Критика матеріалізму як основи наукового пізнання

Зміст

Вступ………………………………………………………………………2

1. Критика матеріалізму  як основи наукового пізнання………………..6

2. Проблема структури  матерії…………………………………………..14

3. Перспективи розвитку  фізики…………………………………………19

4. «Копенгагенська  інтерпретація» квантової механіки……………….30

Висновок…………………………………………………………………..37

Список використаних джерел……………………………………………39

Вступ

Вернер Гейзенберг (1901-1976) відомий у світі як фізик-теоретик, один з тих вчених, який вніс вирішальний вклад у побудову квантової механіки - фізичної теорії 20 століття, яка радикально змінила наші уявлення про мікросвіті - світі молекул, атомів, елементарних частинок . Він розробив матричний варіант квантової механіки. Йому належить честь відкриття найважливішої формули в науці 20 століття - співвідношення невизначеностей. Але теоретичні інтереси Гейзенберга і його творча активність виходили далеко за межі спеціально наукової діяльності. Всі ті, хто його знав особисто, підкреслюють його неминущий інтерес до філософської думки і її історії, його увагу до проблем художньої творчості, його серйозну заклопотаність соціальними подіями часу. Учень і близький друг Гейзенберга Карл Вейцзеккером писав, що він був, перш за все, внутрішньо активною особистістю з широким колом інтелектуальних інтересів і тільки потім видатним вченим.

У чому ж Гейзенберг бачить сенс і мету наукової діяльності? За допомогою науки людина визначає і будує свої відносини з навколишнім  світом і знаходить тим самим  прийнятні форми життя в цьому  світі. Якщо природознавство відкриває  нам смислову єдність природи, то мистецтво, зауважує Гейзенберг, спонукає нас до прояснення сенсу нашого існування. Як наука, так і мистецтво ставлять людину перед неймовірним різноманіттям  явищ. Наука прагне зрозуміти все  існуюче, у тому числі і життя, з єдиної точки зору. У мистецтві  можна спостерігати прагнення знайти таке світорозуміння, яке було б  загальним для всіх людей на Землі.

В кінці минулого століття чудові досягнення фізики елементарних частинок породжують в умах вчених тривожні сумніви в перспективах розвитку фізики взагалі. Було поставлене питання: а чи не закінчиться в самий найближчий час фізика як наука? Справді - всі природні речовини і все випромінювання складаються з елементарних часток. Створюється враження, що залишається тільки описати і дослідити визначальні властивості частинок і знайти загальний закон їхньої поведінки. Якщо це буде зроблено, то будуть відомі контури всіх фізичних процесів. Прикладна фізика і розробка технічних застосувань можуть ще тривати, але вивчення фундаментальних явищ було б у цьому випадку закінчено.

Досліджуючи питання  про можливий кінець фізичної науки, Гейзенберг справедливо звертається до історичного досвіду розвитку науки. Цей досвід показує, що подібні ідеї вже висувалися в історії фізики, але кожен раз вони відкидалися самим ходом розвитку науки.

Звичайно, в історії  пізнання природи будувалися такі теорії, які можна назвати внутрішньо замкнутими і в цьому сенсі  остаточно завершеними. 
У книзі «Фізика і філософія» Гейзенбергом констатуються чотири існуючі в сучасній фізичній науці «замкнуті системи» відомим чином пов'язаних понять, визначень і аксіом, кожна з яких описує певну область явищ природи. Перша система - механіка Ньютона, що включає статику, акустику, аеродинаміку, небесну механіку і т. д. Друга система сформувалася в зв'язку з теорією теплоти. Третя система виведена з електричних і магнітних явищ. Четверта система - квантова теорія, що охоплює квантову механіку, теорію атомних спектрів, хімію, теорію провідності і т. д. Крім того, відзначається можливість існування П'ятої замкнутої системи понять, яка буде побудована у зв'язку зі створенням теорії елементарних частинок.

