Structuralismul în Fizică

Cuprins:

Structuralismul în Fizică
Structuralismul în Fizică

Video: Structuralismul în Fizică

Video: Structuralismul în Fizică
Video: Integrale Duble-5, Alexandru Negrescu, Universitatea Politehnica din Bucuresti 2024, Martie
Anonim

Navigare la intrare

  • Cuprins de intrare
  • Bibliografie
  • Instrumente academice
  • Prieteni PDF Previzualizare
  • Informații despre autor și citare
  • Inapoi sus

Structuralismul în fizică

Publicat pentru prima dată Soarele 24 noiembrie 2002; revizuire de fond vineri 4 octombrie 2019

La rubrica „structuralism în fizică” există trei programe de cercetare diferite, dar strâns legate în filosofia științei și, în special, în filosofia fizicii. Aceste programe au fost inițiate de lucrările lui Joseph Sneed, Günther Ludwig și, respectiv, Erhard Scheibe, încă de la începutul anilor ’70. Din simplitate, vom folosi aceste nume pentru a ne referi la cele trei programe, fără intenția de a ignora sau minimiza contribuțiile altor savanți. (Vezi Bibliografia.) Termenul „structuralism” a fost revendicat inițial de școala Sneed, vezi, de exemplu, Balzer și Moulines (1996), dar pare de asemenea potrivit să subsumăm programele lui Ludwig și Scheibe sub acest titlu din cauza asemănărilor izbitoare ale trei abordări. Activitățile structuraliștilor s-au limitat în principal la Europa,în special Germania și, indiferent de motive, au fost ignorate în mare parte în discuțiile anglo-americane.

  • 1. Alte structuralisme
  • 2. Trăsături comune
  • 3. Problema termenilor teoretici

    • 3.1 Un exemplu
    • 3.2 Soluții structurale ale problemei termenilor teoretici
    • 3.3 Problema de măsurare
    • 3.4 Măsurare și aproximare
  • 4. Probleme de reducere

    • 4.1 Relația de reducere între teorii
    • 4.2 Reducerea și incomensurabilitatea
    • 4.3 Contul lui Ludwig
    • 4.4 Contul lui Sneed
    • 4.5 Contul lui Scheibe
  • 5. Trei programe structuraliste

    • 5.1 Programul lui Sneed
    • 5.2 Programul lui Ludwig
    • 5.3 Programul lui Scheibe
    • 5.4 Interacțiuni între cele trei programe structuraliste
  • 6. Rezumat
  • Bibliografie
  • Instrumente academice
  • Alte resurse de internet
  • Intrări conexe

1. Alte structuralisme

Termenul de „structuralism” este folosit cu semnificații diferite și, prin urmare, pare oportun să menționeze alte „structuralisme” și să explice modul în care „structuralismul în fizică” este legat de ele. Dacă verificați intrarea „structuralism (dezambiguizare)” în Wikipedia, veți fi informați că există un spectru de „structuralisme” în 11 domenii diferite, inclusiv:

  • lingvistică [F. de Saussure (1857–1913)],
  • antropologie [C. Lévi-Strauss (1908–2009)],
  • matematica [N. Bourbaki (1935–), pseudonim colectiv],
  • filosofia științei [JD Sneed (1938–19), W. Stegmüller (1923–1991)].

Aici am menționat câțiva reprezentanți proeminenți în paranteze. Toate tipurile de structuralism împărtășesc o convingere comună despre rolul structurilor în disciplinele lor respective, dar la prima vedere arată o mică asemănare. Cu toate acestea, există conexiuni și influențe reciproce între diferitele structuralisme. Aceasta depășește domeniul de aplicare al acestei intrări pentru a examina mai detaliat aceste influențe. Pentru relațiile dintre structuralismul antropologic și matematic, vezi Aubin (1997). După cum am menționat, vom înțelege „structuralismul în fizică” ca un caz special al „structuralismului în filozofia științei”. Există legături strânse cu structuralismul matematic, despre care vom discuta mai detaliat în partea principală a acestei intrări. Pentru a ilustra aceste conexiuni amintim doar titlul complet al lui Stegmüller (1979a):Viziunea structuralistă a teoriilor, un posibil analog al programului Bourbaki în științele fizice.

Momentan, luăm echilibrul provizoriu potrivit căruia „Structuralismul în Fizică” face parte dintr-o mișcare intelectuală, în principal în secolul XX și, în comparație cu alte structuralisme, reprezintă o contribuție destul de târzie.

2. Trăsături comune

Cele trei programe menționate în preambul împărtășesc următoarele caracteristici și convingeri:

  • O metateorie a științei necesită un fel de formalizare diferită de cea folosită deja de teoriile științifice.
  • Programul structuralist produce un cadru pentru reconstrucția rațională a teoriilor particulare.
  • Un instrument central de formalizare este conceptul lui Bourbaki de „specii de structuri”, așa cum este descris în Bourbaki (1986).
  • Printre caracteristicile semnificative ale teoriilor care trebuie descrise se numără:

    • Structura matematica
    • Revendicări empirice ale unei teorii
    • Funcția termenilor teoretici
    • Rolul aproximării
    • Evoluția teoriilor
    • Relații interetoretice

3. Problema termenilor teoretici

O teorie fizică (T) constă, printre altele, dintr-un grup de legi care sunt formulate în termeni de anumite concepte. Dar o circularitate aparentă apare atunci când se ia în considerare modul în care legile lui (T) și conceptele își dobândesc conținutul, deoarece fiecare pare să dobândească conținut de la celălalt - legile lui (T) își dobândesc conținutul din conceptele utilizate în formularea legilor, în timp ce conceptele sunt adesea „introduse” sau „definite” de grupul de legi în ansamblu. Pentru a fi sigur, dacă conceptele pot fi introduse independent de teoria (T), circularitatea nu apare. Dar, de obicei, fiecare teorie fizică (T) necesită unele concepte noi care nu pot fi definite fără a folosi (T) (numim acesta din urmă „(T) - concepte teoretice”). Aparenta circularitate a legilor și a conceptelor teoretice este o problemă? Câteva exemple ne vor ajuta să evaluăm amenințarea.

