Вероятностный характер описания движения и принцип причинности

Содержание

• Введение
• 1 Физика и свойства микрочастиц
• 2 Корпускулярно-волновой дуализм
• 3 Принцип причинности
• Заключение
• Список литературы

Введение

Естествознание представляет собой одну из основных форм человеческого знания, а именно о природе. Таких форм знания - три: о природе, обществе и человеческом мышлении. Естествознание представляет теоретическую основу промышленной и сельскохозяйственной техники и медицины. Оно является также основой диалектики и философского материализма. Диалектика природы немыслима без естествознания.

Объектом и предметом изучения естествознания являются различные виды материи (механическая, физическая, химическая, биологическая, космологическая, термодинамическая, геофизическая, кибернетическая и т.д.) По своему содержанию и методу изучения явлений природы естествознание может быть подразделено на эмпирическое и теоретическое, а по характеру своего объекта - на неорганическое, имеющее своим предметом формы движения неживой природы и на органическое, предмет которого составляют явления в живой природе. Этим определяется внутренняя структура естествознания.

Участвуя в выработке естественнонаучной или «физической» картины мира, естествознание главным образом своей теоретической частью (понятия, категории, законы, принципы, теории), а также разработкой приемов и методов научного исследования примыкает к философскому материализму. С каждым этапом развития естествознания закономерно сменялась форма развития материализма в зависимости от естественнонаучных открытий.

В целом ход развития естествознания это от созерцания природы (древность) через аналитическое расчленение (15-18 вв.), где получил метафизический взгляд на природу, к синтетическому воссозданию картины природы в ее всесторонности, целостности и конкретности (19-20 вв.).

В центре современного естествознания до середины 20 в. стояла физика, искавшая способы использования атомной энергии и проникавшая в область микромира, в глубь атома, атомного ядра и элементарных частиц. Так, например, физика дала толчок в развитии других отраслей естествознания - астрономии, космонавтики, кибернетики, химии, биологии, биохимии и других естественных наук. Физика вместе с химией, математикой и кибернетикой помогает молекулярной биологии решать теоретически и экспериментально задачи искусственного биосинтеза, способствует раскрытию материальной сущности наследственности. Физика также способствует познанию природы химической связи, решению проблем космологии и космогонии. В последние годы начинает лидировать целая группа наук - молекулярная биология, кибернетика, микрохимия.

К современному естествознанию относятся концепции, возникшие в ней в ХХ веке. Но не только последние научные данные можно считать современными, а все те, которые входят в толщу современной науки, поскольку наука представляет собой единое целое, состоящее из разновременных по своему происхождению частей.

Цель данной работы - рассмоетрть вероятностный характер описания движения и принцип причинности.

Задачи:

- изучить физику и свойства микрочастиц;

- выявить корпускулярно-волновой дуализм;

- рассмотреть принцип причинности.

1 Физика и свойства микрочастиц

Участвуя в выработке естественнонаучной или «физической» картины мира, естествознание главным образом своей теоретической частью (понятия, категории, законы, принципы, теории), а также разработкой приемов и методов научного исследования примыкает к философскому материализму. С каждым этапом развития естествознания закономерно сменялась форма развития материализма в зависимости от естественнонаучных открытий.

В целом ход развития естествознания это от созерцания природы (древность) через аналитическое расчленение (15-18 вв.), где получил метафизический взгляд на природу, к синтетическому воссозданию картины природы в ее всесторонности, целостности и конкретности (19-20 вв.).

В центре современного естествознания до середины 20 в. стояла физика, искавшая способы использования атомной энергии и проникавшая в область микромира, в глубь атома, атомного ядра и элементарных частиц. Так например, физика дала толчок в развитии других отраслей естествознания - астрономии, космонавтики, кибернетики, химии, биологии, биохимии и других естественных наук. Физика вместе с химией, математикой и кибернетикой помогает молекулярной биологии решать теоретически и экспериментально задачи искусственного биосинтеза, способствует раскрытию материальной сущности наследственности. Физика также способствует познанию природы химической связи, решению проблем космологии и космогонии. В последние годы начинает лидировать целая группа наук - молекулярная биология, кибернетика, микрохимия.

К современному естествознанию относятся концепции, возникшие в ней в ХХ веке. Но не только последние научные данные можно считать современными, а все те, которые входят в толщу современной науки, поскольку наука представляет собой единое целое, состоящее из разновременных по своему происхождению частей.

