Indicați principiul complementarității acolo unde se aplică. Principiul complementarității, manifestările și esența acestuia
Principiul complementarității este un postulat metodologic, care a fost formulat inițial de marele fizician și filozof danez Niels Bohr în raport cu domeniul Principiul complementarității lui Bohr, cel mai probabil, a luat ființă doar datorită faptului că și mai devreme, Fizicianul german Kurt Gödel și-a propus concluzia și formularea celebrei teoreme despre proprietățile sistemelor deductive, care aparține domeniului lui Niels Bohr, a extins concluziile logice ale lui Godel la mecanica cuantică și a formulat principiul aproximativ astfel: pentru a fi sigur și cunoaște în mod adecvat subiectul microlumii, ar trebui investigat în sisteme care se exclud reciproc, adică în unele sisteme suplimentare. Această definiție a rămas în istorie ca principiul complementarității în mecanica cuantică.
Un exemplu de astfel de soluție la problemele microlumii a fost luarea în considerare a luminii în contextul a două teorii - ondulatorie și corpusculară, care a condus la un rezultat științific uimitor din punct de vedere al eficienței, care a dezvăluit omului natura fizică a ușoară.
Niels Bohr în înțelegerea concluziei făcute a mers și mai departe. El face o încercare de a interpreta principiul complementarității prin prisma cunoașterii filozofice și aici acest principiu capătă semnificație științifică universală. Acum formularea principiului suna astfel: pentru a reproduce un fenomen cu scopul cunoașterii lui într-un sistem de semne (simbolice), este necesar să se recurgă la concepte și categorii suplimentare. Vorbind mai mult limbaj simplu, principiul complementarității presupune în cunoaștere nu numai posibilă, dar în unele cazuri necesară, utilizarea mai multor sisteme metodologice care să permită obținerea unor date obiective despre subiectul cercetării. Principiul complementarității, în acest sens, s-a arătat ca un fapt de acord cu natura metaforică a sistemelor logice de metodologie – ele se pot manifesta într-un fel sau altul. Astfel, odată cu apariția și înțelegerea acestui principiu, de fapt, s-a recunoscut că logica singură nu era suficientă pentru cunoaștere și, prin urmare, conduita ilogică în procesul de cercetare a fost recunoscută ca acceptabilă. În cele din urmă, aplicarea principiului Bohr a contribuit la o schimbare semnificativă
Mai târziu, Yu. M. Lotman sa extins semnificație metodologică Principiul lui Bohr și-a transferat regularitățile în sfera culturii, în special, aplicat descrierii Lotman a formulat așa-numitul „paradox al cantității de informații”, a cărui esență este că existența umană are loc în principal în condiții de insuficiență informațională. . Și pe măsură ce dezvoltarea progresează, această insuficiență va crește tot timpul. Folosind principiul complementarității, este posibilă compensarea lipsei de informație prin transferarea acesteia într-un alt sistem semiotic (de semne). Această tehnică a dus, de fapt, la apariția informaticii și a ciberneticii și apoi a internetului. Mai târziu, funcționarea principiului a fost confirmată de fitness fiziologic creier uman acestui tip de gândire, aceasta se datorează asimetriei activității emisferelor sale.
O altă prevedere, care este mediată de funcționarea principiului Bohr, este faptul descoperirii de către fizicianul german Werner Heisenberg, a legii relației de incertitudine. Acțiunea sa poate fi definită ca recunoașterea imposibilității aceleiași descrieri a două obiecte cu aceeași precizie dacă aceste obiecte aparțin unor sisteme diferite. Analogia filozofică a acestei concluzii a fost dată în lucrarea „Despre fiabilitate”, el a afirmat că pentru a afirma certitudinea a ceva, trebuie să se îndoiască de ceva.
Astfel, principiul lui Bohr a căpătat o semnificație metodologică enormă în diverse domenii.
Principiul fundamental al mecanicii cuantice, alături de relația de incertitudine, este principiul complementarității, căruia N. Bohr i-a dat următoarea formulare:
„Conceptele de particule și undă se completează reciproc și, în același timp, se contrazic, sunt imagini complementare ale a ceea ce se întâmplă.”
Contradicțiile proprietăților undelor corpusculare ale micro-obiectelor sunt rezultatul interacțiunii necontrolate dintre micro-obiecte și macro-dispozitive. Există două clase de dispozitive: în unele obiecte cuantice se comportă ca undele, în altele se comportă ca niște particule. În experimente, observăm nu realitatea ca atare, ci doar un fenomen cuantic, inclusiv rezultatul interacțiunii unui dispozitiv cu un micro-obiect. M. Born a remarcat la figurat că undele și particulele sunt „proiecții” ale realității fizice asupra situației experimentale.
În primul rând, ideea dualității undă-particulă înseamnă că orice obiect material care are dualitate val-particulă are o înveliș de energie. O înveliș energetic similar există pe Pământ, precum și la oameni, care este cel mai adesea numit cocon energetic. Acest înveliș energetic poate juca rolul unei învelișuri senzoriale care protejează un obiect material de mediul extern și formează „sfera gravitațională” sa exterioară. Această sferă poate juca rolul unei membrane în celulele organismelor vii. Trece în interiorul doar semnalelor „filtrate”, cu nivelul perturbațiilor depășind o anumită valoare limită. Semnale similare care au depășit un anumit prag de sensibilitate al carcasei, poate trece și în direcția opusă.
În al doilea rând, prezența unei învelișuri de energie în obiectele materiale aduce la un nou nivel de înțelegere ipoteza fizicianului francez L. de Broglie despre natura cu adevărat universală a dualității undă-particulă.
În al treilea rând, datorită evoluției structurii materiei, natura dualismului de unde corpusculare a unui electron poate fi o reflectare a dualismului de unde corpusculare a fotonilor. Aceasta înseamnă că fotonul, fiind o particulă neutră, are o structură mezonică și este cel mai elementar microatom, din care, după imagine și asemănare, sunt construite toate obiectele materiale ale Universului. Mai mult, această construcție se realizează după aceleași reguli.
