Научно-популярная физика для начинающих

Для понимания современной аналитической философии просто необходима некоторая базовая осведомлённость о физических законах, поскольку натуралисты часто используют современную физику как дополнительный ориентир в своих изысканиях, что вполне понятно. Понимание физики также необходимо для генерации натуралистических интуиций в ответ на определённые вопросы философии. Однако интерпретация физики, которыми наполнены научно-популярные книги - это уже философия, а насыщая свой мозг какой-то определённой интерпретацией вы неизбежно искажаете свой внутренний компас интуиции. Так что читать надо разные подходы, особенно, когда речь заходит о квантовой механике. Тем не менее, с чего-то надо начинать и я хотел бы предложить вам мой собственный минимальный список книг, которые нужно прочесть, чтобы понимать, что вообще в физике происходит. Я не претендую на экспертность, именно мой дилетантизм в этой области позволяет утверждать, что книги вполне доступные. Тут не будет особенного расхождения в позициях разных авторов, потому что отдельные темы будут излагаться сторонниками какого-то определенного подхода. Хотя для дальнейшего освоения этого вопроса необходимо, чтобы они были. Поэтому список самый базовый, он непротиворечив и не полон (да, это математический каламбур). Порядок книг имеет значение.

0. Сурдин В. Астрономия. Век XXI.
Эту книгу можно пропустить, если вы в целом знакомы с основными действующими лицами астрофизики, в том числе с главными из них: черными дырами, звёздами, галактиками. Если же ранее вы этой темой не интересовались, то рекомендую начать с изучения самих космических объектов с помощью данной работы.

1. Фарадей М. История свечи.
Эту книгу также можно пропустить, если у вас нет проблем с мотивацией для чтения. Если есть - эта книга поможет пробудить интерес на простых примерах. Это классическая книга известного физика, которая рассказывает о базовых классических физических законах на примере процесса горения простой свечи. Вы удивитесь сколько физических законов за этим стоит. Потрясающие лекции, которые не потеряли свою педагогическую ценность, потому что помогают увидеть работу физики в максимально обыденных вещах. Рекомендую читать наиболее позднее издание, чтобы в нём были комментарии редактора и некоторые неточности, вызванные возрастом книги, содержали комментарий.

2. Гоффман Б. Корни теории относительности.
Автор - один из учеников А. Эйнштейна, классическая работа с хорошим изложением для новичков, чтобы заинтересовать основами теории относительности.

3. Грин Б. Ткань космоса: Пространство, время и текстура реальности.
Базовый обзор всех возможных тем современной физики с изложением на пальцах. Это вторая книга Грина, начинать надо с неё, потому что здесь самый широкий тематический охват. Заодно, из этой работы вы узнаете о том, что такое теория струн и как она работает. Автор является её сторонником.

4. Мюллер Р. Сейчас. Физика времени.
Переходим к более специальным вопросам: проблема времени. Кроме того, это закрепление пройденного материала, есть небольшие повторы, но с другой перспективы.

5. Виленкин А. Мир многих миров. Физики в поисках иных вселенных.
Концепция мультивселенной от одного из главных сторонников этой теории.

6. Дойч Д. Структура реальности: Наука параллельных вселенных.
Концепция многомировой интерпретации от авторитетного сторонника этого подхода. Тут много философии и спекуляций, но с помощью ранее пройденного материала вы сможете всё это правильно оценить.

7. Жизан Н. Квантовая случайность.
Если вы осилили все предыдущие книги, то вы готовы к прочтению этой. Но не рекомендую забегать вперед! Это настоящие квантовые дебри, необходимые для понимания квантовых процессов. Книга всё еще научно-популярная, но довольно сложная.

P.S. Если у вас есть, что дополнить или скорректировать, особенно, если вы специалист по этим вопросам - я буду рад комментариям и исправлениям. В будущем я буду дополнять и корректировать этот список.

Приятного чтения и обучения!

#обучение #книги #физика

Радуга

В каждом явлении природы скрывается гораздо больше интересного, чем кажется на первый взгляд. И даже на второй. Причем увидеть это очень просто, достаточно проявить малейшую внимательность.

