Indique o princípio da complementaridade onde se aplica. O princípio da complementaridade, suas manifestações e essência

O princípio da complementaridade é um postulado metodológico, originalmente formulado pelo grande físico e filósofo dinamarquês Niels Bohr em relação ao campo. O físico alemão Kurt Gödel propôs sua conclusão e a formulação do famoso teorema sobre as propriedades dos sistemas dedutivos, que pertence ao campo de Niels Bohr, estendeu as conclusões lógicas de Gödel à mecânica quântica e formulou o princípio aproximadamente da seguinte forma: para conhecer adequadamente o assunto do micromundo, ele deve ser investigado em sistemas que se excluem mutuamente, ou seja, em alguns sistemas adicionais. Essa definição entrou para a história como o princípio da complementaridade na mecânica quântica.

Um exemplo de tal solução para os problemas do micromundo foi a consideração da luz no contexto de duas teorias - ondulatória e corpuscular, o que levou a um resultado científico surpreendente em termos de eficiência, que revelou ao homem a natureza física do leve.

Niels Bohr em sua compreensão da conclusão foi ainda mais longe. Ele tenta interpretar o princípio da complementaridade pelo prisma do conhecimento filosófico, e é aqui que esse princípio adquire significado científico universal. Agora a formulação do princípio soava assim: para reproduzir um fenômeno com o objetivo de seu conhecimento em um sistema de signos (simbólico), é necessário recorrer a conceitos e categorias adicionais. Falando mais linguagem simples, o princípio da complementaridade pressupõe na cognição não apenas possível, mas em alguns casos necessário, a utilização de diversos sistemas metodológicos que permitirão adquirir dados objetivos sobre o objeto de pesquisa. O princípio da complementaridade, nesse sentido, tem se mostrado um fato de concordância com a natureza metafórica dos sistemas lógicos de metodologia - eles podem se manifestar de uma forma ou de outra. Assim, com o advento e a compreensão desse princípio, de fato, reconheceu-se que a lógica por si só não era suficiente para a cognição e, portanto, a conduta ilógica no processo de pesquisa foi reconhecida como aceitável. Em última análise, a aplicação do princípio de Bohr contribuiu para uma mudança significativa

Mais tarde, Yu. M. Lotman expandiu significado metodológico O princípio de Bohr e transferiu suas regularidades para a esfera da cultura, em particular, aplicou à descrição Lotman formulou o chamado "paradoxo da quantidade de informação", cuja essência é que a existência humana ocorre principalmente em condições de insuficiência de informação . E à medida que o desenvolvimento progride, essa insuficiência aumentará o tempo todo. Usando o princípio da complementaridade, é possível compensar a falta de informação transferindo-a para outro sistema semiótico (signo). Essa técnica levou, de fato, ao surgimento da ciência da computação e da cibernética, e depois da Internet. Mais tarde, o funcionamento do princípio foi confirmado pela aptidão fisiológica cérebro humano a esse tipo de pensamento, isso se deve à assimetria da atividade de seus hemisférios.

Outra disposição, que é mediada pela operação do princípio de Bohr, é o fato da descoberta, pelo físico alemão Werner Heisenberg, da lei da relação de incerteza. Sua ação pode ser definida como o reconhecimento da impossibilidade da mesma descrição de dois objetos com a mesma precisão se esses objetos pertencerem a sistemas diferentes. A analogia filosófica desta conclusão foi dada na obra “On Reliability”, ele afirmou que para afirmar a certeza de algo, deve-se duvidar de algo.

Assim, o princípio de Bohr adquiriu enorme importância metodológica em vários campos.

O princípio fundamental da mecânica quântica, juntamente com a relação de incerteza, é o princípio da complementaridade, ao qual N. Bohr deu a seguinte formulação:

"Os conceitos de partícula e onda se complementam e ao mesmo tempo se contradizem, são imagens complementares do que está acontecendo."

As contradições das propriedades de ondas corpusculares de micro-objetos são o resultado da interação descontrolada de micro-objetos e macro-dispositivos. Existem duas classes de dispositivos: em alguns objetos quânticos se comportam como ondas, em outros se comportam como partículas. Nos experimentos, não observamos a realidade como tal, mas apenas um fenômeno quântico, incluindo o resultado da interação de um dispositivo com um microobjeto. M. Born observou figurativamente que ondas e partículas são "projeções" da realidade física na situação experimental.

Em primeiro lugar, a ideia de dualidade onda-partícula significa que qualquer objeto material que tenha dualidade onda-partícula tem uma casca de energia. Uma casca de energia semelhante existe na Terra, assim como nos humanos, que é mais frequentemente chamada de casulo de energia. Essa casca de energia pode desempenhar o papel de uma casca sensorial que protege um objeto material do ambiente externo e compõe sua "esfera gravitacional" externa. Esta esfera pode desempenhar o papel de uma membrana nas células dos organismos vivos. Passa dentro apenas de sinais "filtrados", com o nível de perturbação excedendo um determinado valor limite. Sinais semelhantes que ultrapassaram um certo limite de sensibilidade do shell, também podem passar na direção oposta.

Em segundo lugar, a presença de uma casca de energia em objetos materiais traz para um novo nível de compreensão a hipótese do físico francês L. de Broglie sobre a natureza verdadeiramente universal da dualidade onda-partícula.

Em terceiro lugar, devido à evolução da estrutura da matéria, a natureza do dualismo de onda corpuscular de um elétron pode ser um reflexo do dualismo de onda corpuscular de fótons. Isso significa que o fóton, sendo uma partícula neutra, possui uma estrutura mesônica e é o microátomo mais elementar, a partir do qual, à imagem e semelhança, são construídos todos os objetos materiais do Universo. Além disso, esta construção é realizada de acordo com as mesmas regras.

