I Введение.
II Предмет физики.
1. Основные открытия вфизике на рубеже XIX-XX столетий.
2. Основные философские вопросы современной физики:
а) неисчерпаемость ибесконечность материи;
б) движение: абсолютность иотносительность;
в) вопрос об объективнойреальности в квантовой физике;
г) проблема причинности;
д) философские размышления опространстве и времени с
точки зрения относительности; о непрерывном и
дискретном пространстве ивремени.
3. Неразрешенные вопросыфизики.
III Заключение.
Введение.
Наши дни — время преобразований, времявыдающихся достижений науки и техники. Особенности развития современной наукивлияют на структуру и характер научного познания. Именно они составляютисторически определенные границы, обусловливающие специфику познавательногопроцесса. Более того, научные знания о природе имеют существенное значение идля философского осмысления окружающего мира. То обстоятельство, что физика посравнению с другими естественными науками ( например, химией или биологией )занимается относительно более общими явлениями окружающего материального мира,в известной степени определяет ее более непосредственную, нежели у другихестественных наук, связь с философией.
Физику всегда приходится решать разнообразныеонтологические и гносеологические вопросы, и поэтому он вынужден обращаться кфилософии. М. Борн писал: "… Физика на каждом шагу встречается слогическими и гносеологическими трудностями… каждая фаза естественнонаучногопознания находится в тесном взаимодействии с философской системой своеговремени: естествознание доставляет факты наблюдения, а философия — методымышления."
Физики при разработке современных теорийкритически переосмысливают накопленные в прошлом знания. Новое знание как быотрицает предшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя моментабсолютной истины. Философские идеи, как об этом убедительно свидетельствуетистория, играют чрезвычайно важную роль в процессе становления физическихтеорий; без преувеличения можно сказать, что без философского обоснованияфизическая теория не может сформироваться.
Основные открытия вфизике на рубеже XIX-XX столетий.
Физика — комплекс научных дисциплин,изучающих общие свойства структуры взаимодействия и движения материи.
Физику ( в соответствии с этими задачами) весьма условно можно подразделить на 3 большие области: структурную физику,физику взаимодействий и физику движения.
Науки, образующие структурную физику,довольно четко различаются по изучаемым объектам, которыми могут быть какэлементы структуры вещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так иболее сложные образования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).
Физика взаимодействий, основанная напредставлении о поле, как материальном носителе взаимодействия, делится на 4отдела ( сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное ).
Физика движения ( механика ) включает всебя классическую ( Ньютоновскую ) механику, релятивистскую ( Энштейновскую )механику, нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую квантовуюмеханику.
Уже в глубокой древности возниклизачатки знаний, впоследствии вошедшие в состав физики и связанные с простейшимипредставлениями о длине, тяжести, движении, равновесии и т. д. В недрахгреческой натурфилософии сформулировались зародыши всех трех частей физики,однако на первом плане стояла физика движения, понимаемая, как изменение вообще.Взаимодействие отдельных вещей трактовалось наивно-антропоцентрически (например, мнение об одушевленности магнита у Фалеса ). Подобное рассмотрениепроблем, связанных с анализом движения как перемещения в пространстве, впервыебыло осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В связи с обсуждениемструктуры первоначал зарождаются и конкурируют концепции непрерывной делимостидо бесконечности ( Анаксагор ) и дискретности существования неделимых элементов( атомисты ). В этих концепциях закладывается понятийный базис будущейструктурной физики.
В связи с задачами анализа простейшейформы движения ( изменения по месту ) возникают попытки уточнения понятий «движение»,«покой», «место», «время». Результаты, полученныена этом пути, образуют основу понятийного аппарата будущей физики движения — механики. При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов четко намечаетсяпонимание взаимодействия как непосредственного столкновения основных первоначал- атомов. Полученные умозрительным путем достижения греческой натурфилософиивплоть до XVI в. служили единственными средствами построения картины мира внауке.
Превращение физики в самостоятельнуюнауку обычно связывается с именем Галилея. Основной задачей физики он считалэмпирическое установление количественных связей между характеристиками явленийи выражение этих связей в математической форме с целью дальнейшего исследованияих математическими средствами, в роли которых выступали геометрические чертежии арифметическое учение о пропорциях. Использование этих средств регулировалосьсформулированными им основными принципами и законами ( принцип относительности,принцип независимости действия сил, закон равноускоренного движения и др. ).
