URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Бом Д. Причинность и случайность в современной физике. Пер. с англ.
Id: 112120
 
299 руб.

Причинность и случайность в современной физике. Пер. с англ. Изд.2, испр.

URSS. 2010. 248 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-396-00170-1.

 Аннотация

Вниманию читателя предлагается книга выдающегося американского физика Д.Бома (1917--1992), посвященная актуальным философским проблемам физики. Основное внимание в книге уделяется выяснению той роли, которую играют причинность и случайность в физических закономерностях микромира. Этот вопрос рассматривается в самом широком плане и фактически решается автором на уровне более общей проблемы о возможных формах физических законов как микромира, так и макромира.

Книга адресована ученым --- физикам, философам, методологам науки, а также всем заинтересованным читателям.


 Оглавление

Предисловие редактора
Предисловие
Предисловие к русскому изданию
Глава I. Причинность и случайность в законах природы
 § 1.Введение
 § 2.Причинность в процессах природы
 § 3.Ассоциация и причинная связь
 § 4.Существенные причины из данной совокупности причин
 § 5.Более общие критерии для причинных отношений
 § 6.Причинные законы и свойства вещей
 § 7.Одно-многозначные и много-однозначные причинные отношения
 § 8.Несущественность, случайность и статистический закон
 § 9.Теория вероятностей
 § 10.Общее рассмотрение законов природы
 § 11.Заключение
Глава II. Причинность и случайность в классической физике. Философия механицизма
 § 1.Введение
 § 2.Классическая механика
 § 3.Философия механицизма
 § 4.Развитие классической физики по пути отхода от механицизма
 § 5.Волновая теория света
 § 6.Полевая теория
 § 7.О природе электромагнитною поля
 § 8.Полевые теории и механицизм
 § 9.Молекулярная теория теплоты и кинетическая теория газов
 § 10.О соотношении между микроскопическим и макроскопическим уровнем с точки зрения молекулярной теории
 § 11.Качественные и количественные изменения
 § 12.Случайность, статистический закон и вероятность в физике
 § 13.Обогащение системы понятий классической физики и философия механицизма
 § 14.Новая точка зрения на вероятность и статистический закон; индетерминистический механицизм
 § 15.Краткий обзор механицизма
Глава III. Квантовая теория
 § 1.Введение
 § 2.Возникновение квантовой теории
 § 3.О проблеме причинного объяснения квантовой теории
 § 4.Принцип индетерминированности
 § 5.Отказ от причинности в области атомных явлений как следствие принципа индетерминированности
 § 6.Отказ от понятия непрерывности в области атомных явлений
 § 7.Отказ от всех определенных мыслимых моделей в микроскопической области. Принцип дополнительности
 § 8.Критика выводов обычной интерпретации квантовой теории, следующих из принципа индетерминированности
 § 9.Обычная интерпретация квантовой теории как форма индетерминистического механицизма
Глава IV. Иные интерпретации квантовой теории
 § 1.Введение
 § 2.Общие рассмотрения субквантовомеханического уровня
 § 3.Краткий исторический обзор иных интерпретаций квантовой теории
 § 4.Конкретный пример иной интерпретации квантовой теории
 § 5.Критика новой интерпретации квантовой теории
 § 6.Дальнейшее развитие теории
 § 7.Современный кризис в физике микромира
 § 8.Преимущество новой интерпретации квантовой теории как руководящего принципа для исследований в новых областях
 § 9.Иные интерпретации квантовой теории и философия механицизма
 Библиография
Глава V. Более общее представление о естественном законе
 § 1.Введение
 § 2.Краткое изложение существенных характерных черт механистической философии
 § 3.Критика философии механицизма
 § 4.Точка зрения, выходящая за рамки механицизма
 § 5.Более детальное изложение вопроса о качественной бесконечности природы
 § 6.Случайные и необходимые причинные взаимосвязи
 § 7.Взаимосвязи и приблизительный и относительный характер самостоятельности способов бытия вещей
 § 8.Процесс становления
 § 9.Об абстрактном характере понятия определенных и неизменяющихся способов бытия
 § 10.Причины недостаточности лапласовского детерминизма
 § 11.Обратимость и необратимость законов природы
 § 12.Абсолютная и относительная истины. Природа объективной реальности

 Предисловие редактора

Эта книга, написанная известным американским физиком Давидом Бомом, посвящена наиболее актуальным философским проблемам современной физики. Основное внимание в ней уделяется выяснению той роли, которую играют причинность и случайность в физических закономерностях микромира. Этот вопрос рассматривается в самом широком плане и фактически решается Бомом на уровне более общей проблемы о возможных формах физических законов как микромира, так и макромира.

