Предмет физики

I Введение.

II Предмет физики.

1. Основные открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

2. Основные философские вопросы современной физики:

А) неисчерпаемость и бесконечность материи;

Б) движение: абсолютность и относительность;

В) вопрос об объективной реальности в квантовой физике;

Г) проблема причинности;

Д) философские размышления о пространстве и времени с

Точки зрения относительности; о непрерывном и

Дискретном пространстве и времени.

3. Неразрешенные вопросы физики.

III Заключение.

Введение.

Наши дни – время преобразований, время выдающихся достижений

Науки и техники. Особенности развития современной науки влияют на

Структуру и характер научного познания. Именно они составляют ис-

Торически определенные границы, обусловливающие специфику позна-

Вательного процесса. Более того, научные знания о природе имеют

Существенное значение и для философского осмысления окружающего

Мира. То обстоятельство, что физика по сравнению с другими ес-

Тественными науками ( например, химией или биологией ) занимается

Относительно более общими явлениями окружающего материального ми-

Ра, в известной степени определяет ее более непосредственную, не-

Жели у других естественных наук, связь с философией.

Физику всегда приходится решать разнообразные онтологические

И гносеологические вопросы, и поэтому он вынужден обращаться к

Философии. М. Борн писал: “… Физика на каждом шагу встречается

С логическими и гносеологическими трудностями… каждая фаза ес-

Тественнонаучного познания находится в тесном взаимодействии с

Философской системой своего времени: естествознание доставляет

Факты наблюдения, а философия – методы мышления.”

Физики при разработке современных теорий критически переос-

Мысливают накопленные в прошлом знания. Новое знание как бы отри-

Цает предшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент

Абсолютной истины. Философские идеи, как об этом убедительно сви-

Детельствует история, играют чрезвычайно важную роль в процессе

Становления физических теорий; без преувеличения можно сказать,

Что без философского обоснования физическая теория не может сфор-

Мироваться.

Основные открытия в физике на рубеже XIX-XX столетий.

Физика – комплекс научных дисциплин, изучающих общие свойс-

Тва структуры взаимодействия и движения материи.

Физику ( в соответствии с этими задачами ) весьма условно

Можно подразделить на 3 большие области: структурную физику, фи-

Зику взаимодействий и физику движения.

Науки, образующие структурную физику, довольно четко разли-

Чаются по изучаемым объектам, которыми могут быть как элементы

Структуры вещества ( элементарные частицы, атомы, молекулы ), так

И более сложные образования ( плазма, кристаллы, звезды и т. д. ).

Физика взаимодействий, основанная на представлении о поле,

Как материальном носителе взаимодействия, делится на 4 отдела (

Сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное ).

Физика движения ( механика ) включает в себя классическую

( Ньютоновскую ) механику, релятивистскую ( Энштейновскую ) меха-

Нику, нерелятивистскую квантовую механику и релятивистскую кван-

Товую механику.

Уже в глубокой древности возникли зачатки знаний, впоследс-

Твии вошедшие в состав физики и связанные с простейшими представ-

Лениями о длине, тяжести, движении, равновесии и т. д. В недрах

Греческой натурфилософии сформулировались зародыши всех трех час-

Тей физики, однако на первом плане стояла физика движения, пони-

Маемая, как изменение вообще. Взаимодействие отдельных вещей трак-

Товалось наивно-антропоцентрически ( например, мнение об одушев-

Ленности магнита у Фалеса ). Подобное рассмотрение проблем, свя-

Занных с анализом движения как перемещения в пространстве, впер-

Вые было осуществлено в знаменитых апориях Зенона Элейского. В

Связи с обсуждением структуры первоначал зарождаются и конкуриру-

Ют концепции непрерывной делимости до бесконечности ( Анаксагор )

И дискретности существования неделимых элементов ( атомисты ). В

Этих концепциях закладывается понятийный базис будущей структур-

Ной физики.

В связи с задачами анализа простейшей формы движения ( изме-

Нения по месту ) возникают попытки уточнения понятий “движение”,

“покой”, “место”, “время”. Результаты, полученные на этом пути,

Образуют основу понятийного аппарата будущей физики движения –

Механики. При сохранении антропоморфных тенденций у атомистов

Четко намечается понимание взаимодействия как непосредственного

Столкновения основных первоначал – атомов. Полученные умозритель-

Ным путем достижения греческой натурфилософии вплоть до XVI в.

Служили единственными средствами построения картины мира в науке.

Превращение физики в самостоятельную науку обычно связывает-

Ся с именем Галилея. Основной задачей физики он считал эмпиричес-

Кое установление количественных связей между характеристиками яв-

Лений и выражение этих связей в математической форме с целью

Дальнейшего исследования их математическими средствами, в роли

Которых выступали геометрические чертежи и арифметическое учение

О пропорциях. Использование этих средств регулировалось сформули-

Рованными им основными принципами и законами ( принцип относи-

Тельности, принцип независимости действия сил, закон равноуско-

Ренного движения и др. ).