Характеризуючи  типові риси замкнутих систем, Гейзенберг вказує, що кожній системі понять відповідає математичне уявлення і що система повинна бути придатною для опису широкої області досвіду, причому межі застосування понять повинні визначатися емпірично. Безсумнівно, що ці введені Гейзенбергом «замкнуті системи» понять відповідають тому, що форми руху матерії, будучи пов'язані переходами, якісно відрізняються один від одного. З міркувань Гейзенберга про співвідношення між «системами понять» особливий інтерес представляє таке висловлювання: «Перша система міститься в третій і четвертій як їх граничний випадок, і разом з тим перша і частково третина необхідних для четвертої як апріорна підстава для опису експериментів» [3, с.75]. Ідея цього висловлювання проходить в різних аспектах через весь зміст книги «Фізика і філософія».

Вивчаючи історію  науки, зауважує Гейзенберг, ми не повинні  обмежуватися історією відкриттів і  спостережень, але зобов'язані включати в розгляд історію розвитку понять. Такі поняття класичної механіки як маса, сила, швидкість, місце, час, являють  собою відволікання від багатьох реальних особливостей досліджуваних  процесів. Зміст цих та інших понять теорії суворо визначен і в силу цього теоретичні твердження, в які входять ці поняття, виявляються вірними незалежно від зазначених особливостей, а одже вірними на всі часи і в будь-яких найвіддаленіших зоряних системах. В рамках своїх понять механіка Ньютона остаточна і завершена.

Претензії на загальність  продовжують діяти, але це не означає  їх реалізації в тому сенсі, що всі  природні явища можуть бути пояснені на основі механіки. І, тим не менш, велика сфера досвіду цілком виразно  описується в поняттях механіки і  завжди може бути представлена ​​цими поняттями. Гейзенберг зауважує в цьому зв'язку, що загальне і особливе співіснують і в загальній структурі знання і складають суттєву і необхідну особливість його розвитку.

Теорія відносності  і квантова механіка - також замкнуті теорії, спираються на своєрідні ідеалізації. Для побудови такої замкнутої  теорії при дослідженні елементарних частинок необхідно шукати або будувати більш глибоку ідеалізацію, яка  в граничному випадку призводила б до вже відомих фізичним теоріям. Припустимо, що така ідеалізація знайдена і побудована замкнута теорія елементарних частинок. Чи можна в такому разі говорити, що фізика прийшла до свого завершення?

При формулюванні всеосяжних законів використовується процедура  ідеалізації, ведуча до вироблення вихідних понять теорії. Гейзенберг звертає  особливу увагу на процедуру ідеалізації і показує, що будь-яка ідеалізація охоплює обмежене коло явищ. Усі біологічні об'єкти складаються з елементарних часток. Однак поняття життя не міститься в тих чи інших ідеалізація, які лежать в основі фізичних теорій. Необхідно усвідомити, що наука не однорідна, способи утворення понять істотно несхожі. Але ці способи рухливі і не закріплені за будь-якої окремої наукою. Така рухливість, відмінність у способах формування понять вимагають досліджень в прикордонних сферах - в області математики, теорії інформації, філософії. Ці області дають нам можливості об'єднання і зв'язку різних наукових дисциплін. Подальший розвиток науки, її доля залежить від того, наскільки успішно будуть проходити процеси об'єднання, що ведуть до подолання історично сформованих кордонів.

В цьому історично  необхідному процесі подолання  роз'єднаності між науками особлива роль належить філософського мислення. Завдання полягає в тому, щоб знайти дійсно плідні підходи до вирішення питання, спираючись на необхідну в даній проблемі філософську думку. Звертаючись до труднощів у розвитку науки, Гейзенберг зауважує, що, на жаль, доводиться спостерігати безліч безплідних зусиль у спробах подолати ці труднощі. Безрезультатність такого роду досліджень обумовлена, на його думку, небажанням багатьох вчених звертатися до філософського мислення. Але оскільки народження справді нових наукових досягнень неможливо без взаємодії з філософськими ідеями, дослідники-спеціалісти мимоволі виходять з поганої філософії і під впливом її забобонів приходять до плутанини в самій постановці питань. «Погана філософія, - каже Гейзенберг з незвичайною для його стилю різкістю, - поволі губить хорошу фізику» [2, с.172].

