Uvod

Ovaj rad je pokušaj da se objasni fenomen slobodne volje sa stanovišta fizičkog indeterminizma. Fizički indeterminizam u našem razumijevanju je koncept koji pretpostavlja potencijalno vjerojatnostnu prirodu uzročno-posljedičnih veza u interakciji fizičkih objekata. Dvosmislenost ovih odnosa mi tumačimo kao prostor slobode subjekta. Suprotan koncept - fizički determinizam - vodi, po našem mišljenju, do fatalističke slike svijeta. „Fizički determinizam osuđuje svoje pristalice na potpuni kvijetizam. Na kraju krajeva, ako su fenomeni svijesti epifenomeni, a "atomi našeg tijela se ponašaju prema fizičkim zakonima jednako postojano kao planete, zašto onda pokušavati?"

U prvom dijelu, slobodnu volju definiramo kao sposobnost subjekta da namjerno utiče na kvantnu nesigurnost mikro-objekata. Koristimo odnos nesigurnosti formulisan u kvantnoj fizici kao teorijsku potporu fizičkog indeterminizma.

U drugom dijelu razvijamo predloženi koncept i istražujemo preduslove za nastanak ljudske slobode. Po našem mišljenju, već neživa materija ima neka svojstva, iz kojih se istorijski formira subjekt i njegova sposobnost da utiče na kvantnu nesigurnost.

1. Heisenbergova relacija neizvjesnosti i slobodne volje

Razmišljajući i djelujući na svakodnevnom nivou, čovjeku se čini samorazumljivim da je slobodna u svojim postupcima, ili, drugim riječima, u svakom trenutku osoba bira jednu od mnogih mogućih alternativa ponašanja u skladu sa svojim želje, namjere i ciljevi. Pritom se ne poriče značaj vanjskih okolnosti koje ograničavaju ovaj izbor, a koji čovjek ne može prevladati nikakvim naporom volje. (Zadnju tvrdnju pobijaju pristalice nekih oblika subjektivnog idealizma, međutim, ovo gledište neće biti uzeto u obzir u ovom radu).

Kada se prenesu u sferu filozofskih promišljanja, ideje o slobodi pokazuju se daleko od toga da su tako jednostavne i očigledne, što se ogleda u formulaciji filozofske kategorije"sloboda i nužnost". Ove kategorije predstavljaju tradicionalni filozofski par međusobno isključivih koncepata koji izražavaju odnos između ljudske aktivnosti i objektivnih zakona prirode i društva.

Svaki filozof koji prepoznaje objektivno postojanje materijalnog svijeta i univerzalnu prirodu kauzalnosti pojava koje se u njemu dešavaju, nužno se susreće s pitanjem: ako se prizna da je ljudska djelatnost, kao i druge prirodne pojave, uzročno uvjetovana, kako bi onda naša da li se ideje povezuju sa ovom kauzalnošću o slobodi? Očigledno, prije nego što damo odgovor na ovo pitanje, potrebno je odlučiti se o formulaciji principa uzročnosti. Posebno je potrebno riješiti problem nedvosmislenosti uzročno-posljedičnih veza, odnosno odgovoriti na pitanje: da li isti uzrok izaziva istu posljedicu, ili jedan uzrok može izazvati bilo kakvu posljedicu od nekoliko potencijalno mogućih? Može li isti učinak proizvesti bilo koji od nekoliko uzroka?

Razvoj klasične mehanike doveo je do formulacije koncepta nazvanog "Laplasov determinizam". Ovaj koncept se zasniva na rigidnom određivanju uzročno-posledičnih veza, koje se izražavaju u činjenici da svaki uzrok (ukupnost okolnosti koje utiču na stanje sistema) nužno dovodi do tačno jedne posledice i obrnuto. Prema Laplasovom determinizmu, stanje bilo kojeg sistema u bilo kom trenutku (budućnost ili prošlost) može se predvidjeti na osnovu potpunog znanja o stanju sistema u sadašnjem trenutku. Budući da konačnom ljudskom umu nije dostupno potpuno znanje o stanju svemira, mnogi fenomeni mu se čine slučajnim. Međutim, hipotetički demon Laplacea ima pristup potpunom znanju o trenutnom stanju Univerzuma, stoga mu je dostupno i znanje o stanju Univerzuma u bilo kojem trenutku vremena (prošlost ili budućnost).

Koncept Laplasovog determinizma vodi do fatalizma: svaka izjava o budućem trenutku vremena je ili istinita ili lažna u trenutku izjave, bez obzira na to da li je procjena ove izjave dostupna konačnom ljudskom umu ili ne. U okviru ovog koncepta, slobodna volja djeluje samo kao iluzija generirana nepotpunošću našeg znanja o svijetu: nepoznavanje razloga za naše namjere uzimamo kao njihovo odsustvo. Štaviše, teško je govoriti o bilo kakvoj odgovornosti osobe za svoje postupke: bez obzira na napore koje ulaže osoba, on će izvoditi samo radnje koje su strogo određene trenutnim stanjem svih čestica Univerzuma. Strogo govoreći, i sami će ti napori biti nedvosmislena funkcija ove države.

Dakle, u Laplaceovom svijetu nužnost trijumfuje kao apsolutna pobjeda; slobodna volja u takvom svijetu može postojati samo kao iluzija. Međutim, neki filozofi i dalje pripadaju pokušajima da se sloboda definira u okviru ove globalne nužnosti. Konkretno, Spinoza je ovu slobodu definisao kao "svesnu nužnost". Spinoza je odbacio idealističku doktrinu o slobodnoj volji, priznao volju kao uvijek zavisnu od motiva, ali je istovremeno slobodu smatrao ponašanjem zasnovanim na spoznaji nužnosti. Vrlo je teško složiti se sa takvim tumačenjem slobode. Prema ovoj ideji, slobodni smo samo u poznavanju objektivnih zakona prirode, uključujući i one zakone koji su bili motivi našeg djelovanja. Drugim riječima, buridanski magarac je slobodan ako i samo ako nivo njegovog intelektualnog razvoja omogućava utvrđivanje motiva koji su ga potaknuli da odabere jedan od dva plast sijena, uprkos njihovoj prividnoj ekvivalenciji. Dakle, samo sloboda kontemplacije pada na sudu subjekta, strpljivo čekajući kada će mu njegov razvoj (opet pod uticajem faktora koji su mu vanjski!) omogućiti da s većom ili manjom sigurnošću shvati šta se dešava.

Očigledno, ideje o slobodi u okviru strogog determinizma ne odgovaraju tradicionalnim idejama o njoj, prema kojima „čovek gradi sopstvenu budućnost“. Dakle, da bi se razriješila ova kontradikcija, potrebno je ili odbaciti Laplasov determinizam, ili se složiti s njegovim zaključkom da slobodna volja postoji samo kao iluzija. Druga mogućnost je nešto logičnija (barem se na tom putu ne pojavljuju nove kontradikcije). Prvi je ispravniji ako želimo da objasnimo fenomen slobode bez zapadanja u fatalistička raspoloženja.

Da bi se izgradila nefatalistička slika svijeta, u kojoj ima mjesta za slobodu i odgovornost, potrebno je prepoznati, u najmanju ruku, neizvjesnost budućnosti. Drugim riječima, mora postojati mnogo propozicija o budućim događajima koji do nekog vremena nisu ni istiniti ni lažni. Slobodna volja u ovom slučaju nije ništa drugo do sposobnost subjekta da utiče na materijalni svijet na način da se te neizvjesnosti postroje (odrede) u skladu s njegovim namjerama. Istovremeno, ne poriče se postojanje mnogih izjava o budućnosti, čija se istinitost ili neistinitost utvrđuje neko vrijeme prije trenutka koji je u njima naznačen – subjekt ne može utjecati na takve događaje. Konkretno, sve izjave koje su u suprotnosti sa objektivnim zakonima prirode su lažne, a poricanje lažnih izjava je istinito. Naše tumačenje pojma "sloboda" u velikoj mjeri odgovara "svakodnevnoj" ideji o tome.

Dakle, da bismo prevazišli fatalističke posljedice laplasovog determinizma, dolazimo do poricanja jedinstvenosti uzročno-posljedičnih veza, odnosno dopuštamo potencijalnu neizvjesnost rezultata interakcije fizičkih objekata, odnosno, u drugim riječima, istinska slučajnost. Istinska slučajnost karakterizira činjenica da se ne svodi na djelovanje mnoštva bilo kakvih fizičkih uzroka (čak i ako je beskonačan). Shodno tome, istinski slučajni fenomen ne može biti predmet proučavanja u fizici, osim u obliku otkrivanja statističkih zakona distribucije vjerovatnoće veličina koje su s njim povezane. Ako, međutim, priznamo da smo otkrili zakone koji nam omogućavaju da damo kauzalno objašnjenje fenomena koji je ranije izgledao zaista slučajan, onda on prestaje biti takav na osnovu svoje definicije.

