In der Philosophie studiert die Philosophie der Physik die grundsätzlichen philosophischen Fragen, die moderner Physik, der Studie der Sache und Energie unterliegen, und wie sie aufeinander wirken. Die Philosophie der Physik beginnt durch das Reflektieren über die grundlegenden metaphysischen und erkenntnistheoretischen durch die Physik gestellten Fragen: Kausalität, Determinismus und die Natur des physischen Gesetzes. Es wendet sich dann Fragen zu, die durch wichtige Themen in der zeitgenössischen Physik aufgebracht sind:

• Physische Kosmologie: Raum, Zeit, der Ursprung und das äußerste Schicksal;
• Thermodynamik und statistische Mechanik: Energie, Arbeit, Zufälligkeit, Information;
• Quant-Mechanik: die konkurrierenden Interpretationen davon und seine gegenintuitiven Beschlüsse.

Vor einigen Jahrhunderten war die Studie der Kausalität, und der grundsätzlichen Natur des Raums, Zeit, Sache und das Weltall ein Teil der Metaphysik. Heute ist die Philosophie der Physik im Wesentlichen ein Teil der Philosophie der Wissenschaft. Physiker verwerten die wissenschaftliche Methode, den universals und die Konstanten zu skizzieren, physische Phänomene regelnd, und die Philosophie der Physik denkt über die Ergebnisse dieser empirischen Forschung nach.

Zweck der Physik

Gemäß Niels Bohr ist der Zweck der Physik:

Philosophie der Zeit und Raums

Zeit

Wie man

betrachtet, ist Zeit eine grundsätzliche Menge (d. h. eine Menge, die in Bezug auf andere Mengen nicht definiert werden kann), weil zurzeit wir nichts Grundlegenderes wissen als Zeit. Zeit ist eine Funktion der Bewegung oder Versetzung. So wird Zeit über das Maß - durch seinen Standardzeitabstand definiert. Zurzeit wird der Standardzeitabstand (genannt "herkömmliche Sekunde," oder einfach "zweit") als 9,192,631,770 Schwingungen eines hyperfeinen Übergangs im 133 Cäsium-Atom definiert. (ISO 31-1). Um wie viel Uhr "ist", und wie es arbeitet, folgt aus der obengenannten Definition. Physiker verwenden Theorie vorauszusagen, wie Zeit gemessen wird. Zeit kann dann mathematisch mit den grundsätzlichen Mengen des Raums und der Masse verbunden werden, um Konzepte wie Geschwindigkeit, Schwung, Energie und Felder abzuleiten.

Sowohl Newton als auch Galileo, sowie die meisten Menschen herauf bis das 20. Jahrhundert, haben gedacht, dass Zeit dasselbe für jeden überall war. Unsere moderne Vorstellung der Zeit basiert auf der Relativitätstheorie von Einstein und der Raum-Zeit von Hermann Minkowski, mit der Raten der Zeit an getrennten Plätzen geführt verschieden, und Zeit und Raum in die Raum-Zeit verschmolzen werden. Zeit kann mit der theoretischen kleinsten Zeit gequantelt werden, die Zeit von Planck seiend. Die allgemeine Relativität von Einstein sowie die Rotverschiebung des Lichtes vom Zurücktreten entfernte Milchstraßen zeigen an, dass das komplette Weltall und vielleicht die Raum-Zeit selbst vor ungefähr 13.7 Milliarden Jahren im Urknall begonnen haben. Ob und wie das Weltall jemals enden wird, sind geöffnete Fragen.

Zeitreise

Einige Theorien, am meisten namentlich spezielle und allgemeine Relativität, weisen darauf hin, dass passende Geometrie der Raum-Zeit oder bestimmte Typen der Bewegung im Raum, Zeitreise in die Vergangenheit und Zukunft erlauben kann. Konzepte, die solchem Verstehen helfen, schließen die geschlossene Zeitmäßigkurve ein.