Достижения Галилея и его современников вобласти физики движения ( Кеплер, Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву для работНьютона, преступившего к оформлению целостного предмета механики в системупонятий. Продолжая методологическую ориентацию на принци- Ньютон сформулировалтри закона движения и вывел из них ряд следствий, трактовавшихся прежде каксамостоятельные законы. Ньютоновские «Математические начала натуральнойфилософии» подвели итоги работы по установлению смысла и количественныххарактеристик основных понятий механики — «прстранство»,«время», «масса», " количество движения",«сила». Для решения задач, связанных с движением, Ньютон ( вместе сЛейбницем ) создал дифференциальное и интегральное исчисление — одно из самыхмощных математических средств физики.
Начиная с Ньютона, и вплоть до концаXIX в. механика трактуется как общее учение о движении и становитсямагистральной линией развития физики. С ее помощью строится физикавзаимодействий, где конкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.
Успехи небесной механики, основанные наньютоновском законе всемирного тяготения, способствовали победе концепциидальнодействия. По образу теории тяготения строилась и физика взаимодействий вобласти электричества и магнетизма ( Кулон ).
В конце XIX в. физика вплотную поставилавопрос о реальном существовании атома. Штурм атома шел во всех основныхразделах физики: механике, оптике, электричестве, учении о строении материи.Каждое из крупнейших научных открытий того времени: открытие
Д.И. Менделеевым периодического закона элементов, Г. Герцем -
Д. Д. Томсоном — электронов и супругами Кюри — радия,по-своему вело к эксперементальному доказательству существования атома, ставилозадачу изучения закономерностей атомных явлений. Другими, весьма малых частицстала рассматриваться как научно установленный факт. Начатые в 1906 г. Ж.Перреном замечательные эксперементальные исследования броуновского движенияподтвердили правильность малекулярно-кинетической теории этого явления, разработаннойА. Энштейном и М. Смолуховским, и принесли полный триумф идеям атомизма,которые в новой физике получили не предвиденное прежде глубокое содержание.Развитие атомистики привело Э. Резерфорда к открытию атомного ядра и к созданиюпланетарной модели атома. Эти открытия положили начало новой физике: отпалоположение о неизменности массы тела: оказалось, что масса тела растет сувеличением его скорости; химические элементы оказались превратимыми одни вдругие; возникла электронная теория, представляющая новую ступень в развитиифизики. Механическая картина мира уступила место электромагнитной.
После открытия электронов ирадиоактивности физика стала развиваться с небывалой прежде быстротой. Изнепременимости классической физики к проблеме теплового излучения родиласьзнаменитая квантовая физика М. Планка. Из конфликта классической механики иэлектромагнитной теории Максвелла возникла теория относительности. Сначалатеоретически, а затем эксперементально и промышленно ( ядерная энергетика )установили связь m и E (E=mc2), а также зависимость массыдвижущегося тела от скорости его движения, покончили с резкимпротивопоставлением материи и движения, характерным для классической физики.Общая теория относительности ( Энштейн 1916 ), интерпритировавшая поле тяготениякак искривление пространства-времени, обусловленное наличием материи,перекинула еще один мост от материи и движения к взаимодействию.
Физика, открыв новые виды материи иновые формы движения, сломав старые физические понятия и заменив их новыми,по-новому поставила старые философские вопросы. Важнейшие из них — это вопросыо материи, о движении, о пространстве и времени, о причинности и необходимостив природе, об объективности явлений.
Неисчерпаемость ибесконечность материи.
Учение философского материализма оматерии ( развитое Лениным ) имеет решающее значение для понимания всегосодержания новой физики. Существуют ли какие бы то ни было неизменные элементы,абсолютная субстанция, неизменная сущность вещей и т. п.? Стремление найти их — наиболее характерная черта всякой метафизической философии. Механическийматериализм, в частности, видел в материи некую абсолютную неизменнуюсубстанцию, и естествоиспытатели XVIII-XIX вв. под материей обычно понималинеизменные атомы, движущиеся по законам классической механики.
