물리학 철학

Philosophy of physics
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철학에서, 물리학의 철학은 현대 물리학의 개념적이고 해석적인 문제들을 다루는데, 그 중 많은 것들이 특정 종류의 이론 물리학자들에 의해 수행된 연구와 겹친다.물리학 철학은 크게 세 가지 영역으로 나눌 수 있습니다.

  • 양자역학의 해석: 주로 측정 문제에 대한 적절한 반응을 공식화하고 이론이 현실에 대해 말하는 것을 이해하는 방법에 관한 문제에 관한 것이다.
  • 공간과 시간의 특성:시간과 공간은 관계적인가, 아니면 순수하게 관계적인가?동시성은 일반적인가 아니면 상대적인가?시간적 비대칭이 열역학적 비대칭으로 완전히 환원될 수 있는가?
  • 이론 간 관계: 열역학이나 통계역학 같은 다양한 물리 이론 사이의 관계.이것은 과학적 축소 문제와 겹친다.

시공간 철학

주요 기사:시공간 철학

시공간(또는 시공간)의 존재와 본질은 물리학 [1]철학의 중심 주제이다.

시간을

주요 기사:물리학의 시간
많은 철학에서 시간은 변화로 여겨진다.

시간은 기본적인 양(즉, 다른 양으로 정의될 수 없는 양)으로 생각되는 경우가 많습니다. 왜냐하면 시간은 근본적으로 기본적인 개념으로 보여서 더 간단한 것으로 정의할 수 없기 때문입니다.하지만, 루프 양자 중력 같은 특정한 이론들은 시공간이 출현한다고 주장한다.카를로 로벨리처럼, 루프 양자 중력의 창시자 중 한 명이 말했다: "시공간에 더 이상의 장은 없고,[2] 단지 필드 위에 있다."시간은 측정을 통해 정의됩니다. 표준 시간 간격에 따라 정의됩니다.현재 표준 시간 간격('기존 초' 또는 단순히 '초'라고 함)은 133개의 세슘 원자에서 9,192,631,770개의 초미세 천이 진동으로 정의된다.(ISO 31-1).시간 및 작동 방식은 위의 정의에 따라 결정됩니다.그러면 시간은 속도, 운동량, 에너지, 그리고 장과 같은 개념을 정의하기 위해 공간과 질량의 기본적인 양과 수학적으로 결합될 수 있습니다.

뉴턴과 갈릴레오,[3] 그리고 20세기까지의 대부분의 사람들은 시간은 모든 곳에 있는 모든 사람들에게 똑같다고 생각했다.현대 시간 개념은 아인슈타인의 상대성 이론과 민코프스키의 시공간에서 시간의 속도가 다른 관성 기준 프레임에서 다르게 달리고 시공간과 시간이 시공간으로 합쳐지는 것에 기초한다.시간은 양자화 될 수 있으며 이론적으로 가장 작은 시간은 플랑크 시간과 같다.아인슈타인의 일반 상대성 이론과 멀리 떨어져 있는 은하계로부터의 빛의 적색 이동은 전체 우주와 시공간 자체가 약 138억 년 전 빅뱅에서 시작되었다는 것을 보여준다.아인슈타인의 특수 상대성 이론은 대부분 현재에 대해 형이상학적으로 특별한 것이 있는 시간 이론을 훨씬 덜 타당해 보이게 만들었다. 시간의 기준-프레임-의존성이 특권 있는 현재 순간에 대한 생각을 허용하지 않는 것처럼 보이기 때문이다.

시간 여행

주요 기사:시간 여행

몇몇 이론들, 특히 특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론들은 시공간에서 적절한 기하학, 또는 특정한 형태의 운동이 과거와 미래로 시간 여행을 가능하게 할 수 있다고 제안한다.이러한 이해를 돕는 개념에는 닫힌 시간 곡선 등이 있습니다.

알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 시간 여행으로 해석될 수 있는 시간 확장을 예측합니다.이 이론은, 정지해 있는 관찰자에 비해, 시간이 더 느리게 흐르는 것처럼 보인다고 말한다: 예를 들어, 움직이는 시계는 느리게 가는 것처럼 보일 것이다; 시계가 빛의 속도에 가까워지면 그것의 손은 거의 움직임을 멈춘 것처럼 보일 것이다.이러한 종류의 시간 연장의 효과는 인기 있는 "쌍둥이 역설"에서 더 자세히 논의됩니다.이러한 결과는 실험적으로 관찰할 수 있지만, 아인슈타인 이론의 본질적인 측면은 GPS 위성과 일상생활에서 사용되는 다른 첨단 시스템의 작동에 적용할 수 있는 방정식이다.