În al patrulea rând, dualismul undelor corpusculare face posibilă explicarea naturală a fenomenului memoriei genelor (memoria genelor) a particulelor, atomilor, moleculelor, organismelor vii, făcând posibilă înțelegerea mecanismelor unei astfel de memorie, atunci când o particulă fără structură își amintește toate creațiile sale. în trecut și are „inteligență” la procesele de sinteză selectate, pentru a forma noi „particule”, cu proprietăți selectate.
Principiul incertitudinii este o lege fizică care afirmă că este imposibil să se măsoare cu precizie coordonatele și impulsul unui obiect microscopic în același timp, deoarece procesul de măsurare perturbă echilibrul sistemului. Produsul acestor două incertitudini este întotdeauna mai mare decât constanta lui Planck. Acest principiu a fost formulat pentru prima dată de Werner Heisenberg.
Din principiul incertitudinii rezultă că, cu cât se determină mai precis una dintre cantitățile incluse în inegalitate, cu atât mai puțin sigură este valoarea celeilalte. Nici un experiment nu poate conduce la o măsurare precisă simultană a unor astfel de variabile dinamice; În același timp, incertitudinea măsurătorilor este legată nu de imperfecțiunea tehnicii experimentale, ci de proprietățile obiective ale materiei.
Principiul incertitudinii, descoperit în 1927 de către fizicianul german W. Heisenberg, a reprezentat un pas important în elucidarea tiparelor fenomenelor intra-atomice și în construirea mecanicii cuantice. O caracteristică esențială a obiectelor microscopice este natura lor corpuscular-undă. Starea unei particule este complet determinată de funcția de undă (o valoare care descrie complet starea unui microobiect (electron, proton, atom, moleculă) și, în general, a oricărui sistem cuantic). O particulă poate fi găsită în orice punct al spațiului unde funcția de undă este diferită de zero. Prin urmare, rezultatele experimentelor pentru a determina, de exemplu, coordonatele sunt de natură probabilistică.
Exemplu: mișcarea unui electron este propagarea propriei unde. Dacă trageți un fascicul de electroni printr-o gaură îngustă din perete: un fascicul îngust va trece prin el. Dar dacă faceți această gaură și mai mică, astfel încât diametrul său să fie egal ca dimensiune cu lungimea de undă a unui electron, atunci fasciculul de electroni va diverge în toate direcțiile. Și aceasta nu este o deviere cauzată de cei mai apropiați atomi ai peretelui, care poate fi eliminată: aceasta se datorează naturii ondulatorii a electronului. Încercați să preziceți ce se va întâmpla în continuare cu un electron care trece prin perete și veți fi neputincioși. Știi exact unde traversează peretele, dar nu poți spune cât de mult impuls transversal va dobândi. Dimpotrivă, pentru a determina cu exactitate că electronul va apărea cu așa și cu un anumit impuls în direcția inițială, trebuie să măriți gaura, astfel încât unda electronului să treacă drept, divergând doar ușor în toate direcțiile din cauza difracției. Dar atunci este imposibil să spunem exact unde exact electronul-particula a trecut prin perete: gaura este largă. Cât de mult câștigi în acuratețea determinării impulsului, deci pierzi în precizia cu care se cunoaște poziția sa.
Acesta este principiul incertitudinii Heisenberg. El a jucat un rol extrem de important în construirea unui aparat matematic pentru descrierea undelor de particule din atomi. Interpretarea sa strictă în experimentele cu electroni este că, la fel ca undele luminoase, electronii rezistă oricărei încercări de a face măsurători cu cea mai mare precizie. Acest principiu schimbă și imaginea atomului Bohr. Este posibil să se determine exact impulsul unui electron (și, prin urmare, nivelul său de energie) pe oricare dintre orbitele sale, dar în acest caz locația sa va fi absolut necunoscută: nu se poate spune nimic despre locul în care se află. Din aceasta este clar că nu are sens să desenezi o orbită clară a unui electron și să o marchezi pe ea sub formă de cerc. LA sfârşitul XIX-leaîn. mulți oameni de știință credeau că dezvoltarea fizicii a fost finalizată din următoarele motive:
De peste 200 de ani există legile mecanicii, teoria gravitației universale
a dezvoltat o teorie cinetică moleculară
S-a pus o bază solidă pentru termodinamică
A finalizat teoria lui Maxwell a electromagnetismului
Au fost descoperite legile fundamentale ale conservării (energie, impuls, moment unghiular, masă și sarcină electrică).
La sfârșitul secolului XIX - începutul secolului XX. descoperit de V. Roentgen - razele X (razele X), A. Becquerel - fenomenul de radioactivitate, J. Thomson - electron. Cu toate acestea, fizica clasică nu a reușit să explice aceste fenomene.
A. Teoria relativității a lui Einstein a necesitat o revizuire radicală a conceptului de spațiu și timp. Experimente speciale au confirmat validitatea ipotezei lui J. Maxwell despre natura electromagnetică a luminii. S-ar putea presupune că radiația undelor electromagnetice de către corpurile încălzite se datorează mișcării oscilatorii a electronilor. Dar această presupunere a trebuit să fie confirmată prin compararea datelor teoretice și experimentale.
Pentru o analiză teoretică a legilor radiației, am folosit modelul unui corp absolut negru, adică un corp care absoarbe complet unde electromagnetice de orice lungime și, în consecință, emite toate lungimile de undă ale undelor electromagnetice.
Un exemplu de corp absolut negru din punct de vedere al emisivității poate fi Soarele, din punct de vedere al absorbției - o cavitate cu pereți de oglindă cu o mică gaură.
Fizicienii austrieci I. Stefan și L. Boltzmann au stabilit experimental că energia totală E radiată pentru 1 cu un corp complet negru de la o unitate de suprafață este proporțională cu puterea a patra a temperaturii absolute T:
unde s = 5,67,10-8 J/(m2.K-s) este constanta Stefan-Boltzmann.
Această lege a fost numită legea Stefan-Boltzmann. El a făcut posibilă calcularea energiei de radiație a unui corp complet negru de la o temperatură cunoscută.
Într-un efort de a depăși dificultățile teoriei clasice în explicarea radiației unui corp negru, M. Planck a formulat în 1900 o ipoteză: atomii emit energie electromagnetică în porțiuni separate - cuante. Energia E, unde h=6,63,10-34 J.s este constanta lui Planck.
Uneori este convenabil să se măsoare energia și constanta lui Planck în electroni volți.
Atunci h=4,136,10-15 eV.s. În fizica atomică se folosește și cantitatea
(1 eV este energia pe care o dobândește o sarcină elementară, trecând printr-o diferență de potențial de accelerație de 1 V. 1 eV = 1,6,10-19 J).
Astfel, M. Planck a indicat calea de ieșire din dificultățile cu care se confruntă teoria Radiație termala, după care a început să se dezvolte teoria fizică modernă numită fizică cuantică.
Fizica este principala științe naturale, deoarece dezvăluie adevăruri despre relația mai multor variabile de bază care sunt adevărate pentru întregul univers. Versatilitatea ei este invers proporțională cu numărul de variabile pe care le introduce în formulele sale.
Progresul fizicii (și al științei în general) este asociat cu respingerea treptată a vizibilității directe. De parcă o asemenea concluzie ar trebui să contrazică faptul că stiinta moderna iar fizica, în primul rând, se bazează pe experiment, adică. experiență empirică care are loc în condiții controlate de om și poate fi reprodusă în orice moment, de orice număr de ori. Dar lucrul este că unele aspecte ale realității sunt invizibile pentru observația superficială, iar vizibilitatea poate induce în eroare.
Mecanica cuantică este o teorie fizică care stabilește modul de descriere și legile mișcării la nivel micro.
Mecanica clasică se caracterizează prin descrierea particulelor prin specificarea poziției și vitezelor acestora, precum și a dependenței acestor cantități de timp. În mecanica cuantică, aceleași particule în aceleași condiții se pot comporta diferit.
Legile statistice pot fi aplicate numai populațiilor mari, nu indivizilor. Mecanica cuantică refuză să caute legi individuale ale particulelor elementare și stabilește legi statistice. Pe baza mecanicii cuantice, este imposibil să descrii poziția și viteza unei particule elementare sau să prezici calea viitoare a acesteia. Undele de probabilitate ne spun probabilitatea de a întâlni un electron într-un anumit loc.
Importanța experimentului a crescut în mecanica cuantică într-o asemenea măsură încât, după cum scrie Heisenberg, „observarea joacă un rol decisiv într-un eveniment atomic și că realitatea diferă în funcție de faptul că o observăm sau nu”.
Diferența fundamentală dintre mecanica cuantică și mecanica clasică este că predicțiile sale sunt întotdeauna probabiliste. Aceasta înseamnă că nu putem prezice cu exactitate exact unde, de exemplu, cade un electron în experimentul discutat mai sus, indiferent de mijloacele perfecte de observare și măsurare utilizate. Se pot estima doar șansele sale de a ajunge într-un anumit loc și, prin urmare, se aplică pentru aceasta conceptele și metodele teoriei probabilităților, care servește la analiza situațiilor incerte.
În mecanica cuantică, orice stare a unui sistem este descrisă folosind așa-numita matrice de densitate, dar, spre deosebire de mecanica clasică, această matrice determină parametrii stării sale viitoare nu în mod fiabil, ci doar cu diferite grade de probabilitate. Cea mai importantă concluzie filozofică din mecanica cuantică este incertitudinea fundamentală a rezultatelor măsurătorilor și, în consecință, imposibilitatea de a prezice cu exactitate viitorul.
Acest lucru, combinat cu Principiul Incertitudinii Heisenberg și alte dovezi teoretice și experimentale, i-a determinat pe unii oameni de știință să sugereze că microparticulele nu au deloc proprietăți intrinseci și apar doar în momentul măsurării. Alții au sugerat că rolul conștiinței experimentatorului pentru existența întregului Univers este cheie, deoarece, potrivit teoria cuantica, observația este cea care creează sau creează parțial observatul.Determinismul este doctrina determinabilității inițiale a tuturor proceselor care au loc în lume, inclusiv a tuturor proceselor. viata umana, din partea lui Dumnezeu (determinismul teologic, sau doctrina predestinației), sau numai fenomenele naturii (determinismul cosmologic), sau în mod specific voința umană (determinismul antropologic-etic), pentru libertatea căreia, precum și pt. responsabilitate, atunci nu ar mai fi loc.
Definibilitatea înseamnă aici afirmația filozofică că fiecare eveniment care are loc, inclusiv atât acțiunile umane, cât și comportamentul, este determinat în mod unic de un set de cauze care preced imediat acest eveniment.
În această lumină, determinismul poate fi definit și ca teza că există un singur viitor posibil, dat cu precizie.
Indeterminismul este o doctrină filozofică și o poziție metodologică care neagă fie obiectivitatea unei relații cauzale, fie valoarea cognitivă a unei explicații cauzale în știință.
În istoria filozofiei, pornind de la filosofia greacă veche (Socrate) până în prezent, indeterminismul și determinismul acționează ca concepte opuse asupra problemelor de condiționalitate a voinței unei persoane, alegerea sa, problema responsabilității unei persoane pentru acțiunile sale.
Indeterminismul tratează voința ca pe o forță autonomă, argumentând că principiile cauzalității nu se aplică explicației alegerii și comportamentului uman.
Termenul de determinare a fost introdus de filozoful elenist Democrit în conceptul său atomist, care a negat șansa, luând-o pur și simplu drept o necesitate necunoscută. Din limba latină, termenul de determinare este tradus ca definiție, definibilitatea obligatorie a tuturor lucrurilor și fenomenelor din lume prin alte lucruri și fenomene. La început, a determina însemna a determina un obiect prin identificarea și fixarea trăsăturilor sale care separă acest obiect de altele. Cauzalitatea a fost echivalată cu necesitatea, în timp ce aleatorietatea a fost exclusă din considerare, a fost considerată pur și simplu inexistentă. O astfel de înțelegere a determinării implica existența unui subiect de cunoaștere.
Odată cu apariția creștinismului, determinismul este exprimat în două concepte noi - predestinarea divină și harul divin, iar vechiul principiu al liberului arbitru se ciocnește de acest nou determinism creștin. Pentru conștiința generală ecleziastică a creștinismului, încă de la început a fost la fel de important să se păstreze intacte ambele afirmații: că totul, fără excepție, depinde de Dumnezeu și că nimic nu depinde de om. În secolul al V-lea, în Occident, în învățăturile sale, Pelagius pune problema determinismului creștin sub aspectul liberului arbitru. Fericitul Augustin a vorbit împotriva individualismului pelagian. În scrierile sale polemice, în numele exigențelor universalității creștine, a dus adesea determinismul la extreme eronate, incompatibile cu libertatea morală. Augustin dezvoltă ideea că mântuirea unei persoane depinde în întregime și exclusiv de harul lui Dumnezeu, care este comunicat și acționează nu după propriile merite, ci ca un dar, după libera alegere și predestinare din partea lui. Divin.
Determinismul a fost dezvoltat și fundamentat în continuare în științele naturii și în filosofia materialistă a timpurilor moderne (F. Bacon, Galileo, Descartes, Newton, Lomonosov, Laplace, Spinoza, materialiștii francezi ai secolului al XVIII-lea). În conformitate cu nivelul de dezvoltare al științei naturii, determinismul acestei perioade este mecanicist, abstract.
Bazat pe lucrările predecesorilor săi și pe ideile fundamentale ale științelor naturale ale lui I. Newton și C. Linnaeus, Laplace, în lucrarea sa „Experiența filosofiei teoriei probabilității” (1814), a adus ideile de determinismul mecanicist până la finalul său logic: el pornește de la postulatul, conform căruia, din cunoașterea cauzelor inițiale pot fi întotdeauna deduse fără ambiguitate consecințe.
Principiul metodologic al determinismului este în același timp principiul fundamental al doctrinei filozofice a ființei. Una dintre ideile ontologice fundamentale stabilite la baza științei naturale clasice de creatorii săi (G. Galileo, I. Newton, I. Kepler și alții) a fost conceptul de determinism. Acest concept a constat în adoptarea a trei afirmații de bază:
1) natura funcționează și se dezvoltă în conformitate cu legile sale interne inerente, „naturale”;
2) legile naturii sunt o expresie a legaturilor necesare (neechivoce) dintre fenomenele si procesele lumii obiective;
3) scopul științei, corespunzător scopului și capacităților sale, este descoperirea, formularea și justificarea legilor naturii.
Dintre diversele forme de determinare, care reflectă interconectarea și interacțiunea universală a fenomenelor din lumea înconjurătoare, se distinge în special legătura cauză-efect sau cauzală (din latină causa - cauză), a cărei cunoaștere este indispensabilă pentru o orientare corectă. în practică şi activitate științifică. Prin urmare, cauza este cel mai important element al sistemului de factori determinanți. Și totuși principiul determinismului este mai larg decât principiul cauzalității: pe lângă relațiile cauză-efect, el include și alte tipuri de determinare (legături funcționale, conexiuni de stări, determinarea țintei etc.).
determinismul în ea dezvoltare istorica a trecut prin două etape principale - clasică (mecanistă) și postclasică (dialectică) în esența sa.
Învățătura lui Epicur despre abaterea spontană a unui atom de la o linie dreaptă conținea o înțelegere modernă a determinismului, dar întrucât aleatorietatea lui Epicur în sine nu este determinată de nimic (necauzat), atunci fără nicio eroare specială putem spune că indeterminismul provine din Epicur.
Indeterminismul este doctrina conform căreia există stări și evenimente pentru care o cauză nu există sau nu poate fi specificată.
În istoria filozofiei se cunosc două tipuri de indeterminism:
· Așa-numitul indeterminism „obiectiv”, care neagă complet cauzalitatea ca atare, nu numai realitatea ei obiectivă, ci și posibilitatea interpretării sale subiectiviste.
· Indeterminismul idealist, care, negând natura obiectivă a relațiilor de determinare, declară cauzalitatea, necesitatea, regularitatea ca produse ale subiectivității, și nu atribute ale lumii în sine.
Aceasta înseamnă (la Hume, Kant și mulți alți filozofi) că cauza și efectul, ca și alte categorii de determinare, sunt doar a priori, adică. primite nu din practică, forme ale gândirii noastre. Mulți idealiști subiectivi declară utilizarea acestor categorii ca fiind un „obicei psihologic” al unei persoane de a observa un fenomen după altul și declară că primul fenomen este cauza și al doilea ca efect.
Stimul pentru renașterea vederilor indeterministe la începutul secolului al XX-lea a fost faptul că rolul regularităților statistice în fizică a crescut, a căror prezență a fost declarată pentru a respinge cauzalitatea. Totuși, interpretarea dialectico-materialistă a corelației dintre întâmplare și necesitate, categoriile de cauzalitate și lege, dezvoltarea mecanicii cuantice, care a scos la iveală noi tipuri de conexiune cauzală obiectivă a fenomenelor din microlume, au arătat eșecul încercărilor de a utiliza prezența proceselor probabilistice în fundația microlumii pentru a nega determinismul.