Новый философский материализм непризнает существование неизменных элементов, абсолютной неизменной субстанции,отрицает неизменную сущность всех вещей. " «Сущность» вещей или«субстанция»,- пишет Ленин,- тоже относительны; они выражают толькоуглубление человеческого познания объектов, и если вчера это углубление не шлодальше атома, сегодня — дальше электрона и эфира, то диалектический материализмнастаивает на временном, относительном, приблизительном характере всех этих вехпознания природы прогрессирующей наукой человека". (4, с. 249 ). Дляфилософского мате-
риализманеизменно одно: признание внешнего мира, существующего
независимоот сознания людей. В соответствии с этим находится
данное Лениным определение материи:… объективнаяреальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемаяим". ( 4, с. 248 )
Не только атомы, но и электроны, протоныи др. элементарные частицы вещества, разнообразные физические поля (электромагнитное, ядерное и др. ), атомные ядра, молекулы и т. д. — все онисуществуют независимо от человеческого сознания, отражаясь в физическихпонятиях, теориях, гипотезах. Они — объективная реальность, материя. Материянеисчерпаема:" электрон также неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна..."(4,248). Пределы, до которых доходит сегодня наше знание материи, являютсяотносительными пределами; углубляя наше знание материального мира, наукапреодолевает их. Бесконечность природы раскрывается в ходе все более глубокогоее познания человеческим разумом, и развитие новой физики с особой яркостьюподтверждает это положение.
Особый интерес с точки зрения материипредставляет центральная проблема современной физики — теория элементарныхчастиц. Некоторые ученые, применяя односторонне теорию относительности к этойпроблеме, вывели заключение, что элементарные частицы, т. е.электроны, протоны, нейтроны и т. д., не могут иметь конечных размеров, а должнырассматриваться как геометрические точки. С этим заключением, естественно,согласиться нельзя. Природа бесконечна, неисчерпаема. это относится и к атому ик электрону и к другим элементарным частицам. Поэтому свойсва этих частиц несводятся лишь к тем свойствам, которые рассматривает теория относительности; этапоследняя, как и всякая физическая теория, не охватывает до конца явлений ипредметов природы. Т. о., необходимо искать существование более глубокихзаконов для решения проблемы элементарных частиц. На этой основе выросларелятивистская квантовая механика. Но по физическим представлениям, нуклоныимеют определенные размеры, поэтому выдвигается вопрос о структуре элементарныхчастиц, а теория релятивистской квантовой механики не решает этой проблемы. Этоприводит к радикальным изменениям этой физической теории и поискам новыхтеорий.
Поиск «сумасшедших идей», стольактуальный в современной физике, с точки зрения проблемы реальности,представляет собой проблему существенно новых принципов построения физическойкартины мира, которые позволили бы придать теории элементарных частицлогическую замкнутость и полноту. Большинство ученых считает, что принциповквантовой механики и теории относительности недостаточно для осуществления этойцели. Однако, отсутствие ощутимых успехов в преодолении этой недостаточностивынуждено при решении конкретных задач до сих пор ограничиваться лишьнезначительными модификациями квантово-релятивистского концептуальногоаппарата, не затрагивающими его принципиальных основ.
Но стоит подчеркнуть, что релятивистскаяквантовая механика позволяет решать вопросы, относящиеся к превращениям элементарныхчастиц. Согласно этой теории, пространство, в котором нет электронов,позитронов, фотонов и т. д., называемое по традиции «вакуумом», насамом деле не есть пустое пространство. В нем существуют «минимальныеполя», реальность которых доказана существованием некоторых явлений,открытых в атомных спектрах. Открытие материальности физического атома — новаязамечетельная иллюстрация неисчерпаемости материи.
Движение: абсолютность и относительность.
После открытия атома стало очевидно, чтоматерия бесконечна и неисчерпаема. Но существование любого материальногообъекта возможно только благодаря действию образующих ее элементов ивзаимодействию этого объекта с внешним окружением.
Взаимодействие приводит к изменениюсвойств, отношений, состояний объекта. Изменение в философии обозначаетсяпонятием движения. Т. о., движение внутренне присуще материи, ибо движение естьформа бытия материи. Достижения физики XIX-XX вв. значительно повлияли напредставления о смысле движения.
Квантовая теория, появившаяся в связи спарадоксами объяснения наблюдаемого распределения энергии в спектре излученияабсолютно черного тела ( Планк,1900) явлениями фотоэффекта (Эйнштейн,1905 ) ипротиворечиями планетарной модели мира ( Бор,1913) стала общей теориейвзаимодействия и движения микрообъектов. В связи с этим физика движения вспециальной теории относительности ( Эйнштейн,1905 ) сделала ненужнымипредставления об эфире как абсолютной системе отсчета. Это дало возможность и вфизике взаимодействий отказаться от эфира и приписать полю самостоятельноесуществование.
