Проблемы взаимоотношения классической механики и теории относительности в физической и философской литературе

служит определённым разделом между сегментами прошлого и сегментами будущего. Последнее

фактически предполагает выход исследования на новый качественный уровень.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Крипке, С. Семантическое рассмотрение модальной логики // Семантика модальных и интенсиональных логик. - М., 1981. - С. 27-41.

2. Музыка, О. А. Оценка в системе нелинейности общественного развития: монография / О. А. Музыка, В. В. Попов, Е. М. Фатыхова; в авт. ред. - Таганрог: Изд-во Таганрог. гос. пед. ин-та имени А. П. Чехова, 2011. - 148 с.

3. Музыка, О. А. Время и социальная синергетика / О. А. Музыка, В. В. Попов. - Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2007. - 256 с.

4. Музыка, О. А. Проблема возможных сценариев будущего развития общества в контексте социосинергети-ки // Синергетическая парадигма. Социальная синергетика. - М.: Прогресс-Традиция, 2009. - 688 с.

5. Попов, В. В. Аналитическая философия истории в постнеклассическом дискурсе / В. В. Попов, И. Н. Самойлова, Б. С. Щеглов. - Таганрог, 2007. - 112 с.

6. Сергейчик, Е. М. Философия истории / Е. М. Сергейчик. - СПб., 2002. - 520 с.

7. Хинтикка, Я. Логико-эпистемологические исследования / Я. Хинтикка. - М., 1980. - 517 с.

УДК 165.413 ББК 87.22.

Н. П. Чередникова

ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ И ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ В ФИЗИЧЕСКОЙ И ФИЛОСОФСКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ

Аннотация. Автор изучает философские основания решения проблемы взаимоотношения классической механики и теории относительности. Особое внимание уделено роли философии в рассмотрении вопросов методологии физики.

Ключевые слова: наука, гносеология, истина, познание, теория относительности, релятивизм.

N. P. Cherednikova

RELATIONSHIP PROBLEMS OF CLASSICAL MECHANICS

AND RELATIVITY IN THE PHYSICAL AND PHILOSOPHICAL LITERATURE

Abstract. The author studies the philosophical foundations of the problem of relationship of classical mechanics and theory of relativity. Particular attention is paid to the role of philosophy in the examination of questions of methodology of physics.

Key words: science, epistemology, truth, cognition, theory of relativity, relativism.

Появление и дальнейшее развитие специальной и общей теории относительности сделало актуальными следующие вопросы: насколько обоснованы экспериментально и теоретически исходные принципы классической механики; каков физико-математический и философский статус таких основополагающих положений ньютоновской механики, как понимать абсолютное время, абсолютное пространство; наконец, способна ли теоретическая система физики, объединяемая под названием «классическая механика Ньютона», к дальнейшему развитию или она в целом в принципе отражает основные закономерности развития природы окончательно и полно и возможны только несущественные к ней поправки. Обсуждение всех этих вопросов проходило на широкой философской платформе с привлечением большого историко-философского и историко-научного материала. При этом возникли две альтернативы. Суть первой точки зрения сводится к абсолютизации законов классической механики, отрицанию новых воззрений. Ее представителями были выдающиеся физики прошлого - Дж. Томсон, Г. Лоренц, В. Вин и другие, чье мировоззрение окончательно сложилось в период торжества механистического миропонимания, когда объяснить явление означало построить его наглядную механическую модель. Эта позиция поддерживалась кроме названных ученых менее известными, но влиятельными физиками и философами: Ф. Ленардом, И. Штарком и другими - за рубежом, А. К. Тимирязевым, Н. П. Кастериным, В. Ф. Миткевичем и другими - в нашей стране. В философском плане позиция этих авторов представляет собой выражение метафизического подхода к природе и познанию. В своей сути она сводилась к утверждению, что «при всей своей принципиальной новизне теория относительности оставила неизменными, не подвергаемыми сомнению, прочные, привычные и само собой разумеющиеся предпосылки прежней физики» [5, 41].

Появление теории относительности сделало возможным экспериментальное и теоретическое доказательство того, что данная концепция ошибочна. До возникновения специальной теории относительности философские сомнения во всеобщности и абсолютности законов классической механики не могли быть доказаны с такой физической точностью, которая бы убедила естествоиспытателей. Развитие же специальной теории относительности перенесло обсуждение вопросов о всеобщности законов классической физики на конкретную естественнонаучную почву. В такой ситуации сторонники новых воззрений могли не только логически, но и опираясь на экспериментальные факты доказывать приближенный характер научной картины мира, созданной классической физикой.

