Філософські аспекти спеціальної теорії відносності. Спеціальна теорія відносності і філософія
Щоб побачити значення теорії відносності Ейнштейна для еволюції фізичної думки, слід перш за все зупинитися на найзагальніших поняттях відносності положення і руху тіл і однорідності простору і часу. В теорії Ейншіейнафігурірует однорідність і ізотропності простору-часу. Уявімо собі матеріальну частку, загублену в нескінченному, абсолютно порожньому просторі. Що в цьому випадку означають слова "просторове положення" частинки? Чи відповідає цим словам якесь реальне властивість частки? Якби в просторі існували інші тіла, ми могли б визначити по відношенню до них положення даної частинки, але якщо простір порожньо, положення даної частинки виявляється беззмістовним поняттям. Просторове положення має фізичний сенс тільки в тому випадку, коли в просторі є інші тіла, службовці тілами відліку. Якщо брати в якості тел відліку різні тіла, ми прийдемо до різних визначень просторового положення даної частинки. З будь-яким тілом ми можемо пов'язати деяку систему відліку, наприклад систему прямокутних координат. Такі системи рівноправні: в якій би системі відліку ми не визначали становище точок, з яких складається дане тіло, розміри і форма тіла будуть одними і тими ж, і, вимірюючи відстані між точками, ми не знайдемо критерію, щоб відрізнити одну систему відліку від іншої . Ми можемо помістити початок координат в будь-якій точці простору, ми можемо потім перенести це початок в будь-яку іншу точку, або повернути осі, або зробити і те й інше - форма і розміри тіла при такому перенесенні і повороті не зміняться, тому що не зміниться відстань між будь-якими двома фіксованими точками цього тіла. Незмінність цього відстані при переході від однієї системи відліку до іншої називають инвариантностью по відношенню куказанному переходу. Ми говоримо, що відстані між точками тіла є інваріантами при переході від однієї прямокутної системи координат інший, з іншим початком і іншим напрямком осей. Відстані між точками тіла служать інваріантами таких координатних перетворень. У інваріантності відстаней між точками щодо перенесення початку координат виражається однорідність простору, рівноправність усіх його точок щодо початку координат. Якщо точки простору рівноправні, то ми не можемо визначити просторове положення тіла абсолютним чином, ми не можемо знайти привілейовану систему відліку. Коли ми говоримо про положення тіла, тобто про координати його точок, то необхідно вказувати систему відліку. "Просторове положення" в цьому сенсі є відносним поняттям - сукупністю величин, які змінюються при переході від однієї системи координат до іншої системи, на відміну від відстаней між точками, які не змінюються при зазначеному переході. Однорідність простору виражається, далі, в тому, що вільне тіло, переходячи з одного місця в інше, зберігає одну і ту ж швидкість і відповідно зберігає набутий імпульс. Кожна зміна швидкості і, відповідно, імпульсу, ми пояснюємо не тим, що тіло пересунулася в просторі, а взаємодією тел. Зміна імпульсу даного тіла ми відносимо за рахунок деякого силового поля, в якому опинилося розглянуте тіло. Нам відома також однорідність часу. Вона виражається в збереженні енергії. Якщо з плином часу не змінюється вплив, випробовуване даними тілом з боку інших тіл, іншими словами, якщо інші тіла діють незмінним чином на дане тіло, то енергія його зберігається. Ми відносимо зміна енергії тіла за рахунок зміни в часі діючих на нього сил, а не за рахунок самого часу. Час саме по собі не змінює енергії системи, і в цьому сенсі все миті рівноправні. Ми не можемо знайти в часі привілейованого миті, також як не можемо знайти в просторі точку, що відрізняється від інших точок по поведінці потрапила в цю точку частки. Оскільки всі миті рівноправні, ми можемо відраховувати час від будь-якої миті, оголосивши його початковим. Розглядаючи перебіг подій, ми переконуємося, що вони протікають незмінним чином, незалежно від вибору початкового моменту, початку відліку часу. Ми могли б сказати, що час відносно в тому сенсі, що при переході від одного початку відліку часу до іншого опис подій залишається справедливим і не потребує перегляду. Однак зазвичай під относительностью часу розуміють щось інше. У простому і очевидному сенсі незалежності перебігу подій від вибору початкового моменту відносність часу не могла б стати основою нової теорії, зовсім не очевидною, перекидаючий звичайне уявлення про час.
Під относительностью часу ми будемо розуміти залежність перебігу часу від вибору просторової системи відліку. Відповідно абсолютним часом називається час, що не залежить від вибору просторової системи координат, що протікає одноманітно на всіх рухаються одна відносно іншої системах відліку, - послідовність моментів, що наступають одночасно у всіх точках простору. У класичній фізиці існувало уявлення про потік часу, який не залежить від реальних рухів тіла, - про час, який тече у всьому Всесвіті з однієї і тієї ж швидкістю. Який реальний процес лежить в основі подібного уявлення про абсолютний час, про мить, одночасно наступаючому у віддалених пунктах простору? Згадаймо умови ототожнення часу в різних точках
простору. Час події, що сталася в точці а 41 0, і час події, що сталася в точці а 42 0 можна ототожнити, якщо події пов'язані миттєвим впливом однієї події на інше. Нехай в точкеа 41 0 знаходиться тверде тіло , Поєднане абсолютно жорстким, абсолютно не деформується стрижнем з тілом, що знаходиться в точці а 42 0. Поштовх, отриманий тілом в точці а 41 0, миттєво, з бесконечнойскоростью, передається через стрижень тілу в точці 4 0А 42 0. Обидва тіла зрушаться в одне і Тієї ж миті. Але вся справа в тому, що в природі немає абсолютно жорстких стержнів, немає миттєвих дій одного тіла на інше. Взаємодії тел передаються з кінцевою швидкістю, ніколи не перевищує швидкості світла. У стрижні, що з'єднує тіла, при поштовху виникає деформація, яка поширюється з кінцевою швидкістю від одного кінця стрижня до іншого, подібно до того, як світловий сигнал йде з кінцевою швидкістю від джерела світла до екрана. У природі немає миттєвих фізичних процесів, що з'єднують події, що сталися у віддалених один від іншого пунктах простору. Поняття "один і той же момент часу" має абсолютний сенс. Поки ми не стикаємося з повільними рухами тіл і можемо приписати нескінченну швидкість світловому сигналу, поштовху, переданому через твердий стрижень або будь-якого іншого взаємодії рухомих тіл. У світі швидких рухів, при порівнянні з якими поширенню світла і взаємодії між тілами вже не можна приписувати нескінченно велику швидкість. У цьому світі поняття одночасності має відносний сенс, і ми повинні відмовитися від звичного способу єдиного часу, поточного у всьому Всесвіті, - послідовності одних і тих же, одночасних, моментів в різних пунктах простору. Класична фізика виходить з подібного образу. Вона допускає, що один і той же миттєво настає всюди - на Землі, на Сонце, на Сіріуса, на позагалактичних туманностях, віддалених від нас так далеко, що їх світло йде до нас мільярди років. Якби взаємодії тіл (наприклад сили тяжіння, що зв'язують всі тіла природи) поширювалися миттєво, з нескінченною швидкістю, ми могли б говорити про збіг моменту, когдаодно тіло починає впливати на інше, і моменту, коли друге тіло, віддалене від першого, відчуває цей вплив . Назвемо вплив тіла на віддалене від нього інше тіло сигналом. Миттєва передача сигналу - основа ототожнення моментів, які настали в віддалених пунктах простору. Таке ототожнення можна представити у вигляді синхронізації годин. Задачастостоіт в тому, щоб годинник вточке а 41 і в точці а 42 показиваліодно і той же час. Якщо існують миттєві сигнали, це завдання не складає труднощів. Годинник можна було б синхронізувати по радіо, світловим сигналом, пострілом з гармати, механічним імпульсом (посадити, наприклад, стрілки годинника в а 41 і в а 42 на один довгий абсолютно жорсткий вал), якби радіоприймач, світло, звук і механічні напруги в валі передавалися з нескінченно великою швидкістю. В цьому випадку ми могли б говорити про чисто просторових зв'язках в природі, про процеси, що протікають в нульовий проміжок часу. Відповідно тривимірна геометрія мала б реальні фізичні прообрази. Простір в цьому випадку ми б могли розглядати поза часом, і такий погляд давав би точне уявлення про дійсність. Тимчасові миттєві сигнали служать прямим фізичним еквівалентом тривимірної геометрії. Ми бачимо, що тривимірна геометрія знаходить прямий прообраз в класичній механіці, яка включає уявлення про нескінченну швидкості сигналів, про миттєве поширення взаємодій між віддаленими тілами. Класична механіка допускає, що існують реальні фізичні процеси, які можуть бути з абсолютною точністю описані миттєвої фотографією. Миттєва фотографія, зрозуміло стереоскопічний - це як би тривимірне просторове перетин просторово-часового світу, це чотиривимірний світ подій, взятий в один і той же момент. Нескінченно швидке взаємодія - процес, який може бути описаний в межах миттєвої тимчасової картини світу. Але теорія поля як реальної фізичної середовища виключає миттєве ньютоново дальнодействие і миттєве поширення сигналів через проміжну середу. Не тільки звук, але і світло, і радіосигнали мають кінцеву швидкість. Швидкість світла - гранична швидкість сигналів. Який же в цьому випадку фізичний зміст одночасності? Що відповідає послідовності одних і тих же для всього Всесвіту моментів? Що відповідає поняттю єдиного часу, одноманітно протікає у всьому світі? Ми можемо знайти деякий фізичний зміст поняття одночасності і таким чином надати самостійну реальність чисто просторовому аспекту буття, з одного боку, і абсолютного часу - з іншого, навіть в тому випадку, коли всі взаємодії поширюються з кінцевою швидкістю. Але умовою для цього є існування нерухомого в цілому світового ефіру і можливість визначити швидкості рухомих тел абсолютним чином, відносячи їх до ефіру як єдиного привілейованого тілу відліку. Уявімо собі корабель з екранами на носі і на кормі. У центрі корабля на рівних відстанях від обох екранів запалюють ліхтар. Світло ліхтаря одночасно досягає екранів, і миті, коли це відбувається можна ототожнити. Світло падає на екран, що знаходиться на носі корабля в ту ж саму мить, що і на екран, що знаходиться на кормі. Таким чином, ми знаходимо фізичний прообраз одночасності. Синхронізація за допомогою світлових сигналів, одночасно прибувають в два пункти з джерела, розташованого на рівній відстані від них, можлива, якщо джерело світла і зазначені два пункти покояться в світовому ефірі, тобто коли корабель нерухомий по відношенню до ефіру. Синхронізація можлива і в тому випадку, коли корабель рухається в ефірі. У зазначеному випадку світло дійде до екрану на носі корабля трохи пізніше, а до екрану на кормі - трохи раніше. Але, знаючи швидкість корабля щодо ефіру, ми можемо визначити випередження променя, що йде до екрану на кормі і запізнювання променя, що йде до екрану на носі, і, з огляду на зазначені випередження і запізнювання, синхронізувати годинник, встановлені на кормі і на носі корабля. Ми можемо, далі, синхронізувати годинник на двох кораблях, що рухаються щодо ефіру з різними, але постійними, відомими нам швидкостями. Але для цього також необхідно, щоб швидкість кораблів щодо ефіру мала певний сенс і певне значеніе.Здесь можливі два випадки. Якщо корабель при русі повністю захоплює за собою ефір, що знаходиться між ліхтарем і екранами, то не відбудеться запізнювання променя, що йде до екрану на носі корабля. При повному захопленні ефіру, корабель не зміщується щодо ефіру, що знаходиться над його палубою, а швидкість світла щодо корабля не буде залежати від руху корабля. Проте, ми зможемо зареєструвати зареєструвати рух корабля за допомогою оптичних ефектів. По відношенню до корабля швидкість світла не зміниться, але вона зміниться по відношенню до берега. Нехай корабель рухається вздовж набережної: на набережній два екран а 41 і а 42, причому відстань між ними дорівнює відстані між екранами на кораблі. Коли екрани на кораблі, що рухається виявилися проти екранів на набережній, в центрі корабля запалюється ліхтар. Якщо корабель захоплює за собою ефір, то світло ліхтаря дійде одночасно до екрану на кормі і до екрану на носі, але в цьому випадку світло дійде в різні моменти до екранів на нерухомій набережній. В одному напрямку швидкість руху корабля щодо набережній буде додаватися до швидкості світла, а в іншому напрямку швидкість руху корабля потрібно буде відняти з швидкості світла. Такий результат - різні швидкості світла щодо берега - вийде, якщо корабель захоплює ефір. Якщо ж корабель не захоплює ефір, то світло буде рухатися з однієї і тієї ж швидкістю щодо берега і з різною швидкістю щодо корабля. Таким чином, зміна швидкості світла виявиться результатом руху корабля в обох випадках. Якщо корабель рухається, захоплюючи ефір, то міняється швидкість щодо берега; якщо ж корабель не захоплює ефір, то міняється швидкість світла щодо самого корабля. В середині XIX століття техніка оптичних експериментів і вимірювань дозволила вловити дуже невеликі відмінності в швидкості світла. Виявилося можливим перевірити, захоплюють рухомі тіла ефір, або не захоплюють. У 1851 р Физо (1819 - 1896) довів що тіла не захоплюють повністю ефір. Швидкість світла, віднесена до нерухомих тіл, не змінюється, коли світло проходить через рухомі середовища. Физо пропускав промінь світла через нерухому трубку, по якій текла вода. По суті вода грала роль корабля, а трубка - нерухомого берега. Результат досвіду Фізо привів до картини руху тіл в нерухомому ефірі без захоплення ефіру. Швидкість цього руху можна визначити по запізнювання променя, наздоганяючого тіло (наприклад, променя спрямованого до екрану на носі рухається корабля), в порівнянні з променем, що йде назустріч тілу (наприклад, в порівнянні з променем ліхтаря, спрямованим до екрану на кормі). Тим самим можна було, як здавалося тоді, відрізнити тіло, нерухоме відносно ефіру, від тіла, що рухається в ефірі. У першому швидкість світла одна і та ж у всіх напрямках, у другому на змінюється в залежності від напрямку променя. Існує абсолютна відмінність між спокоєм і рухом, вони відрізняються один від одного характером оптичних процесів в покояться і рухомих середовищах. Подібна точка зору дозволяла говорити про абсолютну одночасності подій і про можливість абсолютної синхронізації годин. Світлові сигнали досягають точок, розташованих на одному і тому ж відстані від нерухомого джерела, в один і той же мить. Якщо ж джерело світла і екрани рухаються щодо ефіру. То ми можемо визначити і врахувати запізнювання світлового сигналу, викликане цим рухом. І вважати одним і тим же миттю 1) момент попадання світла на передній екран з поправкою на запізнювання і 2) момент попадання світла на задній екран з поправкою на випередження. Різниця в швидкості поширення світла буде свідчити про рух джерела світла і екранів по відношенню до ефіру - абсолютному тілу відліку. Експеримент, який повинен був показати зміну швидкості світла в рухомих тілах і відповідно абсолютних характер руху цих тіл, був виконаний в 1881 р Майкельсоном (1852 -1931). Згодом його не раз повторювали. По суті, експеримент Майкельсона відповідав порівнянні швидкості сигналів, що йдуть до екранів на кормі і на носі рухається корабля. Але як корабля була використана сама Земля, що рухається в просторі зі швидкістю близько 30 км / сек. Далі, порівнювали не швидкість променя, наздоганяючого тіло і променя, що йде назустріч тілу, а швидкість поширення світла в поздовжньому і поперечному напрямках. В інструменті, застосованому в досвіді Майкельсона, так званому інтерферометрі, один промінь йшов у напрямку руху Землі - в поздовжньому плечі інтерферометра, а інший промінь - в поперечному плечі. Різниця в швидкостях цих променів повинно було продемонструвати залежність швидкості світла в приладі від руху Землі. Результати експерименту Майкельсона виявилися негативними. На поверхні Землі світло рухається з однією і тією ж швидкістю у всіх напрямках. Такий висновок здавався вкрай парадоксальним. Він повинен був привести до принципового відмови від класичного правила складання швидкостей. Швидкість світла одна і та ж у всіх тілах, що рухаються по відношенню один до одного рівномірно і прямолінійно. Світло проходить з постійною швидкістю, приблизно рівною 300000 км / сек., Повз нерухомого тіла, повз тіла, що рухається назустріч світлу, повз тіла, яку світло доганяє. Світло - це подорожній, який йде по полотну залізниці, між шляхами, з однією і тією ж швидкістю щодо зустрічного поїзда, щодо поїзда, що йде в тому ж напрямку, щодо самого полотна, щодо пролітає над ним літака і т.д .. Або пасажир, який рухається по вагону мчить поїзда з однієї і тієї ж швидкістю щодо вагона і щодо Землі.Чтоби відмовитися від класичних принципів, які здавалися абсолютно очевидними і незаперечними, знадобилася геніальна сила і сміливість фізичної думки. Безпосередні попередник. Ейнштейна підійшли дуже близько до теорії відносності, але вони не могли зробити вирішального кроку, не могли допустити, що світ не удаваним образом, а в дійсності поширюється з однієї і тієї ж швидкістю щодо тіл, які зміщуються одне по відношенню до іншого.