Die spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein (und, durch die Erweiterung, die allgemeine Theorie) sagt Zeitausdehnung voraus, die als Zeitreise interpretiert werden konnte. Die Theorie stellt fest, dass, hinsichtlich eines stationären Beobachters, Zeit scheint, langsamer für schneller bewegende Körper zu gehen: Zum Beispiel wird eine bewegende Uhr scheinen, langsam zu laufen; da sich eine Uhr der Geschwindigkeit des Lichtes nähert, das seine Hände scheinen werden, fast aufzuhören, zu bewegen. Die Effekten dieser Sorte der Zeitausdehnung werden weiter im populären "Zwillingsparadox" besprochen.

Ein zweiter, ähnlicher Typ der Zeitreise wird durch die allgemeine Relativität erlaubt. In diesem Typ sieht ein entfernter Beobachter Zeit langsamer für eine Uhr an der Unterseite von einem tiefen Ernst gehen, so, und eine Uhr, die in einen tiefen Ernst gut gesenkt ist und zurückgezogen ist, wird anzeigen, dass weniger Zeit im Vergleich zu einer stationären Uhr gegangen ist, die beim entfernten Beobachter geblieben ist.

Diese Effekten sind zu einem gewissen Grad dem Winterschlaf oder dem Abkühlen von lebenden Gegenständen ähnlich (die die Raten von chemischen Prozessen im Thema verlangsamen) fast unbestimmt das Verschieben ihres Lebens, das so auf "Zeitreise" zur Zukunft, aber nie rückwärts hinausläuft. Sie verletzen Kausalität nicht. Das ist für die "Zeitreise" nicht typisch, die in der Sciencefiction gezeigt ist (wo Kausalität nach Wunsch verletzt wird), und es wenige Zweifel gibt, die seine Existenz umgeben. "Zeitreise" wird sich nachher beziehen, um mit etwas Grad der Freiheit in die Vergangenheit oder Zukunft der richtigen Zeit zu reisen.

Viele in der wissenschaftlichen Gemeinschaft glauben, dass Zeitreise hoch unwahrscheinlich ist, weil es Kausalität d. h. die Logik der Ursache und Wirkung verletzt. Zum Beispiel was geschieht, wenn Sie versuchen, rechtzeitig zurückzugehen und sich in einer früheren Bühne in Ihrem Leben zu töten (oder Ihr Großvater, der führt zum Großvater-Paradox)? Stephen Hawking hat einmal vorgeschlagen, dass die Abwesenheit von Touristen von der Zukunft ein starkes Argument gegen die Existenz der Zeitreise - eine Variante des Paradoxes von Fermi mit Zeitreisenden statt ausländischer Besucher einsetzt. Bezüglich 2011 gibt es keine experimentellen Beweise der Zeitreise, es eine bloße Hypothese im Vergleich mit einer empirischen Tatsache machend.

Raum

Raum ist eine der wenigen grundsätzlichen Mengen in der Physik, bedeutend, dass es über andere Mengen nicht definiert werden kann, weil es nichts Grundsätzlicheres bekannt zurzeit gibt. So, ähnlich der Definition anderer grundsätzlicher Mengen (wie Zeit und Masse), wird Raum über das Maß definiert. Zurzeit wird der Standardraumzwischenraum, genannt einen Standardmeter oder einfach Meter, definiert, als die Entfernung durch das Licht in einem Vakuum während eines Zeitabstands von 1/299792458 einer (genauen) Sekunde gereist ist. Diese Definition, die mit der gegenwärtigen Definition der Zeit verbunden ist (sieh oben), macht spezielle Relativitätstheorie, definitionsgemäß absolut richtig zu sein.

In der klassischen Physik ist Raum ein dreidimensionaler Euklidischer Raum, wo jede Position mit drei Koordinaten beschrieben werden kann. Spezielle und allgemeine Relativität verwendet Raum-Zeit aber nicht Raum; Raum-Zeit wird als ein vierdimensionaler Raum modelliert (mit der Zeitachse, die in der speziellen Relativität und echt in der allgemeinen Relativität imaginär ist, und zurzeit gibt es viele Theorien, die mehr verwenden als 4-dimensionale Räume, sowohl echt als auch kompliziert).

