Соотношение Гейзенберга: физический смысл и практическое применение

                             Реферат

                            На тему:

“Соотношение Гейзенберга: физический смысл и практическое применение”

1. Смысл и цели научной деятельности.

Вернер Гейзенберг (1901-1976) широко известен в мире как физик-теоретик, как один из тех ученых, который внес решающий вклад в построение квантовой механики - физической теории 20 века, радикально изменившей наши представления о микромире - мире молекул, атомов, элементарных частиц. Он разработал матричный вариант квантовой механики. Ему принадлежит честь открытия важнейшей формулы в науке 20 века - соотношения неопределенностей. Но теоретические интересы Гейзенберга и его творческая активность выходили далеко за пределы специально научной деятельности. Все те, кто его знал лично, подчеркивают его непреходящий интерес к философской мысли и ее истории, его внимание к проблемам художественного творчества, его серьезную озабоченность социальными событиями времени. Ученик и близкий друг Гейзенберга Карл Вейцзеккер писал, что он был, прежде всего, внутренне активной личностью с широким кругом интеллектуальных интересов и только потом выдающимся ученым.

В чем же Гейзенберг видит смысл и цели научной деятельности? С помощью науки человек определяет и строит свои отношения с окружающим миром и находит тем самым приемлемые формы жизни в этом мире. Если естествознание открывает нам смысловое единство природы, то искусство, замечает Гейзенберг, побуждает нас к прояснению смысла нашего существования. Как наука, так и искусство ставят человека перед невероятным многообразием явлений. Наука стремится понять все существующее, в том числе и жизнь, с единой точки зрения. В искусстве можно наблюдать стремление найти такое миропонимание, которое было бы общим для всех людей на Земле.

В последние десятилетия замечательные достижения физики элементарных частиц порождают в умах ученых тревожные сомнения в перспективах развития физики вообще. Был поставлен вопрос: а не закончится ли в самое ближайшее время физика как наука? В самом деле - все природные вещества и все излучение состоят из элементарных частиц. Создается впечатление, что остается только описать и исследовать определяющие свойства частиц и найти общий закон их поведения. Если это будет сделано, то станут известны контуры всех физических процессов. Прикладная физика и разработка технических применений могут еще продолжаться, но изучение фундаментальных явлений было бы в этом случае закончено.

Исследуя вопрос о возможном конце физической науки, Гейзенберг справедливо обращается к историческому опыту развития науки. Этот опыт показывает, что подобные идеи уже выдвигались в истории физики, но каждый раз они отвергались самим ходом развития науки.

Конечно, в истории познания природы строились такие теории, которые можно назвать внутренне замкнутыми и в этом смысле окончательно завершенными.

Теория относительности и квантовая механика - также замкнутые теории, опирающиеся на своеобразные идеализации. Для построения подобной замкнутой теории при исследовании элементарных частиц необходимо искать или строить более глубокую идеализацию, которая в предельном случае приводила бы к уже известным физическим теориям. Допустим, что такая идеализация найдена и построена замкнутая теория элементарных частиц. Можно ли в таком случае говорить, что физика пришла к своему завершению?

2. Критика материализма как основы научного познания.

В книге “Философские проблемы атомной физики” Гейзенберг неоднократно возвращается к вопросу - что дало развитие современной физики для понимания коренных принципов научного знания? Как подчеркивает Гейзенберг, классическая физика строилась на следующем основном положении: существуют объективные события, происходящие во времени и пространстве и не зависящие от наблюдателя и его измерений. Познание этих объективных событий, совершающихся в реальных пространстве и времени, и составляет сущность науки. В целом эта характеристика классической физики правильна. Действительно, материалистическая теория познания стихийно принимается всем естествознанием, в том числе и классической физикой.

3. Перспективы развития физики.

Гейзенберг в рамках своей концепции вполне логично видит перспективы развития физики по пути платоновских идей, имея в виду, что элементарные частицы современной физики представляются посредством абстрактно-математической теории групп, теории симметрии. Согласно теоретическим построениям современной физики, конечные элементы материального мира – это вполне определенные математические формы, абстрактные симметрии, подобно тому как у Платона такими далее неразложимыми элементами были геометрические фигуры. Иначе говоря, Гейзенберг настаивает на необходимости поисков таких математических форм, которые позволили бы объединить многообразие частиц и различные типы взаимодействий в единую структурную картину фундамента материи.