Лоренц (1853-1928) висунув теорію, що зберігає нерухомий ефір і класичне правило складання швидкостей і разом з тим сумісну з результатами дослідів Майкельсона. Лоренц припустив, що всі тіла при русі відчувають поздовжнє скорочення, вони зменшують свою протяжність вздовж напрямку руху. Якщо все тіла скорочують свої поздовжні розміри, то можна виявити подібне скорочення безпосереднім виміром. Таким образомЛоренц розглядає виявлене Майкельсоном сталість швидкості світла як чисто феноменологічний результат взаємної компенсації двох ефектів руху: зменшення швидкості світла і скорочення прохідного їм відстані. З такої точки зору класичне правило складання швидкостей залишається непорушним. Абсолютний характер руху зберігається - зміна швидкості світла існує; отже, рух може бути віднесено ні до інших тіл, рівноправним ефіру, а до універсального тілу відліку - нерухомому ефіру. Скорочення носить абсолютний характер - існує справжня довжина стержня, що спочиває щодо ефіру, іншими словами, стрижня, що спочиває в абсолютному значенні. У 1905 р Альберт Ейнштейн (1879-1955) опублікував статтю "До електродинаміки рухомих тіл». У Ейнштейна абсолютний рух не ховається від спостерігача, а просто не існує. Якщо рух щодо ефіру не викликає ніяких ефектів в рухомих тілах, то воно є фізично беззмістовним поняттям. Тим самим з фізичної картини світу усувається поняття єдиного часу, що охоплює весь Всесвіт. Тут Ейнштейн підійшов до самих корінних проблем науки - до проблем простору, часу і їх зв'язки один з одним. Якщо немає світового ефіру, то не можна приписати деякого тіла нерухомість і на цій підставі вважати його початком нерухомою, в абсолютному значенні, привілейованої системи координат. Тоді можна говорити і про абсолютну одночасності подій, не можна стверджувати, що дві події, одночасні в одній сістемекоордінат, будуть одночасними і у всякій іншій системі координат.
Ідеї, висловлені Ейнштейном в 1905 році, вже в найближчі роки зацікавили дуже широкі кола. Люди відчували, що теорія, з такою сміливістю, що зазіхнула на традиційні уявлення про простір і час, не може не привести при своєму розвитку і застосуванні до дуже глибоким виробничо-технічним і культурним зрушенням. Зрозуміло, тільки тепер став зрозумілим шлях від абстрактних міркувань про простір і час до подання про колосальні запаси енергії, що таяться в надрах речовини і чекають свого звільнення, щоб змінити вигляд виробничої техніки і культури. До середини нашого століття в усіх областях техніки використовували лише подібні нікчемні зміни енергії спокою і маси спокою тел. Зараз з'явилися практично застосовуються реакції, при яких витрачається або поповнюється основний масив укладеної в речовині енергії спокою. У сучасній фізиці існує уявлення про повний перехід енергії спокою в енергію руху, тобто про перетворення частки, що володіє масою спокою, в частку з нульовою масою спокою і дуже великою енергією руху і масою руху. Такі переходи спостерігаються в природі. до практичного застосування подібних процесів ще далеко. Зараз використовуються процеси, що звільняють внутрішню енергію атомних ядер. Атомна енергетика виявилася вирішальним експериментальним і практичним доказом теорії відносності Ейнштейна.
У 1907-1908 рр. Герман Міньковський (1864 - 1908) надав теорії відносності вельми струнку і важливу для подальшого узагальнення геометричну форму. У статті "Принцип відносності" (1907) і в доповіді "Простір і час" (1908) теорія Ейнштейна була сформульована у вигляді вчення про інваріанта чотиривимірний евклідової геометріі.Прі русі геометричної фігури в просторі координати точок змінюються, а відстані між ними залишаються незмінними. Само по собі чотиривимірний подання руху частинки може бути легко засвоєно, воно здається майже очевидним і, по суті звичним. Всім відомо, що реальні події визначаються чотирма числами: трьома просторовими координатами і часом, що пройшов до події з початку літочислення, або з початку року, або від початку доби. матерія простір природознавство
У 1908 р Міньковський представив теорію відносності в формі чотиривимірний геометрії. Він назвав перебування частинки в точці, визначеній чотирма координатами, "подією", так як під дією в механіці слід розуміти щось певне в просторі і в часі - перебування частинки в певній просторової точці в певний момент. Далі він назвав сукупність подій - просторово-тимчасове різноманіття - "світом", так як дійсний світ розгортається в просторі в часі. Лінію, яка зображує рух частинки, тобто чотиривимірну лінію, кожна точка якої визначається чотирма координатами, Міньковський назвав "світової лінією".
Однорідність простору-часу означає, що в природі немає виділених просторово-часових світових точок. Ні події, яке було б абсолютним початком чотиривимірної, просторово-часової системи відліку. У світлі ідей, викладених Ейнштейном в 1905 р, чотиривимірний відстань між світовими точками, тобто просторово-часовий інтервал не змінюватиметься прісовместном перенесення цих точок вздовж світової лінії. Це означає, що просторово-часовий зв'язок двох подій не залежить від того, яка світова точка обрана в якості початку відліку, і що будь-яка світова точка може грати роль подібного початку. Таким чином, ідея однорідності є стрижневою ідеєю науки XVII-XX ст. Вона послідовно узагальнюється, переноситься з простору на час, і далі, на простір-час.
У 1911-1916 рр. Ейнштейн створив загальну теорію відносності. Теорія, створена в 1905 р, називається спеціальною теорією відносності, так як вона справедлива лише для спеціального випадку, прямолінійного і рівномірного руху.
Довгі роки у Ейнштейна визрівала думка про підпорядкування прискореного руху принципом відносності і створенні загальної теорії відносності, що розглядає не тільки інерційні, а й всілякі руху. Сила інерції діє одноманітно на все предмети.Существует сила, яка також діє одноманітно на всі тіла. Це - сила тяжіння.
Ейнштейн назвав принципом еквівалентності твердження про рівноцінність сили тяжіння, що діє на систему, і сили інерції, що виявляється при прискореному русі. Цей принцип дозволяє розглядати прискорений рух як відносне. Справді, прояви прискореного руху (сили інерції) нічим не відрізняються від сил тяжіння в нерухомій системі. Значить, немає внутрішнього критерію руху, і про рух можна судити лише по відношенню до зовнішньому тіл. Рух, в тому числі прискорений рух тіла A, полягає в зміні відстані від деякого тіла відліку B, причому ми з тим же правом можемо стверджувати, що B рухається щодо A.
Ейнштейн ототожнив тяжіння, викривляє світові лінії рухомих тіл, з викривленням простору-часу. Ця ідея завжди буде взірцем сміливості і глибини фізичної думки і разом з тим зразком нового характеру наукового мислення, яке знаходить реальні фізичні еквіваленти евклідових і неевклідових геометричних співвідношень. Тіло, надане самому собі, рухається по прямій в тривимірному просторі. Воно рухається по прямій в чотиривимірному просторово-часовому світі, так як на графіку "простір-час" кожен зрушення по осі часу (кожне збільшення часу) супроводжується одним і тим же збільшенням пройденого просторового відстані. Таким чином, рухам по інерції відповідають прямі світові лінії, тобто прямі чотиривимірного простору-часу. прискореним рухам відповідають криві світові лініічетирехмерного просторово-часового світу. Тяжіння повідомляє тілам одне і те ж прискорення. Воно повідомляє таке ж прискорення і світла. Отже, тяжіння викривляє світові лінії. Якби прямі, накреслені на площині, раптом виявилися кривими, причому знайшли б одну і ту ж кривизну, ми припустили б, що площину скривилася, стала викривленою поверхнею, наприклад поверхнею кулі. Бути може, тяжіння, одноманітно викривляється світові лінії, означає, що простір-час в даній світової точці (в даному просторовому пункті і в даний момент часу) набуло певної кривизну. Зміна сил тяжіння, зміна інтенсивності та напрямки тяжкості, можна тоді розглядати як зміна кривизни простору-часу. Кривизна лінії не вимагає пояснень. Кривизна поверхні також цілком наочне уявлення. Ми знаємо, що на кривій поверхні, наприклад поверхні земної кулі, теореми евклідової геометрії на площині перестають бути справедливими. Замість прямих найкоротшими лініями стають інші геодезичні лінії, наприклад в разі поверхні кулі дуги великого кола: щоб проїхати найкоротшим шляхом з півночі на південь, потрібно рухатися по дузі меридіана. На геодезичну лінію, яка замінює собою пряму, з однієї точки можна опустити безліч різних перпендикулярів, наприклад з полюса на екватор. Ми не можемо собі уявити наочно кривизну тривимірного простору. Але ми можемо назвати кривизною відступ тривимірного світу від геометрії Евкліда. Те ж саме ми можемо зробити з чотиривимірним різноманіттям. Повторимо вихідні положення загальної теорії відносності. У кожній точці, що знаходиться в полі дії сил тяжіння будь-якої великої маси, наприклад Сонця, все тіла падають з однаковим прискоренням, і не тільки тіла, а й світло також набуває прискорення, причому один і той же прискорення, залежне від маси Сонця. У чотиривимірної геометрії подібне прискорення може бути представлено у вигляді просторово-часового світу. Відповідно до загальної теорії відносності, наявність важких мас викривляє просторово-часовий світ, і це викривлення виражається в тяжінні, який змінює шляхи і швидкості тіл і світлових променів. У 1919 році астрономічні спостереження підтвердили теорію тяжіння Ейнштейна - загальну теорію відносності. Промені зірок викривляються, проходячи повз Сонця, і їх відхилення від прямого шляху виявилися такими, які були обчислені теоретично Ейнштейном. Кривизна простору-часу змінюється в залежності від розподілу важких мас. Якщо вирушити в дорогу через Всесвіт, не змінюючи напрямку, тобто слідуючи геодезичним лініях навколишнього простору, то нам зустрінуться на шляху чотиривимірні пагорби - гравітаційні поля планет, гори - гравітаційні поля зірок, великі хребти - гравітаційні поля галактик. Подорожуючи подібним чином по поверхні Землі, ми, крім пагорбів і гір, знаємо про кривизну земної поверхні в цілому і впевнені, що, продовжуючи шлях в незмінному напрямку, наприклад уздовж екватора, повернемося до місця, звідки виїхали. При подорожі у Всесвіті ми також стикаємося із загальною кривизною простору, яка так відноситься до гравітаційних полів планет, зірок і галактик, як кривизна Землі до рельєфу її поверхні. Якби викривлене не тільки простір, але і час, ми повернулися б в результаті космічної подорожі в вихідний просторовий шлях і в вихідне просторове положення. Це неможливо. Ейнштейн припустив, що викривлене лішьпространство.
У 1922 р А.А.Фрідман (1888-1925) висунув гіпотезу про зміну радіусу загальної кривизни простору з плином часу. Деякі астрономічні спостереження підтверджують цю гіпотезу, відстані між галактиками збільшується з часом, галактики розбігаються. Однак космологічні концепції, пов'язані з загальною теорією відносності, ще дуже далекі від тієї визначеності іоднозначності, яка властива спеціальної теорії відносності.
ВСТУП 3
1. МАТЕРИЯ, ПРОСТІР, ЧАС 4
2. ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ ТЕОРІЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Ейнштейна 9
3. ТЕОРІЯ відносності А. Ейнштейна 13
ВИСНОВОК 19
Список використаної літератури 20
ВСТУП
Досягнення сучасної науки свідчать про перевагу реляційного підходу до розуміння простору і часу. В цьому плані в першу чергу треба виділити досягнення фізики XX століття. Створення теорії відносності було тим значним кроком в розумінні природи простору і часу, який дозволяє поглибити, уточнити, конкретизувати філософські уявлення про простір і час.
Альберт Ейнштейн, фізик-теоретик, один із засновників сучасної фізики, Народився в Німеччині, з 1893 року жив в Швейцарії, з 1914 р в Німеччині, в 1933 р емігрував в США. Створення ним теорії відносності стало самим фундаментальним відкриттям XX в., Що зробив величезний вплив на всю картину світу,
На думку сучасних дослідників, теорія відносності ліквідувала загальне час і залишила тільки локальний час, яке детермінується інтенсивністю полів тяжіння і швидкістю руху матеріальних об'єктів. Ейнштейн сформулював принципово нові і важливі в методологічному відношенні положення, які допомогли краще усвідомити особливості простору і часу в різних сферах об'єктивної реальності.
1. МАТЕРИЯ, ПРОСТІР, ЧАС
Якщо сказати, що під матерією розуміється зовнішній світ, що існує незалежно від нашої свідомості, то багато хто погодиться з таким підходом. Він корелюється і з уявленнями на рівні здорового глузду. І на відміну від деяких філософів, яким здавалося несерйозним міркувати на рівні повсякденного мислення, матеріалісти приймають цю "природну установку" в якості основи своїх теоретичних побудов.
Але, погоджуючись з таким попередніми розумінням матерії, приймаючи його як щось само собою зрозуміле, люди не відчувають почуття подиву і захоплення його глибоким змістом, багатством методологічних можливостей, які відкриваються в його змісті. Оцінити його значення нам допоможе невеликий історичний аналіз попередніх концепцій матерії, розуміння сутності цієї категорії.
Обмеженість матеріалізму XVIII ст. в розумінні матерії виражалася насамперед у абсолютизації досягнутих наукових знань, спробах "наділити" матерію фізичними характеристиками. Так, в працях П. Гольбаха поряд з самим загальним розумінням матерії як світу, сприйманого з допомогою органів почуттів, йдеться про те, що матерія має такі абсолютними властивостями, як маса, інерція, непроникність, здатність мати фігуру.
Це означає, що головним принципом матеріальності визнавалася речовинність, тілесність оточують людину предметів. Однак при такому підході за межами матеріальності виявлялися такі фізичні явища, як електрика і магнітне поле, які явно не мали здатність мати фігуру.
Існувало і розуміння матерії як субстанції, що особливо характерно для філософії Б. Спінози. «Субстанція - це не світ, що оточує людину, а щось, що стоїть за цим світом, що обумовлює його існування». Субстанція має такими атрибутами, як протяг і мислення. При цьому залишалося, проте, незрозуміло, як пов'язана єдина, вічна, незмінна субстанція зі світом змінюються речей. Це давало привід для іронічних метафор, зіставлення субстанції з вішалкою, на яку навішуються різні властивості, залишаючи її незмінною.
Обмеженість розуміння матерії в його обох варіантах чітко виявилася в XIX в. Зазвичай головною причиною, що викликала необхідність переходу до нового розуміння матерії як філософської категорії, називають кризу методологічних підстав фізики на рубежі XIX і XX ст.
Як відомо, найбільш значним досягненням філософії марксизму було відкриття матеріалістичного розуміння історії. Суспільне буття, згідно з цією теорією, визначає суспільну свідомість. Однак економічні відносини лише в кінцевому рахунку визначають функціонування і розвиток суспільства; суспільну свідомість, ідеологія відносно самостійні і також впливають на соціальний розвиток. Цим марксистська теорія відрізняється від "економічного детермінізму".
У марксистській теорії як би розширюються межі матеріальності, до якої відносяться не тільки самі предмети з їх речовинністю і тілесністю, але також властивості і відносини (не тільки вогонь, але і властивість теплоти, не тільки самі люди, але і їх виробничі відносини і т. д.). Саме в цьому полягає внесок марксизму в розуміння матерії, який до цих пір недостатньо вивчений.
Розуміння матерії як об'єктивної реальності, яка існує незалежно від людини і не тотожною сукупності його відчуттів, сприяло подоланню споглядальності попередньої філософії. Це викликано аналізом ролі практики в процесі пізнання, яка дозволяє виділяти нові предмети і їх властивості, включені на даному етапі історичного розвитку в об'єктивну реальність.
Особливість такого розуміння матерії полягає в тому, що матеріальними визнаються не тільки тілесні предмети, але також властивості і відносини цих предметів. Вартість матеріальна, тому що це кількість суспільно необхідної праці, витраченої на виробництво продукту. Визнання матеріальності виробничих відносин послужило основою матеріалістичного розуміння історії і дослідження об'єктивних законів функціонування і розвитку суспільства.
Можна спробувати знайти певні межі застосування таких категорій, як "буття" і "матерія". По-перше, буття більш широка категорія, так як вона охоплює не тільки об'єктивну, але й суб'єктивну реальність. По-друге, буття і матерія можуть використовуватися для розмежування сущого і існуючого (що є). Тоді існуюче може бути представлено як об'єктивна реальність, усвідомлена людиною в процесі його діяльності.
У сучасній методології наукового пізнання важливе місце займають такі поняття, як "фізична реальність", "біологічна реальність", "соціальна реальність". Йдеться про об'єктивну реальність, яка стає доступною людині в певній сфері його діяльності і на певному етапі історичного розвитку.
Філософське осмислення світу зазвичай починається з розмежування матеріального і ідеального. Але для більш повної характеристики досліджуваних об'єктів потрібні і інші категорії. Серед них важливе місце займають категорії "руху" і "спокою".
Марксистська філософія, спираючись на кращі традиції предшествущіх мислителів, визнає, що весь світ перебуває в стані безперервного руху, яке внутрішньо притаманне матеріальним об'єктам і не потребує для свого існування у втручанні божественних сил, в первотолчке. Рух розуміється як філософська категорія для позначення будь-якої зміни, починаючи від простого переміщення і кінчаючи мисленням. Світ - не сукупність закінчених речей, а сукупність процесів.
Основа соціальної форми руху - доцільна діяльність людей, і перш за все, по Марксу, «спосіб виробництва матеріальних благ». Людина виступає як об'єкт і суб'єкт історії. В кінцевому рахунку історія - це діяльність людей, які переслідують свої інтереси.
Простір і час як самостійні категорії з'являються вже в філософії Стародавнього Сходу, де вони розглядаються поряд з такими першооснову, як вогонь, вода, земля (санкхья). У Аристотеля серед дев'яти основних категорій називаються час, місце, становище. У філософії Стародавній Греції починають складатися основні концепції простору і часу: субстанциональная і реляційна. Перша розглядає простір і час як самостійні сутності, першооснови світу; друга - як спосіб існування матеріальних об'єктів. Таке розуміння простору і часу знаходить найбільш яскраве вираження в філософії Аристотеля і Лукреція Кара.
У філософії Нового часу основою субстанціональної концепції були положення І. Ньютона про абсолютний простір і час. Він стверджував, що абсолютна простір по своїй суті безвідносно до чого-небудь зовнішнього залишається завжди однаковим і нерухомим. Абсолютна час розглядалося як чиста тривалість. Підставою для таких тверджень був досвід класичної фізики, математичні дослідження (зокрема, геометрія Евкліда).
2. ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ ТЕОРІЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Ейнштейна
Як же виникла приватна (спеціальна) теорія відносності Ейнштейна, сузівшая дослідження глобального явища до обмеженою, приватної відносності, до відносності деяких базових понять, до приватного принципу відносності? Чому вона взагалі виникла і впала на благодатний грунт суспільного сприйняття?
Не можна не помітити об'єктивні причини появи робіт з теорії відносності. Вони обумовлені «розігрітим, революційним» політичним станом суспільства і стихійно, що динамічно розвивається природознавством другої половини XIX - початку XX століть. У той час наука, у багатьох своїх сферах, систематично відкидала один за іншим багато стереотипів - загальноприйняті тоді еталони уявлень, що наклало відбиток на методологічний нігілізм теорії відносності в цілому.
Значною мірою, на появу теорії відносності вплинули авторитетна і нині філософія Іммануїла Канта, визнане, нарешті, на той час вчення про нескінченність, а також деякі математичні праці, наприклад неевклидова геометрії Лобачевського (1792-1856) і Рімана (1826-1866), уявлення про час Маньківського і Пуанкаре. Вищенаведені причини і як наслідок, з'явилися теорії відносності Ейнштейна об'єднує загальна відсутність методології пізнання, об'єднує те, що вони не суперечливо, але своєрідно трактують (або не трактують взагалі) базові, системно утворюють їх теорії поняття і не застосовують загальнонаукових принципів пізнання. Чому вони посміли це зробити? Тому, що ці поняття і принципи були по природної незрілості науки, методологічно не визначені їх попередниками. А застосування бурхливо розвиваються на той час технологій "обробки понять пізнання" (методів логіки, математики, фізики і т.д.) дозволило отримувати вельми оригінальні підсумкові висновки на виході.
Давньогрецький учений Птолемей, а потім і Іммануїл Кант постулювали залежність реальності від самого пізнання. Об'єкт, за Кантом, існує як такої лише в формах діяльності суб'єкта. До сих пір, методологія пізнання застосовує принцип Канта і Птолемея: "Що бачу то і суть". Спадає на думку притча про чотирьох сліпців-мудреців, які обмацували слона. Причому кожен обмацував слона суто в певних місцях: один тільки ногу, інший тільки живіт, третій хобот, четвертий хвіст. А потім вони стверджували в різнобій про "істинності" і "правдивості" пізнаного ними вигляду слона. Фактично в підході до пізнання Канта і Птолемея: "Що бачу то і суть", реалізований саме такий суб'єктивний підхід до пізнання і відкинута можливість об'єктивного пізнання в порівнянні з загальноприйнятими стандартами - принципами пізнання.
Поняття нескінченності не визначене в загальнонауковому понятті досі. Це не пізнаване в принципі в величині безвідносне поняття, яке не має еталона, а значить відносної порівняльної величини.
З цієї причини, Мінковський визначив власне бачення поняття «час». При побудові своїх «метричних просторів», він ввів поняття синонімічне поняттю часу - «площину світового виявляє процесу», яка «біжить» зі швидкістю світла від довільно обраного будь-якого «початку координат». Базове поняття часу, «підігнали» під наявний на озброєнні геометричний техпроцес пізнання. А сучасні вчені тепер інтенсивно шукають шляхи і способи подорожей в просторі-часі.
Симбіоз теорій Маньківського і Рімана породив чотиривимірну абстрактну інтерпретацію простору - часу, що має досить обмежену практичну застосовність. Наприклад, її не можна застосовувати для моделювання реальних фізичних, змінюються об'єктів природи, як функцій від зміни їх властивостей (параметрів).
Простір-час - це інтерпретація простору вихолощених від розмірності подій, що мають тільки властивості: просторові координати місць виникнення і моменти часу виникнення подій. Властивості простору і часу неспіврозмірні один одному, бо від зміни одного, причинно-слідчо інше не змінюється, не залежить. Виходить простір подій, позбавлених фізичної сутності - природи (розмірності).
Підставою спеціальної теорії відносності Ейнштейн вважав сформульований ним принцип відносності, нібито не суперечить принципу відносності Галілея. Відсутність в науковому арсеналі Ейнштейна методологічно сформованих понять «час» і «одночасність», з урахуванням прийняття постулату про глобальне сталості швидкості світла, дозволило Ейнштейну «досягти» в спеціальній теорії відносності одночасності подій в різних точках простору за допомогою посилаються від одного джерела до двох об'єктах світлових сигналів, що синхронізують годинник цих об'єктів, які формують однакову тимчасову шкалу.
На думку Ейнштейна, що формують час на годиннику цих об'єктів і надавши потім об'єктів різну швидкість, він перетворенням Лоренца, математично строго обгрунтовує, що час в рухомих з різними швидкостями об'єктах тече по-різному. Що само по собі не тільки математично а й фізично очевидно. Годинники в разі такого способу пізнання «часу», при такій синхронізації йтимуть по-різному, бо шкала часу перестає бути єдиною еталонної для обох годин «тікають» по-різному від світлових синхроимпульсов шкал часу об'єктів. А якщо еталони шкал різні, то і відносини будь-якої тривалості будь-якого процесу на об'єкті до різних стандартам тривалості буде різний. Системи то пізнання пір не інерційні. Якщо від синхроимпульсов "летять" зі швидкістю світла "тікати" зі швидкістю світла, то такий годинник на об'єкті взагалі зупиняться. Ейнштейн пішов в своєму узагальненні та висновках набагато далі. Він «кардинально революційно» стверджує, що і довжини об'єктів зміняться і біологічні процеси (наприклад, старіння в «парадоксі близнюків») будуть протікати по-різному в об'єктах (близнюках), які рухаються відносно один одного і щодо джерела світла з різними швидкостями. Фактично Ейнштейн як би «теоретично обгрунтував» принцип пізнання: «Величина властивостей пізнаваного об'єкта (наприклад, властивостей характеризують старіння, або тривалість процесів на об'єкті, або його довжини) причинно-слідчо залежить від« лінійки », від способу, яким ця величина вимірюється ( пізнається) ».
3. ТЕОРІЯ відносності А. Ейнштейна
Найфундаментальнішим відкриттям XX в., Що зробив величезний вплив на всю картину світу, стало створення теорії відносності.
У 1905 р молодий і нікому не відомий фізик-теоретик Альберт Ейнштейн (1879-1955) опублікував в спеціальному фізичному журналі статтю під непомітним заголовком «До електродинаміки рухомих тіл». У цій статті була викладена так звана приватна теорія відносності.
По суті, це було нове уявлення про простір і час, і відповідно йому була розроблена нова механіка. Стара, класична фізика цілком відповідала практиці, мала справу з макротела, що рухаються з не дуже-то великими швидкостями. І тільки дослідження електромагнітних хвиль, полів і пов'язаних з ними інших видів матерії змусили по-новому поглянути на закони класичної механіки.
Досліди Майкельсона і теоретичні роботи Лоренца послужили базою для нового бачення світу фізичних явищ. Це стосується в першу чергу простору і часу, фундаментальних понять, що визначають побудову всієї картини світу. Ейнштейн показав, що введені Ньютоном абстракції абсолютного простору і абсолютного часу повинні бути залишені і замінені іншими. Перш за все, потрібно відзначити, що характеристики простору і часу будуть по-різному виступати в системах нерухомих і рухомих відносно один одного.
Так, якщо виміряти на Землі ракету і встановити, що її довжина становить, наприклад, 40 метрів, а потім з Землі визначити розмір тієї ж ракети, але рухається з великою швидкістю відносно Землі, то виявиться, що результат буде менше 40 метрів. А якщо виміряти час, поточний на Землі і на ракеті, то виявиться, що показання годин будуть різними. На рухається з великою швидкістю ракеті час, по відношенню до земного, буде протікати повільніше, і тим повільніше, чим вище швидкість ракети, чим більше вона буде наближатися до швидкості світла. Звідси випливають деякі відносини, які з нашої звичайної практичної точки зору є парадоксальними.
Такий так званий парадокс близнят. Уявімо собі братів-близнюків, один з яких стає космонавтом і відправляється в тривалу космічну подорож, інший залишається на Землі. Проходить час. Космічний корабель повертається. І між братами відбувається приблизно така розмова: «Здрастуй, - каже залишався на Землі, - радий тебе бачити, але чому ти майже зовсім не змінився, чому ти такий молодий, адже з того моменту, коли ти летів, пройшло тридцять років». «Здрастуй, - відповідає космонавт, - і я радий тебе бачити, але чому ти так постарів, адже я літав всього п'ять років». Отже, за земними годинах минуло тридцять років, а по годинах космонавтів тільки п'ять. Значить, час не тече однаково у всьому Всесвіті, його зміни залежать від взаємодії рухомих систем. Це один з головних висновків теорії відносності.
Це абсолютно несподіваний для здорового глузду висновок. Виходить, що ракета, яка мала на старті деяку фіксовану довжину, при русі зі швидкістю, близькою до швидкості світла, повинна стати коротше. Разом з тим в цій же ракеті сповільнилися б і хід годин, і пульс космонавта, і його мозкові ритми, обмін речовин в клітинах його тіла, тобто час в такій ракеті протікало б повільніше, ніж час у спостерігача, що залишився на місці старту. Це, звичайно, суперечить нашим повсякденним уявленням, які формувалися в досвіді щодо малих швидкостей і тому недостатні для розуміння процесів, які розгортаються зі швидкістю, близькою.
Теорія відносності виявила ще одну істотну сторону просторово-часових відносин матеріального світу. Вона виявила глибокий зв'язок між простором і часом, показавши, що в природі існує єдиний простір-час, а окремо простір і окремо час виступають як його своєрідні проекції, на які воно по-різному розщеплюється в залежності від характеру руху тіл.
Абстрагуюча здатність людського мислення розділяє простір і час, вважаючи їх окремо один від одного. Але для опису і розуміння світу необхідна їх спільність, що легко встановити, аналізуючи навіть ситуації повсякденному житті. Справді, щоб описати будь-яку подію, недостатньо визначити тільки місце, де воно відбувалося, важливо ще вказати час, коли воно відбувалося.
До створення теорії відносності вважалося, що об'єктивність просторово-часового опису гарантується тільки тоді, коли при переході від однієї системи відліку до іншої зберігаються окремо просторові і окремо тимчасові інтервали. Теорія відносності узагальнила це положення. Залежно від характеру руху систем відліку один щодо одного відбуваються різні розщеплення єдиного простору-часу на окремо просторовий і окремо тимчасової інтервали, але відбуваються таким чином, що зміна одного як би компенсує зміна іншого. Якщо, наприклад, скоротився просторовий інтервал, то настільки ж збільшився тимчасової, і навпаки.
