logo
KSYe

Принцип детерминизма в естествознании. Понятие индетерминизма. Соотношение динамических и статистических законов. Термины

Детерминизм — учение о первоначальной определяемости всех происходящих в мире процессов. Он стал одной из фундаментальных онтологических концепций, положенных в основу классического естествознания его создателями (Г. Галилей, И. Ньютон, И. Кеплер и др.). Эта концепция заключалась в принятии трех базовых утверждений: 1) природа функционирует и развивается в соответствии с имманентно присущими ей «естественными» законами; 2) законы природы есть выражение необходимых (однозначных) связей между явлениями и процессами объективного мира; 3) цель науки, соответствующая ее предназначению и возможностям, — открытие, формулирование и обоснование законов природы. Высшим доказательством существования детерминизма в природе считалось наличие в ней причинно-следственных связей. Отыскание и формулировка причинных законов были объявлены в новое время высшей целью науки. Классическая физика (в частности механика Ньютона) выработала специфическое представление о научном законе. Принималось как очевидное, что для любого научного закона должно обязательно выполняться следующее требование: если известны начальное состояние физической системы (например, ее координаты и импульс в ньютоновской механике) и взаимодействие, задающее динамику, то в соответствии с научным законом можно и должно вычислить ее состояние в любой момент времени как в будущем, так и в прошлом.

Однако начиная с 30-х гг. XX в. в связи с успехами познания природы методами статистической физики, мощного проникновения в науку вероятностных методов и принятием научным сообществом квантовой механики, детерминизму был брошен со стороны самой науки первый серьезный вызов. Дело в том, что основные законы новой фундаментальной физической теории — квантовой механики — имели вероятностный характер. Индетерминизм— учение о том, что имеются состояния и события, для которых причина не существует или не может быть указана.

Хотя философский смысл термина «индетерминизм», включающий представление об объективно-случайном характере наступления многих событий, также относится к глубокой древности (Эпикур и др.), особую актуальность проблема случайности в науке приобрела в связи с установлением соотношения неопределенностей Гейзенберга в квантовой механике. Он утверждает, что некоторые пары физических величин, называемых «сопряженными», невозможно одновременно точно измерить в принципе (например, координата и импульс частицы в определенный момент времени)

Столь же существенное различие между классической физикой и квантовой механикой состоит в понимании типа взаимосвязи между состояниями физической системы. В классической физике состояние физической системы в какой-либо момент времени (t) считается полностью заданным, если для каждой из составляющих эту систему частиц точно известны значения описывающих это состояние переменных, например значение координат и импульсов этих частиц. В квантовой механике ситуация существенно иная. Здесь состояние системы считается заданным, если задана соответствующая этому состоянию волновая функция. Она определяет вероятности того, что система в этом состоянии имеет определенные значения координат и импульсов.

Однако решающий вклад в доказательство несостоятельности претензий детерминизма на универсальную онтологическую истину внесла такая наука, как синергетика. Ее содержательные истоки восходят к теории колебаний и резонанса, развитой Л.И. Мандельштамом, а также к качественной теории дифференциальных уравнений, начало которой было положено в трудах А. Пуанкаре. Оба этих раздела науки сыграли огромную роль в становлении нового стиля мышления в естествознании, который получил название «нелинейного».

Динамические закономерности.

Физические явления в механике, электромагнетизме и теории относительности в основном подчиняются , так называемым динамическим закономерностям . Динамические законы отражают однозначные причинно-следственные связи.

Классическая механика Ньютона: основу механики Ньютона составляют закон инерции Галилея (тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния), два закона открытые Ньютоном (F=ma и F21 = −F12), и закон Всемирного тяготения, открытый им же (два любых тела притягиваются друг к другу с силой пропорциональной массе сил

и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел)

Уравнения Максвелла.

Уравнения Максвелла – наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом – они образуют единое электромагнитное поле.

Уравнения теории относительности.

В основе специальной теории относительности лежат постулаты Эйнштейна :

1. принцип относительности : никакие опыты (механические, электрические,

оптические), проведенные в данной

инерциальной системе отсчета, не дают возможности обнаружить, покоится ли эта

система или движется равномерно и прямолинейно ; все законы природы

инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы к другой ;

2. принцип инвариантности

скорости света : скорость света в вакууме не зависит от скорости

движения света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах

отсчета.

Статистические закономерности.

При попытке использовать однозначные причинно-следственные связи и закономерности к некоторым физическим процессам обнаружилась их недееспособность . Появились многозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся вероятностному детерминизму. Статистические закономерности и законы используют теорию вероятностей. Это наука о случайных процессах, лежащих между достоверными и невозможными. Классическая вероятность - отношение числа элементарных событий к общему числу равнозначных событий.

Закон распределения Максвелла.

Этот закон устанавливает зависимость вероятности в распределении скорости движения молекул газа от скорости движения молекул, причем с вероятной скоростью движется большинство молекул.

К концу XIX в. была создана последовательная теория поведения больших общностей атомов и молекул – молекулярно-кинетическая теория , или статистическая механика . Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Поведение громадного числа молекул анализируется помощью статистического метода , который основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном результате определяются свойствами частиц систем, особенностями их движения и усредненными значениями кинетических и динамических характеристик этих частиц.

Итак, детерминистические законы дают точные предсказания в тех областях. Где можно абстрагироваться от сложного характера взаимодействия между объектами. Когда же переходят к изучению сложных систем, состоящих из большого числа элементов, обращаются к статистическим законам, дающим вероятностные предсказания. Таким образом, статистические и динамические законы не исключают, а дополняют друг друга.