<<
>>

ПРОБЛЕМА СТАНОВЛЕНИЯ И ДИНАМИКИ ФИЗИЧЕСКИХ ТЕОРИЙ Аманбек Сарымсаков

Как известно из современной физики, доля обычного, видимого вещества во Вселенной составляет всего 5%, а оставшиеся 95% являются неизвестной темной материей. Теории новых неизвестных структурных уровней организации материи еще будут открыты.

Задача их познания - цель естествознания. В этом процессе познавательная деятельность физика протекает в 2-х направлениях: в структурном аспекте - это выявление структуры реального, еще неизвестного физического объекта (R) и типов связей (V) между их элементами; а в динамическом аспекте -

это раскрытие закономерностей изменения, преобразования состояния (S) исследуемого объекта во времени под действием взаимодействия (V). Таким образом, под физической теорией в универсальной (классической) форме можно понимать 4-ку ; где S -пространство состояния, т. е. модусы существования объекта R; Dз - динамический закон изменения состояния во времени под действием V. Обычно, взаимодействие входит в гамильтониан (H) физической системы, т. е. H управляет эволюций состояния физической системы [1, с. 155].

«Точка» в пространстве состояния S есть физическое состояние Si(t)e S, которая является функцией времени. Различают внешнее и внутреннее пространство состоянии. Например, q,p -

обобщенная координата и обобщенный импульс есть внешнее S, а спин, изоспин и странность являются внутренними S. Динамический закон определяет закон движения этой «точки» под действием взаимодействия, т. е. V есть порождающее, а «точка» -

порождаемое.

Во всех фундаментальных физических теориях Dз - это не просто закон в универсально условной форме , а уни

версально условное утверждение о соотношении порождающего и порождаемого, которое впервые было введено в метафизической форме как fi = fi Фихте и Шеллингом. А сама идея взаимодействия как «causa sui» (причина самой себя) была введена в метафизике Спинозой.

Теория как идеальное бытие сущностного измерения реальности R имеет дело только с абстрактными, идеализированными объектами типа материальная точка, поле, спин и т. д. Но сущность, как известно, проявляется на экспериментально-измерительном уровне как многообразие эмпирических фактов (например, в квантовой механике как собственные значения операторов физических параметров).

Поэтому под экспериментально измерительной базой (ЭБ) теории Т, мы имеем в виду форму проявления физических параметров исследуемого объекта R, наблюдаемые и измеряемые экспериментально-измерительными приборами (ИзП) соответствующего уровня сложности. Мы не можем судить о природе еще неизвестного объекта без эмпирической базы (ЭБ). Поэтому любая теория Т снизу опирается на подвижную эмпирическую базу ЭБ образующих иерархическую башню: ЭБ1 с ЭБ2 с ЭБП с; где ЭБП - соответствует экспериментально-измерительной деятельности и приборам n-го уровня сложности (ИзПп); так, например, эксперименты по обнаружению дуплетного расщепления и сверхтонкой структуры атомных спектров требуют экспериментально-измерительной деятельности разных уровней сложности. На основании этой подвижной эмпирической базы порождаются соответствующие им теории Т1 ,Т2, Т3 Тп . Фундаментальная теория (ФТ), т. е. теория 1-го сущностного уровня Т1, есть теория, соответствующая наипростейшему абстрактному

объекту m ; ФТ - это «ядро» теоретической системы, а Т2, Т3 Тп

- это модусы, т. е. более развитые молификации ФТ, которые порождаются этим «ядром». Итак, - универсальные параме

тры любой физической теории; а что касается параметра R, то мы различаем абстрактный, наипростейший объект теории m; и более развитые модификации исследуемого объекта R , которые модифицируются, конструируются на языке m, т. е. R = м (модель на языке m).

Сверху теория отображается в соответствующие классы математических объектов т. е. в категории (группы, алгебраические структуры и т. д.). Например, состояние квантовой частицы есть S у/), т. е. вектор в гильбертовом пространстве в квантовой теории Шредингера (ТШ), а Si да ф, Д.

в теории Гейзенберга (ТГ). В теории Фейнмана (ТФ) вычисляется амплитуда процесса (sb / SA) из начального состояния |SA) в конечное состояние |Sb) суммируемых (т. е. интегрируемых) по всем возможным траекториям с фазой eiA / h определяемый классическим действием А [2, с. 47].

Модификация ФТ, а, следовательно, увеличение информационного содержания теории inf Tl с inf T2 с с inf Tn, достигается методом Д - модификации теории за счет переработки новых эмпирических фактов (ЭФ/) из 2-го этажа башни ЭБ квантовой теории.

ЭФ2.

1

Эта - операция не фальсификация Поппера и не модификация «жесткого ядра» исследовательской программы (ИСП) за счет внешнего добавления ad hos гипотез, как у Лакатоса [3, с. 53], а аналог операции трансцендентального схематизма понятий, как у И. Канта [4, с. 221]. Действительно, проблема заключается в том, что Т и ЭФ лежат в двух взаимно противоположных мирах: Т - в идеальном мире абстрактных объектов; а ЭФ - в чувственно наблюдаемом мире. И задача заключается в том, чтобы найти такое третье, т. е. такой физический параметр Р, которой превращает эти противоположности в количественное различие - в противоположные состояния этого параметра как булевого переменного : Т1 (при Р=0) и ЭФ2 (при Р=1); и далее преобразовать Т1 по отношению к этому параметру Р, чтобы Tl = limp^0 T2 .

Под ФТ ЭФП мы символический обозначим Д - цепь:

ФТ1 Т2 ...Т*'1 Тп . Это преобразование является

не формально-логическим выводом; ибо на каждом дискретном шаге этой цепи происходит переработка эмпирических фактов ЭФп из иерархический расширяющейся башни ЭБ теории (ЭБпе ЭБП). Формально-логически вывод - это звено в этой цепи Тп1—ЭФп, которое надо понимать в смысле (((Тп I—Tn)

I—ЭЗ.п)1—ЭФ.п); Другими словами, каждое Тп является вторичным источником порождения серии теории Тп но уже формально-логической из Тп, т. е. Тп I—Тп; и далее: Тп I—ЭЗп; ЭЗп1—ЭФп;

™п ' j' ^ j j j j '

т. е. ЭФп непосредственно выводятся только из эмпирических законов Э j

Тп1—Т.п реализуется формально-логическими методами: -

Modus ponens [MP] , где А => в есть теории Тп

в

о соотношении порождающего и порождаемого;

? V ^ -

подстановок Тй , где на место переменных R, S, V, ДЗ под

'Ча,

ставляются его конкретные значения R,, S., V, Дз..

Материя как субстанция - субъект непрерывно развертывается из своего менее совершенного состояния в более совершенное состояние; образуя иерархическую лестницу структурных уровней организации материи ...М1, М2,..Мп.., в каждом из которых как «матрица» воспроизводства этой формы материи господствует определенная форма взаимодействия.

(например, ядро - это продукт сильного взаимодействия).

На переходном этапе, где происходит смена структурных уровней организации материи и соответствующих им фундаментальных теории ФТ действуют все универсальные законы материи как всеобщие принципы познания на трех уровнях: -

на метафизическом уровне - как категориальные схемы синтеза новых эмпирических фактов (И. Кант); -

на общенаучном - как регулятивные принципы соответствия, дополнительности и наблюдаемости и т. д.; -

на конкретно-научном уровне - как универсальные законы сохранения энергии, импульса и момента импульса и т. д.

Переходной этап динамики физических теорий, как показывает история становления фундаментальных теорий квантовой физики - это, конечно, модельный этап. Например, начиная с появления проблемы излучения абсолютно черного тела (конец XIX

в.) до появления матричной механики Гейзенберга (20-е гг. XX

в.) - это модельный этап развития квантовой механики. Аналогичные процессы происходят и в современном модельном этапе развития теории элементарных частиц и космологии.

До тех пор, пока не исчерпываются объяснительные и предсказательные возможности наличных теорий, физик никогда сразу не отказывается от старых теорий. Поэтому, когда в сферу исследовательской деятельности физика попадаются новые объекты, вначале даже не встает вопрос о новой теории, о принципиально новом научном языке; эти объекты первоначально осмысливаются на языке старых классических теорий; т. е. на дискретном языке - частиц (Т) и сопряженном ему континуальном языке - волн (Т*).

С изучения спектральных линий квантовых объектов, особенно с проблемы излучения абсолютно черного тела стал формироваться ЭБ новой квантовой теории, которая является объединением двух взаимодополнительных подмножеств ЭБ ю ЭБ* эмпирических фактов о дискретных и волновых свойствах квантовых объектов. Как известно, переходный этап квантовой теории - это период становления серии модельных теории ('МТ'); где у каждой МТ есть соответствующая ЭБ.

(ЭБ = ЭБ1 и 35, и 35,) . Иначе говоря, модельные теории МТ , МТ,,....,МТ , каждая из которых истинна только на определенном фрагменте ЭБi - это «проекции» будущей ФТ квантовых объектов на неадекватном языке старых классических понятий. Искомая ФТ - это такая теория, которая в области ЭБi переходит в модельную теорию МТ, т. е. ФТІ—МТ,.

Первым вариантом такой целостной теории, которая смогла с единых позиций объяснять и предсказывать все спектральные закономерности излучения и поглощения электромагнитных волн во всем диапазоне частот, была гибридная модельная теория (ГМТ) Нильса Бора: ГМТІ— МТІ. Но здесь возникает антиномия устойчивости атома. Так, согласно классической электродинамике, электрон, вращаясь вокруг ядра с определенным центростремительным ускорением, должен непрерывно излучать электромагнитную волну; и, соответственно, за счет потери энергии электрона непрерывно должен сокращаться радиус его вращения - до нуля, т. е. атом должен быть неустойчивым. Но, вопреки законам классической электродинамики, Н. Бор постулирует: электрон в стационарном состоянии не излучает. Излучение электромагнитной волны происходит только при переходе с одной стационарной орбиты на другую. Здесь явный парадокс, который был разрешен введением понятия корпускулярно-волнового дуализма. Первым вариантом разрешения проблемы корпускулярно-волнового дуализма был принцип де Бройля: с каждой микрочастицей с импульсом p = mV связана волна с h

длиной ; поэтому, когда электрон вращается по орбите ра

диуса г, то вдоль этой орбиты длины 2пг должно укладываться целое число п волн длины 1, т. е. 2nr = nl. Тогда на стационарной орбите возникают стоячие волны, которые не должны излучать. С введением понятия корпускулярно- волнового дуализма поиск ФТ квантовых объектов стал более определенным, ограниченным проблемой сочетания (синтеза) этих противоположностей. Так, если экспериментально наблюдаемо в виде спектров только электромагнитное излучение частоты vij при переходе электрона из i-й орбиты в j-ю орбиту, то все физические параметры электрона надо заменить на матрицу:

X да xJ, p да Pj и т.

д. H да H f .

Тогда классическое уравнение Гамильтона заменяется на матричное уравнение квантовой механики в гамильтоновой форме:

ih —^ = |х,., И,, 1 где |x., H. I - квантовая скобка Пуассона, т. е. dt и и j }

dR< г п

.

По этому пути пошел Гейзенберг, используя регулятивные принципы наблюдаемости и соответствия Н. Бора. Если -

амплитуда вероятности состояния микрочастицы, то

есть закон эволюции состояния во времени, где H -гамильтониан есть оператор сдвига состояния за единицу времени. Это - волновая механика Шредингера.

В понятии «квантовое поле» проблема корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц получает более современную форму разрешения, ибо, введя полевые операторы рождения и уничтожения [5, с. 17] в соответствии со статистикой Ферми или Бозе, физики нашли адекватный язык проблемы синтеза корпускулярно-волнового дуализма, и, соответственно, параметры R, S, V, ДЗ переводятся на язык квантового поля: операторов рождения и уничтожения.

Литература 1.

Дирак П.А.М. Принципы квантовой механики. - М. Физматгиз, 1979. 2.

Фейнман Р., Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траекториям. - М.: Мир, 1968. 3.

Лакатос И. Методология исследовательских программ. - М, 2003. 4.

Кант И. Соч. в 6-томах Т. 3. - М., 1964. 5.

Бьеркен Дж.Д., Дрелл С.Д. Релятивистская квантовая теория Т. 2. - М., 1978.

<< | >>
Источник: З.К. Шаукеновой. Человек и наука в современном обществе. Мат-лы Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию доктора философских наук, проф. М.З. Изотова. - Алматы: ИФПР КН МОН РК. - 432 с.. 2012

Еще по теме ПРОБЛЕМА СТАНОВЛЕНИЯ И ДИНАМИКИ ФИЗИЧЕСКИХ ТЕОРИЙ Аманбек Сарымсаков:

  1. 2.1.6. Основные проблемы социальной динамики
  2. ПРОБЛЕМЫ ДИНАМИКИ ЖИЗНЕННОГО МИРА СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА И ТЕЛЕВИЗИОННОЙ РЕКЛАМЫ Емченко Е.П.
  3. Проблемы философии. Бытие и становление
  4. Проблема поиска единого метафизического начала физического бытия в постантичной философии
  5. Проблемы становления и формирования мировой цивилизации
  6. 2. Проблема субстанции «саше sui» Спинозы как единого метафизического начала физического бытия
  7. Примерный план семинарского занятия Занятие 1. Основные проблемы социальной динамики Вопросы для обсуждения 1.
  8. ГЛАВА XV О ТОМ, ЧТО БОЯЗНЬ ФИЗИЧЕСКИХ СТРАДАНИЙ II ЖАЖДА ФИЗИЧЕСКИХ НАСЛАЖДЕНИЙ МОГУТ ЗАЖЕЧЬ В НАС ВСЯКОГО РОДА СТРАСТИ
  9. Статья 1200. Право, подлежащее применению при признании физического лица безвестно отсутствующим и при объявлении физического лица умершим
  10. АРХИТЕКТУРА ТЕОРИЙ
  11. 10.3.3. Системно-исторический подход к развитию психологических теорий
  12. Часть 2. Методологический анализ психологических теорий
  13. Занятие 15 Оценка физического и умственного утомления с помощью опросников Опросник для оценки острого физического утомления
  14. ТЕМА 4 ТИПЫ ТЕОРИЙ И МОДЕЛЕЙ СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЫ
  15. Прикладные аспекты теорий мотивации
  16. Программа курса «История культурологических теорий»
  17. Логика              циклических              теорий
  18. Становление социального становления
  19. ТЕМА 8 Оформление феодальных структур (IX-X) Региональные особенности процесса становления феодальных структур Становление основ культуры феодального времени