Din punct de vedere istoric, conceptul de determinism este asociat cu numele lui P. Laplace, deși deja printre predecesorii săi, de exemplu, Democrit și Spinoza, a existat tendința de a identifica „legea naturii”, „cauzalitatea” cu „necesitatea”, a considera „întâmplarea” ca un rezultat subiectiv al necunoașterii cauzelor „adevărate” .
Fizica clasică (în special mecanica newtoniană) a dezvoltat o idee specifică a unei legi științifice. S-a considerat evident că pentru orice lege științifică trebuie în mod necesar îndeplinită următoarea cerință: dacă starea inițială a unui sistem fizic (de exemplu, coordonatele și impulsul acestuia în mecanica newtoniană) și interacțiunea care determină dinamica sunt cunoscute, atunci în în conformitate cu drept stiintific este posibil și ar trebui să-și calculeze starea în orice moment, atât în viitor, cât și în trecut.
Relația cauzală a fenomenelor se exprimă în faptul că un fenomen (cauză) în anumite condiții aduce în mod necesar la viață un alt fenomen (consecință). În consecință, este posibil să se ofere definiții de lucru ale cauzei și efectului. O cauză este un fenomen a cărui acțiune aduce la viață, determină dezvoltarea ulterioară a unui alt fenomen. Atunci efectul este rezultatul acțiunii unei anumite cauze.
În determinarea fenomenelor, în sistemul certitudinii lor, alături de cauză, intră și condiții - acei factori, fără prezența cărora cauza nu poate da naștere unui efect. Aceasta înseamnă că cauza în sine nu funcționează în toate condițiile, ci doar în unele.
Sistemul de determinare a fenomenelor (în special cele sociale) include adesea un motiv - unul sau altul factor care determină doar momentul, momentul apariției efectului.
Există trei tipuri de orientare temporală a relațiilor cauzale:
1) determinarea din trecut. O astfel de determinare este în esență universală, deoarece reflectă un model obiectiv, conform căruia cauza în cele din urmă precede întotdeauna efectul. Această regularitate a fost observată foarte subtil de Leibniz, care a dat următoarea definiție a unei cauze: „O cauză este aceea care face ca un lucru să înceapă să existe”;
2) determinarea prin prezent. Cunoscând natura, societatea, propria noastră gândire, descoperim invariabil că multe lucruri, fiind determinate de trecut, se află și ele într-o interacțiune determinantă cu lucruri care coexistă simultan cu acestea. Nu întâmplător întâlnim ideea unei relații determinante simultane în diverse domenii ale cunoașterii - fizică, chimie (când se analizează procesele de echilibru), biologie (când avem în vedere homeostazia) etc.
Determinismul prezentului este direct legat și de acele categorii pereche de dialectică, între care există o relație cauzală. După cum știți, forma oricărui fenomen se află sub influența determinantă a conținutului, dar aceasta nu înseamnă deloc că conținutul precede forma în general și în punctul ei inițial poate fi lipsit de formă;
3) determinarea de către viitor. O astfel de determinare, după cum se subliniază într-o serie de studii, deși ocupă un loc mai restrâns în rândul factorilor determinanți în comparație cu tipurile considerate mai sus, joacă în același timp un rol semnificativ. În plus, trebuie să se țină cont de întreaga relativitate a termenului „determinare de către viitor”: evenimentele viitoare sunt încă absente, se poate vorbi de realitatea lor doar în sensul că sunt prezente în mod necesar ca tendințe în prezent (și au fost prezent în trecut). Și totuși rolul acestui tip de determinare este foarte semnificativ. Să ne întoarcem la două exemple legate de parcelele care au fost deja discutate,
Determinarea de viitor stă la baza explicației descoperirii descoperite de academicianul P.K. Anokhin al reflectării avansate a realității de către organismele vii. Semnificația unui astfel de avans, așa cum a fost subliniat în capitolul despre conștiință, constă în capacitatea unui lucru viu de a răspunde nu numai la obiectele care acum îl afectează direct, ci și la schimbările care par a fi indiferente față de el în acest moment. , dar în realitate, care sunt semnale ale impacturilor viitoare probabile. Motivul aici, parcă, operează din viitor.
Nu există fenomene nerezonabile. Dar asta nu înseamnă că toate conexiunile dintre fenomenele din lumea înconjurătoare sunt cauzale.
Determinismul filozofic, ca doctrină a condiționării materiale regulate a fenomenelor, nu exclude existența unor tipuri de condiționare non-cauzale. Relațiile non-cauzale dintre fenomene pot fi definite ca acele relații în care există o relație, interdependență, interdependență între ele, dar nu există o relație directă între productivitatea genetică și asimetria temporală.
Cel mai caracteristic exemplu de condiționare sau determinare non-cauzală este relația funcțională dintre proprietățile sau caracteristicile individuale ale unui obiect.
Legăturile dintre cauze și efecte pot fi nu numai necesare, rigid determinate, ci și aleatorii, probabiliste. Cunoașterea relațiilor cauzale probabilistice a necesitat includerea unor noi categorii dialectice în analiza cauzală: întâmplare și necesitate, posibilitate și realitate, regularitate etc.
Aleatorie este un concept polar față de necesitate. Aleatorie este o astfel de relație de cauză și efect, în care temeiurile cauzale permit implementarea oricăreia dintre numeroasele consecințe alternative posibile. În același timp, care variantă particulară de comunicare va fi realizată depinde de o combinație de circumstanțe, de condiții care nu sunt susceptibile de o contabilitate și analiză corectă. Astfel, un eveniment întâmplător are loc ca urmare a acțiunii unora dintre cei pe termen nelimitat un numar mare cauze diverse şi precis necunoscute. Debutul unui eveniment-consecință aleatoriu este în principiu posibil, dar nu predeterminat: poate să apară sau nu.
În istoria filozofiei este larg reprezentat punctul de vedere, conform căruia nu există un accident real, este o consecință a unor cauze necesare necunoscute observatorului. Dar, după cum a arătat Hegel mai întâi, un eveniment aleatoriu, în principiu, nu poate fi cauzat numai de legile interne, care sunt necesare pentru un proces sau altul. Un eveniment întâmplător, după cum a scris Hegel, nu poate fi explicat de la sine.
