Тестовые задания по истории и философии науки для аспирантов и соискателей
Тестовые задания по истории и философии науки для аспирантов и соискателей
1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 56
1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 56 База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2023 обратиться к администрации | Главная страница Автореферат Анализ Анкета Бағдарламасы Бизнес-план Биография Бюллетень Викторина Выпускная работа Глава Диплом |
62 ЭкономикаФилософские методы в научном познании
Минестерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Северо-Кавказкий федеральный университет»
Невинномысский технологический институт (филиал)
Факультет: ИЭФ
Реферат
По дисциплине: «Философские проблемы науки и техники»
На тему: «Философские методы в научном познании»
Выполнил:
Соловьев И.
В.
Н-АТП-мз-141
Проверил:
Проскурин А. Л.
Невинномысск 2015
Содержание
Введение
1. Виды познания. Обыденное и научное познание
2. Специфика научного познания. критерии научности
3. Структура научного познания: эмпирический и теоретический уровни
Заключение
Список источников и литературы
Введение
Все
люди от природы стремятся к знанию. Все,
что простирается перед нами и происходит
в нас, познается посредством наших чувственных
впечатлений и размышления, опыта и теории. Ощущения,
восприятия, представление и мышление,
степень их адекватности тому, что познается,
отграничение истинного знания от иллюзорного,
правды от заблуждения и лжи — все это с древнейших времен
тщательно исследовалось в контексте
разных проблем философии, но прежде всего
такого ее раздела, как теория познания. Теория
познания и «общая метафизика», рассматривающая проблемы
бытия и сознания образуют основу всей
философии.
На них уже зиждутся более
специальные разделы, посвященные вопросам
социальной философии, эстетики, этики
и т.п. Теория познания есть общая
теория, уясняющая саму природу познавательной
деятельности человека, в какой бы области
науки, искусства или житейской практики
оно ни осуществлялось. Теория познания развивалась
вместе со всей философией на протяжении
всей ее всемирной истории. Нельзя назвать ни одного
мыслителя, чтобы он с тем или иным успехом
и оригинальностью не разрабатывал проблем
познания.
Человечество всегда стремилось к приобретению новых знаний. Овладение тайнами бытия есть выражение высших устремлений творческой активности разума, составляющего гордость человека и человечества. За тысячелетия своего развития оно прошло длительный и тернистый путь познания от примитивного и ограниченного ко все более глубокому и всестороннему проникновению в сущность окружающего мира.
1. Виды познания. Обыденное и научное познание
Говоря
о знании «вообще», нужно иметь в виду чрезвычайное
разнообразие видов или характеров единого
по существу знания.
Но познание вообще нельзя
отождествлять с познанием только научным (или даже с тем, что принято считать научным) и отбрасывая все остальные виды знания
или рассматривая их лишь в той мере, в
которой они могут быть уподоблены научному
знанию. Это объясняется современной
своеобразной «сциентистской» общественной атмосферой,
культом науки или, вернее, наукообразия,
присущим современному обществу и существующим,
невзирая на возрастающую критику издержек
научно-технического прогресса и даже
параллельно с ними.
Интересно отметить, что обусловленные биологическими закономерностями элементарные «знания» наличествуют и у животныx (особенно высокоразвитых), которым они служат в качестве необходимого фактора реализации их поведенческих актов.
Если исходить из того,
что основой всякого знания является опыт
в самом широком смысле слова, то виды
человеческого знания различаются в первую
очередь по тому, на опыте какого характера
они основаны.А.С. Хомяков писал: знание истины дается лишь
взаимной любовью2. Опыт любви призван быть
подкрепленным и откорректированным силой
разума: вне усилий разума не дано
постижение ценности значимого другого.
Тип знания тесно связан с особенностями познающего субъекта. Некоторые типы знания по своей природе связаны лишь с определенным субъектом. Так, истины веры по христианскому учению открываются и доступны познанию только «соборно», в единстве человека с живым организмом церкви, что не отменяет, очевидно, исторического факта индивидуальной формулировки, «авторства» конкретных богословских положений).
Ф.М. Достоевского особенно привлекала близкая ему по своей сути мысль, высказанная Вл. Соловьевым: «… человечество знает гораздо более, чем до сих пор успело высказать в своей науке и в своем искусстве»3.
Обыденное познание и знание основывается, прежде всего, на наблюдении и смекалке, оно носит эмпирический характер и лучше согласовывается с общепризнанным жизненным опытом, чем с абстрактными научными построениями.
Значимость житейского
знания в качестве предшественника иных форм знания не следует преуменьшать: здравый смысл оказывается нередко тоньше
и проницательнее, чем ум иного ученого.
В обыденной жизни «мы размышляем без особенной рефлексии, без особенной заботы о том, чтобы получилась истина… мы размышляем в твердой уверенности, что мысль согласуется с предметом, не отдавая себе в этом отчета, и эта уверенность имеет величайшее значение» — говорил Гегель4. Базирующееся на здравом смысле и обыденном сознании, такое знание является важной ориентировочной основой повседневного поведения людей, их взаимоотношений между собой и с природой. И это объединяет его с научной формой знания. Эта форма знания развивается и обогащается по мере прогресса научного и художественного познания; она тесно связана с «языком» человеческой культуры в целом, которая складывается на основе серьезной теоретической работы в процессе все мирно-исторического человеческого развития.
Научное познание. Как правило, житейские знания сводятся
к констатации фактов и их описанию. Научные знания предполагают и объяснение
фактов, осмысление их во всей системе
понятий данной науки.
Житейское познание констатирует,
да и то весьма поверхностно, как протекает
то или иное событие. Научное познание отвечает
на вопросы не только как, но и почему оно протекает именно таким образом. Ответ на подобный вопрос
является идеалом научного знания. Научное знание не терпит
бездоказательности: то или иное
утверждение становится научным лишь
тогда, когда оно обосновано. Научное — это, прежде всего объяснительное
знание.
