Материал: Микромир и законы квантовой механики

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

) детерминация настоящим. Познавая природу, общество, собственное мышление, мы неизменно обнаруживаем, что многие вещи, будучи детерминированными прошлым, находятся и в детерминирующем взаимодействии с вещами, сосуществующими одновременно с ними. Не случайно представление об одновременной детерминирующей связи мы встречаем в разных областях знания - физике, химии (при анализе равновесных процессов), в биологии (при рассмотрении гомеостазиса) и т.д.

Детерминированность настоящим имеет прямое отношение и к тем парным категориям диалектики, между которыми существует причинно-следственная связь. Как известно, форма любого явления находится под определяющим воздействием содержания, но это отнюдь не означает, что содержание предшествует форме вообще и в своей первоначальной точке может быть бесформенно;

) детерминация будущим. Такая детерминация, как подчеркивается в ряде исследований, хотя и занимает более ограниченное по сравнению с рассмотренными выше типами место среди детерминирующих факторов, вместе с тем играет заметную роль. К тому же надо учитывать всю относительность термина "детерминация будущим": будущие события еще отсутствуют, об их реальности можно говорить только в том смысле, что они с необходимостью наличествуют в качестве тенденций в настоящем (и наличествовали в прошлом). И все же роль этого вида детерминации весьма существенна. Обратимся к двум примерам, связанным с сюжетами, о которых уже шла речь,

Детерминация будущим лежит в основе объяснения открытого академиком П.К. Анохиным опережающего отражения действительности живыми организмами. Смысл такого опережения, как подчеркивалось в главе, посвященной сознанию, в способности живого реагировать не только на предметы, кото­рые сейчас непосредственно воздействуют на него, но и на изменения, вроде бы безразличные для него в данный момент, но в действительности, являющиеся сигналами о вероятных будущих воздействиях. Причина здесь как бы действует из будущего.

Беспричинных явлений не существует. Но это не означает, что все связи между явлениями в окружающем мире относятся к причинно-следственным.

Философский детерминизм, как учение о материальной регулярной обусловленности явлений, не исключает существования непричинных видов обусловливания. Непричинные отношения между явлениями можно определить, как такие отношения, в которых наблюдается взаимосвязь, взаимозависимость, взаимообусловленность между ними, но отсутствует непосредственное отношение генетической производительности и временной асимметрии.

Наиболее характерным примером непричинного обусловливания или детерминации является функциональная связь между отдельными свойствами или характеристиками предмета.

Связи между причинами и следствиями могут носить не только необходимый, жестко обусловленный, но и случайный, вероятностный характер. Познание вероятностных причинно-следственных связей потребовало включения в причинный анализ новых диалектических категорий: случайность и необходимость, возможность и действительность, закономерность и др.

Случайность - понятие, полярное необходимости. Случайной называют такую связь причины и следствия, при которой причинные основания допускают реализацию любого из множества возможных альтернативных следствий. При этом то, какой именно вариант связи осуществится, зависит от стечения обстоятельств, от не поддающихся точному учету и анализу условий. Таким образом, случайное событие наступает как результат воздействия некоторых из неопределенно большого числа разнообразных и в точности неизвестных причин. Наступление случайного события-следствия в принципе возможно, однако не предопределено: оно может произойти, а может и не произойти.

В истории философии широко представлена точка зрения, согласно которой случайного реально нет, оно следствие неизвестных наблюдателю необходимых причин. Но, как впервые показал Гегель, случайное событие в принципе не может быть вызвано одними только внутренними, необходимо тому или иному процессу присущими закономерностями. Случайное событие, как писал Гегель, не может быть объяснено из самого себя.

Непредсказуемость случайностей кажется противоречащей принципу причинности. Но это не так, потому что случайные события и причинные связи - следствия хотя и неизвестных заранее и досконально, но все же реально существующих и достаточно определенных условий и причин. Возникают они не хаотично и не из «ничего»: возможность их появления хотя и не жестко, не однозначно, но закономерно связана с причинными основаниями. Эти связи и законы обнаруживаются в результате изучения большого числа (потока) однородных случайных событий, описываемого с помощью аппарата математической статистики, и потому называются статистическими. Статистические закономерности имеют объективный характер, но существенно отличаются от закономерностей единичных явлений. Применение количественных методов анализа и исчисления характеристик, подчиняющихся статистическим законам случайных явлений и процессов, сделало их предметом особого раздела математики - теории вероятностей.

Вероятность - мера возможности наступления случайного события. Вероятность невозможного события равна нулю, вероятность наступления необходимого (достоверного) события - единице.

Вероятностно-статистическая интерпретация сложных причинно-следственных отношений позволила разработать и применить в научных исследованиях принципиально новые и весьма эффективные методы познания структуры и законов развития мира. Современные успехи квантовой механики и химии, генетики были бы невозможны без понимания неоднозначности отношений между причинами и следствиями изучаемых явлений, без признания того, что последующие состояния развивающегося предмета далеко не всегда можно полностью вывести из предыдущего.

. Термин “физическая реальность” в методологии физического познания

Термин “физическая реальность” введен в методологию физического познания А. Эйнштейном. Это понятие связано, с одной стороны, с содержанием категории “объективная реальность” (физический мир), ас другой - с содержанием категорий объекта и субъекта познания. Соответственно физическую реальность определяют на уровне наблюдений и эксперимента (напр., как проявление микромира в макрообъектах, что регистрируется специальными устройствами и органами чувств исследователя) и затем рассматривают эту же физическую реальность на различных уровнях ее проявления: эмпирическом (напр., описание треков в камере Вильсона) и теоретическом (создание модели структуры элементарной частицы и т. д.). На эмпирическом уровне физическая реальность представлена различными обобщениями, систематизациями данных измерительных устройств, а на теоретическом - логическими реконструкциями результатов опосредствован™ объектов исследования условиями познания в форме целостных систем физического знания - физическими теориями и моделями исследуемой реальности.