Достижения Галилея и его современников в области физики дви-

Жения ( Кеплер, Декарт, Гюйгенс ) подготовили почву для работ Нь-

Ютона, преступившего к оформлению целостного предмета механики в

Систему понятий. Продолжая методологическую ориентацию на принци-

Ньютон сформулировал три закона движения и вывел из них ряд

Следствий, трактовавшихся прежде как самостоятельные законы. Нь-

Ютоновские “Математические начала натуральной философии” подвели

Итоги работы по установлению смысла и количественных характерис-

Тик основных понятий механики – “прстранство”, “время”, “масса”,

” количество движения”, “сила”. Для решения задач, связанных с

Движением, Ньютон ( вместе с Лейбницем ) создал дифференциальное

И интегральное исчисление – одно из самых мощных математических

Средств физики.

Начиная с Ньютона, и вплоть до конца XIX в. механика трак-

Туется как общее учение о движении и становится магистральной ли-

Нией развития физики. С ее помощью строится физика взаимодейс-

Твий, где конкурируют концепции близкодействия и дальнодействия.

Успехи небесной механики, основанные на ньютоновском законе

Всемирного тяготения, способствовали победе концепции дальнодейс-

Твия. По образу теории тяготения строилась и физика взаимодейс-

Твий в области электричества и магнетизма ( Кулон ).

В конце XIX в. физика вплотную поставила вопрос о реальном

Существовании атома. Штурм атома шел во всех основных разделах

Физики: механике, оптике, электричестве, учении о строении мате-

Рии. 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,

Ставило задачу изучения закономерностей атомных явлений. Другими

, весьма малых частиц стала рассматриваться как научно установ-

Ленный факт. Начатые в 1906 г. Ж. Перреном замечательные экспере-

Ментальные исследования броуновского движения подтвердили пра-

Вильность малекулярно-кинетической теории этого явления, разрабо-

Танной А. Энштейном и М. Смолуховским, и принесли полный триумф

Идеям атомизма, которые в новой физике получили не предвиденное

Прежде глубокое содержание. Развитие атомистики привело Э. Резер-

Форда к открытию атомного ядра и к созданию планетарной модели

Атома. Эти открытия положили начало новой физике: отпало положе-

Ние о неизменности массы тела: оказалось, что масса тела растет с

Увеличением его скорости; химические элементы оказались преврати-

Мыми одни в другие; возникла электронная теория, представляющая

Новую ступень в развитии физики. Механическая картина мира усту-

Пила место электромагнитной.

После открытия электронов и радиоактивности физика стала

Развиваться с небывалой прежде быстротой. Из непременимости клас-

Сической физики к проблеме теплового излучения родилась знамени-

Тая квантовая физика М. Планка. Из конфликта классической механи-

Ки и электромагнитной теории Максвелла возникла теория относи-

Тельности. Сначала теоретически, а затем эксперементально и про-

Мышленно ( ядерная энергетика ) установили связь m и E (E=mc 52 0), а

Также зависимость массы движущегося тела от скорости его движе-

Ния, покончили с резким противопоставлением материи и движения,

Характерным для классической физики. Общая теория относительности

( Энштейн 1916 ), интерпритировавшая поле тяготения как искривле-

Ние пространства-времени, обусловленное наличием материи, переки-

Нула еще один мост от материи и движения к взаимодействию.

Физика, открыв новые виды материи и новые формы движения,

Сломав старые физические понятия и заменив их новыми, по-новому

Поставила старые философские вопросы. Важнейшие из них – это воп-

Росы о материи, о движении, о пространстве и времени, о причин-

Ности и необходимости в природе, об объективности явлений.

Неисчерпаемость и бесконечность материи.

Учение философского материализма о материи ( развитое Лени-

Ным ) имеет решающее значение для понимания всего содержания но-

Вой физики. Существуют ли какие бы то ни было неизменные элемен-

Ты, абсолютная субстанция, неизменная сущность вещей и т. п.?

Стремление найти их – наиболее характерная черта всякой метафизи-

Ческой философии. Механический материализм, в частности, видел в

Материи некую абсолютную неизменную субстанцию, и естествоиспыта-

Тели XVIII-XIX вв. под материей обычно понимали неизменные атомы,

Движущиеся по законам классической механики.

