Navedite načelo komplementarnosti tamo gdje se primjenjuje. Načelo komplementarnosti, njegovi pojavni oblici i suština
Načelo komplementarnosti je metodološki postulat, koji je izvorno formulirao veliki danski fizičar i filozof Niels Bohr u odnosu na polje. Njemački fizičar Kurt Gödel predložio je svoj zaključak i formulaciju poznatog teorema o svojstvima deduktivnih sustava, koji pripada polju Nielsa Bohra, proširio Godelove logičke zaključke na kvantnu mehaniku i načelo formulirao približno na sljedeći način: kako bi se pouzdano i adekvatno poznavati predmet mikrosvijeta, treba ga istraživati u sustavima koji se međusobno isključuju, odnosno u nekim dodatnim sustavima. Ova je definicija ušla u povijest kao načelo komplementarnosti u kvantnoj mehanici.
Primjer takvog rješenja problema mikrosvijeta bilo je razmatranje svjetlosti u kontekstu dviju teorija - valne i korpuskularne, što je dovelo do znanstvenog rezultata koji je bio nevjerojatan u smislu učinkovitosti, a koji je čovjeku otkrio fizičku prirodu svjetlo.
Niels Bohr je u svom razumijevanju izvedenog zaključka otišao još dalje. Načelo komplementarnosti nastoji protumačiti kroz prizmu filozofskih spoznaja i tu to načelo dobiva univerzalni znanstveni značaj. Sada je formulacija načela zvučala ovako: da bi se fenomen reproducirao s ciljem njegovog znanja u znakovnom (simboličkom) sustavu, potrebno je pribjeći dodatnim konceptima i kategorijama. Govoreći više prostim jezikom, načelo komplementarnosti pretpostavlja u spoznaji ne samo moguću, nego u nekim slučajevima i nužnu upotrebu više metodoloških sustava koji će omogućiti stjecanje objektivnih podataka o predmetu istraživanja. Načelo komplementarnosti, u tom se smislu, pokazalo kao činjenica suglasja s metaforičnošću logičkih sustava metodologije – oni se mogu očitovati na ovaj ili onaj način. Dakle, pojavom i razumijevanjem ovog načela, zapravo, prepoznato je da sama logika nije dovoljna za spoznaju, pa je nelogično ponašanje u procesu istraživanja prepoznato kao prihvatljivo. U konačnici, primjena Bohrovog principa doprinijela je značajnoj promjeni
Kasnije se Yu. M. Lotman proširio metodološki značaj Bohrovo načelo i prenio njegove zakonitosti u sferu kulture, posebice primijenjeno na opis Lotman je formulirao takozvani "paradoks količine informacija", čija je bit da se ljudsko postojanje uglavnom odvija u uvjetima informacijske nedostatnosti. . I kako razvoj bude napredovao, ta će se nedostatnost stalno povećavati. Načelom komplementarnosti moguće je nedostatak informacija nadoknaditi prijenosom u drugi semiotički (znakovni) sustav. Ova tehnika dovela je, zapravo, do pojave informatike i kibernetike, a potom i interneta. Kasnije je funkcioniranje principa potvrđeno fiziološkom sposobnošću ljudski mozak ovom tipu mišljenja, to je zbog asimetrije aktivnosti njegovih hemisfera.
Druga odredba, koja je posredovana djelovanjem Bohrovog principa, jest činjenica da je njemački fizičar Werner Heisenberg otkrio zakon odnosa nesigurnosti. Njegovo se djelovanje može definirati kao prepoznavanje nemogućnosti istog opisa dvaju objekata s istom točnošću ako ti objekti pripadaju različitim sustavima. Filozofska analogija ovog zaključka data je u djelu "O pouzdanosti", on je izjavio da, da bi se ustvrdila sigurnost nečega, mora se u nešto sumnjati.
Tako je Bohrov princip stekao ogromno metodološko značenje u raznim područjima.
Temeljno načelo kvantne mehanike, uz odnos neodređenosti, je načelo komplementarnosti, kojemu je N. Bohr dao sljedeću formulaciju:
"Koncepti čestice i vala međusobno se nadopunjuju i u isto vrijeme proturječe, oni su komplementarne slike onoga što se događa."
Proturječja korpuskularno-valnih svojstava mikroobjekata rezultat su nekontrolirane interakcije mikroobjekata i makrouređaja. Postoje dvije klase uređaja: kod nekih se kvantni objekti ponašaju kao valovi, kod drugih se ponašaju kao čestice. U eksperimentima ne promatramo stvarnost kao takvu, već samo kvantni fenomen, uključujući rezultat interakcije uređaja s mikro-objektom. M. Born je slikovito primijetio da su valovi i čestice "projekcije" fizičke stvarnosti na eksperimentalnu situaciju.
Prvo, ideja dualnosti val-čestica znači da svaki materijalni objekt koji ima dualnost val-čestica ima energetsku ljusku. Sličan energetski omotač postoji i na Zemlji, kao i kod ljudi, koji se najčešće naziva energetska čahura. Ova energetska ljuska može igrati ulogu osjetilne ljuske koja štiti materijalni objekt od vanjske okoline i čini njegovu vanjsku "gravitacijsku sferu". Ova kugla može igrati ulogu membrane u stanicama živih organizama. Prolazi unutar samo "filtriranih" signala, s razinom poremećaja koja prelazi određenu graničnu vrijednost. Slični signali koji su premašili određeni prag osjetljivosti ljuske, također mogu proći u suprotnom smjeru.
Drugo, prisutnost energetske ljuske u materijalnim objektima dovodi do nove razine razumijevanja hipoteze francuskog fizičara L. de Brogliea o istinski univerzalnoj prirodi dualnosti val-čestica.
Treće, zbog evolucije strukture materije, priroda korpuskularno-valnog dualizma elektrona može biti odraz korpuskularno-valnog dualizma fotona. To znači da foton, kao neutralna čestica, ima mezonsku strukturu i najelementarniji je mikroatom od kojeg su, na sliku i priliku, izgrađeni svi materijalni objekti Svemira. Štoviše, ova se konstrukcija provodi prema istim pravilima.