В отличие от более ранних исследований этих философско-физических проблем книга Бома отражает развернувшуюся в последние годы ожесточенную борьбу между сторонниками новых интерпретаций явлений микромира и защитниками ортодоксального истолкования квантовой механики в духе принципа дополнительности. Книга представляет не только развернутую критику философских и физических позиций копенгагенской школы, но и ответ сторонника каузальной интерпретации квантовой теории на возражения приверженцев концепции дополнительности.

Гейзенберг и другие приверженцы копенгагенской интерпретации критикуют главным образом философские позиции своих противников и пытаются доказать, что материалистическая позиция сторонников новых интерпретаций якобы тождественна механицизму в его крайней форме лапласовского детерминизма. Бом убедительно доказывает, что подобная критика не имеет оснований. Он подробно, в философском и (историческом аспекте анализирует и критикует "позиции механицизма, а также возникшую в XX веке и укрепившуюся на базе копенгагенской интерпретации противоположную концепцию индетерминизма микроявлений. Бом доказывает, что последняя концепция тождественна "индетерминистическому механицизму", то есть худшей форме механицизма. В то же время он указывает на возможность иной, более общей интерпретации микроявлений, отрицающей как лапласовский, так и индетерминистический механицизм. Этой точки зрения и придерживаются, как правило, ученые, выступающие с критикой концепции дополнительности.

Более общей точкой зрения, отрицающей любую форму механицизма, является материалистическая концепция неисчерпаемости материального мира. Развивая эту концепцию, Бом приходит к теории уровней (механического, квантовомеханического, субквантового и т.д.) в познании физических явлений материального мира. Согласно этой теории, ни чисто детерминистическая, ни индетерминистическая картина физической реальности не может претендовать на абсолютное значение, поэтому исторически не обосновано убеждение сторонников принципа дополнительности в том, что при дальнейшем углублении наших знаний исключена какая-либо детерминистическая картина явлений микромира и якобы возможны только вероятностные теории, еще менее наглядные, чем квантовая механика. Таким образом, при переходе на субквантовый уровень не только возможна, но и весьма вероятна физическая теория детерминистического типа, в которой входящие в теорию величины представляются непосредственно и полно (конечно, полно на данном уровне) отражающими реальность, а не показаниями макроскопических приборов, лишь косвенно и принципиально статистически описывающими микрообъекты.

Бом подробно останавливается на развитом им варианте дебройлевской интерпретации квантовой механики, а также на последних вариантах нелинейной теории поля, предлагаемых де Бройлем, Вижье и другими авторами. Отмечая, что попытки создания теории субквантового уровня еще не завершены и теория находится в процессе становления, Бом показывает, что тот черновой вариант теории, который уже создан, не только объясняет с новых детерминистических позиций все факты, объясняемые традиционной квантовой механикой, но и позволяет наметить черты теории явлений в областях размером 10--13 см.

Необходимо отметить, что нелинейная теория субквантового поля, развиваемая Вижье, Бомом, Такабаяси и др. под идейным руководством де Бройля, а также советскими физиками, за время, прошедшее после английского издания книги Бома, привела к новым успехам. Так, например, Вижье и его сотрудникам удалось показать, что в нелинейной теории спинорного поля содержится естественная систематика элементарных частиц, над объяснением которой сейчас работают многие крупнейшие физики. В Московском университете начаты конкретные расчеты структуры элементарных частиц. При этом удалось доказать, что в нелинейной теории субквантового поля спектр масс элементарных частиц получается ограниченным, как это следует из эксперимента. Этот результат не получался в известных попытках построения общей теории элементарных частиц, исходящих из традиционной квантовой теории.

Характерно, что некоторые успехи новой теории элементарных частиц, предложенной недавно Гейзенбергом, получены им на пути применения представлений школы де Бройля. В основу новой теории Гейзенберг положил представление о едином материальном, спинорном поле, подчиняющемся нелинейному уравнению. Конечно, Гейзенберг как идейный противник каузальной интерпретации строил свою теорию в духе ортодоксальной теории вторичного квантования, однако он был вынужден несколько изменить стандартные правила квантования в направлении отказа от обычных квантовых представлений.