Главная цель атомной, теории, ее, так сказать, программа состоит, по утверждению Гейзенберга, в том чтобы свести мир к одному "первоначальному веществу". Но этому мешает наличие в современной физике ряда различных типов частиц материи – электронов, протонов, нейтронов и др. Чтобы осуществить программу этого сведения. Гейзенберг объявляет, будто эти частицы материи есть, не что иное, как различные формы одной и той же энергии: “Мы теперь знаем то, что надеялись найти древние греки, а именно, что действительно существует только одна основная субстанция, из которой состоит все существующее. Если давать этой субстанции наименование, то ее можно назвать не иначе, как “энергия”. Материя в собственном смысле слова состоит из этих форм энергии, к чему всегда следует добавлять энергию движения. Многообразие явлении нашего мира создается  многообразием форм проявления энергии”. Для обоснования этих утверждений Гейзенберг использует факт превращения пар электронов и позитронов в фотоны (кванты света), которые он рассматривает как форму энергии. С другой стороны, он заявляет, что известная в атомной физике формула: Е=mc2 (где Е - энергия, m– масса, с – скорость, света) означает, будто энергия “обладает” массой.

4. “Копенгагенская интерпретация” квантовой механики.

Философия современного естествознания, по мнению Гейзенберга и Бора, развилась из философского обобщения результатов квантовой механики. Такое обобщение, как полагают эти ученые, дано в той интерпретации квантовой механики, авторами которой они являются (Гейзенберг называет ее копенгагенской интерпретацией).

Копенгагенская интерпретация начинается, по словам Гейзенберга, с парадокса: принимается, что атомные явления должны описываться в понятиях классической физики, и одновременно признается, что эти понятия не приспособлены точно к природе и их применяемость ограничена соотношением неопределенностей .

Далее Гейзенберг разъясняет идею дополнительности: корпускулярная и волновая картины поведения атомных объектов взаимоисключают одна другую, ибо определенная вещь не может быть одновременно частицей (то есть субстанцией, ограниченной очень малым объемом) и волной (то есть полем, простирающимся в пространстве большого размера). Но обе картины дополняют друг друга; если использовать обе картины, то в конце концов получится правильное представление о том виде реальности, который таится в наших атомных экспериментах.

Таким образом, копенгагенской интерпретации, по существу, необходимо было осмыслить диалектику атомных процессов, которая нашла выражение в открытии противоположных корпускулярных и волновых свойств атомных объектов.

5. Заключение.

Философский анализ проблем квантовой механики Гейзенберг ведет с позиций копенгагенской школы. Он активно защищает ее интерпретацию квантовой механики и возражает против других.

Философские взгляды Гейзенберга в целом являются идеалистическими. Он утверждал, в частности, что идея реальности в современной физике “расплывается” и заменяется математическими конструкциями. Во взглядах Гейзенберга наряду с элементами позитивизма значительное место занимают элементы платонизма и пифагоризма.

Гейзенберг не причисляет себя к материалистам и возражает против позиций материалистической философии. При этом он превратно представляет марксистскую философию и не отличает ее фактически от механического материализма. Но когда речь идет о философском кредо выдающегося естествоиспытателя, то о нем необходимо судить не по тому, что думает о себе сам естествоиспытатель, в данном случае существенно то, как он на деле решает философские вопросы науки. Гейзенберг решает их таким образом, что основной материалистический и диалектический дух современной физики все же находит свое отражение в книге.

Гейзенберг ищет философию, которая соответствовала бы новой физике и не видит , что именно этой философией является диалектический материализм.

Гейзенберг, несомненно, прав, когда утверждает, что изменение в представлениях о действительности, произведенное новой физикой, особенно квантовой теорией, не может явиться простым продолжением предшествующего развития. Здесь речь идет о настоящей ломке в структуре естествознания и о повороте в мышлении. Гейзенберг рассматривает философские выводы из развития новой физики, относящиеся к проблемам реальности и материи, пространства и времени, логики научного познания и др. и сопоставляет их со старыми философскими традициями.

Мировоззрение Гейзенберга носит противоречивый характер и интересно с точки зрения философии и физики. В прошлом в советской философской литературе имя этого выдающегося человека сопровождалось различными идеологическими эпитетами, на него безоговорочно наклеивался ярлык махрового идеалиста. Но в то же время имела место правильная оценка его роли в создании и развитии квантовой механики.

Можно согласиться с японским физиком Сакатой, который, анализируя взгляды Гейзенберга, писал: “Для Гейзенберга физика – это прежде всего “уравнения мира”.