3.1 Un exemplu

Ca exemplu, ia în considerare teoria (T) a mecanicii de particule clasice. Pentru simplitate, vom presupune că conceptele cinematice, precum pozițiile particulelor, vitezele și accelerațiile lor sunt date independent de teorie ca funcții ale timpului. O declarație centrală a lui (T) este a doua lege a lui Newton, (bF = m / ba), care afirmă că suma (bF) a forțelor exercitate asupra unei particule este egală cu masa sa () înmulțit cu accelerația sa (ba).

Deși în mod obișnuit ne gândim la (bF = m / ba) ca la o afirmație empirică, există un risc real că se dovedește doar a fi o definiție sau în mare parte caracter convențional. Dacă ne gândim la o forță doar la „cea care generează accelerare”, atunci forța (bF) este de fapt definită de ecuația (bF = m / ba). Avem o particulă supusă unei anumite accelerații date (ba), apoi (bF = m / ba) definește doar ce este (bF). Legea nu este deloc o afirmație testabilă empiric, deoarece o forță astfel definită nu poate să nu satisfacă (bF = m / ba). Problema se agravează dacă definim masa (inerțială) (m) în mod obișnuit ca raportul (| / bF | / | / ba) |. Deocamdată folosim ecuația (bF = m / ba) pentru a defini două cantități (bF) și (m). O accelerație dată (ba) specifică cel mai bine raportul (bF / m), dar nu specifică valorile unice pentru (bF) și (m) individual.

În termeni mai formali, problema apare deoarece am introdus forța (bF) și masa (m) ca (T) - termeni teoretici care nu sunt dați de alte teorii. Acest fapt oferă și o evadare din problemă. Putem adăuga legi suplimentare la dinamica simplă. De exemplu, am putea solicita ca toate forțele să fie gravitaționale și ca forța netă pe masă (m) să fie dată de suma (bF = / Sigma_i / bF_i) a tuturor forțelor gravitaționale (bF_i) acționând asupra masei datorate celorlalte mase ale universului, în acord cu legea inversă a gravitației pătrate a lui Newton. (Legea afirmă că forța (bF_i) datorată atragerii de masă (i) cu masa gravitațională (m_ {gi}) este (Gm_g m_ {gi} boldsymbol {r} _i / r_ { i} ^ 3), unde (m_g) este masa gravitațională a corpului inițial,(boldsymbol {r} _i) vectorul de poziție al masei (i) provenind din corpul inițial și (G) constanta universală a gravitației.) Aceasta ne oferă o definiție independentă pentru (bF). În mod similar, putem solicita ca masa inerțială (m) să fie egală cu masa gravitațională (m_g). Deoarece acum avem acces independent la fiecare dintre termenii (bF), (m) și (ba) care apar în (bF = m / ba), dacă legea obține este contingentă și nu mai este o problemă de definiție.dacă legea obține este contingentă și nu mai este o problemă de definire.dacă legea obține este contingentă și nu mai este o problemă de definire.

Cu toate acestea, pot apărea probleme, din cauza unui alt termen teoretic (T) - care este invocat implicit atunci când se afirmă (bF = m / ba). Accelerațiile (ba) se presupun tacit a fi măsurate în raport cu un sistem inerțial. Dacă accelerația este măsurată în raport cu un sistem de referință diferit, se obține un rezultat diferit. De exemplu, dacă este măsurat în raport cu un sistem care se deplasează cu accelerație uniformă (ba), atunci accelerația măsurată va fi (ba '= (ba - / ba)). Un corp care nu este acționat de forțele gravitaționale într-un cadru inerțial se va supune (0 = m / ba) astfel încât (ba = 0). Același corp din cadrul accelerat va avea accelerație (ba '= - / ba) și va fi guvernat de (- m / ba = m / ba'). Problema este că termenul (- m / ba) se comportă la fel ca o forță gravitațională;magnitudinea sa este direct proporțională cu masa (m) a corpului. Deci, cazul unui corp liber de gravitație într-un sistem de referință accelerat uniform este indistinguibil de un corp în cădere liberă într-un câmp gravitațional omogen. O subdeterminare teoretică amenință încă o dată. Având în vedere doar motiunile cum să știm ce caz ni se prezintă?[1] Rezolvarea acestor probleme necesită un studiu sistematic al relațiilor dintre diversele (T) - concepte teoretice, masa inerțială, masa gravitațională, forța inerțială, forța gravitațională, sistemele inerțiale și sistemele accelerate și modul în care acestea figurează în legile relevante a teoriei (T).

Probleme similare apar în formularea aproape toate teoriile fizice fundamentale.

3.2 Soluții structurale ale problemei termenilor teoretici

Există diverse modalități de a face față acestei probleme. S-ar putea încerca demascarea acesteia ca o pseudo-problemă. Sau s-ar putea încerca să accepte problema ca parte a modului obișnuit de știință, deși nu în mod curat filozofii ar dori. Cu toate acestea, programele structuraliste sunt de acord că aceasta este o problemă non-banală care trebuie rezolvată și concepe mecanisme meta-teoretice care să le permită soluționarea acesteia. În plus, acestea sunt de acord cu împărțirea vocabularului teoriei (T) în (T) - teoretic și (T) - termeni non-teoretici, acesta din urmă fiind furnizat din afara teoriei.