Различные виды движения материи способныпревращаться в друг друга. Такие превращения могут происходить или в пределаходной физической системы ( например, когда механическое движение превращается втепловое ), или движение в одной системе может возбудить движение в других.Однако, при всех превращениях, движение не уничтожается и не возникает, т. е.абсолютно. Доказательством этого положения выступило открытие в физике законасохранения энергии ( закона сохранения движения — в более широком смысле ). Ноодновременно со своей абсолютностью, движение относительно, т.к. физическиесистемы движутся относительно других физических систем. Доказательством этогоположения выступает открытие принципа относительности Галилеем в 1636 г. Несмотряна то, что принцип относительности был открыт в XVII в., он не применялся вклассической физике только потому, что все существенные результаты в ней былиполучены раньше, чем было понято его значение. Но этот принцип оказалсянезаменимым в релятивистской физике, хотя играет одинаковую роль и вклассической, и в релятивистской теории.
Вопрос об объективнойреальности в квантовой физике.
Вопрос об объективности явлений открытых современнойфизикой можно проследить на примере квантовой механики.
Квантовая механика — физическая теориячастиц и явлений атомного масштаба — покоится на открытии двуединойкорпускулярно-волновой природы атомных объектов. С точки зрения диалектики, всеэто не вызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит находить не противоречия,какие существуют в материальной действительности в движении и развитии, иотображать их в понятиях. В самом деле, законы квантовой механики отражаютодновременно и корпускулярные, и волновые свойства движущегося вещества вотличие от законов классической механики, которые отражают движение веществатолько в корпускулярном аспекте.Квантовые величины характеризуют не простокорпускулярную, но одновременно и волновую природу атомных процессов. Именнопоэтому квантовые величины — суть величины особого рода и, в частности, несводятся к классическим величинам, хотя последние используются при ихопределении, подобно тому, как скорость в классической механике не сводится кпути и времени, хотя без последних не определяется. Разумеется, квантовыевеличины связываются друг с другом по-иному нежели классические величины, что идемонстрируется, например, соотношением неопределенностей для импульса икоординаты. Отображая объективные свойства атомов, соотношениенеопределенностей позволяет находить новые факты об атомах ( например, применяяего к вопросу о составе атомного ядра, можно доказать, что в атомном ядре неможет быть электронов ). Понятие квантового импульса, соотношениенеопределенностей, как и вся квантовая механика, отражают строение и свойстваматерии на ее, так сказать, атомном уровне. Квантовая механика всем своимсодержанием свидетельствует о новых гигантских успехах человеческого разума, отом, что человек прошел еще одну существенную ступень в своем познании иовладении законами природы. Эти взгляды на квантовую механику представленыотечественной наукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи Вижье (Франция), Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.
Существуют, однако, и другие воззренияна квантовую механику, известные под названием «копенгагенскойинтерпритации», исходящей из идеалистической позиции. Ее представляютпрежде всего Н. Бор и В. Гейзенберг — физики, создавшие вместе с Э.Шредингероми
П. Дираком квантовую механику. Суть«копенгагенской интерпритации» квантовой механики ( в изложении Бораи Гейзенберга ) сводится к следующему: сочетание волновых и корпускулярныхпонятий при описании атомных явлений недопустимо: уж слишком они противоречивы.Но, вместе с тем, необходимо осмыслить в понятиях физики те эксперементы,которые неопровержимо свидетельствуют о волновых и корпускулярных свойствахдвижущихся атомных объектов. Других понятий, описывающих атомные эксперементы,кроме понятий классической механики, нет. Чтобы применять без противоречийпонятия классической механики, необходимо признать существующим принципиальнонеконтролируемое взаимодействие, между атомным объектом и прибором, котороеведет к тому, что в атомной области использование одного классического понятия( например, импульса ) исключает другое ( координату ). С этой точки зренияпонятие атома или его импульса существуют реально только при наблюдении атомаприбором соответствующего класса. Развитие этих идей приводит к утверждению:если при описании поведения электронов пользоваться пространственно-временнымипонятиями, то обязателен отказ от причинности; если же пользоваться понятиямипричинности, то столь же обязательно представлять электроны вне пространства ивремени. Т. о., пространственно-временное описание и принципы причинностиисключают друг друга и в этом смысле являются «дополнительными».
Руководствуяськонцепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг высказались за пересмотр вквантовой механике вопроса об объективной реальности, причинности инеобходимости.
Вся суть в том, что «копенгагенскаяинтерпретация» пытается решить неправильно ею же поставленную задачу:проследить за поведением атомного объекта, принципиально не выходя за рамкипонятий классической механики. Когда же выясняется, что эта задача невыполнима,отрицательный результат такой попытки рассматривается не как необходимоеследствие существования волновых свойств атомных объектов, а приписываютсяналичию некоторого «неконтролируемого взаимодействия» между объектоми прибором, т. е. наличию дополнительности. Но принципиальной неконтролируемостине существует — это доказали труды современных ученых-физиков. Теорияпринципиальной неконтролируемости и дополнительности есть лишь фантастическоеотражение нераздельных корпускулярно-волновых свойств микрообъекта.