Более того, они могли показать степень приближения этой научной картины мира к действительности. Под влиянием именно такого рода рассуждений и сложилась вторая точка зрения. Суть ее состоит в утверждении, что основные исходные постулаты классической механики представляют собой идеализации, имеющие приближенный характер. В частности, новая теория пространства и времени доказала, что одно из основных положений классической физики - утверждение об абсолютной одновременности - носит характер допущения. Глубокий физико-теоретический и логико-философский анализ понятий одновременности, пространства и времени, массы и т. д. показал относительность, приближенный характер многих результатов классической механики. Представителями второй точки зрения этот факт был принят за основу.

Исходя из этого, большинство физиков в нашей стране и за рубежом признали необходимость новых идей и принимали участие в развитии и обобщении теории относительности. На мировоззрение этих естествоиспытателей кроме существовавших и часто боровшихся между собой философских систем большое влияние оказал переворот, который произошел в физике на рубеже XIX и XX веков. Новые физические воззрения на пространство, время и тяготение, сформулированные в основном в работах А. Эйнштейна 1905 и 1916 годов, нашли поддержку у таких выдающихся физиков того времени, как М. Планк, П. Ланжевен, А. Зоммерфельд, М. Борн, М. Лауэ, А. Эллингтон. Новое поколение физиков, которое участвовало в создании другой важной главы физики - квантовой механики - в основном сразу восприняло идеи теории относительности как доказанные факты.

В нашей стране, как и за рубежом, сложились две тенденции. Первая берет свое начало с работ Н. Умова, который внес важный вклад в понимание новой теории, и была представлена именами С. И. Вавилова, А. Ф. Иоффе, Р. С. Рождественского, Л. И. Мандельштама, Д. И. Блохин-цева, В. К. Фредерикса, И. Е. Тамма, А. А. Фридмана, Ю. А. Круткова, Л. Д. Ландау, Я. И. Френкеля и других. Они не только признали необходимость новых воззрений на природу, открытых специальной и общей теорией относительности, но и внесли весомый вклад в понимание и развитие идей Эйнштейна. Вторая тенденция была представлена небольшим числом ученых, в основном физиков: А. К. Тимирязев, В. Ф. Миткевич, З. А. Цейтлин, Н. П. Кастерин, философ А. А. Максимов. Суть этой тенденции, как было сказано выше, - в отрицании необходимости новых физических воззрений. Позиция, которая защищалась этими учеными, тоже имела своих предшественников в России, в частности, известного физика Д. А. Гольдгаммера. Хотя эта группа была немногочисленна и не нашла поддержки среди подавляющего большинства физиков и философов, ее представители выступали устно и печатно часто, и прошло довольно много времени, пока не была доказана бесплодность защищавшейся ими позиции.

Но некоторые сторонники новых физических воззрений допустили в рассматриваемый период ряд ошибок по проблеме взаимоотношения классической и релятивистской механики, которые имели методологический характер и широкий философский резонанс.

Необходимо заметить, что возникновение новой релятивистской физики поставило действительную научную проблему, имеющую важную гносеологическую значимость: как должны соотноситься две фундаментальные физические теории, каждая из которых истинна в определенной предметной области? При этом возникли следующие возможные решения: классическая механика истинна, поэтому необходимо истолковать круг фактов, для которых создана новая теория, в ее терминах и понятиях. Другая альтернатива: классическая механика ложна, ошибочна, поэтому необходимо придерживаться в дальнейшем идей и требований новой теории. Наконец, существовала концепция, которая утверждала необходимость диалектического сочетания достижений этих теорий, не отбрасывая ни одной из них.

Анализируя физическую и философскую взаимосвязь теории относительности и классической механики Ньютона, большинство ученых в рассматриваемый период подчеркивало, что противоречия в развитии классической механики, особенно трудности, связанные с развитием электронной теории Лоренца и электродинамики Максвелла, привели к необходимости появления теории относительности Эйнштейна. Большинство авторов критиковало положения ньютоновской механики об абсолютном пространстве, абсолютном времени, абсолютном движении, но при этом забывали подчеркнуть следующий, важный для истории науки факт, - что их введение в естествознание явилось физической и логической необходимостью. Таким образом, можно показать, что основные принципы, положенные в основу механики Ньютона, историчны, что они ограничены

областью движения тел со скоростями, пренебрежимо малыми по сравнению со скоростью света в вакууме.

