Материя, кеңістік, уақыт және энергияны зерттеудің философиясы

Кіріспе

Материя, кеңістік, уақыт және энергияны зерттеудің шындықтары мен принциптері

Философияда физика философиясы қазіргі физикадағы тұжырымдық және түсіндіру мәселелерімен айналысады, олардың көпшілігі белгілі бір теориялық физиктер жүргізетін зерттеулермен байланысты. Тарихи тұрғыдан алғанда, физика философтары кеңістік, уақыт және материяның мәні, олардың өзара әрекеттесуін реттейтін заңдар, сондай-ақ физиктер қолданатын теориялардың эпистемологиялық және онтологиялық негіздері сияқты сұрақтарды қарастырған. Бұл ғылым философияның метафизика, эпистемология және ғылым философиясы сияқты түрлі салаларынан білім алады, сонымен қатар теориялық және тәжірибелік физиканың соңғы жетістіктерімен байланыста болады. Қазіргі зерттеулер қазіргі физиканың үш негізгі тірегіндегі мәселелерге бағытталған:

Кванттық механика: кванттық теорияны түсіндіру, оның ішінде кванттық күйлердің мәні, өлшеу мәселесі және бақылаушылардың рөлі. Сонымен қатар, кванттық байланыс, жергілікті емес және кванттық-классикалық қатынастардың салдары зерттеледі. Салыстырмалылық: арнайы және жалпы салыстырмалылық теориясының тұжырымдық негіздері, оның ішінде кеңістік-уақыттың мәні, бір уақытта болу, себеп-салдар және детерминизм. Кванттық механикамен үйлесімділік, гравитациялық ерекшеліктер және релятивистік космологияның философиялық салдары да зерттеледі. Статистикалық механика: микроскопиялық және макроскопиялық сипаттамалар арасындағы байланыс, ықтималдықты түсіндіру, қайтымсыздықтың пайда болуы және уақыт бағыты. Термодинамика негіздері, энтропияны түсінудегі ақпарат теориясының рөлі және физикадағы түсіндіру және редукция үшін салдары. Басқа да зерттеу салалары физикалық заңдардың мәні, симметриялар және сақталу принциптері; математиканың рөлі; кванттық гравитация, кванттық ақпарат және күрделі жүйелер сияқты жаңа салалардың философиялық салдары. Физика философтары философиялық талдау негіздерді анықтайды, салдарларын түсіндіреді және физикадағы теорияны дамытуға бағыттайды деп санайды.

Уақыт пен кеңістіктің философиясы

Ғарыш пен уақыттың (немесе ғарыш-уақыттың) болуы мен мәні физика философиясының орталық тақырыптары болып табылады.

Уақыт

Уақыт көбінесе негізгі шама деп саналады (яғни, басқа шамалар арқылы анықтау мүмкін емес шама), себебі уақыт өте қарапайым, фундаменталды ұғым сияқты көрінеді, сондықтан оны ешқандай қарапайым нәрсе арқылы анықтау қиын. Алайда, циклдық кванттық гравитация сияқты кейбір теориялар кеңістік-уақыттың туынды екенін айтады. Күллі кванттық гравитацияның негізін қалаушылардың бірі Карло Ровелли айтқандай: "Енді кеңістік-уақытта өрістер жоқ, тек өрістердің үстінде өрістер ғана бар". Уақыт өлшеу арқылы анықталады – оның стандартты уақыт аралығы арқылы. Қазіргі уақытта стандартты уақыт аралығы («дәстүрлі секунд» немесе жай ғана «секунд» деп аталады) 133 цезий атомындағы гипержұп өтудің 9 192 631 770 тербелісі ретінде анықталады (ISO 31 1). Уақыт не екені және ол қалай жұмыс істейді – жоғарыдағы анықтамадан туындайды. Уақыт математикалық тұрғыдан кеңістік пен массаның негізгі шамаларымен біріктіріліп, жылдамдық, импульс, энергия және өрістер сияқты ұғымдарды анықтайды. Ньютон мен Галилей, сондай-ақ 20 ғасырға дейінгі көптеген адамдар уақыттың барлығы үшін бірдей екенін ойлады. Уақыттың қазіргі заманғы түсінігі Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы мен Минковскийдің кеңістік-уақытына негізделген, онда уақыттың жылдамдығы әртүрлі инерциялық есептеу жүйелерінде әртүрлі болады, ал кеңістік пен уақыт кеңістік-уақытқа біріктіріледі. Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы, сондай-ақ алыстағы галактикалардан келетін жарықтың қызылға қарай ығысуы бүкіл Ғаламның және мүмкін кеңістік-уақыттың өзі 13,8 миллиард жыл бұрын Ұлы жарылыста басталғанын көрсетеді. Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясы көбінесе (бірақ әрдайым емес) қазіргі сәтте метафизикалық ерекшелік бар уақыт теорияларын азырақ ықтимал етіп көрсетті, себебі уақыттың есептеу жүйесіне тәуелділігі ерекше қазіргі сәт туралы идеяға мүмкіндік бермейді.

