Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата



2.10. Становление постнеклассической науки В современную эпоху, в последнюю треть нашего столетия мы являемся свидетелями новых радикальных изменений в основаниях науки. Эти изменения можно охарактеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой рождается новая постнеклассическая наука. Иа передний план выдвигаются междисциплинарные и проблемно-ориентированные исследования единого процесса самоорганизации Вселенной. Система (физическая, химическая, биологическая и социальная) теперь предстаег перед нами как набор когерентных, развивающихся процессов, проявляющихся во времени в виде устойчивых структур, не имеющих ничего общего ни с равновесием, ни с жёсткостью технологических структур (Степин, Горохов, Розов 1996: 297-298, Янч 1999: 147).

Идеи космической эволюции: эмпирически подтверждена модель эволюционирующей Вселенной Фридмана- Гамова, на стыке космологии и физики элементарных частиц возникла теория раздувающейся Вселенной - инфляционная модель (Степин, Кузнецова 1994: 200-203). Идеи эволюции проникают и в физику: биологические системы имеют историю, человеческая жизнь имеет историю, а вот физика была как бы вне истории. И мы пытаемся найти место физике в общем контексте науки (И. Р. Пригожин).

Идеи эволюции в биологии: теоретически и эмпирически обоснована додарвиновская, доклеточная-биохимическая эволюция. История древнейших форм жизни на Земле (микроорганизмы, более 4-х млрд. лет назад) стала доступна прямому наблюдению методами микропалеонтологии. Теория биологической эволюции Ч. Дарвина уточняется современной синтетической теорией эволюции живого вещества. Многочисленный эмпирический материал разных наук синтезируется в единую теорию антропосоциогенеза - эволюции от приматов к человеку.

Общенаучные направления (кибернетйка, теория систем) и концепции самоорганизации (неравновесная термодинамика, синергетика). Концепции самоорганизации неживых систем (теория диссипативных структур И. Р. Пригожина - порядок через флуктуацию, синергетика и многочисленные примеры самоорганизации систем разной природы Г. "акена). Математическая модель самоорганизации "живых" молекул М. Эйгена. Взаимосвязь и общность процессов на разных уровнях Универсума.

Актуальность идей Ф. Энгельса по интеграции естественнонаучных дисциплин и созданию единой философской теории развития природы, общества и мьпнления для современного естествознания. Универсальный эволюционизм как основа для интеграции науки и культуры (Степин, Кузнецова 1994: 196-226, Ласло 1997, Янч 1999: 145-157). Формирование междисциплинарной теории прогресса на основе идей нелинейной термодинамики и кибернетической теории систем (А. П. Назаретян) - новая роль человека: мы уже не просто осознающая себя Вселенная, мы уже и творцы этой эволюции (Э. Янч).

Антропоцентризм постнеклассической науки: этика в науке, проблемы истоков, становления и перспектив Интеллекта - актуализм и принцип элевационизма (А. П. Назаретян), модельная гносеология, особые стратегии в эксперименте - компьютерное моделирование, проблема отношений естественного и искусственного Интеллекта.

Основной естественнонаучный парадокс эволюционной картины мира: концепции эволюции, самоорганизации и закон возрастания энтропии. "аос и порядок, организация и дезорганизация, однообразие и разнообразие, равновесие и неравновесие. Различные варианты теоретического решения парадокса эволюции (Л. Больцман, А. Пуанкаре, В. И. Вернадский). Практическое осмысление парадокса эволюции (Назаретян 1991: 18-26, Степин, Кузнецова 1994: 197, 205).

