История и философия науки. Философские проблемы физики. История физики. Учебно-методический комплекс по дисциплине

ТЕМАТИКА СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

ПО II ЧАСТИ «ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ»

Семинар 2.1

ОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ

Вопросы для обсуждения

1.Понятие физической картины мира и ее онтологический

статус.

2.Механическая, электромагнитная и квантово-релятивистская картины мира как этапы развития физического познания.

3.Частицы и поля как фундаментальные абстракции современной физической картины мира и проблема их онтологического статуса. Онтологический статус виртуальных частиц.

4.Рождение суперструнной модели фундаментальных структур физической реальности.

Основная литература

1.Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. – М.:

Наука, 1989. – 400 с.

2.Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – 288 с.

3.Девис П. Суперсила: Поиски единой теории природы. – М.:

Мир, 1989. – 272 с.

4.Зельдович Я.Б., Хлопов М.Ю. Драма идей в познании природы: Частицы, поля, заряды. – М.: Наука, 1988. – 240 с.

5.Карнап Р. Философские основания физики: Введение в философию науки. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 360 с.

6. Латыпов Н.Н., Бейлин В.А., Верешков Г.М. Вакуум, элементарные частицы и Вселенная: В поисках физических и философских концепций XXI века. – М.: Изд-во МГУ, 2001. – 232 с.

7.Пахомов Б.Я. Становление современной физической картины мира. – М.: Мысль, 1985. – 300 с.

8.Хайдеггер М. Время картины мира // Хайдеггер М. Время и бытие: Статьи и выступления. – М.: Республика, 1993. – С. 41–62.

61

Дополнительная литература

1. Вонсовский С.В., Корюкин В.И., Талуц Г.Г. Проблема единства физического знания и развитие современных физических теорий // Философские науки. – 1991. – № 8. – С. 69–82.

2.Жог В.И., Князева В.Н. Концепция супервзаимодействия и единство физического знания // Философские науки. – 1991. – № 7. –

С. 15–30.

3.Мостепаненко М.В. Возникновение, развитие и современное состояние квантово-полевой картины мира // Философские науки. –

1989. – № 11. С. 30–38.

4.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Альфа-М, 2005. – 622 с.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2 т. – М.: Мир, 1993. – Т. 1. – 420 с. Т. 2 – 329 с.

6.Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант: К решению парадокса времени. – М.: Прогресс, 1994. – 265 с.

7.Философские проблемы классической и неклассической физики: современные интерпретации: Сборник статей / Отв. ред. С.В. Илларионов, Е.А. Мамчур. – М.: ИФ РАН, 1998. – 179 с.

Вопросы для самоконтроля

1.Что означает понятие «физическая картина мира» и какую роль она выполняет в системе физического знания?

2.Какие основные идеи, понятия и учения определяли содержание классической механистической картины мира?

3.Каково понимание материи с позиции электромагнитной картины мира?

4.Какие идеи теории относительности А. Эйнштейна входят в содержание современной естественнонаучной картины мира?

5.В чем суть концепции корпускулярно-волнового дуализма?

6.В чем состоит новизна квантово-релятивистской картины

мира?

7.Каков онтологический статус частиц и полей как фундаментальных абстракций современной физической картины мира?

8.Какое значение имело обнаружение единой природы всех известных видов элементарных частиц?

62

9.Как изменилось представление о простейших составляющих реальности в истории философии и науки?

10.Какова роль эмпирических данных полученных в экспериментах в создании единой теории элементарных частиц?

11.Имеют ли виртуальные частицы онтологический статус?

12.Меняется ли соотношение объективного и субъективного в знании о реальности в свете изучения природы элементарных частиц?

13.В чем состоит сущность физического вакуума как разновидности материи и каковы его особенности?

14.Какое мировоззренческое значение имеет создание единой теории взаимодействия?

15.На каких принципах основана современная картина мира?

Семинар 2.2

ПРОБЛЕМЫ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ В КЛАССИЧЕСКОЙ И СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ

Вопросы для обсуждения

1.Проблема пространства и времени в классической механике. Понятие абсолютного пространства.

2.Специальная и общая теории относительности А. Эйнштейна как современные концепции пространства и времени.

3.Топологические свойства пространства-времени и фундаментальные физические взаимодействия.

4.Статус понятия времени в механических системах и системах

ссаморазвитием.

Основная литература

1.Ахундов М.Д. Концепции пространства и времени: истоки, эволюция, перспективы. – М.: Наука, 1982. – 223 с.