Četvrto, korpuskularno-valni dualizam omogućuje prirodno objašnjenje fenomena memorije gena (Gene memory) čestica, atoma, molekula, živih organizama, što omogućuje razumijevanje mehanizama takve memorije, kada čestica bez strukture pamti sve svoje kreacije u prošlosti i ima "inteligenciju" za odabrane procese sinteze, kako bi formirao nove "čestice", s odabranim svojstvima.
Načelo nesigurnosti je fizikalni zakon koji kaže da je nemoguće istovremeno točno izmjeriti koordinate i moment mikroskopskog objekta, jer proces mjerenja remeti ravnotežu sustava. Umnožak ove dvije nesigurnosti uvijek je veći od Planckove konstante. Ovo je načelo prvi formulirao Werner Heisenberg.
Iz načela neodređenosti proizlazi da što je jedna od veličina uključenih u nejednadžbu točnije određena, to je vrijednost druge manje sigurna. Nijedan eksperiment ne može dovesti do istovremenog točnog mjerenja takvih dinamičkih varijabli; Istodobno, nesigurnost u mjerenjima nije povezana s nesavršenošću eksperimentalne tehnike, već s objektivnim svojstvima materije.
Načelo nesigurnosti, koje je 1927. godine otkrio njemački fizičar W. Heisenberg, bilo je važan korak u razjašnjavanju obrazaca intraatomskih fenomena i izgradnji kvantne mehanike. Bitna značajka mikroskopskih objekata je njihova korpuskularno-valna priroda. Stanje čestice u potpunosti je određeno valnom funkcijom (veličinom koja u potpunosti opisuje stanje mikroobjekta (elektrona, protona, atoma, molekule) i općenito svakog kvantnog sustava). Čestica se može naći u bilo kojoj točki prostora gdje je valna funkcija različita od nule. Stoga su rezultati pokusa za određivanje, na primjer, koordinata probabilističke prirode.
Primjer: gibanje elektrona je širenje vlastitog vala. Ispucate li snop elektrona kroz uski otvor u zidu: uski snop će proći kroz njega. Ali ako ovu rupu učinite još manjom, tako da njezin promjer bude jednak valnoj duljini elektrona, tada će se snop elektrona razilaziti u svim smjerovima. I to nije otklon uzrokovan najbližim atomima stijenke, koji se može eliminirati: to je zbog valne prirode elektrona. Pokušajte predvidjeti što će se sljedeće dogoditi s elektronom koji prolazi kroz zid i bit ćete nemoćni. Znate točno gdje prelazi zid, ali ne možete reći koliki će poprečni zamah dobiti. Naprotiv, da biste točno odredili da će se elektron pojaviti s takvim i takvim impulsom u izvornom smjeru, morate povećati rupu tako da val elektrona prolazi ravno, samo malo divergirajući u svim smjerovima zbog difrakcije. Ali tada je nemoguće točno reći gdje je točno elektron-čestica prošao kroz zid: rupa je široka. Koliko gubite u točnosti određivanja momenta, toliko gubite u točnosti kojom se zna njegov položaj.
Ovo je Heisenbergov princip nesigurnosti. Imao je iznimno važnu ulogu u konstrukciji matematičkog aparata za opisivanje valova čestica u atomima. Njegovo striktno tumačenje u eksperimentima s elektronima je da se, poput svjetlosnih valova, elektroni opiru svakom pokušaju da se naprave mjerenja s najvećom preciznošću. Ovaj princip također mijenja sliku Bohrovog atoma. Moguće je točno odrediti zamah elektrona (a time i njegovu energetsku razinu) u bilo kojoj od njegovih orbita, ali u ovom slučaju njegova će lokacija biti apsolutno nepoznata: ništa se ne može reći o tome gdje se nalazi. Iz ovoga je jasno da nema smisla nacrtati jasnu orbitu elektrona i označiti je na njoj u obliku kruga. NA potkraj XIX u. mnogi su znanstvenici vjerovali da je razvoj fizike završen iz sljedećih razloga:
Više od 200 godina postoje zakoni mehanike, teorija univerzalne gravitacije
razvio teoriju molekularne kinetike
Za termodinamiku su postavljeni čvrsti temelji
Dovršio Maxwellovu teoriju elektromagnetizma
Otkriveni su temeljni zakoni očuvanja (energije, količine gibanja, kutne količine gibanja, mase i električnog naboja)
Krajem XIX - početkom XX stoljeća. otkrili V. Roentgen - X-zrake (X-zrake), A. Becquerel - pojava radioaktivnosti, J. Thomson - elektron. Međutim, klasična fizika nije uspjela objasniti ove pojave.
A. Einsteinova teorija relativnosti zahtijevala je radikalnu reviziju koncepta prostora i vremena. Posebni pokusi potvrdili su valjanost hipoteze J. Maxwella o elektromagnetskoj prirodi svjetlosti. Moglo bi se pretpostaviti da je zračenje elektromagnetskih valova zagrijanih tijela posljedica oscilatornog gibanja elektrona. No tu je pretpostavku trebalo potvrditi usporedbom teorijskih i eksperimentalnih podataka.
Za teoretsko razmatranje zakonitosti zračenja upotrijebili smo model apsolutno crnog tijela, tj. tijela koje potpuno apsorbira elektromagnetske valove bilo koje duljine i sukladno tome emitira sve valne duljine elektromagnetskih valova.
Primjer apsolutno crnog tijela u smislu emisivnosti može biti Sunce, u smislu apsorpcije - šupljina sa zrcalnim zidovima s malom rupom.
Austrijski fizičari I. Stefan i L. Boltzmann eksperimentalno su ustanovili da je ukupna energija E koju zrači za 1 s potpuno crnim tijelom s jedinice površine proporcionalna četvrtoj potenciji apsolutne temperature T:
gdje je s = 5.67.10-8 J/(m2.K-s) Stefan-Boltzmannova konstanta.
