Video: Põhikooli füüsika - 8. klass - Lihtmehhanismid, võimsus, kasutegur 2023, Märts
Sisenemise navigeerimine
Sissesõidu sisu
Bibliograafia
Akadeemilised tööriistad
Sõprade PDF-i eelvaade
Teave autori ja tsitaadi kohta
Tagasi üles
Füüsika strukturalism
Esmakordselt avaldatud Pühapäeval 24. novembril 2002; sisuline redaktsioon reedel 4. oktoobril 2019
Füüsika strukturalismi all on kolm erinevat, kuid omavahel tihedalt seotud teadusprogrammi teadusfilosoofias ja eriti füüsikafilosoofias. Need programmid algatasid vastavalt 1970. aastate algusest Joseph Sneed, Günther Ludwig ja Erhard Scheibe. Lihtsuse huvides kasutame neid nimesid kolmele programmile viitamiseks, ilma et kavatseksime teiste teadlaste panust ignoreerida või minimeerida. (Vt bibliograafiat.) Mõistet „strukturalism” väitis algselt Sneedi kool, vt nt Balzer ja Moulines (1996), kuid tundub kohane ka Ludwigi ja Scheibe'i programmid selle pealkirja alla paigutada, kuna nende silmatorkavad sarnasused kolm lähenemist. Struktuuristide tegevus on piirdunud peamiselt Euroopaga,eriti Saksamaa, ja mis tahes põhjustel jäeti see angloameerika arutelus suures osas tähelepanuta.
1. Muud strukturalismid
2. Ühised jooned
3. Teoreetiliste terminite probleem
3.1 Näide
3.2 Teoreetiliste terminite probleemi strukturaalsed lahendused
3.3 Mõõtmisprobleem
3.4 Mõõtmine ja lähendamine
4. Redutseerimise probleemid
4.1 Vähendussuhe teooriate vahel
4.2 Vähendamine ja võrreldamatus
4.3 Ludwigi konto
4.4 Sneedi konto
4.5 Scheibe konto
5. Kolm struktuuriprogrammi
5.1 Sneedi programm
5.2 Ludwigi programm
5.3 Scheibe programm
5.4 Kolme struktuuriprogrammi interaktsioonid
6. Kokkuvõte
Bibliograafia
Akadeemilised tööriistad
Muud Interneti-ressursid
Seotud kirjed
1. Muud strukturalismid
Mõistet „strukturalism” kasutatakse erineva tähendusega ja seetõttu näib olevat asjakohane nimetada teisi „strukturalisme” ja selgitada, kuidas „strukturalism füüsikas” on nendega seotud. Kui kontrollite Vikipeedias kannet „strukturalism (ühemõttelisus)“, siis antakse teile teada, et „strukturalisme“on spektris 11 erinevas valdkonnas, sealhulgas:
keeleteadus [F. de Saussure (1857–1913)],
antropoloogia [C. Lévi-Strauss (1908–2009)],
matemaatika [N. Bourbaki (1935–), kollektiivne varjunimi],
teadusfilosoofia [JD Sneed (1938–), W. Stegmüller (1923–1991)].
Siin on sulgudes mainitud mõnda silmapaistvat esindajat. Kõigil strukturalismi tüüpidel on ühine veendumus oma erialade struktuuride tähtsuse osas, kuid esmapilgul on need vähe sarnased. Sellegipoolest on erinevate strukturalismide vahel seoseid ja vastastikuseid mõjusid. Nende mõjutuste üksikasjalikumat uurimist ületab käesoleva sissekande ulatus. Antropoloogilise ja matemaatilise strukturalismi suhete kohta vaata Aubin (1997). Nagu mainitud, mõistame „strukturalismi füüsikas” kui „strukturalismi teadusfilosoofia erijuhtu”. Matemaatilise strukturalismiga on tihedad seosed, mida käsitleme üksikasjalikumalt selle sissekande põhiosas. Nende seoste illustreerimiseks mainime siin ainult Stegmülleri (1979a) täispealkirja:Teooriate strukturalismi vaade, Bourbaki programmi võimalik analoog füüsikalises teaduses.
Praegu võtame ajutise tasakaalu, et „strukturalism füüsikas“on osa intellektuaalsest liikumisest peamiselt 20. sajandil ja on teiste strukturalismidega võrreldes üsna hilja panus.
2. Ühised jooned
Preambulis nimetatud kolmel programmil on järgmised omadused ja veendumused:
Teaduse metateooria eeldab teistsugust vormistamist, kui seda juba kasutavad teaduslikud teooriad ise.
Struktuuristlik programm loob raamistiku konkreetsete teooriate ratsionaalseks rekonstrueerimiseks.
Formaliseerimise keskne vahend on Bourbaki mõiste “struktuuriliigid”, nagu on kirjeldatud artiklis Bourbaki (1986).
Kirjeldatavate teooriate oluliste tunnuste hulgas on:
Matemaatiline struktuur
Teooria empiirilised väited
Teoreetiliste terminite funktsioon
Lähenemise Rôle
Teooriate areng
Teoreetilised suhted
3. Teoreetiliste terminite probleem
Füüsikaline teooria (T) koosneb muu hulgas seaduste grupist, mis on sõnastatud teatud mõistete alusel. Kuid ilmne ringlus tekib siis, kui mõelda, kuidas (T) seadused ja mõisted oma sisu omandavad, sest näib, et kumbki omandab sisu teiselt - (T) seadused omandavad oma sisu mõistetest, mida kasutatakse seaduste sõnastamine, samal ajal kui mõisteid "kehtestab" või "määratleb" seaduste rühm tervikuna. Kui mõisteid saab juurutada teooriast (T) sõltumatult, siis ümmargust ei kuvata. Kuid tavaliselt nõuab iga füüsikaline teooria (T) mõnda uut mõistet, mida ei saa määratleda ilma (T) kasutamata (viimast nimetame “(T) - teoreetilisteks mõisteteks”). Kas näiline ringlus seaduste ja T-teoreetiliste mõistete osas on probleem? Mõned näited aitavad meil ohtu hinnata.