Новый философский материализм не признает существование не-

Изменных элементов, абсолютной неизменной субстанции, отрицает

Неизменную сущность всех вещей. ” “Сущность” вещей или “субстан-

Ция”,- пишет Ленин,- тоже относительны; они выражают только уг-

Лубление человеческого познания объектов, и если вчера это углуб-

Ление не шло дальше атома, сегодня – дальше электрона и эфира, то

Диалектический материализм настаивает на временном, относитель-

Ном, приблизительном характере всех этих вех познания природы

Прогрессирующей наукой человека”. (4, с. 249 ). Для философского мате-

Риализма неизменно одно: признание внешнего мира, существующего

Независимо от сознания людей. В соответствии с этим находится

Данное Лениным определение материи: … объективная реаль-

Ность, существующая независимо от человеческого сознания и отобра-

Жаемая им”. ( 4, с. 248 )

Не только атомы, но и электроны, протоны и др. элементарные

Частицы вещества, разнообразные физические поля ( электромагнит-

Ное, ядерное и др. ), атомные ядра, молекулы и т. д. – все они

Существуют независимо от человеческого сознания, отражаясь в фи-

Зических понятиях, теориях, гипотезах. Они – объективная реаль-

Ность, материя. Материя неисчерпаема:” электрон также неисчерпа-

Ем, как и атом, природа бесконечна…” (4,248). Пределы, до кото-

Рых доходит сегодня наше знание материи, являются относительными

Пределами; углубляя наше знание материального мира, наука преодо-

Левает их. Бесконечность природы раскрывается в ходе все более

Глубокого ее познания человеческим разумом, и развитие новой фи-

Зики с особой яркостью подтверждает это положение.

Особый интерес с точки зрения материи представляет централь-

Ная проблема современной физики – теория элементарных частиц. Не-

Которые ученые, применяя односторонне теорию относительности к

Этой проблеме, вывели заключение, что элементарные частицы, т. е.

Электроны, протоны, нейтроны и т. д., не могут иметь конечных раз-

Меров, а должны рассматриваться как геометрические точки. С этим

Заключением, естественно, согласиться нельзя. Природа бесконечна,

Неисчерпаема. это относится и к атому и к электрону и к другим

Элементарным частицам. Поэтому свойсва этих частиц не сводятся

Лишь к тем свойствам, которые рассматривает теория относительнос-

Ти; эта последняя, как и всякая физическая теория, не охватывает

До конца явлений и предметов природы. Т. о., необходимо искать

Существование более глубоких законов для решения проблемы элемен-

Тарных частиц. На этой основе выросла релятивистская квантовая

Механика. Но по физическим представлениям, нуклоны имеют опреде-

Ленные размеры, поэтому выдвигается вопрос о структуре элементар-

Ных частиц, а теория релятивистской квантовой механики не решает

Этой проблемы. Это приводит к радикальным изменениям этой физи-

Ческой теории и поискам новых теорий.

Поиск “сумасшедших идей”, столь актуальный в современной фи-

Зике, с точки зрения проблемы реальности, представляет собой

Проблему существенно новых принципов построения физической карти-

Ны мира, которые позволили бы придать теории элементарных частиц

Логическую замкнутость и полноту. Большинство ученых считает, что

Принципов квантовой механики и теории относительности недостаточ-

Но для осуществления этой цели. Однако, отсутствие ощутимых успе-

Хов в преодолении этой недостаточности вынуждено при решении

Конкретных задач до сих пор ограничиваться лишь незначительными

Модификациями квантово-релятивистского концептуального аппарата,

Не затрагивающими его принципиальных основ.

Но стоит подчеркнуть, что релятивистская квантовая механика

Позволяет решать вопросы, относящиеся к превращениям элементарных

Частиц. Согласно этой теории, пространство, в котором нет элект-

Ронов, позитронов, фотонов и т. д., называемое по традиции “ваку-

Умом”, на самом деле не есть пустое пространство. В нем существу-

Ют “минимальные поля”, реальность которых доказана существованием

Некоторых явлений, открытых в атомных спектрах. Открытие матери-

Альности физического атома – новая замечетельная иллюстрация не-

Исчерпаемости материи.

Движение: абсолютность и относительность.

После открытия атома стало очевидно, что материя бесконечна

И неисчерпаема. Но существование любого материального объекта

Возможно только благодаря действию образующих ее элементов и вза-

Имодействию этого объекта с внешним окружением.

Взаимодействие приводит к изменению свойств, отношений, сос-

Тояний объекта. Изменение в философии обозначается понятием дви-

Жения. Т. о., движение внутренне присуще материи, ибо движение

Есть форма бытия материи. Достижения физики XIX-XX вв. значитель-

Но повлияли на представления о смысле движения.

Квантовая теория, появившаяся в связи с парадоксами объясне-

Ния наблюдаемого распределения энергии в спектре излучения абсо-

Лютно черного тела ( Планк,1900) явлениями фотоэффекта (Эйн-

Штейн,1905 ) и противоречиями планетарной модели мира ( Бор,1913)

Стала общей теорией взаимодействия и движения микрообъектов. В

Связи с этим физика движения в специальной теории относитель-

Ности ( Эйнштейн,1905 ) сделала ненужными представления об эфире

Как абсолютной системе отсчета. Это дало возможность и в физике

Взаимодействий отказаться от эфира и приписать полю самостоятель-

Ное существование.