В отличие от классической механики исследования микрочастиц к началу XX века были в начальной стадии. Лишь в самом конце XIX века в результате серии экспериментов В. Крукса, Ж. Перрена, Дж.Дж. Томпсона и Ч. Вильсона был открыт электрон. Результаты этих экспериментов показали, что электрон представляет собой микрочастицу, отрицательно заряженную, имеющую массу порядка 10~27 г (что примерно в 2000 раз меньше массы атома водорода), распространяющуюся в вакууме при отсутствии внешних полей прямолинейно и отклоняющуюся под действием электрического или магнитного полей. Такие свойства электрона находились в полном соответствии как с классической механикой, так и с классической электродинамикой.

В 1913 году Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома с электронами, вращающимися вокруг атомного ядра, а Н. Бор сформулировал свои знаменитые постулаты, определяющие строение атома. При этом не возникало никаких сомнений, что этот новый и еще детально не изученный субатомный мир микрочастиц описывается законами классической механики.

Единственный эксперимент тех лет вызывал недоумение -- это эксперимент К. Дэвиссона 1921--1922 годов, в котором наблюдался процесс рассеяния электронов тонкими металлическими фольгами. Было рассеяния достаточно узкого пучка достаточно монохроматических электронов классическая механика предсказывала, что электроны должны рассеиваться также в виде узкого пучка, направленного под определенным углом к падающему пучку. Предположили, что наблюдаемый эффект является результатом наличия неоднородностей на поверхности фольги Делоне Н.Б. Изменение фундаментальных законов естествознания. // СОЖ. - Т.7. - 2001. - №6..

Фундаментальным открытием в физике микромира явилась гипотеза французского физика Луи де Бройля (1899--1987) о корпускулярно-волновом дуализме природы микрочастиц. Из этой гипотезы и факта ее экспериментального подтверждения выросла новая волновая (квантовая) механика как метод описания микромира. Гипотеза де Бройля широко известна, она формулируется и обсуждается во всех монографиях и учебниках, посвященных физике микромира и квантовой механике, а также во многих научно-популярных книгах, в том числе написанных как самим де Бройлем, так и другим основателем квантовой механики, В. Гейзенбергом.

Так как частица, например электрон, представляет собой объект, который хорошо локализован в пространстве, то с ним не может быть связана бесконечная плоская волна, волна должна быть также хорошо локализована в пространстве. Де Бройль предположил, что это группа волн, имеющих весьма близкие частоты, то, что сейчас называется волновым пакетом. Центр волнового пакета перемещается с групповой скоростью, совпадающей со скоростью частицы (что видно из формулы Рэлея для групповой скорости волны в среде с дисперсией).

Де Бройль перенес на частицы с массой покоя уже известную к тому времени модель корпускулярно-волновой природы фотона, частицы, не имеющей массы покоя, что дало исходное соотношение для длины волны де Бройля. Однако ход его мысли при этом был противоположен ходу мысли Эйнштейна. Если Эйнштейн стартовал с волновых свойств света и предположил наличие его корпускулярных свойств (квантов света), то де Бройль стартовал с корпускулярных свойств частицы и предположил наличие у нее также и волновых свойств.

Исходя из его гипотезы, можно сказать: во-первых, корпускулярно-волновой дуализм был перенесен и на частицы с массой покоя. Во-вторых, использование групповой скорости волны в рамках принципа Ферма привело его в соответствие с принципом Мопертюи для частицы с массой покоя, двигающейся со скоростью т). Наконец, в-третьих, появилось и объяснение целым числам в теории атома Бора: стационарные орбиты (состояния электрона в атоме) -- это те, на длине которых точно укладывается целое число п длин волн де Бройля для электрона, движущегося по данной орбите.

Однако де Бройль понимал наиболее важное следствие из своей гипотезы. Он уже в 1923 году писал: «Любое движущееся тело в определенных случаях может дифрагировать. Поток электронов, проходящий через достаточно малое отверстие, должен обнаруживать явление дифракции» Бройль Л. Революция в физике. - М.: Прогресс, 1987.. В диссертации, написанной в 1924 году, он уже использовал свою гипотезу для качественного и количественного описания различных оптических явлений.

Первая реакция на идеи де Бройля была скорее негативной, чересчур революционный характер этой гипотезы нарушал устоявшийся и привычный взгляд на частицы как на типичный объект классической механики. Однако многое представлялось убедительным. Прошло всего несколько лет, и гипотеза де Бройля была подтверждена многочисленными экспериментами и легла в основу волновой (квантовой) механики, развитой среди выдающихся теоретиков также и де Бройлем.

