ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 454
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
Определение философии. Философия и мировоззрение
Полисемия концепта «наука» и многообразие его определений.
по дисциплине «История и философия науки»
Определение ключевых эпистемологических категорий
Типология знания. Эпистемологическая специфика науки
Онтология бытия и онтология реальности
Что такое сознания и как оно существует?
ГОУ ВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЛОСОФИИ И НАУКИ
Альтернативы реальности: множественные и возможные миры
ГОУ ВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Доклассическая наука: античность
Доклассическая наука: Средневековье
Рождение классической науки (вторая половина XVI –XVII вв.)
Эволюция классической науки (XVIII – конец XIX вв.)
Рост научного знания и концепт «научная революция»
Причины и типология научных революций
Изменение научной картины мира в результате научных революций
Эйнштейн постулирует универсальность симметрии: в инерциальных системах отсчета все физические процессы протекают одинаково, независимо от того, неподвижна система или находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения. СТО допускает, чтобы преобразования производились независимо друг друга в различных точках пространства и в разные моменты времени. Другими словами, разные образы или формы реальности имеют тождественное физическое содержание. Следовательно, все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета (у Галилея при совокупном движении системы с постоянной скоростью, только законы механики остаются неизменными). Эйнштейн отстаивает утверждение: скорость света – константа (идея принадлежит, как мы помним, Максвеллу). Итак, Эйнштейн объединяет два фундаментальных принципа – относительности и постоянства скорости света: «1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся. 2. Каждый луч света движется в «покоящейся» системе координат с определенной скоростью V, независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся телом или движущимся телом»1.
В таком объединении видится если не противоречие, то метафизическое допущение. На смену привычному «объект движется вперед во времени», приходит положение: «объект должен двигаться со скоростью меньше скорости света». Если, конечно, этот объект не является безмассовой частицей, например, фотоном (до 1926 г. именовался «квантом света»). Почему луч света ведет себя иначе, чем другие движущиеся объекты? Эйнштейн снимает этот вопрос путем анализа понятия «одновременность». «Два события, одновременные при наблюдении из одной координатной системы, уже не воспринимаются как одновременные при рассмотрении из системы, движущейся относительно данной системы»2. Время, которое приписывает событию движущийся наблюдатель, отличается от времени для наблюдателя неподвижного. Причем, отличается на величину, зависящую от положения этого события в пространстве. Пространство и время не являются абсолютными и неизменными, они – относительны. Если мы смотрим на Солнце, то видим его таким, каким оно было 500 секунд назад (за это время свет преодолевает расстояние до Земли), и в том месте, в котором оно было 500 секунд назад.
В дорелятивистской физике принималось существование единого мирового времени, а понятие одновременности не нуждалось в определении. Из СТО следует, что «если часы
А синхронизированы с часами В при помощи световых сигналов и если хронометр С, сверенный в точке А, перевезен затем в точку В, то его показания в точке В даже при идеальном ходе хронометра не будут совпадать с показаниями часов в В, а будут зависеть от скорости перевозки (они будут совпадать лишь при бесконечно малой скорости)»2. В СТО масса, скорость, расстояние, время взаимосвязаны. Если объект движется со скоростью, близкой к скорости света, время для него замедляется, пространство сжимается; его масса увеличивается. Эйнштейном постулируется эквивалентность массы и энергии, «инертная масса и энергия физической системы выступают как однородные величины»3. Формула Е = mc2 стала своего рода визитной карточкой СТО.
ОТО есть геометрическая теория тяготения. Ее основа – уравнение гравитационного поля (уравнение Эйнштейна). У Ньютона гравитация является действующей на расстоянии «мистической» силой, имеющей бесконечную скорость. В ОТО постулируется положение: гравитационные и инерциальные силы имеют одну природу; гравитация – следствие деформации пространства, обусловленной наличием массы. Как и в СТО, совокупность процессов (точечных событий), раскладывается в четырехмерном континууме (пространстве-времени), но «свойство масштабов и часов (геометрия или вообще метрика) в этом континууме определяется гравитационным полем; последнее, таким образом, представляет собой физическое состояние пространства, одновременно определяющее тяготение, инерцию и метрику»1.
Симметрия ОТО предполагает выполнение одного и того же преобразования в каждой точке пространства и в любой момент времени. Мы можем выбрать любую локальную систему координат, чтобы описать пространство вокруг нас, но поле (или функция), которое диктует нам, как согласовывать от точки к точке системы координат, связано с кривизной пространства-времени. Кривизна определяется энергией и импульсом находящейся в нем материи. Связка с веществом этого поля, которое мы воспринимаем как гравитацию, определяется инвариантностью геометрии пространства при выборе различных систем координат.
ОТО предсказывала сдвиг спектральных линий света, испускаемого атомами на поверхности Солнца и звезд, по сравнению со спектральными линиями, испускаемыми с поверхности Земли. Она объясняла искривление лучей света в гравитационном поле Солнца (наличие такого искривления экспериментально подтверждено при затмении 1919 г.), решала проблему перигелия Меркурия, которому «не повезло» быть расположенным столь близко к массивному Солнцу. ОТО «ослабила» световой барьер, актуализировала проблему бесконечности Вселенной и «начала времени». СТО утверждает, что два объекта не могут двигаться быстрее света друг относительно друга. ОТО уточняет: объекты не могут двигаться быстрее света друг относительно друга, только тогда, когда они находятся в одном и том же месте. «Ничему не позволено двигаться быстрее света сквозь пространство, но само пространство может растягиваться с какой ему угодно скоростью»
2. Эта идея в последствие нашла применение в космологии.