Em quarto lugar, o dualismo de onda corpuscular permite explicar naturalmente o fenômeno da memória gênica (memória gênica) de partículas, átomos, moléculas, organismos vivos, possibilitando entender os mecanismos dessa memória, quando uma partícula sem estrutura lembra todas as suas criações no Passado e tem "inteligência" para processos de síntese selecionados, a fim de formar novas "partículas", com propriedades selecionadas.

O princípio da incerteza é uma lei física que afirma que é impossível medir com precisão as coordenadas e o momento de um objeto microscópico ao mesmo tempo, porque o processo de medição perturba o equilíbrio do sistema. O produto dessas duas incertezas é sempre maior que a Constante de Planck. Este princípio foi formulado pela primeira vez por Werner Heisenberg.

Segue-se do princípio da incerteza que quanto mais precisamente uma das quantidades incluídas na desigualdade é determinada, menos certo é o valor da outra. Nenhum experimento pode levar a uma medição precisa simultânea de tais variáveis ​​dinâmicas; Ao mesmo tempo, a incerteza nas medições está ligada não à imperfeição da técnica experimental, mas às propriedades objetivas da matéria.

O princípio da incerteza, descoberto em 1927 pelo físico alemão W. Heisenberg, foi um passo importante na elucidação dos padrões dos fenômenos intra-atômicos e na construção da mecânica quântica. Uma característica essencial dos objetos microscópicos é sua natureza de onda corpuscular. O estado de uma partícula é completamente determinado pela função de onda (um valor que descreve completamente o estado de um microobjeto (elétron, próton, átomo, molécula) e, em geral, de qualquer sistema quântico). Uma partícula pode ser encontrada em qualquer ponto no espaço onde a função de onda é diferente de zero. Portanto, os resultados de experimentos para determinar, por exemplo, coordenadas são de natureza probabilística.

Exemplo: o movimento de um elétron é a propagação de sua própria onda. Se você disparar um feixe de elétrons através de um buraco estreito na parede: um feixe estreito passará por ele. Mas se você tornar esse buraco ainda menor, de modo que seu diâmetro seja igual ao comprimento de onda de um elétron, o feixe de elétrons divergirá em todas as direções. E isso não é uma deflexão causada pelos átomos mais próximos da parede, que pode ser eliminada: isso se deve à natureza ondulatória do elétron. Tente prever o que acontecerá a seguir com um elétron passando pela parede e você ficará impotente. Você sabe exatamente onde ela cruza a parede, mas não pode dizer quanto momento transversal ela adquirirá. Pelo contrário, para determinar com precisão que o elétron aparecerá com tal e tal momento na direção original, você precisa ampliar o buraco para que a onda do elétron passe em linha reta, divergindo apenas ligeiramente em todas as direções devido à difração. Mas então é impossível dizer exatamente onde exatamente a partícula de elétron passou pela parede: o buraco é largo. Quanto você ganha na precisão de determinar o momento, então você perde na precisão com que sua posição é conhecida.

Este é o Princípio da Incerteza de Heisenberg. Ele desempenhou um papel extremamente importante na construção de um aparato matemático para descrever as ondas de partículas em átomos. Sua interpretação estrita em experimentos com elétrons é que, como as ondas de luz, os elétrons resistem a qualquer tentativa de fazer medições com a máxima precisão. Este princípio também muda a imagem do átomo de Bohr. É possível determinar exatamente o momento de um elétron (e, portanto, seu nível de energia) em qualquer uma de suas órbitas, mas neste caso sua localização será absolutamente desconhecida: nada pode ser dito sobre onde está localizado. A partir disso, fica claro que não faz sentido desenhar uma órbita clara de um elétron e marcá-la na forma de um círculo. NO final do XIX dentro. muitos cientistas acreditavam que o desenvolvimento da física foi concluído pelas seguintes razões:

Mais de 200 anos existem leis da mecânica, a teoria da gravitação universal

desenvolveu uma teoria cinética molecular

Uma base sólida foi lançada para a termodinâmica

Completou a teoria do eletromagnetismo de Maxwell

As leis fundamentais da conservação (energia, momento, momento angular, massa e carga elétrica) foram descobertas

No final do século XIX - início do século XX. descoberto por V. Roentgen - raios-X (raios-X), A. Becquerel - o fenômeno da radioatividade, J. Thomson - elétron. No entanto, a física clássica não conseguiu explicar esses fenômenos.

R. A teoria da relatividade de Einstein exigia uma revisão radical do conceito de espaço e tempo. Experimentos especiais confirmaram a validade da hipótese de J. Maxwell sobre a natureza eletromagnética da luz. Pode-se supor que a radiação de ondas eletromagnéticas por corpos aquecidos é devido ao movimento oscilatório dos elétrons. Mas essa suposição teve que ser confirmada pela comparação de dados teóricos e experimentais.

Para uma consideração teórica das leis da radiação, usamos o modelo de um corpo absolutamente negro, ou seja, um corpo que absorve completamente ondas eletromagnéticas de qualquer comprimento e, portanto, emite todos os comprimentos de onda de ondas eletromagnéticas.

Um exemplo de corpo absolutamente preto em termos de emissividade pode ser o Sol, em termos de absorção - uma cavidade com paredes espelhadas com um pequeno orifício.