3.1 Näide
Näitena võiks vaadelda klassikalise osakeste mehaanika teooriat. Lihtsuse huvides eeldame, et kinemaatilised mõisted, nagu näiteks osakeste positsioonid, nende kiirused ja kiirendused, antakse teooriast sõltumatult kui aja funktsioonid. (T) keskne lause on Newtoni teine seadus, (bF = m \ ba), mis kinnitab, et osakesele avaldatud jõudude summa (bF) võrdub osakese massiga ((m) korrutatuna kiirendusega (ba).
Ehkki tavaliselt peame (bF = m \ ba) empiiriliseks väiteks, on reaalne oht, et see osutub lihtsalt määratluse või laias laastus tavapäraseks. Kui mõtleme jõule lihtsalt kui "sellele, mis tekitab kiirendust", siis defineeritakse jõud (bF) tegelikult võrrandiga (bF = m \ ba). Meil on osake, millel on mingi kiirendus (ba), siis (bF = m \ ba) lihtsalt määratleb, mis (bF) on. Seadus ei ole üldse empiiriliselt kontrollitav väide, kuna selliselt määratletud jõud ei saa täita (bF = m \ ba). Probleem süveneb, kui määratleme (inertsiaalse) massi (m) tavapäraselt suhtena (| \ bF | / | \ ba) |. Praegu kasutame kahe suuruse (bF) ja (m) määratlemiseks ühte võrrandit (bF = m \ ba). Antud kiirendus (ba) täpsustab parimal juhul suhet (bF / m), kuid ei määra (bF) ja (m) kordumatuid väärtusi eraldi.
Ametlikumalt öeldes tekib probleem seetõttu, et kehtestasime jõu (bF) ja mass (m) kui (T) - teoreetilised terminid, mida muud teooriad ei anna. See fakt aitab ka põgeneda probleemist. Saame lihtsale dünaamikale lisada täiendavaid seadusi. Näiteks võime nõuda, et kõik jõud oleksid gravitatsioonilised ja et massi netojõud (m) annaks kõigi gravitatsioonijõudude (bF = \ Sigma_i \ bF_i) summa (bF_i). toimib massile universumi teiste masside tõttu, vastavalt Newtoni ruudukujulisele pöörd gravitatsiooniseadusele. (Seadus väidab, et jõu (bF_i), mis tuleneb massi (i) gravitatsioonimassiga (m_ {gi}) ligimeelitamisest, on (Gm_g m_ {gi} boldsymbol {r} _i / r_ { i} ^ 3), kus (m_g) on algse keha gravitatsioonimass,(boldsymbol {r} _i) algsest kehast pärit massi (i) positsioonivektor ja (G) gravitatsiooni universaalne konstant.) See annab meile sõltumatu määratluse (bF). Samamoodi võime nõuda, et inertsiaalne mass (m) oleks võrdne gravitatsioonimassiga (m_g). Kuna meil on nüüd iseseisev juurdepääs kõigile terminitele (bF), (m) ja (ba), mis ilmuvad dokumendis (bF = m \ ba), on seadusest tulenev tingimuslik ja pole enam määratluse küsimus.see, kas seadus saab, on tingimuslik ja pole enam määratluse küsimus.see, kas seadus saab, on tingimuslik ja pole enam määratluse küsimus.
Täiendavaid probleeme võib siiski tekkida seoses teise (T) - teoreetilise terminiga, millele viidatakse vaikimisi, kui väidetakse (bF = m \ ba). Kiirendusi (ba) eeldatakse vaikimisi mõõdetuna inertsiaalse süsteemi suhtes. Kui kiirendust mõõdetakse erineva taustsüsteemi suhtes, saadakse erinev tulemus. Näiteks kui seda mõõdetakse süsteemi suhtes, mis liigub ühtlase kiirendusega (ba), siis mõõdetud kiirendus on (ba '= (ba - \ ba)). Keha, millele inertsiaalse raami gravitatsioonijõud ei reageeri, kuuletub (0 = m \ ba) nii, et (ba = 0). Sama keha kiirendatud kaadris on kiirendus (ba '= - \ ba) ja seda juhib (- m \ ba = m \ ba'). Probleem on selles, et mõiste (- m \ ba) käitub täpselt nagu gravitatsioonijõud;selle suurus on otseselt proportsionaalne keha massiga ((m)). Seega on gravitatsioonivaba keha juhtum ühtlaselt kiirendatud taustsüsteemis eristatav vabalt langeva kehaga homogeenses gravitatsiooniväljas. Teoreetiline alammääramine ähvardab taas. Arvestades ainult ettepanekuid, kuidas me teame, milline juhtum meile esitatakse?[1] Nende probleemide lahendamiseks on vaja süstemaatiliselt uurida erinevate ((T)) kontseptsioonide - teoreetilise kontseptsiooni, inertsiaalse massi, gravitatsioonimassi, inertsjõu, gravitatsioonijõu, inertsiaalsete süsteemide ja kiirendatud süsteemide - suhteid ning nende vastavust asjaomastele seadustele. teooria (T).
Sarnased probleemid tekivad peaaegu kõigi põhiliste füüsikaliste teooriate sõnastamisel.