Сущность научного
знания заключается в понимании действительности
в ее прошлом, настоящем и будущем, в достоверном
обобщении фактов, в том, что за случайным
оно находит необходимое, закономерное,
за единичным — общее, и на
этой основе осуществляет предвидение
различных явлений. Предсказательная
сила — один из главных
критериев для оценки научной теории. Процесс научного познания
носит по самой своей сущности творческий
характер. Дело в том,
что задача ученого состоит не только
в умножении наших впечатлений и представлений,
но и в уразумении сущности объекта, постижении
истины, установлении связей, отношений
и закономерностей.
Законы, управляющие
процессами природы, общества и человеческого
бытия, не просто вписаны в наши непосредственные
впечатления, они составляют бесконечно
разнообразный мир, подлежащий исследованию,
открытию и осмыслению. Этот познавательный
процесс включает в себя и интуицию, и
догадку, и вымысел, и здравый смысл.
Научное знание охватывает в принципе что-то все же относительно простое, что можно более или менее строго обобщить, убедительно доказать, ввести в рамки законов, причинного объяснения, словом, то, что укладывается в принятые в научном сообществе парадигмы.
В научном знании
реальность облекается в форму увлеченных
понятий и категорий, общих принципов
и законов, которые зачастую превращаются
в крайне абстрактные формулы математики
и вообще в различного рода формализующие
знаки, например химические, в диаграммы,
схемы, кривые, графики и г. п. Но жизнь, особенно
человеческие судьбы, на много порядков сложнее всех наших научных
представлений, где все «разложено но
полочкам», поэтому у человека извечна и неистребима
потребность выхода за пределы строго
доказательного знания и погружения в
царство таинственного, чувствуемого
интуитивно, схватываемого не в строго
научных понятиях, а в каких-то символических
образах, тончайших ассоциациях, предчувствиях
и т.
п.
При всем различии
житейской смекалки «профанов» и абстрактных конструкций «высокой» науки у них
есть глубоко общее. Франк писал: «Так как мир
сам по себе имеет бесконечно многообразное
и изменчивое содержание, в каждом данном
месте и в каждой точке времени иное, то
наш опыт, чаще ознакомление с данностями
действительности, совсем не могли бы
служить той цели практической ориентировки,
если бы мы не имели возможности улавливать
в новом и изменившемся все же элементы
уже знакомого, которые, именно как таковые,
делают возможными целесообразные действия. От позиции здравого смысла, т.е. познания, руководимого
интересами сохранения жизни и содействия
благоприятным условиям жизни… не отличается
существенно и установка научного познания. Если мы даже совершенно
отвлечемся от того, что сама постановка
вопросов — а тем самым
и хотя бы частично этим определенные
итоги — научного познания
имеют своей исходной точкой и своей целью
потребности практической ориентировки
в жизни и господства над миром — другими словами,
если мы возьмем научное
познание только как «чистое» познание, возникающее
из бескорыстного, незаинтересованного
любопытства, то замысел
этого познания состоит все же в вопросе: «что, собственно,
скрывается в том, что доселе от меня скрыто?» или: «как — а это значит: как что я должен понять
вот это новое, впервые мне встречающееся
явление?»5.
Ключом и в житейском, и в научном познании является узнавание, т.е. узнавание уже известного. Это глубокое замечание С.Л. Франка объясняет принципиальную недостаточность научного познания и в то же время открывает нетривиальный путь «в глубь» самой теории знания.
Практическое знание. К научному познанию также тесно примыкает
практическое знание. Различие между ними состоит
в основном в целевой установке. Если главной фигурой научного познания
является ученый, член академического
сообщества, то для практического познания — инженер или промышленный управляющий. Цель ученого — открытие закономерности,
общего принципа, «узнавание» новой идеи. Цель инженера — создание новой вещи (прибора, устройства, компьютерной программы,
промышленной технологии и т.д.) на основе уже полностью
известных, зафиксированных принципов. Практика состоит в овладении вещами,
в господстве над природой, завещанном
человеку в первые дни бытия. Преобразуя мир, практика
преобразует и человека; она связана с социальностью.
2. Специфика научного познания. критерии научности
Каковы же критерии научного знания, его характерные признаки? Одним из важных отличительных качеств научного знания является его систематизированность. Кроме того, научная систематизация специфична. Для нее свойственно стремление к полноте, непротиворечивости, четким основаниям систематизации. Научное знание как система имеет определенную структуру, элементами которой являются факты, законы, теории, картины мира, поэтому все научные дисциплины взаимосвязаны и взаимозависимы.
Следующим важным критерием научности является стремление к обоснованности, доказательности знания.
Обоснование
знания, приведение его в единую систему
всегда было характерным для науки. Со
стремлением к доказательности знания
иногда связывают само возникновение
науки. Применяются разные способы
обоснования научного знания. Для обоснования эмпирического
знания применяются многократные проверки,
обращение к статистическим данным и т.
п. При обосновании теоретических
концепций проверяется их непротиворечивость,
соответствие эмпирическим данным, возможность
описывать и предсказывать явления.
Для любого вида человеческой деятельности характерны приемы рассуждений, которые применяются и в науке, а именно: индукция и дедукция, анализ и синтез, абстрагирование и обобщение, идеализация, аналогия, описание, объяснение, предсказание, гипотеза, подтверждение, опровержение и пр.
Основными методами получения эмпирического знания в науке являются наблюдение и эксперимент.
Наблюдение — это такой метод получения эмпирического знания, при котором главное — не вносить при исследовании самим процессом наблюдения какие-либо изменения в изучаемую реальность.
В отличие от наблюдения, в рамках эксперимента изучаемое явление ставится в особые условия.