Imprevizibilitatea șanselor pare să contrazică principiul cauzalității. Dar nu este așa, deoarece evenimentele întâmplătoare și relațiile cauzale sunt consecințele, deși nu sunt cunoscute dinainte și în detaliu, dar încă există cu adevărat și condiții și cauze destul de sigure. Ele nu apar la întâmplare și nu din „nimic”: posibilitatea apariției lor, deși nu rigid, nu clar, ci natural, este legată de motive cauzale. Aceste conexiuni și legi sunt descoperite ca urmare a studierii unui număr mare (flux) de evenimente aleatoare omogene, descrise folosind aparatul statisticii matematice și, prin urmare, sunt numite statistice. Tiparele statistice sunt de natură obiectivă, dar diferă semnificativ de tiparele unui singur fenomen. Utilizarea metodelor cantitative de analiză și calcul al caracteristicilor, supuse legilor statistice ale fenomenelor și proceselor aleatoare, le-a făcut subiectul unei ramuri speciale a matematicii - teoria probabilității.
Probabilitatea este o măsură a posibilității de a avea loc un eveniment aleatoriu. Probabilitatea unui eveniment imposibil este zero, probabilitatea unui eveniment necesar (de încredere) este una.
Interpretarea probabilistic-statistică a relațiilor cauzale complexe a făcut posibilă dezvoltarea și aplicarea în cercetarea științifică fundamental noi și foarte metode eficiente cunoașterea structurii și legile dezvoltării lumii. Progresele moderne în mecanica cuantică și chimie, genetica ar fi imposibile fără a înțelege ambiguitatea relațiilor dintre cauzele și efectele fenomenelor studiate, fără a recunoaște că stările ulterioare ale unui obiect în curs de dezvoltare nu pot fi întotdeauna deduse complet din cel precedent.
Pentru a explica relația de incertitudine, a propus N. Bohr principiul complementaritatii, în contrast cu principiul cauzalității. Când se utilizează un instrument care poate măsura cu precizie coordonatele particulelor, impulsul poate fi oricare și, prin urmare, nu există o relație cauzală. Folosind dispozitive din altă clasă, puteți măsura cu precizie impulsul, iar coordonatele devin arbitrare. În acest caz, procesul, conform lui N. Bohr, se presupune că are loc în afara spațiului și timpului, adică. ar trebui să vorbim fie despre cauzalitate, fie despre spațiu și timp, dar nu despre ambele.
Principiul complementarității este un principiu metodologic. Într-o formă generalizată, cerințele principiului complementarității ca metodă de cercetare științifică pot fi formulate astfel: pentru a reproduce integritatea unui fenomen într-un anumit stadiu intermediar al cunoașterii sale, este necesar să se aplice reciproc exclusiv și limitându-se reciproc clase „suplimentare” de concepte care pot fi utilizate separat, în funcție de condiții speciale, dar luate numai împreună epuizează toate informațiile care pot fi definite și comunicate.
Deci, conform principiului complementarității, obținerea de informații experimentale despre unele mărimi fizice descrierea unui micro-obiect (particulă elementară, atom, moleculă) este inevitabil asociată cu pierderea de informații despre alte cantități care se adaugă primelor. Astfel de cantități complementare reciproc pot fi considerate coordonatele particulei și viteza acesteia (momentul), energia cinetică și potențială, direcția și magnitudinea impulsului.
Principiul complementarității a făcut posibilă relevarea necesității de a lua în considerare natura corpuscular-undă a microfenomenelor. Într-adevăr, în unele experimente, microparticulele, de exemplu, electronii, se comportă ca corpusculi tipici, în altele se comportă ca structuri de undă.
Din punct de vedere fizic, principiul complementarității se explică adesea prin influență instrument de masurare asupra stării micro-obiectului. Când se măsoară cu precizie una dintre cantitățile suplimentare, cealaltă cantitate suferă o modificare complet necontrolată ca urmare a interacțiunii particulei cu dispozitivul. Deși o asemenea interpretare a principiului complementarității este confirmată de analiza celor mai simple experimente, din punct de vedere general ea întâmpină obiecții de natură filosofică. Din punctul de vedere al teoriei cuantice moderne, rolul unui instrument în măsurători este de a „pregăti” o anumită stare a sistemului. Starile în care cantitățile complementare reciproc ar avea simultan valori exact definite sunt fundamental imposibile, iar dacă una dintre aceste mărimi este exact definită, atunci valorile celeilalte sunt complet nedeterminate. Astfel, de fapt, principiul complementarității reflectă proprietățile obiective ale sistemelor cuantice care nu sunt legate de observator.
Descrierea microobiectelor în mecanica cuantică
Aplicarea limitată a mecanicii clasice la micro-obiecte, imposibilitatea descrierii structurii atomului din poziții clasice și confirmarea experimentală a ipotezei lui de Broglie despre universalitatea dualității undă-particulă au condus la crearea mecanicii cuantice, care descrie proprietățile microparticulelor ținând cont de caracteristicile acestora.
Crearea și dezvoltarea mecanicii cuantice acoperă perioada de la 1900 (formularea lui Planck a ipotezei cuantice) până la sfârșitul anilor 20 ai secolului XX și este asociată în primul rând cu lucrările fizicianului austriac E. Schrödinger, fizicienii germani M. Born și W. Heisenberg și fizicianul englez P. Dirac.
După cum sa menționat deja, ipoteza lui de Broglie a fost confirmată de experimente privind difracția electronilor. Să încercăm să înțelegem care este natura ondulatorie a mișcării unui electron și despre ce fel de unde vorbim.