3.2 Teoreetiliste terminite probleemi strukturaalsed lahendused
Selle probleemiga toimetulemiseks on erinevaid viise. Võiks proovida seda pseudoprobleemina paljastada. Või võiks proovida probleemi aktsepteerida osana teaduse tavapärasest viisist, ehkki mitte puhtal viisil, nagu filosoofid seda sooviksid. Struktuuristlikud programmid nõustuvad siiski, et see on lahendatav probleem, mis pole triviaalne, ja töötavad selle lahendamiseks välja metateooria. Lisaks lepivad nad kokku teooria (T) sõnavara jaotamises teoreetilisteks ja ((T)) mitteteoreetilisteks mõisteteks, viimased pakutakse väljapoole teooriat.
3.2.1 Sneedi lahendus
Sneedeani lähenemisviisi korral sõnastatakse teooria empiiriline väide, kasutades eksistentsiaalset kvantifikaatorit (T) - teoreetiliste terminite jaoks (st (T) jaoks Ramsey lause osas). Meie ülaltoodud näites sõnastatakse Newtoni gravitatsioonijõudude seadus ümber järgmiselt: “On olemas inertsiaalne süsteem ja konstandid (G, m_i, m_ {gi}) nii, et iga osakese jaoks on massiprotsent korrutatud kiirendusega ülaltoodud gravitatsioonijõudude summa.” See eemaldab ümmarguse, kuid jätab sisu küsimuse lahtiseks. Siin väidavad à la Sneed'i strukturalistid, et teooria empiiriline väide (T ') peab sisaldama kõiki teooria seadusi, aga ka kõrgema järgu seadusi, mida nimetatakse “piiranguteks”. Meie näitespiirangud on sellised avaldused nagu "kõigil osakestel on ühesugused inerts- ja gravitatsioonimassid ning gravitatsioonikonstandil on kõigis teooriamudelites sama väärtus". Seeläbi omandaks teooria rohkem sisu ja muutuks vabaks.
3.2.2 Ludwigi lahendus
Ehkki Ludwigi metateoreetiline raamistik on pisut erinev, on tema lahenduse esimene osa sisuliselt sama, mis ülaltoodud. Teisest küljest pakub ta välja tugevama programmi (füüsikalise teooria aksomaatilised alused), mis lähtub teooria (T) samaväärse vormi (T) *, milles kõik (T) - teoreetilised mõisted elimineeritakse otseste määratluste abil. Tundub, et see on teoreetiliste terminite määratlematuse varasemate tulemustega vastuolus, kuid põhjalikum uurimine kõrvaldab ilmse vastuolu. Näiteks võib "massi" mõiste olla määratlematu teoorias, mis käsitleb ainult mehaanilise süsteemi üksikuid orbiite, kuid määratletav teoorias, mis sisaldab selle süsteemi kõiki võimalikke orbiite.
Päris teooria, mitte ainult mänguasjamudeli aksiomaatilise aluse sõnastamine pole aga triviaalne ülesanne ja nõuab tavaliselt ühte või kahte raamatut; vt näiteid Ludwig (1985, 1987) ja Schmidt (1979).
3.3 Mõõtmisprobleem
Mõlemad programmid käsitlevad täiendavat probleemi, kuidas kindlaksmääratud vaatlusandmete komplekti põhjal määratleda teoreetilise termini laiendus, nt arvväärtused. Kutsume seda “mõõtmisprobleemiks”, mitte aga segi ajama kvantteooria üldtuntud mõõtmisprobleemiga. Tavaliselt pole mõõtmisprobleemil ainulaadset lahendust. Pigem saab teoreetiliste suuruste väärtusi mõõta vaid teatava ebatäpsuse piires ja kasutades abieeldusi, mis ehkki usutavad, kuid ei ole kindlalt kinnitatud. Ülaltoodud Newtoni näites tuleks kasutada abieeldust, et osakeste trajektoorid on kaks korda eristatavad ja et muid jõude, välja arvatud gravitatsioonijõud, saab tähelepanuta jätta. Mõõtmisprobleemi lahenduse hiljutise kriitilise uurimise jaoks Sneedi lähenemisviisi raames koos üksikasjalike näidetega astronoomiast leiate Gähde (2014).
3.4 Mõõtmine ja lähendamine
Ebatäpsuse ja lähenduse omadus mängib struktuuriprogrammides silmatorkavat rolli. Mõõtmisprobleemi kontekstis näib ebatäpsus olevat teooria puudus, mis takistab teoreetiliste suuruste täpset määramist. Ebatäpsus ja mitte-ainulaadsus on aga teooriate arengu ja uutele ja „parematele” teooriatele ülemineku kontekstis ülioluline. Muidu ei võiks uus teooria üldiselt hõlmata vana teooria edukaid rakendusi. Mõelge näiteks Kepleri planeetide liikumise teooria üleminekule Newtoni ja Einsteini teooriatele: Newtoni gravitatsiooniteooria ja üldine relatiivsusteooria asendavad Kepleri ellipsid keerukamate kõveratega. Kuid need peaksid siiski olema kooskõlas vanade astronoomiliste vaatlustega,mis on võimalik ainult siis, kui need ei sobi täpselt Kepleri teooriasse.
4. Redutseerimise probleemid
4.1 Vähendussuhe teooriate vahel
Struktuuriprogrammi üks osa on erinevate teoreetiliste suhete määratlemine. Keskendume siin „reduktsiooni” suhetele (suhetele), millel on oluline roll nii filosoofilises diskursuses kui ka füüsikute töös, ehkki mitte selle nime all. Vaatleme teooriat (T), mille asendab parem teooria (T '). Võib kasutada (T '), et mõista mõnda (T) õnnestumist ja ebaõnnestumist. Kui leidub mingi süstemaatiline viis (T) tuletamiseks lähendiks (T ') sees, siis (T) "taandatakse" väärtuseks (T'). Sel juhul on (T) edukas, kui see on hea lähend (T ') ja (T') on edukas. Teisest küljest, olukordades, kus (T ') on endiselt edukas, kuid (T) on vale lähenemisviis (T'), (T) ebaõnnestub. Näiteks,klassikaline mehaanika tuleks saada relativistliku mehaanika piiranguks juhul, kui kiirus on väike võrreldes valguse kiirusega. See selgitaks, miks klassikalist mehaanikat rakendati ja rakendatakse siiani edukalt väikeste kiiruste korral, kuid ebaõnnestub suurte (suhteliste) kiiruste korral.