3.2.1 Soluția lui Sneed

În abordarea sneedeană, „revendicarea empirică” a teoriei este formulată folosind un cuantificator existențial pentru termenii (T) - teoretici (adică în termenii „propoziției Ramsey” pentru (T)). În exemplul nostru de mai sus, legea lui Newton pentru forțele gravitaționale ar fi reformulată astfel: „Există un sistem inerțial și constante (G, m_i, m_ {gi}), astfel încât pentru fiecare particulă produsul masei sale de accelerația sa este egal cu suma forțelor gravitaționale menționate mai sus. Acest lucru înlătură circularitatea, dar lasă deschisă problema conținutului. Aici, structuraliștii à la Sneed ar susține că afirmația empirică a teoriei trebuie să conțină toate legile teoriei, precum și legi de ordin superior, numite „constrângeri”. În exemplul nostru,constrângerile ar fi afirmații precum „toate particulele au aceeași masă inerțială și gravitațională, iar constanta gravitațională își asumă aceeași valoare în toate modelele teoriei.” Astfel, teoria ar dobândi mai mult conținut și ar deveni nevacu.

3.2.2 Soluția lui Ludwig

Deși cadrul meta-teoretic al lui Ludwig este ușor diferit, prima parte a soluției sale este în esență echivalentă cu cea de mai sus. Pe de altă parte, el propune un program mai puternic („baza axiomatică a unei teorii fizice”), care se continuă considerând o formă echivalentă (T) * a unei teorii (T) în care toate (T) - conceptele teoretice sunt eliminate prin definiții explicite. Acest lucru pare să difere cu rezultatele mai vechi cu privire la nedeterminarea termenilor teoretici, dar o inspecție mai atentă înlătură contradicția aparentă. De exemplu, conceptul de „masă” poate fi nedeterminabil într-o teorie care se ocupă doar de orbitele individuale ale unui sistem mecanic, dar poate fi definit într-o teorie care conține toate orbitele posibile ale acestui sistem.

Cu toate acestea, a formula baza axiomatică a unei teorii reale, nu doar un model de jucărie, este o sarcină non-banală și necesită de obicei una sau două cărți; vezi exemplele Ludwig (1985, 1987) și Schmidt (1979).

3.3 Problema de măsurare

Ambele programe abordează problema suplimentară a modului de a determina extensia, de exemplu, valorile numerice ale unui termen teoretic dintr-un set dat de date observaționale. Vom numi aceasta „problema de măsurare”, pentru a nu se confunda cu binecunoscuta problemă de măsurare din teoria cuantică. De obicei, problema de măsurare nu are o soluție unică. Mai degrabă, valorile cantităților teoretice pot fi măsurate doar într-un anumit grad de imprecizie și folosind ipoteze auxiliare care, deși sunt plauzibile, nu sunt confirmate cu certitudine. În exemplul de la Newton de mai sus, ar trebui să se folosească presupunerea auxiliară că traiectoriile particulelor sunt de două ori diferențiate și că alte forțe, cu excepția forțelor gravitaționale, pot fi neglijate. Pentru o examinare critică recentă a soluției problemei de măsurare din abordarea lui Sneed cu exemple detaliate din astronomie, a se vedea Gähde (2014).

3.4 Măsurare și aproximare

Caracteristica impreciziei și aproximării joacă un rol important în programele structuraliste. În contextul problemei de măsurare, imprecizia pare a fi un defect al teoriei care împiedică determinarea exactă a cantităților teoretice. Cu toate acestea, imprecizia și non-unicitatea sunt cruciale în contextul evoluției teoriilor și trecerea la teorii noi și „mai bune”. Altfel, noua teorie nu ar putea cuprinde în general aplicațiile de succes ale vechii teorii. Luați în considerare, de exemplu, tranziția teoriei mișcării planetare a lui Kepler la teoriile lui Newton și Einstein: teoria gravitației newtoniene și relativitatea generală înlocuiesc elipsele Kepler cu curbe mai complicate. Dar acestea ar trebui să fie în continuare în concordanță cu vechile observații astronomice,ceea ce este posibil numai dacă nu se încadrează exact în teoria lui Kepler.

4. Probleme de reducere

4.1 Relația de reducere între teorii

O parte a programului structuralistic este definirea diferitelor relații interetoretice. Aici ne vom concentra asupra relației (relațiilor) de „reducere”, care joacă un rol important în discursul filozofic, precum și în activitatea fizicienilor, deși nu sub acest nume. Luați în considerare o teorie (T) care este înlocuită de o teorie mai bună (T '). S-ar putea utiliza (T ') pentru a înțelege unele dintre succesele și eșecurile lui (T). Dacă există un mod sistematic de a deriva (T) ca aproximare în (T '), atunci (T) este „redus” la sau prin (T'). În acest caz, (T) are succes acolo unde este o bună aproximare la (T ') și (T') are succes. Pe de altă parte, în situațiile în care (T ') este încă de succes, dar (T) este o aproximație slabă la (T'), (T) va eșua. De exemplu,mecanica clasică ar trebui să fie obținută ca caz de limitare a mecanicii relativiste pentru viteze mici comparativ cu viteza luminii. Aceasta ar explica de ce mecanica clasică a fost și este încă aplicată cu succes în cazul vitezei mici, dar nu reușește viteze mari (relative).

Așa cum am menționat, investigarea unor astfel de relații de reducere între diferite teorii face parte din activitatea zilnică a fizicienilor teoretici, dar de obicei ei nu adoptă un concept general de reducere. Mai degrabă ei decid intuitiv ce trebuie arătat sau care trebuie calculat, în funcție de cazul analizat. Aici munca structuraliștilor ar putea duce la o abordare mai sistematică în fizică, deși nu există încă un concept de reducere general acceptat, unic.

