Эвристические функции законов сохранения

М И Н И С Т Е Р С Т В О

ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЕЛЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ФИЛОСОФИИ И ПОЛИТОЛОГИИ

РЕФЕРАТ ПО ФИЛОСОФИИ НА ТЕМУ:

"Эвристические функции

законов сохранения"

Выполнил:

аспирант кафедры физики

Устюжанин Роман Юрьевич

Елец, 1997 г.
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................

ГЛАВА I. ПОНЯТИЕ ЗАКОНА............................................................................

ГЛАВА II. ПОНЯТИЕ СИММЕТРИИ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ...................

§ 1.Принцип симметрии и его роль в познании............................

§ 2.Законы сохранения в микромире..............................................

§ 3.Специфические законы сохранения в теории элементарных частиц...........................................................................................................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................

Среди физиков вера в законы

сохранения была так сильна,

 как если бы они представлялись

очевидными.

Е.Вигнер.

ВВЕДЕНИЕ

О чем данная работа? Казалось, бы ответить на этот вопрос нетрудно. Название ее говорит о том, что речь пойдет о законах сохранении. Но мало сказать - законы сохранения, ведь этот закон распространяется на весь диапазон физических явлений, от микрочастиц до макротел.

Законы сохранения занимают среди всех законов природы особое место. Общность и универсальность законов сохранения определяют их большое научное, методологическое и философское значение. Они являются основой важнейших расчетов физике и ее технических приложениях, позволяют в ряде случаев предсказывать эффекты и явления при исследовании разнообразных физико-химических систем и процессов. С законами сохранения связано введение в современную физику идей, имеющих принципиальное значение.

Законы сохранения служат пробным камнем любой общей физической теории. Непротиворечивость теории этим законам служит убедительный аргументом в ее пользу и является важнейшим критерием ее истинности. Поэтому в современных физических теориях далеко не последнюю роль играет идея сохранения специфических для данной теории величин, причем зачастую поиски таких величин являются важнейшей целью теории.

В законах сохранения находят свое отображение важнейший диалектико-материалистический принцип неуничтожимости материи и движения, взаимосвязь между различными формами движущейся материи и специфика превращения одной формы движения в другую.

Научное и методологическое значение законов сохранения в достаточно полной мере выявляется на фоне исторического развития общей идеи сохранения. Открытие и обобщение законов сохранения происходило вместе с развитием всей физики, от первых робких догадок античных натурфилософов через классическую механику и электродинамику до теории относительности, квантовой механики и физики элементарных частиц.

Но остановимся на чуть-чуть. Более 10 раз было употреблено слово "закон". Так что же вообще это такое - закон? И что мы понимаем под законом сохранения?

В данной работе я и попытаюсь ответить на заданные вопросы. А поскольку закон сохранения охватывает практически все области науки, то предметом внимания будет служить лишь закон сохранения симметрии и закон сохранения в физике микромира.

          ГЛАВА I. ПОНЯТИЕ ЗАКОНА.

В философском энциклопедическом словаре читаем "Закон - внутренняя существенная и устойчивая связь явлений, обусловливающая их упорядоченное изменение. На основе знания закона возможно достоверное предвидение течения процесса. Понятие закона близко  к понятию закономерности, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных по содержанию законов, обеспечивающих устойчивую тенденцию или направленность в изменениях системы. Вместе с тем закон выражает одну из сторон сущности, познание которой в теории совпадает с переходом от эмпирических фактов к формулировке законов изучаемых процессов" [5].

Понятие закона сформулировалось в результате длительного развития науки и философской мысли. Из каких же источников почерпнуто это понятие? Одним из таких источников является социально-историческая практика человечества. В древнем обществе, в условиях первобытного родового строя закон выступает прежде всего как неописанное, но тем не менее обязательное правило, которому должно подчиняться поведение людей.

При этом формирование понятия закона связано с двумя формами общественного сознания, характерными для первобытного общества - мифологией и религией.

Одним из центральных элементов античной мифологии было представление о господствующей в мире всеобщей необходимости, судьбе. Судьба случаев как некая абстрактная сила, объективная необходимость. Так зарождается одно из важнейших понятий античного мировоззрения - понятие необходимости, которое в последующем явилось предпосылкой идеи закономерности в природе.

В неразрывной связи с мифологией в первобытном обществе возникает также и религия, с помощью которой люди пытаются осмыслить свое собственное существование.

Как и мифология, религия представляет собой фантастическое отражение в человеческом сознании земного, материального мира, в котором господствующие над человеком в его повседневной жизни внешние силы принимают форму неземных, сверхъестественных. В религиозном мировоззрении понятие закона получило искаженное толкование. Закон с религиозной точки зрения - это предписание божества, т.е. нечто навязанное миру сверхъестественной силой. Именно на основе религиозного сознания возникло представление, что бог-де создал все вещи, а затем подчинил их своей воле в форме законов природы, после чего их поведение стало определяться божественным соизволением. Религиозное понятие о законе нашло подробное выражение в так называемых священных книгах - Библии, Коране, Ведах и др.

Первые попытки сформировать представление о закономерном характере мировых процессов, свободном от религиозных и мифологических подходов, были предприняты философами древнего мира. Наряду с общественно-политической практикой, из которой была заимствована идея закона, важный источником понятия закона природы для мыслителей того времени являлся сам объективный материальный мир, окружающая человека природа. Представление о гармоничности Вселенной, о повторяемости, инвариантности протекающих в ней процессов было почерпнуто ими из непосредственного наблюдения за явлениями действительности. Это нашло свое выражение в ряде умозрительных философских систем, созданных древними мыслителями, в особенности в системах античных философов - Гераклита, Демокрита, Эпикура, Платона, Аристотеля и многих других. Естественно, однако, что эта попытка была еще весьма несовершенной. Ведь естествознание в то время только зарождалось и представляло собой ряд несистематизированных отрывочных сведений о природе.

Только в Новое Время понятие  закона природы начинает все более глубоко  разрабатываться философами и учеными. Это стало возможным благодаря тому, что развитие математики, астрономии, механики продвинулось достаточно далеко,  в результате чего было открыто много  немаловажных законов материального мира.

Но надо заметить, что законы природы для мыслителей этого времени: а именно XVII и XVIII в. Сводились к законам механики, законам механического движения, которые она рассматривали как всеобщие универсальные законы природы. Понятия научного закона в то время еще не было. Законы природы рассматривались как вечные, постоянные и неизменные.

Значительный шаг в дальнейшей разработке  понятия закона был сделан классиками немецкой философии конца XVIII - начала XIX вв. И.Кантом и Г.Гегелем. В это время естественные науки из описательных начинают превращаться  в науки об отношениях, связях между элементами структуры, о законах функционирования и развития объектов. В научный обиход проникает идея развития природы, а Гегель придает истолкованию понятию закона диалектический характер.

Здесь можно еще долго говорить о понятии закона: рассмотреть типы законов, принципы создания, методы конструирования; охарактеризовать их (законов) простоту и изящество, сказать о различных моделях законов. Остановлюсь лишь кратко на понятии гипотезы и ее роли в познании законов, ведь ее выдвижение, апробация - это один из важнейших методов открытия законов.

Гипотеза - это догадка, предположение. И когда ищут какую-то новую, пока еще неизвестную но, возможно, существующую закономерность, высказывается определенное предположение. Это предположение может оказаться верным или же - полностью или частично - неверным, ложным. Единственным судьей, который выносить этот "вердикт", является опыт, практика.

"Вообще говоря, - пишет Р.Фейнман в книге "Характер физических законов", - поиск нового закона ведется следующим образом. Прежде всего о нем догадываются. Затем вычисляют следствия этой догадки и выясняют, что повлечет за собой это закон, если окажется, что он справедлив. Затем результаты расчетов сравниваются с тем, что наблюдается в природе, с результатами  экспериментов или с нашим опытом и выясняют, так это или не так. Если расчеты расходятся с экспериментальными данными, то гипотеза неправильна. В этом простом утверждении - самое зерно науки..."

Действительно, гипотеза, интуитивное научное предположение, является неизменным спутником ученого в его творческой работе. Она представляет собой способ открытия  нового, метод развития науки. Научные законы и теории открываются и формулируются в результате  интеллектуальной деятельности, существенным компонентом которой является  выдвижение  гипотез. Без гипотезы не может быть творчества, а без творчества нет подлинной науки.

Например, именно переработка множества гипотез феномена явления b-распада, о котором будет говорить ниже, и позволила установить существование новой частицы - нейтрино. Как и на каких основаниях совершалось данное открытие - этому и посвящена следующая глава.

Но для начала обратимся к физическому энциклопедическому словарю. Вот что там говорится о законах сохранения.

Законы сохранения - физические, закономерности, согласно которым численные значения некоторых физических величин не изменяются со временем в любых процессах или в классе процессов.

ГЛАВА II. ПОНЯТИЕ СИММЕТРИИ И ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ.

§ 1. Принцип симметрии и его роль в познании.

Рассмотрение философских аспектов физического знания неоднократно приводило нас к необходимости оперировать понятиями симметрии и асимметрии. Что же такое симметрия и асимметрия? В чем сущность их методологического значения?

На протяжении тысячелетий в ходе общественной практики и познания законов объективной действительности человечество накопило многочисленные данные, свидетельствующие о наличии в окружающем мире двух тенденций: с одной стороны, к строгой упорядоченности, гармонии, а с другой - к их нарушению. Люди давно обратили внимание на правильность формы кристаллов, цветов, пчелиных сот и других естественных объектов и воспроизводили эту пропорциональность в произведе­ниях искусства, в создаваемых ими предметах, ввели по­нятие симметрия. "Симметрия, - пишет известный ученый Дж. Ньюмен, - устанавливает забавное н удивительное родство между предметами, явлениями и теориями, внеш­не, казалось бы, ничем не связанными: земным магне­тизмом, женской вуалью, поляризованным светом, ес­тественным отбором, теорией групп, инвариантами и пре­образованиями, рабочими привычками пчел в улье. строением пространства, рисунками ваз, квантовой физикой, скарабеями, лепестками цветов, интерференци­онной картиной рентгеновских лучей, делением клеток морских ежей, равновесными конфигурациями кристал­лов, романскими соборами, снежинками, музыкой, тео­рией относительности...».

Слово "симметрия" имеет два значения. В одном смысле симметричное означает нечто весьма пропорцио­нальное, сбалансированное; симметрия показывает тот способ согласования многих частей, с помощью которого они объединяются в целое. 

Второй смысл этого слова - равновесие. Еще Аристо­тель говорил о симметрии как о таком состоянии, которое характеризуется соотношением крайностей.

Пристальное внимание уделяли симметрии Пифагор и его ученики.

Основное положение пифагорейской философии, согласно Аристотелю, состоит в том, "что число есть сущность всех вещей и организация вселенной в ее определе­ниях представляет собою вообще гармоническую систему чисел и их отношений". Исходя из  учения о числе пифагорейцы дали первую математическую трактовку гармонии, симметрии, кото­рая не потеряла своего значения и в наши дни.

Взгляды Пифагора и его школы получили дальнейшее развитие в платоновском учении о познании. Особый интерес представляют взгляды Платона на строение мира, который, по его утверждению, состоит из правильных многоугольников, обладающих идеальной симметрией. Для Платона характерно соединение учения об идеях с пифагорейским учением о числе.

Среди более поздних естествоиспытателей и филосо­фов, занимавшихся разработкой категории симметрии, следует назвать Р. Декарта и Г. Спенсера.

Р. Декарт писал: "Каково бы ни было то неравенство и беспорядок, которое, как мы можем предположить, были с самого начала установлены богом между частицами материи, почти все эти частицы должны по законам природы приблизиться к средней величине и среднему движению". Таким образом, по Де­карту, бог, создав асимметричные тела, придал им «есте­ственное» круговое движение, в результате которого они совершенствовались в тела симметричные.

Характерно, что к наиболее интересным результатам наука приходила именно тогда, когда устанавливала факты нарушения симметрии. Следствия, вытека­ющие из принципа симметрии, интенсивно разраба­тывались физикам в прошлом веке и привели к ряду важных результатов. Такими следствиями законов симметрии являются прежде всего законы сохранения классической физики.

Понятия симметрии и асимметрии, которыми пользу­ются в частных науках, далеко не полно отражают существующую в реальном мире симметрию и асимме­трию; они развиваются и обогащаются. Как показывает история науки, это понятия, с помощью которых можно объяснить многие явления и предсказывать существова­ние новых, еще не познанных свойств природы.

Так что же такое симметрия и асимметрия?

В настоящее время в естествознании преобладают определения категорий симметрии и асимметрии на основании перечисления определенных признаков. Например, симметрия определяется как совокупность  свойств: порядка, однородности, соразмерности, гармоничности. Под асимметрией же обычно понимают отсутствие признаков симметрии - беспоря­док, несоразмерность, неоднородность и т. д. Все призна­ки симметрии в такого рода ее определениях, естественно, рассматриваются равноправными, одинаково существен­ными, и  в отдельных конкретных случаях, при установле­нии симметрии какого-то явления, можно пользоваться любым из них. Так, в одних случаях симметрия - это од­нородность, в других - соразмерность и т.д. По мере развития нашего познания к определению симметрии можно прибавлять все новые и новые признаки. То же самое можно сказать и о существующих в част­ных науках определениях асимметрии. 

Общие понятия симметрии и асимметрии должны быть такими, чтобы под них подошли все известные и даже неизвестные н настоящее время виды симметрии и асим­метрии.

Непосредственной логической основой для определе­ния понятий симметрии и асимметрии, по мнению В.С.Готта, является диалектика тождества и различия. А в диалек­тике, как мы уже знаем, тождество и различие рассма­триваются лишь в определенных отношениях, во взаимо­действии, во включении различия в тождество, а тожде­ства в различие.

Диалектическое понимание тождества предполагает обязательное признание следующего: тождество не суще­ствует вне различия и противоположности, тождество возникает и исчезает, тождество существует только в оп­ределенных отношениях и возникает при определенных условиях; наиболее полным выражением тождества яв­ляется полное превращение противоположностей друг в друга.

Страницы: 1, 2