3. Тезисы теории прогрессивной эволюции 3. 1. Категории и модели универсальной эволюции

Концепция эволюции Вселенной Г. Спенсера: эволюция есть интеграция и рассеивание материи, переход материи от неопределённой, несвязанной однородности (гомогенности) к определённой, связанной разнородности (гетерогенности), многообразие элементов и определённость связей между ними есть критерий прогрессивной эволюции (Спенсер 1997: 13, 37-48). Возрастание энергии, используемой системой для сохранения как мотив прогресса в "Энергетике общих законов прогресса" В. Оствальда (Назаретян 1991: 42-46). Грандиозная картина эволюции Универсума от элементарных частиц до живой материи, человека и разв6ртьвания ноосферы в "Феномене человека" П. Т. де »ардена (эволюция как возрастание сознания).

Эволюционные категории термодинамики (Р. Клаузиус, Л. Больцман, И. Р. Пригожин), кибернетики (Н. Винер), общей теории систем (Л. Берталанфи) и теории информации (К. »еннон) - энтропия и энергия, управление и обратная связь, система - среда, цель - сохранение, информация, разнообразие и моделирование мира (Назаретян 1986: 11-63, Назаретян 1991: 45-48).

Эволюционная проблематика в "Тектологии" А. А. Богданова: сопряженность организации и активности материи; конфликтная природа любых взаимодействий - всякая активность есть сопротивление другим активностям; экстраполяция теории естественного отбора на добиологические процессы - борьба организационных форм как фактор материальных изменений, сохранение более устойчивых организаций в ущерб менее устойчивым; неравновесный аспект взаимодействий "система - среда". Тектология А. А. Богданова как ориентир для сближения общей теории систем с кибернетикой и формирование кибернетической теории систем - описание поведения систем в терминах цель, разнообразие, отражение (информационное моделирование), управление (Назаретян 1986: 11-66, 1991: 48-51).

Самоорганизующаяся Вселенная Э. Янча: космическая прелюдия, биохимическая и биосферная коэволюция, социокультурная эволюция, самоорганизация и мир человека (Янч 1999: 143-157). Язык универсального эволюционизма и дарвиновская триада (изменчивость, наследственность, отбор), расширение языка (бифуркационные состояния) в теории самоорганизации Н. Н. Моисеева (Моисеев 1998: 62-73).

3. 2. Причина и условие прогрессивной эволюции Варианты объяснения причин прогрессивных изменений: нацеленность Вселенной на будущие результаты (целевая причина Аристотеля, телеологические концепции, ортогенез П. Т. »ардена, номогенез Л. С. Берга, имманентная устремленность всей материи к усложнению у И. Р. Пригожина) и отсутствие плана - изменения, в том числе и прогрессивные, происходят за счет "внешних", актуальных факторов среды (теория естественного отбора Ч. Дарвина).

С точки зрения современного естествознания, все изменения Универсума происходят за счёт сил внутреннего взаимодействия элементов системы мира, за счёт самоорганизации. Причина прогрессивных изменений обнаруживается в имманентных свойствах материи, а именно в противоречивом единстве активности ("напряжённости") материальных взаимодействий (принципиальная возможность возникновения далёких от равновесия систем доказана экспериментально Г. "акеном и И. Р. Пригожиным) и законов сохранения систем (принцип Ле-»ателье, законы Гука, Вант-Гоффа, открытие "запасных" обратных связей геофизических образований, принцип наименьшего действия в квантовой механике). Суть законов сохранения сводится к тому, что любое физическое взаимодействие реализует тот из возможных результатов, при котором совокупный рост энтропии минимален (закон Онсагера).

Поэтому развитие материи следует выводить не из "стремления к развитию или к самоорганизации", а из стремления к сохранению Зое достигнутого неравновесного состояния систем в ходе давления среды (кризисные, бифуркационные состояния). Целевая природа организационных феноменов заключается в необходимости их актуального самосохранения в ходе взаимодействий.

Неравновесный аспект проблемы сохранения (смысл эволюции состоит в стабилизации более высоких значений неравновесия со средой). Сочетание законов сохранения и активности материи создает феномен "агрессивности" взаимодействий: система стремится выделиться из среды, вырваться из плена равновесия за счет подавления аналогичных стремлений конкурентов (Назаретян 1991: 51-55).

