2.3 Физика

Одной из ведущих естественных наук является ФИЗИКА. Физика изучает самые элементарные явления природы, лежащие в основе мироздания, и имеет своей задачей выявить и объяснить законы природы. Физика работает с моделями, упрощенно описывающими изучаемые явления. Именно разумное упрощение приводит к возможности широкого привлечения МАТЕМАТИКИ. И единственным способом проверки верности применяемой для описания изучаемого явления модели могут служить эксперимент или наблюдение. Естественные науки и, в первую очередь, физика, являются экспериментальными.

Выдающийся русский (советский) физик, лауреат Нобелевской премии (1978) академик П.Л.Капица (1894-1984) по этому поводу писал: "Я хотел бы, чтобы значение и роль хорошего эксперимента запомнились бы вам в словах шутливого афоризма, принадлежащего героине романа "Джентльмены предпочитают блондинок" - одного из классических американских произведений: "Любовь - хорошая вещь, но золотой браслет остается навсегда". Я думаю, что мы, ученые, можем сказать: "Теория - хорошая вещь, но правильный эксперимент остается навсегда".

Обладая наиболее развитыми математическими и экспериментальными средствами, физика поэтому и занимает ведущее место среди естественных наук. Ее представления, результаты и методы используются всеми без исключения естественными науками. Это приводит к образованию многочисленных "стыковых" дисциплин (геофизика, биофизика, астрофизика, физическая химия и т.п.). Сама же физика вырабатывает свои средства с помощью философии (методологические средства), математики (математический аппарат физических теорий и техники (экспериментальные средства), оказывая обратное влияние на развитие этих областей знания.

Всю историю физики можно условно разделить на три основных этапа:

1) Древний и средневековый

2) Классической физики

3) Современной физики

Первый этап развития физики иногда называют донаучным. Однако такое название нельзя считать полностью оправданным. Фундаментальные зерна физики и естествознания в целом были посеяны еще в глубокой древности. Это самый длительный этап. Он охватывает период от времен Аристотеля до начала XVII века, поэтому и называется древним и средневековым этапом.

Начало второго этапа - этапа классической физики - связывают с одним из основателей точного естествознания - итальянских ученым Галилео Галилеем и основоположником классической физики, английским математиком, механиком, астрономом и физиком Исааком Ньютоном. Второй этап продолжался до конца XIX века.

К началу ХХ столетия появились экспериментальные результаты, которые трудно объяснить в рамках классических представлений. В этой связи был предложен совершенно новый подход - квантовый, основанный на дискретной концепции. Квантовый подход впервые ввел в 1900 году немецкий физик Макс Планк (1858-1947), вошедший в историю развития физики как один из основоположников квантовой теории. Его трудами открывается третий этап развития физики - этап современной физики, включающий на только квантовые, но и классические представления.

СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА исходит из ряда фундаментальных предпосылок.

Во-первых, так же как и классическая физика, она признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности, законы современной физики не всегда демонстративны, в некоторых случаях их наглядное подтверждение - опыт - просто невозможен.

Во-вторых, современная наука утверждает существование трех качественно различающихся структурных уровней материи: мегамира - мира космических объектов и систем; макромира - мира макроскопических тел, привычного мира нашего эмпирического опыта; микромира - мира микрообъектов, молекул, атомов, элементарных частиц и т.п. Классическая физика изучала строение и способы взаимодействия макроскопических тел, законы классической механики описывают процессы макромира. Современная квантовая физика занимается изучением микромира, соответственно законы квантовой механики описывают поведение микрочастиц. Мегамир - предмет астрономии и космологии, которые опираются на гипотезы, идеи и принципы неклассической (релятивистской и квантовой) физики.

В-третьих, неклассическая физика утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения, т.е. от познающего эти процессы человека (принцип дополнительности).

В-четвертых, современная физика признает существование ограничений на описание состояния объекта (принцип неопределенности).

В-пятых, релятивистская физика отказывается от моделей и принципов механистического детерминизма, сформулированного в классической философии и предполагавшего возможность описать состояние мира в любой момент времени, опираясь на знание начальных условий. Процессы в микромире описываются статистическими закономерностями, а предсказания в квантовой физике носят вероятностный характер.

Проблема ДЕТЕРМИНИЗМА играет в физике огромное теоретико-методологическое значение. Механистический детерминизм трактует все типы взаимосвязи и взаимодействия как механистические и отрицает объективный характер случайности. Например, один из сторонников этого типа детерминизма, Б.Спиноза, считал, что, мы называем явление случайным только по причине недостатка наших знаний о нем. Следствием механистического детерминизма является фатализм - учение о всеобщей предопределенности явлений и событий, которое фактически сливается с верой в божественное предопределение.

Проблема ограниченности механистического детерминизма особенно четко обозначилась в связи с открытиями в квантовой физике. Закономерности взаимодействий в микромире оказалось невозможным объяснить с точки зрения принципов механистического детерминизма. Новые открытия в физике сначала привели к отказу от детерминизма, однако позже способствовали формированию нового содержания этого принципа. Механистический детерминизм перестал ассоциироваться с детерминизмом вообще. Как писал физик М.Борн, утверждение, что новейшая физика отбросила причинность, целиком необоснованно. Действительно, новая физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений. Причинность, таким образом, не изгоняется из постклассической науки, однако представления о ней меняются. Следствием этого становятся трансформация принципа детерминизма и введение понятия статистических закономерностей. Статистические закономерности, так же как и динамические закономерности классической механики, являются выражением детерминизма.

Развитие самой физики непосредственно связано с ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНОЙ МИРА. Понятие "физическая картина мира" употребляется уже давно, но лишь в последнее время оно стало рассматриваться не только как итог развития физического знания, но и как особый самостоятельный вид знания - самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные знания о природе, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, которых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, картина мира меняется. С изменением физической картины мира начинается новый этап в развитии физики с иной системой исходных понятий, принципов, гипотез и стилей мышления. Переход от одного этапа к другому знаменуют качественный скачок, революцию в физике, состоящую в крушении старой картины мира и в появлении новой.

Таково философское значение развития физического знания.