Полная версия

Главная arrow Философия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Метод симметрий

Метод симметрий как способ построения научных теорий возник одновременно с появлением научных теорий как качественно особого уровня научного знания со своей онтологией (идеальные объекты) и своей гносеологией (логически доказательный вид знания). Идеальные объекты и их логически доказательное описание обеспечивают теоретическому знанию не только относительную самостоятельность по отношению к эмпирическому знанию, но и известную самодостаточность, а значит, и способность функционировать и развиваться по своим особым законам и на своей собственной, внутренней основе. Однако у теоретического знания в качестве одной из серьезных гносеологических проблем, возникшей как следствие его относительной самостоятельности и относительной независимости от эмпирического знания, стала проблема обоснования объективности теоретического знания и прежде всего теоретических законов.

Проблема объективности законов и фактов эмпирического уровня знания решается их соотнесением с данными наблюдения и эксперимента и демонстрацией соответствия эмпирических законов и фактов данным чувственного опыта как репрезентации содержания «вещей в себе». Такое непосредственное соотнесение теоретического знания с чувственным опытом как критерием установления объективного характера теоретического знания «не проходит», поскольку теория имеет своим непосредственным предметом не материальные объекты, а идеальные. Поскольку, как учил еще Платон, непосредственно предметом научных теорий являются не вещи, а идеи вещей. Сам Платон решал проблему обоснования объективности теоретического знания в рамках своей концепции теории познания как припоминания душой познающего субъекта идей, которые его душа созерцала до своего вселения в тело познающего субъекта, в особом мире идеальных сущностей или идей. Конечно, это было чисто мифологическое обоснование объективного характера теоретического знания, позднее трансформировавшееся в теорию «врожденного» характера теоретического знания (Р. Декарт, Г. Лейбниц, И. Кант, Г. Гегель, Э. Гуссерль и др.)

Самосознание научного сообщества не могло согласиться с таким явно мифологическим и метафорическим обоснованием научных теорий. Решение этой проблемы было найдено фактически в самосознании науки XVIII в., хотя первые шаги в этом направлении сделал Г. Галилей. Речь идет о гениальном открытии — сознательном введении Галилеем в структуру физической теории такого нового ее элемента, как правила преобразования уравнений теории, выражающих ее законы, при переходе от одной инерциальной системы отсчета к любой другой [4,9,21,22]. Эти преобразования должны быть такими, чтобы обеспечить ковариантность

(неизменность, одинаковость по форме) теоретических законов механики во всех системах отсчета, их независимость от выбора субъектом той или иной инерциальной системы отсчета (а такой выбор абсолютно необходим как условие определенности теоретического описания). Сохранение формы законов-уравнений в различных системах отсчета называется проявлением их симметричного характера (или симметричности). Неизменность или симметричность теоретических законов стала отныне пониматься как необходимое условие доказательства их объективности в рамках теоретического уровня познания.

Быть объективным для научного теоретического закона означает только одно — быть симметричным, тождественным, неизменным по отношению к определенному виду преобразований. Другими словами, теоретический закон является объективным тогда и только тогда, когда демонстрируется его инвариантность для всех систем отсчета, его независимость от них как конкретных условий его реализации. Сформулированное позже Галилеем требование инвариантности теоретических законов получило по иронии судьбы наименование «принцип относительности», хотя более точно его называть «принцип абсолютности теоретических законов» или «принцип симметричности теоретических законов», или «принцип объективности, общезначимости научных законов». Но в одном отношении слово «относительность» является также принципиальным для определения симметричности, а тем самым и объективности научных законов. Дело в том, что не существует абсолютной или безотносительной симметричности. Любой закон (отношение) или свойство является неизменным, сохраняющимся, симметричным всегда только по отношению к определенным преобразованиям и благодаря им. Поэтому говорить о симметричности или объективности законов вне указания на те преобразования, которые только и реализуют эту симметричность, бессмысленно, или это будет эллиптическое по форме утверждение. Симметричность законов «конструируется», «достигается» только с помощью определенных математических преобразований. Можно сказать и более жестко: нет преобразований — нет симметрии.

Одна из главных задач ученого-теоретика и заключается именно в том, чтобы найти, открыть, подобрать преобразования как инструмент обоснования симметричности, объективности уравнений, претендующих на статус теоретических законов. Так, при переходе к описанию пространственных и временных координат материальной точки (и соответственно пространственных и временных интервалов между точками) из одной инерциальной системы в другую преобразования Галилея для характеристик пространственной координаты точки имеют вид: х{ = x0—vt, ух = у0, Z = Zo', для характеристики временного положения точки tx = /0, для массы т1 = т0. Использование этих преобразований гарантирует не только инвариантность (неизменность, симметричность) пространственных и временных характеристик всех тел при их пересчете из одной системы отсчета в другую, но и обеспечивает инвариантность всех законов теоретической механики Ньютона, равно как и законов многих других физических теорий. Однако преобразования Галилея не могли обеспечить инвариантность (абсолютность, одинаковость) скорости света во всех инерциальных системах отсчета и тем самым придать утверждению о постоянстве скорости света как максимально возможной скорости физических тел и процессов характер теоретического закона. Но тогда «зависало» обоснование объективного характера законов теоретической электродинамики и теоретической термодинамики. Для того чтобы положительно решить эту проблему, X. Лоренц ввел новые не-галилеевы преобразования:

Благодаря преобразованиям Лоренца удалось придать симметричность не только законам классической механики, но и законам электродинамики и термодинамики. Однако за этот синтез пришлось «заплатить» некоторую гносеологическую цену. По отношению к преобразованиям Лоренца пространственная протяженность тел и временная длительность между событиями, а также масса тел стали не абсолютными, инвариантными, а относительными физическими характеристиками (свойствами) тел. Это означает, что данные характеристики зависят от выбора конкретной инерциальной системы отсчета и имеют определенное значение только в конкретной системе отсчета. Изменения статуса пространства, времени и массы с абсолютных характеристик тел на относительные характеристики, зависящие от конкретной системы отсчета, с трудом утверждались в научном сообществе. Окончательно это произошло с принятием научным сообществом во втором десятилетии XX в. построенной А. Эйнштейном теории относительности, сначала частной, или специальной, а затем и общей. Для этого Эйнштейну пришлось ввести в механику новый теоретический конструкт — пространство-время (четырехмерную математическую и физическую реальность — пространственно-временной континуум) и вместе с тем отказаться как от неприемлемых и теоретически бессмысленных таких понятий ньютоновской механики и классической физики, как «абсолютное пространство», «абсолютное время», «абсолютная масса», «физический эфир» (универсальная материальная среда). Это была революция в развитии теоретической физики. Философское оправдание этой революции Эйнштейн видел в одном — достижении большего единства физического знания, чем оно было раньше, и обосновании объективного (симметричного) характера большинства физических законов. Эта же философская идея служила основным мотивом в стремлении Эйнштейна объединить теорию относительности и квантовую механику, которая была индетерминисте кой вследствие принципа неопределенности, а теория относительности, как и классическая механика, являлась явно детерминистской с линейными уравнениями-законами. Сегодня реализация объединительной идеи Эйнштейна как программа развития теоретической физики заключается в поиске нового теоретического фундамента для всей физики. Она происходит в двух основных направлениях: 1) создание единой теории поля на основе выдвижения неких теоретических принципов, которые объединили бы в единое целое все четыре известных на сегодня вида фундаментальных физических взаимодействий — электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное; 2) создание теории струн как принципиально новой исходной математической структуры всей физики. Работа в каждом из этих направлений деятельности современных физиков-теоретиков пока еще не увенчалась решающими результатами [27—29].

В современной теоретической физике установлено (Э. Нетер) существование внутренней взаимосвязи между симметрией и законами сохранения. Каждому закону сохранения соответствует определенный тип симметрии:

закон сохранения количества движения есть следствие однородного характера пространства, т.е. допущение о равноправии, тождественности всех точек пространства относительно трансляционной (переносной) симметрии;

закон сохранения энергии есть следствие утверждения об однородности времени (или равноправия всех моментов времени относительно трансляционной симметрии). В частной теории относительности инвариантность закона сохранения энергии-импульса есть следствие допущения однородного характера пространства-времени;

закон сохранения момента количества движения есть следствие лоренц-эйнштейновского принципа относительности.

Математически основу метода симметрии и его использования при построении научных теорий составляет алгебраическая теория групп и ее симметрий относительно различных видов преобразований.

Под группой в математике понимается такая совокупность (множество) операций, производимых над какими-либо объектами, которая обладает тем замечательным свойством, что результат последовательного применения двух или большего числа операций из этой совокупности (конечной или бесконечной) равносилен какой-то одной операции этой совокупности [4]. Например, умножение какого-либо числа сначала на число т, а затем на число п равносильно его умножению на число тп. Для групп выполняются следующие условия: I) в группу (совокупность операций) входит некая единичная (тождественная себе) операция, не изменяющая объект; 2) для каждой операции группы существует обратная операция, действие которой противоположно; 3) для операций всегда выполняются сочетательные (ассоциативные законы): {а®Ь)®с = а®(Ь®с). Например, операция обычного умножения ассоциативна: (ab)c = а{Ьс).

Любая симметрия всегда описывается в любой научной теории на языке теории групп. Это служит еще одним доказательством неразрывной внутренней связи между научной теорией и математикой и объяснением того несомненного факта, что математический язык является наиболее адекватным языком и средством описания в рамках теории свойств и отношений ее идеальных объектов.

Частным случаем симметрии любого теоретического объекта является его тождество самому себе (А = А). Хотя реальный мир и эмпирический мир в целом дисимметричны (т.е. в них имеется как тождество (совпадение), так и различие (несовпадение) и объектов, и их частей), теоретическая реальность всегда строится как в существенной степени симметричная (почти симметричная). Ибо только так могут быть обеспечены логическая доказательность, внутреннее совершенство и целостность теории. Но по этой же причине теория по самому своему существу никогда не может быть полностью тождественна объективной или эмпирической реальности, а только в той степени, в какой объективная и эмпирическая реальности являются выражением симметрии (причем конкретного вида симметрии, зафиксированного в той или иной теории). В этом плане теория по отношению к объективной действительности всегда выступает в виде образца, нормы, эталона или должного по отношению к сущему. Благодаря этому сравнение теории и действительности всегда имеет ценностный характер и смысл.

Полное установление того, насколько действительность расходится с теорией, позволяет человеку, с одной стороны, адекватно адаптироваться к действительности, а с другой — в случае необходимости изменять и совершенствовать действительность в направлении приближения ее к теоретическому идеалу и приспосабливать ее к своим интересам и нуждам. В этом отношении, перефразируя известные слова Гегеля, можно утверждать, что если действительность (природная или социальная) не соответствует теории (у Гегеля — содержанию Абсолютной идеи), то «тем хуже для действительности» [5]. Как нельзя без определенных эталонов эффективно действовать в любой конкретной сфере практической деятельности (например, искусстве), так нельзя точно оценить объективную реальность без некоторых образцов теоретической реальности. Теоретическая реальность с самого начала строится в науке как точная и совершенная. Конечно, это не означает, что со временем сами образцы (или эталоны) не меняются или не может быть одновременно предложено (построено) несколько эталонов (теорий). Как свидетельствует история научного познания, реально имеет место именно последнее. В этом и состоит основная трудность решения проблемы объективной истинности тех или иных научных теорий. Как оказалось, множество решений этой проблемы находится в континууме от наивной теории отражения вплоть до конвенционализма в понимании природы теоретической истины.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>