Проблемапричинности.
Бор и Гейзенберг неправильно увидели вфилософском свете свои собственные достижения в науке. Это отразилось у них ина разборе проблемы причинности, которая в современных дискуссиях по квантовоймеханике занимает важнейшее место
«Копенгагенская интерпритация»именно потому, что она не признает объективной реальности, существующейнезависимо от наблюдения, приходит к заключению, что причинность — «неплодотворная и бессмысленная спекуляция», устарелое понятие, насмену которому пришло, мол, понятие дополнительности, что квантовая механикаиндетерминистична и т. д.
На самом деле квантовая механика чуждаиндетерминистическим концепциям. Всем своим научным содержанием онаподтверждает научный материализм нашей эпохи.
Вместе с тем научный материализм указалквантовой механике выход из тупика индетерминизма на безграничные просторыпознания закономерностей микроявлений.
Детерминизм, т.е. признание того, чтовсе явления природы, необходимо закономерно, причинно связаны друг с другом,лежит в основе науки. Существующая в мире случайность представляет собой формупроявления необходимости и может быть правильно понята только в связи снеобходимостью и на ее основе. Одну из форм всеобщей взаимозависимости явленийматериального мира составляет причинность. История науки, в том числе физики имеханики, как и вся общественная практика человека, приводит к выводу, что нашизнание закономерных, необходимых, причинных связей явлений природы становится сразвитием науки и практики все более глубоким и полным, преодолеваяотносительную ограниченность, свойственную науке на отдельных ее ступенях.
Квантовая механика дает великолепныйматериал для подтверждения этих положений. Открытие Гейзенбергом соотношениянеопределенностей и Шредингером волнового уравнения, имеющего в квантовоймеханике такое же значение, как законы Ньютона в классической механике,открытие своеобразных статистических законов атомных явлений, о которых стараяфизика и не догадывалась, знаменовали собой прогресс в познании объективныхзакономерностей природы, дальнейшее углубление нашего знания объективныхпричинных связей. Объективные закономерные, причинные связи явлений не сводятсяк тем причинным связям, которые выразила в своих уравнениях классическаямеханика; они бесконечно многообразнее и «удивительнее», чем этодопускал механический материализм.
Для правильного ответа на филосовский вопрос опричинности, поставленный квантовой механикой, важно учесть следующее положениеЛенина: «Казуальность, обычно нами понимаемая, есть лишь малая частичкавсемирной связи6 но… частичка не субъективной, а объективной реальнойсвязи». ( 5, с. 136 )
Философскиеразмышления о пространстве и времени.
Достижения физики XIX-XX вв. значительноповлияли на конкретные представления о смысле таких философских категорий, какпространство и время.
Современные физические представления опространстве и времени разработаны теорией относительности; по сравнению склассической физикой — это новая ступень в познании физикой объективно-реальныхпространств и времени. Теория относительности, созданная великим физиком нашейэпохи А. Эйнштейном, связала в высшем единстве классическую механику иэлектродинамику, и пересмотрела основные понятия и положения классическоймеханики, относящиеся к длине и длительности, к массе, энергии, импульсу и т.д., подчинив их новым физическим понятиям и положениям, полнее и глубжеотражающим движущуюся материю.
Для классической физики пространство ивремя были некими самостоятельными сущностями, причем пространстворассматривалось как простое вместилище тел, а время — как только длительностьпроцессов; пространственно-временные понятия выступали как не связанные друг сдругом. Теория относительности показала односторонность такого взгляда напространство и время. Пространство и время органически связаны, и эта связьотражается в теории относительности, в математическом аппарате которойфигурируют так называемые четырехмерные пространственно-временные векторы итензоры.Эта теория привела к выводам о зависимости ритма часов от состояния ихдвижения, зависимости массы от скорости, о взаимозависимости между массой иэнергией; все эти выводы широко подтверждены опытом.
В чем же состоят основные выводы теорииотносительности по данному вопросу? Специальная теория относительности,построения которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что вреальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются припереходе от одной системы отчета к другой. Старая физика считала, что еслисистемы отсчета движутся равномерно и прямолинейно относительно друг друга(такое движение называется инерциальным), то пространственные интервалы (расстояние между двумя ближними точками ), и временные интервалы ( длительностьмежду двумя событиями ) не меняются.
