Философия. Философия_ответы. Билеты для кандидатского экзамена по истории и философии науки в группе Хмелевской
 Скачать 2.28 Mb.
|
|
когда придёт время? P.P.S. Работу Хмелевской я не пересказываю потому что она и так короткая, и там либо то же самое, либо вода. Единственный немного новый вопрос, который она ставит — можно ли считать струны вообще научной теорией, если у них нет экспериментального подтверждения? Просто прочитайте 211 3.20 Квантовая механика и объективность научного знания. Спе- цифика квантовой онтологии. Интерпретации квантовой ме- ханики и их философские основания. Сразу замечу, что у Эрекаева об интерпретациях квантов больше и подробнее. Если их не напишут другие — я впишу по номерам тех, Эрекаевских билетов. А тут будет кратко. Где-то 6 минут. От квантов у философов прямо зудит. Потому что в квантах есть неопределённость. И начинаются спекуляции на тему «какое же это знание, если есть неопределённость?» «А есть ли детерминизм?» «А есть ли свобода воли?» Ну вот эти вопросы вы можете сразу поднимать в контексте квантов. Последний, конечно, натянутый, но в целом логика рас- суждений понятна. Детерминистический механицизм приводит к тому, что зная все коор- динаты и импульсы всех частиц во Вселенной в некоторый момент времени, мы можем по идее увидеть всё прошлое и предсказать всё будущее. Существо, знающее их, называют демоном Лапласа. И это очевидно не согласуется с представлением о какой-либо свободе воли человека. А кванты с их индетерминизмом вроде как дают новую надежду. Эрекаев формулирует специфику квантовой онтологии так: 1. Квантованность физических величин (действия, величина спина, энергии, простран- ственное квантование, заряды и т.д.); 2. Принципиально вероятностный характер физических событий и предсказаний; 3. Индетерминизм; 4. Корпускулярно-волновой дуализм; 5. Существование радикально нового фундаментального физического объекта — волно- вой функции; 6. Бестраекторность движения квантовых частиц; 7. Дополнительность некоторых фундаментальных свойств; 8. Взаимозависимая неопределенность некоторых пар физических величин; 9. «Ссылки на лежащую в основании реальность исключены». «Мы не в состоянии описать, что происходит в промежутке между этим наблюдением и последующим» (В.Гейзенберг) (одна из интерпретаций КМ); 10. Спонтанный характер квантовых процессов (распад ядра и др.); 11. Наличие специфических квантовых корреляций; 12. Квантовая несепарабельность; 13. Квантовая нелокальность; 14. Многомировая структура реальности (одна из интерпретаций); 15. Пропенситивность (предрасположенность) квантовых событий (К.Поппер); 16. Холистическая природа микромира (одна из интерпретаций) и др. 212 Какие вопросы можно отнести к квантовой онтологии? Ну например вопрос «существует ли волновая функция?» Все мы знаем, что непосредственно измерим квадрат модуля ВФ, а саму функцию можно найти только весьма косвенно. Это уже становится поводом для сотен страниц пустословия. Ещё больше масла в огонь подливает тот факт, что волновая функция вообще всегда определена с точностью до постоянного фазового множителя e iφ , то есть в общем-то нет возможности ни в одном эксперименте установить точный вид волновой функции системы. Значит ли это, что её не существует? Как и всегда, ответы философам не нужны. Нужны вопросы. Вопрос поставлен. Возникает также вопрос о существовании как таковом. Скажем, ядро может распасться с некоторой вероятностью. До того, как его пронаблюдали, мы не можем толком сказать, существует ли ядро и существуют ли продукты его распада. Какова проблема для онтоло- гов. Просто хоть вешайся. И да, раз уж мы заговорили о смерти — кот Шрёдингера — это вот тоже оно. Классический, я бы сказал, хрестоматийный вопрос — вопрос о роли наблюдателя. Его вмешательство в ход эволюции квантовой системы. Как это вообще понимать? Является ли это свидетельством в пользу философии идеализма? А ещё хуже, что такое сам акт наблюдения? В копенгагенской интерпретации наблюдение — есть вроде как процесс взаи- модействия с классической системой (измерительным прибором). То есть получается, что квантовая физика неполна без классической? Это очень неприятный вывод, на что указы- вает и Вайнберг. С его точки зрения надо говорить, что существует, строго, только одна квантовая система и только одна волновая функция — волновая функция Вселенной. Такая система эволюционирует в согласии с уравнением Шрёдингера и в ней не возникает никакой неопределённости. Потому что неопределённость возникает только в момент измерения. Но от этого не становится понятнее, почему видим мы всё равно только один