МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ ИЗ РАЗРАБОТКИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ. ОТКЛОНЕНИЕ ПОЗИТИВИЗМА И ОПЕРАЦИОНАЛИЗМА
В начале века физики встретились с необходимостью дать более совершенную, «симметричную» формулировку электромагнитной теории Максвелла. Этого требовали физические факты. Но построение симметричной электродинамики привело к большим следствиям, выходящим за пределы решения частной задачи, которая ставилась непосредственно. Изменилась не только форма электродинамической теории, изменились и представления о пространстве, времени, длине, длительности и т. д., вообще изменились представления о связи физических категорий. Хотели только приспособить теорию поля к фактам, несколько подправить ее, а пришли к опровержению понятий ньютоновской физики, введенных как априорные, внеопытные, к выводу о том, что физические величины зависят от состояния движения тела по отношению к системе отсчета, в которой это движение выражается. В наше время эта зависимость принимается как факт, но в то время остро встал вопрос: как ее объяснить? Известно, что тогда появились попытки объяснить эту зависимость как результат непосредственного физического взаимодействия движущегося тела с полем; начались поиски механизма, приводящего к изменению параметров движущегося тела (так называемые гипотезы сокращения Лоренца — Фитцджеральда). Эйнштейн отверг эти объяснения. В своих первых работах по теории относительности он пытался с помощью «мысленного опыта» показать, что, поскольку длина линейки, к примеру, есть результат измерения, она зависит от процедуры измерения, которая различна для тела движущегося и покоящегося относительно наблюдателя. Бриджмен был прав, утверждая, что подход Эйнштейна к определению физических понятий в это время был операционалистским, точнее, именно такое обоснование изменения физических величин через процедуру измерения положило начало целому направлению в философии—операционализму, которое в дальнейшем развивал Бриджмен. Согласно операционализму, любое физическое понятие можно вводить в науку только в том случае, если ему можно сопоставить определенную операцию измерения, которой и определяется смысл понятия. Казалось, что история физики вполне укладывалась в эту операционалистскую методологию: Ньютон погрешил перед физикой тем, что ввел в нее абсолютные понятия, которым нельзя сопоставить никакой операции измерения (что, впрочем, Ньютон сознавал и сам); Эйнштейн отбросил внеопытные понятия ньютоновской физики и показал, что в соответствии с процедурой измерения изменяются и сопоставленные ей понятия. Теорию можно строить только на основе таких операционально определенных понятий путем связывания их в законы. Этот операционалистский подход к обоснованию изменения физических величин, к определению понятий вообще, довольно широко распространен в физике до сих пор; многие книги, посвященные, в частности, теории относительности, не исключая и эйнштейновских, начинают ее изложение с рассмотрения процедуры измерения, якобы определяющей смысл понятий . Но хотя Эйнштейн и дал повод к развитию операционализма, сам он вовсе не последовал ему в своих дальнейших исследованиях, чем и заслужил упрек Бриджмена. Свою статью «Теории Эйнштейна и операционалистская точка зрения» в упомянутом выше сборнике Бриджмен прямо начинает с этого упрека: «В этой статье делается попытка показать, что Эйнштейн в свою общую теорию относительности не перенес те уроки и то понимание, которым он сам учил нас в своей специальной теории относительности». И это, действительно, так. Почему же Эйнштейн отошел от операционалистской методологии? Потому, что теория относительности не давала оснований для операционалистской методологии, как не давала она их и для позитивизма, и для принципа наблюдаемости, который позднее хотели оправдать ссылками на эйнштейновский метод построения этой теории. Напротив того, в теории относительности отражался совсем иной подход к определению содержания понятий и к структуре теорий. Размышляя над итогами теории относительности, Эйнштейн в какой-то мере, по-видимому, это осознал, что видно и из методов его защиты положений теории относительности, и из его последующих приемов исследования, и из его, правда более поздних, высказываний. Известно, что многие выводы теории относительности подверглись резкой критике вследствие их необычности. Они действительно были необычны. Таков, например, вывод о том, что длина одной и той же линейки различна в различных инерциально движущихся системах; вызывало недоумение то, что это изменение оказывается взаимным, так что длина линейки, покоящейся в системе S и равная в ней единице, будет в инерциально движущейся системе S' укорачиваться, точно так же как длина линейки, покоящейся в системе S' и равная в ней единице, будет укорачиваться в системе S и притом в том же отношении. Достаточно эти эффекты в целях наглядности и конкретности сформулировать при помощи термина «наблюдатели, сидящие в системах S и S'», как описание того, что они «наблюдают», получает крайне субъективистскую форму. Так оно и было, и это в то время вызывало огромное сопротивление физиков и философов. Вызывали критику необычные выводы о том, что в системе, совершающей путешествие, процессы должны протекать замедленнее, чем в системе, остающейся в это время неподвижной, ввиду чего, скажем, космонавт, летавший к далекой звезде и вернувшийся обратно на Землю, оказывается «моложе» своих сверстников на Земле. Противоречили повседневному опыту и наглядному представлению новый закон сложения скоростей, изменение массы «благодаря только движению» и т. п. Все аналогичные выводы теории относительности казались парадоксальными с точки зрения непосредственных восприятий или привычного опыта. Многочисленные попытки связать указанные в теории закономерности поведения каждой физической категории непосредственно с изменением структуры движущегося тела не приводили к положительным результатам. В те времена сравнительно большие относительные скорости, могущие оказать экспериментально уловимый эффект, достигались только у электронов в катодных лучах (~=0,l с). Исследуя отклонение катодных лучей в магнитном поле, Кауфман установил (1902—1906) факт изменения массы быстродвижущихся электронов, но сам закон изменения не был определен из этих экспериментов. Последовал ряд работ (М. Абрагам, Дж. Герглоц, П. Герц, А. Зоммерфельд и другие), в которых авторы пытались представить механизм этого изменения (главным образом через приписывание массе электромагнитного происхождения и определение связи ее с полем). Позднее эти попытки были оставлены. Все это свидетельствует о трудностях, с которыми было связано развитие новых представлений. Неслучайно у теории относительности на протяжении долгих десятилетий оказывалось немало противников. Однако выводы теории оправдывались. Физики, и в первую очередь Эйнштейн, все более приходили к мысли, что справедливость новых представлений о природе и изменениях физических категорий может быть подтверждена лишь ссылкой на то, что она является логическим результатом релятивистской теории (как «релятивистский эффект»), которую физики вынуждены были создать, преследуя непосредственно другую цель — обобщить принцип относительности и факт независимости скорости света от движения его источника. Таким образом, создание теории относительности подводило Эйнштейна к раскрытию единства физических понятий, их связи с теорией в целом. Эта связь понятий была адекватным отображением связи физических категорий в самом объекте. Например, изменение длин и длительности в инерциально движущихся системах находит свое объяснение в том, что они существуют не сами по себе, а связаны в некую целостность через инвариантный интервал. Со временем Эйнштейн все более укреплялся в этой позиции. Есть основания полагать, что огромное влияние в этом отношении оказали на физиков и на Эйнштейна, в частности, труды выдающегося математика Германа Минковского. В 1908 году он опубликовал работу «Основания теории электромагнитных процессов в движущихся телах», в которой пространство и время были обобщены в единый четырехмерный «мир» с псевдоевклидовой геометрией. Идея единства пространства и времени была изложена Минковским в известном популярном докладе «Пространство и время» (1908) обществу немецких естествоиспытателей и врачей, который он начал знаменитым афоризмом: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должны быть низведены до роли теней, и только некоторый вид соединения обоих должен по-прежнему сохранять самостоятельность». В физике проблема связи понятий и теории в талой резкой форме встала впервые. Ньютон вводил некоторые понятия — абсолютные пространство, время, движение, массу и проч.— еще до теории, как внешние определения, как условие формулировки законов. У Маха (позитивизм) все понятия выступали как символическое обозначение отличительных признаков некоторого комплекса восприятий, имели мнемоническо-служебную цель и вводились до теории. У Бриджмена (операционализм) понятия должны были прежде всего получить определение через непосредственную операцию измерения, и лишь после того как это оказывалось возможным, они могли быть использованы в теории. Однако реальное развитие физической теории показало, что содержание физических понятий не может быть определено вне теории, до теории. В этом отношении оказались неправы и Ньютон, и Мах, и Бриджмен. Понятия должны выступать как органическая часть теории, которая в целом отвечает реальным фактам восприятий, и только через эту целостность отвечают фактам и те категории, которые она использует,— таков вывод, к которому все более склонялся Эйнштейн. Несомненно, эта идея уже владела Эйнштейном, когда он приступал к разработке теории тяготения, которую он рассматривал как дальнейшее обобщение принципа относительности, как второй этап развития теории относительности.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫ ИЗ РАЗРАБОТКИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ. ОТКЛОНЕНИЕ ПОЗИТИВИЗМА И ОПЕРАЦИОНАЛИЗМА» з дисципліни «Еволюція фізики»
