Философские вопросы современной физики

Современные физические представления о пространстве и времени разработаны теорией относительности, созданной А. Эйнштейном; по сравнению с классической физикой - это новая ступень в познании физикой объективно-реальных пространств и времени.

Для классической физики пространство и время были некими самостоятельными сущностями, причем пространство рассматривалось как простое вместилище тел, а время - как только длительность процессов; пространственно-временные понятия выступали как не связанные друг с другом. Теория относительности показала односторонность такого взгляда на пространство и время. Пространство и время органически связаны, и эта связь отражается в теории относительности, в математическом аппарате которой фигурируют так называемые четырехмерные пространственно-временные векторы и тензоры. Эта теория привела к выводам о зависимости ритма часов от состояния их движения, зависимости массы от скорости, о взаимозависимости между массой и энергией; все эти выводы широко подтверждены опытом.

Специальная теория относительности доказала, что в реальном физическом мире пространственные и временные интервалы меняются при переходе от одной системы отчета к другой.

До создания теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой сохраняются отдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости от характера движения систем отсчета драг относительно друга происходят различные расщепления единого пространства-времени на отдельно пространственный и отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует изменение другого. Тем самым специальная теория относительности раскрыла внутреннюю связь между собой пространства и времени как форм бытия материи. С другой стороны, поскольку само изменение пространственных и временных интервалов зависит от характера движения, то выяснилось, пространство и время определяются состояниями движущейся материи. Они таковы, какова движущаяся материя.

Идей специальной теории относительности получила дальнейшее развитие и конкретизацию в общей теории относительности. В этой теории было показано, что геометрия пространства-времени определяется характером поля тяготения, которое в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства и замедление хода времени.

Пространство-время нашего мира имеет 4 измерения: три из них характеризуют пространство и одно - время. В истории философии и естествознания эти свойства пространства и времени не раз пытались объяснить но естествознание не располагало достаточными возможностями для этого, поэтому это положение было принято как опытный факт.

Интересен еще один момент в размышлениях физики о философских категориях пространства и времени: относительный характер непрерывности и дискретности пространства и времени. Известно, что представления о непрерывности пространства и времени являются фундаментальными представлениями теоретической физики. Их истинность в рамках классической физики и теории относительности не подвергается сомнению.

Модель континуального пространства-времени, хорошо служившая в классической физике и теории относительности, оказывается слишком бедной для того, чтобы адекватно определить реальную структуру пространства, времени и движения на уровне микромира. В связи с этим значительное распространение получили концепции, отвергающие необходимость использования представлений о непрерывности пространства и времени в физическом описании. В связи с этим имели место утверждения о том, что пространство и время носит макроскопический характер, а для физики микромира реальность пространства и времени вообще отрицается. Более широкую поддержку со стороны физиков и философов получила концепция дискретного пространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи использование гипотезы дискретного пространства-времени не привело пока, к согласованию физических принципов теории относительности и квантовой механики. Т.о., создалась действительная ситуация, которая свидетельствует о необходимости методологического анализа устоявшихся физических представлений о структуре пространства и времени.

7. Единство мира и перспективы создания «теории всего»

Во все времена философы и естествоиспытатели не оставляли попыток создать «теорию всего». Но теории, претендовавшие на такую роль, всегда оказывались ограниченными. Так было с классической механикой, с электродинамикой и другими теориями. Каждый раз оказывалось, что учёные абсолютизировали свои знания, упрощённо представляли материю, принимали часть за целое, сводили бесконечно многообразное к частному и конечному. Вопрос о принципиальной возможности создания единой теории Вселенной остаётся открытым. Такая теория стала бы физическим подтверждением философского принципа материального единства мира. Создание законченной теории мира противоречит диалектико-материалистическому принципу неисчерпаемости материи и бесконечности процесса познания. А создание теории, объединяющей все знания науки на данном этапе развития, не вступает в противоречие с этим принципом. Такая теория стала бы обобщением знаний современной науки, но не исключала бы дальнейшее развитие этих знаний.

Грандиозность создаваемой теории определяется тем, что она должна охватить не только частицы, переносящие взаимодействия, но и вообще все частицы, а также такой странный физический объект как вакуум.

На пути создания единой теории возникает множество трудностей. Пока не удаётся включить в эту теорию гравитационное взаимодействие, настолько сильно его природа отличается от других взаимодействий. Эту трудность в настоящее время пытаются преодолеть в рамках теории струн. Теория струн предполагает возможность сближения квантовой механики и общей теории относительности и включения гравитации в единую «теорию всего». Впрочем, пока не существует даже единого теоретического подхода к решению этих задач, не говоря уж об экспериментальной проверке.

Поиск единой «теории всего» ведёт к кардинальным изменениям физической картины мира. Эти изменения имеют огромное мировоззренческое значение, и поэтому их обсуждение имеет как физическую, так и философскую составляющую. Не прекращаются попытки идеалистически истолковать новейшие открытия, представить материальные частицы и взаимодействия лишь математическими абстракциями, проявлением идеальных законов, симметрии, формул. В XIX веке идеалисты утверждали, что материя растворяется в энергии, в начале XX века выводили материю из пространства и времени, в конце XX века пришли к выводу, что материя выступает проявлением математических формул единой теории поля. Каждый раз идеалисты отрывали свойства материальных объектов и процессов от их материальной основы, не замечали материю за математикой.

Такие теории, отрывающие количественные характеристики предметов от самих предметов, берут начало ещё в философии Пифагора. Но и в наше время они выглядят лишь абстрактными теориями, не находящими подтверждения. Новая онтология, создаваемая современной физикой, является уточнением уже сформировавшейся философской материалистической картины мира. Открытия физики обогащают философскую картину мира, подтверждают принципы диалектического материализма, раскрывают единство, взаимосвязи и развитие природы.

8. Самоорганизация материи. Синергетика и диалектика

Сложнейшей вопросом философии и физики является вопрос развития.

Развитие является частным случаем движения. Если движение есть любое изменение вообще, то под развитием понимают качественные, направленные, необратимые изменения. Частным случаем развития является прогресс - это развитие, которое сопровождается усложнением структуры объекта и выполняемых им функций. Связь прогресса и регресса частично описывается вторым началом термодинамики, из которого следует, что любая изолированная система развивается только в одном направлении - от порядка к хаосу. Такая однозначная направленность термодинамических процессов получила название «стрела времени». Будущее такой системы всегда будет отличаться от прошлого большей хаотичностью. Этот процесс необратим, а значит необратимо и время.

Существует гипотеза тепловой смерти Вселенной, ставшая результатом экстраполяции второго начала термодинамики на всю Вселенную. Если абсолютизировать второе начало, то становятся необъяснимыми очевидные факты наличия прогресса в природе. В природе борются порядок и хаос. С одной стороны, всё существующее стремится к разрушению и гибели, нет ничего вечного. С другой стороны возникают сложные структуры, способные прогрессировать. Ограниченность второго начала термодинамики состоит в том, что оно описывает процессы, происходящие в изолированных системах. Полностью изолированная система - это идеализированный объект. Реальное существование таких систем, никак не связанных со средой, противоречило бы всем научным принципам и, прежде всего, философскому принципу материального единства мира. Т.о. второе начало термодинамики применимо для описания тех систем, в которых взаимодействие с окружающей средой существенно не влияет на систему, и им можно пренебречь.

Но в мире также распространены системы, интенсивно обменивающиеся материей, энергией и информацией с внешней средой. В таких сильно неравновесных системах возможны процессы, противоположные тем, что описывает второе начало термодинамики. Эти процессы получили название «самоорганизация» и были описаны во второй половине XX века в работах И. Пригожина и Г. Хакена. Самоорганизация - это спонтанный переход открытой неравновесной системы от простых, беспорядочных форм к более сложным и упорядоченным. Синергетика - теория самоорганизации – описывает универсальный алгоритм развития неравновесных систем. Механизм самоорганизации является реализацией диалектического закона взаимного перехода количественных и качественных изменений.

Синергетика - относительно молодая теория. Первоначально она использовалась для описания ограниченного круга материальных систем. Но в настоящее время многие учёные видят в ней теорию, далеко выходящую за пределы физики. С помощью синергетики объясняют рождение и эволюцию Вселенной, возникновение и эволюцию жизни на Земле, самоорганизацию таких социальных систем как экономика, государство, право и т.д. Синергетика воспринимается как общенаучная теория, описывающая универсальный механизм самоорганизации, инвариантный для систем любой сложности. Но очевидно, что синергетика не отменяет диалектику и не заменяет её. Диалектика отражает намного более широкий круг отношений действительности, раскрывает многообразные всеобщие взаимосвязи, описывает наиболее общие закономерности развития любых систем. Синергетика должна восприниматься как конкретизация отдельных положений диалектики применительно к неравновесным самоорганизующимся системам. Т.о. диалектика остаётсявсеобщей методологией научного познания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вследствие общности и широты своих законов, физика всегда оказывала воздействие на развитие философии и сама находилась под ее влиянием. Открывая новые достижения, физика не оставляла философские вопросы: о материи, об элементарности, о движении, об объективности, о причинности, о пространстве и времени, о единстве мира и самоорганизации.

Очевидно, что перед философией открывается огромное поле деятельности: философски обосновать проблемы современной науки - физики.

Список использованной литературы

1. Современные философские проблемы математических, естественных и технических наук: учеб-метод, пособие / сост. А.Г. Деменев. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007.

2. Современная философия  науки: Хрестоматия /Сост. А.А.Печенкина. М.:"Наука", 1994.

3. Философия науки  и техники: Учеб. пособие / В.С.Степин, В.Г.Горохов, М.А.Розов. М.: Контакт-Альфа, 1995.

4. Философия и мировоззренческие проблемы науки. М.:"Наука", 1981.

5. Философия и прогресс физики. В.С. Готт, В.Г.Сидоров. М.:"Знание", 1986.