Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Принцип доповнювальності

Мабуть, жоден з методологічних принципів не привертав такої уваги, як принцип доповнювальності, запропонований Н. Бором ще в 1927 році. Але й дотепер він залишається предметом тривалої дискусій серед фізиків та філософів, особливо щодо уточнення суті цього принципу та меж застосування.

На думку переважної більшості науковців саме цей принцип є ядром квантової механіки, основою філософського адекватного осмислення та тлумачення не тільки існуючих положень сучасної квантової фізики, але й підставою для з’ясування існуючих проблем сучасної науки та подальшого її розвитку.

Певна частина науковців звужує методологічне значення принципу доповнювальності, вважаючи його окремим проявом або наслідком принципу невизначеностей [41]. Проте, такі твердження є помилковими як з історичної, так і з концептуальної точок зору, бо співвідношення невизначеностей Гейзенберга стали для Н. Бора лише остаточним, вирішальним підтвердженням його ідей про доповнювальність, як “логічного співвідношення поміж двома способами описання або наборами уявлень, які хоча й вилучають один одного, але обидва необхідні задля вичерпного описання суті фізичних явищ” [24].

Має місце і повне невизнання методологічного принципу відповідності. Зокрема, М. Бунге з притаманним йому радикалізмом вважає, що “псевдопринцип доповнювальності не є ані принципом, ані теоремою” [11]. Визнаючи життєздатність доповнювальності, яка на його думку, зумовлена перш за все її значною корисністю; М. Бунге наполягає на тому, що “доповнювальність лише підсилює дуалізм, тлумачачи його дещо більш точно, хоча й все таки недостатньо точно”, але при цьому одночасно вважає дуалізм суперечливою гіпотезою, джерелом існуючих непорозумінь. Більше того, він стверджує, що “ідея доповнювальності, хоча вона й вважалася розумною на світанку квантової теорії, коли люди мислили за допомогою класичних образів, в наш час вичерпала свої потенції, які вона, можливо, мала… і стала виправданням неясностей та протиріч” [11].

Спробуємо спростувати подібну точку зору шляхом з’ясування суті як самого поняття “доповнювальність”, так і відповідного цій категорії принципу доповнювальності як фундаментальної закономірності та основи філософського розуміння сучасної фізики. Тим більше, що й сам М. Бунге в тій же роботі зазначав, що “квантова механіка стає емпірично перевіряємою лише сумісно зі спеціальними припущеннями, експериментальними даними та доповнювальними фізичними теоріями” [11].

Це і є одним з переконливих підтверджень існування якісно нової специфіки мікросвіту (квантових мікрооб’єктів чи квантових систем), а отже й відповідного філософською осмислення цієї специфіки шляхом використання нових логіко-методологічних засобів (понять, концепцій, принципів), одним з яких і є принцип доповнювальності.

Одне з найбільш узагальнених визначень суті принципу доповнювальності в межах сучасної фізики наведено в монографії [58] в такому вигляді: “…для повного описання квантово-механічних явищ необхідно застосовувати два взаємовилучаючих (доповнювальних) набори класичних понять, сукупність яких дає вичерпну інформацію щодо цих явищ як цілісних”.

При такому визначенні принцип доповнювальності дійсно стає гносеологічною основою, яка об’єднує існуючі гіпотези, припущення відносно тих чи інших квантово-механічних явищ в єдине ціле, завдяки чому саме принцип доповнювальності стає дійсно теоретичним підґрунтямне тільки нової квантової методології, але й визначає єдність знань на сучасному рівні.

По суті можливість збереження єдності наукового знання (єдиної фізичної картини) забезпечується принципом доповнювальності за рахунок двох чинників, які взаємодоповнюють один одного.

По-перше, принцип доповнювальності передбачає використання основних понять класичної фізики (енергія w, імпульс p, час t, просторові координати тощо), вважаючи їх необхідними для пояснень квантових мікрооб’єктів чи квантових явищ, але за обов’язкової умови зміни способу їх одночасного використання, врахування притаманної їм доповнювальності.

Отже, в квантовій фізиці застосовується виключно доповнювальний спосіб опису об’єктів чи явищ, який в певній мірі можна назвати некласичним засобом використання понять класичної фізики. Головна відмінність (специфіка) такого доповнювального способу полягає “в іншій у порівнянні з класичною фізикою поєднувальності двох понять, в забороні об’єднаного використання в одній картині кінематичних (просторово-часових) та динамічних (енергетично-імпульсних, причинних) характеристик процесів…, які лише сумісно дають природне узагальнення класичного способу опису” [58].Тим самим принцип доповнювальності передбачає можливість повного узагальненого опису квантового об’єкту чи квантового явища лише при обов’язковому врахуванні доповнювального характеру двох взаємовилучаючих, але й взаємодоповнюючих експериментальних ситуацій, методів вимірювання.

Необхідність наявності двох принципово різних за функціональними можливостями, а отже і несумісних приладів чи експериментальних схем, досить часто ілюструється прикладом телефонної мембрани. Чим тоншою, а отже й більш рухливою є мембрана, тим з меншою невизначеністю ми можемо визначити зміну її імпульсу під впливом згустків повітря, але й разом з цим зростає невизначеність її координатного розташування в будь-яку мить її коливань.