Os físicos austríacos I. Stefan e L. Boltzmann estabeleceram experimentalmente que a energia total E irradiada para 1 com um corpo completamente preto de uma superfície unitária é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta T:

onde s = 5,67,10-8 J/(m2.K-s) é a constante de Stefan-Boltzmann.

Essa lei foi chamada de lei de Stefan-Boltzmann. Ele tornou possível calcular a energia de radiação de um corpo completamente negro a partir de uma temperatura conhecida.

Em um esforço para superar as dificuldades da teoria clássica em explicar a radiação de um corpo negro, M. Planck em 1900 apresentou uma hipótese: os átomos emitem energia eletromagnética em porções separadas - quanta. Energia E, onde h=6,63,10-34 J.s é a constante de Planck.

Às vezes é conveniente medir a energia e a constante de Planck em elétron-volts.

Então h=4,136,10-15 eV.s. Na física atômica, a quantidade também é usada

(1 eV é a energia que uma carga elementar adquire, passando por uma diferença de potencial acelerada de 1 V. 1 eV = 1,6.10-19 J).

Assim, M. Planck indicou a saída para as dificuldades enfrentadas pela teoria radiação térmica, após o que a teoria física moderna chamada física quântica começou a se desenvolver.

A física é a principal das ciências naturais, pois revela verdades sobre a relação de diversas variáveis ​​básicas que são verdadeiras para todo o universo. Sua versatilidade é inversamente proporcional ao número de variáveis ​​que ela introduz em suas fórmulas.

O progresso da física (e da ciência em geral) está associado à rejeição gradual da visibilidade direta. Como se tal conclusão devesse contradizer o fato de que Ciência moderna e a física, antes de tudo, é baseada em experimentos, ou seja, experiência empírica que ocorre sob condições controladas pelo homem e pode ser reproduzida a qualquer momento, quantas vezes quiser. Mas o fato é que alguns aspectos da realidade são invisíveis à observação superficial e a visibilidade pode ser enganosa.

A mecânica quântica é uma teoria física que estabelece o modo de descrição e as leis do movimento no nível micro.

A mecânica clássica é caracterizada pela descrição das partículas especificando sua posição e velocidades, e a dependência dessas quantidades no tempo. Na mecânica quântica, as mesmas partículas sob as mesmas condições podem se comportar de maneira diferente.

As leis estatísticas só podem ser aplicadas a grandes populações, não a indivíduos. A mecânica quântica se recusa a buscar leis individuais de partículas elementares e estabelece leis estatísticas. Com base na mecânica quântica, é impossível descrever a posição e a velocidade de uma partícula elementar ou prever seu caminho futuro. As ondas de probabilidade nos dizem a probabilidade de encontrar um elétron em um determinado lugar.

A importância do experimento cresceu na mecânica quântica a tal ponto que, como escreve Heisenberg, "a observação desempenha um papel decisivo em um evento atômico e essa realidade difere dependendo se a observamos ou não".

A diferença fundamental entre a mecânica quântica e a mecânica clássica é que suas previsões são sempre probabilísticas. Isso significa que não podemos prever com precisão onde, por exemplo, um elétron cai no experimento discutido acima, não importa quais meios perfeitos de observação e medição sejam usados. Pode-se apenas estimar suas chances de chegar a um determinado lugar e, portanto, aplicar para isso os conceitos e métodos da teoria das probabilidades, que serve para analisar situações incertas.

Na mecânica quântica, qualquer estado de um sistema é descrito usando a chamada matriz de densidade, mas, ao contrário da mecânica clássica, essa matriz determina os parâmetros de seu estado futuro não de maneira confiável, mas apenas com graus variados de probabilidade. A conclusão filosófica mais importante da mecânica quântica é a incerteza fundamental dos resultados das medições e, consequentemente, a impossibilidade de prever com precisão o futuro.

Isso, combinado com o Princípio da Incerteza de Heisenberg e outras evidências teóricas e experimentais, levou alguns cientistas a sugerir que as micropartículas não têm propriedades intrínsecas e só aparecem no momento da medição. Outros sugeriram que o papel da consciência do experimentador para a existência de todo o Universo é fundamental, pois, segundo teoria quântica, é a observação que cria ou cria parcialmente o observado. Determinismo é a doutrina da determinabilidade inicial de todos os processos que ocorrem no mundo, incluindo todos os processos vida humana, do lado de Deus (determinismo teológico, ou a doutrina da predestinação), ou apenas os fenômenos da natureza (determinismo cosmológico), ou especificamente a vontade humana (determinismo antropológico-ético), para cuja liberdade, bem como para responsabilidade, não haveria mais espaço.

Definibilidade aqui significa a afirmação filosófica de que todo evento que ocorre, incluindo ações e comportamentos humanos, é determinado exclusivamente por um conjunto de causas que precedem imediatamente esse evento.

Sob essa luz, o determinismo também pode ser definido como a tese de que existe apenas um futuro possível, precisamente dado.

O indeterminismo é uma doutrina filosófica e uma posição metodológica que nega a objetividade de uma relação causal ou o valor cognitivo de uma explicação causal na ciência.

Na história da filosofia, desde a filosofia grega antiga (Sócrates) até o presente, indeterminismo e determinismo atuam como conceitos opostos sobre os problemas da condicionalidade da vontade de uma pessoa, sua escolha, o problema da responsabilidade de uma pessoa por suas ações.

O indeterminismo trata a vontade como uma força autônoma, argumentando que os princípios da causalidade não se aplicam à explicação da escolha e do comportamento humano.