Виходить, що розщеплення на простір і час, яке відбувається по-різному при різних швидкостях руху, здійснюється так, що просторово-часовий інтервал, тобто спільний простір-час (відстань між двома сусідніми точками простору і часу), завжди зберігається, або, висловлюючись науковою мовою, залишається інваріантом. Об'єктивність просторово-часового події не залежить від того, з якої системи відліку і з якою швидкістю рухаючись спостерігач його характеризує. Просторові і тимчасові властивості об'єктів порізно виявляються мінливими при зміні швидкості руху об'єктів, але просторово-часові інтервали залишаються інваріантними. Тим самим спеціальна теорія відносності розкрила внутрішній зв'язок між собою простору і часу як форм буття матерії. З іншого боку, оскільки сама зміна просторових і часових інтервалів залежить від характеру руху тіла, то з'ясувалося, що простір і час визначаються станами рухомої матерії. Вони такі, яка рухома матерія.
Таким чином, філософські висновки зі спеціальної теорії відносності свідчать на користь реляційного розгляду простору і часу: хоча простір і час об'єктивні, їх властивості залежать від характеру руху матерії, пов'язані з рухом матерії.
Ідеї \u200b\u200bспеціальної теорії відносності отримали подальший розвиток і конкретизацію в загальній теорії відносності, яка була створена Ейнштейном в 1916 році. У цій теорії було показано, що геометрія простору-часу визначається характером поля тяжіння, яке, в свою чергу, визначено взаємним розташуванням тяжіють мас. Поблизу великих тяжіють мас відбувається викривлення простору (його відхилення від евклідової метрики) і уповільнення ходу часу. Якщо ми поставимо геометрію простору-часу, то тим самим автоматично задається характер поля тяжіння, і навпаки: якщо задано певний характер поля тяжіння, розташування тяжіють мас відносно один одного, то автоматично задається характер простору-часу. Тут простір, час, матерія і рух виявляються органічно сплавленими між собою.
Особливість створеної Ейнштейном теорії відносності в тому, що в ній досліджується рух об'єктів зі швидкістю, що наближається до швидкості світла (300 000 км в секунду).
У спеціальній теорії відносності стверджується, що з наближенням швидкості руху об'єкта до швидкості руху світла «тимчасові інтервали сповільнюються, а довжина об'єкта скорочується».
Загальна теорія відносності стверджує, що поблизу великих полів тяжіння час сповільнюється, а простір викривляється. У сильному полі тяжіння найкоротшим відстанню між точками буде вже не пряма, а геофізична крива, відповідна кривизні гравітаційних силових ліній. У такому просторі сума кутів трикутника буде більше або менше 180 °, що описується неевклідової геометрії М. Лобачевського і Б. Рімана. Викривлення світлового променя в поле тяжіння Сонця було перевірено англійськими вченими вже в 1919 р під час сонячного затемнення.
Якщо в спеціальній теорії відносності зв'язок простору і часу з матеріальними чинниками виражалася лише в залежності від їх руху при абстрагуванні від впливу гравітації, то в загальній теорії відносності розкривалася їх детермінованість структурою, характером матеріальних об'єктів (речовина і електромагнітне поле). З'ясувалося, що гравітація впливає на електромагнітне випромінювання. У гравітації була знайдена нитка між космічними об'єктами, основа впорядкованості в Космосі, зроблений загальний висновок про структуру світу як сферичному освіту.
Теорію Ейнштейна не можна розглядати як спростування теорії Ньютона. Між ними існує спадкоємність. Принципи класичної механіки зберігають своє значення і в релятивістській механіці в межах малих швидкостей. Тому деякі дослідники (наприклад, Луї де Бройль) стверджують, що теорія відносності в певному сенсі може розглядатися як вінець саме класичної фізики.
ВИСНОВОК
Спеціальна теорія відносності, побудова якої було завершено А. Ейнштейном в 1905 році, довела, що в реальному фізичному світі просторові і тимчасові інтервали змінюються при переході від однієї системи відліку до іншої.
Система відліку у фізиці - це образ реальної фізичної лабораторії, обладнаної годинами і лінійками, тобто інструментарієм, за допомогою якого можна вимірювати просторові і тимчасові характеристики тел. Стара фізика вважала, що якщо системи відліку рухаються рівномірно і прямолінійно відносно один одного (такий рух називається інерціальним), то просторові інтервали (відстань між двома сусідніми точками) і тимчасові інтервали (тривалість між двома подіями) не змінюються.
Теорія відносності ці уявлення спростувала, вірніше, показала їх обмежену придатність. Виявилося, що тільки тоді, коли швидкості руху малі по відношенню до швидкості світла, можна приблизно вважати, що розміри тіл і хід часу залишаються одними і тими ж, але коли мова йде про рухах зі швидкостями, близькими до швидкості світла, то зміна просторових і тимчасових інтервалів стає помітним. При збільшенні відносної швидкості руху системи відліку просторові інтервали скорочуються, а часові розтягуються.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Алексєєв П.В., Панін О.В. Філософія: Підручник. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М .: ТК Велбі, Вид-во Проспект, 2003. - 608 с.
2. Асмус В. Ф. Антична філософія. 3-е изд. М., 2001..
3. Гольбах П. Система природи // Вибрані твори: в 2-х т. Т. 1. - М., 1983.- С. 59-67.
4. Грюнбаум А. Філософські проблеми простору і часу. М., 1998..
5. Кассирер Е. Теорія відносності Ейнштейна. Пер. з нім. Вид. Друге, 2008. 144 с.
6. Кузнєцов В.Г., Кузнєцова І.Д., Миронов В.В., Момджян К.Х. Філософія: Підручник. - М .: ИНФРА-М, 2004. - 519 с.
7. Маркс К., Енгельс Ф. Зібрання творів. Т. 19. - С. 377.
8. Мотрошілова Н. В. Народження і розвиток філософських ідей: Історико-філософські нариси і портрети. М., 1991.
9. Спіноза Б. Короткий трактат про Бога, людину та її щастя // Вибрані твори: в 2-х т. Т. 1. - М., 1987. - С. 82 - 83.
10. Філософія: Підручник / За ред. проф. В.Н. Лавриненко. - 2-е изд., Испр. і доп. - M .: МАУП. 2004
11. Філософія: Підручник / За ред. проф. О.А. Мітрошенкова. - М .: Гардарики, 2002. - 655 с.
12. Ейнштейн А. Фізика і реальність: Собр. наук. тр. Т. 4. - М., 1967.
Вступ.
Актуальність дослідження. В наприкінці XIX початку XX століть був зроблений ряд найбільших відкриттів, з яких почалася революція у фізиці. Вона призвела до перегляду практично всіх класичних теорій в фізиці. Можливо, однією з найбільших за значимістю і зіграли найбільш важливу роль в становленні сучасної фізики поряд з квантовою теорією була теорія відносності А. Ейнштейна.
Створення теорії відносності дозволило переглянути традиційні погляди і уявлення про матеріальний світ. Такий перегляд існуючих поглядів був необхідний, так як у фізиці накопичилося багато проблем, які не могли бути вирішені за допомогою існуючих теорій.
На цьому етапі у фізиці проявилися суперечності між класичним принципом відносності і положенням про універсальну постійною, а також між класичною механікою і електродинаміки. Було багато спроб дати інші формулювання законам електродинаміки, але вони не увінчалися успіхом. Все це зіграло роль передумов до створення теорії відносності.
Роботи Ейнштейна поряд з величезним значенням у фізиці мають, також, велике філософське значення. Очевидність цього випливає з того, що теорія відносності пов'язана з такими поняттями як матерія, простір, час і рух, а вони є одними з фундаментальних філософських понять. Саме тому для філософської методології має сенс аналіз і розгляд не тільки самої теорії Ейнштейна, але і філософських поглядів одного з найбільших учених XX століття. Позицію Ейнштейна у фізиці можна зрозуміти тільки в світлі його філософській концепції, в світлі того, як він розумів єдність законів природи і шляхи його пізнання, як він розумів зв'язки, що існують в природі, а також предмет дослідження фізики. Саме цей факт впливу філософії на програму і метод фізичних досліджень є головна причина інтересу до питання про те, якими є філософські погляди вченого.
Ступінь розробленості теми. Автором проведена робота з аналізу філософської літератури, яку можна класифікувати за такими групами: історико-філософська література з проблеми взаємозв'язку філософії і фізики (Г. Рейхенбах, С. І. Вавилов, Н. Бор, А. Б. Мигдал, С. Вайнберг, В. В. Ільїн, В. С. Готт, В. Г. Сидоров та ін.); по філософії і методології науки (зокрема, фізики) і з проблем підстав фізико-математичного знання (у вітчизняній літературі - В. В. Ільїн, В. Г. Сидоров, Е. П. Нікітін, А. Н. Кочергін, JI. А. Микешина, В. Н. Вандишев, Е. І. Кукушкіна, JI. Б. Логунова, Ю. А. Петров, Ю. Б. Молчанов, С. С. Гусєв, Г. Л. Тульчинський, А. С. Никифоров, В. Т. Мануйлов та ін .; в зарубіжній літературі - С. Грофф, Chalmers AF, Simon YR, Cornwell S; Stamp SE і ін.); з історії фізики (М. Планк, Д. К. Максвелл, Г. Е. Горелик, І. Д. Новиков, А. В. Шилейко, Т. І. Шилейко, А. М. Мостепаненко, В. І. Григор'єв, Г. Я. Мякишев і ін.); історико-філософська література з проблем взаємозв'язку філософії і фізики (М. Г.Лобановскій, В. Ф. Асмус, В. І. Шинкарук, Н. Т. Абрамова, І. Б. Новік, С. П. Чорнозуб, А. М . Анисів, Dobbs В. J. Т., В. І. Колядко, Р. С. Карпінська, І. К. лисиці та ін.); роботи з дослідження філософських проблем теорії відносності (І. І. Гольденблат, Г. Рейхенбах, К. X. Рахматуллін, В. І. Секерин, Д. П. Грибанов, Л. Я. Станис, К. X. Делокаров, Е. М. Чудінов і ін.).
Мета курсового дослідження. метою даної курсової роботи є визначення гносеологічних коренів концепцій простору і часу в теорії відносності А. Ейнштейна. Для досягнення мети передбачається вирішення наступних завдань:
1. Розгляд філософських і методологічних тенденцій в науці початку XX століття;
2. Розкриття особливостей Ейнштейнова підходу до розуміння статичного і динамічного часу, матеріального і математичного простору.
Наукова новизна роботи відбивається в положеннях, що виносяться на захист:
1. Розкриття філософських особливостей теорії Ейнштейна;
2. Визначення методологічних основ роботи вченого;
3. Визначення філософсько-світоглядної картини світу мислителя, що послужила базисом для розвитку концепції теорії відносності.
1. Проблема визначення філософських поглядів Ейнштейна.
Як відповісти на питання про те, яка ж філософія вела Ейнштейна, хто він за своїми філософськими поглядами - матеріаліст, ідеаліст або позитивіст? На це питання не можна дати однозначної відповіді: в його працях можна знайти досить висловлювань на користь будь-якого напрямку.
Відомо, наприклад, що Ейнштейн високо оцінював критичну роботу Маха щодо апріорних ідей Канта або введення Ньютоном в ужиток класичної фізики понять абсолютного простору, часу, руху, взагалі метафізичних понять, яким в досвіді, як його розуміє Мах, нічого не зіставляється. Ейнштейн неодноразово заявляв, що концепція Маха допомогла йому критично осмислити вихідні положення класичної фізики. Неодноразово також Ейнштейн визначав теорію як систему упорядкування наших чуттєвихсприймань, а не як відображення об'єктивних закономірностей зовнішнього світу. Ці формулювання не випадкові для Ейнштейна, вони зустрічаються в його роботах протягом всього його життя. Так, в лекціях про основи теорії відносності, читаних і Прінстонському університеті в 1921 р, він стверджував, що поняття і системи понять цінні для нас лише остільки, оскільки вони полегшують нам огляд комплексів наших переживань. У 1936 р в статті Фізика і реальність Ейнштейн писав: На противагу психології, фізика тлумачить безпосередньо тільки чуттєві сприйняття і "осягнення" їх зв'язку. І далі: Я вважаю, що перший крок у встановленні "реального зовнішнього світу" полягає в утворенні поняття тілесних об'єктів і тілесних об'єктів різних видів. З усього різноманіття чуттєвого сприйняття ми подумки і довільним чином виділяємо постійно повторювані комплекси чуттєвихсприймань (частково в збігу з чуттєвими сприйняттями, які можуть тлумачитися як знаки чуттєвого досвіду інших людей) і ми зіставляємо їм поняття тілесного об'єкта. У книзі Еволюція фізики сказано: За допомогою фізичних теорій ми намагаємося знайти собі шлях крізь лабіринт спостережених фактів, упорядкувати і осягнути світ наших чуттєвих сприйнять. Нарешті, в його автобіографії ми зустрічаємо: ... Будь-яке наше мислення- того ж роду: воно являє вільну гру з поняттями. Обгрунтування цієї гри полягає в досяжною за допомогою неї можливості оглянути чуттєві сприйняття. Поняття "істини" до такої освіти ще зовсім не застосовується; це поняття може, на мою думку, бути введено тільки тоді, коли є очевидна умовне угоду щодо елементів і правил гри. І далі: Система понять є творіння людини, як і правила синтаксису, що визначають її структуру ... Всі поняття, навіть і найближчі до відчуттів і переживань, є з логічної точки зору довільними положеннями, точно так само як і поняття причинності, про який в першу чергу і йшлося.
Такі судження Ейнштейна, в яких безсумнівно виявляється вплив позитивістської філософії. Однак відомо й інше. Ми пам'ятаємо, що позитивістські погляди Оствальда і Маха Ейнштейн назвав філософськими упередженнями, перешкодити їм знайти правильне тлумачення фактів, що призводить до визнання атомів і молекул. Далі. Свою незгоду з ідеями квантової механіки, зокрема з введенням нею статистичної закономірності поряд з динамічною, Ейнштейн мотивував тим, що перехід від опису самих речей до опису ймовірностей появи речей є перехід до позитивізму. Критикуючи аргументацію на користь квантової механіки, він в? Відповіді на критику (1949) писав: Що мені не подобається в подібного роду аргументації, - це, на мою думку, загальна позитивістська позиція, яка, з моєї точки зору, є неспроможною і яка, на мою думку, веде до того ж самому, що і принцип Берклі - esse est percipi (існувати - значить бути сприйнятим). Ейнштейн вважав, що захист статистичної трактування квантової механіки є захист позитивістських поглядів. Навіть в дружній листуванні Ейнштейн виступає проти позитивізму. В кінці сорокових років, кажучи про бажану зустрічі з Борном, він писав йому: Хоча ти ніколи не погодишся з моєю точкою зору, вона тебе могла б позбавити. Я б теж отримав задоволення, розбивши твої позитивистские філософські погляди. Але повернемося до Ейнштейна. Це, звичайно, серйозний аргумент, щоб не визнавати Ейнштейна позитивистом, якщо він відхиляв цілий напрям у фізиці, величезне практичне значення якого він завжди і беззастережно визнавав, відхиляв через те, що вважав його основу позитивістської. Інша справа, чи правий Ейнштейн, тлумачачи квантову фізику як по суті своїй позитивістську; в даному випадку істотно підкреслити, що, відхиляючи її, він керувався антипозитивістських мотивами.