Уақытпен саяхат

Кейбір теориялар, ең бастысы жалпы салыстырмалылық теориясы, кеңістік-уақыттың сәйкес геометриясы немесе кеңістіктегі қозғалыстың белгілі бір түрлері уақытты өткенге және болашаққа саяхаттауға мүмкіндік беретінін ұсынады. Мұндай түсінікке көмектесетін ұғымдардың бірі – жабық уақыт тәрізді қисық. Альберт Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясы (және, оның жалпы теориясына қатысты) уақыттың өзгеруін болжайды, оны уақыт саяхаты ретінде қарастыруға болады. Теорияға сәйкес, тұрақты бақылаушыға қарағанда, жылдам қозғалатын денелер үшін уақыт баяулай түседі: мысалы, қозғалатын сағат баяу жүреді; сағат жарық жылдамдығына жақындағанда, оның тілі инесі дерлік тоқтап қалады. Осы типтегі уақыттың өзгеруінің салдары танымал "екі егіздің парадоксы" арқылы талқыланады. Бұл нәтижелер тәжірибелік түрде байқалатын болғамен, Эйнштейн теориясының маңызды бөлігі – GPS спутниктерінің және күнделікті өмірде қолданылатын басқа да жоғары технологиялық жүйелердің жұмыс істеуіне қатысты теңдеулерді қамтиды. Жалпы салыстырмалылық теориясы уақыт саяхатының тағы бір, ұқсас түрін рұқсат етеді. Бұл жағдайда, алысқа орналасқан бақылаушы үшін терең гравитациялық құдық түбіндегі сағат уақыты баяулайды, ал терең гравитациялық құдыққа түсіріліп, қайта тартылған сағат алыстағы бақылаушымен бірге қалған сағатқа қарағанда аз уақыт өткенін көрсетеді. Көптеген ғалымдар уақытқа кері саяхаттаудың өте күмән келтіретініне сенеді, себебі ол себеп-салдар қағидасын бұзады. Мысалы, егер сіз уақытқа кері оралып, өзіңізді өміріңіздің ерте кезеңінде өлтіруге тырыссаңыз (немесе атаңызды өлтірсеңіз, бұл ата парадоксына әкеледі) не болады? Стивен Хокинг бір кезде болашақтан келген туристердің жоқтығы уақыт саяхатының болуына қарсы мықты аргумент екенін айтқан – бұл Ферми парадоксының бір түрі, онда шетелдік келушілердің орнына уақыт саяхатшылары қарастырылады. Бұл қасиет бөлшектердің бір уақытта нақты бір орналасқан жерде ғана емес, сонымен қатар бір уақытта «осында» және «сонда» болатын сияқты көрінетінін көрсетеді. Мұндай радикалды көзқарас көптеген жалпыға ортақ метафизикалық идеяларды басынан аяғына дейін өзгертеді. Қазіргі заманғы кванттық механика философиясының көп бөлігі кванттық механиканың өте сәтті эмпирикалық формализмі физикалық әлем туралы қандай мәлімет беретінін түсінуге бағытталған.