Не вызывает сомнений, что гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме природы микрочастиц является выдающимся вкладом в познание человеком окружающего мира.

Рентгеновский диапазон частот был к тому времени уже хорошо освоен экспериментаторами, в частности при наблюдении эффекта Комптона. Поэтому проведение экспериментов по наблюдению волновых свойств электрона представлялось вполне реальным. В 1926 году М. Борн, обсуждая с К.Дэвиссоном результаты его старых опытов по рассеянию электронов металлическими фольгами, обратил его внимание на гипотезу де Бройля как возможную причину объяснения максимумов и минимумов в угловом рассеянии электронов. Если гипотеза де Бройля верна, то результат рассеяния электронов на отдельном крупном кристалле в металлической фольге должен быть эквивалентен результату интерференции рентгеновских лучей при их отражении от кристалла, наблюдавшемся отцом и сыном Брэггами в начале XX века.

В 1927 году К. Дэвиссон и Л. Джермер возобновили опыты 1922--1923 годов, улучшив постановку эксперимента, и получили для рассеяния электронов от монокристалла никеля результаты, хорошо согласующиеся с формулой Брэгга--Вульфа. Это было первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля.

В дальнейшем для наблюдения волновых свойств электронов использовали детально разработанные в оптике классические методы Лауэ и Дебая -- Шерера, позволившие получить прекрасные фотографии интерференционных колец.

Корпускулярные и волновые свойства микрообъекта являются несовместимыми в отношении их одновременного проявления, однако они в равной мере характеризуют объект, т.е. дополняют друг друга. Эта идея была высказана Н. Бором и положена им в основу важнейшего методологического принципа современной науки, охватывающего в настоящее время не только физические науки, но и все естествознание - принципа дополнительности (1927). Суть принципа дополнительности по Н. Бору сводится к следующему: как бы далеко не выходили явления за рамки классического физического объяснения, все опытные данные должны описываться при помощи классических понятий. Для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих (дополнительных) набора классических понятий, совокупность которых дает наиболее полную информацию об этих явлениях как о целостных Багров В. Г. Открытие неклассической логики // СОЖ. - 2000. - Т.6. - № 7.

Важно отметить, что идея дополнительности рассматривалась Бором как выходящая за рамки чисто физического познания. Он считал (и эта точка зрения разделяется в настоящее время), что интерпретация квантовой механики «имеет далеко идущую аналогию с общими трудностями образования человеческих понятий, возникающих из разделения «субъекта и объекта».

Принцип дополнительности, как общий принцип познания может быть сформулирован следующим образом: всякое истинное явление природы не может быть определено однозначно с помощью слов нашего языка и требует для своего определения, по крайней мере, двух взаимоисключающих дополнительных понятий. К числу таких явлений относятся, например, квантовые явления, жизнь, психика и др. Бор, в частности, видел необходимость применения принципа дополнительности в биологии, что обусловлено чрезвычайно сложным строением и функциями живых организмов, которые обеспечивают им практически неисчерпаемые скрытые возможности Агеев А.С. Квантовая физика. - М.: Наука, 2003..

2 Корпускулярно-волновой дуализм

Согласно двойственной корпускулярно-волновой природе частиц вещества для описания свойств микрочастиц используются либо волновые, либо корпускулярные представления. Приписать им все свойства частиц и все свойства волн нельзя. Возникает необходимость введения некоторых ограничений в применении к объектам микромира понятий классической механики.

В классической механике всякая частица движется по определенной траектории, так что в любой момент времени точно фиксированы ее координата и импульс. Микрочастицы из-за наличия у них волновых свойств существенно отличаются от классических частиц. Одно из основных различий заключается в том, что нельзя говорить о движении микрочастицы по определенной траектории и об одновременных точных значениях ее координаты и импульса. Это следует из корпускулярно-волнового дуализма. Так, понятие «длина волны в данной точке» лишено физического смысла, а поскольку импульс выражается через длину волны, то микрочастица с определенным импульсом имеет полностью неопределенную координату. И наоборот, если микрочастица находится в состоянии с точным значением координаты, то ее импульс является полностью неопределенным.