2.Карнап Р. Философские основания физики: Введение в философию науки. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 360 с.

3.Молчанов Ю.Б. Проблема времени в современной науке. М.: Наука, 1990. – 132 с.

4. Пригожин И. Переоткрытие времени // Вопросы философии. – 1989. – № 8. – С. 3–19.

63

5.Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант: К решению парадокса времени. – М.: Прогресс, 1994. – 265 с.

6.Рейхенбах Г. Философия пространства и времени. – М.: Прогресс, 1985. – 313 с.

7.Фейнман Р.Ф., Лейтон Р.Б., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т. 2. Пространство. Время. Движение. – М.: Мир, 1967. –

168 с.

8.Философские проблемы классической и неклассической физики: современные интерпретации: Сборник статей / Отв. ред. С.В. Илларионов, Е.А. Мамчур. – М.: ИФ РАН, 1998. – 179 с.

9.Фридман А.А. Мир как пространство и время. – М.: Наука,

1965. – 112 с.

10.Чечеткина И.И. Философские и естественнонаучные представления о материи, пространстве, времени и движении: Учебное пособие. – Казань: Изд-во КГТУ, 2007. – 132 с.

Дополнительная литература

1.Аронов Р.А. О некоторых результатах постижения времени // Вопросы философии. – 1994. – № 5. – С. 150–154.

2.Вяльцев А.Н. Дискретное пространство-время. – М.: Наука,

1965. – 400 с.

3.Гайденко П.П. От онтологизма к психологизму: понятие времени и длительности в XVII–XVIII вв. // Вопросы философии. –

2001. – № 7. – С. 77–99.

4.Иващук О.Ф. Диалектика всеобщего и единичного в развертывании определения пространства-времени // Вопросы философии. – 2005. – № 7. – С. 79–90.

5.Компанеец А.С. Пространство и время в теории относительности. – М.: Знание, 1961. – 62 с.

6.Молчанов Ю.Б. Четыре концепции времени в философии и физике. – М.: Наука, 1977. – 192 с.

7.Петров А.3. Пространство, время и материя: Элементарный очерк современной теории относительности. – Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1961. – 80 с.

8.Тейлор Э.Ф., Уилер Дж.А. Физика пространства-времени. – М.: Мир, 1971. – 320 с.

9.Фок В.А. Теория пространства, времени и тяготения. – М.: Физматгиз, 1961. – 563 с.

64

10.Хокинг С. Краткая история времени: От большого взрыва до черных дыр. – СПб.: Амфора, 2001. – 268 с.

11.Чернин А.Д. Физика времени. – М.: Наука, 1987. – 221 с.

Вопросы для самоконтроля

1.В чем принципиальное различие субстанциальной и реляционной концепций пространства и времени?

2.Какой философский смысл имеет теория относительности А. Эйнштейна?

3.В чем состоят бесконечность пространства и времени и их размерность?

4.В чем отличие между галилеево-ньютоновской мерой времени и подлинным временем в специальной теории относительности?

5.Объясните феномен замедления времени?

6.Объясните, почему для иллюстрации движения Пуанкаре не подходит геометрия Эвклида?

7.Почему геометрия Г. Минковского не предполагает единого (общего, одинакового для всех) понятия одновременности?

8.Каково соотношение значений понятий «масса» и «материя»?

9.Какое значение приобретает гравитация в общей теории относительности?

10.Какова связь между гравитацией и искривлением пространства?

Семинар 2.3

ПРОБЛЕМЫ ДЕТЕРМИНИЗМА В КЛАССИЧЕСКОЙ И СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ

1Концепция детерминизма и ее роль в физическом познании. Детерминизм и причинность.

2Проблемы детерминизма в классической физике. Концепция однозначного (жесткого) детерминизма. Концепция вероятностной причинности.

3Философский смысл концепции дополнительности Н. Бора и принципа неопределенности В. Гейзинберга.

65

4 Причинность в открытых неравновесных динамических системах.

Основная литература

1 Причинность и телеономизм в современной естественнонаучной парадигме // Отв. ред. Е.А. Мамчур, Ю.В. Сачков. – М.: Наука, 2002. – 288 с.

2 Сачков Ю.В. Вероятностная революция в науке: Вероятность, случайность, независимость, иерархия. – М.: Научный мир, 1999. – 144 с.

3 Философские проблемы классической и неклассической физики: современные интерпретации: Сборник статей / Отв. ред. С.В. Илларионов, Е.А. Мамчур. – М.: ИФ РАН, 1998. – 179 с.

4 Фролов И.Т. Детерминизм и телеология. – М.: Либроком, 2010. – 272 с.

Дополнительная литература

1Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. – М.: Издво иностранной литературы, 1961. – 153 с.

2Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. – М.: Наука. Физматлит, 1989. – 400 с.

3Паршин А.Н. Дополнительность и симметрия // Вопросы философии. – 2001. – № 4. – С. 84–104.

Вопросы для самоконтроля

1Что понимают под детерминизмом в современной науке? Какие концепции детерминизма существуют в настоящее время?

2Какова роль концепции детерминизма в естественнонаучном познании?

3Каково соотношение понятий «детерминизм» и «причинность»?

4Что такое лапласовский детерминизм?

5Какие дискуссии проходили в философии науки по поводу характера причинных связей?

6В чем сущность критики Д. Юмом принципа причинности как порождающей связи?

66

7Каково соотношение причинной связи и закона?

8Предполагает ли причинность целесообразность?

9В чем особенность релятивистской причинности?

10В чем сущность концепции вероятностной причинности?

ЧАСТЬ III. ИСТОРИЯ ФИЗИКИ

Программа разработана Институтом истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН и одобрена экспертными советами ВАК Минобразования России по истории и по физике.

Тема 3.1. ВВЕДЕНИЕ В ИСТОРИЮ ФИЗИКИ

Натурфилософские корни физики. Физика в системе естественных наук. Физика и техника. Эксперимент и теория. Физические явления, законы природы и принципы физики. Математические структуры физических теорий. Физика и философия. Институциализация физики. Научное сообщество физиков. Методологические подходы к изучению развития физики: картины мира, исследовательские программы, научные революции.

Тема 3.2. ДОКЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

3.2.1.Физические знания в Античности. От натурфилософии к статике Архимеда и геоцентрической системе Птолемея.

Эволюция представлений о природе и ее первоначалах у досократиков. Античные атомисты (Левкипп, Демокрит, Эпикур, Лукреций Кар). Пифагор и Платон – провозвестники математического естествознания. Физика и космология Аристотеля. Евклид и его «Начала». Архимед и Герон Александрийский: законы рычага и гидростатики, пять простых машин. Проблема измерения времени. Оптика Евклида, Архимеда, Герона Александрийского и Птолемея. Геоцентрическая система мира Птолемея.

3.2.2.Физика Средних веков (XI–XIV вв.).

Упадок европейской науки. Освоение античного знания арабской наукой: статика и учение об удельных весах (аль-Бируни, аль-Хазини и др.), оптика (Альхазен и др.), строение вещества

67

(Аверроэс). Влияние арабов на возрождающуюся европейскую науку

XI–XIII вв.

Возникновение университетов. Статистика в сочинениях Иордана Неморария. Кинематические исследования У. Гейтсбери и Т. Брадвардина (понятие скорости неравномерного движения), а также У. Оккама и Ж. Буридана (концепция импетуса и проблема относительности движения). Учение о свете (Р. Гроссетест, Р. Бэкон,

ЭВителий).

3.2.3.Физика в эпоху Возрождения и коперниканская революция в астрономии (XV–XVI вв.).

Возрождение культурных ценностей античности. Феномен гуманизма и его связь с познанием природы. Сближение инженерного дела и естественных наук.

Физические открытия, механика и изобретения Леонардо да Винчи (законы трения, явления капиллярности, фотометрия и геометрическая оптика и т.д.). Статика и гидростатика С. Стевина. Н. Тарталья, Дж. Бенедетти и др. – предшественники галилеевского учения о движении. Создание Н. Коперником гелиоцентрической системы мира – важная предпосылка научной революции XVII в.

Тема 3.3. НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ XVII в. И ЕЕ ВЕРШИНА – КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА НЬЮТОНА

3.3.1. Подготовительный, предньютоновский период.

Кеплеровские законы движения планет. Механика Г. Галилея. Метод мысленного эксперимента. Закон падения тел, принципы инерции и относительности, параболическая траектория движения снаряда. Галилей – наблюдатель и экспериментатор. Процесс Галилея. Методология науки в сочинениях Ф. Бэкона и Р. Декарта. Картезианская картина мира и вклад Декарта в физику. Академии – основная форма институциализации науки.

Механика Х. Гюйгенса. Динамика равномерного кругового движения, формула центробежной силы. Маятниковые часы. Законы сохранения. Теория физического маятника. Теория упругого удара.

Основные достижения физики XVII в. Исследования У. Гильберта в области электричества и магнетизма. Геометрическая оптика Кеплера, В. Снеллиуса и Декарта; принцип П. Ферма. Конечность скорости света (О. Рёмер). Наблюдения дифракции света

68

(Ф. Гримальди, Р. Гук). Учение о пустоте, пневматика, учение о газах и теплоте (О. Герике, Э. Торричелли, Б. Паскаль, Р. Бойль и др.).

3.2. Создание Ньютоном основ классической механики.

«Математические начала натуральной философии» Ньютона. Путь Ньютона к созданию «Начал». Структура «Начал». Представление о пространстве и времени (абсолютные пространство и время, симметрии пространства и времени, принцип относительности). Три основных закона ньютоновской механики. Закон всемирного тяготения и небесная механика. Вывод законов Кеплера. Место законов сохранения в системе Ньютона. Ньютоновская космология. Геометрические и дифференциальноаналитические формулировки законов механики. Вклад Г. Лейбница

вмеханику. Оптика Ньютона.

3.3.Триумф ньютонианства и накопление физических знаний

ввек Просвещения – XVIII в.

Восприятие механики И. Ньютона в континентальной Европе. Аналитическое развитие механики: от Л. Эйлера и Ж. Даламбера до Ж.Л. Лагранжа и У.Р. Гамильтона. Создание основ гидродинамики (Л. Эйлер, Д. Бернулли, Даламбер). Успехи небесной механики, особенно в трудах П.С. Лапласа. Предвосхищение идеи «чёрных дыр» Дж. Мичелом и Лапласом, а также эффекта отклонения луча света, проходящего около массивного тела (И.Г. фон Зольднер). Классико-механическая картина мира (программа «молекулярной механики» Лапласа).

Исследование электричества и магнетизма – на пути к количественному эксперименту (Г. Рихман, Г. Кавендиш, О. Кулон). Флюидные и эфирные представления об электричестве Б. Франклина, Ф. Эпинуса, М.В. Ломоносова и Л. Эйлера. «Гальванизм» и явление электрического тока (Л. Гальвани, А. Вольта, В.В. Петров).

Развитие основных понятий учения о теплоте; представление о теплороде и кинетической природе теплоты (М.В. Ломоносов, Дж. Блэк, А. Лавуазье). Корпускулярная оптика: от Ньютона до Лапласа. Элементы волновых представлений о свете (Эйлер).

69

Тема 3.4. КЛАССИЧЕСКАЯ НАУКА XIX ВЕКА

3.4.1.Начало формирования классической физики на основе точного эксперимента, феноменологического подхода и математического анализа (1800–1820-е гг.).

Парижская политехническая школа – детище Великой французской революции и лидер математико-аналитического подхода

кфизике. Волновая теория света О. Френеля (ее развитие в работах О. Коши). Электродинамика (от Х. Эрстеда к А.М. Амперу). Теория теплопроводности Ж. Фурье. Теория тепловых машин С. Карно. Ключевая концепция Фурье – физика как теория дифференциальных уравнений с частными производными 2-го порядка. Освоение французского опыта в Германии (Г.С. Ом, Фр. Нейман и др.), Британии (Дж. Грин, У. Томсон и др.), России (Н.И. Лобачевский, М.В. Остроградский и др.). Формирование физики как научной дисциплины в России (от Э.Х. Ленца до А.Г. Столетова).

3.4.2.Единая полевая теория электричества, магнетизма и света: от М. Фарадея к Дж.К. Максвеллу (1830–1860-е гг.).

Накопление знаний об электричестве и магнетизме в 1820–1830-

е гг. (Дж. Генри, М. Фарадей, Э.Х. Ленц, Б.С. Якоби и др.). Фарадеевская программа синтеза физических взаимодействий на

основе концепции близкодействия. Открытие Фарадеем электромагнитной индукции. Силовые линии и идея поля у Фарадея. Электродинамика дальнодействия и её конкуренция с программой близкодействия (В. Вебер, Ф. Нейман, Г. Гельмгольц и др.). Генезис теории электромагнитного поля Максвелла. Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны и электромагнитная теория света. Представление о локализации и потоке энергии электромагнитного поля (Н. А. Умов, Дж. Пойнтинг и др.). Опыты Г. Герца с электромагнитными волнами и другие экспериментальные подтверждения теории (в частности, обнаружение П.Н. Лебедевым светового давления). Симметричная формулировка уравнений Максвелла Г. Герцем и О. Хевисайдом. Изобретение радио (А.С. Попов, Г. Маркони).

70