Вкрай цікаве розуміння процесу пізнання висловлено Ейнштейном в статті Вплив Максвелла на еволюцію ідей про фізичну реальність, написаної до сторіччя з дня народження Максвелла в 1931 р Цю статтю він починає з наступного твердження:? Віра в існування зовнішнього світу, незалежного від сприймає суб'єкта, є основа всього природознавства. Але так як чуттєве сприйняття дає інформацію про це зовнішньому світі, або про "фізичної реальності", тільки опосередковано, ми можемо охопити останню тільки умоглядними засобами. З цього випливає, що наші уявлення про фізіі чеський реальності ніколи не можуть бути остаточними. Ми завжди повинні бути готові змінити ці уявлення, т. е. змінити аксіоматичну базу фізики, - щоб виправдати факти сприйняття логічно найбільш досконалим чином. І дійсно, побіжний погляд на розвиток фізики показує, що вона зазнає глибоких змін з плином часу.
Це висловлювання по духу близько до матеріалізму, і важко зрозуміти, як Ейнштейн поєднує настільки протилежні точки зору. Однак він не тільки їх поєднує, а й відмінно при цьому усвідомлює, яке здивування може викликати це поєднання. Але він відносить це здивування за рахунок філософів, які, мовляв, занадто жорсткі в своїх концепціях, що представляють собою, правда, цільну, але все ж абстрактну схему. Натураліста ж неможливо укласти в будь-яку схему. Його положення, по Ейнштейну, складніше тому, що він повинен зважати на результати своїх досліджень і приймати точки зору, несумісні в одній системі. У своєму Відповіді на критику він пише, що філософ, один раз додумалися до якоїсь системи, ... буде схильний інтерпретувати багатство ідей точних наук в сенсі своєї системи і не визнавати того, що під його систему не підходить. Вчений ж не може собі дозволити, щоб устремління до теоретико-пізнавальної систематики заходили так далеко. Він з вдячністю приймає теоретико-пізнавальний аналіз понять, але зовнішні умови, які поставлені йому фактами переживань, не дозволяють йому при побудові свого світу понять занадто сильно обмежувати себе установками однієї теоретико-пізнавальної системи. У такому випадку він повинен систематизує філософу-гносеології здатися свого роду безпринципним опортуністом ».
Ейнштейн з різних приводів підкреслює неможливість для натураліста дотримуватися якої-небудь однієї філософської системи. Відповідаючи Маргенау з приводу його твердження про те, що позиція Ейнштейна ... містить риси раціоналізму, а також крайнього емпіризму, Ейнштейн в Відповіді на критику пише: Це зауваження абсолютно правильно. Звідки походить ця флуктуація Логічна система понять є фізикою остільки, оскільки її поняття і твердження необхідно наведені в зв'язок зі світом переживань (experiences). Той, хто бажає встановити таку систему, зустрінеться з небезпечною перешкодою у вигляді свавілля вибору. Ось чому намагаються по можливості прямо і необхідним чином зв'язати свої поняття зі світом переживань. В цьому випадку погляди дослідника емпірічни. Цей шлях часто плідний, але він завжди відкритий для сумнівів в силу того, що окреме поняття і одиничне твердження може виражати щось зіставляти з емпірично даними в кінцевому рахунку тільки в зв'язку з цілісною системою. Тоді визнають, що ніякого шляху від даного в досвіді до світу понять немає. Тоді погляди дослідника стають швидше раціоналістичними, тому що він визнає логічну незалежність системи. У такій позиції виникає небезпека того, що при пошуках цієї системи можна втратити будь-який контакт зі світом переживань. Коливання між цими крайнощами здаються мені усунути.
Звичайно, не можна погодитися з неминучістю для натураліста виглядати в очах філософа безпринципним опортуністом? і перебувати у вічному, непереборному коливанні між філософськими крайнощами. Якщо філософія існує як наука, а не як упереджена схема, то в ній суперечним чином повинні бути узагальнені такі категорії, як об'єктивний зовнішній світ, відчуття як інформації про нього, поняття і теорії як узагальнення інформації, що представляють собою образ об'єктивної реальності. Ми переконані, що така філософія існує.
Однак правильніше буде розглядати погляди Ейнштейна у всій їх складності і постаратися зрозуміти, звідки ця складність з'явилася. І тут він сам дав добру пораду, як ставитися до самооцінками вченого. У цікавій спенсеровской лекції Про метод теоретичної фізики (1933) він говорив:? Якщо ви хочете щось з'ясувати у фізиків-теоретиків про методи, які вони застосовують, я раджу вам твердо дотримуватися одного принципу: не слухайте, що вони говорять, а краще вивчайте їх дії. Тому, хто в цій галузі щось відкриває, продукти його творчої уяви здаються йому настільки необхідними і природними, що він розглядає їх не як створення мислення, а як дані реальності. І йому хотілося б, щоб так їх розглядали і інші.
Вивчати дії вчених - це справедливий рада. Професійна діяльність накладає глибокий відбиток на весь спосіб мислення вченого, та й взагалі будь-якого діяча. Через це вікно професійної діяльності він бачить світ, його зовнішній вигляд, його закономірності, спосіб його осягнення. Чого досяг вчений в науці, як йому представляється шлях до цього досягнення, - в цьому лежить розгадка його часом складного суперечливого світогляду. Тут, на нашу думку, лежить ключ до розуміння поглядів і самого Ейнштейна, суперечливість яких з точки зору цілісної філософії він розумів і сам. Але в такому випадку ми повинні будемо відповісти на питання: що ж було головним у професійній діяльності Ейнштейна
Навряд чи можна сумніватися в тому, що при всіх чудових ідеях Ейнштейна в галузі квантової і статистичної фізики, основний стороною його діяльності завжди були (і залишалися головними для нього самого) розвиток теорії відносності і його, ейнштейнівська, система узагальнення і розширення сфери застосування цієї теорії . Електромагнітні та гравітаційні поля, ще тільки ставали в роки його юності реальностями для фізиків, просторово-часовий континуум, як єдина теоретична основа для всієї фізики, - ось коло тісно пов'язаних один з одним проблем, які з ранніх пір і до кінця життя володіли Ейнштейном, в розвиток яких була вкладена його душа і його розум.
Робота над цими проблемами і метод їх вирішення як раз і зробили вирішальний вплив на погляди Ейнштейна. Ми повинні, отже, спробувати розглянути питання про те, до яких філософських ідей могла привести і, мабуть, привела Ейнштейна його розробка теорії відносності і роздуми над її результатами.
2. Раціональні шляху побудови фізичної теорії.
Отже, професійний досвід Ейнштейна стверджує його в думці, що поняття органічно пов'язані з теорією, через неї отримують своє утримання і виправдання. А теорія відображає світ лише як ціле. Виникає питання: як же будується сама теорія
Мах, служив Ейнштейну стимулюючим прикладом критика абсолютних категорій ньютоновой фізики, відповідав на це питання просто. Поняття-чисто психічне утворення. Характерна риса поняття - це спогад про постійне комплексі сприйняття і виділення в ньому головних сприйняття, за якими згадується весь комплекс (абстрагування, по Маху). Наукові теорії мають на меті впорядкувати безліч фактів сприйняття, які без такого упорядкування неможливо утримати в пам'яті.
Теорія, по Маху, не містить у собі нічого більш, ніж усі окремі факти сприйняття, вона є тільки економічна запис їх заради полегшення пам'яті. Ейнштейн не міг піти в цьому питанні за Махом. Він уже побачив в теорії щось більше, ніж тільки стислу запис фактів сприйняття: вона дає картину світу, його зв'язку, які безпосередньо в фантах сприйняття угледіти не можна. Не дає цієї картини і теорія, побудована на фізичних експериментах. Приклад такої теорії Ейнштейн вбачав в теорії тяжіння Ньютона. Вона дала багато, але ж Ейнштейну довелося її реформувати, оскільки вона містила багато понять, не потрібних для узагальненої досконалої теорії. Така теорія хоча і має зовнішнє виправдання, оскільки пояснює досвід, але вона внутрішньо недосконала.
Необхідність перетворення класичної теорії тяжіння і успішний досвід побудови нової реформованої теорії підказували йому висновок: безпосередній досвід не веде до однозначної теорії.
Ейнштейн вже давно прийшов до цього висновку і керувався ним у теоретичну роботу, але найбільш різко сформулював його в Творчої автобіографії, в якій оглядав пройдений шлях: Теорія тяжіння навчила мене і іншому: збори емпіричних фактів, як би широко воно не було, не може привести до таких складних рівнянь. На досвіді можна перевірити теорію, але немає шляху від досвіду до побудови теорії.
Тут ми бачимо і пряме посилання на свій професійний досвід, на свій метод побудови теорії тяжіння (значення професійного досвіду ми підкреслювали вище) і різке заперечення шляху від досвіду до побудови теорії. Те, що містить досвід, і взаємні співвідношення досвідчених даних знаходять своє вираження тільки у висновках теорії; висновки теорії дійсно повинні відповідати досвіду, інакше теорія виявиться порожньою схемою. Тут досвід виступає лише як міра оцінки теорії і лише після того, як теорія створена.
Але якщо від досвіду немає шляхів до побудови теорії, то яке ж її походження У лекції Про метод теоретичної фізики Ейнштейн говорив: В тому, що таке відображення можливо, складається єдина цінність і виправдання всієї системи і особливо понять і фундаментальних законів, що лежать в її основі . В іншому ці останні суть вільні винаходи людського розуму, які не можуть бути виправдані ні природою цього розуму, ні будь-яким іншим видом апріорі. Фізик відшукує такі фундаментальні поняття і закони, які далі логічно несвідомих. Найважливіша мета теорії полягає в тому, - продовжував Ейнштейн, - щоб цих несвідомих елементів було якомога менше і щоб вони були якомога простіше, проте так, щоб це не виключало точного відображення того, що міститься в досвіді ?.
Тут ми бачимо вираз двох важливих гносеологічних ідей, які Ейнштейн вважав висновком зі свого методу побудови теорії тяжіння. Перша ідея полягає в тому, що поняття і теорії суть вільний винахід розуму, друга - в тому, що завдання теоретика полягає в знаходженні несвідомих далі найпростіших елементів, фундаментальних понять, які повинні бути покладені в основу теорії.
Ідея про те, що поняття і теорії суть вільні винаходи розуму - не випадковий вислів Ейнштейна, Цю ідею можна знайти майже у всіх його роботах, в яких обговорюються методологічні проблеми, починаючи з статей періоду побудови теорії тяжіння, продовжуючи книгою Еволюція фізики, написаної для масового читача, і закінчуючи його Творчої автобіографією.
Осягнення ролі теорії як цілісності, в якій кожна фізична категорія відіграє службову роль, - велике досягнення сучасної теоретичної думки. Праці Ейнштейна, - втім, не тільки його - сильно сприяли засвоєнню цієї істини.
Але ми бачили, що Ейнштейн заперечив шлях від досвіду до побудови теорії. Той шлях, який підказував Мах, не міг задовольнити Ейнштейна. При всій своїй високій оцінці Маховської критики апріорних понять ньютоновой фізики Ейнштейн не міг прийняти тезу позитивізму про існування тільки світу відчуттів, про поняття як психічних утвореннях, про теорії як економною записи все тих же фактів сприйнятті. Ейнштейн сам створював теорії, і зовсім не таким шляхом, який вказував Мах; весь професійний досвід Ейнштейна висловлював внутрішній протест проти Маховського спрощення проблеми походження понять і теорій. Він вів до більш глибоких висновків.
Якщо освіта теорії - не така спрощення операція з фактами сприйняття, комплексами сприйняття, як вказував Мах, а логічний процес, в результаті якого виникає цілісна логічна система, висновки якої збігаються з новими комплексами відчуттів, то це дійсно вселяє віру в існування зовнішнього світу, незалежного від сприймає суб'єкта, в те, що і теорія, і відчуття висловлюють саме цей світ.
Однак саме те, що підняло Ейнштейна над позитивізмом, привело його до раціоналізму. Справді, вдумаймось в його обґрунтування того, чому неминучі коливання між емпіризмом і раціоналізмом. Ось Ейнштейн констатує щось новоевпознаніі: дослідники приходять до висновку, що? Окреме поняття і одиничне твердження може виражати щось порівнянне з емпірично даними в кінцевому рахунку тільки в зв'язку з цілісною системою. Але тоді визнають, що ніякого шляху від даного в досвіді до світу понять немає. Тоді погляди дослідника стають швидше раціоналістичними. Таким чином, Ейнштейн сам визнає, що до раціоналізму його привело саме розкриття ролі теорії як цілісності.
Відомі висловлювання Ейнштейна, в яких він висловлював симпатії до видатному раціоналіст XVII століття - Спіноза. Але, мабуть, його метод ближче до раціоналізму старшого сучасника Спінози - Декарта.
Як в наш час Ейнштейн брав за зразок наукового методу геометричний метод Евкліда і математики взагалі (Ейнштейн говорить про це і в лекції Про метод теоретичної фізики і в Творчої автобіографії), так і свого часу і Декарт спирався на геометричний метод (як відомо, геометрія була професією Декарта, він поклав початок аналітичних методів в ній). В? Роздумах про метод для керівництва розуму і відшукання істини в науках (1637) Декарт писав:? Ті довгі ланцюги простих і легких міркувань, якими зазвичай користуються геометри, щоб дійти до своїх найбільш важких доказів, дали мені випадок уявити собі, що всі речі , здатні стати предметом знання людей, стоять між собою в такій же послідовності. Якщо таким чином остерігатися приймати за істинне що-небудь, що таким не є, і дотримуватися завжди порядок, в якому слід виводити одне з іншого, то немає таких віддалених речей, яких не можна було б досягти, і таких таємних, яких не можна було б відкрити . У цій раціоналістичної схемою Декарта всі речі коштують між собою в тій же послідовності, що і в геометрії, і в ній логічні слідства його схеми збігаються з досвідом. Декарт (як і Ейнштейн в наш час) шукав вихідні передумови пізнання, з яких він міг би вивести всі знання: Я намагався знайти принципи або перші причини всього, що існує або може існувати в світі ... Потім я досліджував перші і самі звичайні слідства , які можна вивести з цих причин: і здається мені, що таким шляхом я знайшов небо, світила, зірки і на них воду, повітря, вогонь, мінерали і деякі інші предмети, найбільш загальні і прості, а тому і більш доступні пізнання.
Як відомо, Декарг визнав неможливим практично провести цю логічну нитку до найвіддаленіших речей, бо хоча речі і коштують між собою в геометричній послідовності, ця послідовність в якомусь пункті стає неоднозначною, і яка гілка з цих послідовностей реалізована в природі, - людський розум логічно не може вирішити. Отже, звернути їх на нашу користь можна, тільки сходячи від наслідків до причин і виробляючи безліч різних дослідів. Декарт вірив в раціональну структуру світу, але він визнав, що відобразити її в мисленні можливо тільки в принципі, практично ж необхідно сходити від наслідків до причин. Позиція Ейнштейна відрізняється тим, що в цьому питанні він не йшов ні на які компроміси.
Раціоналізм Ейнштейна відмінний від класичного і в іншому відношенні. У класичному раціоналізмі (Декарта) все слідства виводяться з початкових принципів, вони розгортаються в послідовний ланцюг, в якій кожна ланка випливає з попереднього і кожне з них можна порівнювати з реальним світом.
Ейнштейн же виходив з того, що фізична теорія являє собою замкнуту логічну структуру і тому може бути перевірена тільки в цілому, в її кінцевих висновках. Отже, теорія не розгортається в послідовний ланцюг наслідків, в якій може бути перевірено кожну ланку. До отримання кінцевих висновків дослідник творить теорію чисто логічно. У самому процесі створення теорії розум слід за своїми законами; Ейнштейн наполегливо підкреслює, що теорія - вільний винахід розуму; раціоналізм доведений ним до краю.
