Реферат: Физика и философия

Введение

Данная работа представляетсобой реферат по работе Вернера Гейзенберга “Физика и философия”,опубликованной в книге “Физика и философия. Часть и целое” издательства“Наука”, Москва, 1989г. сс. 1-150.

Работа В. Гейзенбергапосвящена широкому кругу вопросов современной физики в контексте философии.Здесь, все же, не обошлось без некоторых количественных выражений и формул, нотолько самых основных, без которых многие важные утверждения оказались быголословными.

Кроме того, в работе довольномного повторений. Это связано с тем, что работа представляет собой более илименее связанный набор лекций, прочитанных В. Гейзенбергом в одном теологическомевропейском институте. В связи с этим реферат так же не несвободен отповторений, хотя составитель реферата пытался их избегать, насколько этовозможно.

В. Гейзенберг стоял у истоковквантовой теории, был одним из ее авторов, лично знал таких великих людей XX в.как Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор. Все эти ученые перевернулинезыблемо существовавшие три века представления о пространстве, времени,материи. Но не просто перевернули на словах, а практически доказалисправедливость собственных рассуждений. В свете последнего, можно увереннозаявить, что В. Гейзенберг не просто физик, а еще и весьма авторитетныйфилософ, значимость которого ничуть не ниже других известных философов XIX — XXвв.

/> 

Роль достижений современнойфизики в наши дни

В настоящее время достижениянаучно-технического прогресса стали определяющими фактором в жизничеловечества. По мнению В. Гейзенберга, знания и методы современной физикиимеют определяющее значение на политическую ситуацию в мире, а также намировоззрение человека.

Успехи в областииспользования внутриядерной энергии в применении к созданию ядерного оружияопределяют политическое влияние отдельных стран на весь мир. Достиженияпрогресса наделяют огромной властью их владельцев.

Под влиянием успехов физикимировоззрение европейского человека в существенной степени отошло отрелигиозной направленности в свете новых взглядов.

Распространение физическихпредставлений и физики как науки в мире, является, по мнению В. Гейзенберга,сложным по своей сути процессом. С одной стороны научное знаниеинтернационально – факты в контексте теорий могут истолковываться толькоединообразно в различных культурах, а с другой стороны картина мира,предлагаемая современной физикой, может войти в противоречие с религиозными итрадиционными представлениями по таким вопросам, как пространство, время,движение, материя. В современном мире происходит настоящая ломка традиционныхподходов к этим вопросам, и поэтому, В. Гейзенберг считает, что наиболееправильным путем достижения понимания сложившейся ситуации, являетсяисторический экскурс в прошлое. Проследив историю развития человеческогомировоззрения, мы можем логично подойти к сложившейся ситуации, так как онавозникла не случайно, но как результат всего предыдущего опыта.

/>История квантовой теории

В. Гейзенберг начинаетописание истории развития квантовой теории с того момента, когда возниклипротиворечия в применении методов классической механики для объяснениянекоторых фактов,  о которых кратко будет сказано ниже.

На рубеже XIX и XX вековРэлей и Джинс пытались объяснить с позиций классической механики хорошо известныйфакт, заключающийся в том, что при нагревании тела независимо от его цвета, ононачинает светиться цветом зависящим от температуры. Сначала тело светитсякрасным, далее оранжевым, потом при еще большем повышении температуры белымцветом. Представления классической механики, применяемые к объяснению данногофакта, приводили к противоречиям с наблюдениями. Кроме того, классическаямеханика была абсолютно не в состоянии объяснить устойчивость атомов в светепланетарной модели, бытовавшей в то время.

Стало ясно, что надо менятьтеорию.

Макс Планк, немецкий физик,попытался объяснить наблюдаемые явления на основе некоторых соотношений,казавшихся ему верными. В. Гейзенберг обращает наше внимание на то, чтопоначалу данные соотношения М. Планка имели характер догадок, причем сам М.Планк продолжал их анализировать. Физический смысл этих соотношений был неясендаже самому М. Планку! Оказалось, что М. Планк говорил о новой физическойреальности – квантованности энергии, которую может поглощать или испускатьатом. Дело в том, что по предположению М. Планка значение энергии атома неконтинуально, а прерывисто. После открытия М. Планка, В. Гейзенбергпредставляет читателю массу экспериментов, направленных на подтверждение илиопровержение новой теории. Кроме практических экспериментов физики ставили такназываемые мысленные эксперименты, которые не могут быть проведены только лишьв связи с техническими трудностями. На протяжении четверти века, как отмечаетавтор, теория была чрезвычайно противоречива. Существовали попытки свестинайденные факты к классическим представлениям, что само по себе очень хорошохарактеризует человеческое мышление, которое было зажато в рамки классическоймеханики на протяжении нескольких столетий.

Кроме того, формировалосьнесколько самостоятельных теорий.

Во-первых, это представленияБора, давшие начало “матричной механике”. Здесь уже происходит отказ оттрадиционной планетарной модели атома, и серьезнейшим образом формализуютсяутверждения теории. Матричная механика, в отличие от классической, объяснялаустойчивость атомов.