O termo determinação foi introduzido pelo filósofo helenístico Demócrito em seu conceito atomístico, que negava o acaso, tomando-o simplesmente por uma necessidade desconhecida. Da língua latina, o termo determinação é traduzido como definição, a definibilidade obrigatória de todas as coisas e fenômenos do mundo por outras coisas e fenômenos. A princípio, determinar significava determinar um objeto por meio da identificação e fixação de suas características que separam esse objeto dos demais. A causalidade foi equiparada à necessidade, enquanto a aleatoriedade foi excluída da consideração, foi considerada simplesmente inexistente. Tal compreensão da determinação implicava a existência de um sujeito cognoscente.

Com o surgimento do cristianismo, o determinismo é expresso em dois novos conceitos - predestinação divina e graça divina, e o velho princípio do livre-arbítrio colide com esse novo determinismo cristão. Para a consciência eclesiástica geral do cristianismo, desde o início foi igualmente importante manter intactas ambas as afirmações: que tudo, sem exceção, depende de Deus e que nada depende do homem. No século V, no Ocidente, em seus ensinamentos, Pelágio levanta a questão do determinismo cristão no aspecto do livre-arbítrio. O Beato Agostinho falou contra o individualismo pelagiano. Em seus escritos polêmicos, em nome das exigências da universalidade cristã, muitas vezes levava o determinismo a extremos errôneos, incompatíveis com a liberdade moral. Agostinho desenvolve a ideia de que a salvação de uma pessoa depende inteira e exclusivamente da graça de Deus, que é comunicada e atua não segundo os méritos da pessoa, mas como um dom, segundo a livre escolha e predestinação por parte do Divino.

O determinismo foi desenvolvido e fundamentado nas ciências naturais e na filosofia materialista dos tempos modernos (F. Bacon, Galileu, Descartes, Newton, Lomonosov, Laplace, Spinoza, materialistas franceses do século XVIII). De acordo com o nível de desenvolvimento das ciências naturais, o determinismo desse período é mecanicista, abstrato.

Com base nas obras de seus predecessores e nas ideias fundamentais das ciências naturais de I. Newton e C. Linnaeus, Laplace, em sua obra “A Experiência da Filosofia da Teoria da Probabilidade” (1814), trouxe as ideias de determinismo mecanicista ao seu fim lógico: ele procede do postulado, segundo o qual, do conhecimento das causas iniciais podem sempre ser inequivocamente deduzidas as consequências.

O princípio metodológico do determinismo é ao mesmo tempo o princípio fundamental da doutrina filosófica do ser. Uma das idéias ontológicas fundamentais estabelecidas na base da ciência natural clássica por seus criadores (G. Galileu, I. Newton, I. Kepler e outros) foi o conceito de determinismo. Esse conceito consistiu na adoção de três enunciados básicos:

1) a natureza funciona e se desenvolve de acordo com suas leis internas inerentes, "naturais";

2) as leis da natureza são uma expressão das conexões necessárias (inequívocas) entre os fenômenos e os processos do mundo objetivo;

3) o propósito da ciência, correspondendo ao seu propósito e capacidades, é a descoberta, formulação e justificação das leis da natureza.

Entre as diversas formas de determinação, refletindo a interconexão e interação universal dos fenômenos no mundo circundante, destaca-se especialmente a conexão de causa e efeito, ou causal (do latim causa - causa), cujo conhecimento é indispensável para a orientação correta na prática e atividade científica. Portanto, é a causa que é o elemento mais importante do sistema de fatores determinantes. E, no entanto, o princípio do determinismo é mais amplo que o princípio da causalidade: além das relações de causa e efeito, inclui outros tipos de determinação (conexões funcionais, conexão de estados, determinação de alvos, etc.).

determinismo em sua desenvolvimento histórico passou por duas fases principais - clássica (mecanicista) e pós-clássica (dialética) em sua essência.

O ensino de Epicuro sobre o desvio espontâneo de um átomo de uma linha reta continha uma compreensão moderna do determinismo, mas como a própria aleatoriedade de Epicuro não é determinada por nada (sem causa), então, sem erros especiais, podemos dizer que o indeterminismo se origina de Epicuro.

O indeterminismo é a doutrina de que existem estados e eventos para os quais uma causa não existe ou não pode ser especificada.

Na história da filosofia, dois tipos de indeterminismo são conhecidos:

· O chamado indeterminismo "objetivo", que nega completamente a causalidade como tal, não apenas sua realidade objetiva, mas também a possibilidade de sua interpretação subjetivista.

· O indeterminismo idealista, que, negando a natureza objetiva das relações de determinação, declara a causalidade, a necessidade, a regularidade como produtos da subjetividade, e não atributos do próprio mundo.

Isso significa (em Hume, Kant e muitos outros filósofos) que causa e efeito, como outras categorias de determinação, são apenas a priori, i.e. recebido não da prática, formas do nosso pensamento. Muitos idealistas subjetivos declaram o uso dessas categorias como um "hábito psicológico" de uma pessoa para observar um fenômeno após o outro e declaram que o primeiro fenômeno é a causa e o segundo o efeito.

O estímulo para o renascimento das visões indeterministas no início do século 20 foi o fato de que o papel das regularidades estatísticas na física aumentou, cuja presença foi declarada para refutar a causalidade. No entanto, a interpretação dialético-materialista da correlação de acaso e necessidade, as categorias de causalidade e lei, o desenvolvimento da mecânica quântica, que revelou novos tipos de conexão causal objetiva dos fenômenos no micromundo, mostraram o fracasso das tentativas de usar o presença de processos probabilísticos na fundação do micromundo para negar o determinismo.

