филосовские проблемы физикиъ

Вопрос 6. Детерменизм В классической физике Детерминизм – общее учение о взаимосвязи и взаимообусловленности процессов материального и духовного мира. Прежде чем начать изучение сущности детерминизма в рамках философских проблем физики вам необходимо повторить тему «Детерминизм» изученного вами раздела философии «Онтология (учение о бытии)». Для более эффективного изучения материала данного раздела прочитайте главу «Детерминизм» в учебнике П.В. Алексеева и А.В. Панина[21]. Выпишите философское определение категорий детерминизма, индетерминизма, причинности, необходимости, случайности, возможности, действительности и вероятности. Представления о детерминизме сформировались еще в рамках античных представлений о природе. Так, Демокрит в своем учении об атомах утверждал, ничто не совершается случайно, но все совершается по какому-нибудь основанию и с необходимостью. Эту позицию Демокрита в рамках английской философии Нового времени развивает Т. Гоббс, определяя случайное, как то, «необходимую причину чего нельзя разглядеть». Наиболее точная и полная формулировка принципа детерминизма принадлежит французскому ученому XVIII в. П.С. Лапласу. Сущность лапласовского детерминизма состоит в признании возможности точного и однозначного определения состояния механической системы ее предыдущим состоянием. Главный недостаток лапласовского детерминизма в том, что он представляет мир, Вселенную как систему, полностью детерминированную законами механики. Сторонники механистического материализма абсолютизируют категорию необходимости, признавая подлинными лишь универсальные законы, и исключают случайности из мира. При распространении лапласовского детерминизма на действия и поведение людей неизбежно возникают концепции фатализма. Классическая концепция вероятности, выраженная в трудах П.С. Лапласа, связывает понятие вероятности со степенью нашего незнания. Современная статистическая интерпретация вероятности, напротив, подчеркивает объективное содержание понятия вероятности, так как рассматривает ее как количественную характеристику устойчивости частот случайных массовых событий, происходящих в объективном мире. Частотная, или статистическая интерпретация вероятности получила широкое применение в естественных и технических науках. Вопрос 5. Основу детерминизма составляют концепции причинности и закономерности. Причинность выражает связь явлений и процессов бытия, при которой одно явление (процесс), называемое причиной, при наличии определенных условий неизбежно «порождает» другое явление (процесс), называемое следствием (или действием). Причинность может иметь разнообразные формы своего проявления. Представления о причинности в философском и научном познании одним из первых были раскрыты Аристотелем в его учении о четырех типах причин – действующей, материальной, формальной и целевой. Современная наука позволяет по-новому взглянуть на учение Аристотеля о причинности. Так, касательно концепции цели, т. е. программирования материальных процессов – представление Аристотеля о том, что желудь стремится осуществить цель – превратиться в дуб, получило подтверждение в рамках современной биологии. Согласно представлениям генетики в молекулах ДНК запрограммировано будущее развитие биологического объекта. В классической механике причинность рассматривается как действующая сила, определяющая величину, характер и направленность изменений в поведении и функционировании тел. Раскрытие ограниченности механистической модели мира привело к расширению общих представлений о детерминизме и причинности. В круг представлений о причинности активно включаются понятия состояния исследуемых систем и особенно связи состояний. Причинность стала трактоваться как связь состояний системы во времени. В современном научном познании преобладает тенденция к определению причинной зависимости с помощью законов, которые называют каузальными (причинными) законами. В рамках современной физики детерминизм выражается в двух основных видах: 1) механистического (лапласовского), в основе которого лежат универсальные законы классической физики, предсказания которых вполне определенны и достоверны; 2) стохастического, опирающегося на законы случайных массовых событий, предсказания которых имеют вероятностный характер. Для анализа результатов наблюдения таких событий используются статистические методы исследования. Критерием сравнения приведенных форм детерминизма является степень достоверности их предсказаний. Строго детерминистские законы дают точные предсказания в тех областях, где можно абстрагироваться от сложного характера взаимодействия между телами, отвлекаться от случайностей и тем самым значительно упрощать действительность. Такое