Tu se približavamo pitanju koje je predmet spora između determinista i indeterminista: da li je takvo poricanje jednoznačnosti uzročno-posledičnih veza opravdano? U "Filozofskom rječniku" indeterminizam je definiran kao doktrina, koju "karakterizira poricanje univerzalne prirode kauzalnosti (u njenom ekstremnom obliku - poricanje uzročnosti općenito)". Po našem mišljenju, ova definicija nije sasvim tačna. Indeterministi u općem slučaju trebali bi uključiti istraživače koji poriču formulaciju kauzalnosti, što dovodi do razvoja Laplasovog determinizma. Dakle, indeterminista, koji priznaje opštu primjenjivost principa uzročnosti, zahtijeva samo njegovu preformulaciju na takav način da omogući element istinske slučajnosti u uzročno-posljedičnim odnosima. Takvo tumačenje pojma "indeterminizam" diktira, po našem mišljenju, lingvistička analiza ovog pojma (doslovno, poricanje sigurnosti). U skladu s tim, slažemo se da determinizmom nazovemo takvo tumačenje principa kauzalnosti, u kojem se uzrok i posljedica međusobno određuju.

Zanimljiv pokušaj kombiniranja dosljednog determinizma sa priznavanjem slobode sadržan je u spisima klasika naučnog komunizma. Engels piše: „Sloboda ne leži u imaginarnoj nezavisnosti od zakona prirode, već u poznavanju ovih zakona i u mogućnosti, na osnovu tog znanja, sistematskog prisiljavanja zakona prirode da deluju za određene ciljeve... Slobodno volja znači, dakle, ništa drugo do sposobnost donošenja odluke sa poznavanjem materije". Po našem mišljenju, ovakva definicija slobode je vrlo kontroverzna. S jedne strane, Engels poriče svaki oblik nezavisnosti subjekta od prirodnog. faktore, s druge strane, on potvrđuje „sposobnost prisiljavanja zakona prirode da djeluju u određene svrhe." Engels, takoreći, „ne primjećuje" nerazrješivost kontradikcije između Laplasovog determinizma i aktivne aktivnosti subjekta. , a ako primeti, ne smatra potrebnim da to komentariše.od samog početka svog rasuđivanja, zakoni prirode... Drugo, Engel c se ne bavi brušenjem "definicija" slobode i nužnosti... Engels uzima znanje i volju čovjeka - s jedne strane, nužnost prirode - s druge, i umjesto bilo kakve definicije, bilo kakve definicije, on jednostavno kaže da je nužnost prirode primarna, a volja i svijest čovjeka - sekundarna. Drugim riječima, umjesto „brušenja“ definicije, da li je potrebno jednostavno apstrahirati od kontradikcije između slobode i nužnosti? U tome postoji zrno istine: zaista, ako u određenoj fazi filozofskog istraživanja antinomija nije razriješena, potrebno je odstupiti od nje. Međutim, prije apstrakcije, potrebno je odlučiti se o nizu ključnih pitanja vlastitog poimanja slobode i nužnosti, a posebno treba izraziti svoj stav prema Laplasovom determinizmu.

Definicija slobode i nužnosti data u Filozofskom rječniku, u cjelini, ponavlja argumente klasika naučnog komunizma. Ovdje su, međutim, stavovi pristalica Laplasovog determinizma eksplicitno označeni kao netačni. Nažalost, "Filozofski rečnik" ne objašnjava tačno na kojim tačkama se determinizam koji se njime brani odudara od Laplasovog, sa izuzetkom da ga ocenjuje kao "apsolutizaciju objektivne nužnosti".

Vraćajući se na spor između determinista i indeterminista, pokušajmo da saznamo šta je potrebno da se dokaže jedna od ovih pozicija, a opovrgne druga. Očigledno, ovaj zadatak se svodi na dokazivanje da su ili svi mogući uzročno-posljedični odnosi u fizičkom svijetu jednoznačno određeni, ili da postoji barem jedan oblik interakcije u kojem postoji element istinske slučajnosti. Nažalost, u oba slučaja, da bismo izveli konačne zaključke, potrebno nam je potpuno poznavanje svih mogućih pojava u fizičkom svijetu. Od ranije kompletno znanje moderna fizika je još daleko (i općenito se dovodi u pitanje mogućnost apsolutne potpunosti znanja), u ovoj istorijskoj fazi primorani smo napustiti rigorozno dokazivanje ili opovrgavanje indeterminizma. U slučajevima kada nam je jedna od ovih dijametralnih pozicija neophodna kao polazna tačka za dalje razmišljanje, prinuđeni smo da je postuliramo, pozivajući se na znanje savremene fizike u najvećoj mogućoj meri.

Teorija determinizma je do početka 20. stoljeća dobila višestruke induktivne potvrde u vidu potvrde jednoznačnosti uzročno-posljedičnih veza u zakonima klasične mehanike. Očigledno je ova činjenica bila razlog za razvoj i rasprostranjena Laplasov determinizam. Međutim, razvojem odjeljka kvantne mehanike u fizici situacija se radikalno promijenila. Veza nesigurnosti uspostavljena u okviru ove teorije omogućava razumnu pretpostavku da je ponašanje mikročestica djelimično opisano probabilističkim zakonima, što dovodi u sumnju nedvosmisleno određivanje uzročno-posledičnih veza.

Razvoj teorije kvantne mehanike izazvao je žestoke sporove čak i među njenim tvorcima. Većina ovih sporova odnosila se na tumačenje ove teorije. „Jedno od tumačenja kvantne mehanike izgrađeno je sa stanovišta Laplasovog determinizma. U stvari, takvo tumačenje razvili su Ajnštajn, Planck, Šredinger i njihove pristalice, kada su tvrdili da fundamentalno verovatnoća prirode kvantne mehanike govori o njenoj nepotpunosti kao fizičke teorije. Ovom tumačenju kvantne mehanike suprotstavili su se Born, Brillouin i drugi, koji su vidjeli u kvantna mehanika potpuna i potpuna fizička teorija. Iako rasprave o statusu probabilističkih reprezentacija u modernoj fizici još nisu završene, razvoj kvantne mehanike slabi poziciju pristalica Laplasovog determinizma. Jedan od pristalica tumačenja kvantne mehanike kao punopravne teorije bio je Niels Bohr.

Dakle, ne možemo striktno dokazati ili opovrgnuti indeterminizam, mi zauzimamo ovu poziciju, postulirajući je. Da bismo potkrijepili ovu poziciju, pozivamo u pomoć: a) odnos nesigurnosti kvantne mehanike; b) naše lično uvjerenje da determinizam, u onom obliku u kojem smo ga ranije definirali, ima za posljedicu fatalnu predodređenost svih procesa koji se dešavaju u Univerzumu. Dakle, indeterminizam nam je potreban da bismo opovrgli fatalizam, koji je apsolutno nespojiv sa našim idejama o slobodi.

Iz prethodnog proizilazi da smo temeljnu mogućnost postojanja slobode učinili zavisnom od toga da li se u fizičkom svijetu odvija istinska slučajnost ili ne. Odluka se nameće sama od sebe: treba li staviti znak jednakosti između pojmova sloboda i slučajnost? Nažalost (ili na sreću?), ovakva odluka opet ne odgovara našim idejama o slobodi: „O kakvoj odgovornosti, krivici, zdravom razumu možemo govoriti u odnosu na osobu čija volja nije ničim određena i, dakle, suštinski nepredvidiv čak i za sebe?".

Da ne bismo pali u tumačenje slobode kao neodređene spontanosti, haosa, potrebno je razlikovati pojmove slobode i slučajnosti, iako ih prepoznajemo kao međusobno povezane. Označite slučajnu komponentu fizičke pojave kao prostor slobode subjekata. Unutar prostora slobode subjekt može, u ovoj ili onoj mjeri, utjecati na događaje koji su daleko od trenutnog trenutka vremena u smjeru budućnosti, toliko da izjave o tim događajima u sadašnjosti nisu ni istinite ni lažne. . Dakle, aktivna aktivnost subjekta (čin volje) sastoji se u „potčinjavanju“ zakona objektivne slučajnosti u skladu sa sopstvenim ciljevima. Istovremeno, mislimo da što pouzdanije rezultate njegovih akcija subjekt predviđa, to su oni slobodniji. Ako subjekt nije u stanju dati barem neku procjenu posljedica sopstvene aktivnosti, ne govorimo o slobodnom, već o slučajnom izboru. Ovdje se slažemo s onim dijelom Engelsove izjave o slobodi, koji kaže da je sloboda „sposobnost donošenja odluka sa znanjem o stvari“.