Н.Бор корінним чином змінює уявлення про те, що несумісність двох різних типів вимірювальних засобів неодмінно супроводжується протиріччям їх властивостей, наполягаючи на тому, що незважаючи на несумісність властивостей цих приладів, для певного опису квантових мікрооб’єктів обидва вони необхідні в рівній мірі, а саме тому не суперечать один одному, а перш за все взаємодоповнюють один одного.

Наведений висновок Н.Бора відносно взаємодоповнювальності властивостей двох несумісних вимірювальних засобів, як зазначає автор книги [71], є лише одним з доступних варіантів з’ясування принципу доповнювальності, який не претендує на узагальнену вичерпність цього принципу. Отже, принцип доповнювальності передбачає як розподіл методів вимірювання та відповідних вимірювальних приладів на два види (просторово-часові та енергетично-імпульсні), так і неможливість їх одночасного використання без втрати відповідно інформації про кінематичні (просторово-часові) або динамічні (енергетично-імпульсні) параметри квантових мікрооб’єктів чи квантових систем.

Така ситуація цілком відповідає суті іншого методологічного принципу – принципу неможливості (заборони або вилучення). Останній відіграє свою методологічну роль перш за все в квантовій фізиці мікросвіту.

В той же час принцип доповнювальності, як своєрідний гносеологічний принцип специфічної неможливості (заборони), є більш узагальненим, оскільки він зумовлює обмеження при застосуванні параметрів, уявлень, процесів вимірювання класичної фізики стосовно мікросвіту (понять, параметрів та особливостей процесів їх вимірювання в квантовій фізиці). При цьому слід пам’ятати, що при експериментальних дослідженнях, вимірюваннях в класичній фізиці елементами фізичної реальності були безпосередньо самі об’єкти дослідження. В квантовій фізиці “в ролі елементів фізичної реальності виступають акти взаємодії об’єкта з приладом, тобто процеси спостереження” [48].

Тому досить розповсюдженим є зведення фізичної суті та змісту принципу доповнювальності до врахування впливу вимірювального приладу (класичного макрооб’єкту) на стан квантових мікрооб’єктів (електронів, нуклонів тощо), тобто взаємодії об’єктів з вимірювальним приладом чи елементом експериментальної установки. Внаслідок такої взаємодії електрон набував відповідної зміни свого імпульсу . Намагання зменшити невизначеність координати електрона за рахунок зменшення довжини хвилі кванта приводили згідно (2.10) до повністю неконтрольованої зміни імпульсу електрона .

Аналогічна взаємодія приладів, їх вплив на параметри квантових мікрооб’єктів має місце і для інших пар фізичних величин: проекцій моменту імпульсу та (2.11); енергії та часу (2.17). Отже, будь-яка пара фізичних параметрів, величин, яким відповідають не комутативні між собою оператори, подібні до (2,13), є взаємодоповнювальними. Зокрема (на підставі уявного квазіфізичного експерименту) висловлюється припущення, що в квантовій теорії концепція доповнювальності у вигляді існування відповідних співвідношень невизначеностей має місце не лише для проекцій орбітального моменту (2.11) але й для проекцій власного моменту електронана відповідні осі координат, яка згідно є теж квантованою, тобто просто приймає як і дискретні значення (кратні сталій Планка ). При цьому зазначені проекції моментів (орбітального та власного) визначаються відповідними квантовими числами m та m [70].

У багаторічній дискусії між А.Ейнштейном та Н.Бором з приводу з’ясування ролі та впливу приладу на параметри квантових А.Ейнштейн наполягав на обмеженості квантово-механічної реальності, позаяк вона не здатна відобразити чи пояснити одночасну реальність будь-якої пари доповнювальних фізичних параметрів. При цьому він вважав, що “реальний стан” будь-якої фізичної системи існує об’єктивно, незалежно від будь-якого спостереження, вимірювання та вибору відповідних експериментальних приладів.

Дійсно саме об’єкти були елементами реальності в класичній фізиці. Але в квантовій фізиці, як зазначає Н.Бор, поняття фізичної реальності корінним образом змінюється, оскільки необхідними елементами фізичної реальності стають і процеси вимірювання чи спостереження, тобто фактор взаємодії прибору з квантовим мікрооб’єктом.

Відкидаючи, як і А. Ейнштейн, спроби звести вплив приладу (на остаточній стадії експерименту) на квантовий об’єкт як механічне збурення цього об’єкту, Н. Бор намагався звести роль приладу до впливу виключно на умови, які визначають можливі варіанти передбачень поведінки квантового об’єкту чи системи в майбутньому. При цьому такі своєрідні умови Н. Бор вважав необхідним, обов’язковим структурним елементом опису будь-якого явища квантової фізики. Більш того, саме ці умови, на думку Н. Бора, являють собою не що інше, як два класи (види) експериментальних схем та приладів, які несумісні для вимірювання кінематичних (просторово-часових) та динамічних (енергетично-імпульсних) параметрів квантових систем.