Historicamente, o conceito de determinismo está associado ao nome de P. Laplace, embora já entre seus antecessores, por exemplo, Demócrito e Spinoza, houvesse a tendência de identificar a "lei da natureza", "causalidade" com "necessidade", considerar o "acaso" como resultado subjetivo da ignorância das causas "verdadeiras".

A física clássica (particularmente a mecânica newtoniana) desenvolveu uma ideia específica de uma lei científica. Foi tomado como óbvio que para qualquer lei científica o seguinte requisito deve necessariamente ser satisfeito: se o estado inicial de um sistema físico (por exemplo, suas coordenadas e momento na mecânica newtoniana) e a interação que determina a dinâmica são conhecidos, então em de acordo com lei científicaé possível e deve calcular seu estado em qualquer momento, tanto no futuro quanto no passado.

A relação causal dos fenômenos se expressa no fato de que um fenômeno (causa) sob certas condições necessariamente dá vida a outro fenômeno (consequência). Assim, é possível dar definições funcionais de causa e efeito. Uma causa é um fenômeno cuja ação traz à vida, determina o desenvolvimento subsequente de outro fenômeno. Então o efeito é o resultado da ação de uma determinada causa.

Na determinação dos fenômenos, no sistema de sua certeza, junto com a causa, entram também as condições - aqueles fatores, sem a presença dos quais a causa não pode dar origem a um efeito. Isso significa que a causa em si não funciona em todas as condições, mas apenas em algumas.

O sistema de determinação dos fenômenos (especialmente os sociais) muitas vezes inclui uma razão - um ou outro fator que determina apenas o momento, o tempo da ocorrência do efeito.

Existem três tipos de orientação temporal de relações causais:

1) determinação pelo passado. Tal determinação é essencialmente universal, porque reflete um padrão objetivo, segundo o qual a causa no final sempre precede o efeito. Essa regularidade foi muito sutilmente percebida por Leibniz, que deu a seguinte definição de causa: "Causa é aquilo que faz com que alguma coisa comece a existir";

2) determinação pelo presente. Conhecendo a natureza, a sociedade, o nosso próprio pensamento, descobrimos invariavelmente que muitas coisas, sendo determinadas pelo passado, estão também em interação determinante com coisas que coexistem simultaneamente com elas. Não é por acaso que nos deparamos com a ideia de uma relação determinante simultânea em vários campos do conhecimento - física, química (ao analisar processos de equilíbrio), biologia (ao considerar a homeostase), etc.

O determinismo do presente também está diretamente relacionado àquelas categorias pareadas da dialética, entre as quais existe uma relação causal. Como você sabe, a forma de qualquer fenômeno está sob a influência determinante do conteúdo, mas isso não significa que o conteúdo precede a forma em geral e em seu ponto original pode ser informe;

3) determinação pelo futuro. Tal determinação, como ressaltado em diversos estudos, embora ocupe um lugar mais limitado entre os fatores determinantes em relação aos tipos considerados acima, ao mesmo tempo desempenha um papel significativo. Além disso, deve-se levar em conta toda a relatividade do termo "determinação pelo futuro": os eventos futuros ainda estão ausentes, só se pode falar de sua realidade no sentido de que estão necessariamente presentes como tendências no presente (e foram presente no passado). E, no entanto, o papel desse tipo de determinação é muito significativo. Passemos a dois exemplos relacionados aos enredos que já foram discutidos,

A determinação pelo futuro fundamenta a explicação da descoberta descoberta pelo acadêmico P.K. Anokhin de reflexão avançada da realidade por organismos vivos. O significado de tal avanço, como foi enfatizado no capítulo sobre a consciência, está na capacidade de um ser vivo de responder não apenas a objetos que agora o afetam diretamente, mas também a mudanças que lhe parecem indiferentes no momento. , mas na realidade, que são sinais de prováveis ​​impactos futuros. A razão aqui, por assim dizer, opera a partir do futuro.

Não há fenômenos irracionais. Mas isso não significa que todas as conexões entre fenômenos no mundo circundante sejam causais.

O determinismo filosófico, como doutrina do condicionamento material regular dos fenômenos, não exclui a existência de tipos não causais de condicionamento. As relações não causais entre fenômenos podem ser definidas como aquelas relações em que há relação, interdependência, interdependência entre eles, mas não há relação direta entre produtividade genética e assimetria temporal.

O exemplo mais característico de condicionamento ou determinação não-causal é a relação funcional entre propriedades ou características individuais de um objeto.

As conexões entre causas e efeitos podem ser não apenas necessárias, rigidamente determinadas, mas também aleatórias, probabilísticas. O conhecimento das relações causais probabilísticas exigiu a inclusão de novas categorias dialéticas na análise causal: acaso e necessidade, possibilidade e realidade, regularidade etc.

Aleatoriedade é um conceito que é polar à necessidade. Aleatório é tal relação de causa e efeito, em que os fundamentos causais permitem a implementação de qualquer uma das muitas consequências alternativas possíveis. Ao mesmo tempo, qual variante particular de comunicação será realizada depende de uma combinação de circunstâncias, de condições que não são passíveis de contabilidade e análise precisas. Assim, um evento aleatório ocorre como resultado da ação de alguns dos um grande número causas diversas e precisamente desconhecidas. O início de um evento-consequência aleatório é em princípio possível, mas não predeterminado: pode ou não ocorrer.

Na história da filosofia, o ponto de vista é amplamente representado, segundo o qual não há acidente real, é consequência de causas necessárias desconhecidas do observador. Mas, como Hegel mostrou pela primeira vez, um evento aleatório em princípio não pode ser causado apenas por leis internas, que são necessárias para este ou aquele processo. Um evento aleatório, como escreveu Hegel, não pode ser explicado por si mesmo.