Raspravljajući o slučajnosti kao prostoru slobode, ponovo se suočavamo sa logički nerešivim problemom. Prisiljeni smo da prepoznamo činjenicu uticaja objektivne stvarnosti na aktivnost subjekta. U suprotnom ćemo morati opovrgnuti ciljnu orijentaciju ove aktivnosti, koja će se na taj način svesti na haos. Očigledno, priroda ovog uticaja ne može biti fizičke prirode, jer ćemo u ovom slučaju doći do poricanja istinske slučajnosti pojava koje definišemo kao prostor slobodne aktivnosti subjekta. Označimo mehanizme međusobnog uticaja aktivnosti subjekta i objektivne stvarnosti kao duhovne interakcije. Logičku kontradikciju, međutim, mi ne rješavamo. Ako kažemo da je slobodna aktivnost subjekta određena duhovnim interakcijama s objektivnom stvarnošću, onda zapravo, poričući laplasov determinizam, prihvatamo drugi oblik determinizma, manje očigledan, ali sa sličnom obeshrabrujućom posljedicom – poricanjem slobodne volje. Ako, naprotiv, poričemo bilo kakav odlučujući uticaj na volju subjekta, tumačenje volje je neizbežno kao spontanost, slučajnost, opet sa naknadnim uskraćivanjem njene slobode.

Dakle, došli smo u logičan ćorsokak. Jedino što se u ovoj fazi može učiniti da se sačuva formulisani koncept jeste da se apstrahuje od kontradikcije koju smo spomenuli u prethodnom paragrafu. Kao pretpostavku za takvu apstrakciju prihvatit ćemo sljedeću tvrdnju: govoreći o prirodi duhovnih interakcija, na njih ne možemo primijeniti kategorije determinizma ili neodređenosti, ili, strože, nikakvi sudovi o duhovnim interakcijama ne mogu se svesti na skup (konačan ili beskonačan) nedvosmislenih iskaza. Zapravo, ovom tvrdnjom postuliramo nespoznatljivost duhovnih interakcija u terminima binarne logike.

Pokušajmo sumirati naše rezonovanje.

Sve vrste fizičkih interakcija u stvarnom svijetu striktno su podložne zakonima uzročnosti, koji, međutim, dopuštaju dvosmislenost uzročno-posljedičnih odnosa. Hajzenbergova relacija nesigurnosti formulisana u kvantnoj mehanici dobro se nosi sa ulogom ove dvosmislenosti.

Aktivna (slobodna) aktivnost subjekta sastoji se u tome da se „podredi“ zakonima objektivne slučajnosti, „usmjeri“ je na način da, ako je moguće, izgradi sliku budućih događaja u skladu sa željama subjekta.

Govoreći o ciljnoj orijentaciji aktivne aktivnosti subjekta, ne možemo poreći uticaj objektivne stvarnosti na ovu aktivnost. Pokazali smo da se takav utjecaj ne ostvaruje kroz fizičke, već kroz duhovne interakcije. Duhovne interakcije ne mogu biti predmet fizičkog istraživanja.

Da bismo prevazišli kontradikciju između slobode i nužnosti u sferi duhovnih interakcija, primorani smo da postuliramo fundamentalnu nesvodljivost sudova o njihovoj prirodi na izjave binarne logike. Konkretno, ne možemo govoriti o determinizmu ili neodređenosti duhovnih interakcija.

2. Geneza ljudske slobode

Dakle, u prethodnom dijelu dali smo definiciju slobode kao sposobnosti subjekta da djeluje svrsishodno u granicama stvarne fizičke šanse. Za razvoj predloženog koncepta potrebno je odgovoriti na niz suštinskih pitanja. Konkretno, u ovaj odeljak pokušaćemo da identifikujemo preduslove za nastanak ljudske slobode. Očigledno, ovo pitanje je neraskidivo povezano sa porijeklom samog subjekta: nema subjekta, nema slobode.

Tvrdimo da je subjekt, u jednom ili drugom stepenu, proizvod strukturiranih oblika materije. Na takav zaključak navodi nas činjenica da je njegov nosilac, mozak, uvijek povezan s ljudskom sviješću. “Koje činjenice pokazuju da je duša, svijest funkcija ljudskog mozga? Duša, njena različita svojstva razvijaju se razvojem ljudskog mozga... Kada je funkcionisanje mozga poremećeno zbog određenih bolesti, poremećena je i svest u ovom ili onom stepenu.

Hajde da definišemo naše tumačenje pojma "subjekt" kako bismo dobili podršku za dalje razmišljanje. Subjekt je "nosilac predmetno-praktične aktivnosti i spoznaje, izvor aktivnosti usmjerene na objekt." Prema našem shvatanju, subjekta karakteriše sposobnost da percipira svet i aktivno utiče na njega u skladu sa svojim potrebama. Je li ova karakteristika primjenjiva na predstavnike životinjskog svijeta? "Jedan od karakteristične karakteristikeživotinjski organizmi je aktivnost koja se otkriva u njihovom subjektivnom ponašanju... Tijelo ne samo da reagira na situaciju, već se suočava sa dinamički promjenjivom situacijom koja ga stavlja ispred potrebe za vjerovatnoćom prognoze i aktivnog izbora. Dakle, naše tumačenje pojma "subjekt" nije sinonim za pojmove "ljudska i društvena svijest", ali je primjenjivo i na predstavnike životinjskog svijeta. Ponašanje životinja ne svodimo na kruti program koji postavljaju instinkti, i prepoznajemo njihovu sposobnost da percipiraju svijet i slobodno djeluju u njemu.

Odgovarajući na pitanje o poreklu subjekta i njegovoj slobodi, možemo poći sa dva polarna gledišta:

I subjekt i sloboda nastaju iznenada, naglo, na određenom kritičnom nivou razvoja visokoorganizovane materije (na primer, mozga).

Već neživa materija ima neka svojstva iz kojih se historijski formira subjekt i njegova sposobnost utjecaja na slučajnost.

Naš pogled na svet zasniva se na drugoj poziciji. Hajde da damo nerigorozno opravdanje (naprotiv) ove tačke gledišta.

Pretpostavimo da je prva tvrdnja tačna, a neophodan uslov za postojanje subjekta je tako visoko organizovan oblik materije kao što je ljudski mozak. Međutim, to je u suprotnosti s našim iskustvom komunikacije s višim životinjama: iako je mozak životinja slabije razvijen i nemaju ljudsku svijest, mi ih ipak prepoznajemo kao subjekte - koji percipiraju svijet i aktivno djeluju u njemu. Dakle, subjekt postoji samo u granicama ljudskog mozga i mozga viših životinja. Opet, nemamo dovoljno osnova za takav zaključak: životinje koje zaostaju u razvoju za čovjekom za jedan ili više koraka, iako nemaju tako izražena svojstva subjekta, ipak ih nisu potpuno lišene. Spuštajući se, dakle, do najnižih oblika živih organizama, u njima uočavamo sve manje izražena svojstva subjekta, ali ih ne poričemo u potpunosti. Mogli bismo zaključiti da samo živi oblici organizacije materije imaju svojstva subjekta. kako god moderna nauka tvrdi da u prirodi ne postoji jasna granica između žive i nežive materije; postoje srednji oblici koje možemo nazvati i živim i neživim. Tako dolazimo do poricanja naše izvorne premise i do shvaćanja da materija ima rudimente subjektivnog u svojim najjednostavnijim oblicima. Sa razvojem visoko organizovanih oblika materije, ova svojstva postaju samo izraženija.

Sljedeće pitanje je legitimno: kako kombinacija jednostavnih oblika materije u složenije dovodi do formiranja visokorazvijenog subjekta? Dalje rezonovanje je pokušaj da se na ovo pitanje odgovori u skladu sa našim idejama o svijetu. Ovi argumenti nisu dovoljno rigorozno potkrijepljeni, pa prema tome ne pretendiraju na ulogu filozofskog znanja.

Dakle, materija ima svojstva subjekta u svojim najjednostavnijim oblicima. Složimo se da elementarnu česticu nazovemo jednostavnom (u smislu atomicnosti) strukturnom jedinicom materije. U skladu s tim, hipotetički subjekt povezan s elementarnom česticom nazvat ćemo elementarnim subjektom.

Šta je naš hipotetički elementarni predmet? Subjekt u uobičajenom, "ljudskom" smislu te riječi karakterizira sposobnost da ciljano djeluje unutar prostora slobode koji mu je dostupan. Pokušajmo primijeniti takvu karakteristiku u odnosu na elementarni predmet:

Povežimo prostor slobode elementarnog subjekta sa Hajzenbergovom neizvesnošću svojstvenom elementarnoj čestici.