Термінологічна складність такого визначення реальності в квантовій фізиці була усунена Н. Бором шляхом подальшого уточнення змісту тих чи інших термінів. Підсумком такого уточнення стало визначення Н. Бором квантово-механічної реальності як узагальненого опису експериментальних приладів, об’єктів та результатів спостереження (вимірювання) за обов’язкової вимоги, що спостереження проводяться за наявності певних умов, що надають дозвіл та можливість отримання узагальненого опису того чи іншого експериментального дослідження в квантовій фізиці.

Згідно уявленням сучасної квантової теорії експериментальних вимірювань фізичних параметрів квантових систем роль вимірювального приладу полягає у „виготовленні” деякого стану цих систем.

При цьому стани, в яких взаємодоповнювальні фізичні величини (кінематичні та динамічні) мали б одночасно точні значення (без будь-яких невизначеностей), принципово неможливі. Таким чином, принцип доповнювальності Н. Бора поповнює фізичне знання радикально новою за своєю суттю формою відтворення фізичної реальності. Принцип доповнювальності на підставі такої квантово-механічної реальності відображає об’єктивні властивості квантових систем, незалежні від існування спостерігача.

Історія розвитку наукового знання неминуче пов’язане не тільки з необхідністю перегляду фундаментальних понять та уточнення змісту природничих термінів, категоріального апарату пізнання, досягнутого на певній стадії розвитку, але й зміною (як правило суттєвою), існуючих на цій стадії стилю наукового мислення та ідеалу наукового пізнання.

Квантова фізика у порівнянні з класичною не тільки обумовлює більш чітке розрізнення дійсності, як вихідного предмета науки, та об’єкта відповідної теорії, але значно підсилює проблемність цих теоретичних об’єктів як складових певної теоретичної концепції. Свідченням цього є хоча б наведена вище не тільки інтерпретація поняття „фізична реальність”, але й корінна зміна суті об’єкта фізичної теорії, змісту „фізичної реальності”.

У квантовій фізиці розуміння „реальності” не обмежується областю безпосередньо заданого, того, що сприймається, потребуючи розширення цієї області реального або дійсного. Квантово-механічне „реальність” (на відміну від класичної) вважає реальним не лише актуально задане, з яким і відбувається взаємодія, але й потенціально-можливе.

Нагадаємо, що А.Ейнштейн категорично не сприймав можливість і незалежність існування в різних областях простору (макросвіт чи мікросвіт) різних фізичних реальностей, перш за все квантової реальності, посилаючись не те, що квантова теорія в явному вигляді жодним чином не висуває будь-яких вимог щодо їх наявності. Більше того, він вважав, що поняття квантової реальності в мікросвіті, яка охоплює активну участь суб’єкта-спостерігача і тим самим втрачає свою повну об’єктивність (позасуб’єктивність), позбавлене будь-якого сенсу.

Посилаючись на таку позицію А.Ейнштейна, тобто на відмову щодо незалежного існування в макросвіті та мікросвіті фізичних реальностей, Р.А.Аронов запропонував свій підхід щодо з’ясування суті специфіки квантової реальності, якій відповідає „…уявлення щодо існування об’єктивно реальної невизначеності, відносності, кореляції ряду фундаментальних властивостей квантових об’єктів та взаємовідносин поміж ними” [4].

При такому підході теза Н.Бора про принципово неконтрольоване збурення квантового мікрооб’єкта вимірювальним засобом, пропонується розглядати „…не як принципову неможливість контролювати збурення квантових об’єктів процедурами їх вимірювання в буквальному сенсі слова, а як принципову неможливість одночасно контролювати результати зміни в експерименті таких властивостей об’єктів, якими вони одночасно не володіють і володіти не можуть, а саме: існуючих незалежно один від одного невизначених, відносних, корельованих доповнювальних властивостей квантових об’єктів і взаємовідносин поміж ними” [4].

За таких умов квантові мікрооб’єкти посткласичної фізики мікросвіту вважаються подібно об’єктам класичної фізики об’єктивно реальними, позбавленими будь-яких вимірювань, які нав’язуються суб’єктом-дослідником, тобто будь-які вимірювання їх параметрів залишаються об’єктивно реальними, позасуб’єктивними, незалежними від існування спостерігача. Тим самим „…людські вимірювання не передаються квантовим об’єктом, а залишаються у відповідних теоретичних образах, які створюються суб’єктом-спостерігачем, і, природно, у нього самого, що як раз і відрізняє їх та його від цих об’єктів” [4].

Саме подібне уявлення про принципово нову форму реальності і виражає методологічний принцип доповнювальності, вводячи таку реальність як необхідний важливий елемент знання. Вказана філософська суть принципу доповнювальності дає підстави розглядати його не лише як визначальну філософську концепцію сучасної фізики, але вважати, що „принцип доповнювальності визначає сучасний ідеал науки” [32].