Различные виды движения материи способны превращаться в друг

Друга. Такие превращения могут происходить или в пределах одной

Физической системы ( например, когда механическое движение прев-

Ращается в тепловое ), или движение в одной системе может возбу-

Дить движение в других. Однако, при всех превращениях, движение

Не уничтожается и не возникает, т. е. абсолютно. Доказательством

Этого положения выступило открытие в физике закона сохранения

Энергии ( закона сохранения движения – в более широком смысле ).

Но одновременно со своей абсолютностью, движение относительно,

Т. к. физические системы движутся относительно других физических

Систем. Доказательством этого положения выступает открытие прин-

Ципа относительности Галилеем в 1636 г. Несмотря на то, что прин-

Цип относительности был открыт в XVII в.,он не применялся в клас-

Сической физике только потому, что все существенные результаты в

Ней были получены раньше, чем было понято его значение. Но этот

Принцип оказался незаменимым в релятивистской физике, хотя играет

Одинаковую роль и в классической, и в релятивистской теории.

Вопрос об объективной реальности в квантовой физике.

Вопрос об объективности явлений открытых современной физикой

Можно проследить на примере квантовой механики.

Квантовая механика – физическая теория частиц и явлений

Атомного масштаба – покоится на открытии двуединой корпускуляр-

Но-волновой природы атомных объектов. С точки зрения диалектики,

Все это не вызывает никаких недоумений, ибо диалектика учит нахо-

Дить не противоречия, какие существуют в материальной действи-

Тельности в движении и развитии, и отображать их в понятиях. В

Самом деле, законы квантовой механики отражают одновременно и

Корпускулярные, и волновые свойства движущегося вещества в отли-

Чие от законов классической механики, которые отражают движение

Вещества только в корпускулярном аспекте. Квантовые величины ха-

Рактеризуют не просто корпускулярную, но одновременно и волновую

Природу атомных процессов. Именно поэтому квантовые величины –

Суть величины особого рода и, в частности, не сводятся к класси-

Ческим величинам, хотя последние используются при их определении,

Подобно тому, как скорость в классической механике не сводится к

Пути и времени, хотя без последних не определяется. Разумеется,

Квантовые величины связываются друг с другом по-иному нежели

Классические величины, что и демонстрируется, например, соотноше-

Нием неопределенностей для импульса и координаты. Отображая объ-

Ективные свойства атомов, соотношение неопределенностей позволяет

Находить новые факты об атомах ( например, применяя его к вопросу

О составе атомного ядра, можно доказать, что в атомном ядре не

Может быть электронов ). Понятие квантового импульса, соотношение

Неопределенностей, как и вся квантовая механика, отражают строе-

Ние и свойства материи на ее, так сказать, атомном уровне. Кванто-

Вая механика всем своим содержанием свидетельствует о новых ги-

Гантских успехах человеческого разума, о том, что человек прошел

Еще одну существенную ступень в своем познании и овладении зако-

Нами природы. Эти взгляды на квантовую механику представлены оте-

Чественной наукой, а также учеными других стран: П. Ланжевен, Луи

Вижье ( Франция), Д. Бом (Америка), Л. Яноши (Венгрия) и др.

Существуют, однако, и другие воззрения на квантовую механи-

Ку, известные под названием “копенгагенской интерпритации”, исхо-

Дящей из идеалистической позиции. Ее представляют прежде всего Н.

Бор и В. Гейзенберг – физики, создавшие вместе с Э. Шредингером и

П. Дираком квантовую механику. Суть “копенгагенской интерприта-

Ции” квантовой механики ( в изложении Бора и Гейзенберга ) сво-

Дится к следующему: сочетание волновых и корпускулярных понятий

При описании атомных явлений недопустимо: уж слишком они противо-

Речивы. Но, вместе с тем, необходимо осмыслить в понятиях физики

Те эксперементы, которые неопровержимо свидетельствуют о волновых

И корпускулярных свойствах движущихся атомных объектов. Других

Понятий, описывающих атомные эксперементы, кроме понятий класси-

Ческой механики, нет. Чтобы применять без противоречий понятия

Классической механики, необходимо признать существующим принципи-

Ально неконтролируемое взаимодействие, между атомным объектом и

Прибором, которое ведет к тому, что в атомной области использова-

Ние одного классического понятия ( например, импульса ) исключает

Другое ( координату ). С этой точки зрения понятие атома или его

Импульса существуют реально только при наблюдении атома прибором

Соответствующего класса. Развитие этих идей приводит к утвержде-

Нию: если при описании поведения электронов пользоваться прост-

Ранственно-временными понятиями, то обязателен отказ от причин-

Ности; если же пользоваться понятиями причинности, то столь же

Обязательно представлять электроны вне пространства и времени. Т.