Modelul de difracție observat pentru microparticule se caracterizează printr-o distribuție inegală a fluxurilor de microparticule împrăștiate sau reflectate în direcții diferite: mai multe particule sunt observate în unele direcții decât în altele. Prezența unui maxim în modelul de difracție din punctul de vedere al teoriei undelor înseamnă că aceste direcții corespund celei mai mari intensități a undelor de Broglie. Pe de altă parte, intensitatea undelor de Broglie este mai mare acolo unde există mai multe particule. Astfel, intensitatea undelor de Broglie într-un punct dat din spațiu determină numărul de particule care au lovit acel punct.
Modelul de difracție pentru microparticule este o manifestare a unei regularități statistice (probabilistice), conform căreia particulele cad în acele locuri în care intensitatea undelor de Broglie este mai mare. Necesitatea unei abordări probabilistice a descrierii microparticulelor este o trăsătură distinctivă importantă a teoriei cuantice. Este posibil să interpretăm undele de Broglie ca unde de probabilitate, adică să presupunem că probabilitatea de a detecta microparticule în diferite puncte din spațiu se modifică conform legii undelor? O astfel de interpretare a undelor de Broglie este incorectă, fie și numai pentru că atunci probabilitatea de a găsi o particule în anumite puncte din spațiu este negativă, ceea ce nu are sens.
Pentru a elimina aceste dificultăți, fizicianul german M. Born (1882–1970) a sugerat în 1926 că nu probabilitatea în sine se modifică conform legii undelor, ci amplitudinea probabilității, numită funcția de undă. Descrierea stării unui micro-obiect cu ajutorul funcției de undă are un caracter statistic, probabilistic: și anume, pătratul modulului funcției de undă (pătratul amplitudinii undelor de Broglie) determină probabilitatea de găsirea unei particule la un moment dat într-un anumit volum limitat.
Interpretarea statistică a undelor de Broglie și a relației de incertitudine Heisenberg a condus la concluzia că ecuația mișcării din mecanica cuantică, care descrie mișcarea microparticulelor în diferite câmpuri de forță, ar trebui să fie o ecuație din care proprietățile undei observate experimental ale particulelor ar trebui să fie urma. Ecuația de bază ar trebui să fie ecuația pentru funcția de undă, deoarece pătratul acesteia determină probabilitatea de a găsi o particulă la un moment dat într-un anumit volum dat. În plus, ecuația dorită trebuie să țină cont de proprietățile de undă ale particulelor, adică trebuie să fie o ecuație de undă.
Ecuația de bază a mecanicii cuantice a fost formulată în 1926 de E. Schrödinger. Ecuația Schrödinger, ca toate ecuațiile de bază ale fizicii (de exemplu, ecuația lui Newton în mecanica clasică și ecuațiile lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic) nu este derivată, ci postulată. Corectitudinea ecuației Schrödinger este confirmată de acordul cu experiența rezultatelor obținute cu ajutorul ei, care, la rândul său, îi conferă caracterul legilor naturii.
Funcția de undă care satisface ecuația Schrödinger nu are analogi în fizica clasică. Cu toate acestea, la lungimi de undă foarte scurte de Broglie, trecerea de la ecuațiile cuantice la ecuațiile clasice se face automat, la fel cum optica undelor trece în optica cu raze pentru lungimi de undă scurte. Ambele treceri la limită sunt efectuate matematic în mod similar.
Descoperirea unui nou nivel structural al structurii materiei și metoda mecanică cuantică a descrierii acesteia au pus bazele fizicii corp solid. S-au înțeles structura metalelor, dielectricilor, semiconductorilor, proprietățile lor termodinamice, electrice și magnetice. S-au deschis căi pentru căutarea intenționată a materialelor noi cu proprietățile necesare, modalități de creare a unor noi industrii, noi tehnologii. S-au făcut progrese mari ca rezultat al aplicării mecanicii cuantice la fenomenele nucleare. Mecanica cuantică și fizica nucleară au explicat că sursa colosală a energiei stelare este reacțiile de fuziune nucleară care au loc la temperaturi stelare de zeci și sute de milioane de grade.
Aplicarea mecanicii cuantice la câmpuri fizice. S-a construit o teorie cuantică a câmpului electromagnetic - electrodinamica cuantică, care a explicat multe fenomene noi. Fotonul, o particulă a câmpului electromagnetic, care nu are masă în repaus, și-a luat locul în seria particulelor elementare. Sinteza mecanicii cuantice și teoria specială a relativității, realizate de fizicianul englez P. Dirac, au condus la predicția antiparticulelor. S-a dovedit că fiecare particulă ar trebui să aibă propriul „dublu” - o altă particulă cu aceeași masă, dar cu o încărcătură electrică opusă sau altă sarcină. Dirac a prezis existența pozitronului și posibilitatea de a transforma un foton într-o pereche electron-pozitron și invers. Pozitronul, antiparticula electronului, a fost descoperit experimental în 1934.
LA Viata de zi cu zi Există două moduri de a transfera energie în spațiu - prin intermediul particulelor sau undelor. Pentru a arunca, să zicem, un os de domino echilibrat pe marginea lui de pe masă, îi puteți da energia necesară în două moduri. În primul rând, puteți arunca un alt domino în el (adică transferați un impuls punctual folosind o particulă). În al doilea rând, puteți construi piese de domino într-un rând, ducând de-a lungul lanțului la cel de pe marginea mesei și să-l aruncați pe primul pe al doilea: în acest caz, impulsul va fi transmis de-a lungul lanțului - al doilea domino va fi transmis. copleși pe al treilea, pe al treilea pe al patrulea și așa mai departe. Acesta este principiul val al transferului de energie. În viața de zi cu zi, nu există contradicții vizibile între cele două mecanisme de transfer de energie. Deci, o minge de baschet este o particulă, iar sunetul este un val și totul este clar.
Să rezumam cele spuse. Dacă fotonii sau electronii sunt direcționați pe rând într-o astfel de cameră, ei se comportă ca niște particule; totuși, dacă se colectează suficiente statistici ale unor astfel de experimente individuale, se va constata că, în total, acești electroni sau fotoni vor fi distribuiți pe peretele din spate al camerei în așa fel încât un model familiar de vârfuri și dezintegrari alternative ale pe ea se va observa intensitatea, indicând natura ondulatorie a acestora. Cu alte cuvinte, în microcosmos, obiectele care se comportă ca niște particule, în același timp, par să-și „amintească” natura ondulatorie și invers. Această proprietate ciudată a obiectelor din microlume se numește dualismul undelor cuantice. Au fost efectuate numeroase experimente pentru a „dezvălui adevărata natură” a particulelor cuantice: au fost utilizate diverse tehnici și instalații experimentale, inclusiv cele care ar permite, la jumătatea drumului până la receptor, să dezvăluie proprietățile undei ale unei particule individuale sau, dimpotrivă, să determine proprietățile undei ale unui fascicul de lumină prin caracteristicile cuantelor individuale. Totul este în zadar. Aparent, dualismul undelor cuantice este obiectiv inerent particulelor cuantice.
Principiul complementarității este o simplă afirmație a acestui fapt. Conform acestui principiu, dacă măsurăm proprietățile unui obiect cuantic ca particulă, vedem că se comportă ca o particulă. Dacă îi măsurăm proprietățile undelor, pentru noi se comportă ca o undă. Cele două puncte de vedere nu sunt deloc contradictorii; ele sunt completa unul pe altul, ceea ce se reflectă în numele principiului.
După cum am explicat deja în Introducere, cred că filosofia științei a beneficiat de o astfel de dualitate undă-particulă incomparabil mai mult decât ar fi fost posibil în absența ei și o distincție strictă între fenomenele corpusculare și ondulatorii. Astăzi este destul de evident că obiectele microcosmosului se comportă într-un mod fundamental diferit față de obiectele macrocosmosului cu care suntem obișnuiți. Dar de ce? Pe ce tablete este scris? Și, la fel cum filozofii naturii medievali s-au luptat să descopere dacă zborul unei săgeți a fost „liber” sau „forțat”, la fel și filosofii moderni se luptă să rezolve dualismul undelor cuantice. De fapt, atât electronii, cât și fotonii nu sunt unde sau particule, ci ceva foarte special în natura sa intrinsecă - și, prin urmare, nu pot fi descrise în termenii experienței noastre de zi cu zi. Dacă continuăm să încercăm să strângem comportamentul lor în cadrul paradigmelor care ne sunt familiare, tot mai multe paradoxuri sunt inevitabile. Deci principala concluzie aici este că dualismul pe care îl observăm este generat nu de proprietățile inerente ale obiectelor cuantice, ci de imperfecțiunea categoriilor în care gândim.
Principiul conformității
O nouă teorie care pretinde că are o cunoaștere mai profundă a esenței universului, mai mult Descriere completa iar pentru o aplicare mai largă a rezultatelor sale decât precedentul, ar trebui să îl includă pe cel precedent ca caz limitativ. Astfel, mecanica clasică este cazul limitativ al mecanicii cuantice și mecanica teoriei relativității. mecanica relativista ( teorie specială relativitatea) în limita vitezelor mici trece în mecanica clasică (newtoniană). Acesta este cuprinsul principiului metodologic al corespondenței formulat de N. Bohr în 1923.
Esența principiului corespondenței este următoarea: orice nouă teorie mai generală, care este dezvoltarea teoriilor clasice anterioare, a cărei validitate a fost stabilită experimental pentru anumite grupuri de fenomene, nu respinge aceste teorii clasice, ci le include. Teoriile anterioare își păstrează semnificația pentru anumite grupuri de fenomene ca formă limită și caz special al noii teorii. Acesta din urmă determină limitele aplicării teoriilor anterioare, iar în anumite cazuri există posibilitatea unei tranziții de la o nouă teorie la una veche.
În mecanica cuantică, principiul corespondenței relevă faptul că efectele cuantice sunt semnificative numai atunci când se consideră cantități comparabile cu constanta lui Planck (h). Când luăm în considerare obiectele macroscopice, constanta lui Planck poate fi considerată neglijabilă (hà0). Aceasta duce la faptul că proprietățile cuantice ale obiectelor luate în considerare se dovedesc a fi nesemnificative; reprezentări ale fizicii clasice – sunt corecte. Prin urmare, valoarea principiului corespondenței depășește granițele mecanicii cuantice. Va deveni o parte integrantă a oricărei noi teorii.
Principiul complementarității este una dintre cele mai profunde idei științe naturale moderne. Un obiect cuantic nu este o undă și nici o particulă separat. Studiul experimental al micro-obiectelor implică utilizarea a două tipuri de instrumente: unul vă permite să studiați proprietățile undei, celălalt - corpuscular. Aceste proprietăți sunt incompatibile în ceea ce privește manifestarea lor simultană. Cu toate acestea, ele caracterizează în mod egal obiectul cuantic și, prin urmare, nu se contrazic, ci se completează reciproc.
Principiul complementarității a fost formulat de N. Bohr în 1927, când s-a dovedit că în timpul studiului experimental al micro-obiectelor se pot obține date exacte fie asupra energiilor și momentelor acestora (model energie-impuls), fie asupra comportamentului lor în spațiu și timp (imagine spațio-temporală). Aceste imagini care se exclud reciproc nu pot fi aplicate simultan. Deci, dacă organizăm căutarea unei particule cu ajutorul unor instrumente fizice precise care îi fixează poziția, atunci particula este găsită cu probabilitate egală în orice punct al spațiului. Aceste proprietăți caracterizează însă în egală măsură micro-obiectul, ceea ce presupune utilizarea lor în sensul că în locul unei singure imagini este necesar să se utilizeze două: energie-impuls și spațio-temporal.
Într-un sens larg filozofic, principiul complementarităţii lui N. Bohr se manifestă în caracterizarea diferitelor obiecte de cercetare în cadrul aceleiași științe.