РОСЖЕЛДОР
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
(РГУПС)
А. Н.Хоперский
ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ
Курс лекций для аспирантов и соискателей
Ростов-на-Дону
2010
УДК 656(07)+06
Хоперский, А. Н.
Философские проблемы современной физики : курс лекций для аспирантов и соискателей / А. Н. Хоперский; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2010. – 75 с.
В рамках Программы для аспирантов и соискателей по учебной дисциплине «История и философия физики» рассмотрены онтологические и гносеологические представления и проблемы современной физики.
Рецензенты: д-р филос. наук, проф. В. Г. Тахтамышев (РГУПС);
д-р филос. наук, проф. О. Ф. Иващук (ЮФУ РГУ);
д-р физ.-мат. наук, проф. В. А. Явна (РГУПС)
© Ростовский государственный университет
путей сообщения, 2010
Содержание
Введение ………………………………………………………………………… 5
ЛЕКЦИЯ 1 Физическое познание …………………………………………….. 6
1.1 Физика как фундамент современного естествознания.………………….. 6
1.2 Специфика методов физического познания ……………………………… 7
1.3 Физика и синтез естественнонаучного и гуманитарного знания ……….. 9
1.4 Онтологический статус физической картины мира. Онтологические
проблемы физики ……………..………………………………….………… 10
ЛЕКЦИЯ 2 Фундаментальные частицы и поля ………………………………. 13
2.1 Частицы и поля как фундаментальные абстракции современной
физической картины мира и проблема их онтологического статуса……. 13
2.2 Стандартная Модель фундаментальных частиц и взаимодействий
и ее концептуальные трудности …….…………………………….…………15
ЛЕКЦИЯ 3 Теория суперструн и М-теория и проблемы их обоснования ….. 20
3.1 Великое Объединение ……………………………………………………… 20
3.2 Супергравитация ……………………………………………………………. 21
3.3 Суперструна….…………………………..………………….………..……… 21
3.4 М-теория……………………………………………………………………… 24
3.5 Концептуальные трудности и проблема обоснования …………………… 24
ЛЕКЦИЯ 4 Физический вакуум и поиск новой онтологии ………………….. 26
4.1 Операторная природа полевых функций …………………………………. 26
4.2 Постулат квантования волновых полей ……………………………........... 26
4.3 Физический смысл оператора поля ……………………………………….. 26
4.4 Состояние вакуума ……………………………………………………..…... 27
4.5 Поиск новой онтологии ………………………………………………..…… 28
ЛЕКЦИЯ 5 Специальная и общая теории относительности как современные
концепции пространства и времени …………………………….. 29
5.1 Понятие многообразия …………………………………………………….. 30
5.2 Пространства Римана и Минковского ……………………………………. 31
5.3 Специальная теория относительности ……………………………………. 32
5.4 Общая теория относительности …………………………………………… 33
5.5 Космологическая постоянная ……………………………………………… 34
ЛЕКЦИЯ 6 Концепция геометризации физики на современном этапе …….. 35
6.1 Понятие расслоенного пространства ……………………………………... 36
6.2 Калибровочные поля как связности главного расслоенного
пространства ………………………………………………………………... 37
6.3 Проблемы современного этапа ……………………………………………. 39
ЛЕКЦИЯ 7 Необходимость и случайность в современной физике ………… 40
7.1 Концепция детерминизма и ее роль в физическом познании …………… 40
7.2 Вероятностный характер закономерностей микромира …………………. 42
ЛЕКЦИЯ 8 Проблема объективности в современной физике ………………. 45
8.1 Объективность в смысле адекватного теоретического описания
действительности ………………………………………………………...... 45
8.2 Квантовая механика и постмодернистское отрицание истины
в науке ……………………………………………………..……………….. 47
ЛЕКЦИЯ 9 Концепция самоорганизации
(сложности, нелинейности и хаоса) …………………………….. 48
9.1 Понятие динамической системы. Бифуркации. Аттракторы …………… 49
9.2 Понятие самоорганизующейся системы ……………………………….... 51
9.3 Причинность в открытых неравновесных динамических системах ……. 52
9.4 Необратимость законов природы и «стрела времени» ………………… 52
9.5 Детерминированный хаос и эволюционные проблемы ………………… 54
ЛЕКЦИЯ 10 Физика и математика …………………………………………… 55
10.1 Математические методы и формирование научного знания ……..…… 55
10.2 Этапы математизации знания …………………………………………… 57
ЛЕКЦИЯ 11 Информация – универсальная субстанция? ………………….. 58
11.1 Материя, энергия, информация как фундаментальные категории
современной науки………………………………….…………………… 58
11.2 Проблема включаемости понятия «информации» в физическую
картину мира ………………………………………….…………………. 59
11.3 Количество информации и энтропия …………………….…………….. 60
11.4 Проблема описания информационно открытых систем ………………. 61
ЛЕКЦИЯ 12 Квантовая информация и квантовые вычисления …………… 63
12.1 Квантовые корреляции …………………..……………………………… 64
12.2 Квантовая информация …………………………..……………………… 65
12.3 Классический и квантовый компьютеры. Принцип Черча–Тьюринга... 68
12.4 Квантовая теория сложности и хаоса ……….…………………..……… 72
Вместо послесловия …………………………………………………………... 73
Библиографический список ………………………………………………….. 74
Введение
Философия физики – раздел современного философского знания, в рамках которого исследуются: мировоззренческое содержание физических теорий; методология физической науки в контексте теории познания; становление физических идей, концепций, научных парадигм; роль физического знания в системе наук в целом; взаимодействие физики с другими областями человеческой деятельности, гуманитарными и социальными дисциплинами, культурой, этикой, религией.