В период создания классической механики развитие физики пребывало еще на такой ступени, что Ньютон смог сформулировать только законы динамики, отражающие преимущественно одну сторону физических явлений. «Основные принципы Ньютона были с логической точки зрения столь удовлетворительными, что стремление к их обновлению могло возникнуть только под давлением опытных фактов» [6, 85].

Как же обстояло дело с соотношением теоретической системы классической физики и данных опыта? Основные понятия классической механики хорошо объясняли известные тогда опытные данные, и не было экспериментальных данных, которые не укладывались бы в ее систему.

Эйнштейн в статье «Механика Ньютона и ее влияние на формирование теоретической физики» отмечал, что Ньютон всегда стремился представить свою систему как вытекающую из опыта. И все-таки он ввел понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Не противоречит ли это сказанному о Ньютоне? Нет, ибо «именно в этом пункте Ньютон особенно последователен» [6, 86]. Так, необходимость введения абсолютного пространства вытекала у Ньютона из его знаменитого опыта с ведром. Понятие же об абсолютном времени не только не противоречило опыту, но и согласовывалось со всей совокупностью экспериментальных данных с огромной точностью. При этом надо, однако, иметь в виду, что фактическая экспериментальная база классической механики недалеко вышла за пределы обыденного опыта.

Таким образом, анализ состояния физической науки, уровня ее развития к моменту возникновения классической механики говорит о том, что введение положений ньютоновской механики об абсолютном пространстве и абсолютном времени, часто критикуемых как метафизические, было необходимым шагом. Было бы неправильно считать концепцию абсолютности пространства и времени (если понимать под абсолютностью их инвариантность) ошибочной, метафизической, несовместимой с действительной картиной мира. Эта концепция находится в таком же отношении к объективному миру, что и вся классическая физика и ее законы. Она является допустимой идеализацией действительности и приближенным ее отражением для скоростей, пренебрежимо малых по сравнению со скоростью света. Она пригодна для ситуации, при которой скорость света может считаться практически бесконечной.

Оценивая отдельные положения классической физики (абсолютное пространство, абсолютное время и т. д.), мы должны иметь в виду, что любая физическая теория является отражением определенной исторически ограниченной части объективной реальности, но границы ее применимости определяются только при наличии более общей физической теории. Здесь, разумеется, не может иметь место чисто логическое выведение исходных принципов из чего-то. Они аналитически ниоткуда не могут быть выведены. Поэтому вопрос о предметной истинности, объективности исходных постулатов решается не с помощью средств логического мышления, а с помощью практики. Последняя показала ошибочность, отсутствие предметного коррелята у названных выше понятий.

Развитие научных теорий представляет собой единство скачков и непрерывности. Причем в развитии конкретных научных теорий на первый план выдвигается та или иная сторона этого единства. В истории физики можно выделить (конечно, условно) более или менее длительные периоды, в течение которых основные тенденции развития физики остаются примерно неизменными. Остаются неизменными и используемые ею теоретические представления, даже схема объяснений экспериментальных фактов. В этом - эволюционная сторона непрекращающегося прогресса физического знания, который прерывается периодами скачков, «кризисов». Во время таких кризисов методологических основ ученые вынуждены ставить под сомнение исходные принципы, принимавшиеся как самоочевидные, незыблемые, и выдвигать новые, дающие более точную интерпретацию физических явлений. Под влиянием новых фактов физики вынуждены пересмотреть не только объяснения тех или иных фактов, теоретические представления, но и стиль мышления, искать новые пути развития физики. Это - революционная сторона в развитии физического знания.

Такие этапы характеризуют не только кризис основ, но и являются решающими в развитии познания объективной реальности. Начало XX века было для физики одним из таких переходных периодов. Появление теории относительности, квантовой механики коренным образом изменило взгляды физиков на природу и ее познание. Теория относительности ознаменовала собой начало поворота не только в области физики, но и в области методологии познания. Пересмотр теорией относительности наших представлений о пространстве, времени и движении облегчил критический анализ ряда физических понятий. В этой связи представляет интерес проанализировать те физические идеи, которые непосредственно привели к созданию специальной теории относительности.

Выяснение физических идей, логическим завершением которых явилась специальная теория относительности, представляет интерес по следующим причинам. Во-первых, решение этой задачи может способствовать пониманию содержания таких фундаментальных физических понятий, как причинность, состояние, изменение и т. д. в системе квантовомеханического способа описания, и сравнению их с содержанием этих понятий в классической механике. Во-вторых, решение

этой задачи даст возможность выяснить исходные физические принципы специальной теории относительности (представляет интерес и выяснение смысла этих исходных принципов с точки зрения современной науки). Анализ данной проблемы может содействовать пониманию физической и философской взаимосвязи теории относительности и классической механики.