Важно
подчеркнуть, что эмпирическое исследование
не может начаться без определенной теоретической
установки. Хотя говорят, что факты — воздух
ученого, тем не менее, постижение реальности
невозможно без теоретических построений.
Но задачи науки никак не сводятся к сбору фактического материала. Научные теории не появляются как прямое обобщение эмпирических фактов. Теории возникают в сложном взаимодействии теоретического мышления и эмпирии, в ходе разрешения чисто теоретических проблем, в процессе взаимодействия науки и культуры в целом.
В ходе построения теории ученые применяют различные способы теоретического мышления. Так, еще Галилей стал широко применять мысленные эксперименты в ходе построения теории. В ходе мысленного эксперимента теоретик как бы проигрывает возможные варианты поведения разработанных им идеализированных объектов. Математический эксперимент — это современная разновидность мысленного эксперимента, при котором возможные последствия варьирования условий в математической модели просчитываются на компьютерах.
При
характеристике научной деятельности
важно отметить, что в ее ходе ученые порой
обращаются к философии. Большое значение для ученых,
особенно для теоретиков, имеет философское
осмысление сложившихся познавательных
традиций, рассмотрение изучаемой реальности
в контексте картины мира.
Обращение к философии особенно
актуально в переломные этапы развития
науки. Великие научные достижения
всегда были связаны с выдвижением философских
обобщений. Философия содействует эффективному
описанию, объяснению, а также пониманию
реальности изучаемой наукой.
Говоря
о средствах научного познания, необходимо
отметить, что важнейшим из них является
язык науки. Галилей утверждал, что книга
Природы написана языком математики. Развитие
физики полностью подтверждает эти слова
Галилея. В других науках процесс
математизации идет очень активно. Математика
входит в ткань теоретических построений
во всех науках. Ход научного познания существенно
зависит от развития используемых наукой
средств. Использование подзорной
трубы Галилеем, а потом — создание телескопов, радиотелескопов
во многом определило развитие астрономии. Применение
микроскопов, особенно электронных, сыграло
огромную роль в развитии биологии. Без
таких средств познания, как синхрофазотроны,
невозможно развитие современной физики
элементарных частиц.
Применение компьютера революционизирует
развитие науки. Методы
и средства, используемые в разных науках,
не одинаковы. Различия методов и средств,
применяемых в разных науках, определяются
и спецификой предметных областей, и уровнем
развития науки. Однако в целом происходит
постоянное взаимопроникновение методов
и средств различных наук. Аппарат математики применяется
все шире. По выражению Ю. Винера, «невероятная эффективность
математики» делает ее важным средством
познания во всех науках. Однако вряд ли следует в
будущем ожидать универсализации методов
и средств, используемых в разных науках.
Заблудился в раздумьях — насколько важными для физики были фантазии Эйнштейна?
Gedankenexperiment , что в переводе с немецкого означает «мысленный эксперимент», — это знаменитое имя Альберта Эйнштейна, обозначающее его фантазии, которые привели к его величайшим открытиям в физике. Он проследил свое осознание конечной скорости света — основной идеи специальной теории относительности — в своих подростковых мечтах о движущихся лучах света.
Общая теория относительности, его монументальная теория гравитации, берет свое начало в его размышлениях о поездках вверх и вниз в лифте. В обоих случаях Эйнштейн создал новые теории о мире природы, используя свой мысленный взор, чтобы выйти за пределы ограничений лабораторных измерений.
Эйнштейн был не первым и не последним теоретиком, сделавшим это, но его выдающиеся достижения сыграли ключевую роль в установлении мысленного эксперимента в качестве краеугольного камня современной теоретической физики. Сегодня физики регулярно используют мысленные эксперименты для формулирования новых теорий и поиска несоответствий или новых эффектов в существующих.
Но современный подход к мысленным экспериментам вызывает некоторые неудобные вопросы. В поисках теории великого объединения, которая объединила бы мелкомасштабный мир квантовой механики с эйнштейновским релятивистским описанием Вселенной в целом, самые популярные современные идеи лишены наблюдательной поддержки реальных экспериментов.
Может ли одна только мысль поддерживать их? Насколько мы можем доверять логическому выводу? Где грань между научной интуицией и фантазией? Наследие Эйнштейна не дает однозначных ответов: с одной стороны, его опора на силу мысли имела впечатляющий успех. С другой стороны, многие из его самых известных мысленных экспериментов были основаны на данных реальных экспериментов, таких как классический эксперимент Майкельсона-Морли, в котором впервые было измерено постоянство скорости света. Более того, зацикленность Эйнштейна на том, что поддается измерению, временами ослепляла его от более глубоких слоев реальности, хотя даже его ошибки в мысленных экспериментах способствовали более поздним прорывам.
Здесь мы рассмотрим некоторые из самых знаковых мысленных экспериментов Эйнштейна, подчеркнув, как они увенчались успехом, где потерпели неудачу и почему они остаются жизненно важными для вопросов, стоящих сейчас на переднем крае теоретической физики.
Лифт без окон
Гениальность Эйнштейна в его мысленных экспериментах заключалась в том, что он понял, какие аспекты опыта важны, а какие можно отбросить.
Рассмотрим его самый известный эксперимент: мысленный эксперимент с лифтом, который он начал разрабатывать в 1907. Эйнштейн утверждал, что внутри лифта без окон человек не может сказать, находится ли лифт в покое в гравитационном поле или его поднимают с постоянным ускорением. Затем он предположил, что сами законы физики должны быть идентичными в обеих ситуациях. В соответствии с этим «принципом эквивалентности» локально (в лифте) действие гравитации такое же, как и действие ускорения в отсутствие гравитации. Преобразованный в математические уравнения, этот принцип стал основой общей теории относительности. Другими словами, мысленный эксперимент с лифтом побудил Эйнштейна совершить смелый интеллектуальный скачок, который в конечном итоге привел к его величайшему достижению — геометрическому описанию гравитации.