Some theories, most notably general relativity, suggest that suitable geometries of spacetime, or certain types of motion in space, may allow time travel into the past and future. Concepts that aid such understanding include the closed timelike curve. Albert Einstein's special theory of relativity (and, by extension, the general theory) predicts time dilation that could be interpreted as time travel. The theory states that, relative to a stationary observer, time appears to pass more slowly for faster moving bodies: for example, a moving clock will appear to run slow; as a clock approaches the speed of light its hands will appear to nearly stop moving. The effects of this sort of time dilation are discussed further in the popular "twin paradox". Although these results are experimentally observable, an intrinsic aspect of Einstein' theory is an equation applicable to the operation of GPS satellites and other high tech systems used in daily life. A second, similar type of time travel is permitted by general relativity. In this type a distant observer sees time passing more slowly for a clock at the bottom of a deep gravity well, and a clock lowered into a deep gravity well and pulled back up will indicate that less time has passed compared to a stationary clock that stayed with the distant observer. Many in the scientific community believe that backward time travel is highly unlikely, because it violates causality i. e. the logic of cause and effect. For example, what happens if you attempt to go back in time and kill yourself at an earlier stage in your life (or your grandfather, which leads to the grandfather paradox)? Stephen Hawking once suggested that the absence of tourists from the future constitutes a strong argument against the existence of time travel— a variant of the Fermi paradox, with time travelers instead of alien visitors. the property that particles seem to not just be in one determinate position at one time, but are somewhere 'here', and also 'there' at the same time. Such a radical view turns many common sense metaphysical ideas on their head. Much of contemporary philosophy of quantum mechanics aims to make sense of what the very empirically successful formalism of quantum mechanics tells us about the physical world.

Белгісіздік принципі

Белгісіздік принципі – кез келген жұптас айнымалылардың бірдей өлшенгендегі дәлдігінің шегін анықтайтын математикалық қатынас, мысалы, координата және импульс. Операторлық жазба формализмінде, бұл шек – айнымалылардың сәйкес операторларының коммутаторын есептеу арқылы анықталады. Белгісіздік принципі мына сұраққа жауап ретінде туындады: электрон толқын болса, ядроның маңындағы электронның орнын қалай өлшеуге болады? Кванттық механика дамығанда, бұл жүйенің классикалық және кванттық сипаттамалары арасындағы байланыс ретінде қарастырылды, бұл байланыс толқындық механика арқылы жүзеге асты.

