автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.08
диссертация на тему: Проблема философских оснований теории квантовой хромодинамики

Текст диссертации на тему "Проблема философских оснований теории квантовой хромодинамики"



балтийский государственный технический университет

"военмех"

На правах рукописи

ГЕРШАНСКИЙ Валерий Фоликович

ПРОБЛЕМА ФИЛОСОФСКИХ ОСНОВАНИЙ ТЕОРИИ КВАНТОВОЙ

ХРОМО ДИНАМИКИ

Специальность 09.00.08 - Философия науки и техники

Диссертация на соискание ученой степени кандидата философских наук

Научный руководитель -доктор философских наук профессор А.П. Мозелов

Санкт-Петербург 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................3

ГЛАВА 1. ОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ КВАНТОВОЙ ХРОМО ДИНАМИКИ...............................................................................................12

1.1. Сильные взаимодействия и их понимание в современной физике...........12

1.2. Пространство-время и теория квантовой хромодинамики.........................24

1.3. Проблемы части и целого в физике микромира..........................................39

1.4. Детерминация сильных взаимодействий......................................................47

ГЛАВА 2. ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ КВАРКОВ И ГЛЮОНОВ.................................................................................................................64

2.1. Теория квантовой хромодинамики и научная картина мира.....................64

2.2. Современные представления о сильных взаимодействиях и основные принципы физики...................................................................................................73

2.3. Принцип наблюдаемости и критерий внешнего оправдания в физике микромира...............................................................................................................84

ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ ТЕОРИИ КВАНТОВОЙ ХРОМОДИНАМИКИ...............................................................................................97

3.1. Особенности материального моделирования в микромире.......................97

3.2. Проблема интерпретации теории сильных взаимодействий....................109

3.3. Синергетический подход к исследованию микромира.............................125

ГЛАВА 4. АКСИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ КВАНТОВОЙ ХРОМОДИНАМИКИ.............................................................................................136

4.1. Критерий внутреннего совершенства и теория сильных взаимодействий.......................................................................................................136

4.2. Проблема социальной значимости теории квантовой хромодинамики .151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................162

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................................................164

ВВЕДЕНИЕ

Проблема философских оснований физики, как одна из важнейших проблем научного познания, имеет огромное значение для развития знаний об окружающем материальном мире. Философские основания органически входят в содержание физической науки, определяя ее мировоззренческую и методологическую структуру. Очень часто от исходной философской идеи зависит степень обоснованности разрабатываемой гипотезы или концепции. Совокупность всех философских оснований составляет необходимую часть философии физики.

При анализе философских вопросов физики особенно важны не столько сами конкретные вопросы, или проблемные ситуации (их может быть очень много), сколько их конструктивные решения, приводящие к обогащению научного познания. Полученные решения входят затем в систему философских оснований науки. К основаниям относятся фундаментальные принципы и законы теории, составляющие ее каркас и придающие ей целостность. В каждой науке существуют собственные теоретические основания, выступающие в качестве взаимосогласованных и подкрепляющих друг друга принципов и законов теории. Эти законы используются для объяснения эмпирических фактов и предсказания новых явлений на основе экстраполяции следствий из законов. Кроме того, в теории имеется определенное мировоззренческое, методологическое или социальное содержание.

Мировоззренческие основания включают в себя совокупность фундаментальных принципов и законов, отражающих общие либо универсальные свойства и законы бытия материи, либо важнейшие стороны реальной действительности. В теориях, основывающихся на исторически-конкретном мировоззрении ученого, такими основаниями являются: принцип материального единства мира; закон сохранения материи и ее общих свойств (движения, энергии, массы, электрического заряда, импульса, момента

импульса и др.); принцип единства материи, движения, пространства-времени, зависимости пространственно-временных свойств от структурных отношений в материальных системах; принцип развития, системной организации материи; принцип причинности, а также другие положения об атрибутах материи и законах ее развития.

Понятия гносеологических и методологических оснований близки по содержанию, если они используются для объяснения явлений природы, для объяснения интеграции научного знания либо являются нормативными и ориентирующими установками в познании.

Гносеологические основания включают в себя комплекс принципов

научного познания. Сюда входят; принцип относительности знаний, единства

теории и практики, преемственности объективных истин, единства логического

и исторического в познании, теории и эксперимента. В системе

методологических оснований раскрывается взаимоотношение между общими

и

методами познания: индуктивным, дедуктивным, аксиоматическим, аналоги©« и моделирования, системно-структурным и др.

Социальные основания теории включают в себя систему принципов и положений, определяющих место данной науки в общем человеческом знании, ее цель и предназначение в аспекте удовлетворения социальных и духовных потребностей и ориентации, взаимоотношения науки и производства, науки и общественных отношений, морали, искусства, эстетические аспекты в научном творчестве и в развитии теории, движущие силы и закономерности развития теорий как социальных явлений.

