WikiDer > Философская интерпретация классической физики
Классический Ньютоновский физика формально заменена квантовая механика в малых масштабах и относительность в больших масштабах. Поскольку большинство людей продолжают мыслить категориями событий, которые мы воспринимаем в человеческом масштабе повседневной жизни, возникла необходимость предоставить новый философская интерпретация классической физики. Классическая механика чрезвычайно хорошо работала в своей области наблюдений, но делала неточные прогнозы в очень малых масштабах - системах атомного масштаба - и когда объекты двигались очень быстро или были очень массивными. Теперь, глядя через призму квантовой механики или теории относительности, мы можем увидеть, что классическая физика, импортированная из мира нашего повседневного опыта, включает в себя понятия, которым нет реальных доказательств. Например, одна из широко распространенных идей состоит в том, что существует одно абсолютное время, разделяемое всеми наблюдателями. Другая идея заключается в том, что электроны представляют собой дискретные сущности, подобные миниатюрным планетам, которые вращаются вокруг ядра по определенным орбитам.[1].
В принцип соответствия говорит, что классические объяснения являются приближениями к квантовой механике, которые для всех практических целей эквивалентны квантовой механике при работе с событиями макромасштаба.
При использовании классической механики для описания квантовых систем возникают различные проблемы, такие как ультрафиолетовая катастрофа в излучение черного тела, то Парадокс гиббса, а отсутствие нулевой точки для энтропия.
Поскольку классическая физика больше соответствует обычному языку, чем современная физика, этот предмет также является частью философской интерпретации обычный язык, у которого есть и другие аспекты.
Процесс измерения
В классической механике предполагается, что заданные свойства - скорость или масса частицы; температура газа и т. д. - в принципе может быть измерена с любой желаемой степенью точности.
Изучение проблемы измерение в квантовой механике показал, что измерение любого объекта включает взаимодействия между измерительным прибором и этим объектом, которые неизбежно влияют на него тем или иным образом; в масштабе частиц этот эффект обязательно велик. В обычном макроскопическом масштабе эффект может быть небольшим.
Кроме того, классическая идеализация свойства, которое просто «измеряется», игнорирует тот факт, что измерение свойства - например, температуры газа с помощью термометра - включает в себя уже существующее описание поведения измерительного устройства. Когда усилия были посвящены разработке операционные определения Для точного определения положения и импульса микромасштабных объектов физики вынуждены были предоставить такой отчет для измерительных устройств, которые будут использоваться в этом масштабе. Ключевой мысленный эксперимент в этом отношении известен как Микроскоп Гейзенберга.
Проблема для человека состоит в том, как правильно охарактеризовать часть реальности, о которой он не имеет прямого представления. чувственный опыт. Наши исследования квантовой области находят наиболее подходящим все, что происходит между событиями, посредством которых мы получаем нашу единственную информацию. Наши представления о квантовой области основаны на взаимодействии инструментов макросреды и органов чувств с физическими событиями, и эти взаимодействия дают нам некоторую, но не всю информацию, которую мы ищем. Затем мы попытаемся косвенным образом получить дополнительную информацию из серии этих экспериментов.
Одна интерпретация этой головоломки дается Вернер Гейзенберг в своей книге 1958 года Физика и философия,п. 144f:
Мы можем сказать, что физика является частью науки и как таковая направлена на описание и понимание природы. Любое понимание, научное или нет, зависит от нашего языка, от передачи идей. Каждое описание явлений, экспериментов и их результатов опирается на язык как единственное средство коммуникации. Слова этого языка представляют концепции повседневной жизни, которые на научном языке физики могут быть уточнены до концепций классической физики. Эти концепции - единственные инструменты для недвусмысленного сообщения о событиях, постановке экспериментов и их результатах. Поэтому, если физика-атомщика просят дать описание того, что действительно происходит в его экспериментах, слова «описание», «действительно» и «происходит» могут относиться только к концепциям повседневной жизни или классической физики. Как только физик откажется от этой основы, он потеряет средства однозначной коммуникации и не сможет продолжать заниматься своей наукой. Следовательно, любое утверждение о том, что «произошло на самом деле», является утверждением в терминах классических концепций и - из-за термодинамики и соотношений неопределенностей - по самой своей природе неполным в отношении деталей задействованных атомных событий. Требование «описать, что происходит» в квантово-теоретическом процессе между двумя последовательными наблюдениями - это противоречие. in adjecto, поскольку слово «описать» относится к использованию классических концепций, в то время как эти концепции не могут применяться в пространстве между наблюдениями; они могут применяться только в точках наблюдения.
Примат наблюдения в квантовой механике и специальной теории относительности
И квантовая механика, и специальная теория относительности начинают свое отклонение от классической механики, настаивая на первичности наблюдений и отказе признавать ненаблюдаемые сущности. Таким образом, специальная теория относительности отвергает абсолютную одновременность, предполагаемую классической механикой; а квантовая механика не позволяет говорить о свойствах системы (например, о точном положении), кроме тех, которые могут быть связаны с наблюдениями на макроуровне. Позиция и импульс - это не вещи, которые мы ждем; скорее, это результаты, полученные при выполнении определенных процедур.
Примечания
- ^ Мессия, Альберт, Квантовая механика, том I, стр. 45–50.
Смотрите также
Рекомендации
- Альберт Мессия, Квантовая механика, Английский перевод Г. М. Теммера из Mécanique Quantique, 1966, Джон Уайли и сыновья
- Лекция доктора Герберта П. Бройды в его классе статистической механики в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. [2] (1920–1978)
- "Физика и реальный мир" Джорджа Ф. Р. Эллиса, Физика сегодня, Июль 2005 г.