Квантовая механика и изменения в понимании сущности причинности

Ква́нтовая меха́ника (другие названия: волновая механика, матричная механика) — раздел теоретической физики, описывающий квантовые законы движения.

Одно из отличий квантовой механики от обычной заключается в том, что вероятность обнаружить электрон в данном месте еще не полностью определяет его состояние. Для описания состояния электрона используется комплексная вероятность. Волновая функция и есть значение этой комплексной вероятности. Плотность вероятности обнаружения электрона в данной точке равна квадрату модуля комплексной вероятности. Существует множество интерпретаций квантовой теории, которые иногда плохо согласуются друг с другом.

С точки зрения философии позитивизма, разногласия в интерпретациях не влияют на предсказания исходов конкретных экспериментов в рамках квантовой теории, и потому интерпретации являются нефальсифицируемыми, а следовательно, и ненаучными концепциями.

Причина обычно мыслится как явление, действие которого производит, определяет или вызывает другое явление; последнее называют следствием. Аристотель развил учение о четырех причинах как четырех основных способах объяснения сущности, которые при этом выступают и как основные принципы существования. Формулировка этих принципов подразумевает ответы на следующие вопросы о сущности: «что есть это?» (Формальная причина); «Из чего состоит?» (Материальная причина); «Как это произведено?» (Действующая причина) и «для чего это?» (Целевая причина). Причинность, по Аристотелю, немыслима без целесообразности.

Вопрос о причинности содержит множество нерешенных проблем. Философская категория «причинность», как и принцип причинности, связанный с ней, восходит к основополагающему принципу диалектического материализма о всеобщей связи и взаимной обусловленности явлений материального мира.

Однако если говорить о функциональной связи между физическими величинами, которая в виде математической формулы выражает какой-либо физический закон, то этот закон, эта математическая зависимость являются выражением причинной связи, существующей между физическими величинами.

Нужно подчеркнуть, что физические законы, выражаемые функциональной зависимостью, можно рассматривать как частный или предельный случай законов, выражающих связь состояний, содержащих время. Действительно, если изменение состояния какой-либо физической системы происходит очень медленно, то можно рассматривать каждое из состояний системы в любой момент времени как состояние равновесия. Система при этом как бы теряет чувствительность ко времени, и оно выпадает из рассмотрения. Такое изменение системы, как известно, называется квазистатистическим или квазистационарным. Только для квазистатистических процессов, имеющих место в газе, можно говорить об уравнении состояния газа или только для квазистационарных процессов в электрических цепях можно использовать закон Ома.

Таким образом, можно считать, что так называемая функциональная связь в рамках физики, вообще говоря, сводится к той форме причинной связи, которую называют связью состояний. Эта форма причинных связей соответствует лапласовскому детерминизму в широком смысле.

39.​ Понятие научного закона. Поиск законов природы как главная задача естествознания.

«Научный закон есть высказывание (утверждение, суждение, предложение), обладающее такими признаками: 1) оно истинно лишь при определённых условиях; 2) при этих условиях оно истинно всегда и везде без каких бы то ни было исключений (исключение из закона, подтверждающее закон, - это диалектическая бессмыслица); 3) условия, при которых истинно такое высказывание, никогда не реализуются в действительности полностью, но лишь частично и приблизительно. Потому нельзя буквально говорить, что научные законы обнаруживаются в изучаемой действительности (открываются). Они выдумываются (изобретаются) на основе изучения опытных данных с таким расчётом, чтобы их потом можно было использовать в получении новых суждений из данных суждений о действительности (в том числе - для предсказаний) чисто логическим путём. Сами по себе научные законы нельзя подтвердить и нельзя опровергнуть опытным путем. Их можно оправдать или нет в зависимости оттого, насколько хорошо или плохо они выполняют указанную выше роль. Возьмём, например, такое утверждение: «Если в одном учреждении человеку за ту же работу платят больше, чем в другом учреждении, то человек поступит работать в первое из них при том условии, что для него работа в этих учреждениях не различается ничем, кроме зарплаты». Часть фразы после слов «при том условии» фиксирует условие закона. Очевидно, что работ, одинаковых во всём, кроме зарплаты, не бывает. Бывает лишь некоторое приближение к этому идеалу с точки зрения того или иного человека. Если встречаются случаи, когда человек поступает на работу в учреждение, где меньше зарплата, то они не опровергают рассматриваемое утверждение. В таких случаях, очевидно, не выполнено условие закона. Может даже случиться так, что в наблюдаемой действительности люди всегда выбирают работу в учреждениях с менее высокой оплатой. И это нельзя истолковывать как показатель ошибочности нашего утверждения. Это может происходить по той причине, что в таких учреждениях более приемлемы другие обстоятельства труда (например, короче рабочий день, меньше нагрузка, есть возможность заниматься какими-то своими делами), В такой ситуации рассматриваемое утверждение может быть исключено из числа научных законов как неработающее, ненужное. Из сказанного должно быть ясно, что нельзя считать научным законом утверждение, просто обобщающее результаты наблюдений. Например, человек, которому пришлось походить по инстанциям и наблюдать начальников разного типа, может сделать вывод: «Все начальники хапуги и карьеристы». Это утверждение может оказаться верным или неверным. Но оно не есть научный закон, ибо не указаны условия. Если условия любые или безразличны, это частный случай условий, и это должно быть указано. Но если условия безразличны, то любая ситуация ласт пример полностью реализуемых условий такого рода, и применить понятие научного закона к этому случаю нельзя. Обычно в качестве условий фиксируют те условия и упомянутом выше смысле, а лишь какие-то конкретные явления, которые на самом деле можно наблюдать. Возьмём, например, такое утверждение: «В случае массового производства продукции качество её снижается при том условии, что имеет место бездарное руководство данной отраслью производства, отсутствует личная ответственность за качество и личная заинтересованность в сохранении качества». Здесь условие сформулировано так, что можно привести примеры таких условий в действительности. И не исключена возможность случаев, когда массовое производство продукции бывает связано с повышением её качества, ибо действуют какие-то другие сильные причины, не указанные в условии. Такого рода утверждения научными законами не являются. Это - просто общие утверждения, которые могут быть истинными или ложными, могут подтверждаться примерами и опровергаться ими.