Философские основания теории физики "элементарных" частиц служат для глубокого осмысления явлений при исследовании структуры материи. Современное движение познания в более глубокую сущность вещей, характерную для микромира, к новому уровню строения материи, связано с ломкой прежних физических представлений и развитием новых взглядов на сущность, структуру и закономерность как взаимодействий физических

объектов на новом уровне, так и самой теории "элементарных" частиц, происходит диалектизация физики.

Универсальная взаимопревращаемость частиц при высоких энергиях взаимодействия свидетельствует о некоторой общности в их структуре, а также о возможности единых законов фундаментальных взаимодействий. Исследования в этом направлении привели к успешному развитию кварковой модели (М. Гелл-Манн) структуры адронов (сильновзаимодействующих частиц). Развитие кварковой модели привело к созданию теории квантовой хромодинамики (хромое - цвет) сильных взаимодействий (далее- КХД), основанной на принципе локальной калибровочной цветовой симметрии ЭЩЗ).

Теория КХД рассматривает явления микромира на глубоком структурном уровне организации материи, подтверждая идею о неисчерпаемости материи, о ее структурной бесконечности. Положения и представления теории являются на сегодняшний день наиболее фундаментальными, играют эвристическую роль в научном познании, обогащают знания новым положением о структуре и содержании картины мира, являются богатым материалом для философских оснований и для осмысления явлений материального, мира.

Изучение проблемы философских оснований теории КХД предполагает исследование онтологических, гносеологических, методологических и аксиологических аспектов, порожденных в процессе формирования и развития основных положений теории кварков и глюонов. Такой подход позволяет определить механизм формирования и развития философских оснований теории КХД и имеет глубокое эвристическое значение для научного познания, является актуальным.

Таким образом актуальность предпринятого исследования заключается:

1) В системном анализе онтологических, гносеологических, методологических и аксиологических аспектов, выступающих в качестве философских оснований теории КХД;

2) В изучении способов функционирования философских оснований теории хромодинамических представлений, которое приобретает особое значение в процессе разработки проблемы;

3) В рассмотрении эвристической роли основных аспектов философского анализа теории кварков и глюонов как теории сильных взаимодействий, играющей огромное значение для теории познания и практики;

4) В исследовании проявлений философских оснований теории КХД в философии физики, как эквивалента научной картины микромира.

Целью данной работы является выявление и определение содержания философских оснований теории квантовой хромодинамики сильных взаимодействий на основе философско-теоретического анализа и синтеза современных представлений физики. Задачами, вытекающими из данной цели являются:

• исследовать онтологические, гносеологические, методологические и аксиологические аспекты философских оснований современных представлений теоретической физики, на основе теоретико-методологического и историко-философского анализа;

• выявить особенности функционирования философских оснований современной физики применительно к теории квантовой хромодинамики;

• осуществить философско-теоретический синтез многоуровневых аспектов философских оснований в теории кварк-глюонных представлений;

• исследовать внутренний механизм действия философских оснований в отражении основных представлений кварк-глюонных взаимодействий;

• доказать значимость философских оснований теории сильных взаимодействий в обогащении научного познания, эвристическую роль в отражении явлений микромира.

Научная новизна данной работы:

• доказано, что онтологические, гносеологические, методологические и аксиологические аспекты философских оснований теории квантовой

хромодинамики и их взаимосвязь выступают в качестве метанаучного каркаса современной физической теории;

• выявлено, что сильные взаимодействия характеризуются специфическими пространственно-временными структурами, нашедшими отражение в понятиях о "кварк-глюонных струнах", "асимптотической свободе", "конфайнменте" и др., раскрыта диалектика жесткой и статистической детерминации, обосновывается относительность классической парадигмы о "части и целом", "простом и сложном", "элементарности" и "фундаментальности", "прерывности" и "непрерывности" на кварк-глюонном уровне организации материи;

• доказано, что теория КХД обогащает научную картину мира в когерентности с основными принципами современной физики, соответствия критерию "внешнего оправдания", принципу наблюдаемости в условиях косвенного эмпирического подтверждения;

• осуществлена систематизация теоретико-физических методов кварк-глюонных представлений (моделирования, интерпретации и синергетического подхода), которая расширяет прогностические возможности теории сильных взаимодействий;

• проанализированы как философско-теоретические основания теории кварков и глюонов, так и органически необходимые эстетические, этические и праксиологические ценности физического знания в контексте человеческой культуры;

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Философские основания теории квантовой хромодинамики в онтологическом, гносеологическом, методологическом и аксиологическом аспектах выполняют свои эвристические возможности во всей полноте в применении к основным положениям именно развивающейся теории, которые выражаются в регулятивной, мотивационной, смыслообразующей, интегративной функциях.