Жуткое действие
Позднее в своей карьере Эйнштейн яростно боролся с принципами квантовой механики, в частности с принципом неопределенности, согласно которому чем больше вы знаете об одном аспекте фундаментальной частицы, например о ее положении, тем меньше вы можете знать о другом, связанном аспекте этой частицы, таком как ее импульс, и наоборот.
Эйнштейн считал, что принцип неопределенности является признаком того, что квантовая теория глубоко ошибочна.
Во время многолетнего обмена мнениями с датским квантовым теоретиком Нильсом Бором Эйнштейн задумал серию мысленных экспериментов, призванных продемонстрировать возможность нарушения принципа неопределенности, но Бор проанализировал каждый из них. Этот обмен мнениями укрепил убежденность Бора в том, что квантовая неопределенность является фундаментальным аспектом природы. Если даже великий Эйнштейн не смог изобрести способ точного измерения как положения, так и импульса частицы, то в принципе неопределенности определенно что-то есть!
В 1935 году вместе со своими коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном Эйнштейн опубликовал то, что должно было стать его самой мощной критикой принципа неопределенности. Возможно, из-за того, что Подольский, а не Эйнштейн, набросал фактический текст статьи, этот мысленный эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР) был представлен не как легко вообразимый сценарий ящиков, часов и световых лучей, а как абстрактная серия уравнения, описывающие взаимодействия между двумя обобщенными квантовыми системами.
Простейшая версия эксперимента ЭПР изучает парадоксальное поведение «запутанных» частиц — пар частиц, имеющих общее квантовое состояние. Она разворачивается следующим образом: представьте себе нестабильную частицу с нулевым спином, распадающуюся на две дочерние частицы, которые разгоняются в противоположных направлениях. (Спин — это мера углового момента частицы, но, как это ни парадоксально, он имеет мало общего со скоростью вращения частицы.) Законы сохранения диктуют, что спины этих двух дочерних частиц в сумме должны равняться нулю; тогда одна частица может иметь значение спина «вверх», а другая может иметь значение спина «вниз». Законы квантовой механики диктуют, что в отсутствие измерения ни одна из частиц не обладает определенным спином, пока не будет измерена одна из двух движущихся запутанных частиц. После измерения одной частицы изменяется состояние другой мгновенно , даже если частицы разделены огромными расстояниями!
Эйнштейн считал это «жуткое действие на расстоянии» чепухой.
Его собственная специальная теория относительности утверждала, что ничто не может двигаться быстрее света, поэтому две частицы не могли мгновенно связаться друг с другом с противоположных сторон Вселенной. Вместо этого он предположил, что результаты измерения должны быть определены до измерения с помощью «скрытых переменных», которые квантовая механика не смогла учесть. Десятилетия обсуждения последовали до 1964 года, когда физик Джон Стюарт Белл разработал теорему, точно определяющую, как информация, совместно используемая запутанными частицами, отличается от информации, которая, как постулировал Эйнштейн, будет передаваться через скрытые переменные.
С 1970-х годов лабораторные эксперименты с запутанными квантовыми системами неоднократно подтверждали, что Эйнштейн ошибался, что квантовые частицы действительно обмениваются общей информацией, которую нельзя объяснить скрытыми переменными. Жуткое действие на расстоянии реально, но эксперименты показали, что его нельзя использовать для передачи информации со скоростью, превышающей скорость света, что полностью согласуется со специальной теорией относительности Эйнштейна.
Эта контринтуитивная истина остается одной из самых загадочных головоломок во всей физике, и именно упрямое, ошибочное возражение Эйнштейна оказалось решающим для ее подтверждения.
Алиса и Боб
Сегодня некоторые из самых важных мысленных экспериментов в физике исследуют, как согласовать часовой механизм Эйнштейна, релятивистскую вселенную с нечеткими неопределенностями, присущими квантовым частицам.
Рассмотрим, например, широко обсуждаемый информационный парадокс черной дыры. Если вы объедините общую теорию относительности и квантовую теорию поля, то обнаружите, что черные дыры испаряются, медленно излучая свою массу из-за квантовых эффектов. Вы также обнаружите, что этот процесс необратим: вне зависимости от того, что сформировало черную дыру, испаряющаяся черная дыра всегда производит ту же безликую ванну излучения, из которой нельзя извлечь никакой информации о ее содержимом. Но такой процесс запрещен квантовой теорией, которая утверждает, что любое событие в принципе можно обратить во времени.
Например, согласно законам квантовой механики, остатки сожженной книги все еще содержат всю информацию, необходимую для повторной сборки этой книги, даже если эта информация не является легкодоступной. Не так обстоит дело с испаряющимися черными дырами. И вот мы приходим к парадоксу, к логической нестыковке. Союз квантовой механики и общей теории относительности говорит нам, что черные дыры должны испариться, но мы заключаем, что результат несовместим с квантовой механикой. Должно быть, мы делаем какую-то ошибку, но где?
Мысленные эксперименты, созданные для изучения этого парадокса, обычно просят нас представить пару наблюдателей, Боба и Алису, которые делят пару запутанных частиц — этих жутких сущностей из эксперимента ЭПР. Алиса прыгает в черную дыру, унося с собой свою частицу, тогда как Боб остается снаружи и далеко со своей. Без Алисы частица Боба просто типична, ее спин может измеряться как вверх, так и вниз — информация, которой она когда-то делилась со своим запутавшимся партнером, теряется вместе с Алисой.
Боб и Алиса играют центральную роль в одном из самых популярных предлагаемых решений парадокса, называемом комплементарностью черных дыр. Предложенная в 1993 году Леонардом Сасскиндом, Ларусом Торлациусом и Джоном Аглумом, работавшими тогда в Стэнфордском университете, комплементарность черных дыр основывается на золотом правиле Эйнштейна для мысленного эксперимента : строгое внимание к тому, что можно измерить. Сасскинд и его коллеги постулировали, что информация, поступающая к Алисе, должна выйти позже с излучением испаряющейся черной дыры. Этот сценарий обычно создает еще одно несоответствие, потому что квантовая механика допускает только парную запутанность с одним партнером за раз — свойство, называемое моногамией запутанности. То есть, если частица Боба запуталась с частицей Алисы, она не может быть запутана ни с чем другим. Но комплементарность черных дыр требует, чтобы частица Боба была запутана с частицей Алисы.0003 и с излучением, которое позже излучает черная дыра, хотя это и нарушает моногамию.
Таким образом, на первый взгляд кажется, что комплементарность черных дыр заменяет одно несоответствие другим.
Но, как и в случае совершенного преступления, если никто на самом деле не увидит этого несоответствия, возможно, оно сможет ниспровергнуть строгие законы природы. Комплементарность черных дыр основывается на аргументе, что ни один наблюдатель физически не может увидеть, как запутанные частицы Алисы и Боба нарушают правила.
Чтобы представить себе, как может разворачиваться это совершенное квантово-механическое преступление, представьте себе третьего наблюдателя, Чарли, парящего рядом с черной дырой и наблюдающего за Алисой и Бобом. Он наблюдает, как Боб остается снаружи, а Алиса падает внутрь, все время измеряя излучение черной дыры. Теоретически информация, закодированная в этом излучении, могла бы подсказать Чарли, что Боб и Алиса нарушили моногамию своей запутанности. Однако, чтобы знать наверняка, Чарли должен был сравнить свои наблюдения не только с измерениями Боба, но и с измерениями Алисы — внутри черной дыры.
Поэтому он должен зависнуть над горизонтом, измерить испускаемое излучение, а затем прыгнуть, чтобы рассказать Алисе, что он нашел. Удивительно, но Сасскинд и Торлациус показали, что как бы Чарли ни старался, он не может войти в черную дыру и сравнить свою информацию с информацией Алисы до того, как их обоих разорвет приливная сила. Их ужасная судьба предполагает, что никакие нарушения квантовой механики никогда не могут быть измерены вокруг черной дыры, и поэтому теоретики могут безнаказанно совершать это преступление против природы.
Достаточно сказать, что не все теоретики убеждены в правильности этого аргумента. Одна из критических замечаний по поводу дополнительности черных дыр состоит в том, что она может нарушить принцип эквивалентности Эйнштейна — тот, который вырос из его мысленного эксперимента с лифтом. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что так же, как пассажир лифта не может отличить гравитацию от ускорения, наблюдатель, пересекающий горизонт черной дыры, не должен заметить ничего необычного; наблюдатель никак не может сказать, что он или она проскользнули мимо точки невозврата.
Теперь вернемся к запутанности Алисы и Боба. Если излучение, которое Боб видит далеко за пределами дыры, содержит всю информацию, которая, как мы думали, исчезла вместе с Алисой за горизонтом, то это излучение должно было быть испущено с чрезвычайно высокой энергией; в противном случае он не избежал бы сильного гравитационного притяжения вблизи горизонта. Эта энергия достаточно высока, чтобы испарить любого падающего наблюдателя, прежде чем он или она проскользнет за горизонт черной дыры. Другими словами, комплементарность черных дыр подразумевает, что черные дыры имеют «брандмауэр» сразу за горизонтом, и тем не менее этот брандмауэр прямо противоречит предсказаниям принципа эквивалентности Эйнштейна.
На этом мы углубились в область теории. Действительно, мы можем никогда не узнать решения этих головоломок. Но поскольку эти решения могут привести к пониманию квантовой природы пространства и времени, эти загадки, к лучшему или к худшему, являются одними из самых ярких областей исследований в теоретической физике.
И все это восходит к размышлениям Эйнштейна о падающих лифтах.
Первоначально эта статья была опубликована под заголовком «Поездка в голову» в журнале Scientific American 313, 3, 46-49.(сентябрь 2015 г.)
doi:10.1038/scientificamerican0915-46
ДОПОЛНИТЕЛЬНО УЗНАТЬ
Кости Эйнштейна и кот Шрёдингера: как два великих ума сразились с квантовой случайностью, чтобы создать единую теорию физики. Пол Халперн. Basic Books, 2015.
ОБ АВТОРАХ
Сабина Хоссенфельдер — физик и научный сотрудник Франкфуртского института перспективных исследований в Германии. В настоящее время она работает над темной материей и основами квантовой механики. Кредит: Ник Хиггинс
Мысленные эксперименты | Мысленные эксперименты
Раман, Мысленные эксперименты Брендан Берникер 2 комментария (Этот пост является вторым в серии из двух частей о взаимосвязи между мысленными экспериментами и эмпирическими экспериментами.
Первый пост можно найти здесь .)
Я собираюсь выкинуть всю теорию дизайна заранее, поэтому потерпите меня в течение одного абзаца, а затем мы можем вернуться к забавным вещам. По словам Роджера Кирка, который написал один из наиболее широко используемых учебников по планированию исследований в науках о поведении, «Эксперименты характеризуются: (1) манипулированием одной или несколькими независимыми переменными; (2) использование средств контроля, таких как случайное распределение участников или экспериментальных единиц по одной или нескольким независимым переменным; и (3) тщательное наблюдение или измерение одной или нескольких зависимых переменных. Первая и вторая характеристики — манипулирование независимой переменной и использование средств контроля, таких как рандомизация, — отличают эксперименты от других исследовательских стратегий» (Kirk 19).68). Хороший эксперимент изолирует изучаемые переменные, чтобы устранить внешнее влияние и позволить исследователям сделать убедительные причинно-следственные утверждения о взаимосвязях между переменными.
Теперь, когда мы разобрались с основной теорией, давайте посмотрим, как она применима к эмпирическим экспериментам. Хорошие эмпирические эксперименты начинаются, по крайней мере, с одной научной гипотезы (и, как правило, с одной или нескольких статистических гипотез), которая поддается фальсификации и предлагает одно или несколько предсказаний, которые можно экспериментально проверить. Поскольку хорошие эмпирические эксперименты изолируют и контролируют внешние влияния, они всегда воспроизводимы. Хорошие эксперименты позволяют ученым оценить точность предсказаний, сделанных ими на основе их гипотез, и, соответственно, определить, подтверждаются или отвергаются сами гипотезы данными.
Мысленные эксперименты проводятся по аналогичной модели. Подобно эмпирическим экспериментам, мысленные эксперименты изолируют определенные переменные, чтобы изучить взаимосвязь между ними. Обычно это принимает форму создания гипотетической ситуации, в которой все параметры эксперимента устанавливаются философом, чтобы ограничить рассмотрение конкретными изучаемыми решениями или явлениями.
Цель этого, как правило, состоит в том, чтобы понять, как что-то было бы в идеальном случае, свободном от ограничений обстоятельств, чтобы сами решения можно было изолировать от их обстоятельств и можно было сделать общее заявление о принципе. Эти принципиальные положения, как и предсказания, основанные на гипотезах, затем проверяются дальнейшими экспериментами, чтобы найти обстоятельства, в которых они не выполняются, или показать, что они выполняются в случаях, когда ранее считалось, что они не выполняются. Чтобы увидеть пример этого, ознакомьтесь с моей серией сообщений о проблеме тележки / проблеме хирурга (часть 1, часть 2, часть 3).
Эти два типа экспериментов хорошо дополняют друг друга, потому что мысленные эксперименты хороши для того, чтобы делать фальсифицируемые предсказания и оценивать влияние фактов и принципов на реальные обстоятельства, а эмпирические эксперименты делают плохо. Поскольку исследователи-эмпирики сталкиваются с компромиссом между внутренней и внешней валидностью, самые внутренне убедительные эксперименты — это те, которые требуют наибольшей концептуализации, чтобы поместить их в контекст и оценить.
Точно так же эмпирические исследования дают философам возможность определить, согласуются ли предположения, на которых они строят свои теории, с тем, что мы «знаем» о том, как устроен мир и человеческое поведение. Ни один из типов бесполезен без другого, и каждому было бы полезно ознакомиться с обоими.
Не случайно многие из величайших мыслителей в истории человечества были и учеными, и философами. Многие из величайших достижений человечества были сделаны людьми, которые хотели и могли использовать аналитическую и прогнозирующую силу обеих дисциплин и использовать их в тандеме. Жизненно важно, чтобы ученые имели практические знания в области философии и аналитического мышления, и чтобы философы ценили эмпирические исследования и науку. В обществе, которое имеет тенденцию сортировать людей по академическим дисциплинам и заставлять их рано специализироваться, возможно, нет более редкого, но более важного навыка, чем способность мыслить в разных дисциплинах и признавать, что знание является наиболее мощным, когда оно наиболее полно.
——
Это подводит нас к завершению моего блога о мысленных экспериментах. Спасибо всем, кто читал, комментировал и давал мне отзывы; Я искренне надеюсь, что вам понравилось читать мои посты так же, как мне понравилось их писать. Когда я начинал этот блог, мне нужно было выбрать что-то, что можно было бы поместить под заголовком в верхней части страницы. Я остановился на квазиофициальном девизе западной философии: «неисследованная жизнь не стоит того, чтобы жить». Я твердо верю, что мысленные эксперименты — отличный инструмент для такого рода критического исследования, и я рад, что смог поделиться этим инструментом с вами в течение последних нескольких недель.
Стандарт Раман, Мысленные эксперименты Брендан Берникер Оставить комментарий Если вы занимаетесь естественными науками (или психологом), вам, скорее всего, придется посещать занятия по планированию экспериментов, пока вы находитесь здесь, в Университете штата Пенсильвания.
Эксперименты являются краеугольным камнем научного метода, поэтому имеет смысл уделить значительное внимание пониманию того, как они работают, что делает одни из них лучше других и каковы их ограничения. В течение последних нескольких недель я говорил о мысленных экспериментах и о той роли, которую они играют в философии и науке (если вы еще этого не сделали и вам интересны мысленные эксперименты в науке, ознакомьтесь с моими статьями об относительности и важности мысленных экспериментов). к современной физике). В последних двух постах я хочу переключиться и поговорить о связи между мысленными экспериментами и эмпирическими экспериментами.
В ходе написания этого страстного блога одной из моих основных целей было опровергнуть представление о том, что мысленные эксперименты — это то, что люди используют, чтобы размышлять о мире со своих кресел, ничего не наблюдая, и что эмпирические эксперименты «лучше». для изучения «реальных» вещей. Эмпирические эксперименты и мысленные эксперименты являются важными инструментами, которые люди могут использовать для понимания нашего мира, и каждый из них имеет свои собственные цели.
Особенно в таких областях, как физика и неврология, мысленные эксперименты могут помочь ученым как определить, какие эмпирические эксперименты следует проводить, так и как понять результаты этих экспериментов. Конечно, есть места, где эмпирические эксперименты «лучше», чем мысленные эксперименты, но есть также места, даже в естественных науках, где мысленные эксперименты «лучше» (одно из которых заключается в определении того, что делает данный метод исследования «лучшим»). », но это предмет, требующий более тщательного рассмотрения, чем я готов предложить здесь).
В 21-м -м -м веке одним из мест, где эмпирические и мысленные эксперименты противоречат друг другу и чрезвычайно дополняют друг друга, является неврология. Если вы интересуетесь неврологией, философией науки или интеллектуально стимулирующим разговором в целом, я настоятельно рекомендую вам уделить 13 минут и 22 секунды прослушиванию подкаста Philosophy Bites, интервью с Барри Смитом о взаимодействии между этими двумя наборами инструментов для исследования.
разум (интервью можно найти на http://philosophybites.com/2008/09/barry-smith-on.html) и, если вам это нравится, как можно больше их интервью, посвященных неврологии (их можно найти здесь http://philosophybites.com/neuroscience/). По сути, доктор Смит описывает роль каждого метода в развитии как нейронауки, так и различных связанных с ней философских дисциплин. По его мнению, философы слишком скептически относятся к свидетельствам эмпирических экспериментов, которые противоречат их ожиданиям, что, по его мнению, препятствует прогрессу дисциплины. С другой стороны, он признает, что философы были первыми людьми, поднявшими те вопросы, которые изучает нейронаука, что их мысленные эксперименты послужили важной отправной точкой для эмпирических исследований и что, по его собственным словам, когда дело доходит до «патологий и неврологический срыв, необходима помощь неврологов и биологов со стороны философов, чтобы помочь объяснить, как охарактеризовать эти переживания, понять, на что они похожи, и сопоставить их с нормальным опытом».
В следующем посте я собираюсь обсудить, что делает хороший эмпирический эксперимент, что делает хороший мысленный эксперимент, а также сравнить и противопоставить их.
Стандарт Раман, Мысленные эксперименты Брендан Берникер 3 комментария На прошлой неделе я писал о значении мысленных экспериментов в науке. Чтобы проиллюстрировать свою точку зрения, я использовал пример теории относительности Эйнштейна и рассказал о том, что ученые никогда не смогли бы прийти к этой концепции эмпирическим путем и что они до сих пор не могут ее доказать. По-видимому, мой вызов был принят, потому что ранее сегодня ученые из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) подтвердили, что они могут слышать звук двух черных дыр, сталкивающихся на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет, регистрируя рябь в пространстве-времени. Объявленные сегодня результаты являются первым эмпирическим подтверждением существования гравитационных волн, которые Эйнштейн предсказал в рамках своей общей теории относительности (которую я обсуждал в посте на прошлой неделе).
Это также первое в истории прямое обнаружение черных дыр, которые до сих пор невозможно было наблюдать из-за того, что они не излучают никакого излучения. Тот факт, что после 100 лет технического и методологического прогресса ученые только сейчас смогли подтвердить теорию Эйнштейна, и только благодаря его исследованиям, чтобы сказать им, что искать, показывает, насколько Эйнштейн опередил свое время, и еще раз доказывает мою точку зрения о невероятная сила мысленных экспериментов.
Вместо того чтобы говорить о другом мысленном эксперименте, я хочу дать краткий обзор того, как мысленные эксперименты способствовали уточнению/развитию теории относительности, квантовой теории и многим другим наиболее значительным открытиям в физике прошлого века. Это неподходящее место для обзора самих теорий (и я, конечно, не был бы квалифицирован, чтобы дать его, даже если бы это было так), но есть несколько объединяющих тем, которые делают мысленные эксперименты особенно полезными в этих областях.
В рецензии на недавнюю книгу об Эйнштейне и Шрёдингере автор отмечает, что «у каждого были сильные философские наклонности, которые сформировали его мировоззрение» и что «эти философские влияния способствовали их взаимной неприязни к вероятностной природе квантовой механики. ” Одна из основных причин, по которой физики часто прибегают к мысленным экспериментам, чтобы доказать свою точку зрения, заключается в том, что теории, с которыми они работают, часто имеют дело с ненаблюдаемыми явлениями, которые либо слишком велики (вспомните черные дыры), либо слишком малы (вспомните фундаментальные частицы), или слишком абстрактны (вспомните пространство-время или альтернативные измерения, требуемые теорией струн) для людей, даже физиков-теоретиков, для концептуализации (кстати, все эти примеры начинались как мысленные эксперименты). Мысленные эксперименты, если они хорошо спланированы, позволяют физикам решать концептуальные проблемы, не увязая в громоздких деталях. Затем физики могут работать в обратном направлении, чтобы эмпирически проверить свою интуицию.
Они не всегда правы, Эйнштейн ошибался в отношении квантовой запутанности, и большинство современных физиков считают, что Шредингер ошибался в отношении суперпозиции, но мысленные эксперименты дают им отправную точку для эмпирической проверки.
Стивен Хокинг однажды сказал, что «философия мертва», потому что нам больше нечего было узнавать о мире без достоверных данных. Хотя его приверженность данным и доказательствам может найти отклик у многих в области STEM, вы, к сожалению, не сможете так легко избавиться от нас, философов. История физики прошлого века — это сначала философия, потом математика. В том же интервью сам Хокинг признает, что для научной проверки предпочитаемой им объединяющей теории под названием «Теория М» потребуется коллайдер частиц размером с галактику Млечный Путь; но он защищает свою приверженность этому с помощью синтеза, логических силлогизмов и мысленных экспериментов: почти как философ. Если Стивен Хокинг прав в том, что философия умерла, кто-то, вероятно, должен сказать Стивену Хокингу: он может остаться без работы!
Стандарт Раман, Мысленные эксперименты Брендан Берникер 4 комментарияПредставьте, что сумасшедший ученый создал машину, в которую он мог поместить человеческий мозг. Эта машина, которую мы назовем «мозговой чан», не только поддерживала жизнь и функционирование мозга, но и позволяла ученым создавать виртуальные стимулы и подавать их непосредственно в мозг. Мозг будет регистрировать все эти стимулы точно так же, как обычные сенсорные ощущения человека, поскольку они и так уже интерпретируются как электрические сигналы. Таким образом, ученый мог бы создать целый вымышленный мир, который для плененного мозга казался бы совершенно нормальным.
Что, если я скажу вам, что вы, человек, читающий этот пост, на самом деле не человек, а просто мозг в бочке? Вы можете попытаться доказать, что я ошибаюсь, но это будет довольно сложно, и вы будете не одиноки. Этот мысленный эксперимент озадачил философов, так как он был впервые предложен в 1641 году Рене Декартом (хотя в эксперименте Декарта вместо чана использовался злой демон.
Чан был предложен Гилбертом Харманом в 1973 году, чтобы обновить эксперимент, чтобы приспособить его к современному пониманию психологии и неврология). Идея мозга в бочке (BIV) состоит в том, что ни один мозг никогда не может знать, находится ли он в черепе или в бочке, и, следовательно, никогда не может знать, реально ли все, что он испытывает, или это иллюзия.
Декарт ответил на свою версию эксперимента своим знаменитым cogito, ergo sum («Я мыслю, следовательно, существую»). У меня нет времени или места, чтобы полностью объяснить C ogito в этом посте, но я настоятельно рекомендую всем прочитать об этом. По сути, Декарт утверждает, что либо мир реален и он его переживает, либо его обманывают. Даже если его обманывают, он все равно существует для того, чтобы быть обманутым. Следовательно, того факта, что он может сомневаться в своем существовании, достаточно, чтобы доказать, что он существует.
Важно отметить, что Cogito не доказывает, что его не обманывают (или, используя термины BIV, что он не мозг в бочке).
Вместо этого Декарт доказывает, что он нечто, не обязательно человек или даже обязательно мозг, но нечто. На основании C ogito МВБ может знать, что он существует, но не может знать ничего другого ни о себе, ни о мире.
Этот мысленный эксперимент имеет значение для этики (если вы — мозг в бочке и ничто другое не реально, нет ничего плохого в том, чтобы делать ужасные вещи другим), эпистемологии (изучение знания и его значения/почему оно важно ), наше понимание того, что значит быть человеком, и многие другие философские дисциплины. Многие ученые также писали об этом мысленном эксперименте и изучали его по разным причинам и в самых разных контекстах.
На более легкой ноте, если все это звучало очень знакомо, это может быть потому, что этот мысленный эксперимент является основным сюжетом Матрица (хотя матрица также включает некоторые элементы эксперимента из поста на прошлой неделе, Аллегория Пещера ). А вот еще несколько забавных мультфильмов об этом мысленном эксперименте.
Хороших выходных, даже если это все иллюзия!
(мультики с https://coelsblog.wordpress.com/2014/08/14/a-scientific-response-to-the-brain-in-a-vat/.)
Стандарт Раман, Мысленные эксперименты, Без рубрики Брендан Берникер 5 комментариев Итак, прежде чем я начну комментировать конкретные мысленные эксперименты, я хочу остановиться и объяснить, что такое мысленные эксперименты и почему они важны. Часто философы сталкиваются с очень концептуальными, многогранными вопросами, которые слишком абстрактны и сложны, чтобы их можно было осмысленно обсуждать. Чтобы обойти это, они часто проводят мысленные эксперименты. Мысленные эксперименты, как и научные эксперименты, стремятся изолировать изучаемую переменную, чтобы обеспечить осмысленное исследование. Обычно это принимает форму вымышленного сценария, в котором люди сталкиваются либо с более чистой формой исходного вопроса, либо с некоторой аллегорической ситуацией.
Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим знаменитую «Аллегорию пещеры» Платона (или «Аллегорию пещеры» в зависимости от перевода). В аллегории Сократ (учитель Платона и рассказчик всех диалогов Платона) просит друга по имени Главкон представить себе, что в пещере есть заключенные, прикованные к стене. За ними есть костер и дорожка (см. изображение). В течение дня кукловоды ходят по дорожке с марионетками, которые отбрасывают тени на стену. Люди могут видеть тени, но не могут видеть сами объекты. Если бы тень была от книги, заключенные, ничего не зная о книгах, сказали бы, что видят книгу. Мы знаем, что они видят лишь тень книги, приближение к реальному предмету, но они этого не поймут.
Сократ просит Главкона подумать, что произойдет, если заключенный будет освобожден и сможет видеть солнце и реальные предметы в их истинном виде. Главкон замечает, что сначала он, вероятно, оттолкнется, но вскоре поймет, что эти новые объекты были реальными, а все старые были тенями. Затем Сократ спрашивает, что бы сделал этот человек, если бы его вернули в пещеру и заставили снова наблюдать за тенями.
Главкон указывает, что его, скорее всего, расстроит банальность всего этого, и что он будет особенно неспособен пытаться придать значение теням, как другие люди, поскольку он будет знать, что тени на самом деле не являются объектами, которыми люди занимаются. предположил, что они были.
Платон хочет, чтобы мы узнали кое-что из этой аллегории. В частности, он пытается проиллюстрировать жизнь людей, не понимающих его теории форм. Теория форм утверждает, что у вселенной есть создатель и что существует только один объект/концепция в мире, который находится в уме создателя. Согласно Платону, физические воплощения этих форм (название, данное исходному объекту/понятию) являются просто копиями форм и поэтому несовершенны. Платон отождествляет эти копии с тенями на стенах пещеры, а себя с человеком, которого выпустили, чтобы увидеть подлинные предметы, формы.
Хотя сегодня немногие всерьез верят в его теорию, из этой аллегории еще многое предстоит узнать. Хотя Платон предназначал его для представления незнания форм, на самом деле его можно использовать с любым видом невежества.