"Жергіліктілік" және жасырын айнымалылар

Белл теоремасы – физикадағы бір-бірімен тығыз байланысты бірқатар нәтижелерді қамтитын термин, олардың барлығы кванттық механиканың өлшеу табиғаты туралы негізгі болжамдарды ескере отырып, жергілікті жасырын айнымалылар теорияларымен үйлеспейтінін анықтайды. "Жергілікті" дегеніміз – локальдық принципі, яғни бөлшек тек өзінің жақын қоршаған ортасына ғана әсер ете алады және физикалық өрістер арқылы таралатын өзара әрекеттесулер жарық жылдамдығынан асып кетпейді. "Жасырын айнымалылар" – теорияға енбеген, бірақ эксперименттердің нәтижесіне әсер ететін кванттық бөлшектердің гипотетикалық қасиеттері. Физик Джон Стюарт Беллдің сөздерімен айтқанда, осы нәтижелер тобының аты берілген: "Егер [жасырын айнымалылар теориясы] локальдық болса, ол кванттық механикамен келіспейді, ал егер ол кванттық механикамен келіссе, онда локальдық болмайды". Бұл термин әртүрлі туындыламаларға қолданылады, алғашқысы 1964 жылы Беллдің "Эйнштейн, Подольский және Розен парадоксы туралы" мақаласында ұсынылды. Беллдің мақаласы 1935 жылы Альберт Эйнштейн, Борис Подольский және Натан Розен ұсынған, кванттық физика "толық емес" теория екенін дәлелдеген ой-экспериментке жауап болды. 1935 жылға қарай кванттық физиканың болжамдарының ықтималдық сипатта екені танылды. Эйнштейн, Подольский және Розен жұптың кванттық күйінің түйіскендігін қамтитын және содан кейін бөлшектерді кез келген қашықтыққа бөлуді қарастырған сценарий ұсынды. Экспериментатор бір бөлшекте жүргізілетін өлшемдерді таңдай алады. Олар өлшемді таңдап, нәтиже алғанда, екінші бөлшектің кванттық күйі, екінші бөлшек қаншалықты алыс болса да, сол нәтижеге байланысты жаңа күйге түседі. Бұл бірінші бөлшектің өлшемі екінші бөлшекке жарық жылдамдығынан асып түсетін әсер ететінін немесе түйіскен бөлшектердің олардың ажырамас бұрынғы кванттық күйлерін анықтаған өлшенбеген қасиеттері бар екенін көрсетеді. Сондықтан, локальдық принципін ескере отырып, кванттық механика толық емес болуы керек, өйткені ол бөлшектің нақты физикалық сипаттамаларын толыққанды сипаттай алмайды. Басқаша айтқанда, электрон және фотон сияқты кванттық бөлшектер кванттық теорияға енбеген белгілі бір қасиеттерге ие болуы керек, ал кванттық теорияның болжамдарындағы белгісіздіктер кейін "жасырын айнымалылар" деп аталған осы қасиеттерді білу мүмкін болмауына байланысты болуы керек. Белл кванттық түйісуді талдауды одан әрі дамытты. Ол егер өлшемдер екі бөлек бөлшектегі түйіскен жұпқа тәуелсіз түрде жүргізілсе, онда нәтижелер әр жартысындағы жасырын айнымалыларға байланысты деген болжам екі өлшемнің нәтижелерінің өзара байланысына математикалық шектеу қояды. Бұл шектеу кейін Белл теңсіздігі деп аталды. Белл кванттық физиканың осы теңсіздікті бұзатын корреляцияларды болжайтынын көрсетті. Осының салдарынан, жасырын айнымалылар кванттық физиканың болжамдарын тек "локальдық емес" болған жағдайда ғана түсіндіре алады, яғни екі бөлшек қаншалықты алыс болса да, бірден өзара әрекеттесе алады. Белл теоремасының көптеген вариациялары келесі жылдары ұсынылды, олар басқа да тығыз байланысты шарттарды енгізді, олар әдетте Белл теңсіздіктері (немесе "Белл түріндегі") теңсіздіктер деп аталады. Белл теоремасын тексеруге арналған алғашқы эксперимент 1972 жылы Джон Клаузер және Стюарт Фридман жүргізді. Содан бері "Белл сынақтары" деп белгіленген одан да жетілдірілген эксперименттер көптеген реттер орындалды. Бүгінгі күнге дейін Белл сынақтары физикалық жүйелердің кванттық механикаға бағынатынын және Белл теңсіздіктерін бұзатынын үнемі көрсетіп келеді, яғни бұл эксперименттердің нәтижелері кез келген локальдық жасырын айнымалылар теориясымен үйлеспейді. Корреляцияларға қатысты Белл түріндегі шектеуді дәлелдеу үшін қажетті болжамдардың нақты сипаты физиктер мен философтар арасында талқыланып келеді. Белл теоремасының маңыздылығы күмәнсіз болса да, кванттық механиканы түсіндіруге оның толық салдары әлі де шешілмеген мәселе болып қалады.