из возможных исходов. Ещё одна известная сложность — ресловутая квантовая запутанность входит в иллюзор- ный конфликт с принципом неопределённости. Очень близкие вопросы — вопрос о существо- вании (где существование, там и онтология лезет) скрытых параметров. Вопрос разрешён неравенствами Белла, но так как философы отстают лет на сто, для них это всё ещё во- прос. И примерно сюда же пресловутая квантовая телепортация, порождающая множество бурлений на счёт близкодействия и дальнодействия, которые философам нравятся ещё с XVI века. И, что характерно, никак не разберутся. Интерпретации. Как я уже сказал, они рассматриваются отдельно, а ещё по разным данных их что-то больше семидесяти. В принципе, если мне будут давать косарь за каждое философское осмысление уравнений, я быстро доведу это число до тысячи, вот честно. Но давайте разберёмся с самыми популярными из них. Итак, НЕВЕРОЯТНЫЙ, ЖЁСТ- КИЙ, УБИЙСТВЕННЫЙ ТОП ЧЕТЫРЕ ФИЛОСОФСКИХ ИНТЕРПРЕТА- ЦИЙ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. Поехали! Внимание, как и положено топу, я веду его в обратную сторону. Не забывайте об этом. Четвёртое место Топ открывает инетрпретация де Бройля—Бома aka Бомовская интер- претация aka теория волны-пилота. Суть здесь в том, что корпускулярно-волновой дуализм понимается достаточно буквально. Каждый квант превращается в некую сумму из волны, и частицы, следующей за этой волной. Некой заменой переменных уравнение Шрёдингера как бы распадается на два, одно из которых управляет динамикой волны, а второе — указывает частице следовать в направлении, задаваемом этой волной. Соответственно, двухщелевой эксперимент объясняется в таком духе: волны-пилоты интерферируют, ибо они волны, а ча- стица следует по траектории, которую задаёт ей вот эта суммарная волна-пилот. Ну, звучит 213 довольно просто, элегантно, но пресно и суховато. Поэтому четвёртое место. Третье место Третье место достаётся любимой всеми фанатами DC и MARVEL много- мировой интерпретации aka Эвереттовская интерпретация . Суть её в том, что всякий акт измерения создаёт сразу веер вселенных, в которых имеют место все возможные, соответ- ственно, последствия. Ну а мы просто ощущаем себя попавшими как бы в одну, произволь- ную, из них. Наш злобный двойник из другой вселенной может ощущать другое. Здесь также нужно упомянуть про квантовое бессмертие, обусловленное тем, что если в каком- либо событии у нас есть хотя ничтожная вероятность выжить — мы попадём в ту квантовую вселенную, в которой реализовалась именно она, потому что больше попадать-то некуда. Ну, звучит логично. Фантастический многообещающий сценарий, прекрасный повод для экранизации, плюс возможность жить вечно. Всё это выводит Эвереттовскую интерпрета- цию на пьедестал, но от вселенных должно начать рябить в глазах, и может кончиться ОЗУ матрицы. Поэтому только третье место. Второе место Второе место достаётся дырявой как бошка Гришунина Копенгагенской интерпретации , и у меня есть ощущение, что просто топ проплатил Нильс Бор. Да, мы все учим именно её, коллапс волновой функции в момент измерения и вот это всё. В ней законы эволюции детерминистичны пока нет наблюдения, и случайны, когда оно есть. Почему я говорю, что теория дырявая? Потому что она фундаментально содержит в себе необходи- мость отдельно рассматривать классические объекты (измерительные приборы), которые и приводят к коллапсу. А по идее эти приборы из квантов и состоят, и тут кроется какая-то фундаментальная неполнота. Но вы знаете, как в этой стране делаются голосования. Бор и Гейзенберг — большие важные дяди. Они её придумали, поэтому второе место. И наконец невероятное, несравненное, непревзойдённое. . . Первое место А первое место достаётся «никакой» интерпретации квантовой механики aka Заткнись и считай. Нет, серьёзно. Все опросы настоящих учёных показывают, что боль- шинство из них придерживаются мнения, что вообще нельзя и не следует объяснять кван- товую механику ограниченными средствами языка, в том числе философского. Для этого есть математика; её уравнения справляются сами. Но об этом факте философы, естествен- но, постоянно пытаются умолчать, поэтому когда будете отвечать билет — лучше упомянуть эту версию вскользь, а самой популярной обозвать копенгагенскую. 3.21 Проблема пространства и времени в классической механике, в специальной и общей теории относительности, квантовой фи- зике. Проблема геометризации физики на современном этапе. Вообще про это хорошо написано в книжке Брайана Грина Ткань космоса . Вообще она часов на 8, но этот вопрос изложен в основном в первой трети, если мне не изменяет память. А я попробую вынести основные моменты. Итак, мы ещё из магистерского курса помним, что философов очень сильно терзают со- мнения на счёт абсолютности/относительности пространства. Мы также помним, что Нью- тон придерживался взглядов на пространство как на абсолютное, хотя казалось бы, вся его механика связана с равноправными системами отсчёта, и никто из философов кафедры, не объяснил, нахера Ньютону это абсолютное пространство. А вот Брайан Грин объяснил. По Грину, дело в том, что хотя разные инерциальные системы не отличимы друг от друга, но вот вращение отличимо от не вращения (возникают центробежные силы). Из этого 214 Ньютон делает вывод, что должно существовать нечто, относительно чего можно было бы говорить, вращается тело или нет. И это принципиальный вопрос. Поэтому Ньютон — приверженец субстанциональной концепции пространства. То есть пространство с его точки зрения должно существовать само по себе. И с этого начинается классическая физика. В оппозиции к Ньютону стоял Лейбниц (а как же). Он придерживался реляционной концепции пространства. То есть считает, что пространство есть только взаимное располо- жение объектов, и больше ничего. Он приводил в свою пользу потрясающие неубедительные аргументы типа того, что если бы пространство существовало, то у бога был бы выбор, в какую его точку поместить наш мир, и наш мир не был бы наилучшим из возможных, ведь в соседней точке ничем не хуже. Перед аргументом Ньютона о вращении этот оказался сла- боват, и Лейбниц даже сказал, что он допускает, что есть какое-то движение тел «вообще», а не относительно друг друга. Но пространства отдельно всё равно нет. И этот спор повис на полтора столетия без прогресса. Затем вклинился Эрнст Мах. Он предположил, что пространство реляционно, а вращение потому выделено, что оно есть вращение относительно центра масс Вселенной. Мол когда что-то вращается, все остальные тела оказывают на него действие, и центробежная сила есть некий кумулятивный эффект всех этих тел. Теория не очень долго прожила, но исторически занимательна. А потом вклинивается Эйнштейн. Что предлагает СТО? Она переводит нас из простран- ства в пространство-время, и говорит забавную штуку. Когда мы движемся, пространство для нас сжимается, а время — расширяется. Это приводит к тому, что, как мы знаем, растояния не инвариантны для разных наблюдателей, а ещё хуже — не инвариантна одно- временность. Всё это ведёт к идее, что пространство таки относительно, и ещё как. На то и теория относительности. Но в то же время мы знаем, что кое-что сохраняется для всех наблюдателей, а именно — интервал s 2 = c 2 ∆t 2 − ∆x 2 − ∆y 2 − ∆z 2 . Получается, что нам на- до говорить о неких промежутках в пространстве-времени, которые движение наблюдателя не деформирует, но поворачивает. Получается, что у Эйнштейна отдельно пространство и отдельно время относительны, но вот пространство-время абсолютно. И относительно него можно измерять вращения. Что добавляет в это ОТО вы все прекрасно знаете: массы начинают искажать это са- мое пространство-время, и становится важно помнить об их влиянии. Всякое движение под действием сил гравитации и инерции, которые ещё и локально неразличимы, есть гео- дезическая линия в пространстве-времени. Но так как пространство-время искривляется, геодезическая не всегда значит прямая. А что в квантовой физике? А в квантовой физике пространство вообще влияет гораздо меньше. Мы особо не говорим о системах отсчёта, координаты и время — переменные, в которых задаётся волновая функция, но это не единственный способ. Можно говорить и об импульсном представлении, и оно ничем не хуже. Теряется фундаментальное различие между координатами и импульсами, исчезает понятие траектории и всякая локализация в пространстве. Эрекаев пишет, что главное отличие тут в том, что в квантовой физике пространство статичный, не зависящий от происходящих в нём явлений объект, в то время как в ОТО оно динамично. Поэтому ОТО он называет «фононезависимой», и подчёркивает, что многие физики хотят добиться того же от квантовой теории гравитации. Вроде как на этом основана программа петлевой квантовой гравитации. В геометризации физики на современном этапе есть ровно одна проблема. Состоит она в том, что это, сука, тема кандидатской Эрекаева . Там просто запредельный бассейн воды, а чего тут скажешь по делу? Ну да, ОТО позволяет взглянуть на массу как на искривление пространства-времени; а так как мы знаем, что ещё в СТО масса и энергия — суть одно и то же, то получается, что масса, энергия и пространство-время — это всё как бы одна сущ- ность. Такое рассмотрение стало возможным благодаря созданию Лобачевским, Риманом, 215 Пуанкаре и ко неевклидовых геометрий. Эрекаев говорит, что есть две современные фундаментальные физические программы: ” . . . программе геометризации физики и в квантово- полевой программе, которые, что нема- ловажно, развиваются в тесном тандеме. Так, в программе геометризации физики (суть которой радикально выразил Дж.