Современное естествознание представляет собой раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления. Совокупныйобъект естествознания – природа. Предмет естествознания – факты и явления природы, которые воспринимаются нашими органами чувств непосредственно или опосредованно, с помощью приборов.

Задача ученого состоит в том, чтобы выявить эти факты, обобщить их и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Например, явление тяготения – конкретный факт, установленный посредством опыта; закон всемирного тяготения – вариант объяснения данного явления. При этом эмпирические факты и обобщения, будучи установленными, сохраняют свое первоначальное значение. Законы могут быть изменены в ходе развития науки. Так, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.

Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку.

Это означает, что истиной в науке признается то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Таким образом, опыт является решающим аргументом принятия той или иной теории.

Современное естествознание представляет собой сложный комплекс наук о природе. Оно включает в себя такие науки, как биология, физика, химия, астрономия, география, экология и др. Естественные науки различаются предметом своего изучения. Например, предметом изучения биологии являются живые организмы, химии – вещества и их превращения. Астрономия изучает небесные тела, география – особую (географическую) оболочку Земли, экология – взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Каждая естественная наука сама является комплексом наук, возникших на разных этапах развития естествознания. Так, в состав биологии входят ботаника, зоология, микробиология, генетика, цитология и другие науки. При этом предметом изучения ботаники являются растения, зоологии – животные, микробиологии – микроорганизмы. Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов, цитология – живую клетку. Химия также подразделяется на ряд более узких наук: органическая химия, неорганическая химия, аналитическая химия. К географическим наукам относят геологию, землеведение, геоморфологию, климатологию, физическую географию. Дифференциация наук привела к выделению еще более мелких областей научного знания. К примеру, биологическая наука зоология включает в себя орнитологию, энтомологию, герпетологию, этологию, ихтиологию и т. д. Орнитология – наука, изучающая птиц; энтомология – насекомых; герпетология – пресмыкающихся; этология – наука о поведении животных; ихтиология изучает рыб.

Современная тенденция развития естествознания такова, что одновременно с дифференциацией научного знания идут противоположные процессы – соединение отдельных областей знания, создание синтетических научных дисциплин. При этом важно, что объединение научных дисциплин происходит как внутри различных областей естествознания, так и между ними. Так, в химической науке на стыке органической химии с неорганической и биохимией возникли химия металлоорганических соединений и биоорганическая химия соответственно. Примерами межнаучных синтетических дисциплин в естествознании могут служить такие дисциплины, как физическая химия, химическая физика, биохимия, биофизика, физико-химическая биология.

Однако современный этап развития естествознания – интегральное естествознание – характеризуется не столько продолжающимися процессами синтеза смежных наук, сколько масштабным объединением разных дисциплин и направлений научных исследований, причем тенденция к масштабной интеграции научного знания неуклонно возрастает.

В естествознании различают науки фундаментальные и прикладные. Фундаментальные науки – физика, химия, астрономия – изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. Например, физика металлов и физика полупроводников являются теоретическими прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология – практическими прикладными науками. Таким образом, познание законов природы и построение на этой основе картины мира – непосредственная, ближайшая цель естествознания. Содействие практическому использованию этих законов – конечная его задача.

От общественных и технических наук естествознание отличается по предмету, целям и методологии исследования. При этом естествознание рассматривается как эталон научной объективности, поскольку эта область знания раскрывает общезначимые истины, принимаемые всеми людьми. К примеру, другой крупный комплекс наук – обществознание – всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии обществознания наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему. Естествознание имеет существенные методологические отличия и от технических наук, обусловленные тем, что целью естествознания является познание природы, а целью технических наук – решение практических вопросов, связанных с преобразованием мира.

Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками на современном уровне их развития нельзя, поскольку существует целый ряддисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика. Комплексной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.

Таким образом,

> современное естествознание представляет собой обширный развивающийся комплекс наук о природе, характеризующийся одновременно идущими процессами научной дифференциации и создания синтетических дисциплин и ориентированный на интеграцию научных знаний.

Естествознание является основой для формирования научной картины мира.

> Под научной картиной мира понимают целостную систему представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающую в результате обобщения основных естественнонаучных теорий.

Научная картина мира находится в постоянном развитии. В ходе научных революций в ней происходят качественные преобразования, старая картина мира сменяется новой. Каждая историческая эпоха формирует свою научную картину мира.

40.​ Научные законы и их классификация.

«Научный закон есть высказывание (утверждение, суждение, предложение), обладающее такими признаками: 1) оно истинно лишь при определённых условиях; 2) при этих условиях оно истинно всегда и везде без каких бы то ни было исключений (исключение из закона, подтверждающее закон, - это диалектическая бессмыслица); 3) условия, при которых истинно такое высказывание, никогда не реализуются в действительности полностью, но лишь частично и приблизительно.

Закон -- знание о повторяющихся и необходимых связях между частными объектами или явлениями.

Характеристики закона.

1. Универсальность -- максимальная степень общности.

2. Связи имеют место при наличии определённых условий. Если условий для действия закона нет, то закон перестает функционировать. То есть он не является безусловным.

Не все универсальные предложения являются законами. Американский философ и логик Нельсон Гуднен предложил в качестве критерия номологичности выводимость из универсальных предложений контрфактических высказываний. Например, предложение «все монеты в кармане медные» (Карнап) не является законом, так как высказывание «если монеты положить в карман, то они будут медные» ложно. То есть этот факт зафиксирован случайно, а не необходимо. В то же время, законом является утверждение «все металлы при нагревании расширяются», поскольку высказывание «если нагреть металл, лежащий вот здесь на столе, то он расширится» истинно.

Классификация научных законов.

1. По предметным областям. Законы физические, химические и т. д.

2. По общности: общие (фундаментальные) и частные. Например, законы Ньютона и законы Кеплера соответственно.

3. По уровням научного познания:

1. эмпирические -- отсылающие к непосредственно наблюдаемым явлениям (например, законы Ома, Бойля -- Мариотта);

2. теоретические -- относящиеся к ненаблюдаемым явлениям.

4. По предсказательной функции:

1. динамические -- дающие точные, однозначные предсказания (механика Ньютона);

2. статистические -- дающие вероятностные предсказания (принцип неопределенности, 1927).

Главные функции научного закона.

Объяснение -- раскрытие сущности явления. При этом закон выступает в роли аргумента. В 1930 годах Карл Поппер и Карл Гемпель предложили дедуктивно-номологическую модель объяснения. Согласно этой модели в объяснении имеется экспланандум -- объясняемое явление -- и эксплананс -- объясняющее явление. В эксплананс входят положения о начальных условиях, в которых протекает явление, и законы, из которых явление необходимо следует. Поппер и Гемпель считали, что их модель универсальна -- применима к любой области. Канадский философ Дрей возразил, приведя в пример историю.

Предсказание -- выход за пределы изученного мира (а не прорыв из настоящего в будущее. Например, предсказание планеты Нептун. Она была до предсказания. В отличие от объяснения оно предсказывает явление, которого, возможно, еще не было). Бывают предсказания аналогичных явлений, новых явлений и прогнозы -- предсказания вероятностного типа, опирающиеся, как правило, на тенденции, а не законы. Прогноз отличается от пророчества -- он имеет условный, а не фатальный характер. Обычно факт предсказания не влияет на предсказываемое явление, но, например, в социологии прогнозы могут быть самореализующимися.

Эффективность объяснения напрямую связана с предсказанием.

Типы объяснений (предсказаний -- аналогично).

Причинное -- использующее причинные законы. Расширение железного стержня может объясниться его нагреванием. То есть в объяснении причины расширения используется закон теплового расширения.

Функциональное -- обращающееся к следствиям, порождаемым объектом. Таково, например, объяснение мимикрии. Благодаря ей особи спасаются от врагов (следствие явления).

Структурное. Например, объяснение свойств бензола с кольцеобразной структурой молекулы (Кекуле). Т. е. свойства объясняются исходя из структуры.

Субстратное -- ссылающееся на материал, из которого состоит объект. Так, например, объясняется плотность тела (она зависит от материала). Субстратный подход -- основа молекулярной биологии.

47.​ Подтверждение (верификация) и фальсификация как средства научного познания, их возможности и границы.

В 20-ые годы XX века в неопозитивизме была предложена верификационная концепция научного знания. Неопозитивисты свели всю философию к логическому анализу научных высказываний. Задача философии - выработать принципы проверки научных высказываний на соответствие опыту. Таким принципом, должен стать принцип верифицируемости, т.е. опытной подтверждаемости: только то знание является научным, которое можно подтвердить (так или иначе, прямо или косвенно, раньше или позже). Только те высказывания имеют научный смысл, которые допускают сведение к чувственному опыту и таким образом проверяемы с помощью опыта. Процедура подтверждения называется верификацией. Научные высказывания осмыслены, поскольку могут быть проверены на соответствие опыту, неверифицируемые высказывания бессмысленны. Научные положения тем лучше обоснованы, чем больше подтверждающих их фактов.

Верификационная концепция научного знания обнаружила свою ограниченность почти сразу после того, как была сформулирована: наука не может развиваться только на основе опыта, т.к. предполагает получение таких результатов, которые несводимы к опыту и напрямую из него невыводимы. В науке существуют высказывания о фактах прошлого, формулировки общих законов, которые не могут быть проверены с помощью критерия верификации. Кроме того, сам принцип верифицируемости не верифицируем, т.е. его следует отнести к разряду бессмысленных.

К. Поппер в своей концепции критического рационализма предложил иной принцип отграничения научного знания от ненаучного - принцип фальсифицируемости. Испытание гипотезы на научность должно заключаться не в поиске подтверждающих фактов, а в попытках ее опровержения. Только то знание является научным, которое можно опровергнуть. Ведь даже очень большое число подтверждающих фактов в отношении того или иного утверждения, полученного путём индуктивного обобщения (метод рассуждения от частного к общему), делает его лишь весьма вероятным, но всё-таки не твёрдодостоверным. При этом достаточно одного, но вполне бесспорного, опровергающего факта для того, чтобы это индуктивное обобщение было отброшено как негодное. Пример — превращение утверждения «все лебеди белые» в ложное, когда стало известно, что в Австралии живут и чёрные лебеди. Неодинаковые «силу» и роль в деле проверки осмысленности и истинности научных теорий, которые свойственны подтверждающим и опровергающим факторам, Поппер назвал познавательной «асимметричностью». Т,О, из данной теории с помощью других, ранее принятых высказываний выводятся некоторые одиночные высказывания. Затем выбираются высказывания, несводимые к принятой теории, и, особенно, противоречащие ей. Далее выводятся некоторые решения относительно этих (и других) выводимых высказываний путем сравнения их с результатами практических применений и экспериментов. Если такое решение положительно, то теория может считаться в настоящее время выдержавшей проверку. Но если вынесенное решение отрицательное, то фальсификация их фальсифицирует и саму теорию, из которой они были логически выведены.

!!!С полной уверенностью ни одну систему нельзя назвать научной до тех пор, пока она нефальсифицирована. Из этого следует, что только ретроспективно (ретроспективность- действие обратное, относящиеся к прошлому) мы можем отделить науку от ненауки.

Таким образом, в критическом рационализме предлагается анализировать науку на теоретическом уровне, как целостную систему, а не отдельные эмпирические высказывания о фактах. Любая теория, если она претендует на статус научной, должна быть в принципе опровержима опытом. Если теория построена так, что она в принципе не опровержима, то ее нельзя считать научной.

Критерий фальсификации также достаточно быстро обнаружил свою недостаточность. Утверждалось, что принцип фальсифицируемости неприменим к тем положениям науки, которые не поддаются сопоставлению с опытом. Сама доктрина критического рационализма, претендующая на статус научной, не может быть опровергнута опытом, поэтому ее следует отбросить как ненаучную. Кроме того, реальная научная практика противоречит требованию фальсификации, поскольку ни одна теория в науке не отбрасывается, если обнаружен противоречащий ей эмпирический факт. Ученые сплошь и рядом игнорируют данные, несовместимые с принятой системой научного знания, в надежде, что в конечном счете эти данные окажутся ошибочными или не относящимися к делу. Поэтому опровержение теории результат не столько ее фальсификации, сколько вытеснения другой теорией, лучше объясняющей факты

48.​ Основные этапы развития современной научной картина мира.