Під час обговорення гносеологічних проблем Ейнштейн не висуває в якості вирішального критерію пізнання активна взаємодія людини з зовнішнім світом, зміна зовнішнього світу на основі пізнання.
Він порівнює висновки теорії зі світом сприйнять, задовольняючись свідомістю того, що сприйняття якось пов'язують людини з зовнішнім світом.
Як ставиться вільно створена розумом теорія до зовнішнього світу це можна судити по тому, як вона пояснює, впорядковує світ сприйнять, який безсумнівно викликається в нас зовнішнім світом. Підтвердження останнього факту Ейнштейн бачить не в цілеспрямованому взаємодії із зовнішнім світом, а в тому, що наші сприйняття мають надлічное (або внелічного) характер, т. Е. Одні і ті ж сприйняття при однакових обставинах притаманні не одній людині, а ряду людей.
Таким чином, по Ейнштейну, теорія виникає не з досвіду, а вільно винаходиться розумом на основі більш-менш досконалого відбору понять -цегла фундаменту-й, минаючи зовнішній світ, накоротко замикається безпосередньо зі світом сприйнять, з тим надособистим, що в ньому зустрічається, пояснює і впорядковує його. Це замикання теорії безпосередньо на світ сприйнять залишає велику свободу в конструюванні теорій. Ейнштейн розмірковував так: раз теорія в цілому повинна відповідати фактам сприйняття, то частини її можуть бути довільним, вільним винаходом розуму, проте в даній теорії необхідними. Цим він пояснює той, на перший погляд парадоксальний, факт, що хоча математика (геометрія) має справу з ідеалізованими об'єктами (і тому вона завжди вірна), все ж вона необхідна для пізнання дійсності. Це знаходить пояснення в наступному положенні Ейнштейна, яке він висловив в доповіді Геометрія і досвід на урочистому засіданні Прусської академії наук у 1921 р .: Геометрія (Г) нічого не говорить про співвідношення дійсних предметів, і тільки геометрія разом з сукупністю фізичних законів (Ф) описує це співвідношення. Висловлюючись символічно, ми можемо сказати, що повірці досвіду підлягає тільки сума (Г) + (?). Таким чином, в дійсності можна по сваволі вибрати як (Г), так і окремі частини (Ф); всі ці закони є умовними. Для уникнення суперечності необхідно тільки, щоб залишилися частини (Ф) вибрати таким чином, щоб досвід виправдовував спільно (Г) і повне (Ф).
Ідея ця належить Пуанкаре, але Ейнштейн визнав, що? Таке погляд Пуанкаре абсолютно правильно. В цій ідеї, в протиріччя з викладеним раніше поглядом на теорію, явно реалізується позитивістський тезу: теорія є система упорядкування чуттєвого сприйняття, і таких систем упорядкування може бути безліч. Щоб це стало очевидним, нагадаємо міркування позитивіста Рейхенбаха в його Philosophical Foundations of Quantum Mechanics (1946) у зв'язку з обговоренням їм питання про те, чи існують в фізиці неспостережувані. Це питання, говорить Рейхенбах, аналогічне питанню: чи існує дерево, коли на нього перестають дивитися Відповідь, по Рейхенбаха, може бути будь-яким: можна припустити зникнення дерева або його подвоєння, потроєння і т. Д., Але важливо дотримуватися одне правило: кожному припущенням повинна відповідати така конструкція фізичних законів, яка виправдовувала б у всіх випадках сприйняття однієї тіні. Це будуть різні, але правомірні опису неспостережуваного; в гносеології Рейхенбаха вони складають клас еквівалентних описів. Що відбувається в дійсності, для Рейхенбаха несуттєво, для нього дійсність є тільки факт цього сприйняття (однієї тіні дерева).
По суті, такого ж ставлення до можливості багатьох еквівалентних описів чуттєвихсприймань дотримується Ейнштейн. Однак, на відміну від позитивістів, Ейнштейн визнає, що чуттєві сприйняття йдуть від зовнішнього світу, який, отже, існує. Але сам зовнішній світ представляється Ейнштейну загадкою.
Він знаходить цю ідею - світ є загадка - дуже цінної і вказує, що вона йде від Канта. В Відповіді на критику Ейнштейн пише: Я не був вихований в традиціях Канта і досить пізно прийшов до розуміння того дійсно цінного, що є і його вченні, поряд з помилками, які тепер абсолютно очевидні. Воно укладено в твердженні: реальне нам не дано, а загадане (у вигляді загадки). Це, очевидно, означає: для охоплення міжособового існує умоглядна конструкція, основа якої лежить виключно в ній самій. Ця умоглядна конструкція відноситься саме до реального (за визначенням), і всі подальші питання про природу реального беззмістовні.
Більш популярно ця концепція була викладена в книзі? Еволюція фізики ?. У ній автори пишуть:? Фізичні поняття суть вільні творіння людського розуму і не однозначно визначені зовнішнім світом, як це іноді може здатися. У нашому прагненні зрозуміти реальність ми частково подібні до людини, яка хоче зрозуміти механізм закритих годин. Він бачить циферблат і рухомі стрілки, навіть чує цокання, але він не має коштів відкрити їх корпус. Якщо він дотепний, він може намалювати собі якусь картину механізму, яка відповідала б усього, що він спостерігає, але він ніколи не може бути цілком упевнений в тому, що його картина єдина, яка могла б пояснити його спостереження. Він ніколи не буде в змозі порівняти свою картину з реальним механізмом, і він не може навіть уявити собі можливість або сенс такого порівняння. Але він, звичайно, впевнений в тому, що в міру того, як зростає його знання, картина реальності стає все простіше і простіше і буде пояснювати все більш широкий ряд його чуттєвого сприйняття. Він може навіть вірити в існування ідеального межі знань і в те, що людський розум наближає цю межу. Цей ідеальний межа він може назвати об'єктивною істиною. Тепер перед нами цілком закінчена картина світу і шляхів його пізнання, як уявляв їх Ейнштейн. У цій картині є дійсною відведено місце всім філософським напрямками - реалізму і позитивізму, раціоналізму і кантіантству, і безсумнівно - елементам ряду інших філософських напрямків. Ейнштейн бачив в цьому гідність філософських поглядів натураліста, вираз необхідності для нього зважати не односторонньої філософської схемою, а з реальним різнобічним процесом пізнання.
У цьому розділі ми простежили, як зароджувалася гносеологія Ейнштейна з його розуміння власного досвіду побудови фізичних теорій. У наступному розділі ми розглянемо питання про те, виправдалася ця гносеологія, коли він став керуватися нею в трактуванні вже створених фізичних теорій, а також в розробці нових.
3. Гносеологія Ейнштейна і реальний процес пізнання. Досвід і теорія у Ейнштейна.
Отже, в ході розвитку теорії відносності і узагальненої теорії тяжіння Ейнштейн виробив деякий методологічне зброю, теорію пізнання натураліста.
Від досвіду немає шляху до побудови теорії. Поняття і теорії мають не дослідне походження, але і не апріорне. Вони суть вільний винахід розуму, яке виправдовується тільки в зіставленні кінцевих висновків теорії з досвідом. Натураліст відбирає мінімальне число найпростіших "цеглин" для фундаменту і на цьому концептуальному фундаменті будує внутрішньо найбільш досконалу теорію. Безпосередня мета теорії - впорядкування наших сприйнять. Якщо це досягається, то ми можемо вважати, що побудована нами теорія в якійсь мірі відповідає зовнішньому, завжди закритому від нас світу, відповідає остільки, оскільки сприйняття є наслідком протікають в ньому процесів.
Така схема пізнання Ейнштейна. Головне, що відрізняє метод пізнання Ейнштейна, - це заперечення шляху від досвіду до побудови теорії. Разом з тим це заперечення є найбільш слабким пунктом його гносеології.
Але, може бути, це заперечення є випадкова, хоча і повторювана застереження великого фізика, критикувати яку було б справою негідною Хіба не відомо, чи що Ейнштейн навіть в той період, коли розробляв свої узагальнюючі теорії, спирався на досвід, наприклад на експериментальний факт рівності важкої і інертною мас Хіба Ейнштейн (спільно з Инфельдом) не показав в Еволюції фізики, як під впливом відкриття нових фактів виникають нові уявлення і поняття, як особливо виникло і утвердилося поняття поля - основне в фізиці Ейнштейна
Все це безсумнівно так. І тим не менше посилання Ейнштейна на досвід аж ніяк не змінює змальованої вище раціоналістичної схеми його пізнання, в якій істотним є відбір концептуального фундаменту і побудова теорії на його основі. Інакше кажучи, окремі посилання Ейнштейна на досвід не означають, що його висновок - немає шляху від досвіду до побудови теорії? - випадкова для нього застереження. Це стане ясним, якщо розглянути найбільш загальну форму зв'язку фізичної теорії з експериментом і порівняти її з тією роллю, яку досвід грає в працях Ейнштейна.
Фізичне пізнання починається з встановлення деяких експериментальних співвідношень, певним чином пов'язують фізичні категорії (поняття, величини) один з одним (причому сутність категорій в цих співвідношеннях завжди визначається в світлі існуючих теорій). Ці експериментальні співвідношення можуть здаватися (знову-таки в світлі існуючих теорій) навіть суперечать один одному.
Але оскільки вони представляють собою прояви одного і того ж типу об'єктів, необхідно виникає завдання: знайти логічне умова їх спільності, узагальнити їх. Отже, сутність узагальнення такого роду полягає в розгляді експериментальних фактів сукупно як єдиної логічно пов'язаної системи, в знаходженні умов спільності результатів різних експериментів. У фізиці ці умови формулюються у вигляді математичних рівнянь або нерівностей. Їх відшукання, зрозуміло, важкий і часом болісний процес, іноді затягується на довгі роки. Результатом цього процесу і є теорія.
Відношення між сукупністю експериментальних фактів і теорії взаємно. Інакше кажучи, теорія повинна бути таким узагальненням експериментально встановлених співвідношень, що з неї за певних умов повинні знову виникати ie же співвідношення, які привели до утворення leopmi. Але цієї вимоги для справжньої теорії недостатньо. Теорія не просто підсумовує експериментальні співвідношення, які стали відомі досліднику, але вона (в повну протилежність Маху) виходить за їх межі, розкриваючи через них об'єктивні зв'язку природи. І якщо ці об'єктивні зв'язку дійсно розкриті правильно, то теорія неминуче призведе до розкриття і таких співвідношенні, які існують в природі об'єктів, але ще не були відомі досліднику. У цьому полягає евристичне значення теорії.
Вона не пасивно підсумовує вже відомий досвід, а дає нове знання, розширює можливості досвіду. Теорія є щось більше, ніж проста сума одиничних дослідів.
Саме тому в марксистській філософії теорія цілком обгрунтовано розглядається як образ об'єктивної реальності.
Зазначений шлях узагальнення вузлових експериментів є найбільш загальний і глибокий шлях освіти теорії. Він фактично і реалізується у всіх плідних фізичних теоріях, хоча це не завжди усвідомлюється.
Таким саме шляхом створювалася квантова механіка, а також і теорія відносності (? Спеціальна?). І таке узагальнення фактично реалізував сам Ейнштейн, який в ті роки ще не виробив своєї особливої \u200b\u200bконцепції пізнання і йшов стихійним шляхом. Не слід забувати, що Ейнштейн відштовхувався від класичної теорії Максвелла, в якій вже були узагальнені експериментальні факти в області електромагнетизму, встановлені його попередниками. Але теорія Максвелла виявилася неповною узагальненням; необхідно було врахувати ще й такі факти, як симетричність (відносність) електромагнітних взаємодій і незалежність швидкості світла від руху його джерела. Це подальше узагальнення і виконав Ейнштейн, що і привело його до теорії відносності.
Подібний шлях узагальнення важкий, але він - єдино можливий, і він завжди плідний за своїми результатами. Ми не можемо тут входити в детальний розгляд так розуміється теорії і її зв'язку з експериментом, але відзначимо ще два істотні моменти.
Теорія спирається на певне коло однозначно встановлених експериментальних співвідношень. Умова спільності цих співвідношень також завжди однозначно. Це означає, що теорія виступає як однозначний образ зовнішнього світу як в цілому, так і в своїх частинах.
Можуть вийти різні форми теорії; при уточненні вони виявляються еквівалентними, як це було, наприклад, щодо матричної і хвильової форм квантової механіки. Процес узагальнення, який призвів до теорії відносності (спеціальної), був настільки однозначна, що до його результату просувався не один Ейнштейн, але і інші фізики, особливо Лоренц, Пуанкаре. Лоренц всупереч особистим симпатіям, як свідчить Макс Борн, був змушений відмовитися від механістичної ідеї про існування особливого носія електромагнітних процесів - ефіру; він же, як відомо, вивів істотні для теорії відносності рівняння перетворень, які отримали його ім'я, і \u200b\u200bзмушений був ввести в інерційних системах місцевий час ?, хоча і не розумів його сенсу. Пуанкаре лише кількома місяцями пізніше Ейнштейна опублікував статтю Про динаміку електрона (1906) в якій по суті були всі необхідні елементи теорії відносності. Словом, експериментальні факти на початку нашого століття з неминучістю підводили всіх фізиків до однозначного теоретичного узагальнення -теорії відносності. Далі. Теорія, що є формулюванням умов спільності експериментальних фактів, в силу своєї природи спирається тільки на встановлені експериментальні співвідношення і не передбачає заздалегідь ніяких певних уявлень про властивості об'єкта або певних типів зв'язків, що діють в об'єкті. Останні можуть бути отримані лише в результаті відшукання умов спільності експериментів, т. Е. В результаті вироблення фізичної теорії. Це дуже важлива властивість даного методу освіти теорій, бо воно означає, що даний метод не нав'язує досліднику ніяких апріорних уявлень ні про об'єкт, ні про що діють в ньому зв'язках; в силу цього він є необхідним і найбільш загальним способом розкриття в об'єкті нових властивостей і нового типу зв'язків, до того ж його висновки реалізуються з примусовою силою, часто всупереч навичкам і психологічному опору дослідника.
Розглянемо тепер ту роль, яка відведена досвіду в схемі пізнання Ейнштейна. Ця роль двояка. Про одну з них Ейнштейн говорить ясно: висновки теорії повинні збігатися з досвідом, без цього теорія перетворювалася б в порожню схему. Це положення безперечно. Але це - апостериорная, контрольна функція досвіду. Вона відбирає адекватні об'єкту теорії серед усіх створених, сприяючи тим розвитку науки в цілому, але вона не веде безпосередньо до побудови теорії.
Досвід грає в схемі Ейнштейна і іншу роль. У схемі побудови теорії Ейнштейна неважко помітити два етапи: на першому він конструює концептуальний фундамент, а на другому -створює на його основі теорію. Але звідки він бере поняття для фундаменту Ейнштейн стверджує, що поняття (як і теорія) - продукт вільного винаходи розуму. Але, звичайно, він не придумує їх довільно, а фактично відбирає, відбирає серед тих, які з якихось підстав вже виникли у фізиці. Ми не будемо тут досліджувати цей процес виникнення понять і їх подальшого закріплення або ж відхилення. Ейнштейн (і Інфельд) показали цей процес в Еволюції фізики. Ясно, що у виникненні фізичного поняття досвід відіграє певну (проте не безпосередню, не в сенсі позитивізму або операціоналізму) роль. У Ейнштейна він грає роль і у відборі понять для концептуального фундаменту (рівність важкої та інерціальноі мас). Але це зовсім не та роль, яку відіграє досвід, коли відшукується єдино можливе умова спільності експериментів. Ейнштейн прав: та роль, яку він сам відводить досвіду, не дає йому можливості знайти шляхи від досвіду до побудови теорії. Вона цілком поєднується з концепцією теорії як продукту вільного винаходи розуму, з усіма наслідками, що випливають звідси наслідками, а саме, що одні й ті ж факти можуть відображатися різними теоріями, що одна теорія відрізняється від іншої різними концептуальними фундаментами, покладеними в основу теорії, що крім критерію зовнішнього виправдання теорії існує ще критерій внутрішньої досконалості і т. п.