упрощение и схематизация возможны только при исследовании простейших форм движения. К статическим законам, опирающимся на вероятностные предсказания, обращаются при исследовании сложных систем, состоящих из большого числа элементов, индивидуальное поведение которых трудно поддается описанию. При исследовании объектов микромира, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, даже описание отдельного квантового объекта может носить только вероятностный характер. В современной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Такое сочетание основано на признании самостоятельности стохастических законов, отображающих существование регулярности среди случайных событий в мире. В современной физике необходимость и случайность[22] выступают как взаимосвязанные и дополняющие друг друга аспекты. Резюме  Детерминизм – общее учение, признающее существование универсальной взаимосвязи и отрицающее существование каких-либо вещей и явлений вне этой универсальной взаимосвязи. Проблема детерминации в познании физических объектов и систем, их функционирования и поведения обогащалась в ходе исторического развития физики. Классическая физика начинала разработку представлений о детерминизме с анализа внешних факторов, внешних воздействий на поведение и функционирование объектов и систем, а сами объекты и системы рассматривались как инертные, пассивные. В вероятностных системах, особенно в квантовой теории проблемы детерминации, стали дополнительно включать в сферу научного анализа воздействие внутренних факторов, внутренних параметров. В рамках современной физики существует две формы детерминизма: механистический и стохастический. В настоящее время отдельные причинно-следственные зависимости и связи исследуются не в своем изолированном виде, а их соотнесенности со многими другими связями и взаимодействиями, что обогащает анализ современных форм детерминации. Вопрос 9. Проблема объективности в современной физике В ХХ веке развитие квантовой механики породило дискуссию о проблеме объективности в современной физике. Традиционное представление об объективности научного знания было поставлено под сомнение. Диалектико-материалистическая теория познания предполагает принцип объективности истины: любая истина объективна по содержанию, но субъективна по форме. Объективность содержания истины означает его соответствие отражаемым объектам, правильное отражение объектов. Субъективность формы истины означает, что истина всегда содержится в сознании субъекта, а поэтому может быть по-разному оформлена, выражена в сознании разных людей. Сомнения в объективности физического знания возникли после того, как квантовая механика открыла странную природу микрообъектов, чьи свойства противоречат здравому смыслу, а точнее, обыденным представлениям человека, касающимся макромира. Вся необычность поведения микрообъектов связана с их корпускулярно-волновым дуализмом. Наглядно представить эту двойственность и возникающие на её основе эффекты невозможно, потому что в макромире ничего подобного не существует, и любые аналогии будут выглядеть фантастически. Отсюда и возникли сомнения: микрообъекты сами по себе такие странные, или они такими предстают нам в наших экспериментах? В таком же ключе проблему объективности знания ставил И. Кант, разделявший «вещи в себе», т.е. объекты такие, какие они есть сами по себе, и «вещи для нас», т.е. объекты такие, какими они предстают человеку. Н. Бор в духе Канта утверждал, что человек в принципе не может познать микрообъекты такими, какие они есть сами по себе. Изучая микромир, человек неизбежно меняет его. При этом квантовая механика – это единственно возможное и полное описание микромира. Другую позицию занимал Эйнштейн, который не мог смириться с парадоксальным поведением микрообъектов и вероятностным характером законов квантовой механики. Он объявлял такое описание неполным и считал, что могут быть найдены более точные динамические законы, которые опишут микрообъекты такими, какие они есть сами по себе, и которые устранят все парадоксы и странности. Дальнейшее развитие квантовой механики показало ошибочность взглядов Эйнштейна, но дискуссия об объективности этой теории не прекратилась. Множество экспериментов с поразительной точностью подтверждают предсказания квантовой механики. Поэтому нет никаких сомнений в истинности этой теории. В тоже время очевидно, что в любом эксперименте человек действительно воздействует на поведение частиц, фиксируя их изменённые характеристики. Для разрешения этого противоречия в современной философии науки стали различать понятия «объектность» и «объективность». Объектность описания микромира, т.