Ovaj zakon je nazvan Stefan-Boltzmannov zakon. Omogućio je izračunavanje energije zračenja potpuno crnog tijela iz poznate temperature.
Nastojeći prevladati poteškoće klasične teorije u objašnjenju zračenja crnog tijela, M. Planck je 1900. godine iznio hipotezu: atomi emitiraju elektromagnetsku energiju u odvojenim dijelovima - kvantima. Energija E, gdje je h=6.63.10-34 J.s Planckova konstanta.
Ponekad je zgodno izmjeriti energiju i Planckovu konstantu u elektronvoltima.
Tada je h=4,136,10-15 eV.s. U atomskoj fizici također se koristi količina
(1 eV je energija koju dobiva elementarni naboj prolazeći kroz ubrzavajuću razliku potencijala od 1 V. 1 eV = 1.6.10-19 J).
Tako je M. Planck naznačio izlaz iz poteškoća s kojima se teorija suočavala toplinsko zračenje, nakon čega se počela razvijati moderna fizikalna teorija nazvana kvantna fizika.
Fizika je glavna od prirodnih znanosti, budući da otkriva istine o odnosu nekoliko osnovnih varijabli koje vrijede za cijeli svemir. Njezina svestranost obrnuto je proporcionalna broju varijabli koje uvodi u svoje formule.
Napredak fizike (i znanosti općenito) povezan je s postupnim odbacivanjem izravne vidljivosti. Kao da bi takav zaključak trebao proturječiti činjenici da moderna znanost a fizika se, prije svega, temelji na eksperimentu, tj. empirijsko iskustvo koje se odvija u uvjetima koje kontrolira čovjek i koje se može reproducirati u bilo kojem trenutku, bilo koji broj puta. Ali stvar je u tome što su neki aspekti stvarnosti nevidljivi površnom promatranju i vidljivost može zavarati.
Kvantna mehanika je fizikalna teorija koja utvrđuje način opisa i zakonitosti gibanja na mikrorazini.
Klasičnu mehaniku karakterizira opis čestica navođenjem njihovog položaja i brzine, te ovisnost tih veličina o vremenu. U kvantnoj mehanici, iste se čestice pod istim uvjetima mogu ponašati različito.
Statistički se zakoni mogu primijeniti samo na velike populacije, a ne na pojedince. Kvantna mehanika odbija tražiti pojedinačne zakonitosti elementarnih čestica i uspostavlja statističke zakone. Na temelju kvantne mehanike nemoguće je opisati položaj i brzinu elementarne čestice ili predvidjeti njezinu daljnju putanju. Valovi vjerojatnosti govore nam o vjerojatnosti susreta s elektronom na određenom mjestu.
Važnost eksperimenta porasla je u kvantnoj mehanici do te mjere da, kako piše Heisenberg, "promatranje igra odlučujuću ulogu u atomskom događaju i ta se stvarnost razlikuje ovisno o tome promatramo li je ili ne."
Temeljna razlika između kvantne mehanike i klasične mehanike je u tome što su njezina predviđanja uvijek vjerojatnosna. To znači da ne možemo točno predvidjeti gdje će, na primjer, elektron pasti u eksperimentu o kojem je gore bilo riječi, bez obzira koja se savršena sredstva promatranja i mjerenja koriste. Čovjek može samo procijeniti svoje šanse da stigne do određenog mjesta, te stoga za to primijeniti koncepte i metode teorije vjerojatnosti, koja služi za analizu neizvjesnih situacija.
U kvantnoj mehanici svako stanje sustava opisuje se pomoću takozvane matrice gustoće, ali za razliku od klasične mehanike, ova matrica ne određuje pouzdano parametre njegovog budućeg stanja, već samo s različitim stupnjevima vjerojatnosti. Najvažniji filozofski zaključak kvantne mehanike je fundamentalna nesigurnost rezultata mjerenja i, posljedično, nemogućnost točnog predviđanja budućnosti.
Ovo, u kombinaciji s Heisenbergovim načelom nesigurnosti i drugim teorijskim i eksperimentalnim dokazima, navelo je neke znanstvenike da sugeriraju da mikročestice nemaju nikakva intrinzična svojstva i da se pojavljuju samo u trenutku mjerenja. Drugi su sugerirali da je uloga svijesti eksperimentatora ključna za postojanje cijelog Svemira, budući da, prema kvantna teorija, promatranje je ono koje stvara ili djelomično stvara opaženo Determinizam je učenje o početnoj odredivosti svih procesa koji se događaju u svijetu, uključujući sve procese ljudski život, s božje strane (teološki determinizam, ili nauk o predestinaciji), ili pak samo pojave prirode (kozmološki determinizam), odnosno konkretno ljudske volje (antropološko-etički determinizam), za čiju slobodu, kao i za odgovornosti, onda ne bi ostalo mjesta.
Definibilnost ovdje znači filozofsku tvrdnju da je svaki događaj koji se dogodi, uključujući ljudske radnje i ponašanje, jedinstveno određen skupom uzroka koji neposredno prethode tom događaju.
U tom svjetlu determinizam se može definirati i kao teza da postoji samo jedna, točno zadana, moguća budućnost.
Indeterminizam je filozofska doktrina i metodološko stajalište koje negira ili objektivnost uzročnog odnosa ili spoznajnu vrijednost uzročnog objašnjenja u znanosti.
U povijesti filozofije, počevši od starogrčke filozofije (Sokrat) do danas, indeterminizam i determinizam djeluju kao suprotstavljeni koncepti na problemima uvjetovanosti čovjekove volje, njegovog izbora, problemu čovjekove odgovornosti za svoje postupke.
Indeterminizam volju tretira kao autonomnu silu, tvrdeći da se načela uzročnosti ne mogu primijeniti na objašnjenje ljudskog izbora i ponašanja.