1. Критика матеріалізму як основи наукового пізнання.

У книзі «Філософські проблеми атомної фізики» Гейзенберг неодноразово повертається до питання - що дало розвиток сучасної фізики для  розуміння корінних принципів наукового  знання? Як підкреслює Гейзенберг, класична фізика будувалася на наступному основному  положенні: існують об'єктивні події, що відбуваються в часі і просторі і не залежать від спостерігача і  його вимірів. Пізнання цих об'єктивних подій, що відбуваються в реальних просторі і часі, і складає сутність науки. В цілому ця характеристика класичної  фізики правильна. Дійсно, матеріалістична  теорія пізнання стихійно приймається  всім природознавством, у тому числі і класичною фізикою.

Однак Гейзенберг стверджує, що становище змінилося з виникненням  атомної фізики і особливо квантової  механіки. Ці нові фізичні теорії привели  нібито до створення цілком «нового  способу мислення», неминучим наслідком  якого є відмова від визнання об'єктивності простору і часу, відмова  від принципу причинності. Гейзенберг ставить питання - чи повинен вчений раз і назавжди відмовитися від  думки про об'єктивність подій  в часі і просторі або ж цю відмову можна розглядати як певну «перехідну кризу», від якої наука надалі позбудеться? На це питання він відповідає з повною рішучістю: така відмова має бути остаточною; ніколи і ніякі експерименти вже не повернуть науку на шлях визнання об'єктивності явищ, простору і часу. Прагнення розуміти явища природи як об'єктивні, він порівнює з донауковими спробами людей, які вважали Землю плоским диском обмеженого розміру, знайти «край світу». Як немає «краю світу», так ніби й немає об'єктивних явищ, незалежних від спостерігача! «... Надія, що нові експерименти наведуть нас на слід об'єктивних подій у часі і просторі, була б не більш грунтовною, - пише Гейзенберг, - чим надія знайти« край світу »де-небудь в районах Антарктики» [1, с10]. Так, наприклад, за Гейзенбергом, атоми, що вивчаються сучасною фізикою, не можна розглядати як реальні об'єкти, що знаходяться в просторі та часі. Гейзенберг стверджує, що, по суті, вони є не матеріальними частками, а тільки символами, введення яких надає законам природи особливо просту форму. «Атомне вчення сучасної фізики, таким чином, істотно відрізняється від античної атомістики тим, що воно не допускає більше будь-якої інтерпретації в дусі наївного матеріалістичного світогляду» [1, с.49-50].

Справа тут, звичайно, не в тому, що Гейзенберга не задовольняє  будь-яка наївна форма матеріалізму. Він відкидає матеріалізм взагалі  як науковий світогляд, як основу наукового  пізнання. Чим же Гейзенберг намагається обгрунтувати свою категоричну відмову від матеріалізму і свій захист ідеалізму? На які конкретні дані фізики він прагне спертися у своєму настільки далеко йде перегляд основ наукового пізнання?

Не можна не побачити, що аргументація Гейзенберга заснована  на змішуванні різних питань. Гейзенберг будує своє заперечення матеріалізму взагалі на критиці обмежених  уявлень метафізичного матеріалізму. Справді, характеризуючи точку зору класичної фізики, що стоїть на позиції  визнання об'єктивності, даною нам  у відчутті, Гейзенберг пов'язує це визнання об'єктивної реальності з  обов'язковим твердженням, що час  і простір один від одного не залежні, незмінні, з фізичними об'єктами не пов'язані [1 , с.3-4]. Матеріалізм, каже він, обов'язково повинен визнавати незмінність простору і часу, їх незалежність один від одного і від матеріальних об'єктів. Але сучасна фізика показала взаємозв'язок простору і часу, розкрила зв'язок властивостей простору з розподілом матерії, залежність просторових і часових властивостей тіл від їх руху. Отже, робить висновок Гейзенберг, матеріалізм спростують.