Немецкий физик В. Гейзенберг, учитывая волновые свойства микрочастиц и связанные с волновыми свойствами ограничения в их поведении, пришел в 1927 г. к выводу:

Объект микромира невозможно одновременно с любой наперед заданной точностью характеризовать и координатой, и импульсом. Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга микрочастица (микрообъект) не может иметь одновременно координату х и определенный импульс р, причем неопределенности этих величин удовлетворяют условию

?х ?р?h

h -- постоянная Планка, т. е. произведение неопределенностей координаты и импульса не может быть меньше постоянной Планка.

Невозможность одновременно точно определить координату и соответствующую ей составляющую импульса не связана с несовершенством методов измерения или измерительных приборов. Это следствие специфики микрообъектов, отражающей особенности их объективных свойств, их двойственной корпускулярно-волновой природы. Соотношение неопределенностей получено при одновременном использовании классических характеристик движения частицы (координаты, импульса) и наличия у нее волновых свойств. Поскольку в классической механике принято, что измерение координаты и импульса может быть произведено с любой точностью, то соотношение неопределенностей является, таким образом, квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.

Соотношение неопределенностей, отражая специфику физики микрочастиц, позволяет оценить, например, в какой мере можно применять понятия классической механики к микрочастицам, в частности, с какой степенью точности можно говорить о траекториях микрочастиц. Известно, что движение по траектории характеризуется в любой момент времени определенными значениями координат и скорости.

Для макроскопических тел их волновые свойства не играют никакой роли: координата и скорость макротел могут быть одновременно измерены достаточно точно. Это означает, что для описания движения макротел с абсолютной достоверностью можно пользоваться законами классической механики.

Соотношение неопределенностей неоднократно являлось предметом философских дискуссий, приводивших некоторых философов к его идеалистическому истолкованию: соотношение неопределенностей, не давая возможности одновременно точно определить координаты и импульсы (скорости) частиц, устанавливает границу познаваемости мира, с одной стороны, и существования микрообъектов вне пространства и времени -- с другой. На самом деле соотношение неопределенностей не ставит какого-либо предела познанию микромира, а только указывает, насколько применимы к нему понятия классической механики Тернов И.М., Жуковский В. Ч., Борисов А.В. Квантовая меха-ника и макроскопические эффекты. М.: МГУ, 1993...

Для описания микрообъектов Н. Бор сформулировал в 1927 г. принципиальное положение квантовой механики -- принцип дополнительности, согласно которому получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым.

Такими взаимно дополнительными величинами можно считать, например, координату частицы и ее скорость (или импульс). В общем случае дополнительными друг к другу являются физические величины, которым соответствуют операторы, не коммутирующие между собой, например, направление и величина момента импульса, кинетическая и потенциальная энергия.

С физической точки зрения принцип дополнительности часто объясняют (следуя Бору) влиянием измерительного прибора (микроскопического объекта) на состояние микрообъекта. При точном измерении одной из дополнительных величин (например, координаты частицы) с помощью соответствующего прибора другая величина (импульс) в результате взаимодействия частицы с прибором претерпевает полностью неконтролируемое изменение. Хотя такое толкование принципа дополнительности и подтверждается анализом простейших экспериментов, с общей точки зрения оно наталкивается на возражения философского характера. С позиции современной квантовой теории роль прибора в измерениях заключается в «приготовлении» некоторого состояния системы. Состояния, в которых взаимодополнительные величины имели бы одновременно точно определенные значения, принципиально невозможны, причем если одна из таких величин точно определена, то значения другой полностью неопределенны. Таким образом, фактически принцип дополнительности отражает объективные свойства квантовых систем, не связанные с наблюдателем.

Несмотря на такое обилие экспериментальных данных, подтверждающих гипотезу де Бройля, причем при различной постановке эксперимента, оставался один важный вопрос, на который отсутствовал ответ: не являются ли экспериментальные данные результатом коллективного взаимодействия многих электронов с мишенью? Действительно, все опыты проводили при большой интенсивности электронного пучка, такой, что одновременно с мишенью взаимодействовало много электронов. Ответ на этот вопрос был получен значительно позже, лишь в 1949 году, в результате исследования, проведенного в Москве Л.М. Биберманом, П.П. Сушкиным и В.А. Фабрикантом. Они наблюдали рассеяние электронов на кристалле окиси магния методом Дебая - Шерера при столь малой интенсивности электронного пучка, что одновременно через экспериментальную установку пролетал лишь один электрон (время пролета электрона было в ~104 раз меньше, чем среднее время между попаданием электронов на фотопластинку). При малом числе электронов их следы на фотопластинке носили случайный характер. Однако и в таких условиях суммарный след от попадания многих электронов на фотопластинку представлял собой типичные интерференционные кольца.