Непосредственное развитие теории относительности свидетельствует о выдвижении на первый план непрерывной преемственной стороны становления физических теорий. Теорию относительности можно рассматривать как прямое продолжение многих идей и принципов классической физики и математики XIX столетия. Наиболее важными физическими теориями, содержащими многие идеи теории относительности, явились:

а) развитие вариационных принципов механики (в целом развитие аналитической механики);

б) развитие неевклидовой геометрии (в этом отношении характерно, что ученые, выступавшие против основных принципов теории относительности, выступали также против «реальности» геометрии Лобачевского - Римана);

в) развитие волновой оптики, в частности, уравнение движения фронта волны;

г) развитие электродинамики Максвелла - Герца - Лоренца. Развитие классической электродинамики от Максвелла до Лоренца было необходимой логической и исторической предпосылкой теории относительности. В этой связи наиболее заметна ограниченность взгляда, согласно которому теория Эйнштейна считается тождественной теории Лоренца. Ибо один из исходных аргументов этой точки зрения - тождественность математического аппарата - во многом утрачивает свою доказательную силу.

Во всех перечисленных физических теориях и принципах потенциально содержались идеи относительности, а именно: многие стороны релятивистской кинематики - взаимосвязь пространства и времени, новая теорема сложения скоростей и т. д. Кстати, данное обстоятельство обусловило то, что к открытию теории относительности подошли с разных сторон Г. Минковский, А. Пуанкаре, Г. Лоренц.

Однако сказанное не означает, что специальная теория относительности просто обобщила идеи, имевшиеся в классической физике. Она в процессе обобщения пришла к ряду новых, революционных, перспективных, фундаментальных идей. К числу их принадлежат:

а) обобщение принципа относительности Галилея - Ньютона и раскрытие физического содержания преобразования Лоренца. На первый взгляд кажется, что теория относительности механически перенесла принцип относительности, известный классической механике как принцип относительности Галилея - Ньютона, на новый ряд явлений (кстати, так и представляли себе противники теории относительности взаимоотношение принципа относительности в классической механике и принципа относительности в теории Эйнштейна).

В действительности это был коренной, качественный пересмотр старого, ограниченного принципа относительности Галилея - Ньютона. Об этом говорит не только различие математического основания теории - преобразование Галилея и преобразование Лоренца, но главным образом раскрытие их физического содержания. «Классические», ньютоновские позиции Лоренца и Пуанкаре (что особенно проявилось в спорах о роли теории эфира) исключали возможность правильного физического истолкования найденных математических преобразований.

Новая интерпретация преобразований Лоренца позволила Эйнштейну не только уточнить их, но и создать новую физическую теорию пространства и времени;

б) введение новой мировой константы - постоянства скорости света в пустоте, отображающей структуру взаимосвязи пространства и времени;

в) доказательство всеобщего значения зависимости массы от скорости движения;

г) разработка основ новой релятивистской механики, ее кинематики и динамики;

д) раскрытие внутренних связей между законами сохранения энергии, массы и импульса. Это дало

возможность применить теорию относительности и к микроскопическим процессам.

Теория относительности подготовила в значительной степени возникновение новой квантовой механики, основоположником которой явился Луи де Бройль.

Анализ истории взаимосвязи теории относительности и классической механики указывает на несостоятельность утверждений об изолированности теории относительности от развития физической мысли. Попытки решения некоторых проблем, разработанных Эйнштейном, ранее предпринимались рядом ведущих физиков того времени, и в первую очередь, Пункаре, Лоренцом, Минковским, Ланжевеном и другими. А. Эйнштейн подчеркивал преемственность идей, существующих между классической физикой и теорией относительности. Так, на прямой вопрос А. Зелига о том, в какой степени зависят работы Эйнштейна от выполненных ранее работ Лоренца, основоположник нового учения о пространстве, времени и тяготении в ответном письме писал: «Если заглянуть в прошлое развития теории относительности, не будет сомнений в том, что в 1905 году она созрела для своего появления. Лоренц уже знал, что уравнениям Максвелла соответствуют преобразования, названные потом его именем, а Пуанкаре углубил эту идею. Я был знаком с фундаментальной работой Лоренца, вышедшей в 1895 году, но позднейшей работы и связанного с ней исследования Пуанкаре не знал. В этом смысле моя работа была самостоятельной. Новое в ней со-

стояло в следующем. Лоренцовы преобразования выводились здесь не из электродинамики, а из общих соображений...» [1, 67].

Письмо это интересно не только тем, что оно дает ясное представление об источниках специальной теории относительности, но и тем, что Эйнштейн показывает в нем роль общих соображений в создании теории относительности. Подход Эйнштейна к проблеме в целом существенно отличается от подхода всех исследователей, которые до этого занимались проблемой эфира. Эйнштейн не стал искать решения трудностей на том же пути, по которому шли его предшественники - модификации структуры эфира, он принципиально изменил весь подход к проблеме, все понимание проблемы. Эйнштейн оставил в стороне волновавший многих физиков (в том числе и Пуанкаре и Лоренца) вопрос о том, увлекается ли эфир или нет и каков механизм взаимодействия Земли и эфира. Вместо этого (но учитывая все отрицательные результаты, имевшие здесь место) Эйнштейн меняет угол зрения, подход к проблеме - более строго анализирует самые очевидные, фундаментальные понятия классической механики - пространство и время. Чтобы произвести переворот во взглядах на пространство и время, Эйнштейну «потребовался глубокий анализ понятий пространства и времени и некоторые остроумнейшие мысленные эксперименты» [2, 293].

Все новое, что было создано специальной теорией относительности, послужило материалом для создания и развития новой физики, нового физического миропонимания. Рассмотрение состояния физической науки в период создания теории относительности показывает, что она — плод размышления над всем ходом развития предшествующего и выход из той ловушки, в которую попала физика. Таким образом, в своем зародыше и источниках специальная теория относительности принадлежит классической физике, а в своих выводах - новой физике.

В этот период формируется и другое мнение. Показательным является утверждение И. Е. Орлова: «Несмотря на колоссальные успехи новейшей физики, мы нигде не видим принципиального разрыва с прошлым; важнейшие идеи Ньютона сохраняют свое значение и до настоящего времени, причем расхождение между идеями Ньютона и современной физикой является скорее кажущимся» [3, 231].

И. Е. Орлов подчеркивает, что в современной физике идеи Ньютона не отбрасываются полностью и сохраняют свое значение. Однако автор не видит тех качественных, поистине революционных изменений, которые проникли в новую физику, в физическое миропонимание.

Для правильного понимания смены одной физической теории другой надо рассуждать диалектически. Для выражения этого важного факта современная физика пользуется принципом соответствия, открытым Н. Бором полуэмпирическим путем. С. Ю. Семковский, например, настаивая на единстве физического знания, отмечал, что «главную доказательную силу своих формул Эйнштейн справедливо усматривает в том, что в первом приближении они дают формулы Ньютона, которые они, таким образом, содержат в себе как свой частный случай». Далее С. Ю. Семковский указывает на справедливость такого принципа и в математике: «То же относится и к евклидовой геометрии, которая сохраняет свою истинность в качестве первого приближения и применима также в дальнейшем к ограниченным участкам опыта» [4, 64-65]. В дальнейшем, с возникновением квантовой физики, роль принципа соответствия как одного из важнейших регулятивных принципов значительно возросла, что потребовало его гносеологического анализа. Объяснение этого принципа должно быть получено в области научной философии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зелиг, А. А. Эйнштейн / А. А. Зелиг. - М., 1966.

2. Зоммерфельд, А. Электродинамика / А. Зоммерфельд. - М., 1958.

3. Орлов, И. Е. Логика естествознания / И. Е. Орлов. - М.; Л., 1925.

4. Семковский, С. Ю. Теория относительности и материализма / С. Ю. Семковский. - Харьков, 1924.

5. Шейн, Ю. Метафизика физики / Ю. Шейн. - М., 1933.

6. Эйнштейн, А. Собр. науч. тр. / А. Эйнштейн. - М., 1967. - Т. IV.

УДК 1 ББК 87.25

З. И. Шимко, В. В. Подберезный МИР ПОВСЕДНЕВНОСТИ В «ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ»

Аннотация. Повседневный мир - это мир, в котором мы живем. Это совокупность житейских понятий и представлений, которые обладают определенной устойчивостью и могут порождать проблемы в процессе усвоения естественнонаучных понятий. Народные приметы погоды отражают опыт общения человечества с природой, его наблюдательность.

Ключевые слова: повседневный мир, народные приметы погоды, изменения в живой и неживой природе, апелляция к народному опыту, когнитивный диссонанс, сохранение наивных теорий.