Проте з того, що простір і час виявилися тісно  взаємопов'язані, що вони залежать від  властивостей рухомої матерії, зовсім не випливає, що фізичні явища стали  залежними похідними від суб'єкта. Виявилася не спроможною метафізична  точка зору, згідно якої, простір  і час - це якісь незмінні і незалежні один від одного порожні «вмістища» для фізичних процесів. Але від цього ні простір, ні час, ні самі фізичні процеси не перестали бути об'єктивно реальними. Своє заперечення об'єктивності фізичних явищ, простору і часу Гейзенберг не може вивести з даних сучасної фізики; він насильно нав'язує його фізичній науці.

Інший аргумент, використовуваний Гейзенбергом для заперечення об'єктивної реальності, полягає в наступному. Матеріалізм, на його думку, обов'язково пов'язаний з визнанням того, що дрібні частки матерії є зменшеними копіями  звичайних макроскопічних тіл і  неодмінно повинні рухатися по законам  механіки Ньютона. Тим часом сучасна  фізика довела, що мікрооб'єкти мають складну корпускулярно-хвильову природу і підпорядковуються особливим, невідомим раніше, квантовим законам. Значить, укладає Гейзенберг, матеріалізм зазнав краху, мікрооб'єкти не є об'єктивною реальністю! 
Абсолютно ясно, однак, що розвиток фізики показав неспроможність метафізичної точки зору, згідно якої всі види і форми руху матерії скрізь і всюди однакові і підкоряються законам механіки. З того, що якісно своєрідні форми матерії, якими є мікрооб'єкти, притаманні особливі форми руху, нетотожні механічному переміщенню, зовсім не випливає, що вони не є об'єктивною реальністю.

І в цьому випадку  Гейзенберг, суперечачи фактами, насильно нав'язує сучасної фізики заперечення  об'єктивної реальності. Аналогічним  чином «обгрунтовує» він і  своє заперечення принципу причинності  в мікропроцеси. Пов'язуючи визнання об'єктивності причинності з твердженням  про те, що всі форми причинності  зводяться до механічного, він оголошує причинність ліквідованою, оскільки в мікропроцесу виявлені інші форми  причинних зв'язків, відмінні від  механічних. Заперечення об'єктивного  характеру причинності Гейзенберг висловив в альтернативі: або опис мікропроцеси в рамках простору і  часу ціною відмови від причинності; або причинне опис мікропроцеси ціною відмови від простору і часу.  (x, y, z, t).yПід описом поза простором і часом Гейзенберг розуміє опис стану мікрочастинки за допомогою хвильової функції  З неможливості виміряти на досвіді хвильову функцію окремої мікрочастинки, Гейзенбрг робить суб'єктивістську висновок про те, що хвильова функція є символічна математична схема стану квантової частинки поза простором і часом. Зате в цьому випадку, як стверджує Гейзенберг, зберігається причинність, що виражається рівнянням Шредінгера. Знаючи початкові значення цієї функції, можна знайти її значення в будь-який майбутній момент часу. Гейзенберг, однак, позбавляє цю причинність об'єктивних якостей. Вона в нього виступає не як форма об'єктивної зв'язку мікропроцеси, а як символічна, не пов'язана з реальністю маіематіческая формула, що зв'язує зміна імовірнісних станів. Далі, за Гейзенберг, виходить, що для опису руху частинки в просторі і часі необхідне втручання приладу для визначення початкових значень положення і швидкості, що веде до співвідношення невизначеностей, докладніше про яке буде сказано далі, і відмови від причинного опису [4, с. 82].