Vor der Arbeit von Einstein an der relativistischen Physik wurde Zeit und Raum als unabhängige Dimensionen angesehen. Die Arbeit von Einstein hat gezeigt, dass wegen der Relativität der Bewegung unsere Zeit und Raum in eine symmetrische Raum-Zeit mathematisch verbunden werden kann, in der die Zeitachse (multipliziert mit ic) von Raumäxten nicht zu unterscheidend ist. (Entfernungen im Raum oder sind rechtzeitig getrennt nicht invariant gegen Koordinatentransformationen von Lorentz, aber Entfernungen in solcher so genannter Raum-Zeit von Minkowski sind — der den Namen rechtfertigt).

Philosophie der Quant-Mechanik

Quant-Mechanik hat viel Meinungsverschiedenheit in philosophischen Interpretationen zur Verfügung gestellt. Da es sich entwickelt hat, haben seine Theorien begonnen, vielen der akzeptierten Philosophien zu widersprechen. Jedoch fallen seine mathematischen Vorhersagen mit Beobachtungen zusammen.

Determinismus

Das 18. Jahrhundert hat viele Fortschritte im Gebiet der Wissenschaft gesehen. Nach dem Newton haben sich die meisten Wissenschaftler über die Voraussetzung geeinigt, dass das Weltall durch strenge natürliche Gesetze geregelt wird, die entdeckt und mittels der wissenschaftlichen Beobachtung und des Experimentes formalisiert werden können. Diese Position ist als Determinismus bekannt. Jedoch schließt Determinismus die Möglichkeit der Willensfreiheit aus. D. h. wenn das Weltall, und so die ganze Welt, durch strenge und universale Gesetze geregelt werden, dann bedeutet das, dass Menschen auch durch das natürliche Gesetz in ihren eigenen Handlungen geregelt werden. Mit anderen Worten bedeutet es, dass es kein solches Ding wie menschliche Freiheit (außer, wie definiert, in compatibilism) gibt. Umgekehrt, wenn wir akzeptieren, dass Menschen wirklich (Anhänger der politischen Willens- und Handlungsfreiheit oder incompatibilist) Willensfreiheit haben, dann müssen wir akzeptieren, dass die Welt durch das natürliche Gesetz nicht völlig geregelt wird. Einige haben dass behauptet, wenn die Welt durch das natürliche Gesetz nicht völlig geregelt wird, dann wird die Aufgabe der Wissenschaft unmöglich gemacht. Jedoch hat die Entwicklung der Quant-Mechanik Denker-Alternativen zu diesen ausschließlich bestimmten Möglichkeiten gegeben, ein Modell für ein Weltall vorschlagend, das allgemeinen Regeln folgt, aber nie eine vorher bestimmte Zukunft hatte.

Indeterminism

Gegen die Befürworter des Determinismus wie Einstein und Max Planck sagt indeterminism — verfochten vom englischen Astronomen Herr Arthur Eddington — dass ein physischer Gegenstand einen ontologisch unentschiedenen Bestandteil hat, der nicht wegen der erkenntnistheoretischen Beschränkungen des Verstehens von Physikern ist. Der Unklarheitsgrundsatz würde nicht dann wegen verborgener Variablen, aber zu einem indeterminism in der Natur selbst notwendigerweise sein.

Heisenberg, de Broglie, Dirac, Bohr, Jeans, Weyl, Compton, Thomson, Schrödinger, der Jordan, Millikan, Lemaître, Reichenbach, u. a. waren alle Unterstützer von indeterminism.

Unklarheitsgrundsatz

Der Unklarheitsgrundsatz ist ein mathematischer Grundsatz, der aus dem Quant mechanische Definition der Maschinenbediener des Schwungs und der Position folgt (nämlich, der Mangel an commutativity zwischen ihnen) und das das Verhalten des Weltalls an atomaren und subatomaren Skalen erklärt.

Der Unklarheitsgrundsatz wurde als eine Antwort auf die Frage entwickelt: Wie misst man die Position eines Elektrons um einen Kern, wenn ein Elektron eine Welle ist? Als Quant-Mechanik entwickelt wurde, wie man sah, war sie eine Beziehung zwischen den klassischen Beschreibungen und Quant-Beschreibungen eines Systems mit der Welle-Mechanik.