е. описание его таким, какой он есть вне экспериментов, представляется невозможным, по крайней мере, на данном этапе развития науки. Но объективность квантовой механики, т.е. её истинность, соответствие теории эксперименту, не вызывает сомнений. Противоположное понятие – «субъективность» – означает зависимость от человеческого сознания. Но свойства частиц, даже если они меняются в эксперименте, и какими бы странными они не выглядели, следует считать объективными. Они не кажутся человеку, не рождаются в его сознании, а снова и снова объективно фиксируются в эксперименте и правильно отражаются в теории. В этом заключается объективность истины законов квантовой механики.  Вопрос 10. Синергетика как один из источников эволюционных идей в физике Синергетика, основанная немецким математиком Г. Хакеном и развитая И. Пригожиным, занимающаяся исследованием процессов, происходящих в сложных самоорганизующихся системах, говорит о том, что хаос и случайности могут выступать для системы в целом в качестве активного начала. Это приводит к возникновению моментов неустойчивости, к флуктуациям, критическим моментам. По этой схеме идет эволюция живого, эволюционное развитие всех систем на всех уровнях, хотя скорость этого процесса различна. Так, химическая эволюция Вселенной от времени Большего взрыва до наших дней это около 14 млрд. лет, эволюция живой материи – 3,9 млрд. лет, а человеческого общества – возможно порядка нескольких десятков тысяч лет. С точки зрения синергетической парадигмы «жизнь зародилась в диапазоне сложных систем, в этом случае жизнь следует считать совокупностью (сборкой) физико-химических элементов»2. С позиции синергетики закономерной представляется эволюция мира живого, которая по линии развития древесных млекопитающих привела к появлению человека как биологического вида, а также человеческого общества как социальной системы. Синергетика исследует законы коэволюции - совместного развития сложных систем, она в самой своей сути содержит необходимость выработки понимания взаимодействия и создания условий для сосуществования самых различных форм знания. Этот новый взгляд на мир открывает нам колоссальную избирательность сложных форм (будь то молекула, живое существо, общество, биосфера или Вселенная). Сложное, оказывается, существует в очень узком диапазоне условий. Причем в закрытых системах хаос побеждает. Но мир – это система открытая. Синергетика может успешно служить для моделирования многих процессов социальной жизни – демографических, геополитических, социально-экономических и др. Данная научная теория позволяет и даже заставляет по-новому оценивать необходимость и действующие тенденции к интеграции естественнонаучного и социогуманитарного познания. Синергетика на современном этапе ее развития - это совокупность общих идей о принципах самоорганизации и вместе с тем, сумма общих математических методов для ее описания. Предпринимаются все более активные попытки использования этих идей и методов в экологии, медицине, социологии, экономике и вообще в области социально-гуманитарного знания. В настоящее время мы говорим о наступлении нового, постнеклассического этапа в развитии науки. Его определяющим признаком становится формирующаяся в наши дни эволюционио-синергетическая парадигма. Важнейшей составляющей новой парадигмы стал принцип глобального эволюционизма, то есть признание невозможности существования всех рождаемых во Вселенной структур вне развития, вне общей эволюции. Эта мысль органически связана с концепцией фундаментального единства материального мира. Другой составляющей эволюционно-синергетической парадигмы является представление об универсальности алгоритма развития как проявления самоорганизации в самых разнообразных природных и социальных системах, то есть синергетический подход. Создается уверенность, что «социальные, физико-химические и биологические объекты исследований при всем своем очевидном различии и несводимости друг к другу подчиняются одним и тем же фундаментальным началам, а значит, их поведение может описываться в принципе одинаковыми моделями»3. Такое убеждение есть одно из важнейших проявлений утверждающейся в современной науке эволюционно-синергетической парадигмы. Представление об общих закономерностях эволюции сложных систем, к которым относятся и социальные системы, обусловливает перспективность синергетических идей для обществоведения и гуманитарного знания. Перечень примеров использования представлений синергетики для создания новых гуманитарных, обществоведческих концепций быстро пополняется, ибо в экономике, политике, истории имеют дело со сложными, необратимо эволюционирующими системами. Самоорганизующиеся физические системы выполняют в синергетике роль прототипа при исследовании социокультурных систем.