A imprevisibilidade das chances parece contradizer o princípio da causalidade. Mas não é assim, porque eventos aleatórios e relações causais são as consequências, embora não conhecidas de antemão e completamente, mas ainda realmente existentes e condições e causas razoavelmente certas. Eles não surgem aleatoriamente e não do “nada”: a possibilidade de sua aparição, embora não de forma rígida, não inequívoca, mas natural, está ligada a motivos causais. Essas conexões e leis são descobertas como resultado do estudo de um grande número (fluxo) de eventos aleatórios homogêneos, descritos usando o aparato da estatística matemática e, portanto, são chamados de estatística. Os padrões estatísticos são objetivos por natureza, mas diferem significativamente dos padrões de fenômenos isolados. O uso de métodos quantitativos de análise e cálculo de características, sujeitos às leis estatísticas de fenômenos e processos aleatórios, os tornou objeto de um ramo especial da matemática - a teoria da probabilidade.

A probabilidade é uma medida da possibilidade de um evento aleatório ocorrer. A probabilidade de um evento impossível é zero, a probabilidade de um evento necessário (confiável) é um.

A interpretação probabilístico-estatística de relações causais complexas tornou possível desenvolver e aplicar em pesquisas científicas fundamentalmente novas e muito métodos eficazes conhecimento da estrutura e das leis de desenvolvimento do mundo. Avanços modernos da mecânica quântica e da química, a genética seria impossível sem compreender a ambiguidade das relações entre as causas e os efeitos dos fenômenos estudados, sem reconhecer que os estados subsequentes de um objeto em desenvolvimento nem sempre podem ser completamente deduzidos do anterior.

Para explicar a relação de incerteza, N. Bohr apresentou princípio da complementaridade, contrastando-o com o princípio da causalidade. Ao usar um instrumento que pode medir com precisão as coordenadas das partículas, o momento pode ser qualquer e, portanto, não há relação causal. Usando dispositivos de outra classe, você pode medir com precisão o momento e as coordenadas se tornam arbitrárias. Neste caso, o processo, de acordo com N. Bohr, supostamente ocorre fora do espaço e do tempo, ou seja. deve-se falar ou de causalidade ou de espaço e tempo, mas não de ambos.

O princípio da complementaridade é um princípio metodológico. De forma generalizada, os requisitos do princípio da complementaridade como método de pesquisa científica podem ser formulados da seguinte forma: para reproduzir a integridade de um fenômeno em um determinado estágio intermediário de sua cognição, é necessário aplicar regras mutuamente exclusivas e limitando-se mutuamente classes “adicionais” de conceitos que podem ser usados ​​separadamente, dependendo de condições especiais, mas apenas tomados em conjunto esgotam todas as informações que podem ser definidas e comunicadas.

Então, de acordo com o princípio da complementaridade, obter informações experimentais sobre alguns quantidades físicas descrever um micro-objeto (partícula elementar, átomo, molécula) está inevitavelmente associado à perda de informação sobre algumas outras quantidades que são adicionais às primeiras. Tais quantidades mutuamente complementares podem ser consideradas a coordenada da partícula e sua velocidade (momento), energia cinética e potencial, direção e magnitude do momento.

O princípio da complementaridade permitiu revelar a necessidade de ter em conta a natureza corpuscular-ondular dos microfenómenos. De fato, em alguns experimentos, micropartículas, por exemplo, elétrons, se comportam como corpúsculos típicos, em outros se comportam como estruturas ondulatórias.

Do ponto de vista físico, o princípio da complementaridade é muitas vezes explicado pela influência equipamento de medição sobre o estado do micro-objeto. Ao medir com precisão uma das quantidades adicionais, a outra quantidade sofre uma mudança completamente descontrolada como resultado da interação da partícula com o dispositivo. Embora tal interpretação do princípio da complementaridade seja confirmada pela análise dos experimentos mais simples, de um ponto de vista geral ela encontra objeções de natureza filosófica. Do ponto de vista da teoria quântica moderna, o papel de um instrumento nas medições é “preparar” um determinado estado do sistema. Estados em que quantidades mutuamente complementares teriam simultaneamente valores exatamente definidos são fundamentalmente impossíveis e, se uma dessas quantidades for definida exatamente, os valores da outra serão completamente indeterminados. Assim, de fato, o princípio da complementaridade reflete as propriedades objetivas dos sistemas quânticos que não estão relacionadas ao observador.

1. Descrição de microobjetos em mecânica quântica

A aplicação limitada da mecânica clássica aos micro-objetos, a impossibilidade de descrever a estrutura do átomo a partir de posições clássicas e a confirmação experimental da hipótese de de Broglie sobre a universalidade da dualidade onda-partícula levaram à criação da mecânica quântica, que descreve as propriedades das micropartículas tendo em conta as suas características.

A criação e desenvolvimento da mecânica quântica abrange o período de 1900 (formulação de Planck da hipótese quântica) até o final dos anos 20 do século XX e está associado principalmente ao trabalho do físico austríaco E. Schrödinger, dos físicos alemães M. Born e W. Heisenberg e o físico inglês P. Dirac.

Como já mencionado, a hipótese de de Broglie foi confirmada por experimentos de difração de elétrons. Vamos tentar entender qual é a natureza ondulatória do movimento de um elétron, e de que tipo de ondas estamos falando.

