Философия науки: различия между версиями

Содержимое удалено Содержимое добавлено
{{Темы|Наука|Философия|Физика|Математика}}
s/m:ru:/w:/ (и m:b:ru:); где возможно — {{w|}}; →‎Темы: − Наука, как вышестоящая для «физики».
Строка 12:
 
===Структура книги===
Книга состоит из частей написанных несколькими авторами. Раздел [[#новое время|''новое время'']] практически целиком базируются на книге «Б.Г. Кузнецов. "Эйнштейн. Жизнь, смерть, бессмертие". Издательство "Наука". Москва. 1972.» (см. литература, стр. 69, 112-130, 216-218, 348-362, 369-381). Раздел [[#Суть специальной теория относительности|''Суть специальной теория относительности'']] (стр. 112-199) дан в несколько ином порядке, чем в книге, остальные части идут в том же порядке. В разделах [[#Теория относительности и квантовая физика|''Теория относительности и квантовая физика'']] и [[#новое время|''новое время'']] есть вставка с [[mw:ru:Заглавная страница|википедииВикипедии]] - [[m:ru:Принцип{{w неопределённости Гейзенберга|Принцип неопределённости Гейзенберга]]}} и [[m:ru:теория{{w струн|теория струн]]}} соответственно. Буду признателен за дополнения и изменения информации взятой из [[m:ruw:Заглавная страница|википедииВикипедии]]. Однако эта информация должна укладываться в формат книги. Примечания 1-9 (источник цитат) даны по книге Кузнецова.
 
{{Внимание|следующие несколько разделов находятся в стадии написания. Можете их пока [[#Новое время|пропустить]].}}
Строка 32:
 
Становление первых научных программ: атомизм; математическая картина мира пифагореизма и платонизма; разработка теории доказательств (в частности, аппарата доказательства от "противного" элеатами); фундаменталистская программа Аристотеля; построение космологических моделей. Создание дедуктивного математического метода. Превращение математики в стройную самостоятельную дисциплину (Евклид, Пифагор, Архит, Евдокс, Гиппократ, Теэтет и др. "Начала" Евклида — энциклопедия античной математики, ее историческое значение.
Античная теоретическая астрономия (Евдокс, Гиппарх, Клавдий Птолемей, Аристарх Самосский). Основные достижения античного этапа развития науки в области логики, механики, физики, биологии, медицины, истории, юриспруденции и др.
 
Относительная независимость развития теоретической мысли от практической (ремесленной, инженерной) как причина застоя античной науки после II в. до н.э.
 
=== Средневековая наука ===
Формирование научной культуры средневековья. Наука и религия - основная антитеза ценностных установок Средневековья. Система теологического миросозерцания: универсализм, символизм, иерархизм, телеологизм. Судьба античных научных программ в средние века. Западная и восточная ветви средневековой науки, их особенности. Арабская наука, ее роль в развитии европейской науки. Главные центры развития арабской науки, основные персоналии и достижения. Средневековая ученость как синоним средневековой культуры. Особенности стиля научного мышления и характерные черты средневековой науки: теологизм, телеологизм, схоластика, догматизм, статизм.
 
Теолого-текстовый характер, герменевтичность и корпоративность познавательной деятельности. "Письменная мудрость" - специфическая примета средневековой интеллектуальной традиции. Направленность науки на интерпретацию Библии, сочинений отцов церкви, энциклопедий, многочисленных "Сумм", "Компендиумов" и "Бестиариев". Логика (искусство рассуждать) - движущая пружина средневековой учености. Развитие логических норм научного мышления. Схоластический идеал научного знания как эталон средневекового типа рациональности.
 
Принижение роли человеческого разума в теолого-схоластическом мышлении. Замедление темпов роста естествознания.
Строка 58:
== Новое время ==
 
Для нового времени человек достоин имени человека,а не животного если его мысль уже не находит удовлетворения в стройности и тонкости собственных конструкций, как это было в средние века, если она стремится найти гармонию в реальном мире и утвердить её в жизни. Рационализм XVII века порвал со схоластической традицией мысли, замкнутой в себе, обратился к природе, приобрёл естественнонаучный и практический характер. Соответствие между конструкциями разума и действительностью стала основной претензией разума на независимость.
на независимость.
 
В XIX веке наука, убедившись в бесконечной сложности мироздания, стала ещё ближе людям. Незыблемые и поэтому питавшие представление об априорности классические законы оказались неточными, на их место стали более точные законы. При всей сложности и непонятности новых представлений человечество почувствовало, что они низводят науку с Олимпа априорного знания на землю и таким образом повторяют подвиг Прометея.
Строка 92 ⟶ 91 :
Но понятие неотнесённого к другим телам абсолютного движения данного тела сохранилось. Вплоть до конца XIX века полагали, что оптические процессы в движущемся теле происходят по-иному, чем в неподвижном, и это различие придаёт смысл слову «движение» без ссылки на другое тело, относительно которого движется данное тело. Мировое пространство считали заполненным абсолютно неподвижным эфиром и думали, что в движущем теле ощущается «эфирный ветер», подобно ветру, который овевает бегущего человека.
 