Вопрос 7. Системные идеи в физике Введение понятия энтропии привело к концеп­туальному перевооружению современной физики. Данное поня­тие в научный оборот ввел в 1965 г. немецкий физик Р. Клаузиус (в 1950 г. он вместе с английским физиком У. Томсоном дал первую формулировку второго начала термодинамики). Энтропия (от греч. entropia — поворот, превращение) пред­ставляет собой функцию состояния термодинамической системы, изменение которой в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенной системе, к ее температуре. Ис­ходя из второго начала термодинамики Клаузиус и Томсон при­шли к выводу о необратимости возрастания энтропии в самопро­извольных процессах. На этом основании ими была выдвинута гипотеза тепловой смерти Вселенной, согласно которой мир, по­добно живому организму, развивается и неизбежно идет к своему концу. Такой вывод можно считать мировоззренческим выходом за пределы термодинамики. Австрийский физик Л. Больцман и американский физик-теоретик Д. Гиббс завершили построение статистической физики, и понятие энтропии обрело свое истин­ное содержание как мера неупорядоченности системы, тогда как ранее она выступала всего лишь как мера энергии. Предмет термодинамики можно разделить на три области, изучение которых соответствует трем последовательным этапам ее развития: 0 область термодинамического равновесия, где силы равны нулю; ее изу­чала классическая термодинамика (Клаузиус, Больцман и Гиббс); 0 слабо неравновесную область, где термодинамические силы «сла­бы» и скорости необратимых процессов линейно зависят от сил; ее изучала линейная термодинамика. Она началась с публикации по термодинамике неравновесных процессов норвежско-амери­канского физика и химика Л. Онсагера в 1931 г.; 0 сильно неравновесную область, где потоки энергии — нелинейные, сложные функции сил. В 1970-е гг. она стала предметом синерге­тики, основателями которой можно считать бельгийского физика и физикохимика И. Пригожина и немецкого физика Г. Хакена. Пригожий выделил два фундаментальных вопроса, на кото­рые, по его мнению, предшествующая наука еще не дала ответа. Первый вопрос связан с отношением хаоса и порядка. Каким образом из хаоса может возникнуть структура? В ответе на этот вопрос, пишет Пригожий, ныне удалось продвинуться до­вольно далеко. «Теперь нам известно, что неравновесность — по­ток вещества или энергии — может быть источником порядка» [1. С. 8]. Второй вопрос еще более фундаментальный. «Классиче­ская или квантовая физика описывает мир как обратимый, ста­тичный. В их описании нет места эволюции ни к порядку, ни к хаосу. Информация, извлекаемая из динамики, остается постоян­ной во времени. Налицо явное противоречие между статической картиной динамики и эволюционной парадигмой термодинами­ки. Что такое необратимость? Что такое энтропия?.. Лишь теперь мы начинаем достигать той степени понимания и того уровня зна­ний, которые позволяют в той или иной мере ответить на эти во­просы» [1. С. 8]. С точки зрения Пригожина, хаос и порядок по­зволяют по-новому взглянуть на материю. «Материя становится "активной"; она порождает необратимые процессы, а необрати­мые процессы организуют материю» [1. С. 8]. Так физика переот­крыла для себя время. Механика Ньютона была равнодушна ко времени и описывала обратимые процессы, как вращение стрелки на циферблате часов. Подлинное время появилось во втором на­чале термодинамики, отразившем необратимое возрастание эн­тропии в сложных самоорганизующихся системах. Вопрос 8. Понятия организации и самоорганизации сложных самораз­вивающихся систем (материальных и идеальных) становятся цен­тральными в методологии науки наших дней. Современный этап исследования организации и самоорганизации связан прежде все­го с выделением физических оснований этих явлений, что позднее получило наименование «синергетика». Термин «синергетика» (от греч. synergos — совместно действующий) ввел Г. Хакен [3, 4], чтобы подчеркнуть роль коллектива (кооперации) в процессах са­моорганизации. Синергетика — это не новая наука, но новое объединяющее направление в науке. Цель синергетики — выявление идей, общих методов и общих закономерностей процессов самоорганизации в самых различных областях естественно-научного, технического и социогуманитарного знания [2. С. 99]. Другими словами, синерге­тику можно определить как междисциплинарную область знания, ориентированную на поиск универсальных законов эволюции и самоорганизации сложных систем, точнее, открытых неравновес­ных нелинейных систем. В отличие от классической термодинамики, в недрах которой она зародилась (и где имеется лишь один конечный пункт эволю­ционирования—термодинамическое равновесие), в синергетической картине мира фиксируется возможность множества, хотя и ограниченного, путей развития. Синергетика изучает, каким об­разом из хаоса возникает порядок, из порядка — хаос, из одного порядка — порядок с другой структурой, с третьей и т.