Этот эксперимент четко доказал, что отдельный электрон обладает волновыми свойствами.

Наконец надо отметить, что еще в 1928 году Дж. Гамов дал качественное и количественное объяснение процесса б-распада атомных ядер исходя из гипотезы де Бройля. Такой процесс был назван туннелированием б-частиц через барьер.

Таким образом, можно говорить о том, что открытие корпускулярно-волнового дуализма природы частиц де Бройлем, позволило науке сделать гигантский скачок вперед.

Гипотеза де Бройля основывалась на соображениях симметрии свойств материи и не имела в то время опытного подтверждения. Но она явилась мощным революционным толчком к развитию новых представлений о природе материальных объектов. В течение нескольких лет целый ряд выдающихся физиков XX века - В. Гейзенберг, Э. Шредингер, П. Дирак, Н. Бор и другие - разработали теоретические основы новой науки, которая была названа квантовой механикой.

Подтвержденная экспериментально гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме коренным образом изменила представления о свойствах микрообъектов.

Всем микрообъектам присущи и волновые, и корпускулярные свойства, однако, они не являются ни волной, ни частицей в классическом понимании. Разные свойства микрообъектов не проявляются одновременно, они дополняют друг друга, только их совокупность характеризует микрообъект полностью. В этом заключается сформулированный знаменитым датским физиком Н. Бором принцип дополнительности. Можно условно сказать, что микрообъекты распространяются как волны, а обмениваются энергией как частицы.

3 Принцип причинности

Принцип причинности обычно подразумевает запаздывание одного события относительно другого, т.е. необходимое (но не достаточное) условие причинной связи. Ввести достаточное условие причинной связи означает определить, какая наблюдаемая является причиной, а какая следствием. Интуитивное понимание этого различия допустимо в обиходе, но в причинной механике неудовлетворительно. Поэтому в причинной механике введено формальное понятие причинности, с помощью которых далее вводится основная аксиома причинной механики. Последняя и выражает принцип причинности на строго формальном уровне.

Эффект нелокальности заставляет разграничивать принцип сильной и слабой причинности. Принцип сильной причинности: причина предшествует всем возможным следствиям. Принцип слабой причинности: причина, инициированная наблюдателем, предшествует всем возможным следствиям. Эффект нелокальности нарушает принцип сильной причинности. Это означает, что следствие неконтролируемого процесса - причины могут опережать его. При этом оказывается, что величина опережения равна классическому запаздыванию. Интерференция запаздывающего и опережающего сигналов может приводить к нулевому лагу в нелокальных корреляциях. Сверхсветовая коммуникация не противоречит, однако, теории относительности, поскольку никакого реального движения частиц (передачи импульса) не происходит. Более того, не происходит в полном смысле и сверхсветовой передачи информации, поскольку для ее восстановления в приемнике (следствии), кроме нелокального канала связи, должен присутствовать и классический локальный (досветовой) канал. Нарушение сильной причинности не приводит к парадоксам, т.к. наблюдаются опережающие следствия только таких причин, которыми наблюдатель не может управлять. Опережающие нелокальные корреляции могут, однако, использоваться для прогноза естественных диссипативных процессов.

Наибольший интерес исследователей в последние три десятилетия привлекает проблема направленности и необратимости (однонаправленности) времени, поскольку именно это свойство качественно отличает время от пространственных координат.

Необходимость исследования оснований однонаправленности времени следует из того, что все локальные (микроскопические) физические законы, известные на данный момент, симметричны по отношению к обращению времени. Однако на макроскопическом уровне наблюдается явная временная асимметрия всех явлений.

Здесь необходимо заметить, что «жесткая» связь между существованием необратимых процессов и необратимостью времени не вполне корректна.

Современная теоретическая физика, основанная на симметричных по времени уравнениях, дает множество модельных процессов, необратимое поведение которых сохраняется и при обращении времени. Так стационарная генерация второй гармоники волны, распространяющейся в среде с квадратичной нелинейностью, независимо от направления времени идет в сторону полного преобразования первой гармоники во вторую. Обратный же процесс распада второй гармоники не идет ни при каком направлении времени. Поскольку единственной причиной подобного поведения является нелинейность системы, можно было бы считать, что нелинейность возникает за счет необратимости времени, однако для возникновения нелинейности существует множество значительно менее экзотических причин, и приходится признать, что, по крайней мере, некоторые процессы могут быть необратимыми «сами по себе».

Указанное обстоятельство не устраняет необходимости анализа оснований однонаправленности времени, поскольку необратимое поведение наблюдается и у систем, поведение которых достаточно хорошо описывается линейными уравнениями, и в этом случае о необратимости самих систем говорить не приходится.

В современной литературе рассматриваются два возможных основания необратимости времени: номологическое и фактическое. В первом из них для обоснования однонаправленности времени считается необходимым физическое отличие его противоположных направлений. Причем это физическое отличие должно проявляться в асимметрии физических законов по отношению к обращению времени. Во втором из них однонаправленность наблюдаемых явлений (и, следовательно, однонаправленность времени) является следствием фактических условий протекания процессов. Физические законы в этом случае симметричны относительно обращения времени.

В зависимости от принятой концепции, постановка вопроса о необратимости времени должна приобретать специфические черты, отражающие специфику выбранной модели времени. Очевидно, что возможные решения проблемы однонаправленности времени также должны отражать специфические черты принятой концепции. Поскольку в современной литературе отсутствует анализ специфических черт проявления однонаправленности времени в различных его концепциях, попытаемся сформулировать постановку проблемы необратимости времени и возможные ее решения, возникающие в рамках субстанциальной и реляционной концепций.

В рамках реляционной концепции, утверждающей, что время - система отношений между физическими событиями, постановка вопроса о необратимости самого времени является бессмысленной. Понятие необратимости времени в этой концепции связывается с существованием в окружающем мире необратимых изменений. Направление времени определяется направлением протекания необратимых процессов. Основной трудностью этого определения направления времени является то, что существует по крайней мере три класса необратимых процессов: электромагнитные, термодинамические и космологические, а в работе Р.Пенроуза Пенроуз Р. Сингулярности и асимметрия во времени // Общая теория относительности. - М., Мир, 1983 рассмотрены семь несводимых на данном этапе друг к другу «стрел времени». Результатом связи направления времени с каким-либо одним типом необратимых процессов являются многочисленные утверждения о возможном обращении времени. Однако, в силу отсутствия известной нам связи между классами необратимых процессов, из обращения одного из них не следует обращение остальных и, следовательно, обращение времени.

Единственным путем преодоления указанной трудности является поиск связей между различными классами необратимых процессов и, в конечном счете - некоторого материального фактора, который, принимая участие во всех или, по крайней мере, в некоторых необратимых явлениях, обуславливал бы их необратимость. Поведение же самого поля, очевидно, должно описываться асимметричными по времени уравнениями. Из всего вышесказанного отнюдь не следует, что поле обязательно должно являться какой-то новой формой материи.

В рамках субстанциальной концепции постановка вопроса о необратимости самого времени становится вполне корректной. Поэтому в рамках этой концепции принципиально возможны два пути обоснования однонаправленности времени. Первый путь аналогичен решению этого вопроса в реляционной концепции и не затрагивает определения времени. Второй же путь заключается в развитии субстанциальной концепции. Не затрагивая основы концепции, считающей время особого рода субстанцией, определяющей длительность всех явлений и упорядочивающей события, можно дополнить определение времени, постулируя наличие у него других свойств, проявление которых заключается в том, что время, "само по себе" необратимое, обуславливает необратимость всех или, по крайней мере, некоторых наблюдаемых явлений. То есть процессы происходят не только во времени, но и с участием времени Козырев H.А. Причинная механика и возможность экспериментального исследования свойств времени. //История и методология естественных наук. - М.: МГУ, 1963. Предположение о наличии у времени физических свойств, помимо длительности и упорядоченности, в рамках субстанциальной концепции является вполне естественным, хотя и несколько непривычным. Однако никто уже не считает странным, что, например, элементарные частицы могут обладать массой, зарядом, спином, магнитным моментом и т.д., являясь в то же время вполне определенными объектами. Таким образом, существует два пути обоснования однонаправленности времени. Первый - поиск материального фактора, обуславливающего необратимость по крайней мере некоторых классов необратимых процессов; второй - предположение о том, что необратимость - это свойство самого времени и что само время обуславливает необратимость по крайней мере некоторых классов процессов.

