Интернаучные отношения физики

Основная цель данной главы состоит в обеспечении понимания студентом связи физики с другими отраслями науки. В результате изучения материала данной главы студент должен:

знать

• способы символизации интернаучных связей, одной стороной которых является физика;

уметь

• давать адекватную характеристику связям физики соответственно с формальными, естественнонаучными и аксиологическими дисциплинами;

владеть

• • арсеналом средств для выражения интернаучных связей физики;
• • способами критики физикализма, а также подмены физики другими отраслями наук, например математикой или информатикой.

Ключевые слова: моделирование, символизация, физикализм.

Физика и логика

После рассмотрения интертеоретических отношений физики в параграфе 8.3 резонно обратиться к ее связям с различными отраслями наук. Все отрасли наук взаимосвязаны между собой. В эти связи вплетена и физика.

Для начала обратимся к связи физики с логикой. Бросается в глаза, что логическая относительность наук была осознана в физике позже, чем в математике, и к тому же не в столь яркой форме. Становление классической механики было тесно связано с судьбами математического анализа. Казалось, что она не нуждается в каком-то особом логическом аппарате. Физики руководствовались формальной логикой Аристотеля, не особенно задумываясь о ее тонкостях.

Даже в наши дни о логической относительности классической физики рассуждают крайне редко. Лишь при переходе к квантовой механике физики начинают проявлять признаки интереса к логике.

Разумеется, без обращения к логике физики не могут обойтись. Что касается классической физики, то в ней в основном используется логика предикатов первого порядка, причем далеко не всегда безошибочно. Приведем на этот счет простой пример.

Согласно логике, связки, например, есть, и, или, не обозначают признаки вещей. Все остальные слова, входящие в предложения, являются обозначениями признаков вещей. Сами вещи выступают как ансамбли признаков. Рассмотрим утверждение «Тело сохраняет состояние покоя». «Тело» — это вещь, обладающая признаками, например, массой и пространственными размерами. «Состояние покоя» — это признак, нулевая скорость, определяемая, например, спидометром. Но чем же является процесс, обозначаемый глаголом «сохраняет»? Вроде бы процессом, который предполагает такое изменение двух или нескольких признаков, которое оставляет без изменения характерную для них совместную величину. Если одно уменьшается, то другое увеличивается, как это имеет место, например, относительно кинетической и потенциальной энергии при движении тела, подброшенного на поверхности Земли вверх. Рассматриваемое «сохраняет» не предполагает совместного изменения признаков. Оно является не процессом, а просто-напросто логической связкой. А между тем многие физики придают ей значение реального процесса. Когда физик говорит, что тело обладает тем или иным признаком, то «обладает» опять же является не реальным процессом, а связкой. Таким образом, физикам желательно знать логические системы. Это избавит их от многих ошибок, связанных, в частности, с приданием связкам предметных значений.

Наиболее эффективно физико-логическое моделирование используется в квантовой механике. Так как концептуальный аппарат квантовой механики несовместим с классической логикой и лежащей в ее основании булевой алгеброй, то возник вопрос об особой квантовой логике. Первой попыткой ее систематического изложения стала статья Дж. фон Неймана и Г. Биркхофа^[1]. Впоследствии квантовая логика не раз становилась предметом тщательных исследований^[2]. К настоящему времени твердо установлено, что логика квантовой механики не сводится к классической логике. Показательно, например, что соотношение неопределенности Гейзенберга несовместимо с классическим законом дистрибутивности. Если в соответствии с ним описать движение квантовой частицы слева направо, то следует вывод, что она должна находиться либо слева, либо справа от избранной точки отчета. Но соотношение неопределенности Гейзенберга не позволяет выделить саму эту точку отсчета. В современном ее виде квантовая логика чаще всего рассматривается как вариант либо логики пропозиций, либо многозначной логики.

Отвечая на вопрос «чему нас научила квантовая логика?», Д. Фалэс пришел к следующим выводам^[3]. Во-первых, приходится рассматривать физический смысл различных логических связок. Во-вторых, существует иерархия логических систем, каждая из которых позволяет представить, разумеется, с различной степенью успешности, некоторые черты квантовой механики. В-третьих, есть такие логические модели, которые проясняют вопрос о невозможности скрытых параметров и необходимости принципа дополнительности.

Разумеется, не следует отождествлять квантовую логику, с одной стороны, и логическую интерпретацию квантовой механики, с другой стороны. Если речь идет о квантовой логике, то имеется в виду логический аппарат, необходимый для обеспечения функционирования квантовой физики. При этом нет притязаний на первичность логики по отношению к физике. Логике, конечно же, придается определенное значение, но лишь в рамках физико-логического моделирования. В случае логической интерпретации квантовой механики акцент делается именно на логике, она теперь считается первичной по отношению к квантовой механике. Но при этом выясняется, что логика сама по себе не выражает существо физических процессов. В границах физики всякое ущемление ее прав оказывается несостоятельным. Именно поэтому автор полагает, что как таковая логическая интерпретация квантовой механики несостоятельна. Актуально физико-логическое моделирование, которое способствует прояснению концептуального устройства квантовой механики. Но оно не предполагает сведения квантовой механики к логике, что является одной из визитных карточек логицизма.

Порой к физике обращаются профессиональные логики. При оценке их усилий всегда следует четко различать физикологическое и логико-физическое моделирование. В первом случае преодолеваются действительные проблемы физики. Принципиально другой характер имеет книга А. А. Зиновьева «Логическая физика»^[4]. В ней, по сути, (что не отмечается ее автором) имеет место логико-физическое моделирование. Книга Зиновьева является творческим вкладом не в физику, а в логику.

На взгляд автора, применительно к физике логика находится в густой тени от математики. Можно лишь надеяться, что найдутся авторы, которые выведут ее из этой тени. Разумеется, в актуальности физико-логического моделирования не приходится сомневаться.

Выводы

• 1. Между логикой и физикой существуют интернаучные отношения.
• 2. Следует проводить четкое различие между физико-логическим и логико-физическим моделированием. Для физики актуально физико-логическое моделирование.

• [1] Birkhoff G., Von Neumann J. The logic of quantum mechanics // Annals of Mathematics. 1936. Vol. 37. No. 4. P. 823−843.
• [2] Васюков В. Л. Квантовая логика. М.: Пер Сэ, 2005.
• [3] Foulis D. J. A half century of quantum logic — what have we learned? // URL: quantonics.com/Foulis_On_Quantum_Logic.html/.
• [4] Зиновьев А. А. Логическая физика. М.: Наука, 1972.