Теория относительности эти представленияопровергла, вернее, показала их ограниченную применимость. Оказалось, чтотолько тогда, когда скорости движения малы по отношению к скорости света, можноприблизительно считать, что размеры тел и ход времени остаются одними и темиже, но когда речь идет о движениях со скоростями, близкими к скорости света, тоизменение пространственных и временных интервалов становится заметным. Приувеличении относительной скорости движения системы отсчета пространственныеинтервалы сокращаются, а временные растягиваются.
До создания теории относительности считалось,что объективность пространственно-временного описания гарантируется толькотогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой сохраняютсяотдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теорияотносительности обобщила это положение. В зависимости от характера движениясистем отсчета драг относительно друга происходят различные расщепления единогопространства-времени на отдельно пространственный и отдельно временнойинтервалы, но происходят таким образом, что изменение одного как быкомпенсирует изменение другого. Получается, что расщепление на пространство ивремя, которое происходит по-разному при различных скоростях движения,осуществляется так, что пространственно-временной интервал, т.е. совместноепространство-время ( расстояние между двумя близлежащими точками пространства ивремени ), всегда сохраняется, или, выражаясь научным языком, остаетсяинвариантом. Тем самым специальная теория относительности раскрыла внутреннююсвязь между собой пространства и времени как форм бытия материи. С другойстороны, поскольку само изменение пространственных и временных интерваловзависит от характера движения, то выяснилось, пространство и время определяютсясостояниями движущейся материи. Они таковы, какова движущаяся материя.
Идей специальной теории относительностиполучила дальнейшее развитие и конкретизацию в общей теории относительности,которая была создана Эйнштейном в 1916 г. В этой теории было показано, чтогеометрия пространства-времени определяется характером поля тяготения, котороев свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизибольших тяготеющих масс происходит искривление пространства ( его отклонение отевклидовой метрики ) и замедление хода времени. Если мы зададим геометриюпространства-времени, то тем самым автоматически задается характер полятяготения, и наоборот: если задан определенный характер поля тяготения, тоавтоматически задается характер пространства-времени. Здесь пространство,время, материя и движение оказываются ограниченно сплавленными между собой.
Пространство-время нашего мира имеет 4измерения: три из них характеризуют пространство и одно — время. В историифилософии и естествознания эти свойства пространства и времени не раз пыталисьобъяснить но естествознание не располагало достаточными возможностями дляэтого, поэтому это положение было принято как опытный факт. Первый шаг вобосновании трехмерности пространства и одномерности времени был сделанавстрийским физиком П. Эренфестом. Он показал, что трехмерность пространстваявляется условием существования устойчивых связанных систем, состоящих из 2тел. Впоследствии этот опыт был обобщен применительно к атомам и молекулам.Было показано, что только в трехмерном пространстве возможно образованиеэлектронных оболочек вокруг ядра, существование атомов, молекул и макротел.
Интересен еще один момент в размышленияхфизики о философских категориях пространства и времени: относительный характернепрерывности и дискретности пространства и времени. Известно, чтопредставления о непрерывности пространства и времени являются фундаментальнымипредставлениями теоретической физики. Их истинность в рамках классическойфизики и теории относительности не подвергается сомнению.
Модель континуальногопространства-времени, хорошо служившая в классической физике и теорииотносительности, оказывается слишком бедной для того, чтобы адекватноопределить реальную структуру пространства, времени и движения на уровнемикромира ( высокоэнергетических процессов ). Это проявляется не только в видетрудностей с расходимостями, возникающими в процессе квантоэлектродинамическихрасчетов, но и в необходимости на основании классической модели симметриипространства-времени объяснить новые законы сохранения, открытые физикойэлементарной частиц ( сохранение барионного и лептонного зарядов и др.).
В связи с этими трудностями значительноераспространение получили концепции, отвергающие необходимость использованияпредставлений о непрерывности пространства и времени в физическом описании.Одно из направлений развития релятивистской квантовой физики, идет по путиотказа от рассмотрения пространственно-временного аспекта физической реальности( теория матрицы рассеяния ). В связи с этим имели место утверждения о том, чтопространство и время носит макроскопический характер, а для физики микромирареальность пространства и времени вообще отрицается. Более широкую поддержку состороны физиков и философов получила концепция дискретногопространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи использование гипотезыдискретного пространства-времени не привело пока, к согласованию физическихпринципов теории относительности и квантовой механики. На основанииэксперементальных данных по рассеянию элементарных частиц можно сказать, чтодля интервалов 10-15 — 10-16 см пространство являетсянепрерывным. Т.о., создалась действительная ситуация, которая свидетельствует онеобходимости методологического анализа устоявшихся физических представлений оструктуре пространства и времени. Трудности развития физики элементарных частицговорят, по-видимому, о том, что модель континуального пространства-времениявляется идеализацией структуры реального пространства-времени. Она определеннонедостаточна для полноты описания объектов микромира. Вместе с тем и гипотезатолько дискретного пространства и времени не приводит к желанной полноте.Модель дискретного пространства-времени также является идеализацией.