Этот взгляд был отброшен Эйнштейном в 1905 году. Теория относительности, выдвинутая Эйнштейном в 1905 году, утверждает, что внутренние процессы протекают в телах единообразно, независимо от прямолинейного и равномерного движения. Впоследствии, в 1916 году, Эйнштейн распространил принципы относительности и на ускоренные движения. Ещё позже Эйнштейн в течении многих лет разрабатывал единую теорию поля, т. е. теорию, которая в качестве частных случаев содержала бы законы тяготения и законы электромагнитного поля. Такой теории нет до сих пор. В рамках так называемой [[m:b:ruw:Стандартная модель |Стандартной модели]] удалось соединить воедино все фундаментальные взаимодействия, кроме гравитации. Начиная примерно с 1980-х годов бурное развитие наблюдается у [[m:b:ruw:Теория струн |теории струн]]. В 2008 году построен [[m:b:ru:Большой{{w Адронный Коллайдер|Большой Адронный Коллайдер]]}} (БАК, или LHC = Large Hadron Collider), где эта Стандартная модель, а в какой-то мере и конкурирующая ей [[m:b:ru:Теория{{w струн|теорияТеория струн]]}} будет впервые подвергнута экспериментальной проверке (предположительно весной 2009).
 
Большие идеи, охватывающие всё мироздание, вырастают из непрерывного потока эмпирического знания, они ищут в этом потоке подтверждение, изменяются, обобщаются, конкретизируются.
Строка 103 ⟶ 102 :
'''Идея объективности мира''' - глубокая и фундаментальная основа мировоззрения Эйнштейна… Когда впоследствии Эйнштейн столкнулся с '''представлением о мире как комплексе ощущений — элементов субъективного опыта''', он отнёсся резко отрицательно к такому представлению. Здесь сказалось не только стихийное убеждение каждого естествоиспытателя в реальности мира, — такого убеждения, как показывает история науки, недостаточно для рационального сознательного выбора философских позиций.
 
У Эйнштейна уже в юности «большой мир, существующий независимо от нас, людей», был объектом изучения, выводящего человека за пределы его ощущений и мыслей. Концепция мира как упорядоченной системы ощущений не могла быть чуждой Эйнштейну. Соответственно ему было чуждо представление о возможности априорно-логического познания мира. В конце концов из такой позиции выросла позитивная физическая идея: нужно найти величины, которые остаются неизменными при любых системах описания, применяемых при изучении законов природы.
 
Мир «как огромная вечная загадка» не совпадает ни с нашими ощущениями, ни с логическими конструкциями. Он противостоит им как независимая реальность. Поэтому познание мира — процесс приближения к истине. Антидогматическая тенденция науки связана с признанием независимости её объекта.
Строка 112 ⟶ 111 :
Эйнштейн иллюстрирует это вспоминая об «актах удивления». Когда те или иные восприятия не соответствуют устоявшимся понятиям, мы считаем это «чудом» или «удивительным» (по-немецки wunder).
 
…Что собственно означает «акт удивления», например впечатление от магнитной стрелки? Из некоторой суммы восприятий было сделано заключение о толчке как причине движения. Далее вступила в силу игра логики, позволившая вывести оттуда ряд других предложений и понятий. Но логическая строгость их выведения не гарантирует универсальной истинности всего ряда логических конструкций. Она не гарантирует истинности исходных посылок. Такая истинность означает, что понятие толчка как причины движения соответствует большому числу непосредственных восприятий. Компас заставляет строить другую серию логических конструкций, поскольку он вступил в конфликт со старой… Эйнштейн видел в развивающейся науке «бегство от удивительного», т. е. переход к иным сериям понятий и логических конструкций, которые не противоречат «удивительному», а исходят из него, из новых экспериментальных данных. Речь идёт не о каком-либо отказе от критерия истинности в отношении логических конструкций. Нет, логические конструкции сами по себе не могут гарантировать и однозначно определить своё [[mw:ru:онтологияОнтология |онтологическое]] [соответствующие объективной картине мира] содержание. Они становятся онтологически содержательными при сопоставлении с наблюдением, с ощущением, полученными человеком в экспериментах и в практике. Такая онтологическая проверка происходит всё время. Без неё логическая непротиворечивость не гарантирует истинности суждений.
 
«Предложение верно, - пишет Эйнштейн, - если оно выведено внутри некоторой логической системы по принятым правилам. Содержание истины в системе определяется надёжностью и полнотой её соответствия с совокупностью ощущений».
Строка 120 ⟶ 119 :
=== Математика и реальность ===
 
Представляет несомненный интерес следующий тезис: понятия сами по себе логически не следуют из опыта. Например, тела, состоящие из атомов, не могут быть точным прообразом геометрических фигур: вершины их углов не совпадают с точками, грани с плоскостями, «твёрдые» тела не являются бесконечно делимыми как в геометрии, а с позиции волновой теории света луч не может быть точным прообразом прямой. Также интересно как мы измеряем расстояния, и в частности как мы определяем положения тел. Мы пользуемся для этого линейками и совмещаем материальные точки, расстояние между которыми нужно определить с другими точками, расстояние между которыми уже определено. Но если это материальные точки, то нельзя абсолютно игнорировать воздействие линейки на измеряемое тело. Из-за этого, в частности, утверждение, что тела, с помощью которых мы измеряем предметы, не воздействуют на эти предметы, не является строгим и само по себе не оправдано. В связи с этим интересна позиция Эйнштейна в отношении квантовой механики. За ним следует вывод:
 