В данном курсе лекций рассмотрены избранные вопросы Программы кандидатского минимума по учебной дисциплине «История и философия физики» для аспирантов и соискателей. Предполагаются знания слушателем философии, физики и математики в объеме курсов естественнонаучных факультетов высших учебных заведений. Этого особенно потребуют Лекции
2–6, 12, где «изредка встречающиеся в тексте математические формулы позволяют лучше осветить эпистемологические основания» (Г. Рейхенбах).
При написании курса лекций автор обращался к большому количеству философских и физико-математических работ. В неизбежно ограниченном библиографическом списке невозможно отразить все эти работы. Однако автор с благодарностью помнит всех их создателей. Автор также глубоко признателен профессору В. Г. Тахтамышеву, профессору О. Ф. Иващук и профессору В. А. Явна за критическое прочтение рукописи работы и обсуждения.
5
ЛЕКЦИЯ 1
Физическое познание
Бытие едино, мудрецы же называют
его различно.
Веды (~1100 лет до н. э.)
1.1 Физика как фундамент современного естествознания
Согласно представлениям современной квантовой космологии примерно 13,7 млрд лет тому назад состоялся великий «эксперимент» – из метастабильного Физического Вакуума родилась Вселенная – наблюдаемая нами «компонента» Метауниверсума.
В своем становлении эта Вселенная приходит, в частности, к феномену жизни, разума – человеку, в котором и через которого она впервые (ли?) видит, осознает, обретает Себя.
Осознание человеком себя и окружающего его мира как система достоверных и обобщенных знаний составляет определение и содержание науки. На данный момент времени эта система знаний разделена на четыре подсистемы: естественные (естествознание), гуманитарные и социальные, математические и прикладные науки. Объектами исследования первой подсистемы стали все формы неживой природы и простейшие формы живой природы. Вторая подсистема исследует наиболее сложные формы живой природы (социум, человеческое сознание), а также формы, создаваемые самим человеком – языки, мораль, этику, право, религии. Математические науки осуществляют логический анализ систем понятий, абстрагированных из любой области материального мира, не будучи непосредственно связанными ни с одной из них. В силу этого математика не относится ни к естественным, ни к социально-гуманитарным наукам. Она – общая наука (как и философия). При этом математика (как и философия) не есть результат мышления, освобожденного «от тирании внешнего мира» (А. Пуанкаре), и ее истины – не есть априорные конструкции человеческого разума (И. Кант). Наконец, науки четвертой подсистемы (технические, сельскохозяйственные, медицинские, педагогические и другие) создают способы реализации фундаментальных знаний для удовлетворения материальных и духовных потребностей людей.
В рамках современного естествознания его подразделение на специализированные науки определяется, прежде всего, пространственно-временными и энергетическими уровнями организации материальных структур, которые ими исследуются.
Принята следующая классификация естественных наук:
– физика микро-(физика элементарных частиц, атомного ядра, атома, молекулы, квантовая гравитация, квантовая космология), макро-(классическая физика макроструктур) и мега-(астрофизика, космология) миров: диапазон расстояний от 10-15 м (средний диаметр атомного ядра) до 1026 м (размер «видимой» части Вселенной), времен от 10-34 сек (Большой Взрыв) до 1010 лет
(время жизни Вселенной в целом), масс от 10-30 кг (порядок массы покоя электрона) до 1090 кг (порядок массы кубометра физической материи в стадии Большого Взрыва), энергий от 10-20 Дж (энергия теплового движения атома) до 1040 Дж (энергия взрыва сверхновой звезды), температур от –273 градуса Цельсия (абсолютный нуль температуры) до 1029 градусов Цельсия (температура Вселенной в стадии Большого Взрыва);
– химия (органическая и неорганическая химия, квантовая химия, методами которых исследуется атомарный, молекулярный и кластерный уровни организации предбиологических структур как предела химической эволюции вещества);
– биология (традиционная, физико-химическая, эволюционная) исследует живую материю во всех ее формах (биологический уровень организации материи), или, более определенно, жизнь как форму существования макроскопических гетерогенных открытых сильнонеравновесных систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению;
– науки о Земле (геофизика, геохимия, география, океанология и другие), исследующие физико-химические процессы планетарного масштаба.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
Основные порталы (построено редакторами)