2. На основе исследования онтологического аспекта теории квантовой хромодинамики воспроизводятся сущностные характеристики кварков и глюонов как элементов структуры теории, выявляется диалектический характер понятий "части" и "целого", "простого" и "сложного", "элементарности" и "фундаментальности", "прерывности" и "непрерывности", как теряющих классический механистический смысл на уровне хромодинамических образов, исследуется новая пространственно-временная картина кварк-глюонных представлений, имеющая глубокое эвристическое содержание и специфическое выражение в виде многообразия топологических моделей кварк-глюонных взаимодействий, доказывается определяющая детерминация этих взаимодействий как статистических.

3. Раскрывается теоретико-познавательная ситуация теории сильных взаимодействий, выраженная в созидательной способности этих оснований значительно обогатить формирующуюся и развивающуюся картину мира и основные принципы современной физики - принцип наглядности, выражающийся условиями косвенного наблюдения, критерий внешнего "оправдания", подтверждающий статус кварков и глюонов как физической реальности.

4. Методологическая основа теории квантовой хромодинамики базируется прежде всего на различных видах материального моделирования (концептуальных, порождающих, интерпретирующих, изобразительных, функциональных), формирующих новое содержание современной физической теории. Выявляются эвристические возможности различных видов интерпретации теории сильных взаимодействий. Теория КХД синергетически представляет формально-логическую, непротиворечивую и взаимосамосогласованную систему, отражающую самоорганизующую структуру кварк-глюонных процессов.

5. Аксиологические основания определяют взаимосвязь теоретико-физического образа мира с человеческой культурой в целом. Теория КХД

обнаружила социальную значимость ее результатов, поставив вопрос о моральной ответственности ученого перед обществом в проведении научных исследований.

Степень научной разработанности определяется: анализ литературы, посвященной проблемам, прямо или косвенно связанными с темой диссертационного исследования, показал, что ни в статьях, ни в монографиях конкретное комплексное философско-теоретическое исследование КХД в настоящее время отсутствует. В ряде работ иногда упоминается об основных идеях и положениях КХД как теории при рассмотрении отдельных философских проблем квантовой механики, физики атомного ядра и "элементарных" частиц.

Всю литературу, имеющую хоть какое-то отношение к проблемам физического, теоретического, методологического, философского характера КХД как теории, можно разделить на три части.

Первая часть - это специальная литература физико-математического характера (учебная, обзорная и монографическая). Главное внимание в ней уделяется математическому формализму теории кварков и глюонов, где философско-методологические и даже физические идеи на качественном уровне представлены очень мало. Это прежде всего работы М.Гелл-Манна, Ф.Индурайна, Я.Коккэде, Ф.Клоуза, Л.Б.Окуня, Р.Фейнмана, К.Хуанга где теория КХД представлена на теоретическом уровне познания, используются основные методы этого уровня: абстрагирование, анализ и синтез, идеализация, формализация, аксиоматизация.

Вторая часть - это научно-популярная литература, написанная физиками-теоретиками, где формализма практически нет, зато основной акцент делается на физическую качественную сторону. Это работы В.С.Барашенкова, Ш.Глэшоу, М.Гелл-Манна, Ф.Капра, Ё.Намбу, Р.Фейнмана, Г.Фритша, С.Хокинга. В них на идейном уровне поднимаются такие онтологические проблемы как соотношение "простого и сложного", "части и целого",

"элементарности", наблюдаемости - в поисках свободных кварков, "геометризации" в микромире в целом, а не в теории КХД, непрерывности и дискретности пространства-времени, модельные представления; гносеологические проблемы: о границе познания, познавательной ценности пространственно-временной картины теории кварков и глюонов, проблема самосогласованности (бутстрапа) применительно к адронам ( без анализа на кварковом уровне), о познавательной ценности эксперимента в КХД при наблюдении адронных струй; методологические проблемы: такие как феноменологический метод, метод квазичастиц, модельные представления, метод "геометризации".

Третью часть составляют работы философско-теоретического характера, относящиеся исключительно к проблемам квантовой механики и физики атомного ядра и "элементарных" частиц. Это прежде всего работы философско-теоретического уровня В.П.Бранского, где наряду с минимально-необходимым формализмом представлены основные философские проблемы онтологического характера, посвященные проблемам пространства-времени физики частиц в виде квантовой теории относительности, где основная проблема - это квантование пространства-времени в микромире. Гносеологические проблемы физики частиц представлены в виде умозрительного происхождения фундаментальных теоретических понятий, значения роли метафоризма в развитии теоретического знания. Методологический анализ базируется на эвристической роли новой формирующейся теории. Говорится о красоте теории.

В работах В.С.Барашенкова, В.С.Готта, В.И.Кузнецова, В.Н.Михайловского, М.Э.Омельяновского, А.И.Панченко, Н.