«Поистине никогда и ни при каких условиях понятия [такие как точка и прямая] не могут быть логическими производными ощущений [не следуют из опыта]. Но дидактические и эвристические цели делают такое представление неизбежным. Мораль: если вовсе не грешить против разума, нельзя вообще ни к чему прийти. Иначе говоря, нельзя построить дом или мост, если не пользоваться лесами, которые, конечно, не являются частью сооружения».<ref>«A.Einstein. Lettres á Maurice Solovine. Paris, 1956, страница 129»</ref>
Строка 130 ⟶ 129 :
Эйнштейн говорит, что в древности геометрия была полуэмпирической наукой, рассматривавшей, например, точку как реальное тело, размерами которого можно пренебречь. «Прямая определялась или с помощью точек, которые можно оптически совместить в направлении взгляда или с помощью натянутой нити. Мы имеем, таким образом, дело с понятиями, которые, как это и вообще имеет место с понятиями, не взяты непосредственно из опыта или, другими словами, не обусловлены логически опытом, но всё же находятся в прямом соотношении с объектами наших переживаний. Предложения относительно точек, прямых, равенства отрезков и углов были при таком состоянии знания в то же время и предложениями относительно известных переживаний, связанных с предметами природы».
 
Античная геометрия&nbsp;— физическая или полуфизическая наука&nbsp;— эволюционировала, освобождаясь от эмпирических корней. Постепенно выяснилось, что большое число геометрических положений можно вывести из аксиом. Тем самым геометрия стала собственно математической наукой. «Стремление извлечь всю геометрию из смутной сферы эмпирического, привело незаметным образом к ошибочному заключению, которое можно уподобить превращению чтимых героев древности в богов. Теперь под «очевидным» стали понимать то, что присуще человеческому разуму и не может быть отринуто без появления логических противоречий. Как же могут быть применены эти логически непротиворечивые, присущие человеческому духу и потому «очевидные» аксиомы, в частности, геометрические аксиомы, к познанию действительности? И тут, продолжает Эйнштейн, на сцену выходит кантовское учение о пространстве как априорной [до опыта, вместо опыта] форме познания».
 
Кант считал априорным, присущим сознанию, независимым от опыта соотношения геометрии Эвклида. В III в. до н.&nbsp;э. Эвклид вывел всю совокупность теорем геометрии из независимых одна от другой аксиом. Среди последних находился и так называемый постулат параллельных, эквивалентный утверждению: «через точку не лежащую на данной прямой можно провести одну и только одну прямую параллельную данной». Из этого постулата выводится равенство углов треугольника двум прямым углам, параллельность перпендикуляра к одной и той же прямой и ряд других теорем. Из него в частности выводится формула, позволяющая найти длину отрезка, если заданы координаты его концов.
Строка 154 ⟶ 153 :
Болезни роста вылечиваются дальнейшим ростом. Иллюзия априорности и условности геометрии исчезли с дальнейшим развитием аксиоматизации и с дальнейшим развитием физических прообразов геометрии.
 
Прежде всего в геометрии выросли большие, разветвлённые системы, которые отличались некоторыми исходными допущениями, см. выше про геометрии Лобачевского и Римана. Появление различных по исходным постулатам геометрических систем подорвало корни представления об априорности геометрии и об априорном понятии пространства. Был поставлен вопрос: какая геометрия действительного мира? Имеет ли этот вопрос смысл?
 
Эйнштейн рассматривает во-первых ответ Гельмгольца: понятиям геометрии соответствуют реальные объекты и геометрические утверждения представляют собой в последнем счёте утверждения о реальных телах. Другая точка зрения, высказанная Пуанкаре: содержание геометрии условно. Эйнштейн присоединяется к ответу Гельмгольца.
Строка 178 ⟶ 177 :
Вторая идея&nbsp;— принцип относительности. Находясь на корабле, движущемся равномерно и прямолинейно, нельзя обнаружить его движение какими-то внутренними механическими эффектами. Распространяется ли этот принцип на оптические эффекты? Нельзя ли обнаружить абсолютное движение системы по вызванным этим движением оптическим или, что то же самое электродинамическими эффектами? Интуиция (довольно явным образом связанная с классическим принципом относительности) говорит, что абсолютное движение нельзя обнаружить каким бы то ни было наблюдениями. Но если свет распространяется с определённой скоростью относительно каждой из движущихся инерциальных систем, то эта скорость изменится при переходе от одной системы к другой. Это вытекает из классического правила сложения скоростей. Говоря математическим языком, величина скорости света не будет инвариантна относительно галилеевых преобразований. Это нарушает принцип относительности, вернее, не позволяет распространить принцип относительности на оптические процессы. Таким образом электродинамика разрушила связь двух, казалось бы, очевидных положений классической физики - правила сложения скоростей и принципа относительности. Более того, эти два положения применительно к электродинамике оказались несовместимыми. Непротиворечивая картина мира могла быть только парадоксальной, «безумной», т.&nbsp;е. отказавшейся от привычного и поэтому «очевидного» положения. От какого именно&nbsp;— от правила сложения скоростей или от принципа относительности,&nbsp;— это должен был решить эксперимент.
 