Основным в книге Бома являются, однако, философские вопросы физики. Развивая общие философские положения о неисчерпаемости материального мира, о взаимосвязи причинных и случайных закономерностей и т.д., Бом фактически излагает некоторые основные положения философии диалектического материализма, хотя прямо об этом и не говорит. Правда, в отдельных пунктах многие философы-марксисты могут и не согласиться с Бомом. Так изложение Бомом вопроса об абсолютной и относительной истине, как и некоторых других вопросов, несколько непоследовательно, потому что абсолютной истине отводится роль никогда не достижимого идеала. С этим связаны сомнения Бома в отношении возможности существования абсолютных законов природы. Продолжая же эту мысль, можно прийти к отрицанию даже таких всеобщих законов природы, как законы сохранения материи и движения.

В целом книга Бома представляет большой интерес как для физиков, так и для философов. Эта книга, как отмечает в своем предисловии Луи де Бройль, представляет читателю богатый для размышлений материал, особенно важный в период крутой ломки физических представлений, неизбежной при переходе на новый уровень познания явлений микромира.

Книга Бома представляет особый интерес для советских ученых. Дискуссии, приведшие к развитию и распространению за рубежом каузальной интерпретации квантовой теории, были начаты в Советском Союзе в 1948 году. Эти дискуссии не закончены и сейчас. Различные советские ученые по-разному оценивают копенгагенскую интерпретацию квантовой механики. Много сторонников имеет у нас даже мнение, что копенгагенская интерпретация -- единственно правильная и что необходимо лишь перестроить ее терминологически, заменив некоторые явно позитивистские и идеалистические утверждения более приемлемыми с точки зрения диалектического материализма, а с другой стороны, необходимо якобы дополнить диалектический материализм некоторыми философскими положениями, вытекающими из копенгагенской интерпретации. С позиций, развиваемых и подробно обосновываемых в книге Бома, последнее направление не представляется прогрессивным, так как в основе копенгагенской интерпретации лежит философия еще более ограниченная, чем ранее отвергнутая физикой философия механицизма.

Я.П. Терлецкий

 Предисловие

Изучавшие развитие современной физики знают, что прогресс нашего познания микроскопических явлений привел в теоретическом истолковании этих явлений к точке зрения, совершенно отличной от точки зрения классической физики. Классическая физика позволяла описывать развитие событий в природе как причинно развертывающееся в пространстве и времени (или в релятивистском пространстве-времени) и, следовательно, создавать ясные и точные для воображения физика модели, а современная квантовая физика запрещает любые представления этого типа и делает их совершенно невозможными. Она допускает лишь теории, в основу которых положены чисто абстрактные формулы, и ставит под сомнение идею о причинном ходе атомных и корпускулярных явлений; она признает лишь законы вероятности, она рассматривает эти законы как законы, которые имеют первичный характер и составляют конечную познаваемую реальность; она не позволяет объяснять их как результат причинного развития, которое происходит на еще более глубоком уровне физического мира.

Мы можем с достаточным основанием признать, что взгляды, которых 30 лет назад начали придерживаться физики-теоретики, работавшие в области квантовой теории являются, по крайней мере внешне, точной копией сведений о мире атома, полученных из эксперимента. Конечно, на достигнутом ныне уровне исследований в физике микромира методы измерения не позволяют нам определять одновременно все величины, необходимые для получения корпускулярной картины классического типа (это может быть выведено из принципа неопределенности Гейзенберга), и не поддающиеся устранению возмущения, вносимые измерением, лишают нас возможности в общем виде точно предсказать его результат и допускают лишь возможность статистических предсказаний. Таким образом, построение чисто вероятностных формул, которыми пользуются ныне теоретики, было полностью оправдано. Однако большинство последних часто под влиянием предвзятых идей, вытекающих из позитивистской доктрины, полагают большее, то есть, что неопределенный и неполный характер знания о действительных процессах в физике микромира, получаемого из эксперимента, на его современной стадии является результатом реальной индетерминистичности физических состояний и их изменения. Следовательно, такая экстраполяция, видимо, не является оправданной. Возможно, что, познавая в будущем более глубокий уровень физической реальности, мы сможем интерпретировать вероятностные законы и квантовую физику как статистический результат проявления полностью детерминированных значений переменных, которые в настоящее время скрыты от нашего взора. Может быть, когда-нибудь мощные средства, которые мы начинаем использовать для исследования структуры ядра и для получения новых частиц, дадут нам точные сведения об этих более глубоких уровнях, не известных нам сейчас. Сопротивление любым попыткам выйти за рамки современной точки зрения квантовой физики могло бы быть очень опасным для прогресса науки и, кроме того, оно могло бы противоречить опыту, почерпнутому нами из истории науки. Действительно, последняя учит нас, что фактическое состояние наших знаний всегда является временным и что, кроме исследованных, должны существовать огромные области, еще ожидающие своего открытия. Кроме того, в течение последних нескольких лет квантовая физика столкнулась с проблемами, которые она не в состоянии решить, и, видимо, зашла в тупик. Эта ситуация дает серьезные основания полагать, что попытка видоизменить пределы идей, в которые добровольно заключила себя квантовая физика, была бы ценной.