Кратко осветим ключевые события первых двух десятилетий ХХ века в истории других наук. Больше внимания уделим математике, которая переживала кризис своих оснований. Теория множеств Г. Кантора, с ее новым пониманием бесконечности и обнаружением глубокой связи математики и логики, столкнулась с рядом парадоксов (Бурали-Форти, Рассела, Ришара). Подверглись критике некоторые законы традиционной логики и теоретико-множественные принципы, возникли трудности обоснования непротиворечивости математики. У формалистской школы, лидером которой был Д. Гильберт, появился конкурент: с 1908 г. Л. Брауэр начинает проводить идеи математического интуиционизма. Э. Фредгольм строит общую теорию интегральных уравнений (1900–1903), Э. Цермело – аксиоматику теории множеств (1904–1910), Д. Гильберт закладывает основы современной теории линейных операторов (1905–1910). А. А. Марков-старший создает теорию сложных и неоднородных цепей (1910), открывает класс стохастических процессов с непрерывной и дискретной временной составляющей. Его идеи в области теорий случайных процессов и вероятностей затем были развиты А. Н. Колмогоровым. Важной вехой стала публикация «Основ математики» Б. Рассела и А. Уайтхеда в 1913 г.
Очередным доказательством плодотворности союза естествознания и математики стали разработка тензорного исчисления Т. Чеви-Левитой и Г. Риччи (1901), преобразования Х. Лоренца (1904), развитие А. Пуанкаре математических следствий принципа относительности (1905), формулировка Э. Нетер теоремы теоретической физики, связавшей законы сохранения и симметрии системы2. Большое значение для развития физики имела статья Г. Вейля «Новое расширение теории относительности» (1919). В ней выдвинута, хотя и ошибочная, но чрезвычайно эвристическая гипотеза происхождения электромагнетизма, предложено отождествить «идеальное математическое поле связности с реальным физическим электромагнитным полем»2. Вейль постулирует невероятное: можно менять размер объектов в каждой точке пространства-времени без ущерба для функциональности этих объектов! Для этого он ввел «калибровочное» поле связности, обеспечивающее реализацию локальной симметрии. Несмотря на недостатки этой теории, идея локальной симметрии впоследствии стала базовым принципом негравитационных взаимодействий; требование калибровочной инвариантности является ключевым в физике элементарных частиц (ФЭЧ). Благодаря ему в Стандартной модели ФЭЧ самосогласованно описываются электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.
Химия тесно контактировала с физикой и развивалась в формате эволюции учений о строении микромира (об открытиях Вина, Эйнштейна, Резерфорда, Бора, Милликена, Мозли речь шла выше). Э. Фишер разрабатывает пептидную теорию строения белка (1902); изобретен процесс для получения аммиака (1905); работы отца и сына Брэгги приводят к появлению рентгеноструктурного анализа – способа определения кристаллической структуры вещества (1912). В 1913 г. Ф. Содди создает теорию изотопов, а Дж. Томпсон завершает работу над масс-спектрометрией. Труд Г. Льюиса «Атом и молекула» закладывает фундамент октетной теории.
Начало ХХ века – время возникновения генетики. В 1900 г. реанимируются законы Менделя (К. Корренс, Э. Чермак-Зейзенегг, Х. де Фриз). Фриз стоит у истоков мутационной теории и идеи скачкообразности эволюции (сальтационизм). В 1913 г. закончена формулировка хромосомной теории наследственности (У. Саттон, Т. Бовери, Т. Х. Морган). Открыты группы крови (1900, К. Ландштейнер) и витамины (1906–1911, Ф. Хопкинс, К. Функ). М. С. Цвет закладывает основы хроматографии (1903). Продолжаются исследования путей метаболизма, начинаются биохимические исследования внеклеточной ферментации (Э. Бюхнер).
Ряд знаковых открытий сделан в области астрономии: Дж. Хейл обнаружил у Солнца магнитное поле (1908), В. Гесс – космические лучи (1912). Один из самых талантливых защитников и популяризаторов ОТО А. Эддингтон в 1916 г. начинает разработку теории внутреннего строения звезд и впоследствии приходит к выводу, что источник их энергии – термоядерные реакции с превращением водорода в гелий. В. Слайфер фиксирует у спиральных туманностей необъяснимо большие красные смещения (1913). Чуть раньше Г. Левитт обнаружила, что цефеиды (пульсирующие переменные звезды) меняют свой блеск тем медленнее, чем они ярче. Х. Шепли первым предложил использовать их в качестве стандартных свечей (1916). Это позволяло определять расстояния до туманностей, впоследствии сыграло свою роль в формулировке и аргументации концепции расширяющейся Вселенной.
Итак, принимая во внимание значимость квантовой теории, датой рождения неклассической науки уместно считать декабрь 1900 г. (доклад М. Планка). Через несколько лет начинается история теории относительности. В середине 10-х гг. усилиями Бора, Зоммерфельда, Резерфорда, Эйнштейна и других ученых квантовое учение выходит на более высокий уровень обобщений, систематизаций, промежуточного подведения итогов.
Оформляется ОТО. В ноябре 1918 г. заканчивается Первая мировая война. Ее окончание почти совпало с тремя важными событиями. В 1919 г.
1) нашло экспериментальное подтверждение одно из ключевых положений ОТО (искривление лучей света в гравитационном поле массивных астрономических объектов), 2) открыт протон, 3) М. Планку, что весьма символично, присуждена Нобелевская премия по физике. По этим причинам 1919 г. условно будем считать окончанием первого периода эволюции неклассической науки. Следующий период ее истории завершится в 1939 г. (начало Второй мировой войны).