Bell's theorem is a term encompassing a number of closely related results in physics, all of which determine that quantum mechanics is incompatible with local hidden variable theories given some basic assumptions about the nature of measurement. "Local" here refers to the principle of locality, the idea that a particle can only be influenced by its immediate surroundings, and that interactions mediated by physical fields cannot propagate faster than the speed of light. "Hidden variables" are putative properties of quantum particles that are not included in the theory but nevertheless affect the outcome of experiments. In the words of physicist John Stewart Bell, for whom this family of results is named, "If [a hidden variable theory] is local it will not agree with quantum mechanics, and if it agrees with quantum mechanics it will not be local." The term is broadly applied to a number of different derivations, the first of which was introduced by Bell in a 1964 paper titled "On the Einstein Podolsky Rosen Paradox". Bell's paper was a response to a 1935 thought experiment that Albert Einstein, Boris Podolsky and Nathan Rosen proposed, arguing that quantum physics is an "incomplete" theory. By 1935, it was already recognized that the predictions of quantum physics are probabilistic. Einstein, Podolsky and Rosen presented a scenario that involves preparing a pair of particles such that the quantum state of the pair is entangled, and then separating the particles to an arbitrarily large distance. The experimenter has a choice of possible measurements that can be performed on one of the particles. When they choose a measurement and obtain a result, the quantum state of the other particle apparently collapses instantaneously into a new state depending upon that result, no matter how far away the other particle is. This suggests that either the measurement of the first particle somehow also interacted with the second particle at faster than the speed of light, or that the entangled particles had some unmeasured property which pre determined their final quantum states before they were separated. Therefore, assuming locality, quantum mechanics must be incomplete, as it cannot give a complete description of the particle's true physical characteristics. In other words, quantum particles, like electrons and photons, must carry some property or attributes not included in quantum theory, and the uncertainties in quantum theory's predictions would then be due to ignorance or unknowability of these properties, later termed "hidden variables". Bell carried the analysis of quantum entanglement much further. He deduced that if measurements are performed independently on the two separated particles of an entangled pair, then the assumption that the outcomes depend upon hidden variables within each half implies a mathematical constraint on how the outcomes on the two measurements are correlated. This constraint would later be named the Bell inequality. Bell then showed that quantum physics predicts correlations that violate this inequality. Consequently, the only way that hidden variables could explain the predictions of quantum physics is if they are "nonlocal", which is to say that somehow the two particles are able to interact instantaneously no matter how widely they ever become separated. Multiple variations on Bell's theorem were put forward in the following years, introducing other closely related conditions generally known as Bell (or "Bell type") inequalities. The first rudimentary experiment designed to test Bell's theorem was performed in 1972 by John Clauser and Stuart Freedman. More advanced experiments, known collectively as Bell tests, have been performed many times since. To date, Bell tests have consistently found that physical systems obey quantum mechanics and violate Bell inequalities; which is to say that the results of these experiments are incompatible with any local hidden variable theory. The exact nature of the assumptions required to prove a Bell type constraint on correlations has been debated by physicists and by philosophers. While the significance of Bell's theorem is not in doubt, its full implications for the interpretation of quantum mechanics remain unresolved.