O padrão de difração observado para micropartículas é caracterizado por uma distribuição desigual de fluxos de micropartículas espalhadas ou refletidas em diferentes direções: mais partículas são observadas em algumas direções do que em outras. A presença de um máximo no padrão de difração do ponto de vista da teoria ondulatória significa que essas direções correspondem à maior intensidade das ondas de Broglie. Por outro lado, a intensidade das ondas de Broglie é maior onde há mais partículas. Assim, a intensidade das ondas de de Broglie em um determinado ponto do espaço determina o número de partículas que atingem esse ponto.

O padrão de difração para micropartículas é uma manifestação de uma regularidade estatística (probabilística), segundo a qual as partículas caem naqueles locais onde a intensidade das ondas de Broglie é maior. A necessidade de uma abordagem probabilística para a descrição de micropartículas é uma importante característica distintiva da teoria quântica. É possível interpretar as ondas de Broglie como ondas de probabilidade, ou seja, assumir que a probabilidade de detectar micropartículas em diferentes pontos do espaço muda de acordo com a lei das ondas? Tal interpretação das ondas de Broglie é incorreta, mesmo porque a probabilidade de encontrar uma partícula em alguns pontos do espaço é negativa, o que não faz sentido.

Para eliminar essas dificuldades, o físico alemão M. Born (1882-1970) sugeriu em 1926 que não é a probabilidade em si que muda de acordo com a lei das ondas, mas a amplitude da probabilidade, chamada função de onda. A descrição do estado de um micro-objeto com a ajuda da função de onda tem um caráter estatístico e probabilístico: ou seja, o quadrado do módulo da função de onda (o quadrado da amplitude das ondas de Broglie) determina a probabilidade de encontrar uma partícula em um determinado momento em um determinado volume limitado.

A interpretação estatística das ondas de Broglie e a relação de incerteza de Heisenberg levaram à conclusão de que a equação do movimento na mecânica quântica, que descreve o movimento das micropartículas em vários campos de força, deveria ser uma equação a partir da qual as propriedades ondulatórias das partículas observadas experimentalmente Segue. A equação básica deve ser a equação para a função de onda, pois seu quadrado determina a probabilidade de encontrar uma partícula em um determinado momento em um determinado volume específico. Além disso, a equação desejada deve levar em conta as propriedades ondulatórias das partículas, ou seja, deve ser uma equação ondulatória.

A equação básica da mecânica quântica foi formulada em 1926 por E. Schrödinger. equação de Schrödinger, como todas as equações básicas da física (por exemplo, a equação de Newton na mecânica clássica e as equações de Maxwell para o campo eletromagnético) não é derivada, mas postulada. A exatidão da equação de Schrödinger é confirmada pela concordância com a experiência dos resultados obtidos com sua ajuda, que por sua vez lhe confere o caráter das leis da natureza.

A função de onda que satisfaz a equação de Schrödinger não tem análogos na física clássica. No entanto, em comprimentos de onda de Broglie muito curtos, a transição de equações quânticas para equações clássicas é feita automaticamente, assim como a óptica ondulatória passa para a óptica de raios para comprimentos de onda curtos. Ambas as passagens para o limite são realizadas matematicamente de forma semelhante.

A descoberta de um novo nível estrutural da estrutura da matéria e o método da mecânica quântica de sua descrição lançaram as bases da física corpo sólido. A estrutura dos metais, dielétricos, semicondutores, suas propriedades termodinâmicas, elétricas e magnéticas foram compreendidas. Abriram-se caminhos para uma busca intencional de novos materiais com as propriedades necessárias, caminhos para a criação de novas indústrias, novas tecnologias. Grandes avanços foram feitos como resultado da aplicação da mecânica quântica aos fenômenos nucleares. A mecânica quântica e a física nuclear explicaram que a fonte de energia estelar colossal são reações de fusão nuclear que ocorrem em temperaturas estelares de dezenas e centenas de milhões de graus.

A aplicação da mecânica quântica à campos físicos. Uma teoria quântica do campo eletromagnético foi construída - a eletrodinâmica quântica, que explicou muitos fenômenos novos. O fóton, uma partícula do campo eletromagnético, que não tem massa de repouso, tomou seu lugar na série de partículas elementares. A síntese da mecânica quântica e da teoria da relatividade especial, realizada pelo físico inglês P. Dirac, levou à previsão das antipartículas. Descobriu-se que cada partícula deveria ter, por assim dizer, seu próprio "duplo" - outra partícula com a mesma massa, mas com a carga elétrica oposta ou alguma outra carga. Dirac previu a existência do pósitron e a possibilidade de converter um fóton em um par elétron-pósitron e vice-versa. O pósitron, a antipartícula do elétron, foi descoberto experimentalmente em 1934.

NO Vida cotidiana Existem duas maneiras de transferir energia no espaço - por meio de partículas ou ondas. Para, digamos, jogar fora da mesa um osso de dominó equilibrado na borda, você pode fornecer a energia necessária de duas maneiras. Primeiro, você pode jogar outro dominó nele (ou seja, transferir um impulso pontual usando uma partícula). Em segundo lugar, você pode construir dominós em uma linha, levando ao longo da corrente até a borda da mesa e soltar o primeiro no segundo: nesse caso, o impulso será transmitido ao longo da corrente - o segundo dominó será sobrecarregar o terceiro, o terceiro o quarto, e assim por diante. Este é o princípio ondulatório da transferência de energia. Na vida cotidiana, não há contradições visíveis entre os dois mecanismos de transferência de energia. Então, uma bola de basquete é uma partícula, e o som é uma onda, e tudo é claro.

