Предмет физики

    До  создания теории относительности считалось, что объективность пространственно-временного описания гарантируется только тогда, когда при переходе от одной системы  отсчета к другой сохраняются  отдельно пространственные и отдельно временные интервалы. Теория относительности  обобщила это положение. В зависимости  от характера движения систем отсчета  драг относительно друга происходят различные расщепления единого  пространства-времени на отдельно пространственный и отдельно временной интервалы, но происходят таким образом, что  изменение одного как бы компенсирует изменение другого. Получается, что  расщепление на пространство и время, которое происходит по-разному при  различных скоростях движения, осуществляется так, что пространственно-временной  интервал, т.е. совместное пространство-время ( расстояние между двумя близлежащими точками пространства и времени ), всегда сохраняется, или, выражаясь  научным языком, остается инвариантом. Тем самым специальная теория относительности раскрыла внутреннюю связь между собой пространства и времени как форм бытия материи. С другой стороны, поскольку само изменение пространственных и временных  интервалов зависит от характера  движения, то выяснилось, пространство и время определяются состояниями  движущейся материи. Они таковы, какова движущаяся материя.

    Идей  специальной теории относительности  получила дальнейшее развитие и конкретизацию  в общей теории относительности, которая была создана Эйнштейном в 1916 г. В этой теории было показано, что геометрия пространства-времени  определяется характером поля тяготения, которое в свою очередь, определено взаимным расположением тяготеющих масс. Вблизи больших тяготеющих масс происходит искривление пространства ( его отклонение от евклидовой метрики ) и замедление хода времени. Если мы зададим геометрию пространства-времени, то тем самым автоматически задается характер поля тяготения, и наоборот: если задан определенный характер поля тяготения, то автоматически задается характер пространства-времени. Здесь  пространство, время, материя и движение оказываются ограниченно сплавленными между собой.

    Пространство-время  нашего мира имеет 4 измерения: три из них характеризуют пространство и одно - время. В истории философии  и естествознания эти свойства пространства и времени не раз пытались объяснить  но естествознание не располагало достаточными возможностями для этого, поэтому  это положение было принято как  опытный факт. Первый шаг в обосновании  трехмерности пространства и одномерности времени был сделан австрийским  физиком П. Эренфестом. Он показал, что  трехмерность пространства является условием существования устойчивых связанных  систем, состоящих из 2 тел. Впоследствии этот опыт был обобщен применительно  к атомам и молекулам. Было показано, что только в трехмерном пространстве возможно образование электронных  оболочек вокруг ядра, существование  атомов, молекул и макротел.

    Интересен еще один момент в размышлениях физики о философских категориях пространства и времени: относительный характер непрерывности и дискретности пространства и времени. Известно, что представления  о непрерывности пространства и  времени являются фундаментальными представлениями теоретической  физики. Их истинность в рамках классической физики и теории относительности  не подвергается сомнению.

    Модель  континуального пространства-времени, хорошо служившая в классической физике и теории относительности, оказывается  слишком бедной для того, чтобы  адекватно определить реальную структуру  пространства, времени и движения на уровне микромира ( высокоэнергетических процессов ). Это проявляется не только в виде трудностей с расходимостями, возникающими в процессе квантоэлектродинамических  расчетов, но и в необходимости  на основании классической модели симметрии  пространства-времени объяснить  новые законы сохранения, открытые физикой элементарной частиц ( сохранение барионного и лептонного зарядов  и др.).

    В связи с этими трудностями  значительное распространение получили концепции, отвергающие необходимость  использования представлений о  непрерывности пространства и времени  в физическом описании. Одно из направлений  развития релятивистской квантовой  физики, идет по пути отказа от рассмотрения пространственно-временного аспекта  физической реальности ( теория матрицы  рассеяния ). В связи с этим имели  место утверждения о том, что  пространство и время носит макроскопический характер, а для физики микромира  реальность пространства и времени  вообще отрицается. Более широкую  поддержку со стороны физиков  и философов получила концепция  дискретного пространства-времени. Но несмотря на отдельные успехи использование  гипотезы дискретного пространства-времени  не привело пока, к согласованию физических принципов теории относительности  и квантовой механики. На основании  эксперементальных данных по рассеянию  элементарных частиц можно сказать, что для интервалов 10^-15 - 10^-16 см пространство является непрерывным. Т.о., создалась действительная ситуация, которая свидетельствует о необходимости методологического анализа устоявшихся физических представлений о структуре пространства и времени. Трудности развития физики элементарных частиц говорят, по-видимому, о том, что модель континуального пространства-времени является идеализацией структуры реального пространства-времени. Она определенно недостаточна для полноты описания объектов микромира. Вместе с тем и гипотеза только дискретного пространства и времени не приводит к желанной полноте. Модель дискретного пространства-времени также является идеализацией.

    Т.о., решение проблемы, видимо, может  быть получено на основании утверждения  о необходимой взаимосвязи непрерывного и дискретного. Впервые это утверждение  высказал Гегель. А В.И.Ленин указал, кроме того, на материальное основание  этого единства. Он сказал, что движение есть единство непрерывности ( времени  и пространства ) и прерывности ( времени и пространства ). Из положения  о единстве прерывного и непрерывного следует задача философского анализа: выяснение и исследование различных  конкретных форм этого единства.

    В своей работе "Об относительном  характере непрерывности и дискретности" (13,с.133) А.И.Панченко попытался осветить один из аспектов взаимосвязи непрерывного и дискретного на основе относительности  этих понятий. Очевидно, что затронутая тема является обширной и благодатной  для философского исследования, в  котором она еще очень нуждается. Вместе с тем, исходя из уже рассмотренных  материалов, можно сделать некоторые  методологические выводы. Представляется плодотворным подход, отвергающий абсолютизацию  и онтологизацию моментов непрерывности  или дискретности в реальной структуре  пространства и времени. Дискретность и непрерывность пространства-времени, взятые сами по себе в отрыве друг от друга, представляют собой не более, как идеализации, хотя, быть может, и  необходимые с точки зрения конкретной физической ситуации. Таким образом, решить этот вопрос в духе признания  взаимного логического исключения обсуждаемых представлений.