Кванттық механиканың түсіндірмелері

1927 жылдың наурыз айында Нильс Бор институтында жұмыс істеп жүрген Вернер Гейзенберг белгісіздік принципін қалыптастырып, кванттық механиканың Копенгагендік интерпретациясы деп аталатын нәрсенің негізін салды. Гейзенберг Пол Дирак пен Паскуаль Джорданның еңбектерін зерттеді. Ол теңдеулердегі негізгі айнымалыларды өлшеудегі мәселені анықтады. Оның талдауы бір уақытта бөлшектің орнын және импульсін өлшеуге тырысқанда, әрқашан белгісіздіктер немесе дәлсіздіктер пайда болатынын көрсетті. Гейзенберг бұл өлшемдердегі белгісіздіктер немесе дәлсіздіктер экспериментшінің кінәсі емес, олар табиғаттағы негізгі қасиеттер екенін және кванттық механикадағы операторлардың, осы операторлардың анықтамаларынан туындайтын математикалық қасиеттері екенін тұжырымдады. "Копенгагендік интерпретация" термині шартты түрде анықталған, себебі көптеген физиктер мен физика философтары кванттық механикаға ұқсас, бірақ толықтай сәйкес келмейтін көзқарастарды ұсынды. Ол негізінен Гейзенберг пен Бормен байланысты, олардың философиялық айырмашылықтарына қарамастан. Копенгагендік интерпретациялардың ортақ ерекшеліктеріне кванттық механиканың ішкі қасиетте детерминистік емес екендігі, Борон ережесі бойынша есептелген ықтималдықтар және объектілердің бір мезгілде байқауға немесе өлшеуге болмайтын толықтыратын қасиеттері кіреді. Сонымен қатар, объектіні "байқау" немесе "өлшеу" процесі қайтымсыз болып табылады және объектінің шындығын оның өлшеу нәтижелеріне сәйкес анықтауға болады. Копенгагендік интерпретация кванттық сипаттамалардың объективті екенін, яғни физиктің санасындағы кез келген субъективті факторлардан тәуелсіз екенін көрсетеді. Эверетт немесе көптеген әлемдердің интерпретациясы кванттық жүйенің толқындық функциясы сол физикалық жүйенің нақтылығы туралы мәлімдеме жасайды. Ол толқындық функцияның күйреуін жоққа шығарады және суперпозициялық күйлерді нысандардың орналасқан көптеген әлемдерінің нақтылығын сипаттау ретінде түсіндіру керек деп санайды, олардың белгісіздігін көрсету ғана емес. Бұл кейде ғылыми реализмнің салдары ретінде қарастырылады, ол ғылыми теориялардың әлемнің нақты сипаттамасын беруді мақсат етеді. Эверетт интерпретациясының бір мәселесі - бұл жағдайдағы ықтималдықтың рөлі. Эверетт интерпретациясы толыққанды детерминистік, ал ықтималдық кванттық механикада маңызды рөл атқарады. Қазіргі заманғы Эверетт жақтастары Борон ережесіне сәйкес ықтималдықты алуға болатынын кейбір шешімдік теориялық дәлелдер арқылы көрсетуге тырысты, бірақ осы дәлелдердің сәттілігі туралы әлі де консенсусқа қол жеткізілген жоқ. Физик Роланд Омнес Эверетт көзқарасы мен толқындық функцияның әрқайсысы тең дәрежеде бар әртүрлі әлемдерге бөлінуі, және дәстүрлі көзқарас, яғни декогерентті толқындық функция тек бір ғана нақты нәтиже береді арасындағы эксперименттік айырмашылықты анықтау мүмкін емес екенін атап өтті. Сондықтан екі көзқарас арасындағы дау үлкен "бүгілдіргіш" болып табылады. "Нақтылықтың барлық сипаттары біздің теориялық моделімізбен қайта құрылғанда қайта пайда болды; бір ғана ерекшелік болмады: фактілердің бірегейлігі".

In March 1927, working in Niels Bohr's institute, Werner Heisenberg formulated the principle of uncertainty thereby laying the foundation of what became known as the Copenhagen interpretation of quantum mechanics. Heisenberg had been studying the papers of Paul Dirac and Pascual Jordan. He discovered a problem with measurement of basic variables in the equations. His analysis showed that uncertainties, or imprecisions, always turned up if one tried to measure the position and the momentum of a particle at the same time. Heisenberg concluded that these uncertainties or imprecisions in the measurements were not the fault of the experimenter, but fundamental in nature and are inherent mathematical properties of operators in quantum mechanics arising from definitions of these operators. The term "Copenhagen interpretation" is somewhat loosely defined, as many physicists and philosophers of physics have advanced similar but not identical views of quantum mechanics. It is principally associated with Heisenberg and Bohr, despite their philosophical differences. Features common to Copenhagen type interpretations include the idea that quantum mechanics is intrinsically indeterministic, with probabilities calculated using the Born rule, and the principle of complementarity, which states that objects have certain pairs of complementary properties that cannot all be observed or measured simultaneously. Moreover, the act of "observing" or "measuring" an object is irreversible, and no truth can be attributed to an object, except according to the results of its measurement. Copenhagen type interpretations hold that quantum descriptions are objective, in that they are independent of any arbitrary factors in the physicist's mind. The Everett, or many worlds interpretation of quantum mechanics claims that the wave function of a quantum system is telling us claims about the reality of that physical system. It denies wavefunction collapse, and claims that superposition states should be interpreted literally as describing the reality of many worlds where objects are located, and not simply indicating the indeterminacy of those variables. This is sometimes argued as a corollary of scientific realism, which states that scientific theories aim to give us literally true descriptions of the world. One issue for the Everett interpretation is the role that probability plays on this account. The Everettian account is completely deterministic, whereas probability seems to play an ineliminable role in quantum mechanics. Contemporary Everettians have argued that one can get an account of probability that follows the Born rule through certain decision theoretic proofs, but there is as yet no consensus about whether any of these proofs are successful. Physicist Roland Omnès noted that it is impossible to experimentally differentiate between Everett's view, which says that as the wave function decoheres into distinct worlds, each of which exists equally, and the more traditional view that says that a decoherent wave function leaves only one unique real result. Hence, the dispute between the two views represents a great "chasm". "Every characteristic of reality has reappeared in its reconstruction by our theoretical model; every feature except one: the uniqueness of facts."