4.2 Reducerea și incomensurabilitatea

Un alt aspect este rolul reducerii în cadrul imaginii globale a dezvoltării fizicii. Majoritatea fizicienilor, dar nu toți, tind să vadă știința lor ca pe o întreprindere care acumulează cunoștințe în mod continuu. De exemplu, ei nu ar spune că mecanica clasică a fost respinsă de mecanica relativistă, dar că mecanica relativistă a lămurit parțial unde mecanica clasică ar putea fi aplicată în condiții de siguranță și unde nu. Această viziune a dezvoltării fizicii a fost contestată de unii filozofi și istorici ai științei, în special de scrierile lui T. Kuhn și P. Feyerabend. Acești savanți subliniază discontinuitatea conceptuală sau „incomensurabilitatea” dintre teoria redusă (T) și teoria reducătoare (T ’). Conturile structuraliste de reducere deschid acum posibilitatea de a discuta aceste probleme la un nivel mai puțin informal. Rezultatele preliminare ale acestei discuții sunt diferite în funcție de programul particular.

4.3 Contul lui Ludwig

În scrierile lui Ludwig nu există nicio referire directă la teza de necomensurabilitate și la discuția corespunzătoare. Dar, evident, demersul său implică negarea cea mai radicală a acestei teze. Relația sa de reducere este alcătuită din două relații interetoretice mai simple, numite „restricție” și „înglobare”. Acestea vin în două versiuni, exacte și aproximative. O parte din definițiile lor sunt reguli detaliate ale traducerii vocabularului non-teoretic al lui (T ') în cel al lui (T). Prin urmare, comensurabilitatea, cel puțin la nivel non-teoretic, este asigurată prin definiție. Problema este apoi deplasată spre sarcina de a arăta că unele dintre cazurile interesante de reducere, care sunt discutate în contextul incombinabilității, se încadrează în definiția lui Ludwig. Din păcate, el nu oferă decât un singur exemplu extins de reducere,și anume termodinamica vs. mecanica statică cuantică, în Ludwig (1987). Incompensabilitatea termenilor teoretici ar putea fi probabil mai ușor încorporată în abordarea lui Ludwig, deoarece ar putea fi identificată la diferența dintre legile lui (T) și (T ').

4.4 Contul lui Sneed

Relația dintre incommensurabilitate și relația de reducere sneedeană este discutată într-o oarecare măsură în Balzer și colab. (1987, capitolul VI.7). Autorii consideră o relație de reducere exactă ca o anumită relație între modelele potențiale ale teoriilor respective. Mai interesant pentru exemplele din viața reală fizică este versiunea aproximativă care este obținută ca o „reducere exactă încețoșată” cu ajutorul unei subclase a uniformității empirice a claselor de modele potențiale. Cazul Kepler-Newton este discutat ca un exemplu de reducere aproximativă. Discuția despre necomensibilitate suferă de dificultățile notorii de a explica astfel de noțiuni ca „însemnând păstrarea traducerii”. Există o aplicație interesantă a teoremei interpolării meta-matematicii care dă rezultatul că, aproximativ vorbind,(reducerea exactă) presupune traducere. Cu toate acestea, relevanța acestui rezultat este pusă la îndoială în Balzer și colab. (1987, 312 ff). Astfel, discuția sfârșește în cele din urmă ca neconcludentă, dar autorii admit posibilitatea unui spectru de necompensabilități de diferite grade în cazurile de perechi de teorii reduse / reducătoare.

4.5 Contul lui Scheibe

Scheibe în articolul său (1999) se referă în mod explicit la tezele lui Kuhn și Feyerabend și oferă o discuție detaliată. Spre deosebire de celelalte două programe structuraliste, el nu propune un concept fix de reducere. Mai degrabă, sugerează o mulțime de relații speciale de reducere care pot fi combinate în mod corespunzător pentru a conecta două teorii (T) și (T '). Mai mult, el continuă prin studii de caz ample din viața reală și ia în considerare noi tipuri de relații de reducere, dacă cazul în cauză nu poate fi descris de relațiile avute în vedere până acum. Scheibe admite că există cazuri de necompensabilitate care îngreunează găsirea unei relații de reducere în anumite cazuri. Ca exemplu semnificativ, el menționează noțiunile de „observabile” în mecanica cuantică pe de o parte, iar în mecanica statistică clasică, pe de altă parte. Deși există hărți între seturile respective de observabile, Scheibe consideră acest lucru ca un caz de incomensurabilitate, deoarece aceste hărți nu sunt homomorfisme ale algebrei Lie, vezi Scheibe (1999, 174).

Rezumând, abordările structuraliste sunt capabile să discute problemele de reducere și de necomensibilitate și problemele care stau la baza la un nivel avansat. Prin urmare, aceste abordări au șansa de a media între taberele de fizicieni și filozofi disparate.

5. Trei programe structuraliste

În această secțiune vom descrie mai îndeaproape programele particulare, rădăcinile lor și unele dintre diferențele dintre ele.

5.1 Programul lui Sneed

5.1.1 Istoric și trăsături generale

Acest program a fost cel mai de succes în ceea ce privește formarea unei „școli” care atrage savanți și studenți care adoptă abordarea și lucrează la problemele sale specifice. Prin urmare, cea mai mare parte a literaturii structuraliste se referă la varianta Sneedean. Poate că acest lucru se datorează parțial și circumstanței în care doar abordarea lui Sneed este destinată să se aplice (și a fost aplicată) altor științe și nu numai fizicii.

O relatare mai cuprinzătoare a rădăcinilor istorice ale structuralismului în filozofia științei poate fi găsită în Bolinger (2016), deși această carte nu este încă tradusă în engleză. Cartea seminală a fost Sneed (1971) care a prezentat o meta-teorie a fizicii în tradiția model-teoretică legată de P. Suppes, BC van Fraassen și F. Suppe. Această abordare a fost adoptată și popularizată de filosoful german W. Stegmüller (1923-1991), a se vedea, de exemplu, Stegmüller (1979b) și dezvoltată în principal de discipolii săi. În primele sale zile, abordarea a fost numită „viziunea non-enunțului” a teoriilor, subliniind rolul instrumentelor teoretice, spre deosebire de analizele lingvistice. Ulterior, acest aspect a fost considerat a fi mai important în practică decât o chestiune de principiu, a se vedea Balzer și colab. (1987, 306 ff). Recent, H. Andreas (2014) și G. Schurz (2014) a propus două cadre ușor diferite care să concilieze formulările semantice și sintactice ale programului lui Sneed. Cu toate acestea, utilizarea aproape exclusivă a instrumentelor teoretice rămâne una dintre caracteristicile stilistice caracteristice ale acestui program și una care îl distinge în mod vizibil de celelalte programe.

5.1.2 Noțiuni centrale ale programului lui Sneed

Potrivit Moulines, în Balzer și Moulines (1996, 12-13), noțiunile specifice ale programului Sneedean sunt următoarele. Ilustrăm aceste noțiuni prin exemple simplificate, inspirate de Balzer și colab. (1987), care se bazează pe un sistem de (N) particule de punct clasic cuplate de arcuri care satisfac legea lui Hooke. Pentru o introducere recentă în conceptele de bază, a se vedea, de asemenea, H. Andreas și F. Zenker (2014).

  • (M_p): o clasă de modele potențiale (cadrul conceptual al teoriei).

    [Un model potențial conține un set de particule, un set de arcuri împreună cu constantele lor de arc, masele particulelor, precum și pozițiile și forțele reciproce ca funcții ale timpului.]

  • (M): o clasă de modele actuale (legile empirice ale teoriei).

    ((M) este subclasa modelelor potențiale care satisfac ecuația de mișcare a sistemului.]

  • (langle M_p, M / rangle): element de model (porțiunea absolut necesară a unei teorii)
  • (M_ {pp}): o clasă de modele parțiale potențiale (baza non-teoretică relativă a teoriei).

    [Un model de potențial parțial conține doar pozițiile particulelor ca funcții ale timpului, deoarece masele și forțele sunt considerate (T) - teoretice.]

  • (C): o clasă de constrângeri (condiții care conectează diferite modele ale uneia și aceleiași teorii).

    [Constrângerile spun că aceleași particule au aceleași mase și aceleași arcuri au aceleași constante de arc.]

  • (L): o clasă de legături (condiții care conectează modele de diferite teorii).

    [Printre legăturile imaginabile se numără:

    • Legături cu teoria spațiului clasic
    • Legături cu teoria greutăților și echilibrelor, unde pot fi măsurate raporturile de masă
    • Legături cu teoriile elasticității, unde pot fi calculate constantele de primăvară]
  • (A): o clasă de neclarități admisibile (grade de aproximare admise între diferite modele).

    [Funcțiile care apar în modelele potențiale sunt completate de bare de eroare adecvate. Acestea pot depinde de aplicațiile prevăzute, a se vedea mai jos.]

  • (K = / langle M_p, M, M_ {pp}, C, L, A / rangle): Un nucleu (partea formal-teoretică a unei teorii)
  • (I): Domeniul aplicațiilor destinate („piese ale lumii” care trebuie explicate, prezise sau manipulate tehnologic).

    [Această clasă este deschisă și conține, de exemplu

    • sisteme de corpuri rigide mici, conectate prin arcuri de bobină sau benzi de cauciuc
    • orice sistem mecanic vibrator în cazul amplitudinilor mici, inclusiv corpuri aproape rigide constând din (N) molecule]
  • (T = / langle K, I / rangle): element de teorie (cea mai mică unitate care trebuie considerată ca o teorie).
  • (sigma): relația de specializare dintre elemente teorie.

    ((T) ar putea fi o specializare a unor elemente de teorie similare cu legi de forță mai generale, de exemplu, inclusiv fricțiunile și / sau forțele externe dependente de timp. De asemenea, ne-am putea imagina legi de forță mai abstracte care fixează doar unele proprietăți generale, cum ar fi „acțiune = reacție”. La rândul său, (T) ar putea fi specializat în elementele teoretice ale sistemelor cu mase egale și / sau constante cu arcuri egale.]

  • (N): o teorie-netă (un set de elemente de teorie ordonate de (sigma) - noțiunea „tipică” a unei teorii).

    [O rețea de teorie evidentă care conține exemplul nostru de element de teorie este CPM = „mecanica clasică a particulelor”, concepută ca o rețea de elemente de teorie ordonate în esență de gradul de generalitate al legilor sale de forță.]

  • (E): o teorie-evoluție (o teorie-netă „se mișcă” în timp istoric).

    [Legile speciale noi despre forțe pot fi descoperite de-a lungul timpului, de exemplu, lanțul Toda în 1967, precum și noi aplicații ale legilor cunoscute.]

  • (H): o teorie-holon (un complex de rețele teoretice legate de legături „esențiale”).

    [Este dificil să ne gândim la exemple care sunt mai mici decât (H =) toate rețelele de teorie fizică.]

5.2 Programul lui Ludwig

5.2.1 Istoric și trăsături generale

Günther Ludwig (1918–2007) a fost un fizician german cunoscut mai ales pentru munca sa pe temeliile teoriei cuantice. În Ludwig (1970, 1985, 1987), a publicat un raport axiomatic al mecanicii cuantice, care s-a bazat pe interpretarea statistică a teoriei cuantice. Ca o condiție prealabilă pentru această lucrare, a considerat necesar să se întrebe „Ce este o teorie fizică?” și a dezvoltat un concept general al unei teorii pe primele 80 de pagini ale sale (1970). Ulterior, această teorie generală a fost extinsă în cartea Ludwig (1978). O elaborare recentă a programului lui Ludwig poate fi găsită în Schröter (1996).

„Filosofia” lui de bază este părerea că există structuri reale în lume, care sunt „ilustrate” sau reprezentate, într-un mod aproximativ, de structuri matematice, simbolic (boldsymbol {PT} = / boldsymbol {W} (-) boldsymbol {MT}). Teoria matematică (boldsymbol {MT}) folosită într-o teorie fizică (boldsymbol {PT}) conține ca nucleu o „specie de structură” (Sigma). Acesta este un concept meta-matematic al lui Bourbaki pe care Ludwig l-a introdus în abordarea structuralistă. Contactul dintre (boldsymbol {MT}) la un „domeniu al realității” (boldsymbol {W}) se realizează printr-un set de principii de corespondență ((-)), care dau reguli pentru traducerea fizică fapte în anumite afirmații matematice numite „rapoarte observaționale”. Aceste fapte sunt direct observabile sau date prin alte teorii fizice,numită „pre-teorii” din (boldsymbol {PT}). În acest fel se construiește o parte (boldsymbol {G}) din (boldsymbol {W}), numită „domeniu de bază”. Dar rămâne o sarcină a teoriei de a construi întregul domeniu al realității (boldsymbol {W}), adică descrierea mai completă a domeniului de bază care folosește și (boldsymbol {PT}) - teoretic termeni.

5.2.2 Caracteristici tipice ale programului lui Ludwig

Considerat superficial, acest concept de teorie arată o oarecare asemănare cu ideile neo-pozitiviste și ar fi supus unor critici similare. De exemplu, discuția despre așa-numitul caracter „încărcat de teorie” al frazelor de observație pune îndoieli asupra unor noțiuni de „fapte observabile direct”. Cu toate acestea, adepții abordării Ludwig ar argumenta probabil o formă moderată de observaționalism și ar sublinia că, în cadrul demersului lui Ludwig, caracterul încărcat de teorie al propozițiilor de observare ar putea fi analizat în detaliu.

O altă idee centrală a programului lui Ludwig este descrierea aproximărilor intra și inter-teoretice cu ajutorul „structurilor uniforme”, un concept matematic cuprins între structurile topologice și metrice. Deși această idee a fost adoptată ulterior de celelalte programe structuraliste, ea joacă un rol unic în meta-teoria lui Ludwig în legătură cu finitismul său. El consideră că structurile matematice ale infinitului mare sau mic, a priori, nu au deloc o semnificație fizică; ele sunt instrumente preliminare pentru aproximarea realității fizice finite. Structurile uniforme sunt vehicule pentru exprimarea acestui tip particular de aproximare.

5.2.3 Interpretarea lui Ludwig despre mecanica cuantică

Am explicat deja că pentru Ludwig cadrul pentru reconstrucția teoriilor fizice nu a fost decât un instrument de dezvoltare a interpretării sale asupra mecanicii cuantice.

Nu este de mirare că există două relații strânse între cele două întreprinderi. Menționăm doar faptul că reconstrucția termenilor teoretici cu alți termeni care sunt mai ușor accesibili este deosebit de urgentă atunci când termenii teoretici se referă la domeniul microscopic. Acest lucru explică în special de ce Ludwig este un susținător al unei interpretări statistice a mecanicii cuantice, deoarece interpretările mai avansate, cum ar fi interpretarea cu o singură particulă a funcției de undă, în opinia sa, nu au o bază axiomatică. În actuala dezbatere privind interpretarea mecanicii cuantice, interpretarea statistică (sau interpretarea ansamblului) joacă doar un rol marginal și este, în plus, de obicei atribuită lui LE Ballentine (1970). Intrarea Wikipedia privind „interpretarea ansamblului” nu-l menționează deloc pe Ludwig.

Ar fi însă prematur să refuzăm lui Ludwig orice influență asupra dezvoltării teoriei cuantice. Există unele realizări, cum ar fi generalizarea observabililor la măsurile POV, a se vedea Busch și colab. (2016), care sunt bine cunoscute, de exemplu, în comunitatea care practică teoria informațiilor cuantice și care în sfârșit se întorc la Ludwig. De obicei, referința standard pentru aceste generalizări nu este Ludwig, ci elevul său K. Kraus, vezi Kraus (1983). În sfârșit, trebuie menționat faptul că axiomatica lui Ludwig a mecanicii cuantice a fost reînviată prin noi rezultate matematice, vezi Casinelli și Lahti (2016).

5.2.4 Opera tardivă a lui Ludwig

Cu un an înainte de moartea sa, Ludwig, împreună cu Gérald Thurler, au publicat o ediție revizuită și simplificată a lui Ludwig (1990) cu titlul „O nouă bază a teoriilor fizice”. Această lucrare nu poate fi folosită ca manual, dar este un document remarcabil al temelor centrale ale demersului său și a opiniilor sale generale despre fizică. Cartea arată clar că principala preocupare a lui Ludwig se referă la realismul științific, adică la întrebarea modului în care obiectele și relațiile ipotetice care au loc în cadrul unei teorii de succes dobândesc statutul de realitate fizică. Entitățile care nu pot revendica acest statut sunt denumite „povești” în întreaga carte. Exemple de basme în teoria cuantică sunt variabile ascunse și, poate surprinzătoare pentru unii cititori, și interpretarea stării cu o singură particulă (în contrast cu interpretarea ansamblului favorizată de Ludwig).