Pojam determinacije uveo je helenistički filozof Demokrit u svom atomističkom konceptu, koji je negirao slučajnost, uzimajući je jednostavno kao nepoznatu nužnost. S latinskog jezika pojam determinacija prevodi se kao definicija, obvezna odredivost svih stvari i pojava u svijetu drugim stvarima i pojavama. U početku je determinirati značilo determinirati predmet kroz identifikaciju i fiksiranje njegovih značajki koje taj predmet odvajaju od drugih. Kauzalnost se izjednačavala s nužnošću, dok je slučajnost bila isključena iz razmatranja, smatrana je jednostavno nepostojećom. Takvo shvaćanje determinacije podrazumijevalo je postojanje subjekta koji spoznaje.
Pojavom kršćanstva determinizam dolazi do izražaja u dva nova pojma – božanska predodređenost i božanska milost, a staro načelo slobodne volje dolazi u koliziju s ovim novim, kršćanskim determinizmom. Za opću crkvenu svijest kršćanstva od samog je početka bilo podjednako važno zadržati netaknutima obje tvrdnje: da sve, bez iznimke, ovisi o Bogu i da ništa ne ovisi o čovjeku. U 5. stoljeću na Zapadu Pelagije u svojim učenjima postavlja pitanje kršćanskog determinizma u aspektu slobodne volje. Blaženi Augustin je istupio protiv pelagijevskog individualizma. U svojim je polemičkim spisima, u ime zahtjeva kršćanske univerzalnosti, često dovodio determinizam do pogrešnih krajnosti, nespojivih s moralnom slobodom. Augustin razvija misao da spasenje čovjeka ovisi potpuno i isključivo o Božjoj milosti, koja se priopćuje i djeluje ne prema vlastitim zaslugama, nego kao dar, prema slobodnom izboru i predodređenju od strane čovjeka. božanski.
Determinizam je dalje razvijen i potkrijepljen u prirodnim znanostima i materijalističkoj filozofiji novoga doba (F. Bacon, Galileo, Descartes, Newton, Lomonosov, Laplace, Spinoza, francuski materijalisti 18. st.). U skladu sa stupnjem razvoja prirodnih znanosti, determinizam ovog razdoblja je mehanicistički, apstraktan.
Na temelju djela svojih prethodnika i temeljnih ideja prirodnih znanosti I. Newtona i C. Linnaeusa, Laplace je u svom djelu “Iskustvo filozofije teorije vjerojatnosti” (1814.) donio ideje o mehanicistički determinizam do njegovog logičnog kraja: on polazi od postulata prema kojem se iz spoznaje početnih uzroka uvijek mogu nedvosmisleno izvesti posljedice.
Metodološko načelo determinizma ujedno je temeljno načelo filozofskog učenja o biću. Jedna od temeljnih ontoloških ideja koju su njezini tvorci (G. Galileo, I. Newton, I. Kepler i dr.) postavili u temelje klasične prirodne znanosti bio je pojam determinizma. Ovaj koncept se sastojao od usvajanja tri osnovne izjave:
1) priroda funkcionira i razvija se u skladu sa svojim inherentnim unutarnjim, "prirodnim" zakonima;
2) zakoni prirode izraz su nužnih (nedvosmislenih) veza između pojava i procesa objektivnog svijeta;
3) svrha znanosti, u skladu s njezinom svrhom i mogućnostima, jest otkrivanje, formuliranje i opravdanje zakona prirode.
Među raznolikim oblicima determinacije, koji odražavaju univerzalnu međupovezanost i međudjelovanje pojava u okolnom svijetu, posebno se ističe uzročno-posljedična, odnosno kauzalna (od latinskog causa - uzrok) veza, čije je poznavanje neophodno za ispravnu orijentaciju. u praktičnom i znanstvena djelatnost. Stoga je uzrok najvažniji element sustava determinirajućih čimbenika. Pa ipak je načelo determinizma šire od načela kauzaliteta: osim uzročno-posljedičnih veza, ono uključuje i druge vrste determinacija (funkcionalne veze, povezanost stanja, ciljnu determinaciju itd.).
determinizam u svom povijesni razvoj prošao kroz dvije glavne faze – klasičnu (mehanističku) i postklasičnu (dijalektičku) u svojoj biti.
Epikurovo učenje o spontanom odstupanju atoma od ravne crte sadržavalo je moderno shvaćanje determinizma, ali kako sama Epikurova slučajnost nije ničim određena (neuzrokovana), onda se bez posebnih grešaka može reći da indeterminizam potječe od Epikura.
Indeterminizam je doktrina da postoje stanja i događaji za koje uzrok ne postoji ili se ne može odrediti.
U povijesti filozofije poznate su dvije vrste indeterminizma:
· Takozvani "objektivni" indeterminizam, koji u potpunosti negira kauzalnost kao takvu, ne samo njenu objektivnu stvarnost, već i mogućnost njezine subjektivističke interpretacije.
· Idealistički indeterminizam, koji, negirajući objektivnu prirodu odnosa determinacije, uzročnost, nužnost, pravilnost proglašava produktima subjektivnosti, a ne atributima samog svijeta.
To znači (kod Humea, Kanta i mnogih drugih filozofa) da su uzrok i posljedica, kao i druge kategorije determinacije, samo a priori, tj. primljeni ne iz prakse, oblika našeg mišljenja. Mnogi subjektivni idealisti korištenje ovih kategorija proglašavaju "psihološkom navikom" osobe da promatra jednu pojavu za drugom i prvu pojavu proglašavaju uzrokom, a drugu posljedicom.
Poticaj za oživljavanje indeterminističkih pogleda početkom 20. stoljeća bila je činjenica da je u fizici porasla uloga statističkih pravilnosti, čija je prisutnost proglašena opovrgavanjem kauzalnosti. Međutim, dijalektičko-materijalističko tumačenje suodnosa slučajnosti i nužnosti, kategorija uzročnosti i zakona, razvoj kvantne mehanike, koja je otkrila nove tipove objektivne uzročne povezanosti pojava u mikrosvijetu, pokazala je neuspjeh pokušaja korištenja prisutnost probabilističkih procesa u temelju mikrosvijeta za poricanje determinizma.