두 번째 유사한 유형의 시간 여행은 일반 상대성 이론으로 허용된다.이 유형에서 먼 관찰자는 깊은 중력 우물 바닥에 있는 시계가 더 느리게 지나가는 것을 볼 수 있으며, 깊은 중력 우물 안으로 내려갔다가 위로 당겨진 시계는 먼 관찰자와 함께 있던 정지된 시계보다 시간이 더 적게 지났음을 나타냅니다.

과학계의 많은 사람들은 과거 시간 여행은 인과관계, 즉 인과관계, 즉 인과관계에 위배되기[4] 때문에 가능성이 매우 낮다고 믿는다.예를 들어, 만약 당신이 과거로 돌아가 삶의 더 이른 단계에서 자살하려고 한다면, 무슨 일이 일어날 일은 할아버지의 역설로 이어집니다.스티븐 호킹은 미래에서 온 관광객의 부재는 시간 여행의 존재에 대한 강력한 반론을 구성한다고 제안한 바 있다. 시간 여행자는 외계인 [4]방문자가 아니라 시간 여행자를 동반하는 페르미 역설의 변형이다.

공간

주요 기사: 스페이스

우주는 물리학에서 몇 안 되는 기본적인 양 중 하나이며, 이는 현재 알려진 것보다 더 근본적인 것이 없기 때문에 다른 양을 통해 정의될 수 없다는 것을 의미합니다.따라서 다른 기본량(시간 및 질량 등)의 정의와 유사하게 공간은 측정을 통해 정의된다.현재 표준 미터 또는 단순 미터라고 불리는 표준 공간 간격은 1/299792458초의 시간 간격 동안 진공 상태에서 빛이 이동한 거리로 정의됩니다(정확).

고전 물리학에서, 공간은 3개의 좌표를 사용하여 어떤 위치도 설명할 수 있고 시간에 의해 매개 변수화될 수 있는 3차원 유클리드 공간이다.특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론은 3차원 공간보다는 4차원 공간을 사용한다; 그리고 현재 4차원 이상의 공간을 사용하는 많은 추측 이론들이 있다.

양자역학 철학

주요 기사:양자역학의 해석

양자역학은 특히 양자역학의 정확한 해석에 관한 현대 물리학 철학의 큰 초점이다.매우 광범위하게, 양자 이론에서 행해지는 많은 철학적인 작업은 중첩 [5]상태를 이해하려고 하는 것입니다: 입자들이 한 번에 하나의 결정적 위치에 있을 뿐만 아니라, "여기에" 있고, 동시에 "여기에" 있는 것처럼 보이는 특성입니다.그러한 급진적인 견해는 많은 상식적인 형이상학적 생각을 그들의 머리 위로 돌리게 한다.현대 양자역학의 많은 철학은 매우 경험적으로 성공한 양자역학의 형식주의가 우리에게 물리적 세계에 대해 말해주는 것을 이해하는 것을 목표로 한다.

에버렛의 해석

주요 기사:다세계적 해석

에버렛, 즉 양자역학의 다세계적 해석은 양자계의 파동함수가 물리계의 실체에 대한 주장을 우리에게 말해주고 있다고 주장한다.그것은 파동함수 붕괴를 부정하며, 중첩 상태는 단순히 그 변수들의 불확정성을 나타내는 것이 아니라 문자 그대로 물체가 위치한 다세계의 현실을 설명하는 것으로 해석되어야 한다고 주장한다.이것은 때때로 과학적 [6]사실주의의 결과로서 주장되기도 하는데, 그것은 과학 이론이 말 그대로 우리에게 세계를 진실되게 묘사하는 것을 목표로 한다고 말한다.

Everett 해석의 한 가지 쟁점은 가능성이 이 계정에서 수행하는 역할이다.에버렛의 설명은 완전히 결정론적인 반면, 확률은 양자역학에서 [7]무시할 수 없는 역할을 하는 것처럼 보인다.현대의 에버렛 학파들은 특정한 결정 이론적인 증거를 [8]통해 Born 규칙을 따르는 확률에 대한 설명을 얻을 수 있다고 주장해 왔다.