Printre noile concepte și instrumente dezvoltate în Ludwig / Thurler (2006) se numără următoarele:

  • Observațiile fizice sunt traduse pentru prima dată în propoziții ale unei teorii matematice auxiliare care conțin doar seturi finite și, într-o a doua etapă, înglobate aproximativ într-o teorie idealizată. Prin această manevră, autorii accentuează contrastul dintre operațiile fizice finite și ipotezele matematice care implică seturi infinite.
  • Seturile de inexactitate și măsurătorile de descarcerare sunt întotdeauna considerate chiar de la început și nu sunt introduse ulterior ca în versiunile anterioare ale programului Ludwig.
  • „Domeniul de bază” al unei teorii este acum acea parte a „domeniului aplicației” unde teoria este aplicată cu succes, până la un anumit grad de inexactitate.
  • Terminologia complicată referitoare la diverse tipuri de ipoteze din Ludwig (1990) este redusă radical la un număr mic de cazuri, inclusiv ipoteze neplăcute.
  • Problema măsurărilor indirecte de neîncetat este reformulată într-un mod elegant, care trebuie totuși examinat prin studii de caz.

5.2.5 Rezumat

În general, programul lui Ludwig este, în comparație cu cele ale lui Sneed și Scheibe, mai puțin descriptiv și mai normativ în ceea ce privește fizica. El a dezvoltat un ideal al modului în care ar trebui formulate teoriile fizice, în loc să reconstruiască practica propriu-zisă. Exemplul principal elaborat care se apropie de acest ideal este încă relatarea axiomatică a mecanicii cuantice, așa cum este descris în Ludwig (1985, 1987).

5.3 Programul lui Scheibe

Filozoful german Erhard Scheibe (1927-2010) a publicat mai multe cărți și numeroase eseuri pe diverse teme ale filozofiei științei; vezi, de exemplu, Scheibe (2001). El a comentat adesea programele lui Sneed și Ludwig, cum ar fi în „Compararea a două opinii recente asupra teoriilor”, reimprimată în Scheibe (2001, 175–194). Mai mult, el a publicat unul dintre primele studii de caz privind reducerea aproximativă a teoriei; a se vedea Scheibe 2001 (306-323) pentru studiul de caz din 1973.

În cărțile sale despre „reducerea teoriilor fizice”, Scheibe (1997, 1999) și-a dezvoltat propriul concept de teorie, care poate fi considerat într-o anumită măsură o poziție intermediară între cele ale lui Ludwig și Sneed. De exemplu, el combină în mod convenabil stilurile model-teoretice și sintactice ale lui Sneed și respectiv ale lui Ludwig. Întrucât principala sa preocupare este reducerea, el nu trebuie să acopere toate aspectele teoriilor fizice care sunt tratate în celelalte abordări. Așa cum am menționat deja, el propune un concept de reducere mai flexibil, care este deschis unor extensii care apar din noile studii de caz.

O caracteristică unică a demersului Scheibe este discuția detaliată despre aproape toate cazurile importante de reducere luate în considerare în literatura fizică. Acestea includ spațiu clasic vs. special-relativist, gravitația newtoniană față de relativitatea generală, termodinamica vs. teoria cinetică și mecanica clasică vs. El ajunge, în esență, la concluzia unei duble incompletități: încercările fizicienilor de a dovedi relațiile de reducere în cazurile de mai sus sunt în mare parte incomplete în conformitate cu propriile standarde, precum și în conformitate cu cerințele unui concept structuralist de reducere. Dar acest concept nu este complet, susține Scheibe, deoarece, de exemplu, o înțelegere satisfăcătoare a proceselor de limitare „contra-factuale” precum (hslash / rightarrow 0) sau (c / rightarrow / infty) nu încă a fost dezvoltat. Bolinger în publicația sa (2016) oferă un raport destul de general al programului structuralist, cu un accent deosebit pe activitatea lui Scheibe.

5.4 Interacțiuni între cele trei programe structuraliste

După cum sa menționat deja, programele lui Ludwig și Sneed au fost dezvoltate independent în anii '70, în timp ce programul lui Scheibe, cel puțin parțial, a provenit dintr-o revizuire critică a acestor două programe. Dar aceasta este doar o descriere grosieră. În plus, au existat numeroase interacțiuni reciproce între cele trei programe care au influențat elaborarea lor ulterioară. Următoarele observații pertinente din cărți și articole sunt furnizate, pe lângă diverse recunoașteri, din următoarele observații.

  • Balzer, Moulines și Sneed in their (1987) introduc conceptele de „specii de structuri” și „structuri uniforme” care joacă un rol central în Ludwig (1970, 1978) și nu sunt încă cuprinse în Sneed (1971).
  • Invers, Ludwig în al său (1990) a adăugat o secțiune 9.3 despre rețele de teorie (Theorienetze) care menționează lucrările respective ale lui Balzer și Moulines.
  • La sfârșitul său (2006), Ludwig de la p.3 se referă la opera lui Scheibe „din cauza numeroaselor asemănări”. Mai târziu la p.107 menționează o „discuție prin scrisori” cu Scheibe. Această corespondență a fost asigurată de B. Falkenburg și așteaptă o ediție științifică.

6. Rezumat

Am schițat trei programe structuraliste care au fost dezvoltate începând cu anii '70 pentru a aborda problemele din filosofia fizicii, unele dintre ele fiind relevante și pentru fizica însăși. Orice program care folosește un aparat formal greu pentru a descrie un domeniu și pentru a rezolva probleme specifice trebuie examinat în ceea ce privește economia instrumentelor sale: în ce măsură acest aparat este într-adevăr necesar pentru a-și atinge obiectivele? Sau este preocupat în principal de problemele generate de sine? Am încercat să oferim câteva argumente și materiale pentru cititorul care în cele din urmă trebuie să răspundă la aceste întrebări pentru el sau pentru ea însăși.