Необходимость формирования понятия физической реальности возникла тогда, когда физическая наука стала все больше удаляться от исследования непосредственно наблюдаемых вещей и процессов, используя все усложняющиеся экспериментальные средства и все более сложные математические абстракции и формализмы. В методологии классической физики постулировалась возможность абсолютного разделения объекта и субъекта познания и, следовательно, независимость исследуемых вещей и процессов от познания; при этом предполагалось, что-либо влияние условий познания на исследуемые объекты несущественно, либо его всегда можно учесть при обработке результатов наблюдений или измерений. В результате в методологии классической физики сформировалось понятие “объекта исследования самого по себе” как фрагмента природы, который познается исследователями точно таким же, каким он существовал в природе, не подверженной влиянию человеческой деятельности. Поэтому считалось само собой разумеющимся, что содержание понятий “природа (физический мир)” и “эмпирическая (наблюдаемая и экспериментальная) реальность” совпадает. Однако между такого рода представлениями и методами исследования сначала электромагнитных процессов, позже и явлений атомного уровня, а также методами теоретических обобщений экспериментальных ситуаций возникли весьма существенные противоречия.

Эйнштейн доказывал, что квантовая механика не удовлетворяет его условию локальности как независимости «реального состояния» одной системы от того, что проделывают с другой, пространственно - отдаленной (и отделенной) системой. Квантовая механика неполна потому, что она не «вскрывает» «реальные физические состояния», которые должны определять физические свойства, проявляющиеся в наблюдениях. Поскольку же наблюдаемые в квантовой физике величины не являются «реальными», нет причин беспокоиться по поводу того, могут они или не могут испытывать «нелокальные влияния»

Эйнштейновское понимание физической реальности не является просто «философским предубеждением». Это верно постольку, поскольку Эйнштейн связывал с реалистической программой физики определенные конкретные (метафизические) представления о мире. К ним относятся: принцип локальности, принцип детерминизма (который имеет двоякое содержание: как принцип близкодействия и как принцип необходимости, исключающий случайность), принцип континуального пространственно-временного описания. Однако все эти конкретные представления о том, как должен быть устроен физический мир, вступают в противоречия или, по крайней мере, не совпадают с представлениями других физических (или метафизических) программ.

Обсуждая реализм и метафизику в квантовой механике, следует искать их основания не только в реальности идей (сверхчувственного) или наблюдений (чувственного) - все это, так сказать, человеческие измерения физической реальности, - но и в самом объективном мире. Из квантовой физики известно, что явления физической реальности зависят от «системы отсчета», определяемой экспериментальной установкой (например, реальность положения и, соответственно, импульса). Можно ли в таком случае утверждать, что такая зависимость доказывает сводимость физической реальности целиком и полностью к «субъективному фактору»? Конечно, нет. Дело в том, что ни при каких условиях экспериментальной деятельности не удается создать прибор, который бы измерял одновременно какие-либо несовместные величины (те же положение и импульс). Было предпринято множество попыток, которые бы по­зволили, хотя бы в принципе, обойти эту квантовую дополнительность. Однако ни одна из них не удалась.

Невозможность создать такой прибор - это объективный фактор физической реальности, который не зависит от деятельности человека. И вместе с тем квантовая реальность имеет человеческие измерения: выбор прибора автоматически определяет теоретические средства, которые необходимо применять для представления экспериментально исследуемого квантового явления.

В качестве сверхчувственной составляющей физической реальности обнаруживается не только идеи и концепции, но и объективную реальность, т.е. бытие, которое определяется не только человеком. Что же касается метафизических концепций физической реальности, то они подлежат экспериментированию.

Вывод

Несмотря на совершенно новый взгляд на многие природные явления, квантовую механику никак нельзя расценивать как полное опровержение классической физики. Последняя может рассматриваться как предельный случай квантовой механики или как первое и очень грубое приближение к ней. Как подчеркивал Поль Дирак, соответствие между квантовой и классической теориями состоит не только в их предельном согласии. Соответствие заключается прежде всего в том, что математические операции двух теорий во многих случаях подчиняются одним и тем же законам и описываются одной математической структурой. Отличия заключаются лишь в представлении (реализации) этих структур конкретными математическими объектами.

Сегодня физики твердо верят в то, что наш мир един и познаваем. Все разнообразие природных явлений просто обязано описываться в рамках некоего единого универсального подхода. Другое дело, что человек пока еще не до конца сумел понять глубинную сущность законов природы и пределы познаваемости мира.

Однако большинство физиков убеждены в том, что, если идти по пути, указанном квантовой механикой и квантовой теорией поля, будет открыт тот самый свод законов и правил, который и правит нашим удивительно красивым миром.

Список использованной литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: учеб. пособие. - М: Высш. Образование, 2006.

. Канке В.А. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студентов вузов. - М.: Логос,2004.

. Концепции современного естествознания / под ред. Проф. С.И. Самыгина.- Ростов н/ Д: « Феникс», 2005.

. Лихин А.Ф. Концепции современного естествознания: учеб. - М.: ТК Велби; Изд-во Проспект, 2006

. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: учеб. для вузов. - М.: Культура и спорт. ЮНИТИ,1999

. Машкин Н.Ф. Квантовая физика. - М.,2001.

. Мигдал А.Б. Квантовая физика и Нильс Бор. - М.: Знание.