CC BY
17
поверхности меньше, чем сумма площадей последних. В таком случае (С3) выполняется, а (С1) нарушается. Подобная ситуация выполняется и в более слабых условиях (Z1-Z3). Если расплавить две одинаковые сферы и вылить из них одну сферу, предельная скорость падения не будет равна скорости падения малых сфер, но будет больше. Таким образом, (Z1) неверно в этом случае, в то время как (Z3) верно. Симпличчио, описанный у Галилея, чересчур поспешен, когда соглашается, что (С1) несомненно, а таким образом (С3) во всех случаях должно быть неверно. Неуспех доказательства Галилея можно проиллюстрировать при рассмотрении свободного падения в вакууме, заменив значение аристотелевского термина «естественная скорость» на термин Галилея «ускорение».
Согласно Брауну, суть мысленных экспериментов заключается в том, что они учат нас новому знанию о мире без привлечения новых эмпирических данных. Нортон отрицает такой взгляд на мир и считает, что мысленные эксперименты - «скрытые аргументы доказательства», «не могут делать ничего более чем простое размышление с помощью обычных инструментов предположения и аргумента» (Norton, с.366).
Различия между позициями Гендлер и Нортона не столь велики, как их отличие от позиции Брауна. Рационалист Браун верит, что мысленный эксперимент позволяет получать знание о мире без использования ощущений. Но утверждение, что все тела падают с одинаковыми скоростями, не всегда верно и не очевидно, пока не определены все условия эксперимента. Эти условия могут быть неприменимы к отдельным падающим телам, но применимы ли они, или нет - это предмет эмпирического исследования.
Из такого анализа авторы извлекли простой урок: мы ничего не знаем о мире явлений за исключением тех случаев, когда наблюдаем, размышляем о том, что увидели и проверяем предсказания наших эмпирических теорий в очередной раз, прибегая к помощи самой природы.
А.Н.Петров, В.А.Яковлев
2004.04.005. БРАУН Х.З. МАЙКЕЛЬСОН, ФИТЦДЖЕРАЛЬД И ЛОРЕНЦ: ПЕРЕСМОТР ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.
BROWN H.R. Michelson, Fitzgerald and Lorentz: The origins of relativity revisited // Mode of access: http://philsci-archive.pitt.edu/ archive /00000987/
Х.З.Браун (факультет философии, Оксфордский университет, Великобритания) отстаивает точку зрения, что теория относительности родилась в 1889 г., когда Дж. Ф.Фитцджеральд написал О.Хевисайду письмо о возможных эффектах, связанных с движением в межмолекулярных силах внутри тел. Говоря о релятивистской деформации формы, автор подчеркивает различие между ее мотивировками у Фицджеральда и Х.Лоренца. Наконец, в духе В.Паули (Pauli W. Theory of relativity. - N.Y., 1981; первая публикация: Pauli W. Relativitätstheorie // Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften. - Leibzig, 1921. - Bd. 19), В.Ф.Г.Сванна (Swann W.F.G. Relativity, the FitzGerald - Lorentz contraction, and quantum theory // Rev. of modern physics. - N.Y., 1941. - Vol. 13. - P.197-202) и Дж.С.Белла (Bell J.S. How to teach special relativity // Progress in scientific culture. - Cambridge, 1976. - P.67-80), он отстаивает важность «динамического» подхода к относительности (за исключением взглядов на физическую природу эфира).
Фитцджеральд, профессор натуральной и экспериментальной философии в Тринити-колледже в Дублине, написал письмо известному английскому математику Хевисайду о том результате, который он получил в области максвелловской электродинамики. Хевисайд показал, что электрическое поле, окружающее сферическое распределение заряда, теряет свою сферическую симметрию, если заряд находится в движении по отношению к эфиру. В упомянутом письме Фитцджеральд задается вопросом: может ли хевисайдовская деформация, которая вскоре была подтверждена Томпсоном, быть применена к теории межмолекулярного взаимодействия. Несколько месяцев спустя эту задачу он решил в связи с экспериментом Майкельсона и Морли, отчет о котором был опубликован в журнале «Science». Письмо Фитцджеральда не привлекало внимания до 1967 г. Его идея соответствует тому, что сейчас известно как «гипотеза Фитцджеральда - Лоренца о сокращении». Эта гипотеза является поворотной точкой кинематической части механики и электродинамики, которую «привел в порядок» в 1905 г. А.Эйнштейн.