З таких позицій навряд чи є сенс доводити неправомірність спрощеного трактування принципу доповнювальності, який наводиться в деяких навчальних посібниках і зводиться до того, що цей принцип є синонімом або логічно-історичним наслідком співвідношень невизначеностей Гейзенберга. Обмежимося лише згадкою про те, що сам автор цих співвідношень неодноразово наголошував на тому, що співвідношення невизначеностей можна розглядати виключно як окремий випадок найбільш узагальненого методологічного принципу доповнювальності.

З фізичної точки зору припустимо вважати концепцію доповнювальності як теоретично-логічне відображення кванта дії Планка . Саме цей квант діє (стала ) пов’язує не лише корпускулярно-хвильові властивості (двоїстість) квантових мікрооб’єктів

але й співвідношення невизначеностей просторово-часових (кінематичних) та енергетично-імпульсних (динамічних) параметрів цих об’єктів .

Не важко переконатися, що в макросвіті, світі значних за величиною мас об’єктів, невизначеністю координати можна знехтувати , тобто має місце поняття траєкторії, причинного взаємозв’язку (детермінізації), притаманного виключно класичній фізиці. В узагальненому варіанті характерним параметром для переходу поміж квантового та класичною фізиками, як того вимагає принцип відповідності, є квант дії Дж с.

Отже,принцип доповнювальності необхідно розглядати у контексті подальшого розвитку ідей, закладених як у принципі відповідності, так і у принципі невизначеностей, який при цьому є своєрідним математичним відображенням доповнювального характеру класичних понять. При цьому принцип доповнювальності має у порівнянні з принципом відповідності більш глибокий методологічний зміст, оскільки він не лише визначає кількісну межу відповідності квантової та класичної фізики, але й розкриває якісно новий зміст взаємозв’язку системи понять, фізичних параметрів зазначених теорій.

В квантовій фізиці, як і в класичній, використовується дві рівноцінні системи параметрів – кінематична (просторово-часове) та динамічна (імпульсно-енергетична), які мають в квантовій та класичній фізиках однаковий внутрішній фізичний зміст. В квантовій фізиці при використанні цих двох систем понять, як зазначає П.П. Чолпан, “…змінюється лише спосіб їхнього зв'язку між собою – саме цей спосіб є некласичним і фіксується в нових специфічних поняттях невизначеності і доповнення” [102].

Саме концепція доповнювальності передбачає, що кожна з еквівалентних, взаємовилучаючих (в межах класичної фізики) двох систем параметрів (просторово-часова та імпульсно-енергетична) поодинці не в змозі повністю описати квантові мікрооб’єкти чи квантові явища. Отже, квантова фізика потребує задля такого опису двох додатково-доповнювальних систем класичних понять.

При цьому одночасовість використання кінематичних та динамічних уявлень (двох систем понять) в квантовій фізиці вилучається саме завдяки квантовій, некласичній природі мікрооб’єктів (електронів, нуклонів, атомів тощо). Таким чином, повне теоретично строге визначення суті квантових мікрооб’єктів та квантових явищ чи процесів неможливо без узгодження результатів їх експериментального дослідження на основі двох типів приладів, фіксуючих корпускулярні або хвильові властивості квантових мікрооб’єктів, тобто без використання концепції доповнювальності.

Отже, головна цінність концепції доповнювальності, як визначальної ідеї квантової фізики, полягає в її логічно-методологічній узагальненості. Це не означає, що доповнювальність як концепція чи категорія в повному обсязі гарантує вирішення всіх проблем квантової фізики.

Н. Бор неодноразово підкреслював, що неможливо вирішити проблеми квантової фізики лише за рахунок уточнення термінології чи зміни інтерпретації понять класичної фізики. Потрібна концепція доповнювальності, яка б визначала “логічне співвідношення поміж двома способами опису або наборами уявлень, які хоча і взаємовилучають один одного, але обидва необхідні для вичерпної характеристики стану справ” [24].

Отже, Н. Бор вважав доповнювальними два взаємовилучаючі один одного способи опису квантових об’єктів або набори уявлень відносно цих об’єктів.

В. Паулі, на відміну від Н. Бора, вважав доповнювальними певні пари окремих понять (енергію та час, координату та імпульс, момент імпульсу та азимут) тобто понять, які відносяться до одного і того ж типу класичного опису (корпускулярного або хвильового).

З метою усунення такого, на перший погляд, досить тонкого розходження поміж Н. Бором та В. Паулі у трактуванні поняття „доповнювальність” К. Вайцзеккер запропонував називати „головну” доповнювальність за Бором „коловою”, а доповнювальність, в сенсі Паулі, - „паралельною” [24, 58].

„Паралельну” доповнювальність доцільно використовувати за умови, що два поняття є дійсно доповнювальними, хоча б в межах однієї певної теорії. Саме кінематичні (просторово-часові) та динамічні (імпульсно-енергетичні) характеристики не будучи доповнювальними в класичній механіці, стають такими в квантовій механіці. При цьому можливі випадки, коли певна пара понять, наприклад, “просторове розташування” чи “хвильове число” є доповнювальними як в класичній, так і в квантовій фізиці.