Govoreći o "slobodi" elementarnog subjekta, mi je, naravno, ne možemo poistovetiti sa aktivnošću. ljudska svijest. Međutim, pošto smo prepoznali česticu kao elementarni subjekt, moramo priznati da ona ima začetke ciljne orijentacije. Može se pretpostaviti da je “aktivnost” elementarnog subjekta usmjerena na sprječavanje propadanja elementarne čestice povezane s njim.

Ali ako je vrlo specifičan fizički objekt, elementarna čestica, povezana s elementarnim subjektom, šta je onda punopravni, “ljudski” subjekt? Kao što je ranije spomenuto, ljudska svijest je neraskidivo povezana s aktivnošću njegovog mozga. shodno tome, elementarne čestice mozak zajedno sa procesima koji se u njemu odvijaju i čine fizičku osnovu ljudskog subjekta.

Govoreći o prostoru slobode ljudske svijesti, ne možemo ga povezivati ​​sa odnosom neizvjesnosti za mozak u cjelini, budući da su geometrijske dimenzije mozga prevelike da bi Heisenbergova neizvjesnost ovdje igrala bilo kakvu ulogu. Jedino što možemo uskladiti sa prostorom ljudske slobode je nesigurnost elementarnih čestica strukturnih elemenata njegovog mozga (neurona i veza između njih).

Dakle, vidimo sledeću sliku:

Elementarne čestice u sastavu ljudskog mozga su i samostalni elementarni subjekti i sastavni dio fizičku osnovu druga tema - ljudska svijest.

Odnos neizvjesnosti za elementarne čestice u sastavu ljudskog mozga istovremeno je i prostor slobode i za elementarne subjekte i za ljudsku svijest.

Sumirajući nalaze, dolazimo do formulacije sljedećeg koncepta:

Svaki skup elementarnih čestica u interakciji može se smatrati nezavisnim subjektom, koji ćemo nazvati derivativnim subjektom. Elementarni subjekt je derivat ako je elementarna čestica povezana s njim derivat drugih, „elementarnijih“ elementarnih čestica.

Ekspresivnost svojstava izvedenog subjekta određena je prirodom interakcije između elementarnih čestica koje čine njegovu osnovu. Konkretno, bilijarska kugla, čije elementarne čestice međusobno djeluju samo na nivou sila privlačenja/odbijanja, može se smatrati subjektom samo hipotetički. Istovremeno, između strukturnih elemenata ljudskog mozga postoji višestruko više složenih oblika interakcije, što dovodi do formiranja punopravnog subjekta - ljudske svijesti.

Ako dva ili više izvedenih entiteta kao fizičku osnovu imaju ukrštane skupove elementarnih čestica, tada, formalno nezavisni entiteti, imaju i neki zajednički dio, odnosno nisu nezavisni jedan od drugog. Shodno tome, ukrštaju se i njihovi prostori slobode.

Razvijajući predloženi koncept, možemo pretpostaviti da je totalitet pojedinaca koji čine ljudsko društvo, takođe je derivat (i to ne samo hipotetički), budući da se među članovima društva odvijaju vrlo složeni oblici interakcije. Prethodno, međutim, nije u suprotnosti sa shvaćanjem subjekta u tradicionalnoj filozofiji, koja operiše konceptom kao što je "javna svijest". Osim toga, u okviru ovog koncepta može se objasniti fenomen kao što je „psihologija gomile“, kada se skup pojedinaca koji učestvuju u gomili ponaša kao jedinstvena cjelina: osoba, sudjelujući u gomili, gubi dio svoje slobode. prostor, koji je sada i subjekt iz prostora slobode koji predstavlja gomilu.

I, na kraju, postavimo sebi pitanje: šta je derivativni subjekt, koji pokriva sve strukturne jedinice materije? Da li je ovaj entitet čisto hipotetički, ili je to nešto što bi se moglo nazvati Bogom? Nažalost, vrlo malo znamo o prirodi interakcija sve materije u cjelini i o tome kako te interakcije utječu na svojstva izvedenog subjekta koji je s njom povezan. Međutim, može se pretpostaviti da još uvijek postoji neki smjer u ponašanju materije u cjelini, na primjer, prema razvoju materije od jednostavnih strukturnih elemenata ka složenijim. U ovom slučaju, sama materija djeluje kao sila koja, ciljano utječući na kvantnu nesigurnost mikro-objekata, sprječava objektivne zakone globalnog rasta entropije.

Zaključak

U prvom dijelu došli smo do zaključka da je slobodna volja neraskidivo povezana s neizvjesnošću budućnosti i moguća samo ako postoji element istinske slučajnosti u svijetu fizičkih interakcija. U suprotnom, subjekt gubi sposobnost da utiče na svet fizičkih objekata, a samim tim i da utiče na buduće događaje. Sa istinskom slučajnošću smo povezali Heisenbergovu relaciju nesigurnosti.

U drugom dijelu rada pokušali smo ponuditi vlastitu sliku svijeta, čija je glavna odredba tvrdnja da su svojstva subjektivnog (uključujući i slobodnu volju) položena u temelje postojanja materije pri svim njegovim nivoima. Razvoj ovog koncepta doveo je do razumijevanja svijeta bliskog panteizmu. U ovom slučaju materija djeluje kao subjekt, čije djelovanje je usmjereno na vlastiti razvoj od jednostavnog do složenog i time se suprotstavlja neograničenom rastu entropije.

Bibliografija

Slika svijeta moderne fizike. Kvantna mehanika, njena interpretacija. // http://nrc.edu.ru/est/r2/1.html

Levin G.D. Slobodna volja. Moderan izgled. //Q. filozofija. - 2000.- N.6.

Lenjin V.I. Materijalizam i empiriokritika, M., Izdavačka kuća političke literature, 1979.

Marx K., Engels F. Op. 2nd ed. T.29.

Niels Bohr. Kvantna fizika i filozofija. // http://mainhead.dorms.spbu.ru:8100/physics/books/bohr1/ar13.html

Popper K. Logika i rast naučna saznanja. - M.: Progres, 1983.

Sovjetski enciklopedijski rečnik. 4th ed. – M.: Sov. Enciklopedija, 1989.

Spirkin A.G. Filozofija: Udžbenik. – M.: Gardariki, 2000.

Filozofski rječnik / Ed. I.T. Frolova. – 5. izd. – M.: Politizdat, 1987.

Fizičari su uspjeli djelomično dešifrirati osnovni princip kvantne mehanike, odnosno Hajzenbergovu relaciju nesigurnosti. Za preciznije određivanje lokacije i momenta čestice, atomi rubidijuma su "utisnuti" u k
Datum: 2012-03-13 23:07

Fizičari su uspjeli djelomično dešifrirati osnovni princip kvantne mehanike, odnosno Hajzenbergovu relaciju nesigurnosti. Za preciznije određivanje i lokacije i momenta čestice, atomi rubidijuma su "stisnuti" u količini od 40 hiljada komada. Tako je kvantno stanje čestica postalo zavisno.

Najznačajnije fizičke teorije - teorija relativnosti i teorija kvantne mehanike - imaju zabrane. Dakle, teorija relativnosti zabranjuje kretanje brzinom većom od brzine svjetlosti. Teorija kvantne mehanike zasniva se na principu nesigurnosti, odnosno nemoguće je apsolutno tačno odrediti dva parametra čestice odjednom - njenu lokaciju i moment čestice. Ako se može precizno odrediti lokacija čestice, tada je nemoguće dobiti tačne informacije o njenom momentu kretanja, i obrnuto.

Kao što znate, zabrane su dosadne, izazivaju želju da ih prekršite. Zabrane bude radoznali um naučnika, a ako su i apsolutne, onda to može značiti samo jedno - vječni "budilnik" misli, izvor inspiracije za potragu za novim idejama i novim teorijama.

Kvantna nesigurnost se može izraziti numerički. Najčešće se to radi pomoću slike grafičkog kruga, unutar kojeg su postavljene stvarne koordinate, kao i stvarni moment čestice na kojoj se vrše mjerenja. Poznato je da je nemoguće promijeniti površinu kruga, ali je moguće promijeniti stvarni oblik regije. Tokom proteklih nekoliko decenija, fizičari su naučili kako da pretvore krug u elipsu, pa čak i da je rastegnu u skoro ravnu liniju. Na taj način je osigurana tačnost bilo kojeg mjernog parametra čestice, ali je u isto vrijeme tačnost mjerenja drugog parametra značajno smanjena.

Ovaj efekat se naziva "stiskanje" i koristi se u nauci za "stiskanje" parametara atoma ili fotona, čime se povećava tačnost merenja jednog od ključnih parametara. Metoda "stiskanja" koristi se za postizanje maksimalne preciznosti, na primjer, atomski satovi ili magnetna rezonanca. Ova metoda se također koristi u nekim primjenama u vojnoj odbrambenoj industriji.