Термиялық және статистикалық физика философиясы

Термиялық және статистикалық физика философиясы термодинамика мен статистикалық механиканың негізгі мәселелерімен және түсінік шарттарымен айналысады. Физиканың бұл салалары бөлшектер сияқты микроскопиялық құрылымдардың көптігінен тұратын жүйелердің макроскопиялық мінез-құлқымен және кері қайтарылмаушылық, энтропия сияқты осы жүйелерден туындайтын заңдардың мәнімен зерттеседі. Философтардың статистикалық механикаға деген қызығушылығы алғаш рет физиканың негізгі заңдарының уақыт бойынша симметриясы мен термодинамикалық процестерде байқалатын кері қайтарылмаушылық арасындағы айқын қарама-қайшылықты байқағанда туды, бұл "уақыт жебесі" мәселесі деп белгілі. Философтар макроскопиялық жүйелердің асимметриялық мінез-құлқын, мысалы, жылудың ыстық денеден суық денеге өтуін, жеке бөлшектердің қозғалысын басқаратын уақыт бойынша симметриялы заңдармен қалай үйлестіруге болатынын түсінуге тырысты. Тағы бір маңызды мәселе – статистикалық механикадағы ықтималдықты түсіндіру, ол негізінен статистикалық механикадағы ықтималдықтардың эпистемологиялық екендігіне, яғни жүйенің нақты микрокүйі туралы біліміміздің жетіспеушілігін көрсететініне, немесе онтологиялық екендігіне, физикалық әлемнің объективті ерекшелігін білдіретініне қатысты. Эпистемологиялық түсіндіру, сондай-ақ субъективті немесе Байес көзқарасы деп те аталады, статистикалық механикадағы ықтималдықтардың жүйенің нақты күйі туралы біздің білмейтініміздің өлшемі екенін айтады. Бұл көзқарас бойынша, біз ықтималдық сипаттамаларға жүйенің барлық микроқұрамдарының, мысалы, бөлшектердің координаттары мен импульстарының нақты қасиеттерін білудің практикалық мүмкін еместігіне байланысты ғана жүгінеміз. Осылайша, ықтималдықтар әлемнің объективті қасиеттері емес, біздің білмейтінімізден туындайды. Керісінше, онтологиялық түсіндіру, сондай-ақ объективті немесе жиілік көзқарасы деп те аталады, статистикалық механикадағы ықтималдықтардың жүйенің нақты, физикалық қасиеттері екенін мәлімдейді. Бұл көзқарасты қолдайтындар статистикалық механиканың ықтималдық сипаты тек біздің білмейтініміздің көрінісі ғана емес, физикалық әлемнің ішкі қасиеті екенін, тіпті егер біз жүйенің микрокүйі туралы толық мәліметке ие болсақ та, макроскопиялық мінез-құлық ықтималдық заңдармен жақсы сипатталатынын айтады.