„Колова” доповнювальність, згідно К. Вайцзеккеру, має сенс для просторово-часового та імпульсно-енергетичного (причинного) способів опису квантових об’єктів завдяки тому, що саме „ці два доповнювальні описи знаходяться у коловому відношенні взаємозалежності: для визначення хвильової функції необхідно просторово-часове вимірювання класично спостережуваних, а хвильова функція використовується задля передбачення подальшого просторово-часового плину подій” [58].

При цьому саме концепцію Н. Бора щодо доповнювальності просторово-часового та імпульсно-енергетичного варіантів опису (на думку К. Вайцзеккера) слід вважати „коловою” доповнювальністю.

Вважаючи неминучим і цілком логічним процес подальшого з’ясування та пошуку конкретних, більш уточнених за змістом та кількістю варіантів чи типів доповнювальних співвідношень, зазначимо, що Н. Бор не був прихильником варіанту „колової” доповнювальності, наполягаючи на існуваннітрьох типів доповнювальності, а саме:

1) доповнювальність просторово-часового та імпульсного-енергетичного способів опису квантових мікрооб’єктівчи квантових явищ, яка і є найбільш розповсюдженою;

2) корпускулярно-хвильовій двоєдиності квантових мікрооб’єктів, як доповнювальність їх природи;

3) доповнювальність двох математичних форм опису квантової механіки (матричної В. Гейзенберга та хвильової Е. Шредінгера).

Всі три типи доповнювальності мають різне підґрунтя, закладена в них специфічність умов їх застосування потребує виваженості та обережності не лише при спробах їх взаємозамін, але навіть при намаганнях проведення жорстких паралелей поміж ними.

Не викликає сумнів математична тотожність опису квантових мікрооб’єктів та квантових явищ на підставі хвильового рівняння чи за допомогою матриці, яка була доведена ще творцями квантової механіки (Е. Шредінгером, В. Паулі та іншими). Отже, хвильова та матрична форми опису є доповнювальними в сучасній фізиці, як і абсолютно еквівалентними за своїми наслідками, хоча в навчальній літературі більш розповсюджена хвильова механіка мікросвіту. На наш погляд, аналогічний тип доповнювальності має місце і при з’ясуванні явищ класичної молекулярної фізики за допомогою двох рівнозначних, доповнювальних один до одного форм опису: молекулярно-кінетичного (статистичного) та енергетичного (термодинамічного).

Подібну точку зору розділяє М.О. Розов, який, розглядаючи концепцію естафет, зазначає, що „…поміж описом феноменології діяльності і описом її механізму існує якесь дивне співвідношення. Естафетна модель дозволяє показати, що це співвідношення не настільки вже тривіальне і є певним аналогом принципу доповнювальності Н. Бора. Думаю, що це не випадково, оскільки в фізиці існує точка зору, згідно якій феноменологічна термодинаміка і статистична фізика взаємо-доповнювальні. Ситуації, зрозуміло, дуже різні, але, тим не менш, аналогічні з категоріальної точки зору” [80].

Потребує обов’язкового уточнення зазначена аналогія „з категоріальної точки зору”. В ряді статей Д.А.Франк-Каменецького та Я.П.Терлецького наведені твердження про те, що в термодинаміці поміж параметрами класичної системи має місце доповнювальність, подібна до тієї, яка існує поміж узагальненою координатою q та імпульсом p в квантовій механіці, тобто , де , – флуктуації або невизначеності q та p, відповідно. Зокрема, стверджується, що в „класичній статистичній механіці спряжені термодинамічні параметри знаходяться в доповнювальних співвідношеннях, і для них справедливі співвідношення невизначеностей, аналогічні квантово-механічним” [93], тобто співвідношенню (2.54).

В своїй статті „Про доповнювальність в квантовій механіці та в статистичній фізиці” [6] І.П. Базаров переконливо доводить, що поміж термодинамічними параметрами системи, а саме поміж об’ємом V та тиском P, існує співвідношення , яке не може бути аналогією квантово-механічної доповнювальності, оскільки на відміну від неї, де при маємо , в класичній статистичній фізиці при , тобто за умови точного визначення тиску P, маємо певне значення теплової флуктуації (невизначеності) об’єму = - . Отже, в статистичній фізиці, відсутня доповнювальність, аналогічна квантово-механічній, або доповнювальність поміж парами відповідних параметрів. Але існує доповнювальність поміж різними формами опису макросистем, тобто поміж статистичним (молекулярно-кінетичним) та термодинамічним (енергетичним), які є взаємодоповнювальними.

Не важко переконатися в тому, що коефіцієнт корисної дії (ККД) ідеалізованого оборотного циклу Карно, як і теоретичний ККД реальних теплових машин, двигунів можна визначити як на підставі молекулярно-кінетичних, статистичних уявлень, так і шляхом використання термодинамічних параметрів, таких як ентропія S . Саме за допомогою ентропії S або ентропійних T-S діаграм проводяться розрахунки та кількісна оцінка величини механічної роботи та ККД теплових чи холодильних машин, у технічній термодинаміці в зв'язку з більшою наглядністю та значно меншим обсягом математичних розрахунків [60]. При цьому практичне застосування тієї чи іншої теорії (форми опису системи) знаходиться в доповнювальному відношенні щодо спроб її точного опису.

