2020/2021

Философские проблемы современной физики

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Статус: Факультатив

Кто читает: Школа философии и культурологии

Когда читается: 3, 4 модуль

Преподаватели: Терехович Владислав Эрикович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 48

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

• 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

• 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

• 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.
• Механика Ньютона. 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.
• Структура материи, ее делимость и реальность
  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.
• Что значит существовать в философии и в физических теориях?
  Проблема реальности в философии. Возможные миры. Актуальное и потенциальное в вопросе о реальности. Возможные состояния и траектории в физике. Концепции реальности в современной философии науки. Проблема реальности ненаблюдаемых объектов. Теоретические понятия и идеализированные объекты. Соотношения моделей математических и физических. Реальность математических объектов.
• Эволюция представлений о пространстве. От Аристотеля до СТО.
  Эволюция философских представлений о пространстве и эфире. Локальность, принципы дальнодействия и близкодействия в физических теориях. Идеи Фарадея и Максвелла. Проблема сложения скоростей и эфир. Принцип относительности Эйнштейна и влияние Маха. Эквивалентность массы и энергии. Идеи Минковского. Отличия философских оснований СТО от механистической парадигмы. Смысл симметрий в физике и связь с принципами сохранения.
• Эволюция представлений о пространстве. ОТО и космология.
  Общий принцип относительности Эйнштейна. Поле вместо тяготения. Инерционная и гравитационная массы. Геодезические линии и инерция. Смысл уравнения Эйнштейна. Отличия философских оснований ОТО от механистической парадигмы. Смысл симметрий в физике. Связь с принципами сохранения.
• 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 времени в философии.
  Свойства времени: длительность, направленность, однородность, делимость, вечность. Философские концепции времени: субстанциальная и реляционная, статическая и динамическая, презентизм, этернализм и блок-вселенная.
• Представления о времени в фундаментальных физических теориях.
  Обратимость законов физики и необратимость явлений. Проблема направленности различных «стрел времени». Время в специальной и общей теории относительности, в квантовой теории, в космологии и термодинамике.
• Эволюция Вселенной. Параллельные вселенные в физике и метафизике.
  Теория Большого взрыва и инфляционная космология. Космологическая постоянная и темная энергия. Темная материя. Проблемы обоснованности научного знания в астрономии и космологии. 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.
• Термодинамика. Эволюции сложных систем.
  Энтропия и смысл Второго начала термодинамики. Особенности эволюции сложных неравновесных систем. Хаос. Энтропия и стрела времени. Детерминизм и вероятностная причинность. Корреляции в опытах.

Элементы контроля

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

Промежуточная аттестация

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

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., 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., 2012
• КЭД - странная теория света и вещества, Фейнман, Р., 2018
• Математические начала натуральной философии, Ньютон, И., 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., 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., 2003
• Характер физических законов, Фейнман, Р., 2017
• Эволюция физики : развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов, Эйнштейн, А., 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., 2017
• Время, хаос, квант : к решению парадокса времени, Пригожин, И. Р., 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., 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., 1968
• Космос Эйнштейна : как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени, Каку, М., 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., 2017
• О науке : пер. с фр., Пуанкаре, А., 1990
• Программируя Вселенную, Ллойд, С., 2013
• Путь к реальности, или Законы, управляющие Вселенной, Пенроуз, Р., 2007
• Сущность теории относительности, Эйнштейн, А., 1955
• Фейнмановские лекции по физике. Вып. 8,9: Квантовая механика, Фейнман, Р., 2014
• Философия пространства и времени, Рейхенбах, Г., 2009
• Философские проблемы пространства и времени, Грюнбаум, А., 1969
• Четыре концепции времени в философии и физике, Молчанов, Ю. Б., 1977
• Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории : пер. с англ., Грин, Б., 2017