В 1882 году Майкельсон провёл [[m:ruw:Experimentum crucis |решающий эксперимент]]. Он пользовался прибором, который называется ''интерферометром'' и позволяет обнаружить очень небольшие различия в скорости света. В нём имеются две трубки по которым пробегают лучи света. Одна трубка была направлена вдоль движения земной поверхности и находящегося в ней прибора, другая трубка находилась в поперечном положении. Движение Земли в мировом эфире должно было сказаться в увеличении скорости света, когда последний проходит продольной к движению Земли трубке навстречу этому движению, и в уменьшении в скорости, когда свет догоняет Землю. Измерить скорость света при прохождении по трубке от одного конца до другого невозможно. Удаётся измерить время, необходимое свету для движения в трубке туда и обратно. Пусть свет направлен по движению Земли. Тогда он пройдёт к противоположному концу продольной трубки с запозданием, а обратный путь проделает с опережением. Но опережение на обратном пути не полностью компенсирует опоздание, и в целом получится небольшое запоздание. Свет пройдёт туда и обратно в продольной трубке за большее время, чем туда и обратно по поперечной трубке. Сравнив скорость света в продольной и поперечной трубках мы обнаружим это запоздание, ''если движение Земли оказывает влияние на скорость света относительно Земли.''
 
Земля движется в мировом пространстве со скоростью 30 километров в секунду, и изменение скорости света должно было оказаться величиной, которую интерферометр Майкельсона обязательно обнаружил бы. Однако скорость света оказалась независящей от движения Земли в эфире; опыт дал отрицательный результат. Можно было предположить, что прибор Майкельсона увлекает при своём движении эфир, так что трубка интерферометра и весь прибор в целом не движется относительно эфира. Но такое предположение было опровергнуто другими оптическими экспериментами.
Строка 245 ⟶ 244 :
Для Эйнштейна устранение ньютоновских абсолютов и лоренцова эфира не могло быть однократным актом, приводящим к тысячелетнему царству обретённой, наконец, окончательной истины. <b>Специальная теория относительности в большей степени, чем все предшествующие физические теории, разрушила не только ньютоновские догмы, но и дух догматизма в целом.</b> Затем Эйнштейну принадлежала идея фотонов, т.&nbsp;е. исток теории, приписывающей частицам волновые свойства, а волнам&nbsp;— корпускулярные. Наконец, Эйнштейн по существу связывал критику квантовой механики с перспективами дальнейшего развития физики, а не с попятным движением к классическим представлениям.
 
Эйнштейн весьма органически перешёл в конце жизни от признания принципа Маха универсальными принципом природы к отрицанию его универсальности. Он говорил об ограниченности не только ньютоновской механики, но и всех теорий такого же типа как ньютонова.
 
Мы знаем, что поиски единой теории поля в 20-ые годы XX в. не приводили к физически однозначным и физически содержательным результатам. Эйнштейн тяжело переживал неуверенность в достижении общего замысла&nbsp;— построения единой теории поля с помощью геометрических конструкций.
Строка 251 ⟶ 250 :
В принстонском институте есть надпись: «Бог изощрён, но не злонамерен». Прощаясь в Принстоне с Вейлем, Эйнштейн как-то сказал: «А может быть, он всё-таки немного злонамерен?»
 
«Бог незлонамерен» означало для Эйнштейна не только существование мировой гармонии и не только в необходимости и принципиальную достижимость единой теории поля. В этом Эйнштейн не сомневался. Но приведённое изречение означало также, что гармония может быть выражена в точных геометрических соотношениях. И здесь у Эйнштейна появлялось ощущение величайшей трудности определения указанных соотношений: «А может быть, он всё-таки немного злонамерен?»
 
В 1953 году Эйнштейн на пресс-конференции, устроенной в связи с его 74-летием говорил:
Строка 301 ⟶ 300 :
Для общей теории относительности «внешнее оправдание» имело место на триста лет раньше её создания и на три года позже. Она создавалась на основе первого «оправдания», т.&nbsp;е. равенства тяжёлой [гравитационной] и инертной массы, она искала второе «оправдание»&nbsp;— доказательство искривления световых лучей в поле тяготения. Но пересечение этой линии «внешнего оправдания» с чрезвычайно энергичным и эффективным поиском внутренней гармонии произошло очень далеко от актуальных проблем науки.
 
В 20-ые годы XX в. выяснилось, что положение и скорость частицы, вообще говоря, не могут быть с неограниченной точностью определены для каждого последующего момента (см. [[m:ru:Принцип{{w неопределённости Гейзенберга|Принцип неопределённости Гейзенберга]]}}). Если приготовлены несколько идентичных копий системы в данном состоянии, то измеренные значения координаты и импульса будут подчиняться определённому [[mw:ru:распределениеРаспределение вероятности |распределению вероятности]]&nbsp;— это фундаментальный постулат квантовой механики. Измеряя величину [[mw:ru:стандартноеСтандартное отклонение |стандартного отклонения]] &Delta;x координаты и стандартного отклонения &Delta;p импульса, мы найдем что:
 
<math> \Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2} </math>,
 
где «<math> \hbar </math>» является [[mw:ru:постояннаяПостоянная Планка |постоянной Планка]] (h) поделённой на 2[[m:ruw:пиПи |&pi;]]. Отметим, что это неравенство даёт несколько возможностей&nbsp;— состояние может быть таким, что ''x'' может быть измерен с высокой точностью, но тогда ''p'' будет известен только приблизительно, или наоборот, ''p'' может быть определён точно, в то время как ''x''&nbsp;— нет. Во всех же других состояниях, и ''x'', и ''p'' могут быть измерены с «разумной» (но не произвольно высокой) точностью.
 
В повседневной жизни мы обычно не наблюдаем неопределённость потому, что значение ''h'' чрезвычайно мало.
Строка 311 ⟶ 310 :
Принцип неопределённости не относится только к координате и импульсу. В своей общей форме он применим к каждой паре <i>сопряжённых переменных</i>. Рассмотрение его в общем виде выходит за рамки этой книги.
 
