Физикадағы іргелі парадигмалардың философиялық аспектілері

ФИЗИКАДАҒЫ ІРГЕЛІ ПАРАДИГМАЛАРДЫҢ ФИЛОСОФИЯЛЫҚ АСПЕКТІЛЕРІ

Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-дың доценті,

философия ғылымының кандидаты

Жанатаев Д.Ж.

Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ магистранттары

Мұхамадиев Е.Т. , Төлеген А.Қ.

Бұл мақалада негізгі физикалық категориялар негізінде орыс ғалымы, физигі және философы Ю.С. Владимиров ұсынған іргелі физикалық парадигмалардың философиялық мағыналары қарастырылады. Физиканың философиялық мәселелері білімнің іргелес саласы ретіндегі ерекшеліктері іргелі физикалық ғылымның дамуы барысында байқалады және де қазіргі парадигматикалық білімді мазмұнды эпистемологиялық түсіндірудің икемділігін талап етеді.

Кілт сөздер: физика философиясы, іргелі парадигмалар, эпистемология, гравитация, суперструндар.

Қазіргі физика - бұл онтологиялық, эпистемологиялық және әдіснамалық мағыналармен енген табиғаттың теориялық модельдерінің жүйесі, олардың іске асырылуы философиялық білімнің аясында жүзеге асырылады. Бұл білім формаларының (физика мен философия) өзара араласуы физика философиясы немесе физиканың философиялық мәселелері деп аталатын білім саласын туғызады. Егер физикалық ғылымның өзі физика ғалымдарының дамуына, жүйелеуіне және зерттеуіне байланысты жоғары мамандандырылған қызметі болса, онда табиғат туралы объективті шынайы білімді кейін теорияда да, практикада да тиімді пайдалану - физикалық білімнің дамуы кезінде туындайтын дүниетанымдық және әдіснамалық мәселелерді зерттейтті физика философиясы болады. ХХ ғасыр физикасының классиктері - М. Планк, А. Эйнштейн, Н.Бор, В. Гейзенберг, Э. Шредингер, Л. де Бройль, М. Борн, В. Паули және басқалары — физикалық білімнің дамуы кезінде пайда болған іргелі философиялық мәселелерді талқылауды қалыпты деп санады.

Физикалық парадигмалардың көптүрлігі

Қазіргі физика көптеген нақты теориялармен, идеялармен, тұжырымдамалармен, мектептермен, парадигмалармен сипатталады. Мұндай плюрализм нақты және шексіз алуан түрлі табиғи шындық туралы объективті шынайы білімнің теориялық модельдеуінің қалыптасуына әкелетінін куәландырады. Бұл жағдайда білімнің бір-бірінен ажырамайтын ең іргелі формаларын анықтауға қажеттілік туындады. Бұл заң физикадағы негізгі парадигмалар деп аталады.

Ғылыми парадигманы принциптер жиынтығы ретінде сипаттауға, ғылыми қауымдастық қабылдаған және ғалымдар үшін тиісті ғылыми дәстүрді анықтайтын сенімдер мен құндылықтар ретінде қарастырсақ болады. Т. Кунның ғылыми парадигма түсінігі бойынша іргелі физикалық парадигмалар арқылы физикалық танымның даму тенденцияларының күрделі күйін сипаттауға негіз бар болып табылады.

Парадигматикалық білімнің сипаты әр түрлі, кем дегенде екі деңгейде анықталуы мүмкін: 1) жалпы және абстрактты 2) анықталған және нақты. Бұл аталған деңгейлердің біріншісіне сәйкесінше классикалық физика, кванттық теория және релятивистік физика парадигмаларын жатқызуға болады. Содан, мысалы, кванттық парадигма кванттау әрекетінің принциптерінің бірлігімен, кванттық механикалық қозғалыстың үзілуімен, бірін-бірі толықтыруымен, ықтималдық-статистикалық, анықталмағандық және кванттық холизммен сипатталады; өз кезегінде релятивистік парадигма салыстырмалылық принциптерінің бірлігі, кеңістіктік-уақыттық сипаттама мен оның геометризациясының, детерминизмнің (динамикалық заңдылықтардың) және редукционизмнің сабақтастығы ретінде анықталады.