Условием эволюции является использование свободной энергии, которая высвобождается при деградации систем с неустойчивым равновесием. Созидательные процессы всегда оплачиваются разрушением, а разрушение является источником созидания. Этот объективный закон есть следствие второго начала термодинамики, проклятье, извечно довлеющее над жизнью, обществом и составляющее коллизию, условие, импульс бытия (Назаретян 1996: 22-23, Седов 1993). Всё созидается лишь ценой соответствующего разрушения (»арден 1987: 51-52).

3. 3. Критерии прогрессивной эволюции С позиций междисциплинарной теории прогресса А. П. Назаретяна универсальная эволюция характеризуется триединой направленностью: балее высоким уровнем неравновесия системы со средой или бапее эффективным способом использования энергии, бапее сложной организацией системы ипи бапее высокой степенью разнообразия и новой формой отражения (информационногомоделирования) мира ~Назаретян 1991: 57-65).

Конкуренция между активно стремящимися к самосохранению системами обеспечивает отбор организационных форм и типов поведения более эффективных с точки зрения их неравновесного потенциала (более эффективное использование энергии). Новый уровень термодинамического неравновесия со средой как первый критерий прогресса.

Сохранение неравновесного состояния требует более сложной организации системы. По закону необходимого разнообразия У. Р. Эшби эффективность работы по удержанию неравновесных процессов пропорциональна "внутреннему" разнообразию и, соответственно, разнообразию "внешних" связей системы, согласно же закону иерархических компенсаций Е. А. Седова (Седов 1993) рост разнообразия на верхнем уровне иерархической организации обеспечивается ограничением разнообразия на предыдущем. Из этого следует, что переход на более высокую ступень развития - не только приобретение новых возможностей, но и ограничение, снятие, преодоление и сохранение предыдущих. Более высокая степень разнообразия или сложности систем как второй критерий прогресса.

"арактер отбора в эволюции определяется совершенствованием отражательных способностей систем. Важнейшим фактором самосохранения системы является отражение внешнего мира, моделирование информации о среде. "Сознание" тем совершеннее, чем более сложно организованное материальное строение оно сопровождает (»арден 1987: 58). Новое качество информационного моделирования как третий и самый главный критерий прогресса в эволюции.

Гениальный английский учёный Дж. К. Максвелл ещё в 1871 году впервые почувствовал диалектически противоречивое отношение между энергией и информацией, определившее одно из самых общих направлений эволюции. "Демон" Максвелла противодействует возрастанию энтропии, используя Интеллект (информационную модель мира) и

способен обуздывать уравновешивающие силы природы путём их направленной организации, достигать полезного эффекта, превышающего в энергетическом отношении приложенное усилие (Назаретян 1991: 87-89).

3.4. Роль отражения в эволюции "Субъектные свойства" (отражение, информационное моделирование, "сознание") материальных систем имманентны, т. е. не возникают, а только приобретают новое качество с повышением эффективности организации, "внутреннее" сознание и "внешняя" материальность вещей (»арден 1987: 53-68, Назаретян 1991: 60, Абдеев 1994: 150- 160). Атрибутивная концепция информации - информация как мера упорядоченности структур и их взаимодействий на всех стадиях организации материи (Абдеев 1994: 162).

Одна из самых сложных проблем современного естествознания - функционирование отражения в неживом мире (существует ли в неживом мире опосредующее звено между многообразным миром и миром данной системы?). Многие эмпирические данные не поддаются объяснению без гипотезы слабых форм "сознания" в неживой материи, "космического сознания", всеобщего информационного поля (В. В. Налимов). Антропоцентрический (принимающий в качестве исходного эмпирического факта реальное существование человека) элевационизм (общенаучный метод постнеклассической науки, противоположный редукционизму) акцентирует внимание на субъектном аспекте взаимодействий на низших уровнях и объясняет более простые явления по аналогии с более сложными сквозь призму их потенциального развития (Назаретян 1991: 41). С эволюционной точки зрения отражение есть функция сохранения системы в ходе взаимодействий, поэтому в эволюции совершенствовались отражательные способности (главный критерий прогресса в эволюции).