Во-вторых, это представленияДе Бройля о соответствии всякой элементарной частице волны. Развитие этимпредставлениям дал немецкий физик  Э. Шредингер. Основную трудность впонимании, как отмечает В. Гейзенберг, представляло собой это самое“соответствие”. Например, как может свет, поток фотонов, быть одновременноволной? Эксперимент, как ни странно, указывал на дуалистическую природу света.Позднее Шредингер показал эквивалентность своих исследований с “матричноймеханикой”. Тем не менее противоречия в волновом и корпускулярном представленииэлектронов и света оставались неразрешенными.

Настоящий успех достигнут к1924-26 гг. В физику вводится понятие волны вероятности. Вот как это описываетВ. Гейзенберг: “Она (волна вероятности – прим. составителя) означала нечтоподобное  стремлению к определенному протеканию событий. Она означалаколичественное выражение старого понятия “потенция” аристотелевской философии”.

Введение вероятностныхпредставлений в физику дало совсем иное понимание процессов микромира. Несмотряна это нововведение, классические представления не утратили своего значения.Теперь для применения классической или квантовой теории обозначились четкиеграницы. На самом деле,  как пишет В. Гейзенберг, классические представления несовсем точно соответствуют природе.

Так одновременно сколь угодноточно определить координату и импульс частицы невозможно. Произведение этихнеопределенностей имеет порядок постоянной Планка. Проблема состоит в том, чтов отличие от прежних представлений, когда исследователь и его инструменты никак(или почти никак) не влияли на результаты эксперимента,  исследование микромирапроизводится другими объектами того же микромира. Например, чтобы определитькоординату электрона, необходимо, чтобы он провзаимодействовал с фотоном, иначемы никак не получим информации. Это взаимодействие существенно измениткоординату электрона. Аналогичная ситуация с импульсом. В микромире описаниепроцессов возможно лишь на вероятностном уровне.

/>Копенгагенская интерпретация квантовой теории

Данная глава в книге В.Гейзенберга представляет собой, по его же словам, наибольшую трудность впонимании для неспециалистов.

Ключевым моментом квантовойтеории с ее вероятностными представлениями является элемент субъективности впознании атомных процессов. В классической теории представляется возможнымописать поведение системы, в процессе ее движения из одного состояния в другое,на основании начальных условий и законов движения. Субъект полностью отделяетсяот системы. Классическая теория претендует на достижение идеала научности XIXв. в смысле полной объективности.

Квантовая теория признаетнедостаточность наших знаний в связи с неточностями в определении физическиххарактеристик. Вероятный исход наблюдения, следующего за некоторым даннымнаблюдением, зависит от факта самого данного наблюдения. Это связано с тем, чтоизмерительные приборы привносят изменения в микромире, что фактическиопределяет ту самую неточность знания, о которой говорилось выше. Такимобразом,  каждый новый факт (результат измерения, наблюдения) изменяет функциювероятности.

В. Гейзенберг, тем не менее,подчеркивает, что  квантовая теория,  насколько это возможно, соответствуетидеалу научности в смысле объективности. Ведь в квантовой теории результаты независят от того, как знание входит в сознание исследователя, что указывало бына необъективность теории. Необходимо лишь помнить, что в силу неопределенностинаше знание вероятностно, неточно.

В этой же главе В. Гейзенбергпредставляет мысль Бора о дополнительности. Дополнительность примиряетпротиворечащие друг другу позиции корпускулярной и волновой картин, говоря отом, что в зависимости от ситуации, определяющейся предметом исследования(излучение или фотоэффект – прим. составителя.) одна из картин дает болееправильные результаты. Обе картины не противоречат, а дополняют друг друга.

В используемом речевом языкеневозможно говорить о том, что объяснения одного и того же явления с волновой икорпускулярной позиции не противоречат друг другу, но их математический аппаратнепротиворечив. Математический формализм гибок и формулы одной картиныпреобразуются в формулы другой.

/>Квантовая теория и истоки учения об атоме

В следующей главе своей книгиВ. Гейзенберг представляет обзор античных философских позиций по вопросу бытияи атомного строения вещей.

Первым ввел понятие материи(субстанции) греческий философ Фалес в VI веке до н. э., считая, что этойматерией является вода. Фактически это было первое материалистическое учениеантичности.

Другой философ Анаксимандр,ученик Фалеса, отрицает возможность воде быть первоматерией и считает, чтопервоматерия есть некое бытие, несхожее ни с каким веществом.  Существуетвечное движение по превращению форм бытия.

Анаксимен, полагал, чтопервоматерия это воздух. Данный взгляд мало чем отличался от взгляда Фалеса.

По мнению В. Гейзенбергаближе всего к современному взгляду физики на мир был Гераклит. Гераклит вкачестве первоматерии называл огонь. В самом деле, как будет показано далее,найденное Эйнштейном соотношение массы и энергии позволяет четко себепредставить огонь – энергию в современном понимании – как первопричину всегосущего.