Ідея множинності теорій, що відображають одні і ті ж факти, але відрізняються тим, що вони побудовані на основі різних концептуальних фундаментів, не підтверджується реальним процесом пізнання. Немає підстав вважати, що дві теорії тяжіння -Ньютона і Ейнштейна-відноситься до одного і того ж колі фактів, але тільки по-різному їх впорядковують, оскільки, мовляв, перша має недосконалий концептуальний фундамент, а друга -Вчинення. Класифікувати ці теорії доводиться по-іншому. Обидві ці теорії стоять не поруч один з одним, як неодноразово підкреслював Ейнштейн, а в певному відношенні один до одного, і друга охоплює більш широке коло фактів, ніж перша. Теорія тяжіння Ньютона справедлива тільки для швидкостей, малих порівняно зі швидкістю зльоту, і потенціалів, малих порівняно з квадратом швидкості світла. Узагальнена теорія тяжіння Ейнштейна охоплює також і області великих швидкостей і шленціалов, а при малих їх значеннях приймає форму ньютоновой теорії.
Обидві теорії являють собою різні ступені поглиблення пізнання природи. Не можна, отже, стверджувати, що концептуальний фундамент і сама теорія вільно конструюються розумом. Зауваження Борна з цього приводу (див. Стор. 560) було справедливим. Не можна прийняти і ідею про те, що світ є і назавжди буде для нас загадкою. Якщо корпус світового механізму наглухо закритий від нас і ніколи не розкриється, то пред'являються до теорії вимоги стають не такими жорсткими, оскільки зовнішнє виправдання її кінцевих висновків фактично зводиться при цьому тільки до тій чи іншій мірі упорядкування наших сприйнять. Ця концепція позбавляє теорію однозначної достовірності, що неодноразово визнавав і.
Але реальні знання людини розвиваються зовсім не так: сьогодні немає ніяких теорій, а завтра буде теорія, що охоплює весь замкнутий в собі мир, корпусу механізму якого ми розкрити ніколи не зможемо. Людина створює теорії, що відносяться не до світу як цілого, а до окремого кола явищ природи. При цьому він безперервно взаємодіє з природою, як до створення теорії, так і після. Він створює теорію на основі взаємодії і перевіряє свої теоретичні висновки про неї через взаємодію, через практику. В результаті цього людина безперервно розширює і поглиблює свої зв'язки з природою. Це і є процес пізнання природи. Це і є розкриття корпусу світового механізму. Тільки ігноруючи це постійна взаємодія з зовнішнім світом, дослідник може стверджувати, що його теорія - продукт вільного винаходи розуму. До чого це ігнорування привело на практиці самого Ейнштейна, ми побачимо пізніше, а поки розглянемо, до якого результату воно призводить до самої теорії пізнання. У логічному аспекті фізична теорія являє собою деяку зв'язок фізичних категорій або понять. Відібравши "цеглини" для фундаменту, Ейнштейн приступає до побудови теорії, встановлюючи певну зв'язок між відібраними поняттями. Але які ж типи зв'язків він використовує Тільки типи зв'язків, що виражаються диференціальними рівняннями, для поля - в приватних похідних. Отже, гносеологія Ейнштейна виходить з заздалегідь визначеного типу причинних зв'язків, що приписуються зовнішньому світу: це - однозначна безперервний зв'язок подій, суміжних в часі і просторі. Опора на зв'язку цього типу для Ейнштейна неминуча, бо інших зв'язків він не знає і йому нізвідки почерпнути знання про них, оскільки він не розглядає умови спільності різних експериментів. Ігнорування цього методу, який розкриває реальні зв'язку в природі, і змушує Ейнштейна неявним чином постулювати, що зовнішній світ підпорядковується зв'язків саме зазначеного типу.
Виходить, що априоризм, правомірність якого Ейнштейн піддав справедливій критиці, прагнучи звільнити від нього класичну фізику, виступає в теоріях Ейнштейна в новій формі: тепер апріорний характер набувають вже не окремі фізичні категорії, а певний тип закономірних зв'язків, характерний для класичної фізики.
Але звідки випливає, що світ повинен підкорятися саме того типу зв'язків, який відомий досліднику в період розробки ним теорії або з якихось причин найбільш близький його духу А що якщо зовнішній світ і справді володіє закономірностями іншого типу, як отримати про це інформацію ? Чи не виступає тут прийнятий метод пізнання як перешкода пізнання
Це саме так і є. Це - суперечність, але воно неминуче для раціоналізму, як класичного, так і сучасного. Але класичний раціоналізм для свого часу був прогресивним перебігом, оскільки він виступав проти догм, які стверджували, ніби істина дана тільки в церковних книгах, і висував ідею, що творчий розум людини в стані прочитати її в книзі самої природи. У наш час богословські догми подолані і раціоналістична філософія лише гальмує пізнання: вона не в змозі розкрити в природі зв'язку нового типу.
І якщо Ейнштейн на певному етапі розкривав їх, то, як сказано вище, розкривав тому, що фактично застосовував раціоналістичний метод пізнання.
Отже, Ейнштейн визнавав досвід, але він недооцінював його гносеологічні значення, його істотну роль в побудові теорії. Він використовував досвід так, що допускав можливість множинності теорій, що описують один і той же коло фактів, і виключав можливість пізнання об'єктивних зв'язків і властивостей нового типу.
4. Квантова теорія і гносеологія Ейнштейна.
Чи можна було створити теорію квантових явищ тим шляхом, який Ейнштейн визнав єдино правильним Безумовно, немає.
Метод Ейнштейна включав в себе правильне положення про те, що теорія відображає певну сукупність явищ зовнішнього світу тільки як ціле, визначаючи сенс і зміст використовуваних в ній понять (фізичних категорій). Ми пам'ятаємо, що усвідомлення цього факту привело його до відходу від позитивізму Маха і операціоналізму Бриджмена. Але метод Ейнштейна включав в себе також і вимога попереднього відбору найпростіших понять для концептуального фундаменту, з якого потім повинна раціоналістичним шляхом розвиватися теорія; він заздалегідь зумовлював також і тип зв'язків між фізичними категоріями.
Але як можна було сказати заздалегідь, які поняття серед вироблених класичної фізикою можуть бути відібрані для фундаменту і застосовані в теорії квантових явищ? І чи можна було використовувати в ній класичний тип зв'язків? Перший період накопичення фактів в цій області з переконливістю виявив неможливість відібрати заздалегідь вихідні поняття і тип зв'язків між ними, щоб потім будувати теорію раціоналістичним методом. Це було занадто очевидно. Потрібно було шукати інший шлях до теорії. І фізики знайшли його, не відразу, не без коливань, звичайно.
Якщо відкинути те суб'єктивне, що привносили і привносять в виклад і трактування квантової теорії окремі автори, і коротко сформулювати об'єктивну суть методу, яким створювалася квантова механіка, то ця суть може бути виражена таким чином.
В області атомних явищ фізики зустрілися з рядом вузлових експериментальних фактів, незвичайних і навіть дивних з точки зору вже відомих класичних законів. Дослідник повинен виходити з цих експериментальних співвідношень і розглянути їх сукупно як єдину логічну систему. Він заздалегідь не може робити ніяких припущень ні про природу фізичних об'єктів і їх станах, ні про характер їх взаємозв'язків, заздалегідь не може будувати ніяких певних моделей досліджуваного світу. Він не відбирає для фундаменту ніяких найпростіших понять і не змінює їх сенсу заздалегідь, до освіти теорії; в кожному окремому експерименті він просто використовує вже сформовані поняття, поняття класичної фізики.
Чим він ще повинен керуватися, так це становищем, що при певних фізичних умовах - коли квантом дії можна знехтувати - будь-яка нова теорія повинна приймати форму вже випробуваної класичної теорії. Це - так званий принцип відповідності.
Але і принцип відповідності не є принципом, що нав'язуються природі ззовні, імперативно; по суті він теж висловлює досвідчений факт - достовірність законів класичної фізики при певних, класичних умовах.
Так в результаті узагальнення вузлових експериментальних фактів атомної фізики встановлюється їх логічний взаємозв'язок, умова їх спільності - квантова теорія. Природу фізичних об'єктів і їх станів, так само як і природу їх взаємозв'язків, фізик приймає такими, якими вони виявляються в результатах узагальненої теорії.
Вони, безумовно, вже не ті, що були в класичних теоріях; вимога дотримання умов спільності, нової сукупності експериментів, т. е. нова теорія, наклало свій відбиток на природу категорій і зв'язків між ними. Оскільки створена таким шляхом квантова теорія підтверджується і наступними експериментами, пророкує нові, ще не зустрічаються в лабораторіях фізиків, і. крім того, задовольняє ще й принципом відповідності, вона розглядається як теорія, адекватна зовнішньому світу, так само як адекватними представляються і всі її складові елементи і встановлені в ній взаємозв'язку.
Таким чином, в області атомних явищ був застосований саме такий метод освіти теорій, який дозволив розкрити в природі нове, дозволив вийти за межі вже відомих закономірностей, вже відомих уявлень про фізичні об'єкти і їх характеристиках.
У квантовій механіці він привів до висновку про те, що фізичні властивості об'єкта повинні розглядатися не як абсолютні, властиві об'єкту самому по собі, а лише як відносні, які визначаються взаємодією об'єктів в цілісну систему. Тим самим усуваються уявлення класичної фізики не тільки про існування систем відліку з абсолютними властивостями, але і про існування фізичних об'єктів з абсолютними властивостями. У цьому сенсі квантова теорія продовжує і поглиблює діяльність Ейнштейна в області перетворень класичних уявлень. Квантова теорія збагатила також характеристику стану фізичного об'єкта, визначаючи його по набору його потенційних можливостей.
Точно так же цей метод об'єктивувати нову форму причинних зв'язків - статистичні закономірності. Останні випливають тут із суті самої теорії, підтвердженої практикою, а не як тимчасова заміна точних динамічних закономірностей, використовувана нами в умовах слабомощна наших знань.
Тут для ілюстрації потужності цього методу наведені тільки деякі приклади розкриття нового в природі. Але такий метод побудови теорій і витікаючі з нього слідства ніяк не вкладалися в систему уявлень Ейнштейна про структуру світу, про шляхи його пізнання, про те, що єдиною формою причинного зв'язку в природі можуть бути тільки однозначні зв'язки, що відображаються в структурних або диференціальні рівняння. Ідея континууму, на яку Ейнштейн спирався і в теорії відносності, і в узагальненій теорії тяжіння, і в розробці єдиної теорії поля, сумісна тільки з одним, зазначеним вище, типом причинних зв'язків. Все це і призвело до того, що Ейнштейн, що йшов з власного методу побудови теорій, не міг погодитися з основними ідеями квантової фізики.
Ейнштейн, звичайно, приводив свої доводи проти прийняття квантових ідей. На перший погляд вони навіть здаються переконливими. Але при більш уважному розгляді стає зрозуміло, що вони спираються на апріорні уявлення про природу квантових об'єктів і процесів, а саме це і не дозволяє робити метод розгляду умов спільності експериментальних фактів, що приводить до нової теорії, до створення образу нової об'єктивної реальності. Заперечуючи Бору, Борну, Паулі, гайтлер і іншим, Ейнштейн в Відповіді на критику вказує на те, що хвильова функція не дає повного опису розпаду окремого індивідуального атома, так як не містить в собі ніяких вказівок щодо моментів часу розпаду радіоактивного атома (курсив Ейнштейна) . Але ж кожен перш за все схильний припустити, - продовжує він, - що індивідуальний атом розпадається в певний момент часу. У цій постановці проблеми явно виявляється апріорний підхід Ейнштейна: картина процесу змальована перш, ніж створена теорія, з позиції цієї наочної картини ведеться критика нової теорії. Тут доводи і слідства поставлені з ніг на голову.
Ми пам'ятаємо, що квантова теорія з'явилася в результаті відшукання умов спільності експериментальних фактів в даній області мікроявленій, що вона передбачила і нові факти, що вона навіть переходить в класичну (перевірену!) Теорію при класичних умовах, що, отже, вона, а не що -або інше, не яка-небудь наочна картина виступає як адекватний образ фізичної реальності.
І ось ця теорія призводить до іншої картині розпаду атома. Відповідно до теорії (яка є узагальненням досвіду, численні наслідки якої підтверджуються досвідом ж!), Час розпаду і енергія зв'язані так, що чим точніше визначається час, тим невизначений стає зміна енергії. Наші уявлення про механізм розпаду повинні змінюватися, вони повинні відповідати теорії. Ця вимога не ново, воно аналогічно тому, як Ейнштейн свого часу вимагав, щоб наші уявлення про структуру рідини відповідали перевіреної теорії броунівського руху. На цій підставі ми повинні були визнати існування атомів і молекул, хоча безпосередньо вони не спостерігалися.
Однак хоча Ейнштейн свого часу і прийшов до висновку про необхідність трактувати теорію як цілісність, механізм радіоактивного розпаду він розглядав не в світлі його квантової теорії, а на основі звичних уявлень, які для даного випадку виступали вже як апріорні.
В Відповіді на критику він описує невелику дискусію між критиком і захисником квантової механіки (фізиком-теоретиком).
В уста останнього він вкладає наступний аргумент на захист квантових ідей:? Твердження про існування певного моменту розпаду має сенс, якщо я можу в принципі визначити цей момент експериментально ... Вся уявна труднощі виходить тому, що щось ненаблюдаемое видається в якості, .Реальная " (така відповідь фізика-теоретика).
Ось цей передбачуваний відповідь (безсумнівно, що такі відповіді зустрічалися) Ейнштейн і назвав (див. Стор. 548) позитивістським, який веде до принципу Берклі: існувати, значить бути контрольоване. Але тут немає логіки. Позитивізм стверджує: існують тільки мої відчуття, спостереження, сприйняття; вони нічого не відображають поза мною (відчуття можуть бути схожі тільки на відчуття ж, каже Берклі). Інша справа твердження: цим поданням в даній області нічого не відповідає (не відповідає же ніщо в реальному світі поданням про чёрте!). Доводи Ейнштейна проти Маха були переконливі: атоми були ненаблюдаеми безпосередньо, але вони були, і вони спостерігалися опосередковано, зокрема через теорію броунівського руху, що і довів Ейнштейн. Доводи Ейнштейна проти квантової механіки непереконливі тому, що він хоче змусити вірити в існування такого неспостережуваного, яке не знаходить відображення в теорії-образі фізичної реальності, а навпаки, виключається нею. Аналогічно цьому свого часу критикували співвідношення невизначеності координат і імпульсу квантового об'єкта:? Не можна одночасно точно визначити координати і імпульс? Ну це тільки при сучасній техніці; в майбутньому, коли техніка вдосконалюється, координати і імпульси можна буде виміряти абсолютно точно. Не можна ж класти межі нашого пізнання!?.
Ця критика виходила з того, що координати і імпульс квантового об'єкта завжди існують в безумовно точному значенні, поза зв'язком один з одним, неможлива тільки процедура одночасно точного вимірювання цих значень при сучасній техніці.
Але така критика виявляє нерозуміння того, що квантова теорія (евристичне значення якої Ейнштейн завжди визнавав!) В корені змінила наші уявлення про квантовий об'єкті і процесах, що відбуваються в квантової області.
Ми пам'ятаємо, який потужний імпульс дав сам Ейнштейн розвитку статистичних методів фізики. Проте всю другу половину життя він категорично заперечував їх об'єктивний сенс. У листі Макса Борна від 3 грудня 1947 року він писав:? Мою фізичну позицію я не можу для тебе обгрунтувати так, щоб ти визнав її скільки-небудь розумної. Звичайно, я розумію, що принципово статистична точка зору, необхідність якої в рамках існуючого формалізму вперше була ясно усвідомлена адже тобою, містить значну частку істини. Однак я не можу в цю теорію серйозно вірити, тому що вона несумісна з основним положенням, що фізика повинна представляти дійсність в просторі і в часі без містичних дальнодействием ... У чому я твердо переконаний, так це в тому, що в кінці кінців зупиняться на теорії, в якій закономірно пов'язаними речами будуть не ймовірності, а факти, як це і вважалося недавно цілком очевидним. В обгрунтування цього переконання я можу навести не логічні доводи, а мій мізинець, як свідка, т. Е. Авторитет, який не вселяє довіри за межами моєї шкіри ?. Все життя Ейнштейна турбувала двоїста, корпускулярноволновая природа квантових об'єктів (так званий? Дуалізм?).
Він, що відкрив фотонну структуру світла, стверджував тепер, що всі дискретні освіти - елементарні частинки, атоми, фотони і т. П суть сингулярності (? Особливі області?) Поля, інакше кажучи, вони повинні бути зведені до поля, в якому діють диференціальні рівняння, оскільки ніщо, крім них, по Ейнштейну, не є формою вираження причинного зв'язку. Це перш за все відноситься до статистичної закономірності. Але сучасна квантова електродинаміка виявляє статистичні закономірності і у поля. Диференціальні рівняння (максвеллови) електромагнітного поля відображають лише ту його сторону, яка розглядається в макроскопічної електродинаміки, т. е. закономірності в процесах, в яких істотну роль відіграють зміни середніх значень змінних. У мікропроцесу доводиться мати справу з флуктуаціями змінних поля близько середніх значень і з квантуванням поля. Тому перехід до поля не може звільнити фізику від статистичних закономірностей. Деякі автори обговорюють питання: чи не витікає негативна позиція Ейнштейна по відношенню до квантової теорії з будь-якого прозріння майбутніх шляхів розвитку фізики, шляхів, яких ще не бачать його соратники, але які вже розкрилися перед його розумовим поглядом?
Ні, ми бачимо, що вона випливає з його методології, з його розуміння шляхів побудови теорії, з його апріорної трактування структури зовнішнього світу, з того, що цього світу заздалегідь визначався певний тип зв'язків.
Це ставлення до квантової теорії з'явилося у нього не в результаті накопичення нового експериментального матеріалу, що ставить під сумнів основи теорії, не в результаті будь-яких власних або навіть чужих досягнень. Воно з'явилося незабаром після побудови їм узагальненої теорії тяжіння, успіх якої він прийняв за підтвердження? Загального принципу відносності? і за обгрунтування тоді вже виробленої їм раціоналістичної методології.
Ще 8 березня 1920 р Ейнштейн писав Макса Борна:? У вільний час я завжди розмірковував над квантовими проблемами з точки зору відносності. Я не думаю, що ця теорія може обійтися без континууму. Однак мені до сих пір не вдалося надати відчутний образ моєї улюбленої ідеї - зрозуміти квантову теорію за допомогою диференціальних рівнянь, Застосовуючи умови для особливих рішень ?. А трохи раніше, в тому ж році (27 січня) він писав Борну:? Мене також дуже турбує проблема причинності. Чи будуть поглинання і випромінювання світла квантами коли-небудь зрозумілі в сенсі повної каузальності або ж збережеться статистичний залишок? Я повинен визнати, що у мене відсутня мужність переконання. Але я дуже, дуже неохоче відмовляюся від повної каузальності ....
Світ, по Ейнштейну, є лише в образі континууму, і теорія повинна виражати його допомогою диференціальних рівнянь, які є єдиною формою каузальне зв'язку, - такий зміст цих листів. Уже в той час в них яскраво відбилася вся методологія Ейнштейна. У ній нічого не змінилося до кінця його життя. Тепер ця методологія вже явно встала врозріз з основним розвитком фізики.
Висновок.
Теорія пізнання Ейнштейна, вироблена ним на основі своєрідного трактування власного успішного побудови теорії відносності і узагальненої теорії тяжіння, не виправдалася. Високо оцінивши значення теорії як цілісності, піднявшись в цьому відношенні над гносеологією позитивізму, Ейнштейн не зміг повністю витягти з цієї ідеї її глибокий сенс і навіть збіднив її, так як не зрозумів логічної і генетичний зв'язок теорії з досвідом. Виявився невірним його основна теза про те, що немає шляху від досвіду до побудови теорії. Цю тезу привів Ейнштейна не тільки до заперечення основних ідей квантової фізики, а й до створення штучної перешкоди до пізнання зв'язків нового типу в природі. Він призвів до розвитку раціоналістичної теорії пізнання і до формулювання програми розвитку фізики, яка виявилася нездійсненною.
Але сам Ейнштейн ніколи не вдавався до зневіри. Він твердо вірив у заспівай шлях і надія не покидала його. Цією стійкості духу можна вчитися у Ейнштейна.
Стійкість духу ... Не можна не сповнитися глибокою повагою до Ейнштейна як людині. Висока моральна чистота Ейнштейна; його глибока відданість науці; його невибагливість в особистому житті; його щире презирство до слави, до зовнішнього благополуччя, до грошей; його душевне ставлення до людей і постійна готовність морально і матеріально допомогти всім, в чесності кого він переконаний; його пекуча ненависть до всякого роду бюрократизму; його волелюбність і безстрашність, з яким він кидав в обличчя правителям звинувачення в забутті інтересів людства; його наполеглива боротьба проти війни як засобу вирішення спірних питань між народами і особливо проти атомної війни, - все це показує в ньому людини великий, благородної душі. І все ж при всіх цих якостях він був вкрай індивідуальний і самотній. Його думи про сьогодення і майбутнє людства поєднувалися в ньому з наївністю в справах суспільно-політичних; в філософії він піддавався критиці з різних сторін. І навіть у своїй стихії - у фізиці - він залишився на схилі років одиноким.
Переважна більшість фізиків не пішла за Ейнштейном до кінця. Життя змусило їх шукати іншу лінію розвитку фізики. Але в їх очах Ейнштейн і раніше залишається великим фізиком нашого часу.
Те, що він зробив для фізики в її критичний переломний період, назавжди збереже своє значення в її розвитку. Ми не назвемо його безпринципним опортуністом в філософії. Такого найменування заслуговують ті, хто йде на угоду з совістю. Ейнштейн був не такий. Він був переконаний в правоті свого шляху, але ми не можемо не сказати: в теорії пізнання він помилявся. Виробляючи її, він спирався на дуже вузьку базу свого професійного досвіду і занадто односторонньо його тлумачив. Це вплинуло і на розуміння їм шляхів подальшого розвитку фізики. Докір, свого часу адресований їм Маху, може бути повернутий і йому самому: філософські упередження і йому завадили правильно визначити шляхи пізнання і перспективи розвитку фізики.
Список літератури відсутній
Завантажити: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера.
Американський фізик і філософ Ф. Франк говорив, що фізика ХХ століття, особливо теорія відносності і квантова механіка зупинили рух філософської думки до матеріалізму, засноване на пануванні механічної картини світу в минулому столітті. Франк говорив, що «в теорії відносності, закон збереження матерії більше не має сили; матерія може перетворюватися в нематеріальні сутності, в енергію ». Однак все ідеалістичні трактування теорії відносності грунтуються на спотворених висновках. Прикладом цього може служити те, що іноді ідеалісти підміняють філософський зміст понять "абсолютне" і "відносне" фізичним. Вони стверджують, що оскільки координати частинки і її швидкість завжди залишаться суто відносними величинами (у фізичному сенсі), т. Е. Вони ніколи не перетворяться навіть наближено в абсолютні величини і тому, нібито, ніколи не зможуть відображати абсолютну істину (у філософському сенсі) . Насправді ж координати і швидкість, не дивлячись на те, що не володіють абсолютним характером (у фізичному сенсі), є наближенням до абсолютної істини. Теорія відносності встановлює відносний характер простору і часу (у фізичному сенсі), а ідеалісти тлумачать це як заперечення нею об'єктивного характеру простору і часу. Відносний характер одночасності і послідовності двох подій випливає з відносності часу, ідеалісти намагаються використовувати для заперечення необхідного характеру причинного зв'язку. У діалектико-матеріалістичному розумінні і класичні уявлення про простір і час і уявлення про теорію відносності є відносні істини, які включають в себе лише елементи абсолютної істини. Матерія До середини XIX століття поняття матерії у фізиці було тотожне поняттю речовини. До цього часу фізика знала матерію тільки як речовина, яке могло мати три стани. Таке уявлення про матерію мало місце через те, що «об'єктами вивчення класичної фізики були лише рухомі матеріальні тіла у вигляді речовини, крім речовини природознавство не знало інших видів і станів матерії (електромагнітні процеси відносили або до дійсної матерії, або до її властивостям) ». З цієї причини механічні властивості речовини були визнані універсальними властивостями світу в цілому. Про це згадував у своїх роботах Ейнштейн, писав, що «для фізика початку дев'ятнадцятого століття, реальність нашого зовнішнього світу складалася з частинок, між якими діють прості сили, які залежать тільки від відстані».
Навряд чи знайдеться інша фізична теорія, яка б настільки часто "спростовували", як спеціальна теорія відносності. Її критиків можна розділити на дві групи. Представники першої групи виступають від імені фізики. Як правило, вони або відроджують вчення про ефір, або заперечують инвариантность швидкості світла у вакуумі. Представники другої групи виступають від імені філософії. Про фізику було досить сказано раніше, тепер ми звернемося безпосередньо до філософії.
Будь-фізик не в змозі відгородитися від філософії. Ця обставина вкрай рідко враховується авторами наукових і навчальних книг з фізики.
При аналізі поглядів Ейнштейна, Рейхенбаха і Пуанкаре автору вже доводилося звертатися до філософських поглядах фізиків. Рейхенбах - неопозітівіст. У цій іпостасі він надає визначальне значення експерименту, абсолютизуючи його значимість.
Пуанкаре - конвенціоналіст. Він надає першочергового значення конвенцій, умовним угодами. Для нього вони нездоланні.
Ейнштейн - критичний концептуаліст. Він міркує, перш за все, про концептах, відзначаючи, серед іншого, на нашу думку, дещо категорично їх незалежність від експерименту.
На перший погляд, наявність відмінності філософських позицій видатних вчених здається незрозумілим. Чому вони дотримуються різних позицій? Тому що кожна людина своєрідний. Будь-який вид знання осмислюється людьми неоднаково.
На початку XX ст. Ейнштейн жив в Німеччині, в якій серед філософів домінували неокантіанців і феноменології. Одні й другі висловлювалися критично на адресу спеціальної теорії відносності. Неокантіанців, зокрема, П. Наторп, виходили з положення Канта, згідно з яким простір і час є необхідними умовами споглядання всіх, в тому числі фізичних, явищ. Тому вони відкидали погляди Ейнштейна, згідно з якими простір і час щодо фізичної динаміки не первинні, а вторинні.
Феноменологія, зокрема, О. Беккер, були стурбовані іншою обставиною. Вони прагнули у всіх своїх твердженнях керуватися життєвою практикою. Феноменологія вважали, що немає ніяких перешкод для конституювання життєво важливого поняття абсолютної одночасності. Але Ейнштейн відкидав таку можливість.
У Німеччині погляди Ейнштейна зустріли багаторічний спротив з боку прихильників методичного конструктивізму, які стосовно фізики інтерпретували його як протофізікі. Найбільш великими фігурами цього філософського напряму були Г. Дінглер і П. Лоренцен. Обидва вважали, що Ейнштейн, вибудовуючи свою теорію, що не був послідовним, бо у нього немає теорії часу і простору. А вона повинна бути задана. Але в такому випадку, мовляв, не обійтися без геометрії Евкліда. Бездоганне побудова теорії передбачає деякі передумови, тобто протофізіку. Як бачимо, конструктивісти успадковували переконання Канта про передумови теорії.
Представник філософії життя знаменитий Анрі Бергсон також відноситься до Ейнштейна критично. Їх протистояння досить знаменно вже остільки, оскільки Бергсон професійно займався проблемою часу. Його найбільше цікавило не так фізичне, скільки біологічний час. Фізика, вважав він, спочиває на заміні часу-творчості часом-протягом, що незадовільно. Прагнення Бергсона осмислити фізичний час з позицій біологічного часу не привело до помітних успіхів.
Досить суперечливо складалися відносини до спеціальної теорії відносності в нашій країні, де тривалий час в філософії панував діалектичний матеріалізм. Знаменною віхою в цій історії стала стаття В. А. Фока. До її появи критики теорії відносності на чолі зі своїм неофіційним лідером А. А. Максимовим відчували себе досить вільно. Основна лінія критики Ейнштейна полягала в ототожненні релятивістської механіки з філософським релятивізмом (все відносно, необ'єктивно). Але це принципово різні концепції. Філософським Релятивісти Ейнштейн ніколи не був.
Після статті Фока взяла гору інша лінія. Тепер доводили, що спеціальна теорія відносності свідчить на користь діалектичного матеріалізму, а сам Ейнштейн є якщо не діалектичним, то, по крайней мере, стихійним матеріалістом.
Близько двох десятків років досить популярними були погляди А. Д. Александрова. На його думку, спеціальна теорія відносності є теорією "абсолютного простору-часу, визначеного самою матерією, - теорія, в якій відносність абсолютно явно і необхідно займає положення підлеглого, вторинного аспекту".
Це твердження навряд чи можна назвати коректним. По-перше, запроваджується відсутній у фізиці концепт матерії. Мабуть, мається на увазі вся сукупність фізичних процесів. По-друге, вони не можуть визначати простір-час, бо за визначенням воно є їх власною стороною. По-третє, простір-час не є самостійним утворенням. Як зазначалося раніше, поняття простору-часу фіксує лише зв'язок часу і простору. По-четверте, некоректно термін "абсолютний" протиставляється терміну "відносний". Абсолютна - значить, ні від чого не залежить. Александров же вважав, що простір-час залежить від матерії. По-п'яте, немає підстав для поблажливою характеристики відносного. Воно не є вторинним по відношенню ні до абсолютного, ні до інваріантного. Інтервал інваріантний, а що входять до його складу протяжності і тривалості відносні, але в цьому співвідношенні немає первинного і вторинного.
Надалі абсолютна більшість фізиків, які характеризують спеціальну теорію відносності, вважали за краще не згадувати філософські напрямки. Філософи ж стали звільнятися від діалектико-матеріалістичного мани лише в 1990-і рр.
Залишається зауважити, що звільнення від обмежень будь-якого філософського напряму має вітатися. Але якщо воно супроводжується ігноруванням пізнавальних орієнтирів, то в наявності СПАМ.
висновки
- 1. Фізик не в змозі уникнути філософських висновків, своєрідних узагальнень того, що він знає.
- 2. Завжди необхідно прагнути до гармонії філософії та фізики. Вона настає лише в разі, якщо філософія не вноситься в фізику як чужий їй елемент, а виступає в якості метанаучного сходження в ній самій.