Povijesno se pojam determinizma veže uz ime P. Laplacea, iako je već kod njegovih prethodnika, primjerice Demokrita i Spinoze, postojala tendencija poistovjećivanja "zakona prirode", "kauzaliteta" s "nuždom", smatrati "slučaj" subjektivnim rezultatom neznanja o "pravim" uzrocima .
Klasična fizika (osobito Newtonova mehanika) razvila je specifičnu ideju znanstvenog zakona. Smatralo se očiglednim da za svaki znanstveni zakon nužno mora biti zadovoljen sljedeći zahtjev: ako je poznato početno stanje fizičkog sustava (na primjer, njegove koordinate i količina gibanja u Newtonovoj mehanici) i međudjelovanje koje određuje dinamiku, tada u skladu s znanstveno pravo moguće je i treba izračunati njegovo stanje u bilo kojem trenutku, kako u budućnosti tako i u prošlosti.
Uzročna veza pojava izražava se u tome što jedna pojava (uzrok) pod određenim uvjetima nužno izaziva drugu pojavu (posljedicu). Sukladno tome, moguće je dati radne definicije uzroka i posljedice. Uzrok je pojava čije djelovanje oživljava, određuje kasniji razvoj druge pojave. Tada je učinak rezultat djelovanja određenog uzroka.
U determinaciju pojava, u sustav njihove izvjesnosti, uz uzrok ulaze i uvjeti - oni čimbenici, bez čije prisutnosti uzrok ne može izazvati posljedicu. To znači da sam uzrok ne djeluje u svim uvjetima, već samo u određenim.
Sustav određenja pojava (osobito društvenih) često uključuje razlog - jedan ili drugi čimbenik koji određuje samo trenutak, vrijeme nastanka učinka.
Postoje tri vrste vremenske orijentacije kauzalnih odnosa:
1) određenje prošlošću. Takvo je određenje u biti univerzalno, jer odražava objektivni obrazac, prema kojem uzrok na kraju uvijek prethodi posljedici. Tu je pravilnost vrlo suptilno uočio Leibniz, dajući sljedeću definiciju uzroka: "Uzrok je ono što uzrokuje da neka stvar počne postojati";
2) određenje sadašnjošću. Poznavajući prirodu, društvo, vlastito razmišljanje, uvijek otkrivamo da su mnoge stvari, određene prošlošću, također u odlučujućoj interakciji sa stvarima koje koegzistiraju istovremeno s njima. Nije slučajno da ideju o istovremenom determinirajućem odnosu susrećemo u različitim područjima znanja - fizici, kemiji (pri analizi ravnotežnih procesa), biologiji (pri razmatranju homeostaze) itd.
Determinizam sadašnjosti također je u izravnoj vezi s onim parnim kategorijama dijalektike, između kojih postoji uzročno-posljedični odnos. Kao što znate, forma svake pojave je pod odlučujućim utjecajem sadržaja, ali to uopće ne znači da sadržaj prethodi formi općenito i da u svojoj izvornoj točki može biti bez oblika;
3) određenje budućnošću. Takvo određenje, kako je naglašeno u brojnim studijama, iako zauzima ograničenije mjesto među determinirajućim čimbenicima u usporedbi s gore razmotrenim tipovima, u isto vrijeme igra značajnu ulogu. Osim toga, treba uzeti u obzir svu relativnost pojma "određenost budućnošću": budućih događaja još uvijek nema, o njihovoj realnosti se može govoriti samo u smislu da su nužno prisutni kao trendovi u sadašnjosti (i bili su prisutan u prošlosti). Pa ipak je uloga ove vrste determinacije vrlo značajna. Osvrnimo se na dva primjera vezana za zaplete o kojima je već bilo riječi,
Određenost budućnošću temelji se na objašnjenju otkrića koje je otkrio akademik P.K. Anokhin naprednog odraza stvarnosti od strane živih organizama. Smisao takvog napredovanja, kako je naglašeno u poglavlju o svijesti, jest u sposobnosti živog bića da odgovori ne samo na objekte koji sada izravno utječu na njega, već i na promjene koje mu se trenutno čine ravnodušnima. , ali u stvarnosti, što su signali vjerojatnih budućih utjecaja. Razlog ovdje, takoreći, djeluje iz budućnosti.
Ne postoje nerazumne pojave. Ali to ne znači da su sve veze među pojavama u okolnom svijetu uzročne.
Filozofski determinizam, kao učenje o materijalnoj pravilnoj uvjetovanosti pojava, ne isključuje postojanje nekauzalnih tipova uvjetovanosti. Nekauzalne veze među pojavama mogu se definirati kao one veze u kojima između njih postoji odnos, međuovisnost, međuzavisnost, ali ne postoji izravna veza između genetske produktivnosti i vremenske asimetrije.
Najkarakterističniji primjer nekauzalne uvjetovanosti ili determinacije je funkcionalni odnos između pojedinih svojstava ili karakteristika predmeta.
Veze između uzroka i posljedica mogu biti ne samo nužne, kruto određene, već i slučajne, vjerojatnosne. Poznavanje probabilističkih kauzalnih veza zahtijevalo je uključivanje novih dijalektičkih kategorija u kauzalnu analizu: slučajnost i nužnost, mogućnost i stvarnost, pravilnost itd.
Slučajnost je koncept koji je polaran u odnosu na nužnost. Slučajnost je takav odnos uzroka i posljedice, u kojem uzročni temelji dopuštaju provedbu bilo koje od mnogih mogućih alternativnih posljedica. Pri tome koja će se pojedina varijanta komunikacije realizirati ovisi o spletu okolnosti, o uvjetima koji nisu podložni preciznom obračunu i analizi. Dakle, slučajni događaj nastaje kao rezultat djelovanja nekog od neodređeno veliki broj raznih i točno nepoznatih uzroka. Početak slučajnog događaja-posljedice u načelu je moguć, ali nije unaprijed određen: može se dogoditi, ali i ne mora.
