Ранее: Глава 2.6. Неравновесные состояния в статистической механике
В предыдущих частях книги рассмотрены классическая термодинамика и статистическая механика и это дает необходимый материал для перехода к философии физики. В этой части книги речь пойдет про взаимоотношения между математикой, физикой, проводимыми экспериментами и заключениями, которые делаются в физике на этой основе. Другими словами, будет предложено рассмотрение с точки зрения деятельности физиков, проводящих исследования.
Рассмотрим следующую ситуацию. Несколько физиков сидят за столом, на котором стоит горящая свечка. Физики объясняют происходящие процессы; физики записывают математические уравнения на доске или же показывают их на экране проектора, а также находят решения этих уравнений на компьютере. Физики используют как классическую термодинамику, так и статистическую механику, а параллельно проводятся необходимые измерения с использованием приборов, которые затем сравниваются с предсказаниями теории. Речь однако не пойдет про социологию физики, рассмотрение останется на уровне философии физики.
В этой части книги будет проведено более детальное рассмотрение использования математики в физике на примере термодинамики и статистической механики. В настоящее время математика и физика — это разные научные дисциплины, в то же время физика невозможна без математики, а математика как таковая вполне может обойтись без физики. Так было не всегда, развитие математики в свое время проходило под эгидой механики, что в настоящее время все еще находит отражение в названии математических факультетов — механико-математический факультет. Однако после появления неевклидовых геометрий пути математики и физики разошлись и в этой главе рассмотрение просто отталкивается от факта существования двух разных дисциплин.
Нередко можно услышать утверждение, что ‘математика — это просто язык’. Приведу еще раз ссылку на онлайновую версию таблиц: ‘Термодинамические свойства индивидуальных веществ‘. Рекомендуется открыть их и просмотреть таблицы для нескольких веществ. Таблицы наглядно показывают, что если математика является языком, то это, как минимум, язык чисел; поэтому сравнение языка математики с обычным языком никак не помогает понять использование математики физики. Точно также таблицы показывает разрыв между описанием свойств вещества в виде термодинамических свойств и самим веществом. Таким образом, следует более детально разобраться, каким образом численные значения физических величин сопоставляются процессам, протекающим непосредственно в пламени свечи.
В первой главе будет предложена терминология для рассмотрения взаимоотношения математики и физики, основанная на практике физических исследований. В первую очередь будет разобрана проблема координации, каким образом физикам удается перейти на язык чисел, то есть, будет рассмотрен более детально процесс проведения реальных измерений. Отмечу, что это не имеет отношения к проблеме измерения в квантовой механике, речь идет про проведение реальных экспериментов и использование метрологии.
Проводимые эксперименты, а также метрология, зависят от теории физики. Тем не менее, несмотря на эту зависимость можно говорить об уровне экспериментальной физики. Выход за рамки экспериментальной физики будет называться экстраполяционизмом. В этот термин не вкладываются отрицательные коннотации; экстраполяционизм будет рассматриваться как исследовательская программа. С другой стороны, выход далеко за рамки экспериментальной физики будет называться радикальным экстраполяционизмом.
В последующих двух главах предложенная терминология будет использована для анализа механики сплошных сред и статистической механики. Будет использована метафора математических очков и таким образом рассмотрены вопросы, каким образом выглядит мир в математических очках на основе теории термодинамики и статистической механики соответственно.
Далее будет проведено сопоставление двух уровней организации, соответствующих сплошным средам и статистической механике. Метафора математических очков в данном случае приводит к вопросу о взаимоотношений математических формализмов и тем самым будет проведено обсуждение взаимоотношений термодинамики и статистической механики с точки зрения формализмов теорий, а также соответствующих экспериментов.
В отдельной главе дается критика термодинамики информации. Проблема координации для информации как физической величины осталась нерешенной. Другими словами, не удается провести одновременное рассмотрение двух вопросов при обсуждении информации как физической величины: 1) Что можно считать измерением информации; 2) Что такое информация.
В последней главе проведенное рассмотрение будет сопоставлено с более обычным обсуждением в философии физики научного реализма и антиреализма. Будут затронуты вечные философские вопросы, но решений предложено не будет.
Далее: Глава 1. Физика, математика и мир
Обсуждение