CC BY
259
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
Чередникова Нина Петровна,
кандидат философских наук, доцент кафедры философии ФГБОУ ВПО «Таганрогский государственный педагогический институт имени А. П. Чехова», г. Таганрог [email protected]
Аннотация. В статье анализируются вопросы взаимовлияния математических и естественных наук в начале прошлого века и выясняется эпистемологическая ценность философии для решения фундаментальных проблем физики.
Ключевые слова: наука, гносеология, познание, математика, теория
относительности, квантовая механика, релятивистская механика.
Особую роль в построении нового знания физики в начале ХХ века стала играть математика. Она превратилась из орудия расчета в орудие проникновения в суть микро и мега мира. Философские проблемы физики с открытием теории относительности (особенно общей) и квантовой механики стали камнем преткновения для многих естествоиспытателей и философов при решении ими теоретико-познавательных проблем. И. А. Боричевский, например, полагал, что «современная чистая математика есть наука о многообразиях чистого мышления. Весь смысл ее бытия заключается в том, что она есть наука условно-выводная, совершенно независимая от каких бы то ни было вопросов бытия вообще и бытия «безусловного» в частности. Это положение является азбучной истиной для всякого, кто прочел без предвзятых мнений хотя бы одно новейшее исследование о «началах» и «сущности» математики - а такие исследования очень многочисленны в международной математической литературе» [1, с. 22]. Отсутствие непосредственной связи между математическими теориями и той или иной естественнонаучной дисциплиной, переводящей язык математики в операциональные определения, послужило достаточным основанием для утверждений о совершенно независимом друг от друга существовании предмета математики и предмета физики, для абсолютного противопоставления объективной реальности и предмета математического знания.
Утверждение Г. К. Мак-Витти о том, что законы природы должны рассматриваться как свободные творения человеческого ума, может быть истолковано и идеалистически, и материалистически. Материалистически - если считать, что на ступени поисков законов природы ученый, во-первых, свободен в выборе системы языка (если под языком понимать математический, физический и т. д.), во-вторых, он выбирает, точнее, задает те или иные условия задачи, наконец, он свободно выбирает тот или иной путь построения теории, т. е. понятия для выражения своих идей. Но эта свобода ограничена (по крайней мере) с двух сторон: во-первых, она зависит от природы, от тех объективно существующих связей и зависимостей, которые отражаются в системе физических, математических или других понятий; во-вторых, свобода принципиально ограничена на каждом этапе развития науки достигнутым уровнем знания, существующим понятийным аппаратом. Этой точки зрения придерживался, например, П. В. Копнин, который отмечал, что «созданные понятия и вообще логический аппарат, несомненно, ограничивают свободу мышления, которое уже должно в своем движении так или иначе сообразоваться с ними. Однако это ограничение свободы идет на пользу мышления, ведь главное-то - не свобода
Философские проблемы физики в начале XX века
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
ради свободы, а свобода, приводящая к объективно истинному результату, к созданию новых научных понятий» [2, с. 32].
Таким образом, проблема предмета математической теории и его соотношения с реальностью приобретала в эти годы особую остроту. Математика превратилась в незаменимое методологическое орудие для развития науки, особенно естествознания. Язык математики помогал лучше выражать закономерности природы. Ученый, анализируя явления, строит гипотезу в виде математической схемы и далее оперирует с этой схемой. При этом он не интересуется категориальной интерпретацией математической схемы. Часто при истолковании математических формул интуитивно снимаются ограничения, наложенные на условия задачи. Истолкование математической формулы (чем занимается естествоиспытатель, в частности физик-теоретик) всегда происходит в определенной предметной области. Непосредственное отождествление математической схемы и закономерностей объективного мира и есть объективирование знака, формулы. Такой процесс абсолютного совмещения модели (математической схемы) и действительности приводил в рассматриваемые годы к выводам, негативно оценивающим математический аппарат. Так, философ С. Ф. Васильев отмечал по поводу математизации познания: «Если бы математики признали, что они весьма неадекватно пытаются описать то, что мы видим при движении, то их теория не представляла бы никакой опасности для физики. Однако математики считают свои искусственные приемы за решение самого вопроса. Видя, что геометрически и чисто математически их построение весьма стройно, они объективируют его и геометризируют действительность» [3, с. 72].