Отрадно видеть, что за последние несколько лет предприняты попытки пересмотра основ существующей интерпретации физики микромира. Исходным пунктом этих попыток явились две статьи, опубликованные в начале 1952 г. Давидом Бомом в журнале "Physical Review". Много лет назад, в мае 1927 г., в статье, опубликованной в журнале "Journal de Physique", я выдвинул причинную интерпретацию волновой механики, которую назвал "теорией двойного решения", но, обескураженный критикой, которую вызвала эта попытка, я от нее отказался. Профессор Бом в своей статье 1952 г. взял из этой статьи некоторые идеи и, сопровождая их критическими замечаниями и развивая в очень интересном направлении, успешно разработал важные аргументы в пользу причинной реинтерпретации квантовой физики. Статья профессора Бома заставила меня вернуться к моим старым взглядам, и я вместе с моими молодыми коллегами из Института Анри Пуанкаре, в частности с Жан-Пьером Вижье, смог получить некоторые обнадеживающие результаты. Вижье в сотрудничестве с профессором Бомом развил интересную интерпретацию статистического смысла /psi/2 в волновой механике. Представляется желательным, чтобы в ближайшие годы усилия в этом направлении были продолжены. Мне кажется, что можно надеяться на плодотворность этих усилий, а также на то, что они помогут квантовой физике выйти из тупика, в котором она в настоящий момент находится.

Стремясь показать правомерность, а также необходимость таких попыток, профессор Бом пришел к вы воду, что настал момент для возобновления его работ по критическому анализу природы физических теорий и интерпретаций, допускающих объяснение явлений природы на современном уровне развития науки. Он сравнил развитие классической физики, в которой последовательно, одна за другой, возникали точки зрения всеобщего механицизма, затем общей теории полей, а затем статистических теорий, с введением квантовой физикой ее собственных новых концепций. Он тонко и тщательно проанализировал идею случайности и показал, что она возникает на каждой стадии развития нашего знания, когда мы не боимся сознавать, что находимся на пороге познания более глубокого уровня реальности, пока еще от нас ускользающего. Будучи убежденным, что теоретическая физика всегда приводила и будет приводить к открытию все более и более глубоких уровней физического мира и что этот процесс будет продолжаться беспредельно, он пришел к заключению, что квантовая физика не имеет права рассматривать свои современные взгляды как законченные и что она не может запретить исследователям предполагать наличие областей реальности более глубоких, чем уже исследованные.

Я не могу здесь дать полную оценку тщательного и замечательного исследования, проведенного профессором Бомом. Читатель найдет в нем очень изящный и богатый материалом для размышления анализ, который его многому научит и наведет на собственные мысли. Никто не может написать такую книгу квалифицированнее, чем профессор Бом, и она выходит как раз во-время.

Луи де Бройль

 Предисловие к русскому изданию

В рамках обычной интерпретации квантовой теории принимается ряд по существу философских выводов, под влиянием того мнения, что они являются необходимыми следствиями теории как таковой, и как правило при этом не отдают отчета в их философском происхождении. Одним из этих выводов, имеющим наиболее далеко идущие следствия, является представление, согласно которому на микроскопическом уровне закономерными являются лишь статистические свойства явлений, в то время как индивидуальные свойства (по крайней мере их частные детали) принципиально не подчиняются никаким видам законов вообще.