Автор подчеркивает, что он не присоединяется к мнению о существовании эфира и не предлагает использовать это понятие так, как это делали Фитцджеральд и Лоренц. Заслуга их подхода в том, что они имели базис, не требующий физичности эфира.
В 1889 г. у Фитцджеральда не было оснований больших чем у кого-либо другого верить в то, что межмолекулярные силы имеют электромагнитную природу. Если эти силы становятся анизотропными при дви-
жении молекул, что Фитцджеральд рассматривал в свете работы Хеви-сайда как вероятный эффект, то форма жесткого тела будет изменяться вследствие движения. Эта линия рассуждения кратко описана в заметке, которую Фитцджеральд опубликовал позже в журнале «Science», но без ссылки на работу Хевисайда. Это был первый шаг к пониманию загадки эксперимента Майкельсона - Морли. Однако эта заметка была предана забвению, поскольку Фитцджеральд не пытался придать ей известность, хотя он высказывал свои идеи на лекциях, дискуссиях и в переписке.
Фитцджеральд никогда не использовал слова «сокращение»» по отношению к деформации тел вследствие движения. Одна из возможных причин состоит в том, что он имел в виду не чисто продольное сокращение, которое ассоциируется с гипотезой Фитцджеральда - Лоренца. Есть основания думать, что какое-либо изменение, в котором пропорциональность, соответственно, определенных поперечной и продольной длин меняется на фактор, равный лоренцеву фактору у = (1 - v2)-1/2.
Эйнштейн осознал, что «кинематическая» часть его работы 1905 г. была сомнительной, что она фактически основывалась на ложной дихотомии. В настоящем контексте под «кинематикой» Браун подразумевает общее поведение движущихся стержней и часов, определяемое внутренними преобразованиями координат. А что есть стержни и часы, если не «движущиеся атомные структуры» (по словам самого Эйнштейна)? Это -макроскопические объекты, сформированные из микроскопических составляющих - атомов и молекул, сдерживаемых вместе в основном за счет электромагнитных сил. Но это уже вторая, «динамическая», часть его работы, где рассматривалась ковариантная трактовка максвелловской электродинамики. Эйнштейн пришел к выводу, что первая часть его работы не была полностью независима по отношению ко второй и что рассмотрение стержня и часов в первом разделе его статьи как простых «монотонных» сущностей было своего рода «грехом». Это тот вопрос, который подчеркнул Паули в 1921 г.: «Сокращение измеряющего стержня является не элементарным, а сложным составным процессом. Его бы не было, если бы не наличие ковариантности по отношению к лоренцевой группе основных уравнений теории электрона, а также тех законов, в том числе и пока нам неизвестных, которые определяют связанность самого электрона» (Pauli W. Theory of relativity. - N.Y., 1981. - P.15).
Здесь Паули указывает на два важных момента: 1) различие между кинематикой и динамикой не является фундаментальным; 2) рассмотрение динамики сокращения длины было за пределами возможно-
стей, доступных в 1905 или даже в 1921 г. Второй момент стал основанием для оправдания, которое Эйнштейн позднее принял для своего метода «фундаментальных теорий». Этот метод был смоделирован на примере термодинамики и использован в 1905 г. при установлении лоренцевых преобразований.
Автор анализирует работу Белла 1976 г., одна из целей которой состояла в том, чтобы исключить «преждевременное философствование о пространстве и времени». Белл надеялся достигнуть этого путем подходящей модели для того, что движущийся стержень сокращается, а движущиеся часы замедляются. Сокращение, считал Белл, определяет то, как сделаны стержень и часы, а не природу окружающего пространства-времени. Белл был, конечно, прав. Действительно, если бы природа окружающего пространства-времени была ответственна за это явление, то посредством каких средств прут или часы узнают о структуре пространства-времени?