Показательно также в данной связи истолкование многими философами и физиками высказывания Г. Минковского: «Воззрения на пространство и время, развиваемые здесь, возникли на опытно-физической почве... Они направлены к коренному перевороту в нашем отношении к пространству и времени. Отныне пространство и время, рассматриваемые отдельно и независимо, обращаются в тени, и только их соединение сохраняет самостоятельность» [4, 5]. Г. Минковский разработал четкий математический аппарат для специальной теории относительности и показал принципиальную сущностную взаимосвязь пространства и времени. Он утверждал, что эта идея взаимосвязи пространства и времени так же истинна, как и сама теория относительности Эйнштейна, и означает, что «предметом нашего восприятия являются всегда места и времена, связанные между собою. Никто не замечал времени иначе, как в определенном месте, и никто не замечал места иначе, как в определенном времени» [6, 7].
Данное исходное положение было истолковано многими в том смысле, что пространство и время сами по себе не имеют смысла и одно сводится к другому. Таким образом, взаимосвязь была интерпретирована как тождество. Пространство полностью свели ко времени, время же в таком истолковании тоже теряет свои особенности и сводится к пространству. Противники теории относительности и квантовой мехаиики использовали усложняющуюся структуру физических теорий, отсутствие наглядности, невозможность представления объектов физических теорий в виде механических моделей для доказательства истинности своих дорелятивистских представлений. Особенно остро стояла проблема смысла математизации знания, места математических моделей в познании и вообще предмета математики на уровне науки XX века.
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
Имелись два противоположных подхода к проблеме интерпретации факта усиливающейся математизации знаний. Первый характеризуется объективированием математических символов, математического аппарата вообще. Второй - признанием математического аппарата как чисто формального, не несущего никакой содержательной функции.
Возрастание эвристической роли математического аппарата требовало гносеологического объяснения. Внутренняя логика развития физико-математической мысли заставила философов заняться вопросом о роли и месте математики в познании и объяснении законов объективной действительности. В этом плане представляют большой интерес работы С. И. Вавилова, который всегда уделял большое внимание проблемам методологии и гносеологии естественнонаучного знания. С. И. Вавилов показал, что «математика играет эвристическую роль как средство нахождения строго логическим путем новых физических законов» [8, с. 51].
Но эвристическое значение математики в физике этим не ограничивается. Во второй половине 30-х годов начинает успешно развиваться квантовая механика. Она еще больше обострила борьбу между различными направлениями в физике и философии. Существование столь развитой теоретической системы, как физика, сделало необходимым исследование ее структуры. Философский анализ структуры физического знания был продиктован рядом новых обстоятельств. К ним относилась, в первую очередь, необходимость выяснения роли, значения различных компонентов физической теории, что в немалой степени было связано с проблемой взаимоотношения многих физических понятий, не имеющих предметного аналога с реальностью, то есть специфики физического объекта. Последнее в дальнейшем было сформулировано в виде проблемы «физической реальности». Именно в 30-е годы были опубликованы статьи А. Эйнштейна, Б. Подольского и И. Розена, с одной стороны, и Н. Бора, с другой, где данная проблема была центральной.
Кроме того, физика представляет собой хороший объект для изучения внутренней структуры научного знания, законов его движения и функционирования. Со времени создания теории относительности и квантовой механики она прошла такой классический путь развития, анализ которого дает возможность проследить некоторые отдельные признаки, присущие научному знанию вообще. Логико-гносеологический анализ пути, пройденного физикой от Галилея до наших дней, показывает, что развитие научного знания характеризуется усложнением форм взаимосвязи опыта и теории, структуры теорий, науки в целом.
С. И. Вавилов отмечал, что «противоречивость многих положений современной физики, ее крайняя абстрактность в ряде случаев и необходимость трудного и очень произвольного метода математической гипотезы привели многих, даже крупных исследователей к исследовательским сложностям» [9, с. 37]. Таким образом, потребности философского и физического знания поставили на повестку дня вопрос о структуре развитых теоретических построений в различных областях науки. Эта задача получила особенную актуальность в физике в связи с бурным развитием физико-теоретической мысли и ее влиянием на другие отрасли знания.