Уилер в своей геометродинамике: «Физика есть геомет- рия») существуют модели пустого пространства, из которого, в конечном счете, и строится наблюдаемый мир. В квантово-полевой программе существуют представления о фундамен- тальном уровне реальности — квантово-полевом вакууме, который порождает не только различные элементарные частицы, но и Вселенную. “ Наверное, надо упомянуть, что не существует физического эксперимента, который мог бы в данной точке (локально) отличить эффект сил инерции от эффекта сил гравитации, что является одним из основных постулатов ОТО. Кривизна пространства позволяет эле- гантно объяснить гравитационное линзирование, то есть отклонение света силой тяжести, которое в классической физике кажется странным, если свет не имеет массы (покоя). Другой аспект геометризации связано как раз с квантами. Отчасти, успех ОТО привёл к тому, что многие физики стали пытаться описать из геометрических соображений не только гравитацию, но и электромагнетизм. Некие подвижки в эту сторону были, но все они сталкивались с необходимостью введения дополнительных измерений и прочих надстроек, менее естественных, чем не геометрические подходы. Можно заметить также, что заряд уместно рассматривать как некую топологическую особенность электромагнитного поля: точку, являющуюся источником или стоком линий этого самого поля. Также здесь надо вспомнить уже обсуждавшиеся нами симметрии частиц. Такие величи- ны как изоспин, странность и очарование иногда трактуются как векторы в специфическом пространстве, и операции над этими векторами (повороты, отражения) начинают перево- дить одни частицы в другие. Ещё надо, наверное, вспомнить, что где геометрия, там и топология, коль скоро уж Хмелевская давала по этому доклад. Напоминаю, что топология — это то, что остаётся от геометрии, если выкинуть из неё все расстояния и углы. Топологические вопросы простран- ства и времени: 1. Какова размерность пространства? Вопрос, тесно связанный со струнами (см. выше) и с антропным принципом (см. ниже). Известно, что если мы верим в теорему Гаусса, то поля, такие как гравитационное и электромагнитное, должны ослабевать с рас- стоянием пропорционально степени на один меньшей размерности пространства. Из этого следует, что только в трёхмерном пространстве могут существовать стабильные атомы и орбиты планет, то есть нам очень повезло с этим делом. Также только в трёх- мерном пространстве волновое уравнение имеет решение в виде сферической волны, что означает, что любое другое нельзя было бы согласовать с постоянством скорости света. 2. Замкнута ли Вселенная? Имеет ли она край? Имеет ли она начало во времени? Вопрос о начале особенно интересен. Например, Хокинг утверждает, что в точке сингуляр- ности начала как такового нет, просто время становится мнимой величиной, и из-за 216 этого оказывается неотличимым от пространственных координат (вспомните выра- жение для интервала). Вопрос геометрического края может быть скучнее, но тоже интересен. 3. Односвязна ли Вселенная? Отрицательный ответ означает, что в ней есть кротовые норы, то есть возможность срезать путь между двумя удалёнными точками, как бы через иное измерение. И да, односвязность, как и размерность и замкнутость — это топологический инвариант. К этому же вопросу можно приплести и вопрос о стреле времени: почему, если практи- чески все законы физики можно применить как в положительном, так и в отрицательном направлениях во времени, время необратимо? Хокинг в краткой истории времени выделяет три стрелы времени: космологическую (Вселенная расширяется только в будущее), термо- динамическую (энтропия растёт) и психологическую (Мы помним прошлое, но не помним будущее). Он утверждает, что третья скорее всего является следствием второй, потому что наши мозги — большая термодинамическая система, на которую распространяется второй закон. Но вто то, что первая и вторая совпадают, для него является неким неразрешённым чудом. И одним из вариантов ответа на него Хокинг считает антропный принцип. Ну а это уже следующий вопрос. Эрекаев утверждает, что некий К. Ровелли, один из основателей петлевой квантовой гравитации, считает, что необходимо строить физику вообще без понятия времени, ибо оно |