Istraživači sa Tehnološkog instituta Džordžije (SAD), predvođeni profesorom fizike Michaelom Chapmanom, uspjeli su postići "kompresiju" trećeg parametra, koji je nazvan "nematski tenzor", odnosno kvadrupol. Važno je napomenuti da se "kompresija" trećeg parametra ne dešava na nivou pojedinačne čestice, već na nivou cele grupe čestica. Svojstvo nematičnosti određuje stepen poravnanja mikročestica u nizu supstance ili objekta i igra važnu ulogu u opisu tečnih kristala, nekih visokotemperaturnih superprovodnika i materijala sa egzotičnim magnetnim svojstvima. U eksperimentu američkih naučnika, takva karakteristika kao što je nematičnost bila je potrebna da bi se opisao poseban oblik materije, koji je nazvan "Bose-Einstein kondenzat". Ova vrsta materije je izuzetna po tome što su svi atomi navedene supstance u istom kvantno stanje. Detaljnije, rezultati istraživanja naučnika objavljeni u časopisu Nature Physics.

Naučnici su već uspjeli postići slične rezultate prije 15 godina. Međutim, u to vrijeme su slični eksperimenti omogućili izvođenje eksperimenata na "stiskanju" sistema atoma, koji mogu biti samo u jednom od dva kvantna stanja. Fizičari su uspjeli da "stisnu" ukupni ugaoni moment takvih grupa, odnosno pravac nastajanja magnetsko polje.

U novim eksperimentima koje su sproveli američki naučnici predvođeni Chapmanom, grupe atoma su mogle imati jedno od tri kvantna stanja, dok je ukupni spin imao vrijednost nula. Ovakvo "cijeđenje" niko do danas nije mogao da izvede. Novi eksperimenti omogućili su naučnicima da "stisnu" nematski tenzor u grupu atoma rubidijuma, broj atoma u ovom slučaju je bio 40 hiljada komada. Atomi rubidijuma su se sudarili, usled čega su neki od atoma imali sposobnost da razmenjuju kvantna stanja. Kao rezultat toga, atomi su postali kvantno zavisni jedan o drugom. Kako sam Chapman kaže, ovakvo ponašanje atoma može smanjiti nesigurnost mjerenja i učiniti ih preciznijim.

Uočeni efekat će biti izuzetno važan za tačna merenja magnetnih polja u budućnosti. Preciznost mjerenja je vrlo važna u proizvodnji kvantnih superkompjutera, u kojima će se informacije akumulirati u spinovima atoma i njihovom nematskom tenzoru.

Složenost daljih eksperimenata je zbog prevelike buke koju emituju laboratorijski instrumenti. Činjenica je da je ovaj šum sposoban stvoriti vlastita magnetna polja, koja smanjuju točnost eksperimenata, a kao rezultat i točnost mjerenja.

Povezane stranice:

1. Objavio guryan 2014-05-12 09:02

Citat: "Tokom proteklih nekoliko decenija, fizičari su naučili kako da pretvore krug u elipsu, pa čak i da je produže u gotovo pravu liniju."
===============================================================================================
Zanimljivo, ali naučnici se nisu pitali kako se priroda odnosi na ove matematičke transformacije? Matematika je, na kraju krajeva, kratak, ali primitivan jezik, koji ne samo da može približno opisati neke fenomene, već i poprskati fantastičnu priču. Svaki matematički dokaz su obične banalne tautologije koje se mogu ilustrirati jednostavnim izrazom: "Dvaput dva je četiri, jer je četiri podijeljeno sa dva je dva." Bilo koji matematički dokaz se uklapa u ovu "formulu".
Nemoguće je matematikom opisati čak ni jednostavan krug, jer su njegova dužina i prečnik NESPOJIVI. I kako god da živite, prečnik nikada neće doći do kruga ili će „štrčati“ iz njega. Pi nije konstanta, jeste beskonačni razlomak, koji se može neograničeno usavršavati.

Comptonov efekat

Heisenbergov princip nesigurnosti(ili Heisenberg) - u kvantnoj mehanici, ovo je naziv principa koji daje donju (ne-nultu) granicu za proizvod disperzija veličina koje karakteriziraju stanje sistema.

Princip nesigurnosti obično se ilustruje na sljedeći način. Razmotrimo skup neinteragujućih ekvivalentnih čestica pripremljenih u određenom stanju, za svaku od kojih se mjeri ili koordinata q, ili zamah str. U tom slučaju će rezultati mjerenja biti slučajne varijable, čije varijanse će zadovoljiti odnos nesigurnosti . Imajte na umu da, iako nas zanimaju istovremene vrijednosti koordinate i momenta u datom kvantnom stanju, nemoguće ih je izmjeriti za istu česticu, jer će svako mjerenje promijeniti njeno stanje.

U opštem smislu, relacija nesigurnosti se javlja između bilo koje varijabli stanja definisanih nekomutirajućim operatorima. To je jedan od kamena temeljaca kvantne mehanike, a otkrio ga je Werner Heisenberg u Berlinu.

Kratka recenzija

Princip nesigurnosti u kvantnoj mehanici ponekad se objašnjava na način da mjerenje koordinate nužno utiče na impuls čestice. Čini se da je Hajzenberg sam ponudio ovo objašnjenje, barem u početku. Da je uticaj merenja na impuls beznačajan može se pokazati na sledeći način: razmotrimo ansambl (neinteragujućih) čestica pripremljenih u istom stanju; za svaku česticu u ansamblu mjerimo ili impuls ili poziciju, ali ne oboje. Kao rezultat mjerenja dobijamo da su vrijednosti raspoređene s određenom vjerovatnoćom, a za varijanse d p i d q odnos nesigurnosti je tačan.

Heisenbergov omjer nesigurnosti je teorijska granica tačnosti bilo kojeg mjerenja. Važe za takozvana idealna mjerenja, koja se ponekad nazivaju von Neumann mjerenjima. Još više vrijede za neidealna ili Landau mjerenja.

Prema tome, bilo koja čestica (u opštem smislu, na primjer, koja nosi diskretni električni naboj) ne može se istovremeno opisati kao "klasična točkasta čestica" i kao val. (Sama činjenica da bilo koji od ovih opisa može biti istinit, barem u nekim slučajevima, naziva se dualitet talas-čestica). Princip nesigurnosti, kako ga je prvobitno predložio Heisenberg, istinit je kada nijedan od ova dva opisa nije u potpunosti i isključivo prikladna, na primjer, čestica u kutiji određene energetske vrijednosti; odnosno za sisteme koji nisu okarakterisani ni jedno ni drugo neka specifična "pozicija" (bilo koja specifična vrijednost udaljenosti od potencijalnog zida), ni jedno ni drugo određenu vrijednost momenta (uključujući njegov smjer).

Postoji precizna, kvantitativna analogija između Heisenbergovih odnosa nesigurnosti i svojstava talasa ili signala. Razmislite o vremenski promjenjivom signalu, kao što je zvučni val. Nema smisla govoriti o frekvencijskom spektru signala u bilo kom trenutku. Za precizno određivanje frekvencije potrebno je neko vrijeme promatrati signal, čime se gubi točnost mjerenja vremena. Drugim riječima, zvuk ne može imati i tačnu vremensku vrijednost, kao što je kratki impuls, i tačnu vrijednost frekvencije, kao što je kontinuirani čisti ton. Vremenski položaj i frekvencija talasa u vremenu je kao položaj i impuls čestice u prostoru.

Definicija

Ako se pripremi nekoliko identičnih kopija sistema u datom stanju, tada će izmjerene vrijednosti koordinate i momenta biti podvrgnute određenoj raspodjeli vjerojatnosti - to je temeljni postulat kvantne mehanike. Mjerenjem vrijednosti standardne devijacije Δ x koordinate i standardnu ​​devijaciju Δ str zamah, nalazimo da:

gdje je Diracova konstanta. U nekim slučajevima, "neizvjesnost" varijable se definira kao najmanja širina raspona koji sadrži 50% vrijednosti, što, u slučaju normalne distribucije varijabli, dovodi do veće donje granice za proizvod neizvjesnosti. Imajte na umu da ova nejednakost daje nekoliko mogućnosti - stanje može biti takvo da x može se meriti sa velikom preciznošću, ali onda str biće poznato samo približno, ili obrnuto str može se tačno odrediti, dok x- Ne. U svim ostalim državama i x i str može se mjeriti sa "razumnom" (ali ne proizvoljno visokom) preciznošću.

AT Svakodnevni život obično ne vidimo neizvjesnost jer je vrijednost izuzetno mala.

Ostale karakteristike

Razvijene su mnoge dodatne funkcije, uključujući one opisane u nastavku:

Izraz za konačnu količinu dostupnih Fisherovih informacija

Princip nesigurnosti je alternativno izveden kao izraz Cramer-Rao nejednakosti u klasičnoj teoriji mjerenja. U slučaju kada se meri položaj čestice. Srednji kvadratni impuls čestice ulazi u nejednakost kao Fisher informacija. Pogledajte i potpune fizičke informacije.