Парадигма білімінің екінші деңгейі - физикалық парадигмалардың жіктелуі туралы Ю.С. Владимировтың мәселенің принципті тұжырымдалуымен сипаттауға болады[1]. Оның физикалық парадигмаларды талдауы негізгі физикалық категориялар арасындағы байланыс принципіне негізделген: 1) кеңістік -уақыт, 2) бөлшектер (кванттық деңгейде - фермиондар) және 3) өрістер - өзара әрекеттестіктің тасымалдаушылары (бозондар). Бастапқы бірінші парадигма жоғарыда аталған үш физикалық категорияның дербестігі ретінде бірігуіне сәйкес келеді. Басқа парадигмалар кейбіреулердің «алғашқы» мойындау мен басқа категориялардың туындылары негізінде қалыптасады. Қазіргі заманғы іргелі парадигмалардың жіктелуі мен жүйеленуі физикалық білімнің бірлік мәселесі мен оның философиялық мәнін анықтау тұрғысынан байыпты назар аударуға лайық.

Ю.С. Владимировтың зерттеуі бойынша жаратылыстану-ғылыми дүниетаным іргелі парадигмалардың барлық спектрін қарастыруға негізделген. Физиканың қазіргі жағдайы белгілі бір мағынада салыстырмалылық теориясы мен кванттық механика қалыптасқан ХХ ғасырдың басындағы кезеңмен байланыстырылуы мүмкін. Осы орайда, салыстырмалық теориясындағы кеңісті-уақыт осы кеңістік пен уақыт ұғымдарының бірігуі негізінде енгізілгенін еске түсіруге болады, ал кванттық механикада бөлшек-толқындық дуализм ұғымы болып табылады. Физиканың кейінгі дамуы осы екі фундаменталды теорияны біріктіру әрекеттерімен байланысты негізгі мәселелерді ашты. Шынында да, кванттық физикада олардың классикалық түсінігінде бөлшектер жоқ, сонымен қатар кеңістік-уақыт континуумында өзара әрекеттесудің тасымалдаушысы ретінде үздіксіз өрістер жоқ. Өз кезегінде жалпы салыстырмалылық теориясында қисық (римандық) кеңістік-уақыт туралы жаңа жалпыланған ұғым енгізіледі. Кейінгі көпөлшемді геометриялық модельдерде, мысалы, Калуза -Клейн теориясы, тек қана гравитациялық өрістер геометрияланбайды, сонымен қатар электромагниттік, электрі әлсіз және күшті басқа әрекеттесулердің тасымалдаушылары болып табылады [2. С. 67-81].

Іргелі физикадағы гравитацияның рөлі

Барлық іргелі өзара әрекеттесулердің біріктірілген сипаттамасын олардың бірыңғай негізі болған жағдайда ғана жүзеге асыруға болатындығын мойындау керек. Бұл жағдайда гравитация ерекше рөл атқарады. Енді ауырлық күшін басқа өзара әрекеттесулермен біріктірудің бірнеше жолдары анықталды: өріс теориясының дәстүрлі әрекеттерді жүзеге асыру немесе барлық өзара әрекеттесулердің толық геометриясын жүзеге асыру немесе өріс пен геометриялық тәсілдердің тепе-теңдігінің белгілі бір негізін табу. Осы мүмкіндіктердің біріншісін А. А. Логунов және оның қызметкерлері.жасаған релятивистік гравитация теориясы (РГТ) мысалында сипаттауға болады.

РГТ-да ғарыштық уақыт геометриясы жарық пен сынақ денелерінің қозғалысын зерттеу негізінде емес, физикалық материяның жалпы динамикалық қасиеттері — оның сақталу заңдары негізінде анықталады Сонымен қатар іргелі теориялық маңызымен бірге эксперименталды түрде тексеріледі. А. А. Логунов және М. А. Мествиришвили псевдоевклид геометриясын физикалық және табиғи деп қабылдау қажеттілігін былайша негіздейді: "күшті, әлсіз және электромагниттік әсерлесулерді зерттеу кезінде алынған эксперименттік мәліметтер осы өзара әрекеттесулермен байланысты өрістер үшін кеңістік —уақыттың табиғи геометриясы псевдоевклид болып табылады, сондықтан біздің біліміміздің кем дегенде осы кезеңінде бұл геометрия барлық физикалық процестер үшін, соның ішінде гравитациялық процестер үшін біртұтас табиғи геометрия деп санауға болады " [3 Б.50-51].

