Развитие представлений о пространстве и времени в 20 в.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 14Следующая ⇒

Специальная теория относительности А. Эйнштейна, основанная на двух фундаментальных положениях — о предельности скорости света и равноправности инерциальных систем отсчёта, явилась новой физической теорией П. и в. Из неё следует, что пространственные и временные отношения — не абсолютные величины, как утверждала ньютонова механика, а относительными. Относительность пространственно-временных характеристик тел полностью подтверждена опытом. Теория относительности исключает представление о пустых П. и в., имеющих собственные размеры. Представление о пустом пространстве было отвергнуто в дальнейшем и в квантовой теории поля с его новым понятием вакуума

В современной физике установлено, что невозможна не только реальная разделённость П. и в. на точки, но невозможно осуществить процесс их реального бесконечного разделения. Следовательно, геометрическое понятия точки, кривой, поверхности являются абстракциями, отражающими пространственные свойства материальных объектов лишь приближённо.

Решение вопроса о квантовании П. и в. тесно связано с проблемами структуры элементарных частиц. Появились исследования, в которых вообще отрицается применимость к субмикроскопическому миру понятий П. и в. Однако понятия П. и в. не должны сводиться ни к метрическим, ни к топологическим отношениям известных типов.

Тесная взаимосвязь пространственно-временных свойств и природы взаимодействия объектов обнаруживается также и при анализе симметрии П. и в. Ещё в 1918 (Э. Нётер) было доказано, что однородности пространства соответствует закон сохранения импульса, однородности времени — закон сохранения энергии, изотропности пространства — закон сохранения момента количества движения.

Одной из важных проблем П. и в. является вопрос о направленности течения времени. В ньютоновой концепции это свойство времени считалось само собой разумеющимся и не нуждающимся в обосновании. У Лейбница необратимость течения времени связывалась с однозначной направленностью цепей причин и следствий. В современная физика направленность времени связана с такой интегральной характеристикой материальных процессов, как развитие, являющееся принципиально необратимым.

Идеи детерминизма и индетерминизма в естествознании.

Про спор детерменизма и индетерменизма в квантовой механике

Одной из фундаментальных идей, положенных в основу классического естествознания его создателями (Г. Галилей, И. Ньютон, И. Кеплер и др.), явилась концепция детерминизма.

3 базовых утверждений кон-ии Д: 1) природа функционирует и развивается в соответствии с присущими ей внутренними, «естественными» законами; 2) законы природы есть выражение необходимых связей между явлениями и процессами объективного мира; 3) цель науки - открытие, формулирование и обоснование законов природы. Высшим доказательством существования детерминизма в природе считалось наличие в ней причинно-следственных связей.

Индетерминизм означал философскую концепцию, утверждающую несогласие со всеми или даже хотя бы с одним из базовых утверждений детерминизма.

Однако начиная с 30-х гг. XX в. в связи с построением и принятием научным сообществом новой фундаментальной физической теории — квантовой механики, детерминизму был брошен со стороны самой науки первый серьезный вызов, поскольку основные законы квантовой механики имели вероятностный характер.

Исторически концепцию детерминизма связывают с именем П. Лапласа, хотя уже у его предшественников, например Демокрита и Спинозы, наблюдалась тенденция отождествления «закона природы», «причинности» с «необходимостью», рассмотрения «случайности» как субъективного результата незнания «подлинных» причин.

Классическая физика (в частности механика Ньютона) выработала специфическое представление о научном законе: если известны начальное состояние физической системы и взаимодействие, задающее динамику, то в соответствии с научным законом можно вычислить ее состояние в любой момент времени как в будущем, так и в прошлом.

Хотя философский смысл термина «индетерминизм», включающий представление об объективно-случайном характере наступления многих событий, также относится к глубокой древности (Эпикур и др.), особую актуальность проблема случайности в науке приобрела в связи с установлением соотношения неопределенностей в квантовой механике. Принцип неопределенности был введен в квантовую механику Вернером Гейзенбергом. Он утверждает, что некоторые пары физических величин, называемых «сопряженными», невозможно одновременно точно измерить в принципе. Квантовая механика вводит неопределенность в основные физические законы и эта неопределенность принципиально не может быть уменьшена путем усовершенствования измерительной техники.

Столь же существенное различие между классической физикой и квантовой механикой состоит в понимании типа взаимосвязи между состояниями физической системы. В классической физике состояние физической системы в какой-либо момент времени (t) считается полностью заданным, если известны значения описывающих это состояние переменных, например значение координат и импульсов этих частиц. Кроме того исходное состояние системы в момент времени t однозначно определяет ее состояние в момент времени t1. В квантовой механике ситуация существенно иная. Здесь состояние системы считается заданным, если задана соответствующая этому состоянию волновая функция. Она определяет вероятности того, что система в этом состоянии имеет определенные значения координат и импульсов (т.е. система с некоторой вероятностью может иметь целый набор значений этих переменных). Волновая функция является решением уравнения Шредингера, которое является детерминистским, т.е., зная волновую функцию в момент времени t, мы можем определить ее в момент времени t1. В этом смысле есть аналогия с классической механикой. Но в отличие от нее квантовая теория не дает однозначно точных предсказаний для будущих результатов измерений, а предсказывает только их вероятностное распределение.

Про случайность

Проблема онтологического статуса случайных явлений остро зазвучала именно потому, что, как показала квантовая механика, причинно-следственные отношения в некоторых важных случаях принципиально нельзя выразить однозначно.

Каков же механизм возникновения и действия объективной случайности?

Решение этой проблемы дал математик и философ А. Курно. Он рассматривает с одной стороны непогрешимость человеческого разума, возможность для него абсолютно точного предсказания событий, а с другой — он причисляет случай к области объективного существования и характеризует его как такое явление, которое в значительной степени управляет миром.

При характеристике познавательных способностей человека Курно отмечает, что вероятностные знания, которыми мы обладаем, не только зависят от нашей способности познавать, но и являются также отражением реальности. Даже если бы человеческий ум был абсолютно непогрешим, ему приходилось бы часто довольствоваться вероятностями. Курно считал, что появление события вероятностного характера — результат действия объективного случая.

В настоящее время не утихают философские и научные споры о детерминизме, природе случай ных явлений, онтологическом статусе вероятности. Особенно сильны споры по этой проблеме в физике, вероятно, потому, что большинство представителей квантовой механики по-прежнему считают невозможным однозначно истолковать поведение элементарных частиц.

Существует ряд точек зрения, объясняющих статистический характер поведения микрообъектов:

1. Статистический характер — следствие квантовой природы микрочастиц, объективного соотношения неопределенностей (Бор, Гейзенберг)

2. Вероятностный характер квантовой механики обусловлен неполным знанием микрообъектов, наличием неизвестных науке «скрытых параметров» (Эйнштейн, Луи де Бройль, Бом, Вижье)

3. Статистический характер квантовой механики определяется тем, что она исследует поведение не отдельных микрочастиц, а статистических ансамблей микрочастиц (Блохинцев, Никольский).

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