Взаємодоповнювальними є також дві форми опису гравітаційних та електростатичних силових полів за допомогою векторних(сила , напруженість або ) та скалярних характеристик: потенціальна енергія W ; потенціал , поміж якими існує такий взаємозв’язок [59, 60]:

W та

При цьому саме від симетрії розподілу системи зарядів залежить не тільки наочність, обсяг, рівень складності розрахунків зазначених параметрів, але й можливість застосування тієї чи математичної форми опису.

Так, напруженість E електричного поля системи зарядів, розподілених на площині (диск), сфері або кулі, циліндрі досить просто визначається за допомогою закону Гаусса. Але при визначенні електричного поля (E та ) з іншою симетрією просторового розподілу зарядів, а саме вздовж тонкого кільця, закон Гаусса використати неможливо.

Визначення напруженості поля E у будь-якій точці вздовж осі кільця можливе за допомогою досить складного за обсягом розрахунків методу діференціювання-інтегрування (метод Д-І). Проте значно простіше визначення скалярної характеристики, а саме – потенціалу в будь-якій точці на осі кільця з подальшим визначенням векторної характеристики (напруженості поля).

Необхідність вибору тієї чи іншої взаємодоповнювальної форм опису силових полів (за допомогою їх векторних чи скалярних параметрів) в залежності від просторової симетрії є по суті в певній мірі доказом існування взаємозв’язку не тільки поміж філософськими концепціями доповнювальності та симетрії, але й відповідними їм методологічними принципами.

Одним з прикладів пошуку такого взаємозв’язку є стаття „Доповнювальність та симетрія” [70], автор якої стверджує, що концепція доповнювальності „…не стала таким загальнонауковим поняттям, як, наприклад, уявлення щодо симетрії, яка має свої корені в глибокій давнині, і про яке написано так багато. Настільки мені відомо, зв’язок поміж цими двома концепціями ніколи явно не аналізувався. Місце цієї роботи полягає в тому, щоб визначити такий зв'язок і самим розширити уявлення щодо доповнювальності”. Уточнюючи фізичні ситуації, за яких виникає концепція доповнювальності, припускається, що в основі цього поняття лежать перетворення Фур’є, тобто „математична конструкція, в якій вже зустрічаються деякі уявлення симетрії,… і саме наявність перетворень Фур’є показує, що поміж обома доповнювальними картинами світу існує точний і нетривіальний взаємозв’язок”. Переходячи до з’ясування взаємозв’язку доповнювальності та симетрії, автор зосереджується виключно на проблемі симетрії, точніше, на варіантах її порушень, пов’язаних з людиною (в морфології, фізіології та психології), хоча при цьому цілком слушно зазначає, що „спроби розповсюдити доповнювальність за межі фізики, існують вже досить довго і, треба визначити, ні до чого суттєвого не привели”.

Досить переконливим доказом такого висновку є зокрема визнання М.О. Розова про те, що спроби з’ясувати з позицій принципу доповнювальності проблеми розуміння та пояснення, проблему предмета дослідження, співвідношення теорії та практики, навіть проблему предмета філософії і, більше того, проблему соціального безсмертя людини залишилися „на рівні прикладів та нерозгорнутих припущень” [80].

Не виходячи за межі природознавства, нагадаємо, що хоча концепція „доповнювальність” виникла і ствердилася на підставі квантової теорії, методологічний принцип доповнювальності залишаючись визначальним в квантовій фізиці (фізиці мікросвіту), не втрачає свого методологічного значення не лише в класичній фізиці макросвіту, але й при вирішенні методологічних проблем космології, астрофізики.

Більше того, в переважній більшості статей та монографій, присвячених з’ясуванню філософської та методологічної суті принципу доповнювальності, наводяться докази про можливість його застосування поза межами природознавства [Див. 16, 17, 24, 58, 70].

Зокрема, автор [17] стверджує, що „універсальність принципу доповнювальності дозволяє не обмежувати його дію рамками минулого і нинішнього стану видимого Всесвіту, але й вважати виправданою екстраполяцією його дієздатності в майбутнє і на масштаби, які перевищують видимий горизонт світу”.

Найбільш переконливим доказом філософсько-методологічного значення концепції доповнювальності та відповідного методологічного принципу є висловлення самого автора цієї концепції Н. Бора, про те „що ідея доповнювальності підходить для того, щоб охарактеризувати ситуацію, яка має глибоку аналогію з загальним ускладненням формування уявлень у людині, яка характерна для спроб розмежувати суб’єкт та об’єкт” [24]. Не суперечить цьому визнання найбільш стійкого опонента концепції доповнювальності А. Ейнштейна, який „вимушений був визнати, що з точки зору логіки теорія та її інтерпретація в дусі доповнювальності утворюють узгоджену систему поглядів” [24].