Біріншіден, біз РГТ авторларының бұл пайымдауында абсолютті экстраполяция емес екенін көреміз, ол тек гипотетикалық сипатта болуы немесе нақты шындық болмауы мүмкін. Екіншіден, "табиғи геометрия" деп нақты кеңістіктің геометриялық қасиеттерін түсіне отырып, кез-келген зерттеуші бұдан әрі теорияның өзінде емес, одан тыс жерде физикалық тәжірибе саласында шешілетін осы "табиғи геометрия" теориясында көрініс табуы керек. Нақты талдау көрсеткендей Я. Б. Зелдович пен Л.П. Грищук, "жазық әлемнің метрикалық арақатынасын бақыланатын деп түсіндіруге тырысу және осы түсіндіруге негізделген нақты бақылау болжамдары тек экспериментке қайшы келеді" [4. Б.695-696].

РГТ негіздерінде қандай бастапқы идеялар жатыр? А. А. Логуновтың айтуынша, ол А.Пуанкаре, А. Эйнштейн және Г. Минковскийдің көзқарастарын дамытады, ол РТГ-да энергияның сақталу заңдарының қатаң орындалуын қамтамасыз ететін жалпыланған салыстырмалылық принципін алға тартады. РТГ-да Минковский кеңістігі бастапқы және физикалық шындық деп қабылданады, ал ғалам шексіз және тегіс; бұл ғаламдағы материяның тығыздығы оның сыни мәніне қатаң тең болуы керек деген қорытындыға әкеледі. Риманова геометриясы туынды, қайталама ұғым, ал негізгі деп Минковскийдің жазық "фоны" және Фарадей—Максвелл сияқты физикалық гравитациялық өріс алынады.

Біздің ойымызша, РГТ — ның негізгі кемшіліктерінің бірі оның жақтастарының кеңістіктің метрикасы барлық жерде бірдей болуы керек деген идеясымен байланысты — бұл кеңістік пен уақыт туралы Ньютондық көзқарастарды еске түсіретін Минковскийдің ғарыштық уақытының негізі болуы керек. РГТ-да сақтау заңдары жай ғана жарияланады. Постулаттардың өзінде де, математикалық тұрғыдан да Минковскийдің кеңістік-уақыты танылады; әрі қарай, Нетер теоремасына сәйкес кеңістіктік-уақыттық симметрия қасиеттері мен сақталу заңдары арасындағы байланыс автоматты түрде жүреді. Теорияға енгізілген сақталу заңдарының декларативті сипаты олардың анықтаушы функциясы мүлдем анықталмайтындығында және сол арқылы олардың динамикалық қасиеттерінде көрінеді. Жалпы, РГТ авторларының онтологиялық және эпистемологиялық аспектілері өздері дұрыс түсіндірілмейді және үнемі араласып отырады. Бұл нақты кеңістік пен уақытты абстрактілі кеңістік — Минковскийдің уақытына ауыстырудың эпистемологиялық тамырлары. Шын мәнінде, Минковскийдің ғарыштық уақыты — теориялық образ, физика-математикалық тұжырымдама және сол арқылы объективті шындық болу қасиеті жоқ. Нақты кеңістік пен уақыттың белгілі геометриясы (яғни нақты кеңістік пен уақыттың метрикалық және топологиялық қасиеттері) физикалық материяның қозғалыс қасиеттерімен, материалдық өзара әрекеттесуімен анықталады. Оның үстіне, кеңістік пен уақыттың евклидтілігі (және кеңістік—уақыттың псевдоевклидтілігі) белгілі бір кеңістік-уақыт аймағында (макромир аймағы) басым болатын электромагниттік өзара әрекеттесу қасиеттерінің көрінісі [5. Б. 346].

Сонымен, А.Эйнштейн мен А. А. Логунов теорияларының қарсы тұру мәселесін талқылау кезінде, шын мәнінде, біз баламалы физикалық теориялар туралы емес, сол теорияның айтарлықтай әр түрлі тұжырымдары туралы айта аламыз. Сонымен қатар, осы мысалды қолдана отырып, біз «практикалық герменевтиканың» аса маңыздылығы мен өзектілігіне көз жеткіздік. Бұл жағдайда қарастыру деңгейлеріне байланысты позициялардың алшақтығы байқалады: мәні бойынша сол математикалық формализм қолданылады, физикалық мәнді түсіну интерпретацияның бастапқы физикалық және теориялық негіздеріне байланысты елеулі айырмашылықтарға әкеледі; сәйкес философиялық және әдістемелік позицияларға негізделген айырмашылықтар одан да іргелі, себебі бұл жерде мәселе шешілген объективті шындықтың өзін сипаттаудың сәйкестігі туралы болады.