Nagu mainitud, on erinevate teooriate selliste reduktsioonisuhete uurimine osa teoreetiliste füüsikute igapäevasest tööst, kuid tavaliselt ei võta nad reduktsiooni üldist kontseptsiooni. Pigem otsustavad nad intuitiivselt, mida näidata või arvutada, sõltuvalt vaadeldavast juhtumist. Siin võiks strukturalistide töö viia füüsikas süstemaatilisema lähenemiseni, ehkki üldtunnustatud ainulaadset reduktsiooni kontseptsiooni veel pole.
4.2 Vähendamine ja võrreldamatus
Teine aspekt on vähendamise roll füüsika arengu üldpildis. Enamik füüsikuid, kuid mitte kõik, kipuvad oma teadust käsitlema ettevõttena, mis kogub teadmisi pidevalt. Näiteks ei ütleks nad, et klassikalist mehaanikat on relativistlik mehaanika ümber lükanud, vaid et relativistlik mehaanika on osaliselt selgitanud, kus klassikalist mehaanikat saaks ohutult rakendada ja kus mitte. Seda vaadet füüsika arengule on vaidlustanud mõned filosoofid ja ajaloolased, eriti T. Kuhni ja P. Feyerabendi kirjutistes. Need teadlased rõhutavad kontseptuaalset katkematust või „mitteühilduvust” vähendatud teooria (T) ja taandava teooria (T”) vahel. Vähendamise struktuuristlik arvepidamine annab nüüd võimaluse arutada neid küsimusi vähem informaalsel tasandil. Selle arutelu esialgsed tulemused on konkreetsest programmist erinevad.
4.3 Ludwigi konto
Ludwigi kirjutistes pole otsest viidet võrreldamatu teesile ja sellele vastavale arutlusele. Kuid ilmselgelt viitab tema lähenemine selle teesi kõige radikaalsemale eitamisele. Tema redutseerimissuhe koosneb kahest lihtsamast teoreetilisest seosest, mida nimetatakse “piiramiseks” ja “kinnistamiseks”. Neid on kahes versioonis, täpsed ja ligikaudsed. Osa nende määratlustest on üksikasjalikud reeglid (T ') mitteteoreetilise sõnavara tõlkimiseks (T). Seega on võrreldavus, vähemalt mitteteoreetilisel tasandil, definitsiooni järgi tagatud. Seejärel suunatakse probleem ülesande juurde näidata, et mõned huvitavad reduktsiooni juhtumid, mida arutatakse ühildamatuse kontekstis, sobivad Ludwigi määratlusse. Kahjuks toob ta vaid ühe ulatuslikult välja töötatud näite vähendamisest,nimelt termodünaamika vs kvantstatistika mehaanika, Ludwig (1987). Teoreetiliste terminite võrreldamatust võiks Ludwigi lähenemisviisi hõlpsamini hõlmata, kuna selle taga oli erinevus (T) ja (T ') seaduste vahel.
4.4 Sneedi konto
Võrreldamatuse ja Sneedean reduktsiooni suhte vahel on mingil määral käsitletud Balzer jt. (1987, peatükk VI.7). Autorid käsitlevad täpset reduktsioonisuhet teatud seosena vastavate teooriate potentsiaalsete mudelite vahel. Füüsilise reaalse elu näidete jaoks on huvitavam ligikaudne versioon, mis saadakse potentsiaalsete mudelite klasside empiirilise ühtluse alaklassi abil häguse täpse taandamisena. Ligikaudse vähendamise näitena käsitletakse Kepler-Newtoni juhtumit. Võrreldamatuse arutelul on kurikuulsad raskused selliste mõistete nagu "tõlke säilitamise tähendus" seletamiseks. Meta-matemaatika interpolatsiooniteoreemi huvitav rakendamine annab tulemuse, mis laias laastus öeldes:(täpne) vähendamine tähendab tõlkimist. Selle tulemuse asjakohasuses seatakse kahtluse alla Balzer jt. (1987, 312 järgnevat). Seega jõuab arutelu lõpuks ebaselgeks, kuid autorid tunnistavad, et vähendatud / redutseerivate teooriate paaride korral võib erineva astme mitteühilduvusvõime olla spektris.
4.5 Scheibe konto
Scheibe viitab oma (1999) ka Kuhni ja Feyerabendi teesidele ja annab üksikasjaliku arutelu. Erinevalt kahest teisest struktuuriprogrammist ei paku ta välja kindlat vähendamise kontseptsiooni. Pigem soovitab ta palju spetsiaalseid redutseerimise suhteid, mida saab kahe teooria (T) ja (T ') ühendamiseks sobivalt kombineerida. Lisaks jätkab ta ulatuslike reaalse elu juhtumianalüüsidega ja kaalub uut tüüpi reduktsioonisuhteid, kui vaadeldav juhtum pole seni kirjeldatud suhete abil kirjeldatav. Scheibe möönab, et on olemas võrreldamatu juhtumeid, mis raskendavad teatud juhtudel reduktsiooni seose leidmist. Märkimisväärse näitena nimetab ta mõisteid ühelt poolt kvantmehaanikas ja teiselt poolt klassikalises statistilises mehaanikas „jälgitava” kohta. Ehkki vastavate vaatluskomplektide vahel on kaarte, peab Scheibe seda võrreldamatu juhtumiks, kuna need kaardid ei ole Lie algebra homomorfismid, vt Scheibe (1999, 174).