Princip generalizovane nesigurnosti

Princip neizvjesnosti se ne primjenjuje samo na poziciju i moment. U svom opštem obliku, važi za svaki par konjugovane varijable. Uopšteno govoreći, i za razliku od slučaja položaja i momenta koji je gore razmotren, donja granica za proizvod nesigurnosti dvije konjugirane varijable ovisi o stanju sistema. Princip nesigurnosti tada postaje teorema u teoriji operatora, koju ovdje predstavljamo.

Stoga je tačan sljedeći opći oblik princip nesigurnosti, koji su prvi uzgojili u gradu Howard Percy Robertson i (nezavisno) Erwin Schrödinger:

Ova nejednakost se zove Robertson-Schrödinger omjer.

Operater AB − BA zove prekidač A i B i označeno kao [ A,B] . To je za one x, za koje oboje ABx i BAx .

Iz relacije Robertson-Schrödinger odmah slijedi Heisenbergova relacija nesigurnosti:

Pretpostavimo A i B- dva fizičke veličine, koji su povezani sa samopridruženim operatorima. Ako a ABψ i BAψ su definirani, tada:

Operator srednje vrijednosti veličine X u stanju ψ sistema, i

Također je moguće da postoje dva nekomutirajuća samopridružena operatora A i B, koji imaju isti svojstveni vektor ψ . U ovom slučaju, ψ je čisto stanje koje je istovremeno mjerljivo za A i B .

Opće vidljive varijable koje se pridržavaju principa nesigurnosti

Prethodni matematički rezultati pokazuju kako pronaći relacije nesigurnosti između fizičkih varijabli, odnosno odrediti vrijednosti parova varijabli A i B, čiji komutator ima određena analitička svojstva.

• Najpoznatija relacija nesigurnosti je između položaja i impulsa čestice u prostoru:

• odnos nesigurnosti između dvije ortogonalne komponente operatora ukupnog ugaonog momenta čestice:

• Sljedeća relacija nesigurnosti između energije i vremena često je predstavljena u udžbenicima fizike, iako je njena interpretacija potrebna pažljivo jer ne postoji operator koji predstavlja vrijeme:

Interpretacije

Albertu Ajnštajnu se princip nesigurnosti nije baš dopao i izazvao je Nielsa Bora i Vernera Heisenberga čuvenim misaonim eksperimentom (pogledajte Bohr-Einstein debatu za detalje): hajde da napunimo kutiju radioaktivnim materijalom koji nasumično emituje zračenje. Kutija ima otvoren zatvarač, koji se odmah nakon punjenja zatvara satom u određenom trenutku, omogućavajući maloj količini zračenja da izađe. Dakle, vrijeme je već tačno poznato. Još uvijek želimo precizno izmjeriti varijablu konjugirane energije. Ajnštajn je predložio da se to uradi vaganjem kutije pre i posle. Ekvivalencija između mase i energije prema specijalnoj relativnosti će vam omogućiti da tačno odredite koliko je energije ostalo u kutiji. Bohr je prigovorio na sljedeći način: ako energija ode, tada će se kutija za upaljač malo pomaknuti na vagi. Ovo će promijeniti položaj sata. Tako satovi odstupaju od našeg fiksnog referentnog okvira, a prema specijalnoj relativnosti, njihovo mjerenje vremena će se razlikovati od našeg, što će dovesti do neke neizbježne vrijednosti greške. Detaljna analiza pokazuje da je nepreciznost ispravno data Heisenbergovom relacijom.

U okviru široko, ali ne i univerzalno prihvaćene kopenhaške interpretacije kvantne mehanike, princip nesigurnosti je prihvaćen na elementarnom nivou. Fizički univerzum ne postoji u determinističkom obliku, već kao skup vjerovatnoća ili mogućnosti. Na primjer, obrazac (distribucija vjerovatnoće) proizveden od strane miliona fotona koji difraktiraju kroz prorez može se izračunati pomoću kvantne mehanike, ali tačan put svakog fotona ne može se predvidjeti nijednom poznatom metodom. Kopenhaška interpretacija smatra da se to uopće ne može predvidjeti br metoda.

Upravo je ovo tumačenje Ajnštajn doveo u pitanje kada je pisao Maksu Bornu: "Siguran sam da Bog ne baca kockice" ( Die Theorie liefert viel. Aber ich bin überzeugt, dass der Alte nicht würfelt) . Niels Bohr, koji je bio jedan od autora Kopenhagenske interpretacije, odgovorio je: "Ajnštajne, ne govori Bogu šta da radi."

Ajnštajn je bio uveren da je ovo tumačenje pogrešno. Njegovo razmišljanje se zasnivalo na činjenici da su sve već poznate distribucije vjerovatnoće rezultat determinističkih događaja. Distribucija bacanja novčića ili kocke koja se kotrlja može se opisati raspodjelom vjerovatnoće (50% glava, 50% repa). Ali to ne znači da su njihovi fizički pokreti nepredvidivi. Obični mehaničari mogu izračunati tačno kako će svaki novčić sletjeti ako su sile koje djeluju na njega poznate, a glave/repovi su i dalje raspoređeni nasumično (sa nasumičnim početnim silama).

Ajnštajn je sugerisao da postoje skrivene varijable u kvantnoj mehanici koje leže u osnovi posmatranih verovatnoća.

Ni Ajnštajn ni bilo ko drugi od tada nije bio u stanju da konstruiše zadovoljavajuću teoriju skrivenih varijabli, a Bellova nejednakost ilustruje neke vrlo trnovite puteve u pokušaju da to učini. Iako je ponašanje pojedinačne čestice nasumično, ono je također u korelaciji s ponašanjem drugih čestica. Stoga, ako je princip nesigurnosti rezultat nekog determinističkog procesa, onda se ispostavlja da čestice na velikim udaljenostima moraju odmah prenijeti informacije jedna drugoj kako bi se zajamčila korelacija u svom ponašanju.

Princip neizvjesnosti u popularnoj kulturi

Princip neizvjesnosti je često pogrešno shvaćen ili pogrešno predstavljen u popularnoj štampi. Jedna uobičajena pogrešna izjava je da promatranje događaja mijenja sam događaj. Uopšteno govoreći, ovo nema nikakve veze sa principom nesigurnosti. Gotovo svaki linearni operator mijenja vektor na koji djeluje (to jest, gotovo svako promatranje mijenja stanje), ali za komutativne operatore nema ograničenja na moguće širenje vrijednosti (). Na primjer, projekcije zamaha na osi c i y mogu se zajedno izmjeriti proizvoljno precizno, iako svako mjerenje mijenja stanje sistema. Osim toga, princip nesigurnosti se odnosi na paralelno mjerenje veličina za nekoliko sistema koji su u istom stanju, a ne na sekvencijalne interakcije sa istim sistemom.

Predložene su i druge (takođe pogrešne) analogije sa makroskopskim efektima kako bi se objasnio princip nesigurnosti: jedna od njih uključuje pritiskanje sjemenke lubenice prstom. Učinak je poznat - nemoguće je predvidjeti koliko brzo i gdje će sjeme nestati. Ovaj slučajni rezultat je u potpunosti zasnovan na slučajnosti, što se može objasniti jednostavnim klasičnim terminima.

U nekim naučnofantastičnim pričama, uređaj za prevazilaženje principa nesigurnosti naziva se Hajzenbergov kompenzator, koji se najpoznatije koristi na zvjezdanom brodu Enterprajz iz naučnofantastične televizijske serije Zvjezdane staze u teleporteru. Međutim, nije poznato šta znači "prevazilaženje principa neizvjesnosti". Na jednoj od pres-konferencija, producent serije je upitan "Kako radi Hajzenbergov kompenzator?", na šta je odgovorio "Hvala, dobro!"

naučni humor

Neobična priroda Hajzenbergovog principa nesigurnosti i njegovo privlačno ime učinili su ga izvorom nekoliko šala. Kažu da je popularan grafit na zidovima odsjeka za fiziku univerzitetskih kampusa: "Heisenberg je možda bio ovdje."

U drugom vic o principu neizvjesnosti, kvantnog fizičara zaustavio je policajac na autoputu i upitao ga: "Znate li koliko ste brzo išli, gospodine?" Na šta mu fizičar odgovara: "Ne, ali znam tačno gde sam!"

Princip nesigurnosti: matematičko istraživanje Sukhanov A. D. Encyclopedia of Collier Encyclopedia of Philosophy

Jedna od najznačajnijih filozofija. pojmovi, kojima je dato jedno (ili neko) od sljedećih značenja: 1) nešto, čije su definišne karakteristike produženje, mjesto u prostoru, masa, težina, kretanje, inercija, otpor, ... ... Philosophical Encyclopedia

Proučava stanja mikročestica i njihovih sistema (elementarne čestice, atomska jezgra, atomi, molekuli, kristali), promjena ovih stanja u vremenu, kao i odnos veličina koje karakteriziraju stanje mikročestica, sa eksperimentom. makroskopski količine. ZA … Chemical Encyclopedia

Ne treba ih brkati sa proteinskim česticama koje uzrokuju zarazne bolesti, vidi Prioni Preoni su hipotetičke elementarne čestice od kojih se mogu sastaviti kvarkovi i leptoni. Uprkos činjenici da trenutno ne postoje ... ... Wikipedia

Efekat tunela

Heisenbergov princip nesigurnosti(ili Heisenberg) u kvantnoj mehanici - fundamentalna nejednakost (relacija nesigurnosti), koja postavlja granicu tačnosti istovremenog određivanja para kvantnih opservabilnih koji karakteriziraju sistem, opisan ne-komutirajućim operatorima (na primjer, koordinate i impuls, struja i napon, električna i magnetna polja). Relacija nesigurnosti postavlja donju granicu za proizvod standardnih devijacija para kvantnih vidljivih. Princip nesigurnosti koji je otkrio Werner Heisenberg jedan je od kamena temeljaca kvantne mehanike.

Enciklopedijski YouTube

• 1 / 5

  Relacije Heisenbergove nesigurnosti su teorijska granica za tačnost istovremenih mjerenja dva nekomutirajuća opservable. Važe i za idealna mjerenja, koja se ponekad nazivaju von Neumann mjerenjima, i za neidealna mjerenja.

  Prema principu nesigurnosti, položaj i brzina (moment) čestice ne mogu se precizno izmjeriti u isto vrijeme. Princip nesigurnosti, već u formi koju je prvobitno predložio Heisenberg, također je primjenjiv u slučaju kada nije ostvarena nijedna od dvije ekstremne situacije (potpuno definiran zamah i potpuno neodređena prostorna koordinata - ili potpuno neodređeni zamah i potpuno definirana koordinata ).

  Primjer: čestica određene energetske vrijednosti, smještena u kutiji sa savršeno reflektirajućim zidovima; nije okarakterisan ni jedno ni drugo određenu vrijednost momenta (uzimajući u obzir njegov smjer!), ni jedno ni drugo neka specifična “pozicija” ili prostorna koordinata (valna funkcija čestice je delokalizirana na cijeli prostor kutije, odnosno njene koordinate nemaju određenu vrijednost, lokalizacija čestice se ne vrši preciznije od dimenzije kutije).

  Relacije nesigurnosti ne ograničavaju tačnost jednog mjerenja bilo koje veličine (za višedimenzionalne veličine, u opštem slučaju, ovdje se misli na samo jednu komponentu). Ako njegov operator komutira sam sa sobom u različitim trenucima vremena, tada tačnost višestrukih (ili kontinuiranih) mjerenja jedne veličine nije ograničena. Na primjer, relacija nesigurnosti za slobodnu česticu ne sprječava precizno mjerenje njenog momenta, ali ne dozvoljava precizno mjerenje njene koordinate (ovo ograničenje se naziva standardno kvantno ograničenje za koordinate).

  Relacija nesigurnosti u kvantnoj mehanici u matematičkom smislu je direktna posljedica nekog svojstva Fourierove transformacije.

  Postoji precizna kvantitativna analogija između Heisenbergovih odnosa nesigurnosti i svojstava talasa ili signala. Razmislite o vremenski promjenjivom signalu, kao što je zvučni val. Nema smisla govoriti o frekvencijskom spektru signala u bilo kom trenutku. Za precizno određivanje frekvencije potrebno je neko vrijeme promatrati signal, čime se gubi točnost mjerenja vremena. Drugim riječima, zvuk ne može istovremeno imati i tačnu vrijednost svog vremena fiksacije, jer ima vrlo kratak impuls, i tačnu vrijednost frekvencije, kao što je slučaj za kontinuirani (i, u principu, beskonačno dug) čisti ton (čista sinusoida). Vremenski položaj i frekvencija vala su matematički potpuno analogni koordinatnom i (kvantno mehaničkom) momentu čestice. Što nije nimalo iznenađujuće, s obzirom na to p x = ℏ k x (\displaystyle p_(x)=\hbar k_(x)), odnosno, impuls u kvantnoj mehanici je prostorna frekvencija duž odgovarajuće koordinate.

  U svakodnevnom životu obično ne opažamo kvantnu nesigurnost jer vrijednost ℏ (\displaystyle \hbar ) je izuzetno mala, pa stoga relacije nesigurnosti nameću tako slaba ograničenja mjernim greškama koje su očito neprimjetne na pozadini stvarnih praktičnih grešaka naših instrumenata ili osjetilnih organa.

  Definicija

  Ako postoji nekoliko (mnogo) identičnih kopija sistema u datom stanju, tada će izmjerene vrijednosti koordinate i momenta podlijegati određenoj raspodjeli vjerojatnosti - to je temeljni postulat kvantne mehanike. Mjerenje vrijednosti standardne devijacije ∆ x (\displaystyle \Delta x) koordinate i standardnu ​​devijaciju ∆ p (\displaystyle \Delta p) zamah, nalazimo da:

  Δ x Δ p ⩾ ℏ 2 (\displaystyle \Delta x\Delta p\geqslant (\frac (\hbar )(2))),

  Imajte na umu da ova nejednakost daje nekoliko mogućnosti - stanje može biti takvo da x (\displaystyle x) može se meriti sa velikom preciznošću, ali onda p (\displaystyle p) biće poznato samo približno, ili obrnuto p (\displaystyle p) može se tačno odrediti, dok x (\displaystyle x)- Ne. U svim ostalim državama i x (\displaystyle x), i p (\displaystyle p) može se mjeriti sa "razumnom" (ali ne proizvoljno visokom) preciznošću.

  Varijante i primjeri

  Princip generalizovane nesigurnosti

  Princip nesigurnosti se ne odnosi samo na poziciju i momentum (kako ga je prvi predložio Heisenberg). U svom opštem obliku, važi za svaki par konjugovane varijable. Uopšteno govoreći, i za razliku od slučaja položaja i momenta koji je gore razmotren, donja granica za proizvod "neizvesnosti" dve konjugirane varijable zavisi od stanja sistema. Princip nesigurnosti tada postaje teorema u teoriji operatora, koja će biti data u nastavku.

  Stoga je tačan sljedeći opći oblik princip nesigurnosti, koji su prvi u gradu uzgojili Howard Percy Robertson i (nezavisno) Erwin Schrödinger:

  1 4 | ⟨ x | A B − B A | x ⟩ | 2 ⩽ ∥ A x ∥ 2 ∥ B x ∥ 2 . (\displaystyle (\frac (1)(4))|\langle x|AB-BA|x\rangle |^(2)\leqslant \|Ax\|^(2)\|Bx\|^(2) .)

  Ova nejednakost se zove Robertson-Schrödinger omjer.

  Operater A B − B A (\displaystyle AB-BA) zove prekidač A (\displaystyle A) i B (\displaystyle B) i označeno kao [ A , B ] (\displaystyle). To je za one x (\displaystyle x), za koje oboje A B x (\displaystyle ABx) i B A x (\displaystyle BAx).

  Iz relacije Robertson-Schrödinger odmah slijedi Heisenbergova relacija nesigurnosti:

  Pretpostavimo A (\displaystyle A) i B (\displaystyle B) su dvije fizičke veličine koje su povezane sa samopridruženim operatorima. Ako a A B ψ (\displaystyle AB\psi ) i B A ψ (\displaystyle BA\psi ) definisano, onda:

  Δ ψ A Δ ψ B ⩾ 1 2 | ⟨ [ A , B ] ⟩ ψ | (\displaystyle \Delta _(\psi )A\,\Delta _(\psi )B\geqslant (\frac (1)(2))\left|\left\langle \left\right\rangle _(\psi )\desno|), ⟨ X ⟩ ψ = ⟨ ψ | x | ψ ⟩ (\displaystyle \left\langle X\right\rangle _(\psi )=\left\langle \psi |X|\psi \right\rangle )

  Operator srednje vrijednosti veličine X (\displaystyle X) u stanju ψ (\displaystyle \psi ) sistemi, i

  Δ ψ X = ⟨ X 2 ⟩ ψ − ⟨ X ⟩ ψ 2 (\displaystyle \Delta _(\psi )X=(\sqrt (\langle (X)^(2)\ranngle _(\psi )-\langle (X)\rangle _(\psi )^(2))))

  Isto se može učiniti ne samo za parove konjugirani operatori (na primjer, koordinata i impuls, ili trajanje i energija), ali općenito za bilo koji parovi hermitskih operatora. Između jačine polja i broja čestica postoji odnos nesigurnosti, što dovodi do fenomena virtuelnih čestica.

  Također je moguće da postoje dva nekomutirajuća samopridružena operatora A (\displaystyle A) i B (\displaystyle B), koji imaju isti svojstveni vektor ψ (\displaystyle \psi ). U ovom slučaju ψ (\displaystyle \psi ) je čisto stanje koje je istovremeno mjerljivo za A (\displaystyle A) i B (\displaystyle B).

  Opće vidljive varijable koje podliježu principu nesigurnosti

  Prethodni matematički rezultati pokazuju kako pronaći relacije nesigurnosti između fizičkih varijabli, odnosno odrediti vrijednosti parova varijabli A (\displaystyle A) i B (\displaystyle B), čiji komutator ima određena analitička svojstva.

  • Najpoznatija relacija nesigurnosti je između položaja i impulsa čestice u prostoru:
  Δ x i Δ p i ⩾ ℏ 2 (\displaystyle \Delta x_(i)\Delta p_(i)\geqslant (\frac (\hbar )(2)))
  • odnos nesigurnosti između dvije ortogonalne komponente operatora ukupnog ugaonog momenta čestice:
  Δ J i Δ J j ⩾ ℏ 2 | ⟨Jk⟩ | (\displaystyle \Delta J_(i)\Delta J_(j)\geqslant (\frac (\hbar )(2))\left|\left\langle J_(k)\right\ranngle \right|) gdje i , (\displaystyle i,) j , (\displaystyle j,) k (\displaystyle k) različite i J i (\displaystyle J_(i)) označava ugaoni moment duž ose x i (\displaystyle x_(i)).
  • Sljedeća relacija nesigurnosti između energije i vremena često je predstavljena u udžbenicima fizike, iako je njena interpretacija potrebna pažljivo jer ne postoji operator koji predstavlja vrijeme:
  Δ E Δ t ⩾ ℏ 2 (\displaystyle \Delta E\Delta t\geqslant (\frac (\hbar )(2)))

  Evo ∆ E (\displaystyle \Delta E)- neizvjesnost promjene sistemska energija, Δt (\displaystyle \Delta t)- trajanje mjerenja. Ne postoji konsenzus o izvodljivosti ove relacije iz drugih aksioma kvantne mehanike.

  ⟨ (Δ L z) 2 ⟩ ⟨ (Δ sin ⁡ φ) 2 ⟩ ⩾ ℏ 2 4 ⟨ (cos ⁡ φ) 2 ⟩ (\displaystyle \langle (\Delta L_(z))^(2)\rangle \rangle (\Delta \sin \varphi)^(2)\rangle \geqslant (\frac (\hbar ^(2))(4))\langle (\cos \varphi)^(2)\rangle ). Međutim, kod ⟨ (φ) 2 ⟩ ≪ π 2 (\displaystyle \langle (\varphi)^(2)\rangle \ll \pi ^(2)) uslov periodičnosti nije bitan i princip nesigurnosti poprima uobičajeni oblik: ⟨ (Δ L z) 2 ⟩ ⟨ (Δ φ) 2 ⟩ ⩾ ℏ 2 4 (\displaystyle \langle (\Delta L_(z))^(2)\rangle \langle (\Delta \varphi)^(2) \rangle \geqslant (\frac (\hbar ^(2))(4))).

  Izraz za konačnu količinu dostupnih Fisherovih informacija

  Princip nesigurnosti je alternativno izveden kao izraz specijalne teorije relativnosti koji će vam omogućiti da tačno odredite koliko je energije ostalo u kutiji. Bohr je prigovorio na sljedeći način: ako energija ode, tada će se kutija za upaljač malo pomaknuti na vagi. Ovo će promijeniti položaj sata. Tako satovi odstupaju od našeg fiksnog referentnog okvira, a prema specijalnoj relativnosti, njihovo mjerenje vremena će se razlikovati od našeg, što će dovesti do neke neizbježne vrijednosti greške. Detaljna analiza pokazuje da je Heisenbergova relacija ispravno data nepreciznost.

  U okviru široko, ali ne i univerzalno prihvaćene kopenhaške interpretacije kvantne mehanike, princip nesigurnosti je prihvaćen na elementarnom nivou. Fizički univerzum ne postoji u determinističkom obliku, već kao skup vjerovatnoća ili mogućnosti. Na primjer, obrazac (distribucija vjerovatnoće) proizveden od strane miliona fotona koji difraktiraju kroz prorez može se izračunati pomoću kvantne mehanike, ali tačan put svakog fotona ne može se predvidjeti nijednom poznatom metodom. Kopenhaška interpretacija smatra da se to uopće ne može predvidjeti br metoda.

  Upravo je ovo tumačenje Ajnštajn doveo u pitanje kada je pisao Maksu Bornu: "Bog ne igra kockice". Niels Bohr, koji je bio jedan od autora Kopenhagenske interpretacije, odgovorio je: "Ajnštajne, ne govori Bogu šta da radi."

  Ajnštajn je bio uveren da je ovo tumačenje pogrešno. Njegovo razmišljanje se zasnivalo na činjenici da su sve već poznate distribucije vjerovatnoće rezultat determinističkih događaja. Distribucija bacanja novčića ili kocke koja se kotrlja može se opisati raspodjelom vjerovatnoće (50% glava, 50% repa). Ali to ne znači da su njihovi fizički pokreti nepredvidivi. Obični mehaničari mogu izračunati tačno kako će svaki novčić sletjeti ako su sile koje djeluju na njega poznate, a glave/repovi su i dalje raspoređeni nasumično (sa nasumičnim početnim silama).

  Ajnštajn je sugerisao da postoje skrivene varijable u kvantnoj mehanici koje leže u osnovi posmatranih verovatnoća.

  Ni Ajnštajn ni bilo ko drugi od tada nije bio u stanju da konstruiše zadovoljavajuću teoriju skrivenih varijabli, a Bellova nejednakost ilustruje neke vrlo trnovite puteve u pokušaju da to učini. Iako je ponašanje pojedinačne čestice nasumično, ono je također u korelaciji s ponašanjem drugih čestica. Stoga, ako je princip nesigurnosti rezultat nekog determinističkog procesa, onda se ispostavlja da čestice na velikim udaljenostima moraju odmah prenijeti informacije jedna drugoj kako bi se zajamčila korelacija u svom ponašanju.

  Princip neizvjesnosti u popularnoj književnosti

  Princip neizvjesnosti je često pogrešno shvaćen ili pogrešno predstavljen u popularnoj štampi. Jedna uobičajena pogrešna izjava je da promatranje događaja mijenja sam događaj. Uopšteno govoreći, ovo nema nikakve veze sa principom nesigurnosti. Gotovo svaki linearni operator mijenja vektor na koji djeluje (to jest, gotovo svako promatranje mijenja stanje), ali za komutativne operatore nema ograničenja na moguće širenje vrijednosti (). Na primjer, projekcije zamaha na osi c (\displaystyle c) i y (\displaystyle y) mogu se zajedno izmjeriti proizvoljno precizno, iako svako mjerenje mijenja stanje sistema. Osim toga, princip nesigurnosti se odnosi na paralelno mjerenje veličina za nekoliko sistema koji su u istom stanju, a ne na sekvencijalne interakcije sa istim sistemom.

  Predložene su i druge (takođe pogrešne) analogije sa makroskopskim efektima kako bi se objasnio princip nesigurnosti: jedna od njih uključuje pritiskanje sjemenke lubenice prstom. Učinak je poznat - nemoguće je predvidjeti koliko brzo i gdje će sjeme nestati. Ovaj slučajni rezultat je u potpunosti zasnovan na slučajnosti, što se može objasniti jednostavnim klasičnim terminima.

  Članci iz časopisa

  • W. Heisenberg, Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, Zeitschrift für Physik, 43 1927, str. 172-198. Engleski prijevod: J. A. Wheeler i H. Zurek, Kvantna teorija i mjerenje Princeton Univ. Press, 1983, str. 62-84.
  • L. I. Mandelstam , I. E. Tamm “Relacija neizvjesnost energija-vrijeme u nerelativističkoj kvantnoj mehanici”, Izv. Akad. Nauke SSSR-a (ser. fizička) 9 , 122-128 (1945).
  • G. Folland, A. Sitaram, Princip nesigurnosti: matematičko istraživanje, Journal of Fourier Analysis and Applications, 1997, str. 207-238.
  • Sukhanov A.D. Novi pristup vezi neizvjesnost energetsko vrijeme. Fizika elementarne čestice i atomsko jezgro. 2001. Vol.32. Iss.5. S.1177
  • Tarasov V. E. Derivacija relacije nesigurnosti za kvantne Hamiltonove sisteme. Moscow Scientific Review. 2011. №.10. C.3-6.