U povijesti filozofije široko je zastupljeno gledište prema kojem ne postoji stvarna slučajnost, ona je posljedica nužnih uzroka nepoznatih promatraču. Ali, kao što je Hegel prvi pokazao, slučajni događaj u načelu ne može biti uzrokovan samo unutarnjim zakonima, koji su nužni za ovaj ili onaj proces. Slučajni događaj, kako je napisao Hegel, ne može se objasniti sam po sebi.
Čini se da je nepredvidljivost prilika u suprotnosti s načelom uzročnosti. Ali to nije tako, jer su slučajni događaji i uzročno-posljedični odnosi posljedice, iako ne unaprijed i temeljito poznati, ali ipak stvarno postojeći i prilično sigurni uvjeti i uzroci. Oni ne nastaju slučajno i ne iz “ničega”: mogućnost njihova pojavljivanja, iako ne kruto, ne jednoznačno, nego prirodno, povezana je s uzročno-posljedičnim razlozima. Ove veze i zakonitosti otkriveni su kao rezultat proučavanja velikog broja (tijeka) homogenih slučajnih događaja, opisanih pomoću aparata matematičke statistike, pa se stoga nazivaju statističkim. Statistički obrasci objektivne su prirode, ali se značajno razlikuju od obrazaca pojedinačnih pojava. Korištenje kvantitativnih metoda analize i izračuna obilježja, podvrgnutih statističkim zakonitostima slučajnih pojava i procesa, učinilo ih je predmetom posebne grane matematike – teorije vjerojatnosti.
Vjerojatnost je mjera mogućnosti događanja slučajnog događaja. Vjerojatnost nemogućeg događaja je nula, vjerojatnost nužnog (pouzdanog) događaja je jedan.
Vjerojatnosno-statistička interpretacija složenih uzročno-posljedičnih odnosa omogućila je razvoj i primjenu u znanstvenim istraživanjima temeljno novih i vrlo učinkovite metode poznavanje strukture i zakonitosti razvoja svijeta. Suvremeni napredak u kvantnoj mehanici i kemiji, genetici bio bi nemoguć bez razumijevanja dvosmislenosti odnosa između uzroka i posljedica proučavanih pojava, bez prepoznavanja da se sljedeća stanja objekta u razvoju ne mogu uvijek potpuno izvesti iz prethodnog.
Kako bi objasnio odnos nesigurnosti, N. Bohr je iznio načelo komplementarnosti, suprotstavljajući ga načelu kauzaliteta. Kada se koristi instrument koji može točno izmjeriti koordinate čestica, zamah može biti bilo koji i, prema tome, ne postoji uzročna veza. Koristeći uređaje druge klase, možete točno izmjeriti moment, a koordinate postaju proizvoljne. U ovom slučaju, proces se, prema N. Bohru, navodno odvija izvan prostora i vremena, tj. treba govoriti ili o kauzalnosti ili o prostoru i vremenu, ali ne o jednom i drugom.
Načelo komplementarnosti je metodološko načelo. U generaliziranom obliku, zahtjevi načela komplementarnosti kao metode znanstvenog istraživanja mogu se formulirati na sljedeći način: da bi se reproducirala cjelovitost fenomena u određenom međustupnju njegove spoznaje, potrebno je primijeniti međusobno isključive i međusobno ograničavajući „dodatne” klase koncepata koji se mogu koristiti odvojeno, ovisno o posebnim uvjetima, ali samo uzeti zajedno iscrpljuju sve informacije koje se mogu definirati i komunicirati.
Dakle, prema načelu komplementarnosti, dobivanje eksperimentalnih informacija o nekim fizikalne veličine opisivanje mikroobjekta (elementarne čestice, atoma, molekule) neizbježno je povezano s gubitkom informacija o nekim drugim veličinama koje su dopunske prvima. Takvim se međusobno komplementarnim veličinama može smatrati koordinata čestice i njezina brzina (količina gibanja), kinetička i potencijalna energija, smjer i veličina količine gibanja.
Načelo komplementarnosti omogućilo je otkrivanje potrebe uzimanja u obzir korpuskularno-valne prirode mikrofenomena. Doista, u nekim se eksperimentima mikročestice, na primjer elektroni, ponašaju kao tipične korpuskule, u drugima se ponašaju kao valne strukture.
S fizičkog gledišta, princip komplementarnosti često se objašnjava utjecajem mjerni uređaj o stanju mikroobjekta. Prilikom preciznog mjerenja jedne od dodatnih veličina, druga veličina prolazi potpuno nekontroliranu promjenu kao rezultat interakcije čestice s uređajem. Iako je takvo tumačenje načela komplementarnosti potvrđeno analizom najjednostavnijih pokusa, s općeg gledišta ono nailazi na prigovore filozofske naravi. Sa stajališta moderne kvantne teorije, uloga instrumenta u mjerenjima je da “pripremi” određeno stanje sustava. Stanja u kojima bi međusobno komplementarne veličine istovremeno imale točno definirane vrijednosti načelno su nemoguća, a ako je jedna od tih veličina točno definirana, onda su vrijednosti druge potpuno neodređene. Dakle, zapravo, načelo komplementarnosti odražava objektivna svojstva kvantnih sustava koja nisu povezana s promatračem.
Opis mikroobjekata u kvantnoj mehanici
Ograničena primjena klasične mehanike na mikro-objekte, nemogućnost opisa strukture atoma s klasičnih pozicija, te eksperimentalna potvrda de Broglieove hipoteze o univerzalnosti dualnosti val-čestica doveli su do stvaranja kvantne mehanike, koja opisuje svojstva mikročestica uzimajući u obzir njihove značajke.
Nastanak i razvoj kvantne mehanike obuhvaća razdoblje od 1900. godine (Planckova formulacija kvantne hipoteze) do kraja 20-ih godina XX. stoljeća i veže se prvenstveno uz rad austrijskog fizičara E. Schrödingera, njemačkih fizičara M. Born i W. Heisenberg i engleski fizičar P. Dirac.
Kao što je već spomenuto, de Brogliejeva hipoteza potvrđena je pokusima difrakcije elektrona. Pokušajmo shvatiti koja je valna priroda gibanja elektrona i o kakvim valovima govorimo.