К общим основаниям необратимости времени следует, видимо, отнести асимметрию причинно-следственных (ПС) отношений, поскольку именно эта асимметрия в явном или неявном виде используется как независимый постулат в качестве критерия правильного временного порядка. Именно на основании принципа причинности, например, отбрасываются решения волновых уравнений в виде опережающих потенциалов. Однако, несмотря на то, что в философских исследованиях, за редкими исключениями, асимметрию ПС отношений однозначно связывают с направленностью и необратимостью времени, в существующих физических теориях ПС отношения симметричны, что и выражается симметрией локальных физических законов относительно обращения времени. Сам же принцип причинности используется только для упорядочивания во времени причинно связанных событий.

Тождественность причинного порядка явлений временному порядку стимулировала попытки свести временной порядок к причинному (так называемая "причинная теория времени"). Во-первых, в субстанциальной концепции времени временной порядок является первичным и вводится в качестве независимого постулата. Любая попытка свести временной порядок к причинному в рамках этой концепции должна в первую очередь основываться на ее модификации. В рамках реляционной концепции для установления временного порядка достаточно не существование, а принципиальная возможность причинной связи, то есть временной порядок опять-таки первичен. Во-вторых, если принимать современную трактовку принципа причинности в физике, содержащую два утверждения:

1. материальное воздействие причины на следствие;

2. предшествование причины следствию, то становится очевидным, что для определения причинного порядка необходимо существование временного порядка, поскольку ничем другим, как порядком во времени, причина и следствие в этой трактовке принципа причинности не отличаются.

Таким образом, о причинной теории времени можно было бы говорить, если определить количественное и качественное отличие причины от следствия, не зависящее от их временного порядка, и уже на основании этих отличий устанавливать временной порядок.

Согласно принципу двойственности познания окружающей действительности, всегда возможно построение двух типов теорий - одни из них основываются на определенном комплексе свойств пространства и времени и непрерывном умножении свойств материи; другие - на определенном комплексе свойств материи и непрерывном умножении свойств пространства и времени. Причем, теории обоих типов, в принципе, могут одинаково хорошо описывать наблюдаемые явления, и каждая из этих теорий может содержать какие-либо внутренние противоречия, стимулирующие их дальнейшее развитие.

Заключение

Если понять связи между процессами естествознания, то можно построить картину современного естествознания. Естествознание прошло несколько стадий: сбор естественнонаучной информации, затем её анализ. Стадия анализа уже некоторая составляющая методологии. Наука с ее развитием все более усложняется в методах.

Общеметодологические проблемы естествознания:

- Раскрытие всеобщей связи явлений природы (живой и неживой), установление сущности жизни, ее происхождение, физико-химические основы наследственности.

- Раскрытие сущности явлений как в глубь материи (область элементарных частиц), так и в сторону макро (околоземных) и мега (далее) объектов.

- Раскрытие реальных противоречий объектов природы, таких как корпускулярно-волновой дуализм, частица и античастица, взаимоотношение динамических и статистических закономерностей (динамические законы отражают жесткую детерминированную связь между объектами, эта связь однозначна и предсказуема, если мы приложили силу к определенной точке, то мы знаем в какой момент и в каком месте она будет находиться); статистические закономерности (иногда их называют вероятностными законами, используют для описания анализа в системах, где очень много компонентов, где невозможно все точно предсказать), случайности и необходимости.

Выявление сущности качественного преобразования в природе (в естествознании важен не сам переход, а важны условия перехода в реальности и природа скачка, т.е. механизм), выявление соотношения между материей и сознанием. На современном этапе необходимы совершенно новые подходы.

Список литературы

1. Агеев А.С. Квантовая физика. - М.: Наука, 2003.

2. Багров В.Г. Открытие неклассической логики // СОЖ. - 2001. - Т.6. - № 7

3. Бройль Л. Революция в физике. - М.: Прогресс, 1987.

4. Делоне Н.Б. Изменение фундаментальных законов естествознания. // СОЖ. - Т.7. - 2001. - №6.

5. Козырев H.А. Причинная механика и возможность экспериментального исследования свойств времени. //История и методология естественных наук. - М.: МГУ, 1963

6. Пенроуз Р. Сингулярности и асимметрия во времени // Общая теория относительности. - М., Мир, 1983

7. Тернов И.М., Жуковский В.Ч., Борисов А.В. Квантовая механика и макроскопические эффекты. М.: МГУ, 1993.