Далее В. Гейзенбергпродолжает описание античнофилософских воззрений. Эмпедокл рассматривает всесущее с позиций четырех элементов: земли, воды, огня и воздуха. Движущие силы –любовь и вражда. Плюрализм – наличие нескольких элементов в качествесубстанциональных – преодолевает трудности монизма в объяснении многообразияокружающей действительности. Остается нерешенным вопрос о возможностипреобразования элементов друг в друга.

Анаксагор доходит до пределав плюралистическом мировоззрении и утверждает о том, что вещи состоят из“семян”. Существует бесконечное множество “семян”, которые в разном соотношениии по-разному взаимно расположены в вещах. Многообразие мира вещей объясняется спозиции количественного и позиционного различия в их “семенном” составе.

По мнению автора до переходак атомистическим концепциям оставался только один шаг. Этот шаг был осуществленгреческими философами Левкиппом и Демокритом. Они ввели понятие атома, вечногонеразделимого и не обладающего никакими специфическими свойствами. Атомыдвижутся в пустоте, что так же важно, поскольку по современным представлениям,пишет В. Гейзенберг, пустота – необходимый атрибут материи. Пустота, по теорииотносительности Эйнштейна, определяет геометрию пространства и являетсяусловием всякого движения.

В. Гейзенберг представляетчитателю также неатомистические взгляды Платона. Платон соединил онтологичностьчисел пифагорейцев и элементы Эмпедокла, поставив во взаимное соответствиеэлементы и правильные геометрические фигуры. Важно, что элементы сопоставлены сматематическими абстракциями, а сами элементы преобразуются друг в друга путемпреобразования соответствующих им правильных фигур. Правда Платон не указывает,что он имеет в виду под соответствием правильных фигур и элементов – то ли этодействительная форма элементов, огня, например, в виде квадрата, то ли этонекоторое другое соответствие  в мире идей.

В. Гейзенберг завершает этуглаву сопоставлением современной ему физической картины мира и взглядовантичных философов. Элементарные частицы – протоны, нейтроны, электроны идругие вполне соответствуют “атомам” Демокрита. По современным авторупредставлениям элементарные частицы материальны и составляют любое вещество.Есть некоторое отличие в понятии неразложимости этих “атомов”. При столкновенииэтих частиц они распадаются на другие частицы. Но, что самое интересное, этичастицы тоже элементарные частицы, а не части первых.

По аналогии с концепциейэлементов (огонь, земля, вода, воздух) в качестве единственного элемента, огня,выступает энергия.

Самое интересное, какотмечает В. Гейзенберг, является то, что Платон так же имел отдаленную, но вобщих чертах правильную тенденцию рассматривать элементы вместе с ихгеометрическими идеями. Дело в том, что уже создано, пока на качественномуровне, единое уравнение материи. Собственные решения этого уравнения сутьэлементарные частицы.

/>Развитие философских идей после Декарта в сравнении ссовременным положением в квантовой теории

На протяжении христианскойэпохи взоры людей обратились от исследования природы в областьтрансцендентного. Людей интересовал смысл жизни, а материальный миррассматривался как временный и не стоящий слишком большого внимания. Вопросымироустройства, Вселенной считались хорошо отраженными в Писании, и этого былодостаточно.

Со времени начала ЭпохиВозрождения наблюдается постепенный поворот человека к природе. Возникаютреалистические течения. Ключом реалистических воззрений можно считать процедуруобъективации. Объективация отстраняет исследователя от исследуемого объекта.Влияние на исследуемую систему со стороны инструментов исследователя может бытьсколь угодно малым. Объективным считается то, что никак не зависит от тогосуществует ли субъект или нет.

Одной из разновидностейреализма является метафизический реализм Декарта. Декарт считал самоочевиднымсуществование реальности, мира вещей. Собственное существование можно былодоказать рассматривая сомнение в этом существовании. Отсюда вытекает наличиефеномена мышления, а затем и доказательство собственного существования:“Cоgito ergo sum” (Мыслю, значит, существую. – лат.).

Декарт – представительрационализма. Кроме рационалистического метода познания, несомненно,являющегося основой всякого научного познания, Декарт собственно произвел отделениеисследователя и исследуемого объекта в явной форме. Такой взгляд на мир, как бысо стороны, был главенствующим в течение последующих двух с половиной веков.Закоренелость этой мысли в головах ученых XX в. вызываласерьезные трудности в понимании и признании новой, квантовой, теории. Но в тевремена не могло быть и речи ни о чем другом: для проведения какого-либосерьезного исследования необходимо абстрагирование, выключение из рассмотрениятех свойств объекта, которые явным образом не изменяются в ходе исследуемогопроцесса.