Ярчайший пример тому - радуга. Я часто наблюдаю двойную радугу и всегда пытаюсь разглядеть так называемую полосу Александра, которая называется так в честь философа Александра Афродисийского. Это область неба между первичной и вторичной радугами, которая обычно немного темнее, чем внешняя и внутренняя по отношению к радуге области неба. Такой эффект возникает из-за различий в интенсивности света, который рассеивается каплями при образовании радуги. Отличие от внутренней области хорошо видно на первом снимке, а отличие от внешней - на втором. Но несмотря на то, что я всегда обращаю внимание на полосу Александра, я никогда не придавал значения более очевидному явлению: вторая радуга перевёрнута. Мне всегда казалось, что иллюзия того, что там другой порядок цветов возникает из-за её бледности. И тут разглядывая первую фотографию, я вновь поймал себя на мысли, что цвета там идут как-то не так. Оказалось, что идут они в обратном порядке и объяснение крайне логичное - вторая радуга образуется как результат повторного отражения света в капле воды, а поскольку капля имеет форму сферы то она работает как линза, переворачивающая картинку спектра. Иллюстрированный учебник физики всегда у нас под носом.

#физика #эстетика

Проблема понимания материи

В продолжение темы напряжённости между физикализмом и классическим материализмом.

Если рассматривать материю с точки зрения физики как то, из чего всё состоит, то мы не избежим того, чтобы развести понятие массы и понятие материи. Потому что если сопоставлять материю исключительно с массой, как это делалось в классической физике, то за бортом окажется почти половина частиц из стандартной модели, которые не сводятся к частицам, обладающим массой. Кроме того, энергия делает гораздо больший вклад в привычное нам обыденное понятие массы. Я уже не говорю о том, что с открытием бозона Хиггса стало понятно, что масса не есть самое фундаментальное свойство даже для частиц, обладающих массой на фундаментальном уровне. А значит к материи придется отнести и, например, безмассовые фотоны, являющиеся, по сути, квантами, то есть порциями, энергии. Материя в этом широком смысле - это скорее энергия в её различных состояниях.

Вообще понятие "частица" имеет достаточно мало общего с классическим механистическим понятием атома (т.е. неделимой фундаментальной сущности, участвующей в механических взаимодействиях с другими частицами). Частица - это определенная порция (количество) материи (в т.ч. понимаемой как энергия), иначе - квант. Но проявляемые ей свойства никак нельзя описать грубо механистическим путём. Природа частиц описывается тензорами и прочими страшными понятиями и настолько тесно завязана на математике и статистике, что назвать её объектом, в привычном нам смысле слова, можно с очень большой натяжкой и при весьма специфических интерпретациях. Физика не работает ни с какими объектами, она работает с уравнениями, вероятностями, состояниями, математическими пространствами и так далее. В философии принято говорить, что физика работает со структурами свойств и отношений.

В блаженное заблуждение о том, что старый добрый материализм не покинул физику, многих вводит хорошо известный двухщелевой эксперимент, после ознакомления с которым в голове может возникнуть картина, что частица - это такая неделимая горошина, которая может находиться в альтернативном состоянии волны. Да, корпускулярно-волновой дуализм никто не отменял. Однако здесь не всё так просто и мы с тем же успехом можем описывать частицу ( на самом деле лучше так и делать) в её "корпускулярном состоянии" как волну, у которой после измерения оказался сужен диапазон неопределенности, как волну, которая локализована. Т.е. "корпускула", в данном случае, это не какой-то классический объект, это такой же набор параметров, как и волна, только с иными математическими свойствами.

Поэтому меня очень удивляют попытки некоторых современных философов с равнодушным лицом подружить материализм с физикализмом. Следует либо признать специфичность всех этих особенностей физики и не пытаться притянуть их к устаревшим определениям, либо отказаться от ориентира на физику и работать с чисто философским абстрактным понятием материи, которым оперирует классический материализм.

#мнение #физика #материализм #физикализм

Восприятие реальности через призму физики: почему физика не может заменить метафизику?

Несмотря на то, что я являюсь сторонником того, чтобы в философии учитывать и активно обрабатывать результаты, которые даёт физическая наука, мне кажется странным, когда физикой пытаются подменить метафизику. Странность этой идеи я попробую проиллюстрировать в дальнейшем рассуждении. Условимся для этого, что есть, очень грубо говоря, два способа говорить о вещах, а именно через ответы на вопросы: что это? и как это работает?