В сравнении с высокоорганизованными системами в доорганических системах затруднена "внешняя" регистрация модели мира (по »ардену, "внешняя" и "внутренняя" стороны мира в глубинах неживой материи в точности соответствуют друг другу). На уровне элементарных частиц и физических тел отражение - это взаимопревращение и простое взаимодействие (изменение вещесгвенных структур). Здесь формы отражения не имеют собственной динамики для предвосхищения, носят пассивный характер. Преобразования в модели мира происходят одновременно с преобразованиями вещественных структур - синхронное моделирование (Назаретян 1991: 63). На уровне неорганических химических систем отражение избирательно (селективно), у автокаталитических химических реакций появляется блок управления и для коррекции поведения возникает контур обратной связи.

Живые формы отражения от раздражимости и чувствительности до психического отражения всегда активные, сигнальные, опережающие, эволюционирующие в сторону повышения сложности, богатства программ поведения. На высших этажах биосферной организации направленность эволюции смещается в сторону психического отражения. Информационная модель мира становится независимой от внешнего действия, вычленяются и актуализируются предметные образы, которые автономны и динамичны.

В контексте противоречивых отношений между энергией, энтропией и информационными (отражательными) процессами ("демон Максвелла"), Интеллект есть свойство информационной модели мира обеспечивать энергетическое превосходство полезного результата над затраченным усилием( Назаретян 1991: 87-89).

Самоотражение как высшая форма моделирования: в сознании каждого из нас эволюция замечает саму себя, осознавая себя (»арден 1987: 176), человек обретает не только собственное "Я", но и способность видеть и оценивать это "Я" со стороны и его отношения с другими "Я" и к другим "Я" (Моисеев 1998: 159). С эволюцией саморефлексирующего разума человек становится носителем. социальных и культурных измерений, а также интеллектуальных структур макромира. Человек измышляет, планирует и претворяет в реальность не только новый мир технологических равновесных систем, но и автопоэтические структуры своего собственного социального и культурного мира. Можно сказать, что человек вступает в коэволюцию с самим собой (Янч 1999: 154-155).

4. ФИЗИКА и КОСМОЛОГИЯ 4.1. От механики к электродинамике и теории относительности

Физика (от греч. природа) по Аристотелю (384-322 до н. э.) - наука, исследующая чувственную субстанцию. Для чувственного мира характерны движение как актуализация того, что в потенции уже есть, и оформляющаяся материя. Естественное состояние тела - покой (неподвижный перводвигатель, неподвижная Земля в центре мира, одни и те же небеса). Тела движутся из-за силы или импульса, которые зависят от массы, поэтому тяжёлое падает быстрее. Пространства (пустоты) нет, время связано с движением и абсолютно, хотя и не существует без души. Физическая реальность разделена на подлунный (характеризуется всеми формами изменения) и надлунный (нет места ни рождению, ни гибели, ни изменению, ни возрастанию, ни убыванию) миры. Всё, что происходит - происходит потому, что есть потенциальная цель (Реале, Антисери 1994: 146-151).

Г.Галилей (1564-1642) считал, что научный метод состоит не в пассивном созерцании и умозрении, а в эксперименте и проверил правильность физических представлений Аристотеля. Оказалось, что тела падают с одинаковым ускорением, независимо от веса, Земля вращается и не является центром Вселенной, вращается и Солнце, но всякое движение относительно (Реале, Антисери 1996: 98-134). С открытиями Н. Коперника, Дж. Бруно, И. Кеплера, Г. Галилея и Ф. Бэкона стало утверждаться представление, что всё происходящее подчиняется единым естественным законам (каузальный взгляд, в отличие от целевого у Аристотеля) (Назаретян 1991: 28-29, Реале, Антисери 1996: 43-57, 66-98).

