• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
2020/2021

Философские проблемы современной физики

Статус: Факультатив
Когда читается: 3, 4 модуль
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Целью курса является изучение философских проблем современной физики. Слушатели получат системное представление о философских основаниях фундаментальных физических теорий и содержащихся в них онтологических и эпистемологических проблемах. Слушатели узнают, что именно в современной квантовой физике и космологии заставляет нас сомневаться в привычных представлениях о законах природы. Курс может быть полезен не только студентам, обучающимся по программам физика или философия, но и всем желающим по-новому взглянуть на окружающий нас мир. Специалисты из разных областей естественно-научного и гуманитарного знания привыкли использовать общеизвестные физические понятия и принципы, как нечто не подлежащее сомнению. Пространство, время, физический объект, физическое поле, сила, энергия, физическая реальность, детерминизм, относительность, физический закон, физический эксперимент, – все эти понятия и связанные с ними принципы включены в конкретные физические теории. Однако их смысл меняется от теории к теории, иногда меняется кардинально. Кроме того, каждая из теорий имеет собственные ограничения и различные варианты интерпретаций. В течение курса мы попытаемся разобраться, какой смысл заложен в формулах и привычных понятиях фундаментальных физических теорий. Мы не будем навязывать физике тех или иных метафизических концепций. Наоборот, отталкиваясь от проблем современной физики, будем искать возможные решения среди множества философских идей прошлого и настоящего, анализировать их и сравнивать. Курс будет сопровождаться кратким историческим обзором возникновения физических теорий и философских концепций. Занятия будут проводиться с опорой на работы классиков физики и философии, а также современные исследования в области физики, философии науки и метафизики.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Формирование у слушателей систематического представления об эволюции и современном состоянии философских основаниях фундаментальных физических теорий и содержащихся в них онтологических и эпистемологических проблемах.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Распознает и умеет формулировать основные онтологические и эпистемологические проблемы современной физики.
  • Умеет критически анализировать понятия и утверждения, содержащиеся в физических теориях, в контексте различных философских концепций.
  • Знает, на какие философские концепции опирались физики при создании тех или иных теорий.
  • Имеет общее представление о философских основаниях фундаментальных физических теорий и их различиях.
  • Имеет представление об эволюции философских концепций природы времени и пространства, и о том, как они связаны с развитием физических теорий.
  • Знает и понимает, как развитие физических теорий меняло представления о классических философских проблемах.
  • Имеет представление, что именно в современной квантовой физике и космологии заставляет нас сомневаться в привычных представлениях о законах природы.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение. Обзор онтологических и эпистемологических проблем современной физики.
    Концепции соотношения философии и науки. Два мнения о пользе философии для физики. Физика и философия: отличия предмета и метода. Что входит в философские основания физики. Основные онтологические и эпистемологические проблемы современной физики.
  • Философские основания механистической парадигмы.
    Н. Коперник. Г. Галилей. И. Ньютон: новый метод, новый взгляд на пространство, время, силы, тяготение, теория света, математический анализ. Спор Г. Лейбница и И. Ньютона. Основные постулаты механистической парадигмы. Абсолютизация динамических моделей и математических закономерностей механики и их перенос на все явления. Проблема начальных условий.
  • Философские основания аналитической механики. Смысл оптико-механической аналогии.
    Общая характеристика вариационных принципов в физических теориях и связанные с ними философские проблемы. Оптико-механическая аналогия в оптике, механике и квантовой механике и ее связь с вариационными принципами.
  • Проблема бесконечной делимости пространства, времени и объектов. Философские категории потенциального и актуального в физике.
    Апории Зенона, решение Аристотеля и эволюция взглядов на актуальную и потенциальную бесконечность. Пифагор, Демокрит и Эпикур о строении вещей и квантовая теория. Концепция соревнующихся возможностей Г. Лейбница. Возможные пути в вариационных принципах и интегралах по траекториям Р. Фейнмана.
  • Концепции реальности: что значит существовать в физических теориях и в философии?
    Концепции истины в философии. Концепции реальности в философии науки: наивный реализм, научный реализм, инструментализм, экспериментальный реализм, конструктивизм и структурализм. Проблема реальности ненаблюдаемых объектов и референциальности теоретических терминов. Представления о реальности в фундаментальных физических теориях. Проблема объективности знания в физике. Принципы наблюдаемости, соответствия, инвариантности, простоты и дополнительности.
  • Философские основания электромагнитной парадигмы и специальной теории относительности.
    Трудности механистической парадигмы. Идеи М. Фарадея и Дж. Максвелла. Проблема сложения скоростей и эфир. Смысл преобразований Лоренца. Принцип относительности А. Эйнштейна и влияние Э. Маха. Эквивалентность массы и энергии. Идеи Г. Минковского. Событие, интервал, одновременность, собственное и координатное время. Отличия от философских постулатов механистической парадигмы.
  • Философские основания общей теории относительности.
    Основные идеи А. Эйнштейна и влияние Э. Маха. Общий принцип относительности. Поле вместо тяготения. Инерционная и гравитационная массы. Геодезические линии и инерция. Смысл уравнения А. Эйнштейна и вариационный принцип. Отличия от философских постулатов специальной теории относительности и механистической парадигмы.
  • Проблемы экспериментального обоснования гипотез. Трудности, возникающие при использовании научного метода.
    Структура научной теории. Этапы научного метода. Критерии научного знания и их ограничения. Критика принципов верификации и фальсификации. Проблема индукции. Теоретические понятия и идеализированные объекты. Проблема аналогий. Мысленный эксперимент. Проблемы измерения и эксперимента. Теоретическая нагруженность эмпирических данных. Недоопределенность теории опытными данными. Проблемы обоснованности научного знания в астрономии и космологии.
  • Проблемы корпускулярно-волнового дуализма. Смысл постулатов квантовой механики.
    Связь принципов Ферма и Гамильтона-Якоби с идеями Л. Де Бройля и Э. Шредингера. Трудности волновой механики. Смысл волновой функции. Смысл постулатов квантовой механики. Отличия поведения электромагнитных волн и квантовых частиц в двух-щелевом эксперименте. Смысл суммирования по путям Фейнмана на примере зеркала. Принцип неопределенности в формулировках В. Гейзенберга и Р. Фейнмана. Проблема корпускулярно-волнового дуализма. Принцип дополнительности.
  • Как квантовая механика меняет наше отношение к реальности.
    Проблема измерения и роли наблюдателя в квантовой механике. Вероятностная трактовка волновой функции. Смысл «коллапса» волновой функции в Копенгагенской интерпретации. Спор А. Эйнштейна и Н. Бора о природе квантовой реальности. Три возможных подхода к решению проблемы измерения и реальности. Сравнение интерпретаций квантовой механики. Смысл декогеренции. Переход от квантовой механики к квантовой теории поля. Стандартная модель: роль калибровочных симметрий, квантовые поля как структуры, проблема виртуальных частиц.
  • Проблема причинности и нелокальности в квантовой механике.
    Две части квантовой теории. Природа квантовой нелокальности и запутанности. ЭПР-парадокс и локальный реализм. Теорема Дж. Белла и ее экспериментальная проверка. «Кот Шредингера». Три проблемы квантовой причинности. Отличие статистической вероятности от квантовой (детерминизм и индетерминизм). Три точки зрения на их соотношение. Квантовые эксперименты с «отложенным выбором» и «квантовым ластиком». Квантовые вычисления и квантовая связь.
  • Роль принципов относительности и симметрии в фундаментальных физических теориях.
    Принципы относительности Галилея, частный и общий принципы относительности А. Эйнштейна. Смысл симметрий в физике. Связь с принципами сохранения. Смысл теоремы Нетер. Калибровочные симметрии.
  • Представления о пространстве в философских концепциях и в фундаментальных физических теориях.
    Эволюция философских представлений о пространстве и эфире. Принцип локальности и его трудности. Принципы дальнодействия и близкодействия в фундаментальных физических теориях, доводы за и против. Отличия представлений о пространстве в классической механике, в специальной и общей теории относительности, в квантовой теории и в космологии.
  • Представления о времени в философских концепциях и в фундаментальных физических теориях.
    Философский анализ свойств времени: длительность, направленность, однородность, делимость, вечность. Обратимость законов физики и необратимость явлений. Проблема направленности различных «стрел времени». Время в классической механике, в специальной и общей теории относительности, в квантовой теории, в космологии и термодинамике. Философские концепции времени: субстанциальная и реляционная, статическая и динамическая, презентизм, этернализм и блок-вселенная. Время и причинность. Проблемы путешествия во времени с точки зрения философии и физики.
  • Философские проблемы возникновения и эволюции Вселенной. Антропные принципы. Философские проблемы множественных миров.
    Трудности теории Большого взрыва и инфляционной космологии. Космологическая постоянная и темная энергия. Скорость света и инфляция. Проблема темной материи. Энтропия и смысл Второго начала термодинамики. Проблема начальной энтропии. Проблема космологической стрелы времени. Проблема тонкой настройки мировых констант. Антропные принципы. Проблемы возможных миров в философии и множественных вселенных в космологии и квантовой теории. Волновая функция Вселенной и проблема квантового наблюдателя.
  • Заключение курса. Место физической картины мира в познании природы и человека.
    Проблемы объединения парадигм фундаментальных физических теорий. Особенности эволюции сложных систем. Теория хаоса. Связь и противоречия принципов в основаниях физики, космологии, биологии и социо-гуманитарных наук. Принцип уровней масштаба. Принцип слоев реальности. Принцип соответствия. Роль математики. Релятивизм и плюрализм методологий и теорий. Проблема демаркации научных и ненаучных теорий. Роль законов природы в научном объяснении. Проблема социальной и экономической обусловленности научного результата.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Обобщающая оценка работы на семинарах
    Оценку за работу на семинаре можно компенсировать, заполнив онлайн форму с открытыми вопросами.
  • неблокирующий Контрольный опрос
    Проводится в виде ответов на открытые вопросы в онлайн форме .
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.4 * Контрольный опрос + 0.4 * Обобщающая оценка работы на семинарах + 0.2 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Бройль, Луи Луи де Бройль. Избранные научные труды. Т. 1. Становление квантовой физики: работы 1921 – 1934 годов [Электронный ресурс] / Луи де Бройль. - М.: Логос, 2010. – 556 с. - ISBN 978-5-98704-505-3.
  • Вариационные принципы механики: их развитие и применения в физике, Полак, Л. С., 2014
  • Время. Длительность. Вечность : проблема времени в европейской философии и науке, Гайденко, П. П., Блауберг, И. И., 2006
  • Гриб А.А. - Основные представления современной космологии - Издательство "Физматлит" - 2008 - 108с. - ISBN: 978-5-9221-0955-0 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2168
  • Д.Дойч - Структура реальности: Наука параллельных вселенных - Альпина нон-фикшн - 2014 - ISBN: 9785961437133 - Текст электронный - URL: https://hse.alpinadigital.ru/book/2365
  • Квантовый вызов : современные исследования оснований квантовой механики, Гринштейн, Дж., Зайонц, А., 2012
  • КЭД - странная теория света и вещества, Фейнман, Р., Тиходеева, С. Г., 2018
  • Математические начала натуральной философии, Ньютон, И., Крылова, А. Н., 2014
  • Н.Жизан - Квантовая случайность: Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса - Альпина нон-фикшн - 2015 - ISBN: 9785961440881 - Текст электронный - URL: https://hse.alpinadigital.ru/book/7891
  • Объясняя мир: Истоки современной науки: Научно-популярное / Вайнберг С., Краснянская В. - М.:Альпина Пабл., 2016. - 474 с.: 60x90 1/16 (Переплёт) ISBN 978-5-91671-479-1 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/564019
  • Природа пространства и времени, Хокинг, С., Пенроуз, Р., 2007
  • Физика и реальность : сб. статей, Эйнштейн, А., 1965
  • Физика и философия . Часть и целое : пер. с нем., Гейзенберг, В., 1990
  • Философские основания физики : введение в философию науки, Карнап, Р., Рузавина, Г. И., 2003
  • Характер физических законов, Фейнман, Р., Наппельбаума, Э., 2017
  • Эволюция физики : развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов, Эйнштейн, А., Инфельд, Л., 1968

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Alyssa Ney, David Z Albert, & Craig Callender. (n.d.). eds.) (2013): The wave function: essays in the metaphysics of quantum mechanics.
  • Brading, K., & Castellani, E. (2003). Symmetries in Physics : Philosophical Reflections. Cambridge University Press.
  • Earman, J., & Butterfield, J. (2007). Philosophy of Physics. North Holland.
  • Faye, J., & Folse, H. J. (2017). Niels Bohr and the Philosophy of Physics : Twenty-First-Century Perspectives. Bloomsbury Academic.
  • Gerard ’t Hooft. (2018). Time, the Arrow of Time, and Quantum Mechanics. https://doi.org/10.3389/fphy.2018.00081/full
  • Jaeger, G. (2009). Entanglement, Information, and the Interpretation of Quantum Mechanics. Springer.
  • John Archibald Wheeler, & Wojciech Hubert Zurek. (1983). Quantum Theory and Measurement. Princeton University Press.
  • Mumford, S. (2004). Laws in Nature. Routledge.
  • Rovelli, C. (2018). Physics Needs Philosophy. Philosophy Needs Physics. https://doi.org/10.1007/s10701-018-0167-y
  • Simon Saunders, Jonathan Barrett, Adrian Kent, & David Wallace. (2010). Many Worlds? : Everett, Quantum Theory, & Reality. OUP Oxford.
  • Tim Maudlin. (2007). The Metaphysics Within Physics. OUP Oxford.
  • Tim Maudlin. (2012). Philosophy of Physics : Space and Time. Princeton University Press.
  • Tim Maudlin. (2019). Philosophy of Physics : Quantum Theory. Princeton University Press.
  • Вечность : в поисках окончательной теории времени, Кэрролл, Ш., Шикаревой, Е., 2017
  • Время, хаос, квант : к решению парадокса времени, Пригожин, И. Р., Стенгерс, И., 1999
  • Гайденко, П. П. Научная рациональность и философский разум [Электронный ресурс] / П. П. Гайденко. - М. : Прогресс-Традиция, 2017. - 529 с. - ISBN 978-5-89826-517-5. - Текст : электронный. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1018097
  • Дюжина лекций: шесть попроще и шесть посложнее, Фейнман, Р., Фалева, Е. В., 2017
  • Избранные научные труды. Т.2: Квантовая механика и теория света: работы 1934 - 1951 годов, Бройль де, Л., 2011
  • Избранные труды : Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи, Планк, М., 1975
  • Квантовая механика и интегралы по траекториям, Фейнман, Р., Хибс, А., 1968
  • Космос Эйнштейна : как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени, Каку, М., Лисовой, Н., 2016
  • Красота физики: Постигая устройство природы / Вильчек Ф. - М.:Альпина нон-фикшн, 2016. - 604 с.: 60x90 1/16 (Переплёт) ISBN 978-5-91671-486-9 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/751676
  • Наша математическая Вселенная : в поисках фундаментальной природы реальности, Тегмарк, М., Сергеева, А., 2017
  • О науке : пер. с фр., Пуанкаре, А., Понтрягина, Л. С., 1990
  • Программируя Вселенную, Ллойд, С., 2013
  • Путь к реальности, или Законы, управляющие Вселенной, Пенроуз, Р., Логунова, А. Р., 2007
  • Сущность теории относительности, Эйнштейн, А., Смородинского, Я. А., 1955
  • Фейнмановские лекции по физике. Вып. 8,9: Квантовая механика, Фейнман, Р., Лейтон, Р., 2014
  • Философия пространства и времени, Рейхенбах, Г., Яковенко, Л. В., 2009
  • Философские проблемы пространства и времени, Грюнбаум, А., Молчанова, Ю. Б., 1969
  • Четыре концепции времени в философии и физике, Молчанов, Ю. Б., Сачков, Ю. В., 1977
  • Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории : пер. с англ., Грин, Б., Малышенко, В. О., 2017