Қазіргі физикадағы суперструндар парадигмасының маңызы туралы

Іргелі физикалық парадигмаларды зерттеу физикалық ғылымның метатеоретикалық деңгейі арасындағы білім саласында жүзеге асырылуы мүмкін әлемнің физикалық бейнесінің негізін құрайтын негізгі принциптерді, заңдар мен тұжырымдамаларды қамтитын іргелі теориялық физика деп аталады. Кейде мұндай іргелі жалпылау философиялық білім деңгейімен шектеседі. Осыған байланысты Ю.С. Владимиров былай деп жазады: "әлемнің (физикалық) бейнесінің негіздері, негізгі физикалық категориялардың саны, мүмкін парадигмалардың түрі және олардың саны туралы сұрақтарды метафизика саласына жатқызу керек". Осылайша, ХХ ғасырдың іргелі теориялық физикасы метафизикамен тығыз байланысты болды" [1. Б. 23].

Біздің көзқарасымыз бойынша, әлем картасының бірлігін қазіргі түсіну фундаментальды өзара әрекеттестіктің негізгі парадигмаларында көрсетілген ғылым ретінде физиканың қазіргі даму дәрежесіне байланысты. Сонымен қатар, XX ғасырда физикалық танымның дамуы бірыңғай далалық теориялардың алғашқы әрекетінен бастап фундаментальды өзара әрекеттестікті біріздендірудің қазіргі заманғы үлгілеріне дейін суперинтеракция тұжырымдамасына әкелді [2. 81, 118 бб.]. Бұл әр түрлі физикалық ұғымдарды біріктірудің заманауи тенденцияларының дамуының дәйекті нәтижесі ретінде сипатталуы мүмкін. Үлкен бірігу теориясының идеяларын интегративті түрде суперсимметрия, суперстрингтер, супергравитация және жаһандық эволюциялық көзқарас көрсетеді. Айта кететін нәрсе, «Планк параметрлері» деп аталатын («негізгі ұзындық» («ұзындық кванты») ∼ см, «уақыт кванты» - сек. Ал сәйкес Планк энергиясы (массасы) - ГэВ) өзінің физикалық мазмұнымен қазіргі теориялық білім тұрғысынан физикалық шындықты білудің іргелі шекараларының болуын көрсетеді. Теорияларды тек осы «шекараларға» экстраполяциялауға болады: бұл шектерден тыс барлық ойлау тек спекулятивті. Қазіргі таңда Планк параметрлерінің іргелі рөлін куәландыратын локальды емес кванттық өріс теориялары шеңберінде бірқатар теориялық модельдер бар екені белгілі. Ең сенімділердің бірі - суперструндар теориясы аясында қол жеткізілген нәтижелер. Соңғысы, Б. Грин жазғандай, «жалпы салыстырмалық теорияда кеңістіктің тегіс қисықтығы әлемнің кванттық механикадан туындайтын микроскопиялық деңгейдегі ғалам әрекетіне қайшы келетінін ескере отырып, қазіргі физиканың ең негізгі теорияларымен байланыстырылуы керек. 1980-ші жылдардың ортасына дейін, струндар теориясы бұл қақтығысты шешкенде, ол қазіргі физиканың негізгі мәселесі болып саналды. Сонымен қатар, арнайы және жалпы салыстырмалыққа негізделген струндар теориясы біздің кеңістік пен уақыт туралы түсініктерімізді жаңадан қарауды талап етті. Мысалы, біздің көпшілігіміз ғаламның үш кеңістіктік өлшемі бар деп санаймыз. Алайда, струндар теориясына сәйкес, бұл дұрыс емес. Струндар теориясы Ғаламның бізге мәлім өлшемге қарағанда әлдеқайда көп өлшемдері бар екенін растайды, бірақ қосымша өлшемдер ғарыш кеңістігінің қатпарлы құрылымында тығыз бұралған және жасырылған... Суперструндар теориясы, мәні бойынша, Эйнштейннен кейінгі дәуірдегі кеңістік пен уақыт идеяларының даму тарихын көрсетеді [6. C. 13].