Завершает научную революцию И. Ньютон (1643-1727), с его системой мира обретает лицо классическая физика (Реале, Антисери 1996: 135-148). И. Ньютон исходил из двух принципов - природа проста и все явления можно объяснить едиными причинами. Всё сущее состоит из неделимых, твёрдых, непроницаемых корпускул. Тела двигаются согласно трём ясным, рациональным законам (Р=0 и а=0, Р=ша, Е+=Р-) и закону всеобщего тяготения (сила тяготения действует постоянно, на любых расстояниях (принцип дальнодействия) и зависит от массы). Законы вечные, всегда и везде обязательные. Система Ньютона рассматривалась как окончательная и завершённая. Объектом дискуссии стали лишь понятия Абсолютного пространства (существует наряду с вещами) и Абсолютного времени (протекает безотносигельно к чему-либо вне его). И. Кант (1724-1804), например, считал, что пространство и время не существуют вне нас, а являются априорными, субъективными формами существования вещей. Система определений и аксиом Ньютона в виде уравнений описывала неизменную структуру природы и имела силу независимо от пространства и времени. Физика в течение двух столетий развивалась в направлении применения механики И. Ньютона ко всё более широким областям опьгга (Гейзенберг 1989: 52- 53).

Первая трудность возникла при рассмотрении в работах М. Фарадея (1791-1867) и Дж. К Максвелла (1831-1879) электромагнитного поля. В механике Ньютона сила тяготения задана, её природа не объяснялась, в работах Фарадея и Максвелла силовое поле само стало объектом исследования, физики пьггались найти уравнение движения для поля, а не законы движения для тел. Силовые поля приобрели ту же самую степень реальности, что и тела в ньютоновской теории (Гейзенберг 1989: 53). Максвелл вскрыл и электромагнитную природу световых волн. Свет должен распространятся в лёгкой субстанции - эфире как звуковые волны в воздухе (в вакууме звук не проходит), то есть свет движется в среде, эфире, а поля - это деформации упругой среды, эфира. Но, движется ли эфир, и, если да, то как световая волна проходит в движущемся эфире? Попытки экспериментального обнаружения эфира Майкельсона, Морлея, Миллера (найти разные скорости света по движению эфира и против) дали отрицательный результат (Гейзенберг 1989: 65-66).

В 1905 году А. Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности: постулаты - эфира нет, свет распространяется в пустом пространстве, электромагнитные поля реальны и могут существовать в пустом пространстве; скорость света предельна, не может быть достигнута материальным телом, постоянна для любых систем отсчёта. Следствия - эквивалентность массы и энергии (позже экспериментально подтвердилось рождение микрочастиц из энергии и "исчезновение" частиц в излучение), не может быть скорости выше скорости света, так как нужна бесконечно большая масса-энергия, и изменение представлений о пространстве и времени. Указания времени относительны и зависят от состояния движения тела отсчёта, относительно и понятие пространственного расстояния, мир является непрерывным чепарёхмерным единым пространственно-временным континуумом, время утрачивает самостоятельность (Эйнштейн 1965: 168-196, Гейзенберг 1989: 66-72).

Единая прежде физика распадается на четыре раздела: механика Ньютона (теория движения материальной точки, механика твёрдого тела, вращательное и колебательное движение, течение жидкостей, акустика, движение небесных тел), термодинамика (статистическая теория теплоты, законы сохранения энергии и возрастания энтропии), электродинамика и специальная теория относительности (электрические и магнитные явления, оптика) и квантовая теория - теория микромира (центральным понятием является функция вероятности, охватывает квантовую и волновую механику, теорию атомных спектров, кванговую химию) (Гейзенберг 1989: 56-57).

4.2.Основные этапы становления квантовой теории В классической физике все свойства непрерывны (не существует двух классических систем, которые были бы действительно одинаковы, из миллиардов планетарных систем звёзд не найдется и двух из них, совершенно одинаковых) и имеется неограниченное число вариантов. Поведение объектов зависит от начальных условий, которые могут принимать непрерывный ряд значений - нет прерывов, скачков (Вайскопф 1977: 46). С помощью идей непрерывности и неограниченности невозможно объяснить проблему излучения нагретых тел (проблему излучения абсолютно черного тела).

Любой кусок вещества, будучи нагрет, начинает светиться и при повышении температуры становится красным (излучение волнами), затем белым (излучение более короткой волны). Если излучение непрерывно и излучается энергия в виде волн всех частот, а разных частот бесконечно много, то энергия должна излучаться бесконечно (ультрафиолетовая катастрофа или проблема излучения абсолютно чёрного тела). Но в опыте так не бывает, ни одна звезда не излучает бесконечно.

В 1895 году этой проблемой стал заниматься М. Планк (1858-1947) и в 1900 году им была получена формула, в которой зависимость объёмной плотности излучения абсолютно чёрного тела от частоты излучения носила спектральный характер. Это означало, что энергия излучается порциями, дискретами, квантами (от лат. сколько). Излучение ограничено, так как излучается не волна (непрерывность), а порция, квант. Энергия одного кванта не может быть меньше 1~=6,62 10 " (энергия одного кванта=длина волны, умноженная на постоянную Планка-Ь). Планк на первый план выдвинул не проблему излучения, а проблему излучающего атома. Мысль о том, что энергия может испускаться и поглощаться лишь дискретными квантами энергии, была столь новой, что она выходила за традиционные рамки физики (Гейзенберг 1989: 9-10).

В 1905 году А. Эйнштейн с помощью гипотезы Планка решил проблемы фотоэффекта (выбивание из металла электронов под действием света) и удельной теплоёмкости твёрдых тел. Эйнштейн предположил, что свет состоит из световых квантов, корпускул, но на основе работ Максвелла и опытов Герца, свет может быть объяснён как распространение электромагнитных волн. Возникает карпускулярно-волновой дуализм. Результаты Эйнштейна были большим шагом вперёд на пути развития новой теории, они обнаружили планковскую постоянную действия в разных областях, не связанных с проблемой теплового излучения (Гейзенберг 1989: 11).

В 1911 году Э. Резерфорд (1871-1937) на основании наблюдений прохождения альфа-лучей через вещество предложил планетарную модель атома. Атом состоит из ядра, положительно заряженного и содержащего почти всю массу атома, и электронов, которые движутся вокруг ядра, подобно тому как планеты движутся вокруг Солнца. "имическая связь объясняется взаимодействием между внешними электронами соседних атомов. Но эта модель не могла объяснить одну из самых характерных черт атома, его удивительную устойчивость (планетная система после столкновения с другой подобной системой никогда не возвратится в своё исхОдное состояние, атом же углерода остаётся атомом углерода и после того, как он, вступив во взаимодействие с другими атомами, образовал химическое соединение (Гейзенберг 1989: 11).

Объяснение этой необычной устойчивости было дано в 1913 году Нильсом Бором (1885-1962) путём применения квантовой гипотезы Планка к модели атома Резерфорда. Если атом может изменять свою энергию только прерывно, то атом существует лишь в дискретных стационарных состояниях, низшее из которых есть нормальное состояние атома. После любого взаимодействия атом возвращается в это нормальное состояние (там же: 11-12). По квантовой теории атома Н.Бора электрон не может спуститься ниже первой орбиты, переходит с орбиты на орбиту скачками и при этом атом излучает или поглащает энергию, изменения энергии дискретны (постулаты Бора). Теория Бора объяснила химические свойства атомов и их линейные спектры, которые стали источником информации при изучении микромира. Но оставались вопросы: что такое свет, частицы или волна?, как объяснить более сложные атомы?, как вед6т себя электрон в атоме? Всё отчётливее стали понимать, что попытка описать атомные процессы в понятиях обычной физики приводит к противоречиям (там же: 13).