물리학자 롤랜드 옴네스는 파동함수가 각각 균등하게 존재하는 별개의 세계로 퇴화되면서 파동함수가 하나의 고유한 실제 결과만을 남긴다는 에버렛의 관점과 실험적으로 구별하는 것은 불가능하다고 언급했다.따라서, 두 견해 사이의 논쟁은 큰 "균열"을 나타낸다. "실제의 모든 특징이 우리의 이론 모델에 의해 재구축에 다시 나타났다; 한 가지를 제외한 모든 특징:[9] 사실의 독특성."

불확도 원리

주요 기사:불확도 원리

불확도 원리는 예를 들어 위치와 운동량 등 켤레 변수 쌍의 동시 측정 정확도에 대한 상한을 주장하는 수학적 관계이다.연산자 표기법 형식에서 이 한계는 변수의 대응하는 연산자의 정류자를 평가하는 것입니다.

불확실성 원칙은 다음과 같은 질문에 대한 답변으로 나타났다.만약 전자가 파동이라면 어떻게 핵 주변의 전자의 위치를 측정할 수 있을까요?양자역학이 개발되었을 때, 그것은 파동역학을 사용하는 시스템의 고전적 기술과 양자적 기술 사이의 관계인 것으로 보였다.

1927년 3월, 닐스 보어의 연구소에서 일하면서, 베르너 하이젠베르크는 불확실성의 원리를 공식화함으로써 코펜하겐 양자역학의 해석이라고 알려진 것의 기초를 다졌다.하이젠버그는 폴 디락과 파스쿠알 조던의 논문을 연구해 왔다.그는 방정식의 기본 변수 측정에서 문제를 발견했다.그의 분석은 입자의 위치와 운동량을 동시에 측정하려고 하면 항상 불확실성, 즉 부정확성이 나타난다는 것을 보여주었다.하이젠버그는 측정에서 이러한 불확실성이나 부정확성은 실험자의 잘못이 아니라 본질적으로 기본이며 이러한 [10]연산자의 정의에서 발생하는 양자역학 연산자의 고유한 수학적 특성이라고 결론지었다.

코펜하겐의 양자역학 해석이라는 용어는 결정론을 믿고 보어-하이젠베르크 이론의 공통적인 특징을 위협으로 본 비판자들에 의해 하이젠베르크의 불확정성 원리와 종종 상호 호환되고 동의어로 사용되었다.코펜하겐의 양자역학 해석에서 불확도 원리는 기초적인 수준에서 물리적 우주가 결정론적 형태로 존재하는 것이 아니라 확률 또는 가능한 결과의 집합으로서 존재하는 것을 의미한다.예를 들어, 회절 슬릿을 통과하는 수백만 개의 광자에 의해 생성된 패턴(확률 분포)은 양자역학을 사용하여 계산할 수 있지만, 각 광자의 정확한 경로는 알려진 어떤 방법으로도 예측할 수 없다.코펜하겐 해석은 이론적으로 무한정 정확한 측정으로도 예측할 수 없다고 주장한다.

물리학 철학사

아리스토텔레스 물리학

아리스토텔레스의 물리학은 우주를 중심이 있는 구로 보았다.지구, 물, 공기, 불 등 고전적인 요소들로 구성된 물질은 우주의 중심, 지구의 중심, 또는 그것으로부터 떨어져 위로 내려가는 것을 추구했다.달, 태양, 행성, 별과 같은 에테르에 있는 것들이 우주의 중심을 [11]돌았다.이동은 장소,[11] 즉 공간의 변화로 [12]정의됩니다.

뉴턴 물리학

우주에서의 물질의 움직임에 관한 아리스토텔레스 물리학의 암묵적 공리는 뉴턴의 운동 [13]제1법칙에 의해 뉴턴 물리학에서 대체되었다.

모든 물체는 충격받은 힘에 의해 상태를 바꾸도록 강요받는 경우를 제외하고 정지 상태 또는 일직선 운동을 지속한다.

"모든 물체"는 달과 사과를 포함하며, 모든 종류의 물질, 공기, 물, 돌, 심지어 불꽃을 포함합니다.어떤 것도 자연스럽고 고유한 움직임을 [14]가지고 있지 않다.절대 공간은 3차원 유클리드 공간이고, 무한하고 [14]중심이 없는 공간입니다."정지해 있다"는 것은 시간이 [15]지남에 따라 절대적인 공간에서 같은 장소에 있는 것을 의미합니다.공간의 위상 및 아핀 구조는 일정한 속도로 직선으로 이동할 수 있어야 합니다. 따라서 공간과 시간 모두 확실하고 안정적인 [16]치수를 가져야 합니다.

라이프니츠

고트프리트 빌헬름 라이프니츠, 1646–1716은 뉴턴과 동시대인이었다.그는 종종 데카르트와 뉴턴과 의견이 맞지 않는 그의 주위에서 일어나는 정리와 역학에 상당한 기여를 했다.그는 공간을 상대적인 것으로 간주하는 운동 에너지와 위치 에너지에 기초한 새로운 운동 이론(역학)을 고안한 반면, 뉴턴은 공간이 절대적이라고 철저히 확신했다.라이프니츠의 성숙한 육체적 사고의 중요한 예는 1695년의 [17]시편 다이나믹움이다.

아원자 입자와 그것들을 지배하는 양자역학의 발견이 있기 전까지, 자연에 대한 많은 추측적 생각들은 정역학이나 역학으로 환원될 수 없었다.

그는 뉴턴에 맞서 공간, 시간, 운동은 절대적인 [18]것이 아니라 상대적인 것이라고 주장함으로써 알버트 아인슈타인을 예측했다: "나는 내 자신의 의견에 대해 여러 번 말했지만, 나는 단지 상대적인 무엇이라고 생각한다, 시간은 [19]연속의 순서인 것처럼, 나는 단지 공생의 순서라고 생각한다."

물리학 철학의 중요성에 대한 아인슈타인의 작품에서 인용한 것

아인슈타인은 그의 이론의 철학적 의미에 관심이 있었다.

알버트 아인슈타인은 그의 작품의 철학적 결론에 매우 관심이 있었다.그는 다음과 같이 쓰고 있다.

방법론의 중요성과 교육적 가치, 그리고 과학의 역사와 철학에 대해서는 전적으로 당신의 의견에 동의합니다.오늘날 많은 사람들, 심지어 전문 과학자들도 수천 그루의 나무를 봤지만 숲을 본 적이 없는 사람처럼 보입니다.역사적이고 철학적인 배경지식은 대부분의 과학자들이 고통받고 있는 그의 세대의 편견으로부터 그런 종류의 독립을 준다.철학적 통찰에 의해 만들어진 이 독립성은 내 생각에 단순한 장인이나 전문가와 진정한 진리 추구자 사이의 구별의 표시이다.아인슈타인로버트 A에게 보내는 편지손튼, 1944년 12월 7일EA 61 ~574

기타:

어떻게 제대로 된 재능을 가진 자연과학자가 인식론에 관심을 갖게 되었을까?그의 전공은 더 이상 가치 있는 일이 없습니까?많은 동료들이 그렇게 느낀다고 말하는 것을 들었고, 많은 동료들로부터도 느꼈습니다.이 감정은 공유할 수 없습니다.사물을 주문하는 데 유용한 것으로 입증된 개념은 쉽게 우리를 지배할 수 있는 권위를 얻어서 우리는 그들의 지구적 기원을 잊고 그것을 바꿀 수 없는 증여로 받아들인다.그래서 그것들은 '생각의 필요성', '선험적 기부' 등으로 각인된다.

과학적 진보의 길은 종종 그러한 오류를 통해 오랫동안 통하지 못하게 된다.그 때문에, 오랜 공통의 컨셉을 분석해, 그 정당성과 유용성이 좌우되는 상황이나, 개별적으로 어떻게 성장해 왔는지를 나타내는 것이 연습이 되어 버린다면, 그것은 결코 헛된 게임이 아닙니다.이렇게 하면 그들의 엄청난 권위는 무너질 것이다.아인슈타인, 1916, "에른스트 마하 기념 통지", Physikalische Zeitschrift 17: 101-02.

다음 항목도 참조하십시오.일세 로젠탈 슈나이더

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레퍼런스

  1. ^ Maudlin, Tim (2012). Philosophy of Physics: Space and Time. Princeton University Press. p. xi. ISBN 978-0691143095. Retrieved 3 October 2017. ...the existence and nature of space and time (or space-time) is a central topic.
  2. ^ Rovelli, C. (2004)양자 중력케임브리지 수학물리학에 관한 논문. 페이지 71
  3. ^ 로저 펜로즈, 2004년현실로의 길: 우주의 법칙에 대한 완전한 가이드.런던: 조나단 케이프.ISBN 0-224-04447-8(하드커버), 0-09-944068-7(페이퍼백)
  4. ^ a b Bolonkin, Alexander (2011). Universe, Human mmortality and Future Human Evaluation. Elsevier. p. 32. ISBN 978-0-12-415810-8. 32페이지 발췌
  5. ^ BristolPhilosophy (19 February 2013). "Eleanor Knox (KCL) – The Curious Case of the Vanishing Spacetime". Archived from the original on 11 December 2021. Retrieved 7 April 2018 – via YouTube.
  6. ^ 데이비드 월러스, '이머전트 멀티버스', 1-10페이지
  7. ^ 데이비드 월러스, '이머징 멀티버스', 113-117페이지
  8. ^ 데이비드 월리스, '이머전트 멀티버스', 157-189페이지
  9. ^ Omnès, Roland (2002). "11". Quantum philosophy : understanding and interpreting contemporary science (in French) (First paperback printing, 2002, translated by Arturo Spangalli. ed.). Princeton: Princeton University Press. p. 213. ISBN 978-1400822867.
  10. ^ 닐스 보어, 원자물리학과 인간지식, 페이지 38
  11. ^ a b 팀 모들린(2012-07-22)물리철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (프린스턴 현대철학재단) (p.3)프린스턴 대학 출판부킨들 에디션"구이기 때문에 아리스토텔레스의 우주는 기하학적으로 특권을 가진 중심을 포함하고 있고, 아리스토텔레스는 그 중심을 다른 종류의 물질의 자연 운동을 특징짓는 데 참고합니다."위쪽으로", "아래쪽으로", "균일한 원형 운동"은 모두 우주의 중심으로 정의된다.
  12. ^ 팀 모들린(2012-07-22)물리철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (프린스턴 현대철학재단) (p.4)프린스턴 대학 출판부킨들 에디션"아리스토틀은 우리 모두가 직관적으로 사용하는 공간의 개념과 운동의 상관적 개념을 채택합니다."
  13. ^ 팀 모들린(2012-07-22)물리학 철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (현대 철학의 프린스턴 재단) (4-5페이지)프린스턴 대학 출판부킨들 에디션"뉴턴의 물리학은 그의 운동의 제1법칙: 법칙 I: 모든 물체는 충격을 받은 힘에 의해 상태를 바꾸도록 강요받는 경우를 제외하고 정지상태 또는 일직선상의 균일한 운동을 지속한다. 1 이 하나의 법칙은 아리스토텔레스 우주를 산산조각 나게 한다."
  14. ^ a b 팀 모들린(2012-07-22)물리철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (프린스턴 현대철학재단) (p.5)프린스턴 대학 출판부킨들 에디션
  15. ^ 팀 모들린(2012-07-22)물리학 철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (현대 철학의 프린스턴 재단) (9-10페이지)프린스턴 대학 출판부킨들 에디션"뉴튼은3 E의 기하학적 구조를 가진 공간적 경기장의 존재를 믿었다.그는 이 무한한 3차원 공간이 매 순간 존재한다고 믿었다.그리고 그는 또한 훨씬 더 미묘하고 논란이 많은 어떤 것, 즉 똑같이 같은 공간이 시간이 지나도 지속된다는 것을 믿었습니다."
  16. ^ 팀 모들린(2012-07-22)물리철학: 공간과 시간: 공간과 시간 (프린스턴 현대철학재단) (p.12).프린스턴 대학 출판부Kindle Edition. "...우주는 토폴로지, 아핀 구조 및 메트릭을 가져야 합니다. 시간은 토폴로지 및 메트릭과 1차원이어야 합니다. 그리고 가장 중요한 것은 공간의 개별 부분이 시간이 지나도 지속되어야 합니다.
  17. ^ Ariew and Garber 117, Loemker 46 46, W II.5.라이프니츠와 물리학에 대해서는 졸리(1995)와 윌슨(1989)의 거버의 장을 참조한다.
  18. ^ Rafael Ferraro (2007). Einstein's Space-Time: An Introduction to Special and General Relativity. Springer. p. 1. ISBN 978-0-387-69946-2.
  19. ^ H. G. Alexander, ed. 맨체스터 라이프니츠-클라크 통신 참조:맨체스터 대학 출판부, 페이지 25-26.

추가 정보

외부 링크

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