О., пространственно-временное описание и принципы причинности

Исключают друг друга и в этом смысле являются “дополнительными”.

Руководствуясь концепцией дополнительности, Бор и Гейзенберг выс-

Казались за пересмотр в квантовой механике вопроса об объективной

Реальности, причинности и необходимости.

Вся суть в том, что “копенгагенская интерпретация” пытается

Решить неправильно ею же поставленную задачу: проследить за пове-

Дением атомного объекта, принципиально не выходя за рамки понятий

Классической механики. Когда же выясняется, что эта задача невы-

Полнима, отрицательный результат такой попытки рассматривается не

Как необходимое следствие существования волновых свойств атомных

Объектов, а приписываются наличию некоторого “неконтролируемого

Взаимодействия” между объектом и прибором, т. е. наличию дополни-

Тельности. Но принципиальной неконтролируемости не существует –

Это доказали труды современных ученых-физиков. Теория принципи-

Альной неконтролируемости и дополнительности есть лишь фантасти-

Ческое отражение нераздельных корпускулярно-волновых свойств мик-

Рообъекта.

Проблема причинности.

Бор и Гейзенберг неправильно увидели в философском свете

Свои собственные достижения в науке. Это отразилось у них и на

Разборе проблемы причинности, которая в современных дискуссиях по

Квантовой механике занимает важнейшее место

“Копенгагенская интерпритация” именно потому, что она не

Признает объективной реальности, существующей независимо от наб-

Людения, приходит к заключению, что причинность – “неплодотворная

И бессмысленная спекуляция”, устарелое понятие, на смену которому

Пришло, мол, понятие дополнительности, что квантовая механика ин-

Детерминистична и т. д.

На самом деле квантовая механика чужда индетерминистическим

Концепциям. Всем своим научным содержанием она подтверждает науч-

Ный материализм нашей эпохи.

Вместе с тем научный материализм указал квантовой механике

Выход из тупика индетерминизма на безграничные просторы познания

Закономерностей микроявлений.

Детерминизм, т. е. признание того, что все явления природы,

Необходимо закономерно, причинно связаны друг с другом, лежит в

Основе науки. Существующая в мире случайность представляет собой

Форму проявления необходимости и может быть правильно понята

Только в связи с необходимостью и на ее основе. Одну из форм все-

Общей взаимозависимости явлений материального мира составляет

Причинность. История науки, в том числе физики и механики, как и

Вся общественная практика человека, приводит к выводу, что наши

Знание закономерных, необходимых, причинных связей явлений приро-

Ды становится с развитием науки и практики все более глубоким и

Полным, преодолевая относительную ограниченность, свойственную

Науке на отдельных ее ступенях.

Квантовая механика дает великолепный материал для подтверж-

Дения этих положений. Открытие Гейзенбергом соотношения неопреде-

Ленностей и Шредингером волнового уравнения, имеющего в квантовой

Механике такое же значение, как законы Ньютона в классической ме-

Ханике, открытие своеобразных статистических законов атомных яв-

Лений, о которых старая физика и не догадывалась, знаменовали со-

Бой прогресс в познании объективных закономерностей природы,

Дальнейшее углубление нашего знания объективных причинных связей.

Объективные закономерные, причинные связи явлений не сводятся к

Тем причинным связям, которые выразила в своих уравнениях класси-

Ческая механика; они бесконечно многообразнее и “удивительнее”,

Чем это допускал механический материализм.

Для правильного ответа на филосовский вопрос о причинности,

Поставленный квантовой механикой, важно учесть следующее положе-

Ние Ленина: “Казуальность, обычно нами понимаемая, есть лишь ма-

Лая частичка всемирной связи6 но… частичка не субъективной, а

Объективной реальной связи”. ( 5,с. 136 )

Философские размышления о пространстве и времени.

Достижения физики XIX-XX вв. значительно повлияли на конк-

Ретные представления о смысле таких философских категорий, как

Пространство и время.

Современные физические представления о пространстве и време-

Ни разработаны теорией относительности; по сравнению с классичес-

Кой физикой – это новая ступень в познании физикой объективно-ре-

Альных пространств и времени. Теория относительности, созданная

Великим физиком нашей эпохи А. Эйнштейном, связала в высшем

Единстве классическую механику и электродинамику, и пересмотрела

Основные понятия и положения классической механики, относящиеся к

Длине и длительности, к массе, энергии, импульсу и т. д., подчи-

Нив их новым физическим понятиям и положениям, полнее и глубже

Отражающим движущуюся материю.