В 1924 году Л. де Бройль (1875-1960) выдвинул гипотезу о волнах материи (через три года подтвердилась экспериментально) и попытался распространить корпускулярно-волновой дуализм на элементарные частицы. В 1926 году Э.»редингер (1887-1961) предложил непротиворечивый математический формализм, отказываясь от представлений о квантах и скачках, а электроны объяснял как трёхмерные волны материи. Осенью 1926 года начинается знаменитая дискуссия между Н. Бором, Э. »редингером, В. Гейзенбергом (1901-1976) и копенгагенской группой физиков, которая привела к непротиворечивой интерпретации квантовой теории (Гейзенберг 1989: 198-203).

4.3. Копенгагенская интерпретация квантовой теории

В основу объяснения был положен принцип неопределенности В.Гейзенберга. Точно описать поведение электрона нельзя, невозможно одновременно измерить точные значения двух параметров любой микрочастицы. Проверка колоссального количества эксперименгов по измерению различных параметров микрочастиц выявила неопределённость. Неопределённость в положении частицы, умноженная на неопределённость в её импульсе (скорость, умноженная на массу) не может быть меньше постоянной Планка. Эго число не зависит от эксперимента и от частицы, являясь фундаментальным свойством мира. Но можно указать вероятность, что в определённый следующий момент времени электрон будет найден в определённой точке камеры Вильсона. Функция вероятности описывает не само течение событий во времени, а тенденцию события.

В мысленном эксперименте В. Гейзенберг показал, что в микромире реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы её или нет. В принципе можно наблюдать электрон на его орбите, для этого нужен микроскоп с большой разрешающей силой. Будет пригоден микроскоп, использующий лучи с длиной волны меньшей размеров атома. В процессе наблюдения по меньшей мере один квант света пройдёт через микроскоп и столкнётся с электроном, что изменит его импульс и скорость. Следовательно, событие должно быть ограничено наблюдением. Результат наблюдения не может быть предсказан, предсказывается вероятность (не определённое событие, а ансамбль возможных событий). В описание атомных процессов вводится субъективный элемент, так как измерительный прибор создан наблюдателем. Мы должны помнить, что то, чго мы наблюдаем, - это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов (Гейзенберг 1989: 27).

Н.Бор, исходя из принципа неопределённости, разрешил карпускулярно-волновой парадокс. Согласно принципу неопределённости две характе истики частицы в одном эксперименте нельзя наблюдать одновременно, следовательно, существуют дополнительные языки описания одной реальности, каждое может быть верным только отчасти. Электрон в атоме - волна материи (Л. де Бройль), но электрон вылетает из атома и где-то находится, проявляется как частица. Н.Бор советовал применять обе картины как дополнительные, они исключают друг друга (одновременно одно и то же не может быть и волной и частицей), но и дополняют друг друга.- открьггое признание необходимости метафорического мышления в науке (В. В. Налимов). А. Эйншгейн не был готов к признанию принципиально статистического характера новой теории и не хотел допустить невозможность познания всех определяющих моментов, необходимых для полной детерминации рассматриваемых процессов - Бог не играет в кости (Гейзенберг 1989: 203-207). Окончательный ответ был получен в 1982 году в экспериментах А. Аспека: Эжшггейн был неправ, квантовую неопределённость невозможно обойти (Дэвис 1989: 53- 54).