Критики Белла обращаются к общей теории относительности (ОТО). В конце концов, в этой теории метрическое поле есть динамический агент, который влияет на материю и на который влияет наличие материи. Но ОТО не спасает ситуацию. Более того, даже если бы она и спасала положение дел, то СТО все равно выглядела бы неполной. Действительно, урок Белла - Паули - Сванна, который можно назвать динамическим уроком, служит для того, чтобы подчеркнуть то свойство ОТО, которому не уделяют достаточного внимания. Оно состоит в том, что в отсутствии строгого принципа эквивалентности, метрика gмv в ОТО не имеет автоматической хронометрической операционной интерпретации. ОТО - это нечто большее, чем уравнения поля. Она включает еще спецификацию лоренцевой сигнатуры для gмv, - важнейшее предположение о том, что локально физика является минковской. Здесь главный вопрос - о физике, а не о математике. Это является частью сильного принципа эквивалентности, говорящего о том, что в «достаточно» малых объемах пространства-времени для большинства практических целей физика негравитационных взаимодействий принимает свой обычный лоренц-ковариантный вид. Если смотреть с точки зрения локальных лоренцевых систем отсчета, то СТО является истинной, когда эффекты, связанные с кривизной пространства-времени (тангенциальные силы), могут быть игнорированы. Это и есть то дополнительное предположение, которое привносит квантовая физика. Данное предположение гарантирует, что
идеальные часы, например, могут быть определены и могут претерпевать влияние метрического поля в своем внутреннем движении.
Наконец, автор обсуждает так называемую гипотезу часов (и ее аналог для стержня). Гипотеза состоит в утверждении, что когда часы ускоряются, то ускорение не влияет на ход часов, что важна лишь скорость часов. Это позволяет определить интегрирование метрики вдоль любой времениподобной кривой, а не только геодезической с собственным временем. Эта гипотеза не требуется в ОТО. Единственная известная работа, которая приводит конструктивную оценку этой гипотезы в теории вещества, принадлежит Беллу.
Подводя итог, автор задается вопросом: должны ли мы надеяться увидеть в будущей физике фундаментальных взаимодействий, включающей гравитацию, путь, на котором элементы ОТО будут следовать из более общего, объединяющего принципа?
Я.И.Волович, В.Д.Эрекаев, В.А.Яковлев
2004.04.006. БОНИОЛО Дж., ПЕТРОВИЧ К., ПИСЕНТ Г. ЗАМЕЧАНИЯ
О ФИЛОСОФСКОМ СТАТУСЕ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ.
BONIOLO G., PETROVICH C., PISENT G. Notes on the philosophical status
of nuclear physics // Found. of science. - Dordrecht, 2002. - Vol.7, N4. -
P.425-452.
Дж.Бониоло (философский факультет университета Падовы, Италия), К.Петрович (Болонья, Италия), Г.Писент (отделение физики университета Падовы, Италия) считают, что ядерная физика еще не была подвергнута философскому анализу, в то время как другие ветви современной физики, например теория относительности и квантовая механика, широко рассматривались философами благодаря наличию в них множества фундаментальных понятий и представлений. Авторы предпринимают попытку показать, что ядерная физика в высшей степени интересна для философии науки благодаря своим специфическим особенностям. Эта специфика связана с тем, что в строгом смысле не существует ядерной теории, способной организовать в единую, структурированную систему огромное количество экспериментальных данных об атомных ядрах, хотя теоретически точно известно, что представляет собой атомное ядро.
Авторы оставляют открытым вопрос о том, связана ли эта ситуация с нашей неспособностью описать очень сложную систему или это -неотъемлемое свойство природы (в данном случае - атомного ядра). Вместо этого они обращают внимание на три констатации: 1) атомное