Вопросы типа что это? - это вопросы непосредственного восприятия мира, в котором есть вещи и есть их действия. Скажем стол - это вещь с такими-то свойствами, реализующая такую-то функцию. Заяц - это вещь с такими-то свойствами, реализующая такую-то функцию. Нам привычно говорить о вещах в таком ключе, чаще всего даже не детализируя свойства и функции - это может просто подразумеваться. Предположим далее, что я спрашиваю: как работает организм зайца? И предположим, что у вас есть максимально исчерпывающие сведения об этом. Вы можете предоставить мне огромное количество химических и физических формул, предоставить идеальную математическую модель того, как заяц "работает". Возможно этого даже будет достаточно, чтобы создать идеальную виртуальную копию зайца, которую невозможно будет отличить от обычного зайца, создать идеальный алгоритм действий зайца. Однако, эта совокупность вычислений ничего не скажет нам о том, что такое заяц в смысле первого вопроса, потому что того, чтобы сделать вывод, что совокупность вычислений является зайцем, нам нужно сделать некоторое метафизическое заключение и описать, как части формируются в нечто целое. Почему? Да потому, что никто не охотится на совокупность формул и вычислений, даже если всё, что может делать заяц - это прямое следствие этих формул и вычислений. Охотник бежит за данным конкретным зайцем, то есть за субстанцией зайца. Если бы охотник бежал за формулой заяца, то он бежал бы за зайцем вообще, то есть за всеми зайцами сразу и ни за каким из них. Мы можем уклониться от этого, сказав, что те вычисления, которые соответствуют зайцу, достаточно нечетко отграничены от вычислений среды окружающего мира (пищи, энергии, родителей зайца), выступив таким образом с критикой идеи, что отдельные субстанции вообще существуют. Допустим, я соглашусь, потому что эта мысль мне близка. Мы действительно можем отказаться от этой субстанции, но вот от чего мы отказаться не можем, так это от субстанций вообще. Должна быть по крайней мере одна субстанция, которая является носителем всех этих свойств, функций, вычислений и прочего. Отрицание существования хотя бы одной субстации просто подрывает само понимание базовых философских категорий и требует полного их пересмотра. Вряд ли кто-то справится с этой задачей адекватно. Важно заметить, что с гораздо меньшей очевидностью это касается процессов и событий. События и процессы гораздо сложнее ассоциировать с какой-то индивидуальностью, но, согласитесь, для вас важно, чтобы вот этот смерч обошел вас стороной, вот эта ядерная реакция прошла без аварий, вот этот праздник прошел успешно. Таким образом вопросы что это? и как это работает? следует всегда разделять, как в случае объектов, так и в случае событий. В противном случае мы не только удалимся от здравого смысла, но и сделаем наши высказывания бессмысленными.

Продолжение поста.

#мнение #физика #метафизика #физикализм

Начало поста.

Возможно вы спросите: ну и какое отношение это вообще имеет к современной физике? Самое прямое - отвечу я. В физике есть огромное множество примеров, когда эти два вопроса не только не разделяются, но и сливаются до такой степени, что их обратное разделение становится невозможным. Во-первых, ключевым свойством частиц является то, что они есть буквально то, что мы измеряем и вычисляем, т.е. то, как они работают. Причем то, как они работают выражается, судя по всему, исключительно в их внешних связях. В этом выражается проблема внутренних свойств в физике. Здесь вы, конечно, можете утверждать, что внутренние свойства у них всё же есть, но этим вы погружаетесь в такую метафизику, что отрицаете первенство физики и тот тезис, который я оспариваю, поскольку физика этих внутренних свойств не наблюдает и, по самому определению, наблюдать не сможет. Во-вторых, ключевым свойством процессов и состояний в квантовой механике является то, что они есть то, как мы их математически описываем. Скажем принцип неопределённости Гейзенберга - это, буквально, математические ограничения, свойственные графическим преобразованиям Фурье. Состояние суперпозиции частиц - это, буквально, математические отношения между векторами. Вы можете сказать: нет, ну за этими формулами ведь должна быть какая-то реальность! Должна и, вероятно, есть. Но любая интерпретация этих процессов требует вводить очень детальную метафизику. Даже если вы скажете, что мир, буквально, и состоит из формул и вычислений (то есть приравняете вопросы что это и как это работает) - вам надо это метафизически оформить и обосновать, потому что на интуитивном уровне эти вопросы явно разделены. (Так или иначе - это вновь опроверждение оспариваемого тезиса) А если вы сторонник модели shut up and calculate, то уже не можете претендовать на то, что физика является чем-то большим, чем исследовательский метод на службе философии.

#мнение #физика #метафизика #физикализм

В телеграм канале uAnalytiCon был поднят интересный вопрос: что абстрактнее физика или математика? Вопрос поднят в связи с другим вопросом, который когда-то был задан на семинаре и звучит так: "Какой реальный математический смысл имеет эта физическая абстракция?".

Когда-то я уже поднимал проблему абстрактности физики в связи с проблемами материализма и думаю, что тут речь примерно о том же. И мне кажется, что это высказывание выражает не совсем то, что хотели сказать авторы поста. Не могу утверждать, что прочел мысли вопрошающего, но попробую разобраться с этим, потому что тема действительно интересная. Я бы распаковал этот вопрос таким образом:
1) Физика по своей природе математична, утверждения фундаментальной физики - это математические утверждения.
2) Совершенствование знаний о физических законах происходит через уточнение математических зависимостей (проще говоря - детализации формул). Менее совершенная формула чаще не отбрасывается, а просто дополняется деталями или находит связь с другой формулой. За любой несовершенной формулой стоит более точная формула. И менее совершенная формула является абстракцией от эмпирических данных, актуальной для определенной ситуации (как, например, законы Ньютона - это частный случай по отношению к законам общей теории относительности в условиях +/- земного притяжения).
3) Тут зарождается обсуждаемая двойственность: хотя эта менее совершенная формула ближе к определенной конкретной эмпирической ситуации, чем общий закон (т.е., казалось бы - менее абстрактна), она всё же дальше от универсальных законов вселенной, потому что не универсальна. И поэтому она менее реальна, чем реальные законы. Хотя в обыденном языке принято использовать этот термин так, как будто абстракция приводит к удалению от реальности.
4) И, наконец, в выражении реальный математический смысл, думаю, речь идёт о математических по своей природе, но соответствующих реальности физических законах. Так мы через максимальную абстракцию приходим к максимальной реальности, что весьма неожиданно.
5) Поэтому математические утверждения несовершенной физики абстрактны ввиду своей математичности (из п. 1) и, кроме того, менее реальны ввиду отвлеченности от реальной картины мира (из п. 3). А в свою очередь математические утверждения совершенной физики абстрактны ввиду своей математичности (исходя из п. 1), но более реальны ввиду близости к реальности (исходя из п. 4).
6) Такая двусмысленность в использовании слова "абстрактный" возникает неизбежно, поскольку мы используем термин "математика" для обозначения математики, как совокупности наших абстракций от опыта, и математики, как математики самой природы. Первая, разумеется абстрактна, а вторая (если предположить, что она вообще существует, как фундамент вселенной) максимально реальна. Многие физики и математики, склонные к онтологическому структурализму, полагают именно так. И, конечно, в выражении "реальный математический смысл" речь идёт именно о подлинной математике вселенной. Исходя из такого взгляда реальные универсальные законы всё более и более математичны, потому что свободны от конкретных физических контекстов, препятствующих их универсальности.

#мнение #физика #физикализм

Добро пожаловать на канал PhiloStalkeR!

Не забудьте подписаться.