Других философов – Беркли,Локка и Юма, не устраивал рационалистический подход Декарта. Главная мысль –ничего нет в разуме, чего ранее не было бы в чувстве, как сказал Локк.Эмпиристы не задавались вопросами сущностных взаимосвязей между явлениями, таккак по Беркли мысленная связь между явлениями, устанавливаемая нами естьиллюзия причинности, а реальное положение дел нам неведомо.

Наступило время кантовскойфилософии. Прежде вопросов бытия Кант спросил, а возможно ли знание о вещах? Онприходит к довольно пессимистическому ответу, что вещь существует для себясамой. Познание ее сущности невозможно.

Далее В. Гейзенберг пишет:“Кант задает неприятный вопрос: “А существует ли мир вещей вообще?” Ответ нанего Кант находит в представлениях об априорных формах. Априорные формы этотакие схемы познания, которые всегда присутствуют при любом акте познания. ПоКанту невозможно помыслить их отсутствие или неабсолютность. Такими формамиявляются сам мир вещей и явлений, закон причинности и пространство. Если мы,например, попытаемся представить, что существует несколько пространств или егоне существует, то все равно множественное будет находиться в каком-то другомпространстве, а вместо отсутствующего пространства придет пустое, но все равнопространство. Аналогичная ситуация происходит с законом причинности.

Пространство и законпричинности считались априорными формами вплоть до развития современного физического мировоззрения. Естественно, что во времена Канта их никаким инымобразом нельзя было и помыслить.

Пространство в квантовойтеории можно отнести к априорной форме. В этой схеме познания происходитрассмотрение движения частиц, протекания процессов.

Гораздо труднее дело обстоитв общей теории относительности. Пространство оказывается зависимым отрасположения масс. Кривизна пространства оказывается переменной и определяетсятем, насколько массивное тело находится в данной точке. Проводились попыткипровести экспериментальное доказательство искривления пространства вблизибольших масс. Так при солнечном затмении наблюдается смещение положения звезд.Конечно, наблюдаемые явления могут быть объяснены не только искривлениемсветовых лучей, проходящих вблизи Солнца, но факт остается фактом.

Квантовая теория лишаетстатуса априорности закон причинности. Как было уже сказано, поведениеэлементарных частиц описывается только статистически в силу неполноты нашегознания. Тем не менее, утверждать, что, то или иное движение, положение частицыимеет свои причины неверно. Изменение координаты частицы не имеет никакойпричины! Мир недетерминирован. Такой взгляд на вещи совершенно не соответствуетклассическим представлениям и прежней физики и философии.

Надо заметить, что сказанноевыше не отнимает у пространства и закона причинности  статуса априорностиполностью. Описание и осмысление любого эксперимента, прибора, результатовопыта невозможно без использования привычных терминов и категорий. Поэтому намакроскопическом уровне пространство и закон причинности являются априорнымиформами. Таким образом, границы применимости априорных форм четко обозначеныуровнем исследования.

Сложившаяся ситуацияпоказывает, насколько трудно подчас бывает пользоваться словами для описанияреальности. Образы, рождаемые этими словами в нашем сознании, неточно описываютреальность. Определение, которое можно дать слову, выражающему понятие, будетработать только в границах применимости этого понятия. Гораздо труднееопределить эти границы применимости.

“Откуда у нас возникли такиепонятия, как пространство, время, причинность?” – спрашивает В. Гейзенберг. Ониунаследованы от предков, как результат всей предшествующей культуры.Устойчивость и всеобщность этих понятий позволяют считать их действительноаприорными, не забывая при этом о границах применимости.

В конце данной главы В.Гейзенберг резюмирует.

Рациональность имеет в своейприроде агностицизм.

Значения слов не могут точноопределить отношение к некоторой реальности.

Понятия можно точноопределить, но нельзя определить точно границы их применимости.

Имеющиеся понятия сутьинструмент познания и унаследованы от предков. В силу этого их можно считатьаприорными.

/>Соотношения квантовой теории и других областейсовременного естествознания.

Всякая научная дисциплинапредставляет собой замкнутую систему понятий. Понятия этой системы образуютбазис данной научной дисциплины и позволяют делать выводы, оперируя с ними поопределенным правилам. Эти системы самодостаточны.

Интересным является вопрос осоотношении этих систем, что, по сути, является проблемой взаимоотношенияразличных наук. Каждая система, несмотря на свою самодостаточность, имеетнекоторые общие элементы (понятия) с другими дисциплинами. На базе этих общихэлементов строится междисциплинарное взаимодействие. Для правильного пониманияпроблемы взаимодействия наук, её стоит рассмотреть в историческом плане.

Самой стройной и точнойестественной наукой два с половиной века назад была ньютоновская механика. Всистему ее понятий входили такие понятия как материальная точка, время,равномерное движение, сила, инерциальная система отсчета, масса, ускорение.Адекватность действительности этих понятий не подлежала сомнению. Более того,время и расстояние считались абсолютными. Многие понятия ньютоновской механикибыли успешно использованы в других науках, о которых будет сказано ниже.

Теория теплоты. Как нистранно сейчас это может показаться, теория теплоты многое использовала изньютоновской механики. Теплопередача и нагретость рассматривались в контекстескорости движения и соударения молекул.

Многие другие области знания,вплоть до психологии, так же пытались рассматривать в контексте системы понятиймеханики.

Обособленно от механикистояли оптика, электродинамика и магнетизм Максвелла.

Ситуация совершеннопоменялась когда была разработана специальная теория относительности, котораялишила статуса абсолютности время и пространство. Надо четко понимать, чтоспециальная теория относительности никоим образом не противоречит ньютоновскоймеханике, а частично ее включает. Относительность пространства и временипроявляются только при определенных условиях: при движении тела со скоростьюприближающейся к скорости света в вакууме.

Еще одной системой понятийбыла теория волн Де Бройля. Она в основном оперировала понятием волны и былапредшественницей квантовой теории.

Но вот настало времяквантовой теории. Теория посягает на святая святых классической механики: навозможность точно рассчитать траекторию частицы в любой момент времени,отталкиваясь только от исходных данных об импульсе и координате. Вводитсяпонятие вероятностного знания. Факт наблюдения оказывает влияние на вероятныйисход следующего наблюдения. Оказывается, что квантовая механика полностьювключает в себя классическую, которая является её частным случаем, приопределенных условиях.

В. Гейзенберг предлагаетпроследить теперь соотношения замкнутых систем понятий различных наук.

Около ста лет назад физика ихимия имели довольно мало общего. Химия имело дело с превращениями веществ, иоперировала с такими понятиями как кислота, основание, соль и другими. Физика,в лице ньютоновской механики, как было уже показано выше, оперировала спонятиями материальной точки, скорости, инерциальной системы отсчета. Современем развитие физики, и в основном квантовой теории, а так же химии,привели к тому, что эти науки сильно сблизились. Теперь при рассмотрениихимического процесса используются такие физические понятия, как потенциал,энергия реагирующих частиц, кванты света. Возникает некое ощущение, что современем возникнет объединенная наука о веществе, включающая в себя и химию ифизику.

Возникает законное желание, вконечном счете, свести биологию к химии, а затем и к физике. Несомненно, многиехимические понятия в современной биологии представляют собой часть базиса этойнауки. Например, окисление, восстановление и множество других.

На деле оказывается, чтопонятия химии и физики не в состоянии полно описать все биологические явления.В качестве примера следует указать на феномен жизни, который никак не сводитсяни к физическим, ни химическим понятиям. При исследовании феномена жизниоказывается, что пока о нем ничего серьезного сказать невозможно, так каквсякое глубокое исследование живого объекта лишает его жизни.

Биология вводит понятиефактора истории. Здесь имеется в виду то, что свойства системы, биологическойсистемы, зависит от ее истории развития. Таким образом, на сегодняшний деньпока невозможно создать замкнутую систему понятий, объединяющую физику, химию ибиологию.

Почти совсем не имеют точексоприкосновения с естественными науками, такие науки, как психология,социология, история и другие гуманитарные науки. Среди их понятийприсутствуют такие понятия, как общество, душа, дух времени. Все онипредставляют собой некую реальность. Проблема же осложняется тем, что познающийсебя субъект и объект исследования представляют собой одно лицо. Сама процедураисследования некоторым образом изменяет сам результат. В свете сказанного,ясно, что пока говорить о включении естественнонаучного понятийного комплекса вгуманитарные науки преждевременно.

Подводя итог данной главы, В.Гейзенберг утверждает, что картезианское разделение на объект исследования исамого исследователя теряет свои позиции. Это утверждение в основном исходит изкогнитивных реалий квантовой теории, которые были уже отмечены выше.

По мнению автора, научныесистемы напоминают стили искусства, со своим своеобразием и базисной системой.Как и всякий стиль искусства, так и понятия науки, безусловно, идеализируютреальность, но, в конечном счете, без этого невозможно никакое содержательноеисследование.

/>Теория относительности

Данная глава книги В.Гейзенберга посвящена разъяснению теории относительности. В этой главерассмотрены некоторые онтологические вопросы.

В течение длительного временипрежде развития квантовой теории предполагалось существование некоеговсепроникающего вещества. Необходимость в таком предположении исходила изнаблюдаемого факта — свет проходит через вакуум. Следовательно, посколькуволновые свойства света были уже установлены, необходимо было постулироватьналичие среды, в которой световые волны распространяются. Было непонятно, естьли он вообще, а если и есть, то, движется ли он вместе с движущимся телом илинет. В любом случае имелась возможность обнаружить наличие “эфирного ветра”.Если эфир покоится относительно Земли, то ветер будет около 30 км/с! Если жедвижется вместе с Землей, то на разных высотах величина “эфирного ветра” должнабыть различной.

Для проверки гипотезысуществования эфира Майкельсон и Морли провели опыт, который был основан натом, что при наличии “эфирного ветра” скорость света должна быть разной взависимости от направления “ветра”. Разность скоростей света в разныхнаправлениях приводит к появлению разности хода световых лучей винтерферометре, ориентированном по направлению движения Земли. Если быинтерференционная картина изменилась при ином ориентировании интерферометраотносительно движения Земли, то наличие эфира можно считать доказанным. На деленикакого эфирного ветра не оказалось.

После того, как сраспространением света проблемы были сняты, и стало ясно, что свет спокойноможет распространяться в пустоте, встал вопрос о зависимости скорости света отскорости среды, в которой он распространяется. На опыте оказалось, что скоростьсвета в движущейся по направлению распространения света воде даже меньше чем впокоящейся. Такие, странные на первый взгляд, результаты привели ученых взамешательство. В последствии оказалось, что скорость света по отношению кдвижущемуся навстречу ему телу не превышает скорость света в вакууме.

Эйнштейн сделал смелоепредположение: скорость света в вакууме – максимально достижимая материальнымтелом скорость. Это предположение стало постулатом теорииотносительности. Поскольку предельной скоростью движения материального теламожет быть скорость света в вакууме, то, не вдаваясь в конкретные выражениятеории относительности, оказывается, что время и расстояние в движущейсясистеме отсчета относительно другой системы связано с ее скоростью, относительноэтой второй системы отсчета.

В теории относительностивводится понятие одновременности, отличное от обыденного понятия.Одновременными могут считаться только те события, информация о которых,например свет, прибывают в точку наблюдения в один и тот же момент времени,судя по часам, находящимся в этой точке.

Весьма интересным оказалосьсоотношение массы и энергии, найденное Эйнштейном. В связи с этим возниклиантиматериалистические тенденции в философии. Правда эти антиматериалистическиетенденции не получили широкого распространения.

Общая теория относительности.Данная теория полностью ломает привычные понятия пространства, массы, времени.Оказывается, что геометрия пространства зависит от расположения масс. Вокругмассивных тел пространство несколько искривляется. Чтобы это проверить делалисьэксперименты по наблюдению расположения звезд в период солнечного затмения (оних уже говорилось выше).

Самым необычным, с привычнойточки зрения, в общей теории относительности является рассмотрение существованиявещи как процесса движения в пространстве метрических координат и времени. Телодвижется по кратчайшему пути в этом пространстве.

Теория относительности неоставляет без внимания вопросы космологии. Бесконечно или нет пространство? Попредставлениям общей теории относительности пространство имеет циклическийпрофиль. Таким образом, можно себе представить, что наблюдатель, направившийсвой взор из любой точки пространства через мощный телескоп, увидит собственныйзатылок!

Бесконечно ли существованиемира? – еще один из вопросов современной физики. Физика утверждает, чтовселенная возникла около 4 млрд. лет назад. Существует концепция БольшогоВзрыва, после которого Вселенная расширяется. Предполагается, что Вселеннаябудет расширяться еще некоторое время, а потом опять начнет сжиматься в точку.Из чего возникла Вселенная? Согласно одной концепции она возникла из ничего.Согласно другой – процесс расширения и сжатия Вселенной непрерывен ибесконечен.

Описанные выше положениятеории относительности приводят к серьезным понятийным проблемам. Сущность еезаключается в том, что, как уже говорилось ранее, те понятия, к которым мыпривыкли теперь означают нечто другое. Пространство, время, масса, считавшиесяранее абсолютными и основными понятиями любого физического опыта, находятсятеперь в сложной взаимосвязи. Тем не менее, теория относительности вносит новыйабсолют: предельная скорость материального тела.

/>Критика и контрпредложения в отношении копенгагенскойинтерпретации квантовой теории.

Развитие квантовой теориисопровождалось критикой со стороны различных ученых. В. Гейзенберг выделяет тригруппы критиков. В первую группу входят те ученые, которых не устраивает языксамой теории. Те, кто пытался изменить саму теорию в том направлении,  вкотором ему казалось это правильным, входили во вторую группу. Третья группапредставляла собой критиков, не удовлетворенных теорией, но не предлагавшихничего взамен.

Первую группу критиковсоставляли Бом, Блохинцев и Александров. Они пытались изменить язык и философиюквантовой теории. Данной группе казалось, что неопределенность – ключевоймомент теории – лишает ее объективности. Бом предлагал считать, чтонеопределенность связана с отсутствием учета некоторых параметров изучаемыхсистем. Блохинцев и Александров считали, что волновая функция имеет независимыйот наблюдения характер и, следовательно, объективна.

Данные критики не понимали,что неопределенность состояния системы не тождественна необъективности ее изучения.То, что волновая функция содержит в себе результаты предыдущих наблюдений,говорит только о том, что те наблюдения изменили саму систему неким неизвестнымнам образом. При изучении микромира физик имеет дело с вероятным исходомследующего наблюдения, которое опять внесет изменение в изучаемую систему. Унас нет более тонких инструментов, которые бы снизили уровень неопределенности.Элементарные частицы изучаются с помощью самих же элементарных частиц.

Следующий тип критики связанс изменением самой теории. Яноши предложил концепцию затухания волны вероятности, ноданная концепция, по мнению В. Гейзенберга, лишь усложняет теорию и ничегосущественного в понимании не вносит.

Третья группа критиков неудовлетворена квантовой теорией вообще. Эйнштейн и Лауэ не удовлетворены темобстоятельством, что квантовая теория утверждает агностицизм. По их мнению,микроскопические процессы все же можно познавать со сколь угодно малойнеопределенностью.

Шредингер считает, что волнывероятности имеют объективный характер и подобны световым. Это утверждениеневерно по самому формализму, заложенному в определение волн вероятности, ктому же значение волновой функции зависит от фактов предыдущих наблюдений.

/>Квантовая теория и строение материи.

Данная глава книги В.Гейзенберга посвящена ключевому понятию науки и философии, а именно материи.Данное понятие рассматривается в контексте квантовой теории.

Что есть материя поАристотелю? Это возможность (потенция), строительный материал, из которогопостроены все вещи. В самой материи заключена возможность построения из неевещей еще не существующих, в этом и заключается свойство материи каквозможности.

Рассмотрение материи какпредельного основания всего сущего  несколько скрадывает глубину и значимостьматерии. Понятие материи, на самом деле, многоуровнево. Рассмотрим эти уровнипо отдельности.

Из чего построено всякоевещество? Атомы химических элементов образуют соединения посредством химическойсвязи. Химическими методами можно поменять связи между атомами, но не затронутьтипового свойства атома – превратить его в другой элемент. До открытия ядерныхреакций понятие материи  в основном сводилось к атомам и их взаимосвязям.

Открытие радиоактивности,эксперименты Резерфорда показали сложность строения атома. Атом содержит ядро иэлектроны. Расщепление ядер показало, что они в свою очередь, так же как иатомы, сложны. Вводится понятие элементарных частиц. Этими частицами являютсянейтрон, протон и электрон. На сегодняшний день при данном уровне развитиянауки понятие материи сводится к элементарным частицам. Но это еще не предел.

Установлено, что столкновениеэлементарных частиц рождает новые элементарные частицы, но это не обломкипервых, а такие же элементарные частицы. Частицы превращаются друг в друга, визлучение, поскольку их сущность – энергия, та самая потенция, о которой ещемыслил Аристотель.  Более того, эти частицы в состоянии образовываться изкинетической энергии – энергии движущегося тела.

Энергия – подлинное бытие.Она же и есть материя, хотя не обязательно обладает плотностью, как это должнобыло бы быть при классическом подходе. Энергия это то, из чего все образуется иво что, в конечном счете, может превратиться.

Энергия воплощается в вещах,в излучении, во взаимодействиях тел – все это формы материи, атак же ее движения. Материя подчиняется единому уравнению. Ранее в  математикебыло показано, что существует ограниченное число групп симметрии. Данные группылежат в основе законов природы, точнее в их формальном математическомпредставлении. Универсальное уравнение материи так же симметрично относительноэтих групп. Решения этого уравнения представляют собой элементарные частицы.

Не все так безоблачно спониманием мира с позиций квантовой теории. Существует пока что непреодоленноепротиворечие между квантовой теорией и теорией относительности. Связано это стем, что в теории относительности присутствует предельное ограничение точностипо времени. Отсюда вытекает возможность сколь угодно больших энергий в соответствиес принципом неопределенности. Эта проблема может быть решена, если будетпоказано, что существует минимально возможное расстояние, которое, кстатисказать, вытекает из некоторого математического выражения с постоянной Планка искоростью света. Минимальная длина должна иметь порядок 10-13м. Пока экспериментального доказательства этого предположения нет.

Данное рассмотрение позволяетсделать вывод о том, что и древние мыслители имели некоторое правильноепонимание проблемы материи. Материя действительно строительный материал ипотенция, так как энергия это и возможность совершения некой работы, а так жеисточник возникновения элементарных частиц.

С другой стороны отчасти правбыл Платон, когда говорил, что элементам – элементарным частицам в современномпонимании – соответствует число, решение универсального уравнения материи врамках квантовой теории.

Не стоит полагать, чтодревние философы уже, якобы, знали все то, до чего дошла современная наука. Ихрассуждения были чисто умозрительными и в ряде случаев неверными. Реальнаяситуация такова, что современные представления о материи можно соотнести спредставлениями древних и увидеть много общего. Главная особенность современныхвзглядов это то, что они, в отличие от древних взглядов, подкреплены серьезнейшимэмпирическим материалом.

/>Язык и реальность в современной физике.

Средством обмена информациейявляется язык. Кроме передачи информации язык служит необходимым условиемвсякого мышления, возможности делать выводы. Наука требует специального языка,который бы оперировал с понятиями данной области деятельности. Первый шаг ксозданию научного языка был сделан Аристотелем, создавшим логику – ничто иное,как точный язык. Данный язык, в отличие от обыденного, не содержитэмоциональных и других, не относящихся к науке, элементов.