Difrakcijski uzorak opažen za mikročestice karakterizira nejednaka raspodjela tokova mikročestica raspršenih ili reflektiranih u različitim smjerovima: u nekim se smjerovima opaža više čestica nego u drugim. Prisutnost maksimuma u difrakcijskom uzorku sa stajališta valne teorije znači da ti smjerovi odgovaraju najvećem intenzitetu de Broglie valova. S druge strane, intenzitet de Broglie valova je veći tamo gdje ima više čestica. Dakle, intenzitet de Broglie valova u određenoj točki prostora određuje broj čestica koje pogađaju tu točku.
Difrakcijski uzorak za mikročestice je manifestacija statističke (probabilističke) pravilnosti, prema kojoj čestice padaju na ona mjesta gdje je intenzitet de Broglie valova veći. Potreba za probabilističkim pristupom opisu mikročestica važna je značajka razlikovanja kvantne teorije. Je li moguće de Broglieove valove interpretirati kao valove vjerojatnosti, odnosno pretpostaviti da se vjerojatnost otkrivanja mikročestica na različitim točkama prostora mijenja prema valnom zakonu? Takvo tumačenje de Broglie valova je netočno, makar samo zato što je tada vjerojatnost pronalaska čestice na nekim točkama u prostoru negativna, što nema smisla.
Kako bi otklonio te poteškoće, njemački fizičar M. Born (1882. – 1970.) je 1926. predložio da se ne mijenja sama vjerojatnost prema valnom zakonu, već amplituda vjerojatnosti, tzv. valna funkcija. Opis stanja mikroobjekta pomoću valne funkcije ima statistički, probabilistički karakter: naime, kvadrat modula valne funkcije (kvadrat amplitude de Broglie valova) određuje vjerojatnost pronalaženje čestice u određenom trenutku u određenom ograničenom volumenu.
Statistička interpretacija de Broglie valova i Heisenbergove relacije nesigurnosti dovela je do zaključka da bi jednadžba gibanja u kvantnoj mehanici, koja opisuje gibanje mikročestica u različitim poljima sila, trebala biti jednadžba iz koje bi se eksperimentalno promatrana valna svojstva čestica slijediti. Osnovna jednadžba bi trebala biti jednadžba za valnu funkciju, budući da njen kvadrat određuje vjerojatnost pronalaska čestice u danom trenutku u danom specifičnom volumenu. Osim toga, željena jednadžba mora uzeti u obzir valna svojstva čestica, odnosno mora biti valna jednadžba.
Osnovnu jednadžbu kvantne mehanike formulirao je 1926. E. Schrödinger. Schrödingerova jednadžba, kao i sve osnovne jednadžbe fizike (primjerice, Newtonova jednadžba u klasičnoj mehanici i Maxwellove jednadžbe za elektromagnetsko polje) nije izvedena, već postulirana. Ispravnost Schrödingerove jednadžbe potvrđuje slaganje s iskustvom rezultata dobivenih pomoću nje, što joj pak daje karakter zakona prirode.
Valna funkcija koja zadovoljava Schrödingerovu jednadžbu nema analoga u klasičnoj fizici. Ipak, kod vrlo kratkih de Broglie valnih duljina automatski se vrši prijelaz s kvantnih jednadžbi na klasične jednadžbe, kao što valna optika prelazi u optiku zraka za kratke valne duljine. Oba prijelaza do granice matematički se izvode na sličan način.
Otkriće nove strukturne razine strukture materije i kvantnomehaničke metode njezina opisa postavili su temelje fizike čvrsto tijelo. Shvatila se struktura metala, dielektrika, poluvodiča, njihova termodinamička, električna i magnetska svojstva. Otvoreni su putovi za svrsishodno traženje novih materijala s potrebnim svojstvima, putevi za stvaranje novih industrija, novih tehnologija. Veliki pomaci učinjeni su kao rezultat primjene kvantne mehanike na nuklearne fenomene. Kvantna mehanika i nuklearna fizika objasnile su da su izvor kolosalne zvjezdane energije reakcije nuklearne fuzije koje se odvijaju na zvjezdanim temperaturama od desetaka i stotina milijuna stupnjeva.
Primjena kvantne mehanike na fizička polja. Izgrađena je kvantna teorija elektromagnetskog polja – kvantna elektrodinamika, koja je objasnila mnoge nove pojave. Svoje mjesto u nizu elementarnih čestica zauzeo je foton, čestica elektromagnetskog polja koja nema masu mirovanja. Sinteza kvantne mehanike i specijalne teorije relativnosti koju je proveo engleski fizičar P. Dirac dovela je do predviđanja antičestica. Pokazalo se da bi svaka čestica trebala imati, takoreći, svog "dvojnika" - drugu česticu iste mase, ali suprotnog električnog ili nekog drugog naboja. Dirac je predvidio postojanje pozitrona i mogućnost pretvaranja fotona u par elektron-pozitron i obrnuto. Pozitron, antičestica elektrona, eksperimentalno je otkriven 1934. godine.
NA Svakidašnjica Postoje dva načina prijenosa energije u prostoru - pomoću čestica ili valova. Kako biste, recimo, sa stola bacili kost domina koja leži na rubu, potrebnu energiju možete joj dati na dva načina. Prvo, možete baciti drugu dominu na njega (to jest, prenijeti točkasti impuls pomoću čestice). Drugo, možete graditi domine u nizu, vodeći uz lanac do one na rubu stola, i ispustiti prvu na drugu: u ovom slučaju, impuls će se prenositi duž lanca - druga domina će nadjačati treći, treći četvrti, i tako dalje. To je valni princip prijenosa energije. U svakodnevnom životu nema vidljivih proturječja između dva mehanizma prijenosa energije. Dakle, košarkaška lopta je čestica, a zvuk je val i sve je jasno.