Создание теоретической системы, объясняющей определенную совокупность явлений, фактов, не укладывающихся в существовавшую до этого теоретическую концепцию, формально представляет собой образование новой научной теории. С течением времени находятся факты, необъяснимые с позиций актуально существующей физической теории. Это приводит к образованию нескольких гипотез для объяснения нового факта. Каждая гипотеза имеет какие-то экспериментальные и
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
теоретические основания и стремится объединить в единое целое разрозненные экспериментальные данные и теоретические утверждения. Из всего многообразия существующих рабочих гипотез выбирается одна (или выдвигается новая), которая имеет, по мнению исследователя, фундаментальный характер. Далее выбранная гипотеза вплетется в ткань научного познания. Точнее, с точки зрения выдвинутой гипотезы пересматриваются известные факты и законы. В познании имеют место случаи, когда под действием различных факторов ядро выдвинутой гипотезы остается (гипотеза де Бройля, например), но проблема пересматривается, точнее, происходит ее переформулировка.
Развитие физики происходит, как и всякое другое развитие, путем непрерывности и прерывности, а именно, путем последовательно-поступательного формирования относительно замкнутых теоретических систем. Со временем одна замкнутая теоретическая система неизбежно сменяется другой, тоже относительно замкнутой системой знаний. В физике, астрономии и других естественнонаучных дисциплинах, имеющих содержательную историю, существует несколько замкнутых понятийных систем. Так, например, квантовая механика асимптотически переходит в классическую. Релятивистская механика, в свою очередь, переходит в механику Ньютона при малых скоростях. Подобная замкнутость имеет своим основанием тот факт, что всякая научная теория отражает не объективную реальность вообще, не всю действительность целиком, а определенную, конечную, выделенную область материального мира.
Таким образом, создавая теорию, мы изолируем ее объект от других явлений. Поэтому создание любой теории есть определенное упрощение. Это изолирование помогает строить непротиворечивую систему утверждений. Без такого упрощения процесс познания невозможен. Изолирование всегда частично и временно. С течением времени те связи, от которых мы абстрагировались, считали несущественными, неизбежно дают о себе знать, и приходится строить новую теорию, учитывающую эти связи. Это одна из причин того, почему ни одна теория не имеет и не может иметь бесконечной области применения. Эти взаимоисключающие и взаимодополняющие друг друга обстоятельства требуют постановки вопроса о критерии применимости выводов, следствий теории в различных областях. Таким образом, мы приходим к проблеме замкнутости теорий, объясняющей поведение физической системы.
Так, в классической механике замкнутость динамической системы обеспечивается сохранением числа частиц, отсутствием внешних сил и сил трения. В других теоретических построениях замкнутость гарантируется другими требованиями. В квантовой механике, например, реализация точного пространственного ограничения систем требует введения бесконечно высоких потенциальных барьеров. Последнее экспериментально осуществить невозможно.
Итак, рассматривая логику построения естественнонаучных теорий, можно сделать вывод: любая естественнонаучная система выделяет из всего бесконечного числа связей, зависимостей определенные, строго ограниченные, замкнутые, локализованные связи, отношения и зависимости. Поэтому всякая научная теория в своем развитии достигает предела и должна качественно измениться. Понимание этого предостерегает научную мысль от ошибок распространения выводов частной теории на всю предметную область и показывает ошибочность претензий некоторых теорий на вечную, абсолютную истинность безотносительно к области применения.
При переходе от одной теоретической системы к другой, не содержащей видимых парадоксов и более или менее удовлетворительно объясняющей совокупность фактов, характер взаимосвязи постулатов «старой» и «новой» теорий
гм yj nj
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
меняется. До тех пор, пока данная теория обладает наибольшей общностью, ее постулаты необъяснимы в рамках данной системы, потому они и постулаты. После создания следующей теоретической системы старые постулаты объясняются в рамках новой теории. В рамках новых исходных идеализаций они уже не постулаты, а факты. Исходные идеализации до этих пор (т. е. до создания новой теоретической системы) считаются содержательно-истинными. (По крайней мере доказать обратное, пользуясь существующими методами, невозможно; доказательство этого уже есть создание новой теории.) Ход дальнейшего физического и философского развития выясняет возможности исходных идеализаций, делает более содержательными принятые исходные определения теории. На первых порах тот факт, что принятые постулаты суть идеализации, не осознается. Эти суждения всецело относятся и к таким важным для гносеологии категориям, как пространство, время, относительность.