Математический язык сталосновным языком не только естественных наук, но и некоторых гуманитарных.Данный язык внутренне непротиворечив и позволяет делать выводы, которыеневозможно было бы сделать на обычном бытовом языке.

Как математически доказатьсправедливость квантовой теории и теории относительности? Математическиеформулы квантовой теории и теории относительности переходят к классическим приусловиях, что скорость движения тела много меньше скорости света, а так же припереходе с микроуровня на макроуровень. Таким образом, квантовая теория итеория относительности являются расширением ньютоновской механики. Возможностьперехода к классическим законам в рамках математического формализмаподтверждает справедливость квантовой теории и теории относительности.

Особенностью языка являетсянеточность его понятий. В ряде случаев возникает путаница при использованиинекоторых понятий, которые естественно взяты из обыденного языка. Без обыденногоязыка, кстати сказать, нам не удалось бы описать никакого опыта, прибора,установки.

Современное развитие физикипоказало, что необходимо четко себе представлять границы применимости ипонятий. Пространство, время, частица, волна – все эти понятия имеют смысл лишьв том случае, когда они применяются в условиях границ применимости.

Квантовая теория идет ещедальше. Реальность заставляет физиков предлагать новую, неаристотелевскуюлогику. Оказывается, что закон исключенного третьего не выполняется намикроскопическом уровне. Пример. В некоем объеме существует атом, который мынаблюдаем с помощью излучения. Мысленно разделим объем на две части. Атом можетнаходиться или в правой (условно) или в левой половине объема. При проверкеизлучением каждой из половин по отдельности, мы получим некоторые сигналы,отношение которых характеризует отношение вероятностей нахождения атома в обеихполовинах. Если же теперь одновременно облучить обе половины, то, как это нистранно, сигнал не станет суммой предыдущих сигналов, что должно было быть присправедливости закона исключенного третьего.

Новая логика получиланазвание квантовой логики, ее основным автором был Вайцзеккер. В основеквантовой логики лежит понятие значения истинности – комплексная величина.Абсолютной истинности нет. Закон исключенного третьего перешел в позволениесосуществования возможностей.

С чем же, все-таки, оперируетязык квантовой теории? Этот язык имеет дело с фактами в мире тенденций,резюмирует автор.

/>Роль новой физики в современном развитии человеческогомышления.

Последняя глава книги В.Гейзенберга представляет собой подведение итогов всей книги.

Развитие физики дало в рукичеловека огромную власть. Дело не только в том, что появилось ядерное оружие,дело в том, что открытия современной физики в состоянии послужить основой длясоздания других видов вооружений. Совершенно ясно, что вероятность началаатомной войны мала, поскольку противоборствующие стороны прекрасно понимают,что победителя в атомной войне быть не может. Проиграет как агрессор, так ижертва. Та страна, которая обладает мощным научно-техническим потенциалом ивладеет современными видами оружия способна оказывать сильнейшее  политическоеи военное давление на другие страны даже без запугивания атомным ударом.

Наука XIX века была костной,и в ее рамках не было места духу. Сейчас же благодаря колебанию основ самойфизики, изменению критериев объективности, в исследование все более и болеевходит сам исследователь. Картезианское разделение на субъект и объект уже неудовлетворяет современному положению вещей.

Что касается языка, В.Гейзенберг в очередной раз подчеркивает, что общие понятия не могут бытьзаменены ничем новым, несмотря на то, что они приобретают иной смысл в определенныхусловиях. Все эксперименты, результаты, приборы и установки описываются, ибудут описываться обычным языком. То же самое с логикой. Квантовая логика незаменит обычной, иначе мы не сможем нормально общаться.  Ведь специальныйнаучный язык – идеализация действительности в определенных аспектах. Реальныйже язык обладает всеми оттенками и чертами, которые подчас облегчают пониманиедаже самых сложных явлений.

В. Гейзенберг выражаетобеспокоенность в том, что прогресс вышел из-под контроля. Человек сталработать на него с помощью него же и все более делать себя зависимым отпрогресса. В. Гейзенберг считает, что давно пора подумать о том, как бы совсемне выпустить из рук развитие прогресса.

Теперь несколько слов овлиянии нового мышления на веру. Наивное и невежественное отрицание веры ирелигии, якобы с позиций науки, в XIX веке сменилось терпимым отношением крелигии. Пришло, наконец, время понять, пишет В. Гейзенберг, что понятиярелигии такая же реальность, но эти понятия никак нельзя уложить в понятийныйкомплекс науки, а главное не нужно. Другое дело, когда религия начинаеттолковать мир явлений со своих позиций и противостоять новым взглядам. Религияне должна вклиниваться не в ее область деятельности, иначе это приведет ксущественным задержкам в развитии науки.

Наконец последний вопрос,рассматриваемый В. Гейзенбергом, это вопрос безопасности. Ученые и философы,как интеллектуально наиболее развитая часть общества должны объединить своиусилия и направить их на поддержание мира и стабильности во всем мире.