Vamos resumir o que foi dito. Se os fótons ou elétrons são direcionados para tal câmara um de cada vez, eles se comportam como partículas; no entanto, se estatísticas suficientes de tais experimentos únicos forem coletadas, descobrir-se-á que, em conjunto, esses mesmos elétrons ou fótons serão distribuídos na parede traseira da câmara de tal forma que um padrão familiar de picos e decaimentos alternados de intensidade será observada nele, indicando sua natureza ondulatória. Em outras palavras, no microcosmo, objetos que se comportam como partículas, ao mesmo tempo, parecem “lembrar” de sua natureza ondulatória e vice-versa. Essa estranha propriedade dos objetos do micromundo é chamada dualismo de ondas quânticas. Muitos experimentos foram realizados para "revelar a verdadeira natureza" das partículas quânticas: várias técnicas e instalações experimentais foram usadas, incluindo aquelas que permitiriam a meio caminho do receptor revelar as propriedades ondulatórias de uma partícula individual ou, inversamente, determinar as propriedades de onda de um feixe de luz através das características de quanta individuais. Tudo é em vão. Aparentemente, o dualismo de ondas quânticas é objetivamente inerente às partículas quânticas.

O princípio da complementaridade é uma simples afirmação desse fato. De acordo com esse princípio, se medirmos as propriedades de um objeto quântico como uma partícula, veremos que ele se comporta como uma partícula. Se medirmos suas propriedades de onda, para nós ela se comporta como uma onda. As duas visões não são de forma alguma contraditórias; elas são complemento entre si, o que se reflete no nome do princípio.

Como já expliquei na Introdução, acredito que a filosofia da ciência se beneficiou de tal dualidade onda-partícula incomparavelmente mais do que teria sido possível em sua ausência e uma distinção estrita entre fenômenos corpusculares e ondulatórios. Hoje é bastante óbvio que os objetos do microcosmo se comportam de uma maneira fundamentalmente diferente dos objetos do macrocosmo a que estamos acostumados. Mas por que? Em que tabuletas está escrito? E, assim como os filósofos naturais medievais lutavam para descobrir se o vôo de uma flecha era "livre" ou "forçado", os filósofos modernos lutam para resolver o dualismo de ondas quânticas. De fato, elétrons e fótons não são ondas ou partículas, mas algo muito especial em sua natureza intrínseca - e, portanto, não passíveis de descrição em termos de nossa experiência cotidiana. Se continuarmos a tentar espremer seu comportamento na estrutura de paradigmas que nos são familiares, mais e mais paradoxos são inevitáveis. Portanto, a principal conclusão aqui é que o dualismo que observamos é gerado não pelas propriedades inerentes dos objetos quânticos, mas pela imperfeição das categorias em que pensamos.

Princípio de conformidade

Uma nova teoria que afirma ter um conhecimento mais profundo da essência do universo, para mais Descrição completa e para uma aplicação mais ampla de seus resultados do que o anterior, deve incluir o anterior como um caso limite. Assim, a mecânica clássica é o caso limite da mecânica quântica e da mecânica da teoria da relatividade. mecânica relativística ( teoria especial relatividade) no limite de pequenas velocidades passa para a mecânica clássica (newtoniana). Este é o conteúdo do princípio metodológico da correspondência formulado por N. Bohr em 1923.

A essência do princípio da correspondência é a seguinte: qualquer nova teoria mais geral, que é o desenvolvimento de teorias clássicas anteriores, cuja validade foi estabelecida experimentalmente para certos grupos de fenômenos, não rejeita essas teorias clássicas, mas as inclui. As teorias anteriores mantêm seu significado para certos grupos de fenômenos como a forma limite e caso especial da nova teoria. Esta última determina os limites da aplicação de teorias anteriores e, em certos casos, há a possibilidade de transição de uma nova teoria para uma antiga.

Na mecânica quântica, o princípio da correspondência revela o fato de que os efeitos quânticos são significativos apenas quando se consideram quantidades comparáveis ​​à constante de Planck (h). Ao considerar objetos macroscópicos, a constante de Planck pode ser considerada desprezível (hà0). Isso leva ao fato de que as propriedades quânticas dos objetos considerados são insignificantes; representações da física clássica - são justas. Portanto, o valor do princípio da correspondência ultrapassa os limites da mecânica quântica. Ela se tornará parte integrante de qualquer nova teoria.

O princípio da complementaridade é uma das ideias mais profundas ciência natural moderna. Um objeto quântico não é uma onda e nem uma partícula separadamente. O estudo experimental de micro-objetos envolve o uso de dois tipos de instrumentos: um permite estudar as propriedades das ondas, o outro - corpuscular. Essas propriedades são incompatíveis em termos de sua manifestação simultânea. No entanto, eles caracterizam igualmente o objeto quântico e, portanto, não se contradizem, mas se complementam.

O princípio da complementaridade foi formulado por N. Bohr em 1927, quando descobriu-se que durante o estudo experimental de micro-objetos, dados precisos podem ser obtidos sobre suas energias e momentos (padrão de impulso de energia), ou sobre seu comportamento em espaço e tempo (imagem espaço-temporal). Essas imagens mutuamente exclusivas não podem ser aplicadas simultaneamente. Então, se organizarmos a busca de uma partícula com a ajuda de instrumentos físicos precisos que fixam sua posição, então a partícula é encontrada com igual probabilidade em qualquer ponto do espaço. No entanto, essas propriedades caracterizam igualmente o micro-objeto, o que pressupõe a sua utilização no sentido de que em vez de uma única imagem, é necessário utilizar duas: impulso-energético e espaço-temporal.

Em um sentido filosófico amplo, o princípio de complementaridade de N. Bohr se manifesta em caracterização de diferentes objetos de pesquisa dentro de uma mesma ciência.