Rezimirajmo rečeno. Ako se fotoni ili elektroni usmjeravaju u takvu komoru jedan po jedan, oni se ponašaju kao čestice; međutim, ako se prikupi dovoljno statistika takvih pojedinačnih eksperimenata, otkrit će se da će, zajedno, ti isti elektroni ili fotoni biti raspoređeni na stražnjoj stijenci komore na takav način da će se pojaviti poznati obrazac izmjeničnih vrhova i raspada na njemu će se uočiti intenzitet, što ukazuje na njihovu valnu prirodu. Drugim riječima, u mikrokozmosu, objekti koji se ponašaju kao čestice, u isto vrijeme kao da se "sjećaju" svoje valne prirode, i obrnuto. Ovo čudno svojstvo objekata mikrosvijeta zove se kvantni valni dualizam. Provedeni su mnogi pokusi kako bi se "otkrila prava priroda" kvantnih čestica: korištene su razne eksperimentalne tehnike i instalacije, uključujući i one koje bi na pola puta do prijemnika omogućile otkrivanje valnih svojstava pojedinačne čestice ili, obrnuto, utvrđivanje valna svojstva svjetlosnog snopa kroz karakteristike pojedinih kvanta. Sve je uzalud. Očigledno je kvantno-valni dualizam objektivno svojstven kvantnim česticama.
Načelo komplementarnosti je jednostavna izjava ove činjenice. Prema tom principu, ako mjerimo svojstva kvantnog objekta kao čestice, vidimo da se on ponaša kao čestica. Ako mjerimo njegova valna svojstva, za nas se ponaša kao val. Ova dva gledišta nipošto nisu proturječna; ona jesu upotpuniti, dopuna jedan drugoga, što se odražava u nazivu principa.
Kao što sam već objasnio u Uvodu, vjerujem da je filozofija znanosti imala neusporedivo više koristi od takve valno-čestične dvojnosti nego što bi to bilo moguće bez njezine odsutnosti i striktne razlike između korpuskularnih i valnih fenomena. Danas je sasvim očito da se objekti mikrokozmosa ponašaju na bitno drugačiji način od objekata makrokozmosa na koje smo navikli. Ali zašto? Na kojim tabletama piše? I, baš kao što su se srednjovjekovni prirodni filozofi borili da otkriju je li let strijele bio "slobodan" ili "prisilan", tako se moderni filozofi bore da razriješe dualizam kvantnih valova. Zapravo, ni elektroni ni fotoni nisu valovi ili čestice, već nešto vrlo posebno u svojoj intrinzičnoj prirodi - i stoga nije podložno opisu u smislu našeg svakodnevnog iskustva. Budemo li njihovo ponašanje i dalje pokušavali ugurati u okvire nama poznatih paradigmi, sve je više paradoksa neizbježno. Stoga je glavni zaključak ovdje da dualizam koji promatramo nije generiran inherentnim svojstvima kvantnih objekata, već nesavršenošću kategorija u kojima razmišljamo.
Načelo sukladnosti
Nova teorija koja tvrdi da ima dublje znanje o suštini svemira, na više Potpuni opis a za širu primjenu njegovih rezultata od prethodnog, treba uključiti prethodni kao ograničavajući slučaj. Dakle, klasična mehanika je granični slučaj kvantne mehanike i mehanike teorije relativnosti. Relativistička mehanika ( posebna teorija relativnost) u granici malih brzina prelazi u klasičnu mehaniku (Newtonovu). To je sadržaj metodološkog načela korespondencije koje je formulirao N. Bohr 1923. godine.
Bit načela korespondencije je u sljedećem: svaka nova općenitija teorija, koja je razvoj prethodnih klasičnih teorija, čija je valjanost eksperimentalno utvrđena za određene skupine pojava, ne odbacuje te klasične teorije, već ih uključuje. Prethodne teorije zadržavaju svoje značenje za pojedine skupine pojava kao granični oblik i poseban slučaj nove teorije. Potonji određuje granice primjene prethodnih teorija, au određenim slučajevima postoji mogućnost prijelaza s nove teorije na staru.
U kvantnoj mehanici, načelo korespondencije otkriva činjenicu da su kvantni učinci značajni samo kada se razmatraju količine usporedive s Planckovom konstantom (h). Kada se razmatraju makroskopski objekti, Planckova se konstanta može smatrati zanemarivom (hà0). To dovodi do činjenice da se kvantna svojstva objekata koji se razmatraju pokazuju beznačajnima; prikazi klasične fizike – pošteni su. Stoga vrijednost načela korespondencije nadilazi granice kvantne mehanike. Postat će sastavni dio svake nove teorije.
Načelo komplementarnosti jedna je od najdubljih ideja moderna prirodna znanost. Kvantni objekt nije val, niti čestica zasebno. Eksperimentalno proučavanje mikro-objekata uključuje korištenje dvije vrste instrumenata: jedan vam omogućuje proučavanje valnih svojstava, drugi - korpuskularni. Ova svojstva su nekompatibilna u smislu njihovog istovremenog ispoljavanja. Međutim, oni podjednako karakteriziraju kvantni objekt, te stoga ne proturječe, već se nadopunjuju.
Načelo komplementarnosti formulirao je N. Bohr 1927. godine, kada se pokazalo da se tijekom eksperimentalnog proučavanja mikroobjekata mogu dobiti točni podaci bilo o njihovim energijama i momentima (uzorak energija-impuls), bilo o njihovom ponašanju u prostor i vrijeme (prostorno-vremenska slika). Ove se međusobno isključive slike ne mogu primijeniti istovremeno. Dakle, ako potragu za česticom organiziramo uz pomoć preciznih fizikalnih instrumenata koji fiksiraju njezin položaj, tada se čestica s jednakom vjerojatnošću nalazi u bilo kojoj točki prostora. Međutim, ova svojstva podjednako karakteriziraju mikroobjekt, što pretpostavlja njihovu upotrebu u smislu da je umjesto jedne slike potrebno koristiti dvije: energetsko-impulsnu i prostorno-vremensku.
U širokom filozofskom smislu, princip komplementarnosti N. Bohra očituje se u karakterizacija različitih objekata istraživanja unutar iste znanosti.