[[m:ruw:Эйнштейн, Альберт |Альберту Эйнштейну]] принцип неопределённости не очень понравился, и он бросил вызов [[m:ruw:Бор, Нильс |Нильсу Бору]] и Вернеру Гейзенбергу известным [[mw:ru:мысленныйМысленный эксперимент |мысленным экспериментом]] (см. [[m:ru:дебаты{{w Бор-Эйнштейн|дебаты Бор-Эйнштейн]]}} для подробной информации).
 
В пределах широко, но не универсально принятой [[m:ruw:Копенгагенская интерпретация |Копенгагенской интерпретации]] квантовой механики, принцип неопределенности принят на элементарном уровне. Физическая вселенная существует не в [[mw:ru:детерминизмДетерминизм |детерминистичной]] форме, а скорее как набор вероятностей, или возможностей. Например, картина (распределение вероятности), произведённая миллионами фотонов, дифрагирующими через щель, может быть вычислена при помощи квантовой механики, но точный путь каждого фотона не может быть предсказан никаким известным методом. [[m:ru:Копенгагенская{{w интерпретация|Копенгагенская интерпретация]]}} декларирует, что это не может быть предсказано вообще ''никаким'' методом.
 
Именно эту интерпретацию Эйнштейн подвергал сомнению, когда писал [[m:ruw:Борн, Макс |Максу Борну]]: «я уверен, что Бог не бросает кости» (''Die Theorie liefert viel. Aber ich bin &uuml;berzeugt, das der Alte nicht w&uuml;rfelt'')<ref>Письмо Максу Борну от 12 декабря 1926 г., цит. Einstein, ''The Life and Times'' ISBN 0-380-44123-3</ref>. [[m:ru:Нильс{{w Бор|Нильс Бор]]}}, который был одним из авторов Копенгагенской интерпретации, ответил: «Эйнштейн, не говорите Богу, что делать».
 
Эйнштейн был убежден, что эта интерпретация была ошибочной. Его рассуждение основывалось на том, что все уже известные распределения вероятности являлись результатом детерминированных событий. Распределение подбрасываемой монеты или катящейся кости может быть описано распределением вероятности (50&nbsp;% орёл, 50&nbsp;% решка). Но это не означает, что их физические движения непредсказуемы. Обычная механика может вычислить точно, как каждая монета приземлится, если силы, действующие на неё будут известны, а орлы/решки будут все ещё распределяться вероятностно (при случайных начальных силах).
 
Эйнштейн предполагал, что существуют [[m:ruw:Теория скрытых параметров |скрытые переменные]] в квантовой механике, которые лежат в основе наблюдаемых вероятностей.
 
Ни Эйнштейн, ни кто-либо ещё с тех пор не смог построить удовлетворительную теорию скрытых переменных, и [[m:ru:неравенство{{w Белла|неравенство Белла]]}} иллюстрирует некоторые очень тернистые пути в попытке сделать это. Хотя поведение индивидуальной частицы случайно, оно также скоррелировано с поведением других частиц. Поэтому, если принцип неопределённости&nbsp;— результат некоторого детерминированного процесса, то получается, что частицы на больших расстояниях должны немедленно передавать информацию друг другу, чтобы гарантировать корреляции в своём поведении.
 
Многие физики и философы не соглашаются с копенгагенской интерпретацией, как потому, что она не детерминистична, так и потому, что она вводит неопределённое понятие измерения, которое превращает вероятностные функции в достоверные результаты измерений. Иллюстрируя это, [[m:ruw:Эйнштейн, Альберт |Эйнштейн]] писал Бору, что «я убеждён, что Бог не бросает кости», а также восклицал в беседе с [[m:ruw:Пайс, Абрахам |Абрахамом Пайсом]]: «Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда Вы на неё смотрите?» [[m:ruw:Бор, Нильс |Бор]] отвечал ему «Эйнштейн, не указывайте Богу, что делать». [[m:ruw:Шрёдингер, Эрвин |Эрвин Шрёдингер]] придумал знаменитый мысленный эксперимент про [[m:ruw:Кот Шрёдингера |кота Шрёдингера]], которым он хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.
 
Аналогично вызывает проблемы необходимый «мгновенный» коллапс волновой функции во всем пространстве. [[m:ruw:Общая теория относительности |Теория относительности]] Эйнштейна говорит, что мгновенность, одновременность, имеет смысл только для наблюдателей, находящихся в одной системе отсчёта. Не существует единого для всех времени, поэтому мгновенный коллапс тоже остаётся не определён.
 
=== Единая теория поля и квантовая физика ===
Строка 387 ⟶ 386 :
В этих дифференциальных уравнениях заданы отношения бесконечно малых приращений скорости частиц, а также бесконечно малых приращений действующих на частицы сил к бесконечно малым приращениям пространства и времени. Физический осмысленности применения подобных уравнений состоит в том, что в любой сколь угодно малой пространственной области и в любой сколь угодно малый интервал времени что-то происходит, и это «что-то» подчиняется законам физики, которые выражаются в уравнениях. Иными словами, их смысл состоит в <u>непрерывности</u> физического пространства и времени, возможности бесконечного дробления пространства и времени, причём пространства (как и время) остаётся физическим, т.е. его структура определяет характер физических процессов. Согласуется ли такое допущение с атомистическим строением вещества и атомистической структурой полей, т.е. существованием квантов поля, далее неделимых порций его энергии? Нет, не согласуется, отвечает Эйнштейн. Поэтому, быть может, придётся отказаться от принципа близкодействия, т.е. представления о непрерывности физических процессов, о том, что каждый процесс идёт от мгновения к мгновению и от точки к точке.
 