Квантовая теория изменила представления о реальности. Во-первых, атомные явления представляют более сложную реальность, чем та, с которой сталкиваются в классической макроскопической физике. Чувствительность объекта к вмешательству приборов демонстрирует свойства, не наблюдающиеся у объектов макроскопических исследований. Значит, описание объекта нельзя считать, как раньше, "обособленным" от процесса наблюдения. Великим открытием квантовой физики явилось обнаружение индивидуальных квантовых состояний, каждое из которых представляет собой неделимое целое, пока не подвергается воздействию средств наблюдения (Вайскопф 1977: 39-40). Во-вторых, квантовая теория принесла идею тождественности, идентичности, точности, определённости веществ в природе. Атомным явлениям свойственны определённые формы в противоположность произвольно меняющимся формам в классической механике. В рамках классической физики трудно понять, почему бы не существовать электронам с немного меньшим зарядом, или с другой массой. В квантовой теории объекты квантованны, возможны не любые орбиты, а только определённые. Два атома железа идентичны, поскольку их орбиты квантованны. В классической физике имеется неограниченное число вариантов и нет объяснения определённости материи. Но определённость существует только до некоторого порога, существуют пороговые уровни энергии, выше которых атомы разрушаются, существует порог, выше которого и ядро атома разлетается на части (Вайскопф 1977: 36-37, 46-48). В третьих, то, что выводится из эксперимекгов, есть функция вероятности, которая описывает не определённое событие, а совокупность возможных событий. Переход от возможности к действительности совершается в процессе наблюдения (Гейзенберг 1989: 23-25). В четвёртых, квантовая механика изменила представление о "неизменных" час~ицах, неделимых атомах Ньютона -. атомы можно разрушить, открылся мир субатомных и виртуальных частиц.

4.4. Мир субатомных частиц В 1897 году английский физик Дж. Дж. Томсон при исследовании катодных лучей доказал существование электронов (от греч. янтарь), частиц отрицательного электричества, составных частей атома. Годом раньше французский физик А. Беккерель открыл радиоактивный распад урановой соли - испускание альфа-частиц (ядра гелия), эти частицы использовал Э. Резерфорд, экспериментально доказавший существование ядра атома. В 1919 году Э. Резерфорд осуществил и первую искусственную ядерную реакцию: облучая азот альфа-частицами, он получил изотоп кислорода и доказал, что в состав ядра атома азота входит протон (от греч. первичный, положительно заряженное ядро водорода). В 1932 году Дж. Чэдвик открыл ещё одну ядерную частицу - незаряженный нейрон и В. Гейзенберг, и независимо от него Д. Д. Иваненко, И. Е. Тамм, высказали гипотезу о строении атомного ядра из протонов и нейтронов (ядро углерода, например, состоит из шести протонов и шести нейтронов) (Фолта, Новы 1987).

В том же году Э. О. Лоуренс построил первый циклотрон (ускоритель элементарных частиц (Фолта, Новы 1987). Ускорители частиц - это установки, на которых осуществляется столкновение частиц высокой энергии. При столкновении субатомных частип. движущихся с большими скоростями, достигается высокий уровень энергии и происходит рождение мира взаимодействий, полей и частиц, поскольку уровень элементарности зависит от уровня энергии (Дэвис 1989: 90-91). Частицы открывают и в природных ускорителях, космические лучи сталкиваются с атомами экспериментального устройства, а результаты воздействия исследуются (так были открыты предсказанные позитрон и мезон). С помощью ускорителей и исследований космического излучения открылся многочисленный и разнообразный мир субатомных частиц: "кирпичики" вещества и множество нестабильных, короткоживущих ("резонансы" живут 10 ~ с.) частиц, распадающихся на обычные частицы. Позже стало ясно, что новые частицы (резонансы, гипероны, мезоны) - возбуждённые состояния других частиц (протона, лепгона) (Вайскопф 1977: 50), что частицы не распадаются, а взаимопревращаются, переходят в "своё иное", любая частица может быть составной частью любой другой. Частицы могут "исчезать" в излучение и проявлять волновые свойства.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат финансовый, реферат на тему казахстан.

Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки