Uvod u filozofiju fizike – zimski semestar 2013.
Predavači: Slobodan Perović i Milan Ćirković
Termin: ponedeljak 16-19h, Filozofsko drustvo Srbije
Na kursu ćemo se upoznati sa nekim osnovnim pojmovima iz nekoliko ključnih oblasti savremene fizike,
u meri u kojoj nam je to potrebno da bi smo razumeli osnove filozofskih problema koji iz njih proističu.
Tokom kursa ćemo uvesti neke tehničke aspekte teorija koji neće zahtevati razumevanje koje prevazilazi
gimnazijsko obrazovanje u oblasti fizike ili fakultetskog nivoa uvodnih kurseva fizike.
I Filozofski aspekti kvantne teorije
Nakon što se upoznamo sa osnovnim konceptima kvantne mehanike kao i nekim od ključnih
eksperimenata na kojima se teorija zasniva, diskutovaćemo dve osnovne suprotstavljene interpretacije
te teorije. Nakon toga upoznaćemo se sa jednim od konceptualnih problem koji prostiču iz teorije, naime
problemom kvantnih entiteta i pokušajima da se on razreši.
I.1. Kvantna mehanika: ključni eksperimenti i pojmovi
•
•
G. Gamow, Thirty Years That Shook Physics: The Story of Quantum Theory, Dover Publications,
1985.
A. D’Abro, The Rise of New Physics, Vol. II, Dover 1951.
I.2. Rane interpretacije kvantne mehanike:
•
•
Niels Bohr, Atomic Theory and the Description of Nature.
E. Schrödinger, Interpretation of Quantum Mechanics: Dublin Seminars, Ox Bow Press 1995.
I.3. Šta su kvantni entiteti?
•
•
•
Paul Teller, “Relational Holism and QM”. BJPS. 37: 71-81, 1986.
F. Kronz and J. Tiehen, “Emergence and Quantum Mechanics”. Philosophy of Science. 69: 324347, 2002.
Michael Redhead & Paul Teller, “Particle Labels and the Theory of Indistinguishable Particles in
Quantum Mechanics. BJPS 43 (2):201-218, 1992.
1
II Problem strele vremena
Zašto je makroskopski svet vremenski asimetričan, iako je mikroskopska fizika vremenski sasvim
simetrična? Zašto nam se čini da postoji objektivna razlika između prošlosti i budućnosti, mada su svi
dinamički zakoni potpuno invarijantni u odnosu na preokretanje smera vremena? Ovaj problem »strele
vremena« ima mnoge oblike, od kojih neki prevazilaze domen filozofije fizike. Ovde ćemo dati kratak
uvod u ovaj problem i pokazati kako se on manifestuje u dve velike oblasti fizike – termodinamici i teoriji
gravitacije. Konačno, ukazaćemo na vezu koja postoji između problema strele vremena u fizici i širih
filozofskih perspektiva, naročito onih koji se tiču metafizičkih teorija vremena i kauzalnosti.
II. 1. Ireverzibilnost u klasičnoj termodinamici
•
•
•
L. Boltzmann, “On Certain Questions of the Theory of Gases,” Nature 51, 413 (1895).
J. Uffink, “Bluff your way in the Second Law of Thermodynamics,” Studies in History and
Philosophy of Modern Physics 32B, 305 (2001).
H. D. Zeh, The physical basis of the direction of time (Springer Verlag, New York, 1992).
II. 2. Ireverzibilnost i gravitacija
•
•
J. Bekenstein, “Black holes and entropy,” Physical Review D 7, 2333 (1973).
P. C. W. Davies, The Physics of Time Asymmetry (University of California Press, Berkeley, 1977).
II.3. Ireverzibilnost i filozofske teorije vremena i kauzalnosti
•
•
•
Price, H. 1996, Time's Arrow and Archimedes' Point (Oxford University Press, Oxford).
L. P. Horwitz, R. T. Arshansky, and A. C. Elitzur, “On the two aspects of time: The distinction and
its implications,” Found. Phys. 18, 1159 (1988).
Fritz Rohrlich, “Causality and the Arrow of Classical Time,” Stud. Hist. Phil. Mod. Phys., Vol. 31,
No. 1, pp. 1-13, 2000.
III Singularnosti u klasičnoj teoriji polja
Još od Aristotela prihvatamo da sve veličine kojima fizika operiše moraju biti konačne. Međutim,
singularnosti (shvaćene kao oblasti u kojima je bar neka fizička veličina beskonačna) pojavljuju se i u
klasičnoj i u kvantnoj teoriji polja. Singularnost je suštinski problem svake fizičke teorije u kojoj se pojavi
– singularnosti označavaju slom samog koncepta fizičkog zakona. Ovde ćemo razmotriti kako se
suočavamo sa singularnostima u klasičnoj teoriji (koju oličavaju Meksvelova elektrodinamika i
Ajnštajnova opšta teorija relativnosti), te dati neke naznake o rešavanju problema singularnosti u
2
kvantnoj teoriji (posebno Fajnmenovoj kvantnoj elektrodinamici). Takođe ćemo demonstrirati blisku
vezu problema singularnosti sa problemom samo-interakcije.
III.1. Meksvelova elektrodinamika, elektromagnetska masa i put ka specijalnoj teoriji relativnosti
•
•
Feynman, R. P., Leighton, R. B., and Sands, M. 1964, The Feynman Lectures on Physics (AddisonWesley, Reading, Massachusetts), vol. II, poglavlje 28.
P. A. M. Dirac, “Classical Theory of Radiating Electrons,” Proc. R. Soc. Lond. A 1938 167, 148-169.
III.2. Singularnosti u teoriji gravitacije
•
•
Geroch, R., 1981, General Relativity from A to B, Chicago: University of Chicago Press
Curiel, Eric and Peter Bokulich. "Singularities and Black Holes". Stanford Encyclopedia of
Philosophy.
III.3. Problem samo-interakcije, put ka kvantnoj teoriji polja i renormalizacija
•
•
•
R. P. Feynman, “QED - neobična teorija materije i svetlosti” (Heliks, 2012).
F. Rohrlich, “Classical self-force”, PHYSICAL REVIEW D, VOLUME 60, 084017 (1999).
Delamotte, Bertrand ; A hint of renormalization, American Journal of Physics 72 (2004) 170–
184.
IV Filozofski aspekti gravitacije i kosmologije
Filozofija kosmologije je u poslednjih pola veka izrasla u veliku i dinamičnu oblast filozofije fizike. Ovde
ćemo razmotriti samo nekoliko problema, među velikim mnoštvom sličnih: postoji li kosmološki okvir za
definisanje inercijalnih svojstava tela (“Mahov princip”), može li kosmologija sadržavati početak i kraj
vremena, te postoji li jedan kosmološki domen (“univerzum”) ili imamo posla sa velikim skupom takvih
domena (“multiverzumom”)? Sve ovo su velikim delom sasvim otvorena pitanja koja otvaraju brojne
prilike za samostalni rad.
IV.1. Mahov princip
•
Barbour, J. & Pfister, H. 1995, Mach’s Principle: From Newton’s Bucket to Quantum Gravity
(Birkhauser, Boston).
IV.2. Klasična kosmologija
•
•
•
Kragh, H. 1996, Cosmology and Controversy (Princeton University Press, Princeton).
Misner, C. W. 1969, “Absolute Zero of Time,” Phys. Rev. 186, 1328-1333.
G. F. R. Ellis and G. B. Brundrit, “Life in the infinite universe,” Q. Jl. R. astr. Soc. 20, 37 (1979).
IV.3. Univerzum ili multiverzum?
•
•
J. J. C. Smart, Our Place in the Universe: A Metaphysical Discussion (Blackwell, Oxford, 1989).
A. D. Linde, Inflation and Quantum Cosmology (Academic Press, San Diego, 1990).
3
•
•
M. Tegmark, “Does the universe in fact contain almost no information?” Found. Phys. Lett. 9, 25
(1996).
Ellis, G. F. R., Kirchner, U., and Stoeger, W. R. 2004, “Multiverses and physical cosmology,” Mon.
Not. R. Astron. Soc. 347, 921-936.
V Poreklo kompleksnosti i standardni model fizike čestica
Standardni model elementranih čestica je teorija koja je nastala sintezom mnogobrojnih
eksperimentalnih rezultata i kvatne teorije polja. Upoznaćemo se sa načinom na koji se objašnjavaju i
otkrivaju svojstva elementarnih čestica, nakon čega ćemo diskutovati neke epistemološke probleme u
formiranju Standardnog modela koji sa kojima se fizika nije suočavala u svojoj prethodnoj istoriji.
VI.1. Poreklo kompleksnosti i atomizam (“Talesov problem”)
•
Gerald Feinberg, “Physics and the Thales problem”, Journal of Philosophy 63 (1):5-17 (1966).
VI.2. Standardni model
•
•
Cottingham, W.N., and Greenwood D.A., An Introduction to the Standard Model of Particle
Physics, Cambridge Universiyt Press, 2007.
Mjakišev, G.J. Elementarne Čestice, NOLIT, 1983.
VI.3. Epistemološki aspekti Standardnog modela
•
•
MacKinnon, E. 2008, “The Standard Model as a Philosophical Challenge.” Philosopy of Science 75
(4): 447-457.
Perovic S. “Missing Experimental Challenges to the Standard Model of Particle Physics”, Studies
in History and Philosophy of Modern Physics, Vol. 42, 32-42, 2011.
4
Download

Silabus - Slobodan Perovic