Более сложной оказывается расшифровка слов о статистическом методе. Нельзя думать, что Эйнштейн считал статистические идеи «гнилым выходом» во всех случаях. Ему принадлежат крупнейшие по значению работы о статистике в классической и квантовой физике, и в этих работах, применяя и развивая методы статистики (рекомендую посмотреть учебник [[Математика случая|по статистике]], написанную профессором, кандидатом физико-математических наук [[m:ruw:Орлов, Александр Иванович (учёный) |Орловым Александром Ивановичем]]). Эйнштейн решил важные задачи. Эпитет, по-видимому, относится к представлению о статистических закономерностях квантовой механики как о последних закономерностях бытия. Эйнштейн надеялся на существование более глубоких закономерностей нестатистического характера.
 
Как ни странно, эта надежда в сущности не противоречит мысли Макса Борна о статистическом характере не только квантовой, но и классической механики. Согласно Эйнштейну, «заквантовые» процессы представляются ему отнюдь не классическими, и, более того, отнюдь не механическими. Эти процессы не состоят в «классическом» движении с определённым в каждый момент положением и скоростью — иначе к ним можно было бы применить дифференциальные уравнения, т.е. прослеживать с бесконечной точностью вплоть до сколь угодно малых областей. Но они не состоят и в «квантовом» движении с определённым положением «либо»<small>(XOR — eXclusive OR, исключающие ИЛИ)</small> c определённой скоростью. Они вообще не состоят в механическом движении, в перемещении физических объектов.
Строка 402 ⟶ 401 :
 
 
Быть может, ультрамикроскопические закономерности позволят обобщить исходные закономерности теории относительности. Не исключено, что «поведение масштабов и часов» зависит от соотношений между элементарными расстояниями и элементарными интервалами времени. В качестве «условной иллюстрации» можно предложить, например, следующую «модель». Минимальная длина равна приблизительно 10<sup>-15</sup> м. Есть основания принять для неё такой или близкий порядок величины. Впрочем есть [[m:ruw:Планковская длина |основания]] и для значительно меньшего минимального расстояния. Поскольку перед нами модель не физическая, а историко-физическая, иллюстрирующая лишь некоторые тенденции современной науки, выбор значения здесь не существенен.
 
Таким образом 10<sup>-15</sup> — минимальное расстояние, на которое может быть послан сигнал, минимальное расстояние на которое может переместиться частица. Меньшее расстояние уже не характеризует поведение частицы, здесь само понятие её движения теряет смысл. Соответственно здесь неприменимы понятия относительности и соотношения теории относительности. Но именно здесь им, по-видимому, суждено найти то обоснование, о котором думал Эйнштейн.
Строка 434 ⟶ 433 :
== Наши дни ==
 
Начиная примерно с 1970-ых годов бурное развитие наблюдается у [[m:ruw:Теория струн |теории струн]]. В 2008 году должен быть достроен Большой Адронный Коллайдер, где в том числе и [[m:ru:Теория{{w струн|теорияТеория струн]]}} будет впервые подвергнута экспериментальной проверке.
 
В рамках этой теории постулируется, что все фундаментальные частицы и их фундаментальные взаимодействия возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических струн, суть монопольных (т.е. двумерных) осцилляторов, длина которых составляет порядка 10<sup>-35</sup> м ([[m:ruw:Фундаментальные физические постоянные |планковская длина]]).
 
На основе теории струн, согласно ожиданиям многих учёных, будет сформулирована так называемая «[[m:ru:единая{{w теория|единая теория]]}}», или «[[m:ru:теория{{w всего|теория всего]]}}», поискам которой Эйнштейн безуспешно посвятил десятилетия.
 
В начале XXI века теория струн столкнулась с серьёзной трудностью, называемой [[mw:ru:проблемаПроблема ландшафта |проблемой ландшафта]], суть которой состоит в том, что теория струн позволяет равноправное существование огромного множества различных вселенных, а не только той, в которой мы существуем. В 2003 году выяснилось<ref name="superstrings">См. в оригинале [http://physicsweb.org/articles/world/16/11/8 статью] пионера теории струн [[m:ruw:Сасскинд, Леонард |Леонарда Сасскинда]].</ref>, что существует множество способов свести 10-мерные суперструнные теории к 4-мерной эффективной теории поля. Сама теория струн не давала критерия, с помощью которого можно было бы определить, какой из возможных путей редукции предпочтителен. Каждый из вариантов редукции 10-мерной теории порождает свой 4-мерный мир, который может напоминать, а может и отличаться от наблюдаемого мира. Всю совокупность возможных реализаций низкоэнергетического мира из исходной суперструнной теории называют ландшафтом теории.
 
Оказывается, количество таких вариантов поистине огромно. Считается, что их число составляет как минимум 10<sup>100</sup>; не исключено, что их вообще бесконечное число.
 
В результате получается удручающая картина. Каков бы ни был наш мир, всегда найдётся способ свести его к суперструнной теории. Таким образом, суперструнная теория не только не противоречит современным экспериментальным данным, но и не будет противоречить никакому эксперименту в обозримом будущем. Это означает, что теория суперструн близка к тому, чтобы потерять ключевое свойство научной теории — [[m:ru:фальсифицируемость{{w |фальсифицируемость]]}}.
 
В течение 2005 года неоднократно высказывались предположения<ref name="crisis">См. статью [http://elementy.ru/news/164872 «Теория суперструн: в поисках выхода из кризиса»].</ref>, что прогресс в этом направлении может быть связан с включением в эту картину [[mw:ru:антропныйАнтропный принцип |антропного принципа]]: мы существуем именно в такой Вселенной, в которой наше существование возможно. Включение этого принципа будет являться по сути антикоперниканской революцией, это существенный шаг назад. Не Земля станет центром Вселенной, а сам человек. Пока, однако, всё это на уровне разговоров.
 
Проблема ландшафта является серьёзной проблема для «внутреннего совершенства» теории струн. Решение этой проблемы с помощи [[mw:ru:антропныйАнтропный принцип |антропного принципа]] напоминает использование гильотины для лечения головной боли.
 
Наиболее реалистичные теории струн в качестве обязательного элемента включают [[mw:ru:суперсимметрияСуперсимметрия |суперсимметрию]], поэтому такие теории называются суперструнными. Набор частиц и взаимодействий между ними, наблюдающийся при относительно низких энергиях, практически воспроизводит структуру [[m:ruw:Стандартная модель |стандартной модели]] в физике элементарных частиц, причём многие свойства [[m:ruw:Стандартная модель |стандартной модели]] получают изящное объяснение в рамках суперструнных теорий. Здесь мы видим, как одна теория естественным образом вытекает из другой; как свойства в [[m:ruw:Стандартная модель |стандартной модели]], которые являлись внешними, по отношению к ней, объясняются в теории струн.
 
В середине 1980-х годов, в ходе ''первой суперструнной революции'', физики пришли к выводу, что [[m:ru:суперсимметрия{{w |суперсимметрия]]}}, являющаяся центральным звеном теории струн, может быть включена в неё не одним, а пятью способами, что приводит к пяти различным теориям. Все они формулируются в десятимерном пространстве-времени, однако различаются набором частиц и фундаментальной группой [[mw:ru:симметрияСимметрия |симметрии]]. В середине 1990-х годов, в ходе ''второй суперструнной революции'', выяснилось, что все эти теории, на самом деле, тесно связаны друг с другом благодаря определённым дуальностям. Было высказано предположение, что все пять теорий являются различными предельными случаями единой фундаментальной теории, получившей название [[m:ruw:М-теория |М-теории]]. Последние исследования теории струн (точнее, М-теории) затрагивают D-[[mw:ru:бранаБрана |браны]], многомерные объекты, существование которых вытекает из включения в теорию открытых струн. В настоящее время ведутся поиски адекватного математического языка для формулировки этой теории.
 
В отличие от более общепринятых теорий, таких, как [[m:ru:стандартная{{w модель|стандартная модель]]}} с её 19 свободными параметрами, которые могут подгоняться для обеспечения согласия с экспериментом, в теории струн свободных параметров нет. Устранение произвольных констант, вывод их на основании более глубокой теории, является ещё одной иллюстрацией идеала новой теории по Эйнштейну.
 
Несмотря на то, что понимание деталей суперструнных теорий требует серьёзной математической подготовки, некоторые качественные свойства квантовых [[mw:ru:струнаСтруна (в физике) |струн]] можно понять на интуитивном уровне. Так, квантовые струны, как и обычные струны, обладают [[mw:ru:упругостьУпругость |упругостью]], которая считается фундаментальным параметром теории. Упругость квантовой струны тесно связана с её размером. Рассмотрим замкнутую струну, к которой не приложены никакие силы. Упругость струны будет стремиться стянуть её в более мелкую петлю. Классическая интуиция подсказывает, что она может сократиться до точки, но это нарушило бы один из фундаментальных принципов [[mw:ru:квантоваяКвантовая механика |квантовой механики]] — [[m:ru:принцип{{w неопределённости Гейзенберга|принцип неопределённости Гейзенберга]]}}. Характерный размер струнной петли получится в результате балансирования между силой упругости, сокращающей струну, и эффектом неопределённости, растягивающим струну.
 
Благодаря протяжённости струны решается проблема [[mw:ru:ультрафиолетоваяУльтрафиолетовая расходимость |ультрафиолетовой расходимости]] в квантовой теории поля, и, следовательно, вся процедура [[mw:ru:регуляризацияРегуляризация |регуляризации]] и перенормировки перестаёт быть математическим трюком и обретает физический смысл. Помните рецептурное отбрасывание виртуальных фотонов с большой энергией «в кредит», с надеждой, что будущая теория объяснить правомочность этого трюка? Вот теория струн и даёт такое объяснение. Действительно, в квантовой теории поля бесконечные значения амплитуд взаимодействия возникают в результате того, что две частицы могут сколь угодно близко подойти друг к другу. В теории струн это уже невозможно: слишком близко расположенные струны сливаются в одну струну.
 