НАВИГАЦИЯ

Разделы философии:
#философия_сознания
#философия_языка
#философия_религии
#философия_биологии
#философия_науки
#метафизика
#эпистемология
#логика
#математика
#эстетика
#этика

Рубрики:
#мнение
#кратко
#видео
#книги
#статья
#вопросы_автору
#событие
#цитата
#античные_фрагменты
#юмор
#обучение
#персоналии
#конспект
#кино

Темы:
#физикализм
#материализм
#идеализм
#натурализм
#функционализм
#наука
#панпсихизм
#эмерджентизм
#иллюзионизм
#панентеизм
#монизм
#каузальность
#информация
#мозг
#физика
#культура
#общество
#атеизм
#теизм
#жизнь
#история

Персоналии:
#Чалмерс
#Лейбниц
#Деннет
#Шаффер
#Блок
#Уайтхэд
#Сёрл
#Ламме
#Патнэм
#Фодор
#Столяр
#Бергсон
#Уорд
#Фейгл
#Шлик
#Козлов

Мы живём в голографической вселенной? Пока что - не точно. Можно расслабиться.

Ученые отважились на экспериментальный кроссовер, сравнимый с появлением Данилы Багрова во вселенной "Марвел". Новый эксперимент, проведённый на квантовом компьютере, исследует связь между двумя, наверное, самыми попсовыми явлениями современной физики - квантовой запутанностью и червоточинами. Задача эксперимента была в том, чтобы воспроизвести на очень простом квантовом компьютере (а других пока что и не существует) червоточину. Иными словами - с помощью квантовых эффектов "воссоздать" гравитационный эффект. Так вот, этот эксперимент точно показывает удивительную вещь - между червоточинами (гравитационный эффект) и запутанностью (квантовый эффект) есть некоторая связь. Но есть нюансы, касающиеся точности модели и степени этой связи. По сдержанным оценкам - эта связь не распространяется на нашу вселенную, поскольку в ходе эксперимента были использованы показатели, не соответствующие параметрам реального пространства. Более оптимистичный анализ говорит, что эксперимент показывает тесную связь, некоторую двойственность, между этими явлениями, как будто это две стороны одного процесса. Самой этой связи, если она есть, уже достаточно, чтобы говорить о прорыве, потому что объединение квантовой механики и общей теории относительности - это главная задача современной физики.

Авторитетный физик Леонард Сасскинд, который является одним из сторонников голографической теории, ознакомился с результатами и выразил надежду, что будущие эксперименты с червоточинами, включающие гораздо больше кубитов (это как биты, только квантовые), могут быть использованы для изучения внутреннего строения червоточины. В этом случае, такие эксперименты могут стать способом исследования квантовых свойств гравитации. Так что реакция пока что сдержанная, но сама эта возможность, которая замаячила на горизонте, уже весьма удивительна.

При чем тут вообще голограмма? Некоторые ученые, включая Сасскинда, полагают, что наилучшим описанием нашей вселенной является такое, в котором материя в некоторой области пространства (в нашей вселенной) рассматривается как голографическая проекция от информации на границе этой области. Для очень (очень-очень!) грубой иллюстративной визуализации - представьте себе заполненное паром помещение в форме полого шара, на внутренних стенках которого расположены проекторы. Та картинка, которую вы видите внутри помещения производна от излучения с поверхности стен. В случае с физикой (в качестве одного из примеров) голограммой является пространство-время, а информацией, её порождающей - квантово-механические свойства, распределённые по "границе". Основная идея для нас, обывателей, здесь в том, что количество измерений между источником голограммы и самой голограммой отличается.

Так что это, в некотором роде "пещера Платона". Только в отличие от ситуации у Платона - мы не просто сидим и смотрим на тени на стене, мы являемся тенями на стене пещеры, не осознавая этого.

Некоторые наиболее оптимистичные интерпретаторы эксперимента говорят, что эксперимент делает осторожный шаг в пользу истинности этой теории. К слову, другие доказательства правдоподобности (не истинности!) этой теории уже были, например вот. Кроме того, она обладает хорошими описательными и предсказательными возможностями.

Но, как я и сказал, с уверенностью об этом говорить пока что рано. Выдыхаем.

#физика

О проблемах признания свойств фундаментальными

Как хорошо известно, современный панпсихизм признаёт психические свойства фундаментальными. Поскольку это решение предлагается в рамках объяснения человеческого (в первую очередь) сознания, то эта стратегия часто критикуется как странная гипотеза, как гипотеза ad hoc, как недостаточная для объяснения гипотеза или как содержательно неясная гипотеза. Однако сегодня я бы хотел поговорить не о панпсихизме, а вообще - об идее "фундаментализации" свойств.

Панпсихизм тут совершенно не уникален. Схожей стратегии придерживаются, например, панкомпьютационалисты, когда пытаются объяснить вычисление, признав, что всё физическое является вычислительным. Тут существует две основных версии фундаментализации: слабая и сильная. В слабой версии - физическое может быть вычислительно проинтерпретировано (или смоделировано). В этом случае предполагается изменить методологию и посмотреть на всё как на вычисление. Некоторые идут к сильному тезису и полагают, что сама физика имеет в своей основе некоторое вычисление (например, Lloyd, S.: Programming the Universe...).

Однако не все авторы отдают себе отчет в том, какие плюсы и минусы есть у такого решения. Если точнее: как именно такая гипотеза преображает (или должна преображать) наше понимание экспланандума (то, что объясняется) и эксплананса (то, с помощью чего объясняют). Предположим, что я хочу объяснить как из свойства (А) следует свойство (В), но связь между ними недостаточно сильна или не достаточно очевидна. Я ввожу, в качестве гипотезы, некоторое свойство (В*), которое аналогично или родственно свойству В, на тот уровень, на котором существует А. Теперь я должен объяснить как из (А+B*) следует (В). Обычно речь идёт о комбинации макросвойств (В) из множества микросвойств (А+B*). Однако, от того, как я определил (В*) зависит очень многое:

1) Если оно слишком похоже на (В), то я, во-первых, вытесняю из объяснений свойство (А), что противоречит изначально поставленной задаче, а во-вторых, я превращаю объяснение в тривиальное раскрытие установленного мной же постулата.
2) Если оно не достаточно похоже на (В), то я, во-первых, должен изложить причины, по которым я выбрал именно его, что является весьма сложной задачей, а во-вторых, я должен показать связь между ними: как (В*) преобразуется в (В), по какому критерию (В) отличается от (В*).
3) Если я утверждаю, что (В) это частный случай (В*), то, во-первых, что его специфицирует в качестве подмножества свойств, а во-вторых, как введение более широкого класса свойств может поспособствовать прояснению.
4) И самое главное, как бы я ни задал (В*) способом, отличным от (В), я таким образом изменяю сам экспланандум, поскольку кардинальным образом искажаю прежнюю интерпретацию имеющихся эмпирических данных. Если я говорю, что психическое повсеместно, это означает, что объясняемое мной известное мне психическое свойство уже не уникально и мне надо поменять мою интерпретацию эмпирических данных. Если я говорю, что вычисления повсеместны, мне надо поменять интерпретацию вычислений и вот я уже не очень понимаю, что за процесс передо мной и как он связан, например, с когнитивными процессами.

При всех этих многочисленных недостатках, фундаментализация является вполне действенным способом строить гипотезы, если эти (и, возможно, другие) ограничения учитывать в своих построениях. Однако те же панпсихисты этой стратегией пользуются весьма небрежно. На данный момент я вижу только одну стратегию фундаментализации (или точнее - группу стратегий), которая позволила бы если не устранить, то хотя бы минимизировать все четыре указанных проблемы в отношении панпсихизма. Необходимо формулировать (В*) максимально близко к (В) вплоть до отождествления типов, однако рассматривать (В*) как некоторое подавленное состояние (В). В кратком описании это звучит достаточно странно, поэтому я отложу более подробное объяснение до следующего поста.

Перейти к навигации по каналу.

#метафизика #панпсихизм

Два интересных онлайн-доклада
15 марта

1. Silvia De Bianchi (University of Milan)
Plausibility and Analogical Arguments: The Case of Emergent Gravity
16.00-18.00 по МСК
Организаторы:
IUSS Philosophy Seminars
Linguistics & Philosophy IUSS Center

Ссылка на ZOOM: https://iusspavia.zoom.us/j/99529506550

2. Michael Devitt (CUNY)
Changing our logic: a Quinean perspective

17.15 - 18.45 по МСК
Организаторы:
The Mind and Reason Group (Department of Philosophy, University of York, UK)
Для участия через ZOOM писать сюда:
paul.noordhof@york.ac.uk

Перейти к навигации по каналу.

Подписаться.

#событие #логика #физика