Существуют различного рода общности: постулаты, принципы, законы, -лежащие в основе современных физических теорий. Малоразработанными являются критерии различимости постулатов, аксиом, принципов, законов по степени их глубины, общности, фундаментальности. Выход за пределы одной замкнутой теоретической системы происходит путем скачка. Этот скачок на новый теоретический уровень не является автоматическим. Для его совершения требуется способность, которую можно было бы назвать «дисциплинированным воображением». На основе твердых знаний фактов, экспериментальных данных воображение ученого учитывает все возможные пути, чтобы разорвать границы старых идей. При этом необходима постоянная связь с установленными, проверенными физическими законами. Целью исследования является выявление и разрешение основного противоречия, требующего появления новой теории. Выявление сути основного противоречия, которое ограничивает применимость исходных понятий, способствует и его разрешению. Новая теория должна предсказывать новые экспериментальные факты и более естественно и глубоко объяснять известные до этого факты.
Каким же образом происходит выход за пределы существующей теории, если в ней обнаружено противоречие или найден факт, с ней не согласующийся? Он происходит интуитивным путем или статистически, т. е. путем перебора различных наиболее вероятных утверждений. Как отмечает М. Планк, необходимо «пробовать, пробовать снова и снова, разнообразя попытки так, чтобы не упустить благоприятной возможности решить проблему» [10, с. 26]. При этом указанные пути не исключают друг друга, а дополняют. В основе всего этого процесса лежит знание предмета. Знание дисциплинирует мышление, заставляет считаться с фактами, с логикой мышления. Но логика не может требовать экспериментальной проверки всех возможностей, всех гипотетических утверждений, которых теоретически бесконечное множество. И здесь на первый план выходит интуиция, воображение ученого, сокращающее пути движения мысли к истине, помогающее выбрать из всех гипотез наиболее отвечающую условиям задачи.
Особую методологическую роль играют и философия. Она аккумулирует достижения научной мысли в своих понятиях и потому имеет решающее методологическое значение. На это справедливо указал А. Эйнштейн: «Философские обобщения должны основываться на научных результатах. Однако, раз возникнув и получив широкое распространение, они очень часто влияют на дальнейшее развитие научной мысли, указывая одну из возможных линий развития» [11, с. 80].
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
научно-методический электронный журнал
Чередникова Н. П. Философские проблемы физики в начале XX века // Концепт. - 2013. - Спецвыпуск № 07. - ART 13565. - 0,4 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13565.htm. - Гос. per. Эл № ФС 7749965. - ISSN 2304-120Х.
ART 13565
УДК 11:53
Ссылки на источники
1. Боричевский И. А. Введение в философию науки (наука и метафизика). - Пг., 1922.
2. Копнин П. В. Проблемы диалектики и логики в развитии современного естествознания // Диалектика и современное естествознание. - М., 1971.
3. Васильев С. К проблеме становления // Диалектика в природе. Сб.1. - Вологда, 1926.
4. Минковский Г. Пространство и время // Новые идеи в математике. - 1914. - № 5.
5. Боричевский И. А. Указ. соч.
6. Копнин П. В. Указ. соч.
7. Минковский Г. Указ. соч.
8. Вавилов С. И. Физика. Проекты статьи для 57 тома БСЭ. - М., 1935.
9. Там же.
10. Планк М. Новые пути физического понятия. № 2. - М.,1923.
11. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. - М., 1956.
Cherednikova Nina,
candidate of Philosophical Sciences, Associate Professor at the chair of philosophy, Checkov's Taganrog State Pedagogical Institute, Taganrog [email protected]
Philosophical problems of physics at the beginning of the XX century Abstract. The author analyzes the issues of interaction of mathematics and natural sciences in the beginning of the last century and finds out the epistemological value of philosophy for the solution of fundamental problems of physics.
Keywords: science, epistemology, cognition, mathematics, theory of relativity, quantum mechanics, relativistic mechanics. 9 772304 120135
Рекомендовано к публикации:
Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
977230412013519
http://e-koncept.ru/2013/13565.htm