Bibliografie

Această bibliografie este restrânsă în principal la o selecție a câtorva cărți care au o oarecare importanță pentru cele trei programe structuraliste. O „Bibliografie a structuralismului” extinsă legată de programul lui Sneed a apărut în Erkenntnis, volumul 44 (1994). Un alt volum recent al lui Erkenntnis (79 (8), 2014) este dedicat noilor perspective asupra structuralismului. Vom citi mai jos câteva articole din acest volum și alte articole care sunt relevante pentru prezenta intrare. Din păcate, cărțile centrale ale lui Ludwig (1978) și Scheibe (1997, 1999) nu sunt încă traduse în engleză, dar vezi recentele Ludwig și Thurler (2006). Pentru o introducere în teoriile respective, cititorii englezi ar putea consulta capitolul XIII din Ludwig (1987) și capitolul V din Scheibe (2001).

  • Andreas, H., 2014, „Structurismul carnapian”, Erkenntnis, 79 (8): 1373–1391.
  • Andreas, H., și Zenker, F., 2014, „Conceptele de bază ale structuralului”, Erkenntnis, 79 (8): 1367–1372.
  • Aubin, D., 1997, „The Withering Immortality of Nicolas Bourbaki: A Cultural Connector at the Confluence of Mathematics, Structuralism and Oulipo in France”, Science in Context, 10 (02): 297–342.
  • Ballentine, LE, 1970, „Interpretarea statistică a mecanicii cuantice”, Rev. Mod. Phys., 42 (4): 358–381.
  • Balzer, W., și Moulines, CU, 1996, (eds.), Teoria structuralistă a științei, Probleme focale, Noi rezultate, Berlin: de Gruyter.
  • Balzer, W. și Moulines, CU, și Sneed, JD, 1987, An Architectonic for Science, Dordrecht: Reidel.
  • Bolinger, R., 2015, Rekonstruktion und Reduktion physikalischer Theorien, Epistemische Studien, Band 32, Berlin / Boston: De Gruyter.
  • Bourbaki, N., 1986, Teoria seturilor (Elemente de matematică), Paris: Hermann.
  • Busch, P., Lahti, P., Pellonpää, JP și Ylinen, K., 2016, Quantum Measurement, Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Cassinelli G. și Lahti P., 2016, „O bază axiomatică pentru mecanica cuantică”, găsită. Phys., 46: 1341–1373.
  • Gähde, U. 2014, „Determinarea teoretică a seturilor de baze: implicații pentru abordarea structuralistă”, Erkenntnis, 79 (8): 1459–1473.
  • Kraus K., 1983, State, Effects and Operations: Notions Fundamental of Quantum Theory, (Lecture Notes in Physics Volume 190), Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Ludwig, G., 1970, Deutung des Begriffs „physikalische Theorie” și axiomatische Grundlegung der Hilbertraumstruktur der Quantenmechanik dump Hauptsätze des Messens (Lecture Notes in Physics, Volumul 4), Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • –––, 1978, Die Grundstrukturen einer physikalischen Theorie, Berlin: Springer; Ediția a II-a, 1990; Traducere din franceză de G. Thurler: Les structures de base d'une théorie physique.
  • –––, 1985, O bază axiomatică pentru mecanica cuantică, vol. 1, Derivarea structurii spațiale Hilbert, Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • –––, 1987, O bază axiomatică pentru mecanica cuantică (volumul 2: mecanica cuantică și macrosisteme), Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Ludwig, G. și Thurler, G., 2006, Un nou fundament al teoriilor fizice, Berlin: Springer.
  • Scheibe, E., 1997, Die Reduktion physikalischer Theorien, Teil I, Grundlagen und elementare Theorie, Berlin: Springer.
  • –––, 1999, Die Reduktion physikalischer Theorien, Teil II, Inkommensurabilität und Grenzfallreduktion, Berlin: Springer.
  • –––, 2001, Între raționalism și empirism, documente selectate în filosofia fizicii, B. Falkenburg (ed.), Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Schmidt, H.-J., 1979, Axiomatic Characterization of Physical Geometry (Lecture Notes in Physics, Volume 111), Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Schröter, J., 1996, Zur Meta-Theorie der Physik, Berlin: de Gruyter.
  • Schurz, G., 2014, „Criterii de teoreticitate: declarație de legătură și viziune non-declarație”, Erkenntnis, 79 (8): 1521–1545.
  • Sneed, JD, 1971, Structura logică a fizicii matematice, Dordrecht: Reidel; Ediția a II-a, 1979.
  • Stegmüller, W., 1979a, The Structuralist View of Theories, Berlin Heidelberg New York: Springer.
  • Stegmüller, W., 1979b, „The Structuralist View: Sondaj, dezvoltări recente și răspunsuri la unele critici”, în Logica și epistemologia schimbării științifice, I. Niiniluoto și R. Tuomela (eds.), Amsterdam: Olanda de Nord.

Instrumente academice

pictograma omului sep
pictograma omului sep
Cum se citează această intrare.
pictograma omului sep
pictograma omului sep
Previzualizați versiunea PDF a acestei intrări la Societatea Prietenii SEP.
pictograma inpho
pictograma inpho
Căutați acest subiect de intrare la Proiectul Ontologia Filozofiei pe Internet (InPhO).
pictograma documente phil
pictograma documente phil
Bibliografie îmbunătățită pentru această intrare la PhilPapers, cu link-uri către baza de date a acesteia.

Alte resurse de internet

  • Alte structurale, pagina de dezambiguizare în Wikipedia.
  • Ansamblu interpretare în mecanică cuantică, intrare în Wikipedia

Recomandat: