автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.08
диссертация на тему: Роль принципа симметрии в научном познании

Текст диссертации на тему "Роль принципа симметрии в научном познании"

Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова

-Президиум ВАК России

{решен39}

1Ь

дсудйл ученую степей;

Начальник

:гТОРА

На

...... наук

правах рукописи

управлений ВАК России

Абдулкадыров Юда Нурмагомедович

Роль принципа симметрии в научном познании

(Специальность 09.00.08 - Философия науки и техники)

Диссертация на соискание ученой степени доктора философских наук

Пр с зидиузм В Агх Г О С С ь.; ИИЭЭОД >1У9 КИнбУйР^пА ЯИЦ«пгеЬРН \

1 консультант Начальникууправл'еййя ^^^Ьр философских

ииээо/ _.МиУиса4к#офессор мгу

А.Н. Кочергин

Москва, 1997

Содержание

Введение..................................................... 4

Глава I. Принцип симметрии в истории научной и

философской мысли................................. 17

ф\. Симметрия как всеобщий принцип бытия и

мышления в античной философии..................... 17

ф2. Принцип симметрии в механистической картине

мира и рационалистической философии............... 38

Ф3. Кристаллографическое учение о симметрии как

важный этап формирования принципа симметрии....... 65

ф4. Роль теоретико-групповых идей в становлении

и развитии принципа симметрии...............'...... 81

Глава II. Природа симметрии и спонтанно нарушенной

симметрии в философии и современной физике........ 105

Ф1. Философское определение симметрии и

асимметрии как общенаучных категорий.............. 105

Ф2. Геометрические и динамические симметрии:

природа и сущностное единство..................... 123

фЗ. Нарушенные симметрии в современной физике: природа, методологические особенности и

концептуальные ориентации......................... 151

ф4. Принцип симметрии в системе методологических

регулятивов физического познания.................. 180

Глава III. Принцип симметрии как фундаментальная основа унификации и теоретического

синтеза физического знания........................ 202

Ф1. Принцип единства симметрии и асимметрии

как методологическая основа физического

познания.......................................... 202

ф2. Роль и значение принципа симметрии в формировании и систематизации

теоретического знания............................. 225

фЗ. Симметрия, спонтанно нарушенная симметрия как фундаментальные принципы квантово-

-теоретического синтеза физических знаний......... 248

Глава IV. Роль и значение принципа симметрии,

спонтанно нарушенной симметрии в формировании и развитии квантовополевой концепции

эволюции Вселенной................................ 279

Ф1. Логико-методологическая роль принципа симметрии, спонтанно нарушенной симметрии в построении современных космологических

моделей и теории "великого синтеза"............... 279

ф2. Принцип спонтанного нарушения симметрии как идейная основа концепции глобального эволюционизма и антропного космологического

принципа.......................................... 300

фЗ. Направленность и необратимость времени как космологические следствия спонтанного

нарушения симметрии вакуума....................... 322

Заключение................................................... 355

Список литературы............................................ 359

Введение

В условиях современного научно-технического прогресса, когда неуклонно возрастает роль науки как феномена человеческой культуры в жизни общества, дальнейшая разработка философско-методологи-ческих проблем научного познания приобретает актуальное значение. В силу этого, наряду с фундаментальными проблемами, ставшими уже классическими, выдвигаются новые проблемы, связанные с логикой и методологией науки и научного поиска, анализом процесса получения нового знания. Особую важность приобретает теоретико-познаватель- ^ ный анализ проблем, связанных со становлением и дальнейшим развитием новых идей, теорий и картин мира, в которых большую значимость приобретают идеи целостности, единства мира и человека, глобального эволюционизма. Утверждение в современной науке этих идей знаменует собой становление нового взгляда на мир и на самого себя в этом мире. Происходит изменение сути диалога человека с человеком и человека с природой, в рамках которой естествознание становится более "гуманитарной", а сложный мир человеческой субъективности обретает черты новой научной рациональности.

Отмеченные изменения теоретического обобщения динамических свойств материи главным образом связаны с многими теоретическими и экспериментальными открытиями в физике микромира и, особенно, с открытием кваркового строения вещества и утверждением единого квантового подхода к элементарным частицам и их фундаментальным взаимодействиям. В методологическом плане речь идет о формировании новой фундаментальной парадигмы квантового способа описания физической реальности, в которой свойства симметрии пространства-времени и калибровочные симметрии полей материи выступают в

качестве двух основополагающих теоретических идей и принципов современного физического описания природы. Актуальность избранной темы исследования связана со складывающимся в квантовой теории поля потребностями углубления теоретических и методологических представлений о симметрии в целях конкретизации научно-философских знаний о законах и структурах микропорядка, а также усиливающейся в этой связи роли принципа симметрии в определении сущности квантово-теоретического подхода в физической науке. Это подтверждается логико-методологической значимостью роли локально-калибровочной симметрии в построении единой теории электрослабого взаимодействия, объединяющая слабое и электромагнитное взаимодействия, создании теории "Великого объединения", в которой объединяются сильное и электрослабое взаимодействия и теории суперсимметрии и супергравитации, связывающие в рамках квантово-полевого подхода все известные фундаментальные физические взаимодействия. Представления о доминантности калибровочной симметрии оказывают решающее влияние и в создании квантово-релятивистской космологии, основная идея которой состоит в применении квантовой теории к Вселенной в целом: к полю, пространству-времени и веществу. Такая теория, именуемая теорией "Великого синтеза", должна объединить частицы и взаимодействия при сверхвысоких энергиях, близких к энергии Планка, в спектре которой находится ключ к загадке приро- " ды "Большого взрыва" и процесса рождения пространства-времени.

Актуальность исследования находит подтверждение в усиливаю- " щимся процессе расширения и углубления роли симметрии в научном познании. Ее роль не ограничивается познанием законов природы, трансформацией познавательных норм, логических правил и аксиом познания. В новых познавательных ситуациях принципы симметрии оп-

ределяют также структуру физических теорий, задают новый тип ин-тегративности, открывает новые горизонты единства физической науки, дает новые образцы познавательного движения к синтезу и унификации теоретического знания.

Прояснение роли принципа симметрии в физическом познании становится необходимым и в связи с утверждением в современной физике мысли о том, что в свойствах симметрии заключена самая фун-^ даментальная информация о физическом объекте (системе), что преобразования симметрии являются чуть ли не основными и наиболее глубинными элементами физического описания и объяснения природы. Такое положение симметрии в системе развивающегося знания как показывает развитие физики позволяет глубже и полнее раскрыть сущностное единство, целостность и неделимость мира, определить смысловое содержание многих проблем в том числе необратимости и направленности времени, глобального эволюционизма и антропного принципа.

Хотя методологическая значимость принципа симметрии было осознана еще с античных времен, но подлинный интерес к анализу его роли в научном познании появился лишь во второй половине XX века. В результате открытия большого числа различных симметрий и разработки теоретических средств в виде аппарата теории групп для ее математического выражения, симметрия приобрела статус важнейшего принципа научного познания. Такой скачок в осмыслении роли и значения симметрии в научном познании был совершен усилиями таких выдающихся ученых, какЛ.Пастер, Ф.Клейн, П.Кюри, А.Эйнштейн, М.Планк, А.Пуанкаре, С.Ли, П.Дирак, В.Гейзенберг, Э.Шреденгер, М.Борн, В.Паули, Е.Вигнер, Г.Вейль, В.А.Фок, Е.С.Федоров, В.И.Вернадский, Л.Д.Ландау, А. В. Шубников, Р.Фейман, С.Вайнберг,

А. Салам, Ш.Гаэшоу и многие другие. Большую роль в становлении принципа симметрии сыграли следующие работы: "Симметрия" Г.Вейля, "Этюды о симметрии" Е.Вигнера "Размышления натуралиста" В.И.Вернадского, "Симметрия" А.В.Шубникова, "Красота форм в природе" Э.Геккеля, в которых обосновывается мысль об общности законов симметрии как в живой, так и в неживой природе и симметрия рассматривается как важный принцип понимания и объяснения природы.

Посредством теоретико-групповых идей симметрия приобрела характер теоретического понятия, что позволило существенно обобщить содержание и поднять ее методологическую значимость в различных областях научного знания. Из большого числа исследований наибольший интерес в этом плане представляют работы: "Применение спинор-ных инвариантов в атомной физике" (1959) Г.Брикмана, "Построение геометрии на основе понятия симметрии" (1969) Ф.Бахмана, "Симметричная Вселенная" (1964) Г.И.Наана, "Симметрия в твердом теле" (1970) Р.Нокса и А.Голди, "Симметрия" в алгебре" (1967) Б.Г.Болтянского и Н.Я.Велинкина, "Симметрия многоэлектронных систем" (1969) И.Г.Каплана, "Симметрия в технике" (1970) Р.П.Павилейко, "Симметрия в физике" (в 2х т.) (1984) Дж.Элиота, П.Добера.

Изучению методологических аспектов принципа симметрии посвящены работы многих отечественных философов и историков науки. Методологические проблемы современных физических теорий, возникающие в связи с понятием симметрии, обсуждаются в работах В.П.Виз-гина, И.С.Алексеева, И. А. Акчурина, Ю.И.Кулакова. На философском уровне методологического анализа общность понятия симметрия была продемонстрирована в работах В.С.Готта, Н.П.Депенчук, которые рассматривают понятии "симметрия" и "асимметрия" соответственно как категории метода познания и "как наиболее общие естественно-

научные категории".

Сочетание философского и методологического подходов с детальной разработкой специальной научной проблематики в области биологии и общей теории систем характерна для Ю.А.Урманцева, который развивает теорию дисфакторов, представляющую собой обобщение теории симметрии правого и левого.

Связь симметрии и структуры, симметрии и сохранения широко обсуждается в работах Н.Ф.Овчинникова, в которых структура рассматривается как инвариантный аспект любой системы. Эти же вопросы получили освещение и в работах В.С.Барашенкова, В.В.Алпатова, А. В. Шубникова, В.А.Копцика, Б.Вендта, Ф.Рихтера, В.Хайтша, Г. Герца.

Разработка связи принципа симметрии с основными законами диалектики дается в работах Ю.Таммару, С.П.Поздневой, А.Ф.Перетури-на, Ф.М.Землянского, а также в диссертационных исследованиях А.Н.Погосяна, С.Н.Жарова, А.М.Кравченко.

С широким привлечением идей симметрии и ее нарушения разработаны проблемы пространства и времени в исследованиях М.Д.Мосте-паненко, В.И.Жога. Особенности структуры и поведения микрочастиц с точки зрения симметрии проанализированы в работах В.С.Готта, М. Э. Омельяновского, Н.И.Степанова, В.И.Жога, В.С.Тюхтина, В.С.Илларионова, Ф.И.Землянского. Связь содержания и генезиса теорий относительности и квантовой механики с понятиями инвариантность, сохранение, симметрия выявлена в работах И.А.Акучурина, Л.Б.Баженова, Э.М.Чудинова, А.И.Панченко.

Особенно значительной оказалась роль принципа симметрии в физике элементарных частиц. Этому посвящены исследования, проведенные И. Л. Хван, В.С.Илларионовым, Е.А.Мамчур, С. Т. Малюхиным,

В.С.Барашенковым, В.П.Бранским, Г.Я.Мякишевым, в которых анализируются различные теоретические подходы, концептуальные базы, методы построения обобщенных теорий элементарных частиц. Связь современного этапа развития квантовых теорий поля со становлением принципа локальной калибровочной симметрии, как центрального эв-ристико-конструктивного принципа теорий поля проводятся в работах И.С.Алексеева, В. С. Барашенкова, В. П. Коноплевой, А. И. Ансельма.

Космологические аспекты, связанные с развитием принципа симметрии рассмотрены в работах В.Л.Гинзбурга, Я.Б.Зельдовича, А. Д. Линде, В. В. Казютинского, Д. В. Новикова, П. И. Фомина, А. Турсуно-ва, У. А. Раджабова.

Наряду с идеей общности в истории методологии науки существует идея отрицания этой общности, которая известна как идея нарушения симметрии. Анализу проблем нарушения симметрии посвящены работы П.А.Абрамяна, Ю.В.Сачкова, В.И.Филатова, В.С.Барашенкова, И.С.Алексеева, В.Н.Князева, Г. А. Ключарева, В. А. Капке. Г.Б.Жданова, И.С.Добронравовой. Частично эти вопросы обсуждались в диссертационных исследованиях А.Н.Шатохина, В.Г.Сидорова, Б. С. Галимова, В.С.Поликарпова. В. В. Погосяна, С.Н.Жарова, А.М.Кравченко, 0.П. Азынгаковой, М.Ю.Кривуляк.

Анализ степени изученности проблемы приводит в выводу о том. что в отечественной филиософской традиции остается нереализованным системный анализ роли принципа симметрии в научном познании, не достигнуто понимание природы внутренних симметрии. Практически недостаточно исследована природа локальной калибровочной симметрии и спонтанно нарушенной симметрии, диалектика их взаимосвязи и особенности их функционирования в системе развивающегося физического знания. До сих пор не получили должного освещения вопросы,

связанные с логико-методологической ролью принципа симметрии в генезисе физического знания, в построении единых теорий взаимодействий элементарных частиц, моделей эволюции Вселенной. Поэтому углубленный логико-методологический анализ роли принципа симметрии в физическом познании, создание обобщенной картины его функционирования в научном познании ХХ-столетия представляет собой давно назревшую задачу.

Поставленная цель достигается в процессе решения следующих задач:

1) выявление основных этапов формирования и становления принципа симметрии в контексте развития физической науки; определение симметрии как сквозного принципа, пронизывающего фундаментальные коллизии научного познания;

2) выявление сущностного единства природы геометрических и динамических симметрий; определение природы нарушенных симметрий; раскрытие глубокого единства и диалектики связи симметрии и асимметрии;

3) определение места принципа симметрии в системе методологических регулятивов физического познания, выявив их взаимосвязь, единство, взаимообусловленность, а также системообразующие функции симметрии в целях создания целостной системы принципов, представляющих собой сплав ее компонентов, выступающих во вне как "конституция познания";

4) определение логико-методологической роли принципа локально-калибровочной симметрии и спонтанного нарушения симметрии в: а) формировании концептуальных структур единых теорий взаимодействий элементарных частиц, моделей эволюции Вселенной, теорий "великого синтеза" и идеи глобальной эволюции; б) открытии новых

элементарных частиц, структурных уровней материи в формировании и развитии важнейших физико-теоретических идей естественнонаучной картины мира и становлении ее новых понятий и концепций; в) выявлении новых функциональных особенностей в унификации и синтезе существующих физических знаний; г)трансформации познавательных норм, логических правил и аксиом познания в физике XX столетия;

5) обоснование примата симметрийности как методологеммы квантово-теоретического синтеза знания через восстановления изначальной сущности термина симметрии (совместно измеренное) и рассмотрение симметрии как всеохватывающей сущности, задающей глубинное смысловое единство природы.

Методологической базой для проведения исследования послужили представления о мире в целом, его эволюции и закономерностях, выражаемых системой принципов и категорий диалектики. Методологическую позицию диссертации определяет прежде всего последовательное следование модусу обсуждения роли симметрии в научном познании, реализованной в работах Н.Ф.Овчинникова, Ю.А.Урманцева, И.С.Алексеева, В.П.Визгина, В.И.Жога. В частности, из глубокого убеждения в эвристических возможностях принципа симметрии и считая его обоснованным в физике, эти авторы видят в требовании симметрии важное основание теоретического метода познания физической реальности, связывая его с самой сущностью теоретического подхода в физической науке. Принципиальное значение для определения методологической ориентации данной диссертационной работы имеет также подход В.Гейзенберга, в котором провозглашен примат симметрийности как методологеммы теоретического синтеза физических знаний.

Привести в движение изложенные в работах этих и многих других авторов идеи применительно к новой ситуации в квантовой физи-

ке есть важнейшая ме