Kokkuvõtvalt võib öelda, et struktuursed lähenemisviisid on võimelised arutama vähendamise ja ühildamatuse küsimusi ning nende aluseks olevaid probleeme edasijõudnul. Sel viisil on neil lähenemisviisidel võimalus vahendada füüsikute ja filosoofide lahknevaid leeri.
5. Kolm struktuuriprogrammi
Selles osas kirjeldame lähemalt konkreetseid programme, nende juuri ja mõnda nendevahelist erinevust.
5.1 Sneedi programm
5.1.1 Ajalugu ja üldised jooned
See programm on olnud kõige edukam sellise kooli moodustamisel, mis meelitab ligi teadlasi ja üliõpilasi, kes kasutavad lähenemisviisi ja tegelevad selle konkreetsete probleemidega. Seetõttu puudutab suurem osa strukturaalkirjandust sneedeani varianti. Võib-olla on see osaliselt tingitud ka asjaolust, et ainult Sneedi lähenemisviis on ette nähtud rakendamiseks (ja seda on rakendatud) teistele teadustele ja mitte ainult füüsikale.
Põhjalikuma ülevaate strukturalismi ajaloolistest juurtest teadusfilosoofias võib leida artiklist Bolinger (2016), ehkki seda raamatut pole veel inglise keelde tõlgitud. Seminarraamatuks sai Sneed (1971), mis tutvustas füüsika metateooriat mudelateoreetilises traditsioonis, mis olid seotud P. Suppese, BC van Fraasseni ja F. Suppe'iga. Selle lähenemisviisi kasutas ja populariseeris saksa filosoof W. Stegmüller (1923–1991), vt nt Stegmüller (1979b) ja arendas seda edasi peamiselt oma jüngrite poolt. Selle algusaegadel nimetati seda lähenemist teooriate „väiteväljenduseks”, rõhutades teoreetiliste vahendite tähtsust keelelise analüüsi asemel. Hiljem peeti seda aspekti praktilise tähtsusega kui põhimõtteliseks küsimuseks, vt Balzer jt. (1987, 306 järgnevat). Hiljuti H. Andreas (2014) ja GSchurz (2014) on välja pakkunud kaks pisut erinevat raamistikku, mis ühendavad Sneedi programmi semantilisi ja süntaktilisi sõnastusi. Sellegipoolest jääb setteoreetiliste tööriistade peaaegu ainuõige kasutamine selle programmi üheks iseloomulikuks stilistikaks ja eristab seda teistest programmidest silmatorkavalt.
5.1.2 Sneedi programmi kesksed mõisted
Moulinesi sõnul on Balzer ja Moulines (1996, 12–13) Sneedean-programmi konkreetsed mõisted järgmised. Neid illustratsioone illustreerime lihtsustatud näidetega, inspireerituna Balzerist jt. (1987), mis põhinevad klassikaliste punktosakeste süsteemil, mida ühendavad vedrud ja mis vastavad Hooke'i seadusele. Põhimõistete hiljutise sissejuhatuse kohta vt ka H. Andreas ja F. Zenker (2014).
(M_p): potentsiaalsete mudelite klass (teooria kontseptuaalne raamistik).
[Üks potentsiaalne mudel sisaldab osakeste komplekti, vedrude komplekti koos nende vedrukonstantidega, osakeste massidega, samuti nende positsioonide ja vastastikuste jõududega kui aja funktsioonidega.]
(M): tegelike mudelite klass (teooria empiirilised seadused).
) (M) on potentsiaalsete mudelite alaklass, mis vastavad süsteemi liikumisvõrrandile.]
(langle M_p, M \ rangle): mudeli element (teooria hädavajalik osa)
(M_ {pp}): osalise potentsiaaliga mudelite klass (teooria suhteline mitteteoreetiline alus).
[Üks osalise potentsiaaliga mudel sisaldab ainult osakeste positsioone aja funktsioonina, kuna masse ja jõude peetakse (T) - teoreetiliseks.]
(C): piirangute klass (tingimused, mis ühendavad ühe ja sama teooria erinevaid mudeleid).
[Piirangud ütlevad, et samadel osakestel on samad massid ja samadel vedrudel on samad vedrukonstandid.]
(L): linkide klass (tingimused, mis ühendavad eri teooriate mudeleid).
[Mõeldavate linkide hulgas on:
Seosed klassikalise kosmoseaja teooriaga
Lingid kaalu ja tasakaalu teooriaga, kus saab massisuhteid mõõta
Lingid elastsusteooriatesse, kus saab arvutada vedrukonstante]
(A): lubatavate hägususte klass (erinevate mudelite vahel lubatud ühtlustamisastmed).
[Võimalikes mudelites esinevaid funktsioone täiendavad sobivad vearibad. Need võivad sõltuda kavandatud rakendustest, vt allpool.]
(K = \ langle M_p, M, M_ {pp}, C, L, A \ rangle): tuum (teooria formaalteoreetiline osa)
(I): kavandatud rakenduste domeen (selgitatavad, ennustatavad või tehnoloogiliselt manipuleeritavad maailmatükid).
[See klass on avatud ja sisaldab näiteks
väikeste jäikade kehadega süsteemid, mis on ühendatud vedrude või kummiribadega
mis tahes vibreeriv mehaaniline süsteem väikeste amplituudide korral, sealhulgas (N) molekulidest koosnevad peaaegu jäigad kehad]
(T = \ langle K, I \ rangle): teooria element (väikseim ühik, mida tuleb teooriaks pidada).
(sigma): spetsialiseerumissuhe teooriaelementide vahel.
) (T) võiks olla sarnaste teooriaelementide spetsialiseerumine üldisemate jõuseadustega, nt hõõrdumisest ja / või ajast sõltuvad välisjõud. Võib ette kujutada ka abstraktsemaid jõuseadusi, mis fikseerivad ainult mõned üldised omadused, näiteks “tegevus = reaktsioon”. (T) võiks omakorda olla spetsialiseerunud võrdsete masside ja / või võrdsete vedrukonstantidega süsteemide teooriaelementidele.]
(N): teooriavõrk (teooriaelementide kogum, mille tellib (sigma) - teooria tüüpiline mõiste).
[Ilmne teooriavõrk, mis sisaldab meie näidet teooriaelemendist, on CPM = “klassikaline osakeste mehaanika”, mis on mõeldud teooriaelementide võrgustikuna, mis on põhiliselt järjestatud selle jõuseaduste üldisuse astme järgi.]
(E): teooria-evolutsioon (teooria-võrk “liigub” läbi ajaloolise aja).
[Aja jooksul võis avastada uusi huvitavaid uusi jõuseadusi, näiteks Toda kett 1967. aastal, samuti teadaolevate seaduste uusi rakendusi.]
(H): teooria-holon (teoreetiliste võrkude kompleks, mis on seotud oluliste linkidega).
[Raske on mõelda näidetele, mis on väiksemad kui (H =) kõik füüsikalised teooriavõrgud.]
5.2 Ludwigi programm
5.2.1 Ajalugu ja üldised jooned
Günther Ludwig (1918–2007) oli saksa füüsik, kes oli peamiselt tuntud oma töös kvantteooria aluste alal. Ludwigis (1970, 1985, 1987) avaldas ta kvantmehaanika aksiomaatilise ülevaate, mis põhines kvantteooria statistilisel tõlgendamisel. Selle töö eeltingimusena leidis ta, et on vaja küsida “Mis on füüsikaline teooria?” ning töötas välja oma teooria üldkontseptsiooni oma (1970) 80 esimesel leheküljel. Hiljem laiendati seda üldteooriat raamatusse Ludwig (1978). Ludwigi programmi hiljutine läbilõige on esitatud Schröteris (1996).
Tema aluseks olev „filosoofia” on seisukoht, et maailmas on reaalseid struktuure, mis on „pildil” või esindatud ligikaudsel viisil matemaatiliste struktuuridega, sümboolselt (boldsymbol {PT} = \ boldsymbol {W} (-) boldsymbol {MT}). Füüsikalises teoorias kasutatav matemaatiline teooria (boldsymbol {MT}) (boldsymbol {PT}) sisaldab tuumana „struktuuriliiki” ((Sigma)). See on Bourbaki meta-matemaatiline kontseptsioon, mille Ludwig tutvustas strukturalismi lähenemises. Kontakti (boldsymbol {MT}) vahel mõne reaalsuse domeeniga (boldsymbol {W}) saavutatakse kirjavahetuspõhimõtete komplektiga ((-)), mis annavad reeglid füüsilise keele tõlkimiseks faktid teatud matemaatilistesse lausetesse, mida nimetatakse vaatlusaruanneteks. Need faktid on kas otseselt jälgitavad või antud muude füüsikaliste teooriate abil,mida nimetatakse (boldsymbol {PT}) eelteooriateks. Sel viisil konstrueeritakse (boldsymbol {W}) osa (boldsymbol {G}), mida nimetatakse põhidomeeniks. Kuid reaalsuse täieliku domeeni (boldsymbol {W}) konstrueerimine jääb teooria ülesandeks, st põhidomeeni täielikumaks kirjeldamiseks, mis kasutab ka (boldsymbol {PT}) - teoreetiline termineid.
5.2.2 Ludwigi programmi tüüpilised tunnused
Pealiskaudselt vaadates näitab see teooria kontseptsioon teatavat sarnasust neopositivistlike ideedega ja seda võiks kritiseerida samamoodi. Näiteks seab vaatluslausete niinimetatud teooriast koormatud iseloomu käsitlemine kahtluse selliste otsese vaadeldava fakti mõistete suhtes. Sellest hoolimata vaidleksid Ludwigi lähenemisviisi järgijad tõenäoliselt mõõduka vaatlusvormi poole ja juhiksid tähelepanu sellele, et Ludwigi lähenemisviisi raames võiks vaatluslausete teoreetiliselt koormatud iseloomu üksikasjalikult analüüsida.
Ludwigi programmi teine keskseks ideeks on teoreetiliste ja teoreetiliste lähendamiste kirjeldamine „ühetaoliste struktuuride” abil - matemaatiline mõiste topoloogiliste ja metriliste struktuuride vahel. Ehkki selle idee võtsid hiljem kasutusele teised struktuuriprogrammid, mängib see Ludwigi metateooria raames oma finitismiga ainulaadset rolli. Ta usub, et lõpmata suurte või väikeste matemaatilistel struktuuridel pole a priori üldse füüsilist tähendust; need on esialgsed vahendid piiratud füüsilise reaalsuse lähendamiseks. Ühtsed struktuurid on sõidukid seda tüüpi lähenduse väljendamiseks.
5.2.3 Ludwigi kvantmehaanika tõlgendus
Oleme juba selgitanud, et Ludwigi jaoks oli füüsikaliste teooriate rekonstrueerimise raamistik tegelikult ainult vahend tema kvantmehaanika tõlgenduse arendamiseks.
Pole üllatav, et kahe ettevõtte vahel on tihedad suhted. Mainime ainult seda, et teoreetiliste terminite rekonstrueerimine muude, hõlpsamini juurdepääsetavate terminitega on eriti pakiline, kui teoreetilised terminid viitavad mikroskoopilisele domeenile. See selgitab eriti seda, miks Ludwig toetab kvantmehaanika statistilist tõlgendamist, sest keerukamatel tõlgendustel, näiteks lainefunktsiooni üheosakeselisel oleku tõlgendamisel, puudub tema arvates aksiomaatiline alus. Praeguses kvantmehaanika tõlgendamise arutelus mängib statistiline tõlgendus (või ansamblitõlgendus) vaid marginaalset rolli ja lisaks sellele omistatakse see tavaliselt LE Ballentine'ile (1970). Vikipeedia sissekandes 'ansambli tõlgendus' ei mainita Ludwigit üldse.
Siiski oleks ennatlik keelata Ludwigil igasugune mõju kvantteooria arengule. Mõningaid saavutusi on, näiteks vaatlusobjektide üldistamine POV-mõõtmetele, vt Busch jt (2016), mis on hästi teada näiteks kvantteabe teooriat praktiseerivas kogukonnas ja mis ulatuvad lõpuks tagasi Ludwigini. Tavaliselt ei ole nende üldistuste jaoks standardne viide Ludwig, vaid tema õpilane K. Kraus, vt Kraus (1983). Lõpuks tuleb mainida, et Ludwigi kvantmehaanika aksiaatikat on taaselustatud uute matemaatiliste tulemustega, vt Casinelli ja Lahti (2016).
5.2.4 Ludwigi hiline töö
Aasta enne surma avaldas Ludwig koos Gérald Thurleriga Ludwigi (1990) muudetud ja lihtsustatud väljaande pealkirjaga “Füüsikaliste teooriate uus alus”. Seda tööd ei saa kasutada õpikuna, kuid see on tähelepanuväärne dokument tema lähenemise kesksetest teemadest ja üldistest vaadetest füüsikale. Raamat näitab selgelt, et Ludwigi peamine mure on seotud teadusliku realismiga, st küsimusega, kuidas eduka teooria raames esinevad hüpoteetilised objektid ja suhted omandavad füüsilise reaalsuse staatuse. Üksusi, kes ei saa seda staatust väita, nimetatakse kogu raamatus muinasjuttudeks. Kvantteooria muinasjuttude näited on varjatud muutujad ja mõnele lugejale võib-olla üllatav ka üheosakese oleku tõlgendus (erinevalt Ludwigi propageeritud ansamblitõlgendusest).
Ludwig / Thurleri (2006) välja töötatud uute kontseptsioonide ja tööriistade hulgas on järgmised:
Füüsikalised vaatlused tõlgitakse kõigepealt ainult piiratud matemaatilisi komplekte sisaldava matemaatilise abiteooria lauseteks ja teises etapis kinnistatakse see umbes idealiseeritud teooriaks. Selle manöövri abil rõhutavad autorid kontrasti piiratud füüsiliste toimingute ja lõpmatute komplektidega seotud matemaatiliste eelduste vahel.
Ebatäpsuskomplekte ja ebatervislikke mõõtmisi peetakse alati algusest peale ning neid ei tutvustata hiljem, nagu Ludwigi programmi eelmistes versioonides.
Teooria põhidomeen on nüüd see osa rakenduse valdkonnast, kus teooriat rakendatakse edukalt teatud ebatäpsusteni.
Ludwigi (1990) mitmesuguseid hüpoteese käsitlev keeruline terminoloogia on radikaalselt taandatud vähestele juhtumitele, sealhulgas hägusatele hüpoteesidele.
Ebaharilike kaudsete mõõtmiste probleem on ümber sõnastatud elegantsel viisil, mida tuleks siiski juhtumianalüüside abil uurida.
5.2.5 Kokkuvõte
Üldiselt on Ludwigi programm Sneedi ja Scheibe programmiga võrreldes vähem kirjeldav ja füüsika suhtes normatiivsem. Ta töötas välja ideaali, kuidas tuleks füüsikalisi teooriaid sõnastada, selle asemel et rekonstrueerida tegelikku praktikat. Peamine välja töötatud näide, mis sellele ideaalile läheneb, on ikkagi kvantmehaanika aksiomaatiline kirjeldus, nagu on kirjeldanud Ludwig (1985, 1987).
5.3 Scheibe programm
Saksa filosoof Erhard Scheibe (1927–2010) on avaldanud mitmeid raamatuid ja arvukalt esseesid teadusfilosoofia erinevatel teemadel; vt näiteks Scheibe (2001). Ta on sageli kommenteerinud Sneedi ja Ludwigi programme, näiteks oma teoses “Kahe viimase aja teooriate vaadete võrdlus”, mis on kordustrükis Scheibe'is (2001, 175–194). Lisaks avaldas ta ühe varasematest juhtumianalüüsidest teooria ligikaudse reduktsiooni kohta; vt Scheibe 2001 (306–323) 1973. aasta juhtumianalüüsi kohta.
Scheibe (1997, 1999) arendas oma raamatutes füüsikaliste teooriate taandamise kohta välja oma teooriakontseptsiooni, mida võib mingil määral pidada Ludwigi ja Sneedi vaheliseks vahepositsiooniks. Näiteks ühendab ta mugavalt vastavalt Sneedi ja Ludwigi mudelateoreetilise ja süntaktilise stiili. Kuna tema peamine mure on redutseerimine, ei pea ta hõlmama kõiki füüsikaliste teooriate aspekte, mida käsitletakse teistes lähenemisviisides. Nagu juba mainitud, pakub ta välja paindlikuma vähendamise kontseptsiooni, mida saab laiendada uute juhtumianalüüside tulemusel.
Scheibe lähenemisviisi ainulaadne tunnusjoon on peaaegu kõigi füüsilises kirjanduses käsitletud oluliste vähendamisjuhtumite põhjalik arutamine. Nende hulka kuuluvad klassikaline vs eriline relativistlik ruumiaeg, Newtoni gravitatsioon vs üldine relatiivsus, termodünaamika vs kineetiline teooria ja klassikaline vs kvantmehaanika. Ta jõuab sisuliselt kahekordse puudulikkuse järelduseni: füüsikute katsed ülaltoodud juhtudel tõendada reduktsioonisuhteid on vastavalt nende endi standarditele ja ka reduktsiooni strukturalismi kontseptsiooni nõuetele suures osas puudulikud. Kuid ka see kontseptsioon ei ole täielik, väidab Scheibe, kuna näiteks "(faktilist" parempoolset noolt "või (c \ paremäärist \ infty) käsitlevate" faktiliste "piiravate protsesside rahuldav mõistmine pole veel välja töötatud. Bolinger annab oma (2016) raamatus üsna üldise ülevaate struktuuriprogrammist, pöörates erilist tähelepanu Scheibe loomingule.
5.4 Kolme struktuuriprogrammi interaktsioonid
Nagu juba märgitud, on Ludwigi ja Sneedi programmid välja töötatud iseseisvalt 1970. aastatel, samas kui Scheibe programm, vähemalt osaliselt, pärines nende kahe programmi kriitilisest ülevaatest. Kuid see on ainult jäme kirjeldus. Lisaks sellele on kolme programmi vahel olnud arvukalt vastastikuseid suhteid, mis mõjutasid nende hilisemat väljatöötamist. Selle tõendusmaterjali selle koostoime kohta pakuvad lisaks mitmesugustele asjakohastele tunnistustele raamatutes ja artiklites ka järgmised tähelepanekud.
Balzer, Moulines ja Sneed tutvustavad oma (1987) mõistetes „struktuuriliigid” ja „ühtlased struktuurid”, mis mängivad Ludwigis keskpunkti (1970, 1978) ja mida Sneed (1971) veel ei sisalda.
Vastupidi, Ludwig lisas oma (1990) jaotises 9.3 teooriavõrkude (Theorienetze) kohta, viidates Balzeri ja Moulinesi vastavatele teostele.
Ludwig viitas oma lõpus (2006) lk 3 Scheibe loomingule „paljude sarnasuste tõttu”. Hiljem, lk.107, mainib ta “arutelu kirjade kaudu” Scheibe'ga. Selle kirjavahetuse on turvanud B. Falkenburg ja see ootab teadusväljaannet.
6. Kokkuvõte
Oleme visandis kolm struktuuriprogrammi, mis on välja töötatud alates 1970. aastatest füüsikafilosoofia probleemide lahendamiseks, mõned neist on olulised ka füüsika enda jaoks. Iga programmi, mis kasutab valdkonna kirjeldamiseks ja konkreetsete probleemide lahendamiseks kaalukat ametlikku aparaati, tuleb kontrollida selle tööriistade säästlikkuse osas: mil määral on see seade oma eesmärkide saavutamiseks tegelikult vajalik? Või puudutab see peamiselt iseenda tekitatud probleeme? Oleme püüdnud pakkuda lugejale mõned argumendid ja materjalid, kes peavad neile küsimustele lõpuks ise vastuse andma.
Bibliograafia
See bibliograafia piirdub peamiselt mõne raamatu valikuga, millel on kolme struktuuriprogrammi jaoks teatav tähtsus. Sneedi programmiga seotud laiendatud „strukturalismi bibliograafia” ilmus Erkenntnis, 44. köide (1994). Erkenntnise teine hiljutine köide (79 (8), 2014) on pühendatud strukturalismi uutele vaatenurkadele. Allpool tsiteerime mõnda artiklit sellest mahust ja teisi artikleid, mis on käesoleva kande jaoks olulised. Kahjuks pole Ludwigi (1978) ja Scheibe (1997, 1999) keskraamatuid veel inglise keelde tõlgitud, kuid vt hiljutisi Ludwig ja Thurler (2006). Vastavate teooriate tutvustamiseks võiksid inglise lugejad tutvuda Ludwigi (1987) XIII peatüki ja Scheibe (2001) V peatükiga.
Kraus K., 1983, Seisundid, efektid ja toimingud: kvantteooria põhimõttelised mõisted (loengu märkused füüsika mahus 190), Berliin, Heidelberg, New York: Springer.
Ludwig, G., 1970, Deutung des Begriffs “physikalische Theorie” ja axiomatische Grundlegung der Hilbertraumstruktur der Quantenmechanik durch Hauptsätze des Messens (Füüsika loengute märkused, 4. köide), Berliin Heidelberg New York: Springer.
–––, 1978, Die Grundstrukturen einer fizikalischen Theorie, Berliin: Springer; 2. trükk, 1990; G. Thurleri prantsusekeelne tõlge: Théorie kehaehitus.
Stegmüller, W., 1979a, teoreetiline vaade teooriatele, Berliin, Heidelberg, New York: Springer.
Stegmüller, W., 1979b, 'Struktuuristlik vaade: uuring, hiljutised arengud ja vastused mõnele kriitikale', teaduse muutuste loogikas ja epistemoloogias, I. Niiniluoto ja R. Tuomela (toim), Amsterdam: Põhja-Holland.
Akadeemilised tööriistad
sep mehe ikoon
Kuidas seda sissekannet tsiteerida.
sep mehe ikoon
Vaadake selle sissekande PDF-versiooni SEP-i sõprade veebisaidil.
info ikoon
Otsige seda sisenemisteema Interneti-filosoofia ontoloogiaprojektilt (InPhO).
phil paberite ikoon
Selle kande täiustatud bibliograafia PhilPapersis koos linkidega selle andmebaasi.
