Причинность в классической и современной физике

      ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

      Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

      Социально-экономический  факультет 
 
 
 
 
 
 

      КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

      тема:

      «Причинность  в классической и современной  физике» 
 
 
 
 
 
 

      Киров 2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      План

Введение………………………………………………………..3

1. Принцип причинности……………………………………..4
2. Причинность и взаимодействие в физике………………...6

Вывод…………………………………………………………...10

Список используемой литературы……………………………11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

        Наши дни - время преобразований, время выдающихся достижений науки и техники. Особенности развития современной науки влияют на структуру и характер научного познания. Именно они составляют исторически определенные границы, обусловливающие специфику познавательного процесса. Более того, научные знания о природе имеют существенное значение и для философского осмысления окружающего мира. То обстоятельство, что физика по сравнению с другими естественными науками (например, химией или биологией) занимается относительно более общими явлениями окружающего материального мира, в известной степени определяет ее более непосредственную, нежели у других естественных наук, связь с философией.

         Физики при разработке современных теорий критически переосмысливают накопленные в прошлом знания. Новое знание как бы отрицает предшествовавшие, но отрицает диалектически, сохраняя момент абсолютной истины. Философские идеи, как об этом убедительно свидетельствует история, играют чрезвычайно важную роль в процессе становления физических теорий; без преувеличения можно сказать, что без философского обоснования физическая теория не может сформироваться. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Принцип причинности

          Принцип причинности, казалось бы, предельно прост и очевиден: причина всегда предшествует следствию. Но именно этот принцип часто нарушается вследствие чрезмерной математизации физики.

          Во второй половине ХХ века получили развитие новые направления, такие как энергодинамика, синергетика, уровневая физика, которые по-разному трактуют необходимость соблюдения принципа причинности. Если синергетика определяет порядок как форму самоорганизации хаоса, то уровневая физика считает, что “в основе всего лежит именно порядок, соответствующий совершенному энергетическому режиму, и существуют лишь вынужденные отклонения от него, которые система стремится преодолеть согласно принципу отрицательной обратной связи“ (О.Бондаренко, 2005). Энергодинамика (А.Вейник, 1968, В.Эткин, 1992) считает принцип причинности основным принципом природы. Таким образом, и уровневая физика, и энергодинамика в этом вопросе принципиально отличаются от синергетики.

          Примеры успешного решения проблемы систематизации физических величин показывают, что обязательное соблюдение принципа причинности является на всех стадиях необходимым условием для этого. Из принципа причинности вытекает важное следствие - принцип последовательности (или принципом очередности): любое свойство, любая характеристика этого свойства и любое понятие на любом уровне рассмотрения вытекают из свойств, характеристик и понятий, рассмотренных на более высоких уровнях.

          В применении к построению таблиц физических величин принцип очередности выглядит так: любая физическая величина в любом перечне величин должна быть расположена ниже любой величины, которая входит в ее определяющее уравнение. Последовательное применение принципа причинности нередко затрудняет математизация физики. В математических формулах господствует формальная логика, и при переносе этих формул в физику, где должен соблюдаться принцип причинности, причинно-следственная цепочка подчас не учитывается. Хотя в математике принято, что в левой части равенства должно находиться следствие, а в правой части – причина, при перестановке местами левой и правой части факт равенства остается в силе. В физике же такая перестановка, меняя местами причину и следствие, искажает физическое содержание равенства. Разумеется, изложение физики без применения математики невозможно. Но вполне возможно постоянно помнить обо всех издержках применения математики в физике.

        Закон причинности в квантовой механике сводится к утверждению, что волновая функция y изменяется согласно уравнению Шредингера. Иными словами, причинность здесь проявляется в зависимости волновой функции y) от времени. Такое толкование означает, что мы отказываемся от старых представлений и приходим к вероятностной, статистической интерпретации причинности, при которой из нее устраняется детерминированность. Будущее теперь не предопределено. И если, например, при наблюдении электрона мы говорим, что нам что-то стало известно, то знание это, как ясно из соображений о сжатии волнового пакета, имеет эмпирический характер, это «знание наших ощущений». Где-то что-то произошло, и мы это восприняли. Квантовомеханический принцип причинности не устанавливает между этими событиями причинно-следственной связи. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Причинность и взаимодействие в физике

      Раскрытие содержания и конкретизация понятий  должны опираться на ту или иную конкретную модель взаимной связи понятий. Модель, объективно отражая определенную сторону связи, имеет границы применимости, за пределами которых ее использование ведет к ложным выводам, но в границах своей применимости она должна обладать не только образностью, наглядностью и конкретностью, но и иметь эвристическую ценность.

      Многообразие  проявлений причинно-следственных связей в материальном мире обусловило существование  нескольких моделей причинно-следственных отношений. Исторически сложилось  так, что любая модель этих отношений  может быть сведена к одному из двух основных типов моделей или их сочетанию.