Т.о., решение проблемы, видимо, можетбыть получено на основании утверждения о необходимой взаимосвязи непрерывного идискретного. Впервые это утверждение высказал Гегель. А В.И.Ленин указал, крометого, на материальное основание этого единства. Он сказал, что движение естьединство непрерывности ( времени и пространства ) и прерывности ( времени ипространства ). Из положения о единстве прерывного и непрерывного следуетзадача философского анализа: выяснение и исследование различных конкретных формэтого единства.
В своей работе «Об относительномхарактере непрерывности и дискретности» (13, с.133) А.И.Панченко попыталсяосветить один из аспектов взаимосвязи непрерывного и дискретного на основеотносительности этих понятий. Очевидно, что затронутая тема является обширной иблагодатной для философского исследования, в котором она еще очень нуждается.Вместе с тем, исходя из уже рассмотренных материалов, можно сделать некоторыеметодологические выводы. Представляется плодотворным подход, отвергающийабсолютизацию и онтологизацию моментов непрерывности или дискретности вреальной структуре пространства и времени. Дискретность и непрерывностьпространства-времени, взятые сами по себе в отрыве друг от друга, представляютсобой не более, как идеализации, хотя, быть может, и необходимые с точки зренияконкретной физической ситуации. Таким образом, решить этот вопрос в духепризнания взаимного логического исключения обсуждаемых представлений.
— 19 -
Неразрешенные вопросыфизики.
Существует огромное количество нерешенных физикойпроблем. А значит, у философии впереди большое поле деятельности. Рассмотримнекоторые нерешенные проблемы физики.
Физикаэлементарных частиц.
Наиболее фундаментальной было и остаетсяисследование материи на самом глубоком уровне — уровне элементарных частиц.Накоплен огромный экспериментальный материал по взаимодействиям и превращениямэлементарных частиц, произвести же теоретическое обобщение этого материала сединой точки зрения пока не удается. Не решена задача построения квантовойтеории тяготения и т.д.
Астрофизика.
Развитие физики элементарных частиц иатомного ядра позволило приблизиться к пониманию таких сложных проблем, какэволюция Вселенной на ранних стадиях развития, эволюция звезд и образованиехимических элементов. Но остается неясным, каково состояние материи приогромных плотностях и давлениях внутри звезд и «черных дыр». Вседругие проблемы имеют более частный характер и связаны с поисками путейэффективного использования основных законов для объяснения наблюдаемых явленийи предсказания новых.
Физикаядра.
После создания протонно-нейтронноймодели ядра был достигнут большой прогресс в понимании структуры атомных ядер,построены различные приближенные ядерные модели. Однако, последовательнойтеории атомного ядра, позволяющей расчитать, в частности, энергию связинуклонов в ядре и уровне энергии ядра, пока нет. Одна из важнейших задач — проблема управляемого термоядерного синтеза.
Квантоваяэлектроника.
Здесь стоят задачи поисков новыхприменений лазерного излучения; дальнейшего повышения мощности и расширениедиапазона длин волн лазерного пучка с плавной перестройкой на частоте; созданиярентгеновских лазеров.
Физикатвердого тела.
Здесь ведутся активные поиски нефононныхмеханизмов сверхпроводимости, что позволило бы создать высокотемпературныесверхпроводники. Разрабатываются новые направления исследования твердых телакустическими методами. Большое значение имеет изучение физики полимеров.
Физикаплазмы.
Возможность изучения плазмы связана сдвумя обстоятельствами. Во-первых, в плазменном состоянии находится подавляющаячасть вещества Вселенной. Во-вторых, именно в высокотемпературной плазмеимеется реальная возможность осуществления управляемого термоядерного синтеза.
Глобальная проблема, стоящая передфизикой плазмы — разработка эффективных методов разогрева плазмы до порядка 1млрд градусов и удержание ее в этом состоянии в течение времени, достаточногодля протекания термоядерной реакции в большей части рабочего объема.
Разумеется,проблемы современной физики имеются во всех разделах физики и их общее числоогромно.
Заключение.
