79004

Неклассическая модель научного знания. Философский и общенаучный смысл теории относительности. Парадоксы неклассической науки

Доклад

Логика и философия

Философский и общенаучный смысл теории относительности. Эти события привели к кризису ньютоновской парадигмы классической физической теории господствовавшей в XVII первой половине XIX в. Кризис разрешился революцией в физике породившей: теорию относительности частную или специальную СТО и общую ОТО; квантовую механику нерелятивистскую и релятивистскую квантовую теорию поля; Эти теории ознаменовали переход от классической к неклассической науке. Создание теории относительности.

Русский

2015-02-10

36.5 KB

5 чел.

13. Неклассическая модель научного знания. Философский и общенаучный смысл теории относительности. Парадоксы неклассической науки.

В конце XIX - начале XX в. произошли события, которые "потрясли мир". В 1895 г. К.Рентген (1845 - 1923) открыл "х-лучи". В 1896 г. А.Беккерель (1852 - 1908) обнаружил явление радиоактивности (естественной). В 1897 г. Дж.Томсон (1892 - 1975) открыл электрон. В 1898 г. Мария Кюри (1867-1934) и Пьер Кюри (1859 - 1906) открыли новый химический элемент - радий. В 1902 - 1903 гг. Э.Резерфорд (1871 - 1937) и Ф.Содди (1877 - 1956) создали теорию радиоактивности как спонтанного распада атомов и превращения одних элементов в другие (начало ядерной физики). В 1911 г. Э.Резерфорд экспериментально обнаружил атомное ядро. В 1920-х годах была разработана серия моделей строения атома.

Эти события привели к кризису ньютоновской парадигмы классической физической теории, господствовавшей в XVII - первой половине XIX в. Кризис разрешился революцией в физике, породившей: теорию относительности (частную, или специальную – СТО, и общую - ОТО); квантовую механику (нерелятивистскую и релятивистскую - квантовую теорию поля); Эти теории ознаменовали переход от "классической" к "неклассической" науке.

Создание теории относительности. Победа электромагнитной теории Максвелла привела к кризису (господствовавшего до тех пор в среде физиков) ньютоновского взгляда на мир. Следствием этого в конце XIX в. стали критический анализ оснований классической механики и создание альтернативных механик без понятия силы. С новой силой и аргументацией возродился спор XVII в. между Ньютоном и Лейбницем о существовании абсолютного пространства и времени. В физике разразился "гносеологический кризис", и центральное место в философии науки заняла критическая философия Эрнста Маха.

На этом фоне вызревало противоречие между максвелловской электродинамикой и классической механикой как физическими теориями. Они сконцентрировались вокруг вопроса о распространении электромагнитных волн (частным случаем которых является свет) - квинтэссенции теории Максвелла и преобразованиях Лоренца.

Специальная (частная) теория относительности (СТО) рождалась из преодоления этого теоретического противоречия. Решение, предложенное А.Эйнштейном, было дано в его статье "К электродинамике движущихся сред" (1905), где специальная теория относительности (СТО) была сформулирована почти в полном виде.

СТО полностью игнорировала гравитацию. Не было и речи об уравнениях гравитационного поля . Они впервые появились в 1915 г. в работе Эйнштейна, и с тех пор стали называться "уравнения Эйнштейна". Теория, изучающая эти уравнения (которые были дополнены в 1922 г. А. Фриманом) и наблюдаемые следствия их решений, получила название общей теории относительности (ОТО).

Квантовая механика. Также как галилеевско-ньютоновская механика рождается в результате преобразования сформулированных в Греции V в. до н. э. зеноновских парадоксов движения в определение новых фундаментальных идеальных объектов (ФИО) (состояние прямолинейного равномерного движения), так и квантовая механика рождается в результате преобразования парадокса волна-частица в новый ФИО - квантовую частицу.

"Парадоксы" квантовой механики "Взгляды Эйнштейна представляют собой философское убеждение, которое не может быть ни доказано, ни опровергнуто физическими аргументами. Единственное, что можно сделать в плане возражения этой точке зрения, это сформулировать другое понятие реальности ..." - М. Борн. Уже более 70 лет в квантовой механике сосуществуют несколько спорящих между собой традиций (куновских "парадигм"), называемых "интерпретациями". Главные из них - "копенгагенская", отцами которой были Н.Бор, В. Гейзенберг, М. Борн, и "классическая", отстаиваемая ориентировавшимися на идеалы ньютоновской классической механики А. Эйнштейном, Э.Шредингером, Л. де Бройлем. Последние сформулировали свои претензии к первым в виде набора "парадоксов": ЭПР-парадокса, парадоксов нелокальности, шредингеровского кота и коллапса волновой функции при измерении, доказывающих, с их точки зрения, неполноту и незаконченность квантовой механики как физической теории. Эти "парадоксы" интенсивно обсуждаются физиками и сегодня. Причина этого спора не в физике, а в разнице философских позиций сторон. Эйнштейн здесь близок к позиции реалистического эмпиризма, в то время как Бор - к конструктивному эмпиризму, для которого нет проблемы, ввиду "отсутствия необходимости наблюдаемой величины иметь какое-либо определенное значение или какое-либо значение вообще, когда не производится никакого измерения". Это утверждение почти дословно совпадает с утверждением М.Борна: "Физик должен иметь дело не с тем, что он может мыслить (или представлять), а с тем, что он может наблюдать. С этой точки зрения, состояние системы в момент времени t, когда не проделывается никаких наблюдений, не может служить предметом рассмотрения". Поэтому сформулированные Эйнштейном парадоксы демонстрируют "только лишь парадоксальную форму традиционной (эйнштейновской) точки зрения, где ненаблюдаемое промежуточное состояние считается таким же реальным, как действительно наблюденное конечное состояние". Борн просто отбрасывает (запрещает) вопросы, сформулированные "реалистом" Эйнштейном, относящиеся к обсуждению теоретической модели квантовых объектов. "Конструктивный эмпиризм" требует всего лишь "эмпирической адекватности" и может удовлетвориться "минималистской", или "инструменталистской" интерпретацией квантовой механики. Отметим, что приведенный анализ парадоксов производится из третьей - "галилеевской" позиции "конструктивного рационализма". "Конструктивный рационализм" утверждает искусственность, и в тоже время реальность квантового объекта, поэтому может рассуждать не только о его измерении, но и о его поведении, о его физической модели, о "физической реальности" состояний системы, когда не производится измерения.

История распространения и утверждения в научном сообществе теории относительности показывает ее огромный мировоззренческий потенциал, не сводимый к отдельным научным результатам. Это теория "многомерного мира", как бескомпромиссная, почти мистическая, борьба с абсолютной системой. И хотя и СТО и ОТО имеют веские экспериментальные подтверждения (например, точное описание орбиты Меркурия; исследование лучей света, красное смещение), оппозиция им не исчезла и сегодня. Из этих двух "супертеорий" в XX в. выросли: ядерная физика, физика твердого тела, лазерная оптика, квантовая химия и др.

На исходе третьего десятилетия XX в. практически все главнейшие постулаты, ранее выдвинутые наукой, оказались опровергнутыми. В их число входили представления об атомах как твердых, неделимых и раздельных элементах материи, о времени и пространстве как независимых абсолютах, о строгой причинной обусловленности всех явлений, о возможности объективного наблюдения природы.

Предшествующие научные представления были всецело оспорены. Например, твердое вещество больше не являлось важнейшей природной субстанцией. Трехмерное пространство и одномерное время превратились в относительные проявления четырехмерного пространственно-временного континуума. Время течет по-разному для тех, кто движется с разной скоростью. Вблизи тяжелых объектов время замедляется, а при определенных обстоятельно может и совсем остановиться. Законы Евклидовой геометрии более не являлись обязательными для природоустройства в масштабах Вселенной. Планеты движутся по своим орбитам не потому, что их притягивает к Солнцу некая сила, действующая на расстоянии, но потому, что само пространство в котором они движутся, искривлено. Субатомные феномены обнаруживают себя и как частицы, и как волны, демонстрируют свою двойственную природу. Стало невозможным одновременно вычислить местоположение частицы и измерить ее ускорение. Принцип неопределенности в корне подрывал и вытеснял собой старый лапласовский детерминизм. Научные данные и объяснения не могли развиваться дальше, не затронув природы наблюдаемого объекта. Физический мир, увиденный глазами физика XX в., напоминал не столько огромную машину, сколько необъятную мысль. Началом третьего этапа революции были овладение атомной энергией в 40-е годы XX в. и последующие исследования, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики. Также в этот период наряду с физикой стали лидировать химия, биология и цикл наук о Земле.