      а) Модели, опирающиеся на временной  подход (эволюционные модели). Здесь  главное внимание акцентируется  на временной стороне причинно-следственных отношений. Одно событие – «причина»  – порождает другое событие – «следствие», которое во времени отстает от причины (запаздывает). Запаздывание – отличительный признак эволюционного подхода. Причина и следствие взаимообусловлены. Однако ссылка на порождение следствия причиной (генезис), хотя и законна, но привносится в определение причинно-следственной связи как бы со стороны, извне. Она фиксирует внешнюю сторону этой связи, не захватывая глубоко сущности.

      Эволюционный  подход развивался Ф. Бэконом, Дж. Миллем и др. Крайней полярной точкой эволюционного подхода явилась позиция Юма. Юм игнорировал генезис, отрицая объективный характер причинности, и сводил причинную связь к простой регулярности событий.

      б) Модели, опирающиеся на понятие «взаимодействие» (структурные или диалектические модели). Смысл названий мы выясним позже. Главное внимание здесь уделяется взаимодействию как источнику причинно-следственных отношений. В роли причины выступает само взаимодействие. Большое внимание этому подходу уделял Кант, но наиболее четкую форму диалектический подход к причинности приобрел в работах Гегеля. Из современных советских философов этот подход развивал Г.А. Свечников, который стремился дать материалистическую трактовку одной из структурных моделей причинно-следственной связи.

      Существующие  и использующиеся в настоящее  время модели различным образом  вскрывают механизм причинно-следственных отношений, что приводит к разногласиям и создает основу для философских  дискуссий. Острота обсуждения и полярный характер точек зрения свидетельствуют об их актуальности.

      Выделим некоторые из дискутируемых проблем.

      а) Проблема одновременности причины  и следствия. Это основная проблема. Одновременны ли причина и следствие  или разделены интервалом времени? Если причина и следствие одновременны, то почему причина порождает следствие, а не наоборот? Если же причина и следствие неодновременны, может ли существовать «чистая» причина, т.е. причина без следствия, которое еще не наступило, и «чистое» следствие, когда действие причины кончилось, а следствие еще продолжается? Что происходит в интервале между причиной и следствием, если они разделены во времени, и т.д.?

      б) Проблема однозначности причинно-следственных отношений. Порождает ли одна и та же причина одно и то же следствие или же одна причина может порождать любое следствие из нескольких потенциально возможных? Может ли одно и то же следствие быть порожденным любой из нескольких причин?

      в) Проблема обратного воздействия  следствия на свою причину.

      г) Проблема связи причины, повода и  условий. Могут ли при определенных обстоятельствах причина и условие  меняться ролями: причина стать условием, а условие – причиной? Какова объективная взаимосвязь и отличительные  признаки причины, повода и условия?

      Решение этих проблем зависит от выбранной  модели, т.е. в значительной степени  от того, какое содержание будет  заложено в исходные категории «причина»  и «следствие». Дефиниционный характер многих трудностей проявляется, например, уже в том, что нет единого ответа на вопрос, что следует понимать под «причиной». Одни исследователи под причиной мыслят материальный объект, другие  – явление, третьи – изменение состояния, четвертые – взаимодействие и т.д.

      К решению проблемы не ведут попытки  выйти за рамки модельного представления и дать общее, универсальное определение причинно-следственной связи. В качестве примера можно привести следующее определение: «Причинность – это такая генетическая связь явлений, в которой одно явление, называемое причиной, при наличии определенных условий неизбежно порождает, вызывает, приводит к жизни другое явление, называемое следствием». Это определение формально справедливо для большинства моделей, но, не опираясь на модель, оно не может разрешить поставленных проблем (например, проблему одновременности) и потому имеет ограниченную теоретико-познавательную ценность.

      Решая упомянутые выше проблемы, большинство  авторов стремятся исходить из современной  физической картины мира и, как правило, несколько меньше внимания уделяют  гносеологии. Между тем, на наш взгляд, здесь существуют две проблемы, имеющие важное значение: проблема удаления элементов антропоморфизма из понятия причинности и проблема непричинных связей в естествознании. Суть первой проблемы в том, что причинность как объективная философская категория должна иметь объективный характер, не зависящий от познающего субъекта и его активности. Суть второй проблемы: признавать ли причинные связи в естествознании всеобщими и универсальными или считать, что такие связи имеют ограниченный характер и существуют связи непричинного типа, отрицающие причинность и ограничивающие пределы применимости принципа причинности? Мы считаем, что принцип причинности имеет всеобщий и объективный характер и его применение не знает ограничений.

      Итак, два типа моделей, объективно отражая некоторые важные стороны и черты причинно-следственных связей, находятся в известной степени в противоречии, поскольку различным образом решают проблемы одновременности, однозначности и др., но вместе с тем, объективно отражая некоторые стороны причинно-следственных отношений, они должны находиться во взаимной связи. Наша первая задача – выявить эту связь и уточнить модели. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод 

          Классическая физика основывалась на механическом понимании причинности: причиной искомого состояния объекта является некоторое его исходное состояние и его взаимодействия за исследуемый отрезок времени. Предсказания солнечного и лунного затмений, времени противостояния планет и т.п. служили важным обоснованием этой концепции.