Суперструндар теориясын негізгі объектілер нөлдік өлшемді нүктелік бөлшектер емес, жолдар деп аталатын ұсақ «бір өлшемді струндар» болатын теория ретінде түсіндіруге болады. Струндар теориясы бойынша, егер физиктер бұл жіп бөлшектерін эксперименталды түрде дәлдікпен зерттей алса, олар әрбір бөлшекті кішкентай бір өлшемді цикл ретінде анықтайтын еді. Струндар теориясы молекулалардан атомдарға, атомдардан нуклондар мен электрондарға, соңғыларынан кварктар мен лептондарға, ал одан тізбектерге өтетін белгілі иерархиядан басқа, шындықтың жаңа супермикроскопиялық деңгейін - тербелмелі циклді ашады. Струндық теорияның өзінде кванттық механика мен жалпы салыстырмалықтың идеялары мен әдістерінің бірігуі жүзеге асады, бұған бұрын қол жеткізілмеген. Планктың қашықтық шкаласында супершығару теориясы пайда болғанға дейін кванттық ауытқулар соншалықты айқын болды. Олар дәстүрлі жалпы салыстырмалықта қабылданған кеңістік геометриясының тегістігінің критерийлерін бұзады.

Қазіргі физикада «ақырғы теория» туралы идеялар кеңінен таралды, оның рөлін суперструндар теориясы дәлелдейді. Теорияның бұл түрі басқалардың негізін қалады. Ағылшын тілді әдебиетте мұндай теория ұзақ жылдар бойы ТОЕ («теориясы всех»), ал орыс әдебиетінде - ТВС (бар нәрсенің теориясы) деп аталды. Қазіргі суперструндар теориясы іргелі бөлшектердің қасиеттерін және олардың өзара әрекеттесуін түбегейлі түсіндіреді. Оның құрылуы біздің әлемнің (Ғаламның) басталуын түсіндіруді талап етеді. Бүгінде физиктер егер суперструндар теориясы дұрыс болса, онда ғаламның құрылымында Альберт Эйнштейнді таңғалдыратын ерекшеліктері бар деп байыпты түрде айтады.

Фундаментальды физикалық парадигмалардың философиялық аспектілері көбінесе олардың бірін -бірі толықтыруымен ғана емес, сонымен қатар олардың кейбіреулері басқаларына қатысты балама болатындығымен де анықталады. Осылайша, Фоккер-Фейнманның тікелей бөлшектер аралық өзара әрекеттесу (қашықтықта әрекет) теориясының қағидалары мен идеяларын білдіретін және алыс қашықтықтағы әрекет тұжырымдамасына негізделген парадигмалардың бірі далалық тәсілге балама болып табылады. Әрине, физикалық-теориялық білімде тікелей философиялық мазмұн жоқ. Нақты ғылыми білімнің философиялық мағыналары онтологиялық, логикалық-гносеологиялық және әдістемелік аспектілерде ашылады. Сонымен бірге логикалық және гносеологиялық аспект парадигматикалық теориялар мен олардың ең маңызды элементтерінің гносеологиялық негіздеуінде, олардың әмбебаптылық дәрежесі мен қолданылу шектерін анықтауда ашылады; әдістемелік аспект физикалық таным әдіснамасында әр түрлі парадигматикалық теориялардың, әр түрлі таным әдістерінің арасындағы қарым -қатынас шеңберінде жүзеге асады. Онтологиялық аспект табиғи-материалдық жүйелердің мазмұнын анықтау тұрғысынан физикалық-теориялық зерттеулердің негізгі мәнін көрсетеді. Білімнің байланысты саласы ретінде физиканың философиялық мәселелерінің ерекшелігі іргелі физикалық білімнің дамуы барысында ашылады және білімді мазмұнды түсіндіруде икемділікті қажет етеді.

Пайдаланылған әдебиеттер

[1] Владимиров Ю.С. Метафизика. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2002.

[2] Князев В.Н. Концепция взаимодействия в современной физике. — М.: Прометей, 1991.

[3] Логунов А.А., Мествиришвили М.А. Основы релятивистской теории гравитации. — М.: Изд-во МГУ, 1986.

[4] Зельдович Я.Б., Грищук Л.П. Тяготение, общая теория относительности и альтернативные теории // Успехи физических наук. — 1986. — Т. 149. — Вып. 4.

[5] Аронов Р.А. О методе геометризации в физике. Возможности и границы // Методы научного познания и физика. — М.: Наука, 1985.

[6] Грин Б. Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. — М.: Едиториал УРСС, 2005.