Интригующим предсказанием теории струн является многомерность Вселенной. Ни теория [[m:ruw:Максвелл |Максвелла]], ни теории [[m:ruw:Эйнштейн |Эйнштейна]] не дают такого предсказания, поскольку предполагают число измерений заданным (в [[mw:ru:теорияТеория относительности |теории относительности]] их четыре). Первым, кто добавил пятое измерение к эйнштейновским четырём, оказался немецкий математик [[m:ru:Теодор{{w Калуца|Теодор Калуца]]}} (1919 г.). Обоснование ненаблюдаемости пятого измерения (его компактности) было предложено шведским физиком [[m:ruw:Оскар Клейн |Оскаром Клейном]] в 1926 &nbsp;г.
 
Требование согласованности теории струн с релятивистской инвариантностью ([[mw:ru:лоренцЛоренц-инвариантность |лоренц-инвариантностью]]) налагает жёсткие требования на размерность пространства-времени, в котором она формулируется. [[m:ru:Теория{{w бозонных струн|Теория бозонных струн]]}} может быть построена только в 26-мерном пространстве-времени, а суперструнные теории — в 10-мерном.
 
Непротиворечивые и самосогласованные квантовые теории струн возможны лишь в пространствах высшей размерности (больше четырёх, учитывая размерность, связанную со временем). В связи с этим в физике открыт вопрос о размерности пространства-времени. То, что в макроскопическом (непосредственно наблюдаемом) мире дополнительные пространственные измерения не наблюдаются, объясняется в струнных теориях одним из двух возможных механизмов: [[m:ru:компактификация{{w |компактификация]]}} (скручивание до размеров порядка [[m:ruw:Фундаментальные физические постоянные |планковской длины]]) этих измерений или локализация всех частиц многомерной вселенной ([[mw:ru:мультивселеннаяМультивселенная |мультивселенной]]) на четырёхмерном мировом листе, который и являет собой наблюдаемую часть мультивселенной. Предполагается, что высшие размерности могут проявляться во взаимодействиях элементарных частиц при высоких [[mw:ru:энергияЭнергия |энергияx]], однако до сих пор [[mw:ru:экспериментЭксперимент |экспериментальные]] указания на такие проявления отсутствуют. А здесь имеем проблему «внешнего оправдания». Именно эксперимент должен решить, какой из этих двух механизмов реализуется в природе.
 
Единственная возможность обнаружить присутствие дополнительных измерений — гравитация. Гравитация, будучи результатом искривления пространства-времени, не локализована на бране, и потому гравитоны и микроскопические [[mw:ru:чёрнаяЧёрная дыра |чёрные дыры]] могут выходить вовне. В наблюдаемом мире такой процесс будет выглядеть как внезапное исчезновение энергии и импульса, уносимых этими объектами.
 
Теория [[mw:ru:струнаСтруна (в физике) |струн]] нуждается в экспериментальной проверке, однако ни один из вариантов теории не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в [[mw:ru:критическийКритический эксперимент |критическом эксперименте]]. Таким образом, теория струн находится пока в «зачаточной стадии»: она обладает множеством привлекательных математических особенностей и может стать чрезвычайно важной в понимании устройства Вселенной, но требуется дальнейшая разработка для того, чтобы принять её или отвергнуть. Поскольку теорию струн, скорее всего, нельзя будет проверить в обозримом будущем в силу технологических ограничений, некоторые учёные сомневаются, заслуживает ли данная теория статуса научной, поскольку, по их мнению, она не является [[m:ruw:Критерий Поппера |фальсифицируемой]] в попперовском смысле.
 
Разумеется, это само по себе не является основанием считать теорию суперструн неверной. Многие новые теоретические конструкции проходят стадию неопределённости, прежде чем, на основании сопоставления с результатами экспериментов, признаются или отвергаются. Поэтому и в случае теории суперструн требуется либо развитие самой теории, то есть методов расчёта и получения выводов, либо развитие экспериментальной науки для исследования ранее недоступных величин.
Строка 487 ⟶ 486 :
 
==== Научно-популярные внешние ссылки ====
* ''[[m:ru:{{w |Вайнберг, Стивен]]}}''. [http://www.edurss.ru/cgi-bin/db.pl?cp=&page=Book&id=16700&lang=Ru&blang=ru&list=1 Мечты об окончательной теории: физика в поисках самых фундаментальных законов природы]: Пер. с англ. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 256 с. ISBN 5-354-00526-4. Теории струн посвящена 9-я глава «Контуры окончательной теории».
* ''[[m:ru:{{w |Хокинг, Стивен]]}}''. [http://www.x-libri.ru/elib/hwkng000/ Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр]: Пер. с англ. Н. Смородинской. — СПб.: Амфора, 2004. — 268 с. ISBN 5-94278-564-3. Теории струн посвящена 10-я глава «Объединение физики».
* [http://magazines.russ.ru/october/2007/7/va5-pr.html Анатолий ВАССЕРМАН. Дилогия атеизма] Журнал Октябрь № 7, 2007 год
 
=== Внешние ссылки (продолжение) ===
* [[m:ru:Теория{{w струн|Теория струн}} и список литературы, указанный там]]
* [http://artema.fopf.mipt.ru/lib/phil/ill.html Общие проблемы теории познания. Структура науки] Илларионов С. В.
* [http://www.chelny-diplom.ru/index/0-676 Общие понятия и проблемы теории.] Алексей Комаха
Строка 506 ⟶ 505 :
* [[ArXiv.org]] — [http://ru.arxiv.org/list/hep-th/recent Последние результаты исследований физики высоких энергий]{{ref-en}}. <span style="font-size:smaller;">Ссылка проверена 07.07.2007.</span>
 
{{Темы|Наука|Философия|Физика|Математика}}