В следствии общности и широты своихзаконов, физика всегда оказывала воздействие на развитие философии и саманаходилась под ее влиянием. Открывая новые достижения, физика не оставлялафилософские вопросы: о материи, о движении, об объективности явлений, опространстве и времени, о причинности и необходимости в природе.
Развитие атомистики привело Э.Резерфорда к открытиюатомного ядра и к созданию планетарной модели атома. Это достижение углубилонаши знания о материи и доказало, что материя неисчерпаема и бесконечна.
Открытие закона сохранения движения иприменение по-новому принципа относительности Галилея дополнили наши знания одвижении материи. Эти достижения доказали абсолютность и относительностьдвижения.
Вопрос об объективности явлений открытыхсовременной физикой, в квантовой механике оказывается далеко не простым. Сточки зрения диалектики двуединая корпускулярно-волновая природа атомныхобъектов не вызывает никаких недоумений. Но существуют и другие воззрения наквантовую механику, например,«копенгагенская интерпретация», котораяне допускает сочетание волновых и корпускулярных понятий. «Копенгагенскаяинтерпретация» пытается проследить за поведением атомного объекта,принципиально не выходя за рамки понятий классической механики. Когда жевыясняется, что эта задача невыполнима, отрицательный результат такой попыткирассматривается не как необходимое следствие существования волновых свойстватомных объектов, а приписывается наличию некоего «неконтролируемоговзаимодействия» между объектом и прибором, т.е. наличию дополнительности.Но современные ученые доказали, что теории принципиальной неконтролируемости идополнительности есть лишь фантастическое отражение нераздельныхкорпускулярно-волновых свойств микрообъекта.
Одну из форм всеобщей взаимозависимостиявлений материального мира составляет причинность. Квантовая механика даетвеликолепный материал для подтверждения положения о том, что наше знаниезакономерных, причинных связей явлений природы становится с развитием наукиболее глубоким и полным.
Достижения физики XIX-XX вв., а именнооткрытие теории относительности значительно повлияли на смысл пространства ивремени. Эта теория показала, что пространство и время органически связаны; иболее того, пространственные и временные интервалы меняются при переходе отодной системы отсчета к другой, причем при увеличении относительной скоростидвижения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временныерастягиваются. В 20-е годы нашего столетия П.Эренфест обосновал проблему отрехмерности пространства и одномерности времени, которая раньше представляласобой опытный факт.
Открытия современной науки в микромиревысокоэнергетических процессов поставило перед физикой и философией вопрос онепрерывности и дискретности пространства и времени. И, хотя, по этой проблемеуже сделаны некоторые выводы, эта тема все же является не разработанной.
Существует огромное количествонерешенных физикой проблем от фундаментальных, связанных с элементарнымичастицами и проблемой строения и развития Вселенной, до более частных,связанных с поиском путей эффективного использования основных законов дляобъяснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.
Очевидно, что перед философией открывается огромноеполе деятельности: философски обосновать проблемы современной науки — физики.
Литература.
1. Большая Советская Энциклопедия. Т.27.Ст.«Физика».М.,«Советская Энциклопедия»,1977.
2. Введение в философию: Учебник для вузов. В 2 ч.Ч 2/ Фролов И.Т., Араб-Оглы Э.А. и др. М.: Политиздат, 1989.
3. История философии для физиков и математиков. Б.Г.Кузнецов. М.:«Наука», 1974.
4.Ленин В.И. Соч., Т.14.
5.Ленин В.И. Философские тетради. Госполитиздат,1947.
6. Материалистическая диалектика:методология естественных, общественных и технических наук. М.:«Наука»,1983.
7.Современная философия науки: Хрестоматия /
Сост., вступ.ст. А.А.Печенкина. М.:«Наука»,1994.
8. Философские вопросы современной физики. Под ред.И.В.Кузнецова, М.Э. Омельяновского. М.: Гос. изд. Полит.литер.,
1958.
9.Философия науки и техники: Учеб. пособие / В.С.Степин,
В.Г.Горохов, М.А.Розов. М.: Контакт-Альфа, 1995.
10.Философия и методология науки. В 2 ч.Ч 2 / Науч.ред.
В.И.Купцов.М.: SvR-Аргус, 1994.
11.Философия и мировоззренческие проблемы науки. М.:«Наука»,
1981.
12.Философия и прогресс физики. В.С.Готт, В.Г.Сидоров.
М.:«Знание»,1986.
13. Философия и физика. Изд-во Воронежскогоуниверситета. Воронеж,1994.
14. Философская энциклопедия. Гл.ред.Ф.В. Константинов. Ст.«Физика». М.:«СоветскаяЭнциклопедия»,1970.