Концепція доповнювальності по своїй суті може розглядатися як категорія діалектичної логіки, яка була в різних її різновидах предметом аналізу багатьох філософів. Досить хоча б нагадати висловлення Аристотеля про те, що „гармонія – це змішування та поєднання протилежностей”, або відомі тріади Гегеля, які на думку автора книги [71] можуть бути і дотепер ефективними засобами аналізу понять сучасної науки, зокрема, квантової механіки. При цьому він досить слушно зауважує, що саме мислення у формі доповнювальності визначає обмеження точного формулювання понять та категорій, які б в повній мірі відповідали суті фундаментальних явищ природи за умови використання звичної нам логіки та використання, без відповідної їх еволюції, звичних понять класичної науки. В першу чергу це стосується такої категорії як „матерія” (її видів, форм існування та властивостей).

Радикалні зміни уявлень щодо простору-часу як форм існування матерії була здійснена А.Ейнштейном на підставі висновків спеціальної та загальної теорії відносності, де лише нерозривна взаємодоповнювальна сукупність цих форм матерії зберігає незалежність свого існування, утворюючи єдиний чотирьохмірний, просторово-часовий континуум. Єдність такого континууму означає, що простір та час є нероздільними одна від одної формами існування матерії, хоча і не взаємно тотожними.

Цілком логічно, що рух як форма існування матерії, тобто як будь-яка зміна матерії, не може існувати у відриві від простору-часу. Таким чином, в повній відповідності з принципом доповнювальності простір-час та рух є взаємодоповнювальними формами існування матерії і саме зазначена взаємодоповнювальність є неодмінною умовою існування матерії.

Прихильники „енергетизму”, розглядаючи рух у відриві від матерії, тобто замінюючи матерію рухом, намагаються ототожнити матерію та енергію, посилаючись на співвідношення А.Ейнштейна поміж масою та енергією: ( ) і розглядаючи це співвідношення як принцип еквівалентності маси та енергії, тобто можливість перетворення в енергію не лише маси, але й матерії в цілому. Насправді ні про яку еквівалентність маси та енергії, а тим більш про варіанти їх взаємного перетворення, не може бути й мови.

Категорія матерії, яка існує у виді фізичного вакууму, речовини (об’єктів та систем об’єктів) та поля не може бути зведена лише до будь-якої однієї її з властивостей (маси чи енергії). Маса та енергія є різними властивостями матерії, протилежними властивості матеріального об’єкта при їх однобічному розгляді, а саме: маса характеризує здатність об’єкта до інерції (непіддатливості до змін, до будь-якого впливу), а енергія – протилежну тенденцію, тобто здатність матеріального обєкта до будь-яких змін. І саме взаємодоповнювальна сукупність таких протилежних властивостей матерії, як маса та енергія, дає підстави для висновку щодо дієздатності відносно зазначених понять.

При цьому важливо розрізняти філософську категорію „матерія” та такі природничо-наукові категорії, як види матерії, „речовина”, „поле”. Нагадаємо, що до речовини відносяться будь-які об’єкти, які мають масу спокою, в той час, як поля (гравітаційні чи електромагнітні), як і відповідні їм кванти випромінювання, не маючи маси спокою, їм кванти випромінювання, не маючи маси спокою, зберігають такі протилежні властивості як енергія, імпульс.

В процесах анігіляції електро-протонної пари в два кванти випромінювання спостерігається перехід від однієї властивості матерії (маси) до іншої її властивості (поля). Не існує будь-якого чіткого розмежування поміж мікрооб’єктами та полями, які вони створюють, тобто в більш загальному варіанті поміж перервністю, дискретністю та неперервністю в структурі матерій, яка і виявляється зокрема, у вигляді корпускулярно-хвильової взаємодоповнювальної двоєдиності.

Тому цілком припустимо розглядати методологічний принцип доповнювальності як „…несумісність ряду властивостей та процесів в один і той же час, з одного боку, та почергову стосовність тих же властивостей та процесів до одного й того ж об’єкту в різних відношеннях або періодах його існування – з іншої” [10]. Проте таке визначення потребує, на наш погляд, важливого уточнення яке зводиться до заміни терміну „одночасно, в один і той же час” на термін „одномиттєво, в одну мить”, бо бути актором та глядачем чи творцем та виконавцем дійсно неможливо одномиттєво, в одну мить, але цілком припустимо на протязі повного інтервалу часу.

Значно більш суперечливою, на наш погляд, є спроба вирішення проблеми „… взаємовідношення матеріальної субстанції, а саме, речовини-випромінювання, яке характеризується масою-енергією, з нематеріальною сутністю, тобто з простором – часом. Простір (рівно як і час) не мають жодної властивості, притаманної фізичним тілам або полям” [17]. При цьому простір розглядається не як фізичний суб’єкт чи об’єкт, а лише як арена на якій відбуваються взаємоперетворення елементарних мікрооб’єктів, як умова їх існування, і разом з часом фактично є засобом існування матерії, але не її різновидністю.

Недосить аргументованим, таким, що потребує уточнення, видається висновок нематеріальності, ідеальності простору-часу, а також подальше твердження про те, „…що матеріальне знаходиться з простором-часом не в генетичному або чиннико-наслідковому зв’язку, а у відносинах, що підпадають під принцип доповнювальності. Речовина-випомінювання тотожне матерії, а простір-час трактується нами як нематеріальне. Отже, ідеальне та матеріальне існують, взаємно доповнюючи один одного” [17].