The philosophy of thermal and statistical physics is concerned with the foundational issues and conceptual implications of thermodynamics and statistical mechanics. These branches of physics deal with the macroscopic behavior of systems comprising a large number of microscopic entities, such as particles, and the nature of laws that emerge from these systems like irreversibility and entropy. Interest of philosophers in statistical mechanics first arose from the observation of an apparent conflict between the time reversal symmetry of fundamental physical laws and the irreversibility observed in thermodynamic processes, known as the "arrow of time" problem. Philosophers have sought to understand how the asymmetric behavior of macroscopic systems, such as the tendency of heat to flow from hot to cold bodies, can be reconciled with the time symmetric laws governing the motion of individual particles. Another key issue is the interpretation of probability in statistical mechanics, which is primarily concerned with the question of whether probabilities in statistical mechanics are epistemic, reflecting our lack of knowledge about the precise microstate of a system, or ontic, representing an objective feature of the physical world. The epistemic interpretation, also known as the subjective or Bayesian view, holds that probabilities in statistical mechanics are a measure of our ignorance about the exact state of a system. According to this view, we resort to probabilistic descriptions only due to the practical impossibility of knowing the precise properties of all its micro constituents, like the positions and momenta of particles. As such, the probabilities are not objective features of the world but rather arise from our ignorance. In contrast, the ontic interpretation, also called the objective or frequentist view, asserts that probabilities in statistical mechanics are real, physical properties of the system itself. Proponents of this view argue that the probabilistic nature of statistical mechanics is not merely a reflection of our ignorance but an intrinsic feature of the physical world, and that even if we had complete knowledge of the microstate of a system, the macroscopic behavior would still be best described by probabilistic laws.

Аристотельдік физика

Аристотельдік физика ғаламды ортасы бар шар ретінде қарастырды. Материя, классикалық элементтер – жер, су, ауа және оттан тұратын, ғаламның орталығына, яғни Жердің орталығына қарай немесе одан алысқа қарай қозғалуға бейімделді. Ай, Күн, планеталар және жұлдыздар сияқты эфирдегі денелер ғаламның ортасының айналасында айналды. Қозғалыс – орынның өзгеруі.

Ньютондық физика

Аристотельдік физиканың кеңістіктегі материяның қозғалысына қатысты айқын емес аксиомалары Ньютон физикасында Ньютонның Бірінші қозғалыс заңымен ығыстырылды. "Кез келген дене" айды да, алманы да қамтиды; сондай-ақ барлық түрдегі материяны, ауаны да, суды да, тастарды, тіпті жалынды да қамтиды. Ешбір нәрсенің табиғи немесе ішкі қозғалысы жоқ. Абсолюттік кеңістік – үш өлшемді Евклид кеңістігі, шексіз және орталығы жоқ. Кеністіктің топологиясы мен аффиндік құрылымы біркелкі жылдамдықпен түзу сызықта қозғалуға мүмкіндік беруі керек; демек, кеңістік пен уақыт нақты, тұрақты өлшемдерге ие болуы тиіс.

Лейбниц

Готфрид Вильгельм Лейбниц, 1646–1716 жылдары, Ньютонның замандасы болды. Ол өзінің айналасында қалыптасып келе жатқан статика және динамика саласына елеулі үлес қосты, көбінесе Декарт пен Ньютонмен келіспейтін. Ол кинетикалық энергия мен потенциалдық энергияға негізделген жаңа қозғалыс теориясын (динамиканы) жасады, ол кеңістіктің салыстырмалы екенін болжады, ал Ньютон кеңістіктің абсолютті екеніне толық сенімді болды. Лейбництің физикалық ойлауының қалыптасқан кезеңін көрсететін маңызды мысал – оның 1695 жылғы «Specimen Dynamicum» еңбегі. Субатомдық бөлшектердің және оларды басқаратын кванттық механиканың ашылуына дейін, Лейбництің табиғаттың статика мен динамикаға келтірілмейтін аспектілері туралы көптеген болжамдық идеялары түсініксіз болып келді. Ол Альберт Эйнштейннен бұрын, Ньютонға қарсы, кеңістік, уақыт және қозғалыстың абсолютті емес, салыстырмалы екенін дәлелдеді: «Менің жеке пікірімше, мен бірнеше рет айттым, кеңістікті уақыт сияқты тек салыстырмалы нәрсе деп санаймын, оны бір мезгілде болудың реті деп түсінемін, ал уақытты – оқиғалардың тізбегі деп санаймын».