д. Рассмотрим названные выше фундаментальные характери­стики самоорганизующихся систем. Открытость системы означает ее способность к обмену веще­ством и энергией с окружающей средой. Для того чтобы открытая (проточная) система была способна к самоорганизации, необходимо наличие в ней двух начал: упорядо­чивающего, наращивающего неоднозначность структуры за счет действия «источников» (входов), и хаотизирующего, размыва­ющего, рассеивающего неоднородность через «стоки». Эти два начала - хаос и порядок — вступают между собой в сложные неравновесные отношения, и пока парадоксальным обра­зом неравновесная система находится в некотором равновесии, она живет и развивается. Нелинейность системы означает наличие в ней множества пу­тей ее эволюции. Если изменение параметров системы в сторону хаоса или наоборот, порядка превышает некий критический пре­дел и система становится все более неравновесной, то в конце концов она становится перед «проблемой выбора», т.е. система подходит к точке бифуркации, к развилке пути. После прохожде­ния этой точки режим жизнедеятельности системы качественно меняется: чтобы не погибнуть, система структурируется по-друго­му. Постепенно она опять обретает относительное равновесие и устойчивость. Здесь речь идет именно об относительном, весьма зыбком равновесии, ибо синергетическая точка зрения на процес­сы, происходящие в природе и мире в целом, характеризуется признанием неустойчивости и нестабильности в качестве фунда­ментальных характеристик мироздания. Синергетика различает два типа систем — дискретные и жест­кие. Дискретные системы состоят из более или менее однородных и сравнительно взаимонезависимых, автономных элементов, объ­единяемых только общим отношением к среде. В биологии, на­пример, это системы клеток однородных тканей. Жесткие системы — это иерархические системы, в них измене­ние одного элемента влечет за собой изменения остальных частей системы. В таких системах элементы разнородны, соподчинены друг другу и теснейшим образом связаны. В биологии это такие органы, как сердце, мозг, любая отдельная клетка организма и весь организм в целом. В социальной сфере это иерархические об­щества. Наблюдение жестких систем в биологии показывает, что основной путь построения жизни и главный способ повышения ее организации связан с жесткими системами. При этом очевидно, что необходимы оба типа систем — каждый на своем месте. Тесная внутренняя связанность элементов жесткой системы делает их (в отличие от дискретных систем) уязвимыми в случае выпадения хотя бы одного звена, поэтому они не способны к комбинаторике и выработке собственных элементов. Когда сис­тема начинает деградировать, выход для нее состоит в смене спо­соба структурирования. Выделим характерные черты самоорганизующихся систем: о самоорганизующаяся система должна быть открытой, потому что закрытая система в соответствии со вторым законом термодина­мики должна прийти в состояние максимальной дезорганизации; О открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и поэтому не способна к какой-либо организации; О если упорядочиваемым принципом для систем является эволю­ция в сторону их энтропии, то фундаментальным принципом са­моорганизации служит возникновение порядка через флуктуаиии (случайные отклонения систем от некоторого среднего положе­ния). Роль случайности по отношению к причине увеличивается; О в отличие от принципа отрицательной обратной связи, на кото­ром основываются динамические равновесные системы, самоор­ганизующиеся системы опираются на диаметрально противопо­ложный принцип — положительную обратную связь. Согласно данному принципу, изменения, возникающие в системе, не уст­раняются, а, напротив, накапливаются и усиливаются, что приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры; О процесс самоорганизации сопровождается нарушением симметрии. Процессы самоорганизации, связанные с необратимыми и изменениями, приводят к разрушению старых и возникновению новых структур; О самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающие достаточным числом взаимодействующих между собой элементов, т.е. имеющих некоторые критические размеры. Поэтому можно сделать вывод: чем сложнее система, тем более многочисленными оказываются факторы, которые играют роль в самоорганизации. Итак, фундаментальность физического познания как основы естествознания проявляется через дуальность теорий и концепций: квантово-релятивистской картины мира; субстанциальной и релятивистской концепций пространства и времени; принципов детерминизма; концепции дополнительности, типизации систем­ности в физическом познании (простые, сложные, синергетические — саморазвивающиеся) и др. Их решение актуализирует он­тологические, эпистемологические основы физики и естествен­но-научного синтеза в целом.