В настоящей книге вышеупомянутый вопрос исследован подробно. Приведенные аргументы показывают, что это представление не является на самом деле необходимым следствием квантовой теории, и подробно прослежена его связь с некоторыми современными философскими идеями. Для того, чтобы более четко представить эту точку зрения, автор стремился с помощью конкретных примеров иных формулировок показать, что квантовую механику можно вполне интерпретировать различными способами. Однако следует подчеркнуть, что такие формулировки не претендуют на то, чтобы быть окончательными или вполне определенными формулировками, а имеют целью сделать более ясными основания для исследований в новых направлениях. После окончания настоящей книги автор продолжал исследование, и ему удалось получить некоторые новые идеи, которые будут опубликованы. Но, коротко говоря, наиболее важные новые идеи сводятся к следующему. Прежде всего, как индивидуальные, так и статистические свойства явлений на микроскопическом уровне подчиняются закону, но этот закон не является чисто причинным законом. Напротив, он принимает более общую форму. Он не просто связывает состояние системы в один момент времени с состоянием системы в другой момент времени, а связывает каждую часть процесса с процессом в целом в течение всего периода времени. Таким образом, появляется возможность показать, каким образом даже частные детали событий на микроскопическом уровне являются необходимыми; эта необходимость является результатом их отношений к процессам, составными частями которых они являются. Причем при показе необходимости можно обойтись без механистического детерминизма. Действительно, более общий закон вскрывает основания причинных отношений, а также ограниченность этих отношений, которые, в частности, принимают форму случайности. Следовательно, даже случайность, по-видимому, является необходимой и, более того, не менее объективной, чем причинность.

Этот новый вид закона помогает преодолеть некоторые трудности существующих теорий (например, бесконечности в современной полевой теории) и приводит к новой трактовке свойств элементарных частиц (включая свойства, связанные с несохранением четности). Более того, он дает основания полагать, что могут иметь место новые виды экспериментальных отношений, особенно в области высоких энергий. Например, свойства элементарных частиц в настоящее время изучаются по рассеянию большого количества таких частиц на ядрах, а далее ищут чисто статистические законы, которым подчиняется этот (процесс рассеяния. Вышеупомянутый же закон дает основания полагать, что необходимо изучать новые типы экспериментальных отношений, рассматривая временную последовательность событий, возникающих при отдельных столкновениях частиц высокой энергии. Отношения этого типа вообще не могут быть выражены с помощью обычной системы понятий, связанных с общепринятой интерпретацией квантовой механики.

Очевидно, еще преждевременно решать вопрос о правильности этого направления исследований. Тем не менее оно уже привело к ряду многообещающих идей и дало возможность составить представление о новых взаимосвязях, которые следует искать в экспериментальных фактах.

Давид Бом
Бристольский университет
Февраль 1959 года

 Об авторе

Дэвид Джозеф БОМ (1917--1992)

Выдающийся американский физик, внесший значительный вклад в развитие и интерпретацию квантовой механики. Родился в городе Уилкс-Барре, штат Пенсильвания. Степень бакалавра получил в 1939 г. в университете штата Пенсильвания, степень доктора наук по физике -- в 1943 г. в Калифорнийском университете в Беркли, где работал в качестве исследователя в области теории плазмы вплоть до 1947 г. В 1947-1951 гг. преподавал в Принстонском университете. Активно сотрудничал с А. Эйнштейном и Р. Оппенгеймером. Работал в Бразилии (профессор физики университета Сан-Паулу), в Израиле (преподаватель Техниона -- Высшей технической школы в Хайфе). В 1957 г. уехал в Англию, где работал в Бристольском университете. В 1961-1984 г. -- профессор теоретической физики Лондонского университета. В 1990 г. был избран членом Лондонского королевского общества.

Дэвид Бом много работал в области физики плазмы, теории металлов, квантовой механики и теории элементарных частиц. В 1959 г. он и его студент Я. Ааронов открыли замечательный пример квантовой взаимосвязанности, получивший название эффекта Ааронова-Бома. В 1951 г. он написал классический труд "Квантовая теория", по праву считающийся одним из лучших изложений ортодоксальной, копенгагенской интерпретации квантовой механики. Несмотря на восторженные отзывы А. Эйнштейна об этой работе, автор не смог до конца принять ортодоксальные подходы к квантовой физике и уже через год опубликовал две статьи с изложением основных идей того, что позднее получило название причинной интерпретации квантовой механики, открывающей возможности предположить существование более тонких уровней реальности. Этой же теме Д. Бом посвятил книгу "Причинность и случайность в современной физике" (1957).

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце