Философские проблемы физики и астрономии

Ключевые понятия и термины: вещество и поле, физическая концепция материи, пространство и время, физическая и философская картина мира.

Физика изучает базовые и потому наиболее общие свойства и законы материального мира, составляющие основание мироздания и первопричину эволюции научных картин мира.

С позиций философии ключевым термином физики является представление о материи, ее свойств, законов, структуры, форм движения и развития. Физика исследует основные свойства вещества и поля, типы фундаментальных взаимодействий, эволюции систем различной сложности, которые проявляются себя и в технике, и в биологии, и как социальные образования. Философия и физика обладают сходными представлениями о структуре материи (причем философия пришла к этим положениям самостоятельно и раньше физики): движение, пространство, время, структурность, системность и пр., что в целом укладывается в универсальные диалектические закономерности, определяющим реальность. На различных уровнях организации материи существуют как общие, так и специфические формы движения и взаимодействия структурных элементов. Установление их предельно общего, универсального единства – одна из актуальных проблем современной физики, именуемой построением единой теории элементарных частиц и полей.

Выделим фундаментальные положения, характеризующие в единстве физическую и философскую интерпретацию материального мира.

1. Единство прерывного и непрерывного. В физике это выражается в единстве корпускулярных и волновых свойств микрочастиц.

2. Универсальная взаимопревращаемость частиц. При больших энергиях взаимодействия вместо кварков рождаются мощные потоки элементарных частиц, что свидетельствует о наличии единых законов взаимодействий на фундаментальных уровнях микромира.

3. Связь, взаимодействие и движение. Любой материальный объект проявляет свое существование через взаимодействие с другими объектами. С философской и с физической точки зрения – существовать, значит взаимодействовать.

Требуется выделить точки соприкосновения философии и физики, где собственно обнаруживаются проблемы, подлежащие осмыслению. В общем понимании, проблемное поле определяется фундаментальными представлениями о пространстве и времени в их взаимосвязи с материей. В данном аспекте проявляют себя и прочие операциональные элементы философского анализа: детерминизм, системность, необходимость и случайность, возможность и действительность, хаос и порядок. В физике они находят свое выражение в следующих принципах:

Принцип соответствия. Основан на координации новой физической теории с предшествующей. Новая теория является более глубокой в понимании глубин мироздания, но при этом включает в себя предшествующую теорию как частный случай. Например, механика Ньютона сохраняет свою значимость, если речь идет не о законах квантовой механики, а о физике макрообъектов. Таким образом, принцип соответствия утверждает преемственность теорий, но не элиминирование одного другим. В философском контексте данный принцип согласуется с положением о единстве материального мира, глубинной связи между различными формами движения материи (принцип детерминизма).

Принцип дополнительности. Данный принцип, сформулированный Н. Бором в 1927 г., распространяется на феномены микормира. Микрообъект проявляет себя либо как волна, либо как частица, но никогда одновременно в двух ипостасях. По данной причине в экспериментальном изучении микрообъектов задействуется параллельное использование двух различных типов измерительной аппаратуры, репрезентирующих или волновые, или корпускулярные свойства предмета наблюдения. Философский смысл данной проблемы отражен в диалектике абсолютной и относительной истин.

Соотношение неопределенностей – сформулировано В. Гейзенбергом как частное дополнение к предыдущему принципу. Движущаяся микрочастица, в отличие от макрообъекта, не имеет точных значений координат и импульса, они могут быть заданы только приблизительно. Количественно это и выражается соотношением неопределенностей, означающим неприменимость законов классической механики к объектам микромира. С философских позиций подобные ограничения определяют то, что не может происходить в природе (принципы запрета).

Физика космоса играет ведущую роль в эпистемологических процедурах астрономии, в которой она присутствует как фундаментальная дисциплина, объясняющая свойства и взаимодействия космических объектов. Астрономия – наука о космических телах, их системах, устройстве и эволюции вселенной. Она является старейшей из наук, возникших в ответ на практические потребности человека. Активное развитие астрономии начинается с телескопических исследований неба, предпринятых Галилеем.

Научно-техническая революция ХХ в. дала импульс к изучению внегалактических областей Вселенной и на сегодняшний день астрономия представляет собой сложный комплекс исследовательских направлений, изучающих физические и химические процессы небесных тел (астрофизика), галактики (звездная астрономия), движение небесных тел (астромеханика), космические объекты (внеатмосферная астрономия), инструменты наблюдения и измерения (практическая астрономия).

На данной исследовательской базе получила развитие современная космология – теория эволюции Вселенной, изучающая общие свойства части космоса, доступной для наблюдения.

Первые натурфилософские модели вселенной построены еще в Античной Греции (Демокрит, пифагорейцы), существенные дополнения в дальнейшем внесены эпохой Ренессанса. Основы же современных представлений о космическом мире заложены в XVII в. (Галилей, Декарт, Кеплер), в результате сложилась первая научная космологическая модель вселенной (классическая ньютоновская), в соответствии с чем Вселенная статична (неизменна во времени), однородна и изотропна, вечна и бесконечна, пространство и время независимы друг от друга и от движущихся масс, обладает универсальными законами, которые выразимы законами механики. В XIX и XX вв. были сделаны крупнейшие открытия, на основании которых создана современная модель. В их числе отметим следующие.

Теория относительности Эйнштейна – подтвердила взаимосвязанность пространства, времени и материи. А.А. Фридман в 1922-1924 гг. предложил решение уравнений, в соответствии с чем наша Вселенная является нестационарной (эволюционирующей). Экспериментальное подтверждение данному положению было дано Хабблом (1929 г.), обнаружившим красное смещение в спектре удаленных галактик, что свидетельствовало о расширении Вселенной. В 1933 г. бельгийский ученый Ж. Леметр сформулировал концепцию «Большого взрыва» (причем доказал ее математически). Рассчитал примерный возраст вселенной – 14-15 млн. лет и придал этому религиозный статус: первый атом был взорван Богом. Русский физик Гамов в 1948 г. выдвинул утверждение о происхождении Вселенной из газовой туманности (а не из атома), которая на 95% состояла из фотонов, т.е. изначально вселенная была светом. Часть этой субстанции присутствует в космическом мире и сейчас, в виде так называемого «реликтового излучения» (обнаруженного в 1964 г. американскими исследователями). Следующий отсюда глобальный вывод: Вселенная эволюционирует так же, как и живой организм, в частности, по версии англичанина Р. Дикке - до появления углерода, затем до возникновения жизни и организмов, которые способны все это осознать (теория, отсылающая к учению Гегеля о самопознании Абсолютного Духа). С. Хокинг выдвинул гипотезу «черных дыр», поглощающих материю Вселенной, которая потом выплескивается неизвестно где, возможно, в другом пространстве и времени.

В итоге сложилась современная модель развития космоса: Вселенная когда то возникла, эволюционирует, замкнута в себе (не бесконечна, ее диаметр 10 в 28-й степени – так называемый «горизонт наблюдения»), время ее рождения 3*10 в 14-й степени сек. назад (момент Большого Взрыва). Физический вакуум невозможен, он потенциально содержит в себе «бытие» - виртуальный объем материи и энергии.

Каковы собственно философские проблемы, исходящие из сказанного? По своей глубине они обладают не только философским, но глобально-мировоззренческим характером. Если вселенная имеет начало, что было до того? Как из «ничего» (и какова сущность этого «ничто», если оно способно произвести что-то) произошло нечто, называемое первоначалом? Кто сообщил импульс процессу вселенской эволюции? От решения данных вопросов зависят и наши представления о пространстве и времени, о возможностях и механизмах человеческого познания и, в конце концов, возможно, будет найден ответ, который издавна стремилась получить и философия, и религия: каково происхождение человека, имеется ли цель и оправдание человеческому существованию?