Для классической физики пространство и время были некими са-

Мостоятельными 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 односто-

Ронность такого взгляда на пространство и время. Пространство и

Время органически связаны, и эта связь отражается в теории отно-

Сительности, в математическом аппарате которой фигурируют так на-

Зываемые четырехмерные пространственно-временные векторы и тензо-

Ры. Эта теория привела к выводам о зависимости ритма часов от сос-

Тояния их движения, зависимости массы от скорости, о взаимозави-

Симости между массой и энергией; все эти выводы широко подтверж-

Дены опытом.

В чем же состоят основные выводы теории относительности по

Данному вопросу? Специальная теория относительности, построения

Которой было завершено А. Эйнштейном в 1905 году, доказала, что в

Реальном физическом мире пространственные и временные интервалы

Меняются при переходе от одной системы отчета к другой. Старая

Физика считала, что если системы отсчета движутся равномерно и

Прямолинейно относительно друг друга (такое движение называется

Инерциальным), то пространственные интервалы ( расстояние между

Двумя ближними точками ), и временные интервалы ( длительность

Между двумя событиями ) не меняются.

Теория относительности эти представления опровергла, вернее,

Показала их ограниченную применимость. Оказалось, что только тог-

Да, когда скорости движения малы по отношению к скорости света,

Можно приблизительно считать, что размеры тел и ход времени оста-

Ются одними и теми же, но когда речь идет о движениях со скорос-

Тями, близкими к скорости света, то изменение пространственных и

Временных интервалов становится заметным. При увеличении относи-

Тельной скорости движения системы отсчета пространственные интер-

Валы сокращаются, а временные растягиваются.

До создания теории относительности считалось, что объектив-

Ность пространственно-временного описания гарантируется только

Тогда, когда при переходе от одной системы отсчета к другой сох-

Раняются отдельно пространственные и отдельно временные интерва-

Лы. Теория относительности обобщила это положение. В зависимости

От характера движения систем отсчета драг относительно друга про-

Исходят различные расщепления единого пространства-времени на от-

Дельно пространственный и отдельно временной интервалы, но проис-

Ходят таким образом, что изменение одного как бы компенсирует из-

Менение другого. Получается, что расщепление на пространство и

Время, которое происходит по-разному при различных скоростях дви-

Жения, осуществляется так, что пространственно-временной интер-

Вал, т. е. совместное пространство-время ( расстояние между двумя

Близлежащими точками пространства и времени ), всегда сохраняет-

Ся, или, выражаясь научным языком, остается инвариантом. Тем са-

Мым специальная теория относительности раскрыла внутреннюю связь

Между собой пространства и времени как форм бытия материи. С дру-

Гой стороны, поскольку само изменение пространственных и времен-

Ных 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, которая

Была создана Эйнштейном в 1916 г. В этой теории было показано,

Что геометрия пространства-времени определяется характером поля

Тяготения, которое в свою очередь, определено взаимным расположе-

Нием тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит

Искривление пространства ( его отклонение от евклидовой метрики )

И замедление хода времени. Если мы зададим геометрию пространс-

Тва-времени, то тем самым автоматически задается характер поля

Тяготения, и наоборот: если задан определенный характер поля тя-

Готения, то автоматически задается характер пространства-времени.

Здесь пространство, время, материя и движение оказываются ограни-

Ченно сплавленными между собой.

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 пыта-

Лись объяснить но естествознание не располагало достаточными воз-

Можностями для этого, поэтому это положение было принято как

Опытный факт. Первый шаг в обосновании трехмерности пространства

И одномерности времени был сделан австрийским физиком П. Эренфес-

Том. Он показал, что трехмерность пространства является условием

Существования устойчивых связанных систем, состоящих из 2 тел.

Впоследствии этот опыт был обобщен применительно к атомам и моле-

Кулам. Было показано, что только в трехмерном пространстве воз-

Можно образование электронных оболочек вокруг ядра, существование

Атомов, молекул и макротел.

Интересен еще один момент в размышлениях физики о философс-

Ких 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 истин-

Ность в рамках классической физики и теории относительности не

Подвергается сомнению.

Модель континуального пространства-времени, хорошо служившая

В классической физике и теории относительности, оказывается слиш-

Ком бедной для того, чтобы адекватно определить реальную структу-

Ру пространства, времени и движения на уровне микромира ( высоко-

Энергетических процессов ). Это проявляется не только в виде

Трудностей с расходимостями, возникающими в процессе квантоэлект-

Родинамических расчетов, но и в необходимости на основании клас-

Сической модели симметрии пространства-времени объяснить новые

Законы сохранения, открытые физикой элементарной частиц ( сохра-

Нение барионного и лептонного зарядов и др.).

В связи с этими трудностями значительное распространение по-

Лучили концепции, отвергающие необходимость использования предс-

Тавлений о непрерывности пространства и времени в физическом опи-

Сании. Одно из направлений развития релятивистской квантовой фи-

Зики, идет по пути отказа от рассмотрения пространственно-времен-

Ного аспекта физической реальности ( теория матрицы рассеяния ).

В связи с этим имели место утверждения о том, что пространство и

Время носит макроскопический характер, а для физики микромира ре-

Альность пространства и времени вообще отрицается. Более широкую

Поддержку со стороны физиков и философов получила концепция диск-

Ретного пространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи ис-

Пользование гипотезы дискретного пространства-времени не привело

Пока, к согласованию физических принципов теории относительности

И квантовой механики. На основании эксперементальных данных по

Рассеянию элементарных частиц можно сказать, что для интервалов

10 5-15 0 – 10 5-16 0 см пространство является непрерывным. Т. о., созда-

Лась действительная ситуация, которая свидетельствует о необходи-

Мости методологического анализа устоявшихся физических представ-

Лений о структуре пространства и времени. Трудности развития фи-

Зики элементарных частиц говорят, по-видимому, о том, что модель

Континуального пространства-времени является идеализацией струк-

Туры реального пространства-времени. Она определенно недостаточна

Для полноты описания объектов микромира. Вместе с тем и гипотеза

Только дискретного пространства и времени не приводит к желанной

Полноте. Модель дискретного пространства-времени также является

Идеализацией.

Т. о., решение проблемы, видимо, может быть получено на осно-

Вании утверждения о необходимой взаимосвязи непрерывного и диск-

Ретного. Впервые это утверждение высказал Гегель. А В. И. Ленин

Указал, кроме того, на материальное основание этого единства. Он

Сказал, что движение есть единство непрерывности ( времени и

Пространства ) и прерывности ( времени и пространства ). Из поло-

Жения о единстве прерывного и непрерывного следует задача фило-

Софского анализа: выяснение и исследование различных конкретных

Форм этого единства.

В своей работе “Об относительном характере непрерывности и

Дискретности” (13,с.133) А. И. Панченко попытался осветить один из

Аспектов взаимосвязи непрерывного и дискретного на основе относи-

Тельности этих понятий. Очевидно, что затронутая тема является

Обширной и благодатной для философского исследования, в котором

Она еще очень нуждается. Вместе с тем, исходя из уже рассмотрен-

Ных материалов, можно сделать некоторые методологические выводы.

Представляется плодотворным подход, отвергающий абсолютизацию и

Онтологизацию моментов непрерывности или дискретности в реальной

Структуре пространства и времени. Дискретность и непрерывность

Пространства-времени, взятые сами по себе в отрыве друг от друга,

Представляют собой не более, как идеализации, хотя, быть может, и

Необходимые с точки зрения конкретной физической ситуации. Таким

Образом, решить этот вопрос в духе признания взаимного логическо-

Го исключения обсуждаемых представлений.

– 19 –

Неразрешенные вопросы физики.

Существует огромное количество нерешенных физикой проблем. А

Значит, у философии впереди большое поле деятельности. Рассмотрим

Некоторые нерешенные проблемы физики.

Физика элементарных частиц.

Наиболее фундаментальной было и остается исследование мате-

Рии на самом глубоком уровне – уровне элементарных частиц. Накоп-

Лен огромный экспериментальный материал по взаимодействиям и

Превращениям элементарных частиц, произвести же теоретическое

Обобщение этого материала с единой точки зрения пока не удается.

Не решена задача построения квантовой теории тяготения и т. д.

Астрофизика.

Развитие физики элементарных частиц и атомного ядра позволи-

Ло приблизиться к пониманию таких сложных проблем, как эволюция

Вселенной на ранних стадиях развития, эволюция звезд и образова-

Ние химических элементов. Но остается неясным, каково состояние

Материи при огромных плотностях и давлениях внутри звезд и “чер-

Ных дыр”. Все другие проблемы имеют более частный характер и свя-

Заны с поисками путей эффективного использования основных законов

Для объяснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

Физика ядра.

После создания протонно-нейтронной модели ядра был достигнут

Большой прогресс в понимании структуры атомных ядер, построены

Различные приближенные ядерные модели. Однако, последовательной

Теории атомного ядра, позволяющей расчитать, в частности, энергию

Связи нуклонов в ядре и уровне энергии ядра, пока нет. Одна из

Важнейших задач – проблема управляемого термоядерного синтеза.

Квантовая электроника.

Здесь стоят задачи поисков новых применений лазерного излу-

Чения; дальнейшего повышения мощности и расширение диапазона длин

Волн лазерного пучка с плавной перестройкой на частоте; создания

Рентгеновских лазеров.

Физика твердого тела.

Здесь ведутся активные поиски нефононных механизмов сверх-

Проводимости, что позволило бы создать высокотемпературные сверх-

Проводники. Разрабатываются новые направления исследования твер-

Дых тел акустическими методами. Большое значение имеет изучение

Физики полимеров.

Физика плазмы.

Возможность изучения плазмы связана с двумя обстоятельства-

Ми. Во-первых, в плазменном состоянии находится подавляющая часть

Вещества Вселенной. Во-вторых, именно в высокотемпературной плаз-

Ме имеется реальная возможность осуществления управляемого термо-

Ядерного синтеза.

Глобальная проблема, стоящая перед физикой плазмы – разра-

Ботка эффективных методов разогрева плазмы до порядка 1 млрд гра-

Дусов и удержание ее в этом состоянии в течение времени, доста-

Точного для протекания термоядерной реакции в большей части рабо-

Чего объема.

Разумеется, проблемы современной физики имеются во всех раз-

Делах физики и их общее число огромно.

Заключение.

В следствии общности и широты своих законов, физика всегда

Оказывала воздействие на развитие философии и сама находилась под

Ее влиянием. Открывая новые достижения, физика не оставляла фило-

Софские вопросы: о материи, о движении, об объективности явлений,

О пространстве и времени, о причинности и необходимости в природе.

Развитие атомистики привело Э. Резерфорда к открытию атомного

Ядра и к созданию планетарной модели атома. Это достижение углу-

Било наши знания о материи и доказало, что материя неисчерпаема и

Бесконечна.

Открытие закона сохранения движения и применение по-новому

Принципа относительности Галилея дополнили наши знания о движении

Материи. Эти достижения доказали абсолютность и относительность

Движения.

Вопрос об объективности явлений открытых современной физи-

Кой, в квантовой механике оказывается далеко не простым. С точки

Зрения диалектики двуединая корпускулярно-волновая природа атом-

Ных объектов не вызывает никаких недоумений. Но существуют и дру-

Гие воззрения на квантовую механику, например,”копенгагенская ин-

Терпретация”, которая не допускает сочетание волновых и корпуску-

Лярных понятий. “Копенгагенская интерпретация” пытается просле-

Дить за поведением атомного объекта, принципиально не выходя за

Рамки понятий классической механики. Когда же выясняется, что эта

Задача невыполнима, отрицательный результат такой попытки расс-

Матривается не как необходимое следствие существования волновых

Свойств атомных объектов, а приписывается наличию некоего “не-

Контролируемого взаимодействия” между объектом и прибором, т. е.

Наличию дополнительности. Но современные ученые доказали, что те-

Ории принципиальной неконтролируемости и дополнительности есть

Лишь фантастическое отражение нераздельных корпускулярно-волновых

Свойств микрообъекта.

Одну из форм всеобщей взаимозависимости явлений материально-

Го мира составляет причинность. Квантовая механика дает велико-

Лепный материал для подтверждения положения о том, что наше зна-

Ние закономерных, причинных связей явлений природы становится с

Развитием науки более глубоким и полным.

Достижения физики XIX-XX вв., а именно открытие теории отно-

Сительности значительно повлияли на смысл пространства и времени.

Эта теория показала, что пространство и время органически связа-

Ны; и более того, пространственные и временные интервалы меняются

При переходе от одной системы отсчета к другой, причем при увели-

Чении относительной скорости движения системы отсчета пространс-

Твенные интервалы сокращаются, а временные растягиваются. В 20-е

Годы нашего столетия П. Эренфест обосновал проблему о трехмерности

Пространства и одномерности времени, которая раньше представляла

Собой опытный факт.

Открытия современной науки в микромире высокоэнергетических

Процессов поставило перед физикой и философией вопрос о непрерыв-

Ности и дискретности пространства и времени. И, хотя, по этой

Проблеме уже сделаны некоторые выводы, эта тема все же является

Не разработанной.

Существует огромное количество нерешенных физикой проблем от

Фундаментальных, связанных с элементарными частицами и проблемой

Строения и развития Вселенной, до более частных, связанных с по-

Иском путей эффективного использования основных законов для объ-

Яснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

Очевидно, что перед философией открывается огромное поле де-

Ятельности: философски обосновать проблемы современной науки –

Физики.

Литература.

1. Большая Советская Энциклопедия. Т.27. Ст.”Физика”.М.,”Со-

Ветская Энциклопедия”,1977.

2. Введение в философию: Учебник для вузов. В 2 ч. Ч 2 / Фро-

Лов И. Т., Араб-Оглы Э. А. и др. М.: Политиздат, 1989.

3. История философии для физиков и математиков. Б. Г. Кузне-

Цов. 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. Куз-

Нецова, 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 Воронежского университета. Во-

Ронеж,1994.

14. Философская энциклопедия. Гл. ред. Ф. В. Константинов.

Ст.”Физика”. М.:”Советская Энциклопедия”,1970.


Предмет физики