С середины XX в. наука окончательно слилась с техникой, приведя к современной научно-технической революции. Квантово-релятивистская научная картина мира стала первым результатом новейшей революции в естествознании. Другим результатом научной революции стало утверждение неклассического стиля мышления. Новейшая революция в науке привела к замене созерцательного стиля мышления деятельностным.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21443. Дифференциальные уравнения с частными производными первого порядка 170 KB
  Линейным неоднородным уравнением или квазилинейным уравнением I порядка в частных производных называется уравнение вида: . 2 Это уравнение линейно относительно производных но может быть нелинейным относительно неизвестной функции Z. Если а коэффициенты Xi не зависят от z то уравнение 2 называется линейным однородным.
21444. Дифференциальные уравнения векторных линий 218 KB
  Выделим из двухпараметрического семейства векторных линий называемых характеристиками уравнения 3 или 6 предыдущей лекции PxyzQxyz=Rxyz3 6 произвольным способом однопараметрическое семейство устанавливая какуюнибудь произвольную непрерывную зависимость между параметрами С1 и С2 . Тем самым найден интеграл квазилинейного уравнения 3 предыдущей лекции зависящий от произвольной функции. Если требуется найти не произвольную векторную поверхность поля а поверхность проходящую через заданную линию...
21445. Приведение матрицы линейного оператора к канонической (жордановой) форме 623.5 KB
  Вектор называется присоединенным вектором оператора соответствующим собственному значению если для некоторого целого выполняются соотношения . Иными словами если присоединенный вектор порядка то вектор является собственным вектором оператора . Существует базис 1 образованный из собственных и присоединенных векторов оператора в котором действие оператора дается следующими соотношениями:...
21446. Обыкновенные дифференциальные уравнения 438.5 KB
  Функция называется решением (или интегралом) д.у., если она раз непрерывно дифференцируема на некотором интервале и при удовлетворяет уравнению. Процесс нахождения решения д.у. называется его интегрированием...
21447. Линейные дифференциальные уравнения I порядка 299.5 KB
  Линейным дифференциальным уравнением I порядка называется уравнение I порядка линейное относительно неизвестной функции и её производной. Если то уравнение 1 называется линейным однородным. В соответствии с этим методом в формуле 2 полагают тогда: Подставляем полученное соотношение в уравнение 1 будем иметь: или откуда интегрируя находим следовательно . Интегрируем соответствующее однородное уравнение т.
21448. Нормальные системы дифференциальных уравнений. Условие Липшица 267 KB
  Условие Липшица. Говорят что функция удовлетворяет условию Липшица в некотором интервале [b] если существует такое число 0 что для. Так функция удовлетворяет условию Липшица в окрестности x=0 но её производная в точке x=0 имеет разрыв. Если функция нескольких переменных удовлетворяет условию Липшица по каждой из этих переменных в соответствующем диапазоне их изменения т.
21449. Теорема о дифференцируемости решений дифференциальных уравнений. Особые точки 463.5 KB
  Особые точки. Теорема: если в окрестности точки функция имеет непрерывные производные до mого порядка включительно то решение уравнения 1 удовлетворяющее начальному условию в некоторой окрестности точки имеет непрерывные производные до m1 порядка включительно. Подставляя в уравнение 1 получим тождество...
21450. Второе условие теоремы существования и единственности - условие Липшица 353 KB
  Если такая кривая является интегральной кривой для рассматриваемого уравнения то соответствующее решение называется особым решением. Поэтому свойство единственности решения уравнения 1 удовлетворяющего условию обычно понимается в том смысле что через данную точку по данному направлению задаваемому проходит не более одной интегральной кривой уравнения 1. Итак только среди точек кривой называемой pдискриминантной кривой т. Если какаянибудь ветвь кривой принадлежит особому множеству и в то же время является интегральной...
21451. Линейные дифференциальные уравнения n-ого порядка 230 KB
  Если при то на этом отрезке однородное уравнение 1 эквивалентно следующему 2 где. Уравнение 2 запишем также в виде 2 Если коэффициенты непрерывны на отрезке [b] то в окрестности любых начальных значений где любая точка интервала x b удовлетворяется условие теоремы существования и единственности см. функции ...