Im März 1926, im Institut von Niels Bohr arbeitend, hat Werner Heisenberg den Grundsatz der Unklarheit formuliert, die dadurch das Fundament dessen legt, was bekannt als die Kopenhagener Interpretation der Quant-Mechanik geworden ist. Heisenberg hatte die Papiere von Paul Dirac und den Jordan studiert. Er hat ein Problem mit dem Maß von grundlegenden Variablen in den Gleichungen entdeckt. Seine Analyse hat gezeigt, dass Unklarheiten oder Ungenauigkeiten, immer nach oben gedreht, wenn ein versucht hat, die Position und den Schwung einer Partikel zur gleichen Zeit zu messen. Heisenberg hat beschlossen, dass diese Unklarheiten oder Ungenauigkeiten in den Maßen nicht die Schuld des Experimentators, aber grundsätzlich in der Natur waren und innewohnende mathematische Eigenschaften von Maschinenbedienern in der Quant-Mechanik sind, die aus Definitionen dieser Maschinenbediener entsteht.

Die Kopenhagener Begriff-Interpretation der Quant-Mechanik wurde häufig austauschbar mit und als ein Synonym für den Unklarheitsgrundsatz von Heisenberg von Kritikern verwendet (wie Einstein und der Physiker Alfred Landé), wer an den Determinismus geglaubt hat und die gemeinsamen Merkmale der Theorien von Bohr-Heisenberg als eine Drohung gesehen hat. Innerhalb der Kopenhagener Interpretation der Quant-Mechanik wurde der Unklarheitsgrundsatz genommen, um zu bedeuten, dass auf einem elementaren Niveau das physische Weltall in einer deterministischen Form, aber eher als eine Sammlung von Wahrscheinlichkeiten oder mögliche Ergebnisse nicht besteht. Zum Beispiel kann das Muster (Wahrscheinlichkeitsvertrieb) erzeugt durch Millionen von Fotonen, die einen Beugungsschlitz durchführen, mit der Quant-Mechanik berechnet werden, aber der genaue Pfad jedes Fotons kann durch keine bekannte Methode vorausgesagt werden. Die Kopenhagener Interpretation meint, dass sie durch keine Methode vorausgesagt werden kann, nicht sogar mit theoretisch ungeheuer genauen Maßen.

Complementarity

Die Idee von complementarity ist in der Quant-Mechanik kritisch. Es sagt, dass sich Licht sowohl wie eine Partikel als auch wie eine Welle benehmen kann. Als das doppelte Schlitz-Experiment durchgeführt wurde, hat Licht in einigen Fällen als eine Welle und einige Fälle als eine Partikel gehandelt. Physiker hatten keine überzeugende Theorie, das bis zu Bohr zu erklären, und complementarity ist mitgekommen.

Einstein auf der Wichtigkeit von der Philosophie der Physik

Albert Einstein hat sich äußerst für die philosophischen Beschlüsse seiner Arbeit interessiert. Er schreibt:

Anderswohin:

Siehe auch

• Grundsatz von Anthropic
• Pfeil der Zeit

• Kausalität (Physik)

• Kausaler Verschluss
• Determinismus
• Digitalphilosophie
• Digitalphysik
• Dualismus
• Energie
• Feld (Physik)

• Funktionelle Zergliederung
• Grundsätzliche Wechselwirkung
• Holismus
• Instrumentalism
• Gesetze der Thermodynamik

• Makroskopischer
• Sache

• Mesoscopic erklettern
• Modaler Realismus
• Monism
• Pluralismus
• Physische Ontologie
• Naturalismus:
• Metaphysischer
• Methodologischer
• Operationalism
• Phänomenologie (Wissenschaft)
• Phänomenologie (Partikel-Physik)
• Philosophie:
• Klassische Physik
• Raum & Zeit
• Thermodynamik & statistische Mechanik
• Physischer
• Körper
• Information
• Gesetz
• System
• Physicalism
• Physik
• Aristoteles
• Physik-Neid
• Quant-Theorie:
• Bohr-Einstein diskutiert
• EPR Paradox
• Interpretationen von
• Metaphysik

• Mystik
• Reduktionismus
• Relativität:
• Allgemeiner
• Spezieller
• Raum
• Absolute Theorie
• Behälterraum
• Freier Raum

• Verwandtschaftsraum

• Verwandtschaftstheorie
• Raum-Zeit
• Supervenience
• Symmetrie in der Physik
• Theophysics
• Zeit mit der Physik

Weiterführende Literatur

• David Albert, 1994. Quant-Mechanik und Erfahrung. Harvard Univ. Drücken.
• John D. Barrow und Frank J. Tipler, 1986. Der Kosmologische Anthropic Grundsatz. Oxford Univ. Drücken.
• John S. Bell, 2004 (1987), Speakable und Unspeakable in der Quant-Mechanik. Cambridge Univ. Drücken.
• David Bohm, 1980. Totalität und die Hineinziehen Ordnung. Routledge.
• Nick Bostrom, 2002. Anthropic Neigung: Beobachtungsauswahl-Effekten in der Wissenschaft und Philosophie. Routledge.
• Thomas Brody, 1993, Hrsg. durch Luis de la Peña und Peter E. Hodgson Die Philosophie Hinter der internationalen Physik-Springer-Standardbuchnummer 3-540-55914-0
• Harvey Brown, 2005. Physische Relativität. Raum-Zeit-Struktur von einer dynamischen Perspektive. Oxford Univ. Drücken.
• Butterfield, J., und John Earman, Hrsg., 2007. Philosophie der Physik, Teile A und B. Elseviers.
• Craig Callender und Nick Huggett, 2001. Physik Entspricht Philosophie an der Skala von Planck. Cambridge Univ. Drücken.
• David Deutsch, 1997. Der Stoff der Wirklichkeit. London: Die Pinguin-Presse.
• Bernard d'Espagnat, 1989. Wirklichkeit und der Physiker. Cambridge Univ. Drücken. Trans. von Une incertaine réalité; le monde quantique, la connaissance et la durée.
• --------1995. Verschleierte Wirklichkeit. Addison-Wesley.
• --------2006. Auf der Physik und Philosophie. Princeton Univ. Drücken.
• Roland Omnes, 1994. Die Interpretation der Quant-Mechanik. Princeton Univ. Drücken.
• --------1999. Quant-Philosophie. Princeton Univ. Drücken.
• Preis, Huw, 1996. Der Pfeil der Zeit und der Punkt von Archimedes. Oxford Univ. Drücken.
• Sklar, Lawrence, 1992. Philosophie der Physik. Westview Presse. Internationale Standardbuchnummer 0-8133-0625-6, internationale Standardbuchnummer 978-0-8133-0625-4
• Victor Stenger, 2000. Ewige Wirklichkeit. Prometheus-Bücher.
• Carl Friedrich von Weizsäcker, 1980. Die Einheit der Natur. Farrar Straus & Giroux.
• Werner Heisenberg, 1971. Physik und Darüber hinaus: Begegnungen und Gespräche. Harper & Row (Weltperspektivereihe), 1971.

Links

• Enzyklopädie von Stanford der Philosophie:
• "Absolute und Verwandtschaftstheorien des Raums und der Bewegung" - Nick Huggett und Carl Hoefer.
• "Seiend und in der modernen Physik" - Steven Savitt werdend.
• "Die Arbeit von Boltzmann in der statistischen Physik" - Jos Uffink.
• "Herkömmlichkeit der Gleichzeitigkeit" - Allen Janis.
• "Früh philosophische Interpretationen der allgemeinen Relativität" - Thomas A. Ryckman.
• "Experimente in der Physik" - Allan Franklin.
• "Holismus und Nichttrennbarkeit in der Physik" - Richard Healey.
• "Zwischentheorie-Beziehungen in der Physik" - Robert Batterman.
• "Naturalismus" - David Papineau.
• "Philosophie der statistischen Mechanik" - Lawrence Sklar.
• "Physicalism" - Daniel Sojkal.
• "Quant-Mechanik" - Jenann Ismael.
• "Der Grundsatz des häufigen Grundes von Reichenbach" - Frank Artzenius.
• "Strukturrealismus" - James Ladyman.
• "Strukturalismus in der Physik" - Heinz-Juergen Schmidt.
• "Symmetrie und das Symmetrie-Brechen" - Katherine Brading und Elena Castellani.
• "Thermodynamische Asymmetrie rechtzeitig" - Craig Callender.
• "Zeit" - durch Ned Markosian.
• "Unklarheitsgrundsatz" - Jan Hilgevoord und Jos Uffink.
• "Die Einheit der Wissenschaft" - Jordi Cat.