- 19 -

Неразрешенные вопросы физики.

    Существует  огромное количество нерешенных физикой  проблем. А значит, у философии  впереди большое поле деятельности. Рассмотрим некоторые нерешенные проблемы физики.

Физика элементарных частиц.

    Наиболее  фундаментальной было и остается исследование материи на самом глубоком уровне - уровне элементарных частиц. Накоплен огромный экспериментальный материал по взаимодействиям и превращениям элементарных частиц, произвести же теоретическое  обобщение этого материала с  единой точки зрения пока не удается. Не решена задача построения квантовой  теории тяготения и т.д.

Астрофизика.

    Развитие  физики элементарных частиц и атомного ядра позволило приблизиться к пониманию  таких сложных проблем, как эволюция Вселенной на ранних стадиях развития, эволюция звезд и образование  химических элементов. Но остается неясным, каково состояние материи при  огромных плотностях и давлениях внутри звезд и "черных дыр". Все другие проблемы имеют более частный характер и связаны с поисками путей эффективного использования основных законов для объяснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

Физика ядра.

    После создания протонно-нейтронной модели ядра был достигнут большой прогресс в понимании структуры атомных  ядер, построены различные приближенные ядерные модели. Однако, последовательной теории атомного ядра, позволяющей  расчитать, в частности, энергию  связи нуклонов в ядре и уровне энергии ядра, пока нет. Одна из важнейших  задач - проблема управляемого термоядерного  синтеза.

Квантовая электроника.

    Здесь стоят задачи поисков новых применений лазерного излучения; дальнейшего  повышения мощности и расширение диапазона длин волн лазерного пучка  с плавной перестройкой на частоте; создания рентгеновских лазеров.

Физика твердого тела.

    Здесь ведутся активные поиски нефононных механизмов сверхпроводимости, что  позволило бы создать высокотемпературные  сверхпроводники. Разрабатываются  новые направления исследования твердых тел акустическими методами. Большое значение имеет изучение физики полимеров.

Физика плазмы.

    Возможность изучения плазмы связана с двумя  обстоятельствами. Во-первых, в плазменном состоянии находится подавляющая  часть вещества Вселенной. Во-вторых, именно в высокотемпературной плазме имеется реальная возможность осуществления  управляемого термоядерного синтеза.

    Глобальная  проблема, стоящая перед физикой  плазмы - разработка эффективных методов  разогрева плазмы до порядка 1 млрд градусов и удержание ее в этом состоянии в течение времени, достаточного для протекания термоядерной реакции в большей части рабочего объема.

    Разумеется, проблемы современной физики имеются  во всех разделах физики и их общее  число огромно.

Заключение.

    В следствии общности и широты своих  законов, физика всегда оказывала воздействие  на развитие философии и сама находилась под ее влиянием. Открывая новые  достижения, физика не оставляла философские  вопросы: о материи, о движении, об объективности явлений, о пространстве и времени, о причинности и  необходимости в природе.

    Развитие  атомистики привело Э.Резерфорда к  открытию атомного ядра и к созданию планетарной модели атома.  Это  достижение углубило наши знания о  материи и доказало, что материя  неисчерпаема и бесконечна.

    Открытие  закона сохранения движения и применение по-новому принципа относительности  Галилея дополнили наши знания о  движении материи. Эти достижения доказали абсолютность и относительность  движения.

    Вопрос  об объективности явлений открытых современной физикой, в квантовой  механике оказывается далеко не простым. С точки зрения диалектики двуединая  корпускулярно-волновая природа атомных  объектов не вызывает никаких недоумений. Но существуют и другие воззрения  на квантовую механику, например,"копенгагенская интерпретация", которая не допускает  сочетание волновых и корпускулярных понятий. "Копенгагенская интерпретация" пытается проследить за поведением атомного объекта, принципиально не выходя за рамки понятий классической механики. Когда же выясняется, что эта задача невыполнима, отрицательный результат  такой попытки рассматривается  не как необходимое следствие  существования волновых свойств  атомных объектов, а приписывается  наличию некоего "неконтролируемого  взаимодействия" между объектом и прибором, т.е. наличию дополнительности. Но современные ученые доказали, что  теории принципиальной неконтролируемости и дополнительности есть лишь фантастическое отражение нераздельных корпускулярно-волновых свойств микрообъекта.

    Одну  из форм всеобщей взаимозависимости  явлений материального мира составляет причинность. Квантовая механика дает великолепный материал для подтверждения  положения о том, что наше знание закономерных, причинных связей явлений  природы становится с развитием  науки более глубоким и полным.

    Достижения  физики XIX-XX вв., а именно открытие теории относительности значительно повлияли на смысл пространства и времени. Эта теория показала, что пространство и время органически связаны; и более того, пространственные и  временные интервалы меняются при  переходе от одной системы отсчета к другой, причем при увеличении относительной скорости движения системы отсчета пространственные интервалы сокращаются, а временные растягиваются. В 20-е годы нашего столетия П.Эренфест обосновал проблему о трехмерности пространства и одномерности времени, которая раньше представляла собой опытный факт.

    Открытия  современной науки в микромире  высокоэнергетических процессов поставило  перед физикой и философией вопрос о непрерывности и дискретности пространства и времени. И, хотя, по этой проблеме уже сделаны некоторые  выводы, эта тема все же является не разработанной.