Таким чином, можливість розширення поняття доповнювальності як в природознавстві, так і поза його межами потребує виваженого підходу, прискіпливого аналізу тих явищ об’єктивного світу, суть яких може бути пізнана саме на підставі принципу доповнювальності.

Накопичений дотепер методологічний досвід переконливо свідчить, що в спробах застосування принципу доповнювальності майже завжди чітко виявляється суттєва закономірність, що зводиться до неможливості одночасного дослідження тим самими методами взаємно протилежних, але й взаємодоповнюючих явищ – однорідність, дискретність, тобто двох крайнє протилежних уявлень щодо закономірностей улаштування оточуючого світу: від нерухомого зрівноваженого світу, де протилежності є тотожними та нерозривними до динамічного світу, який циклічно розвивається.

Цим пояснюється марність спроб А.Ейнштейна на підставі розгляду фізичної реальності виключно як поля (однорідності, безперервності) відшукати та з’ясувати можливість переходу від зазначеної однорідності до дискретності, нерівності. „Хоча, якщо ми сприймаємо двоїстість як основу світовлаштування, то це неможливо. В тому-то й складність цього поняття, і краще за всіх це довів, мабуть, Гегель. Світ і єдиний, і двоїстий одночасно – в цьому його двоєдність. Ми можемо вивчати його як світ протилежностей, розуміючи при цьому, що він єдиний, або бачити єдиний світ, розуміючи, що в основі своїй він антиномічний” [94].

Отже, доповнювальність є універсальною вимогою, філософсько-методологічною концепцією згідно якій „…будь-яке істино глибоке явище природи потребує для свого визначення не менше двох взаємовилучаючих доповнювальних понять, які є несумісними в межах звичної логіки” [71]. До таких понять в повній мірі можна віднести не лише поняття посткласичного природознавства (квантовий мікрооб’єкт, квантова система, спін, кварк, тощо), але й найбільш узагальнені-філософські поняття (категорії) поза його межами, такі як істина, факт, стиль мислення, наука або навіть життя та пізнання природи.

Зокрема, більше ста років тому відомий російський поет Валерій Брюсов з’ясовуючи сутність істини підкреслював, що „…в істині цінне виключно те, в чому можна сумніватися… Більш того, цінна істина неодмінно має право на протилежну, відповідну їй істину; інакше кажучи – судження прямо протилежне істині, в свою чергу, є істинним” (цит. по [71]).

Взаємодоповнювальними засобами пізнання оточуючого Всесвіту є наука (логіка та дослід) та мистецтво (інтуїція та прозріння), які поодинці призводять до однобічного сприйняття світу, і лише у варіанті нерозривно доповнювальної їх сукупності можливе формування цілісного світогляду.

Таким чином, з існуючої дотепер сукупності методологічних принципів саме принцип доповнювальності має універсальне методологічне значення. В межах квантового мікросвіту принцип доповнювальності з часу його створення і дотепер залишається яскравою формою інтерпретацією квантової механіки, пояснюючи, що в мікросвіті потребують відповідних змін не лише набір установлених на протязі сторіч класичних понять науки, але й сама постановка питань відносно сутності явищ природознавства й всієї оточуючої реальності.

Отже, для відтворення цілісної суті будь-якого явища або об’єкта мікро, – макро – чи мегасвіту, згідно ідеї доповнювальності в найбільш узагальненій формі, необхідне застосування саме таких взаємодоповнювальних понять, які поодинці можуть суперечити один одному.

При подібній трактовці, на думку В.Н. Поруса, „принцип доповнювальності може вважатися фундаментальним принципом теорії раціональності і, саме тому, застосовуватися як метатеоретичний принцип побудови епістемології як філософської та наукової теорії” [72]. При цьому пропонується виділяти в методологічному сенсі принципу доповнювальності в першу чергу, те що… „…доповнювальні один одному описи певної реальності, у випадку їх відокремлення один від одного, не лише не надають цілісний опис, але й можуть вступати в протиріччя з фактами, якщо претендують на цілісність, а не охоплюють визнання своєї принципової неповноти” [72].

Логічним наслідком такої трактовки ідеї доповнювальності є обов’язкова наявність змістовних сполучень (поєднань) при аналізі або уточненні суті таких фундаментальних понять епістемології, як істина, факт, об’єктивність або позасуб’єктивність, раціональність, стиль мислення, світогляд і т. ін. Наприклад, поняття „істина” набуває сенсу лише за умови посилання на „стиль мислення” який як поняття в свою чергу втрачає свій сенс у відриві від трансцендентального та емпіричного сенсу істини.

Таким чином, принцип доповнювальності набуває ознак системоутворюючого принципу понятійно-категоріальної структури епістемології, претендуючи тим самим на роль ефективного регулятивно-конструктивного принципу не лише природознавства, але й узагальненої теорії пізнання, тобто, як філософський принцип.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Принцип невизначеностей	\|	Принципи неможливості (заборони, вилучення)

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.016 сек.