Hubungan Intertheory Dalam Fizik

Isi kandungan:

Hubungan Intertheory Dalam Fizik
Hubungan Intertheory Dalam Fizik

Video: Hubungan Intertheory Dalam Fizik

Video: Hubungan Intertheory Dalam Fizik
Video: IAI Physics Course | The Structure of Reality 2024, Mac
Anonim

Navigasi Masuk

  • Kandungan Penyertaan
  • Bibliografi
  • Alat Akademik
  • Pratonton PDF Rakan
  • Maklumat Pengarang dan Petikan
  • Kembali ke atas

Hubungan Intertheory dalam Fizik

Pertama kali diterbitkan pada 2 Jan 2001; semakan substantif 18 Jul 2016

Banyak isu dalam falsafah sains berkenaan dengan sifat teori dan hubungan tertentu yang mungkin berlaku di antara keduanya. Pada kebiasaannya, seseorang berminat dengan sejauh mana penerus teori tertentu "melampaui" (baik secara deskriptif dan penjelasan) teori yang berjaya. Selalunya isu-isu ini dirangka dalam konteks hubungan reduktif antara teori. Bilakah teori (T ') dikurangkan menjadi teori (T)? Bagaimanakah seseorang dapat memahami sifat hubungan pengurangan ini? Menariknya, ada dua cara yang berbeza namun berkaitan untuk memahami hubungan reduktif antara (T) dan (T '). Thomas Nickles mencatat hal ini dalam makalah berjudul "Dua Konsep Pengurangan Intertheoretic." Di satu pihak,ada pengertian "filsuf" pengurangan yang mana teori penggantian dikatakan dapat mengurangkan kepada teori yang lebih baru yang merangkumi. Sebaliknya, rasa pengurangan "ahli fizik" meletakkan perkara sebaliknya. Teori yang lebih baru, biasanya lebih halus dikatakan mengurangkan kepada teori yang lebih tua yang biasanya kurang merangkumi dalam beberapa had. Kedua-dua deria pengurangan ini akan dibincangkan secara bergantian.

  • 1. Rasa Pengurangan Falsafah
  • 2. Rasa Pengurangan Fisikawan
  • 3. Hierarki Teori
  • 4. Hubungan Antara Teori
  • Bibliografi
  • Alat Akademik
  • Sumber Internet Lain
  • Penyertaan Berkaitan

1. Rasa Pengurangan Falsafah

Sebilangan besar perbincangan kontemporari mengenai hubungan reduktif antara sepasang teori berhutang dengan hasil karya Ernest Nagel. Dalam Struktur Sains, Nagel menegaskan bahawa "eduksi … adalah penjelasan teori atau sekumpulan undang-undang eksperimen yang dibentuk dalam satu bidang penyelidikan, oleh teori yang biasanya tidak dirumuskan untuk domain lain." (Nagel 1961, 338) Skema umum di sini adalah seperti berikut:

(T) mengurangkan (T ') sekiranya undang-undang (T') diturunkan dari undang-undang (T)

Menunjukkan bagaimana terbitan ini mungkin untuk "paradigma" contoh pengurangan intertheoretic ternyata agak sukar.

Nagel membezakan dua jenis pengurangan berdasarkan sama ada atau tidak kosa kata teori pengurangan adalah subset dari teori pengurangan. Jika itu-iaitu, jika teori pengurangan (T ') tidak mengandungi istilah deskriptif yang tidak terkandung dalam teori pengurangan (T), dan istilah (T') difahami mempunyai kira-kira sama makna yang mereka ada di (T), kemudian Nagel memanggil pengurangan (T ') oleh (T) "homogen." Dalam kes ini, sementara pengurangannya mungkin memberi pencerahan dalam pelbagai aspek, dan merupakan sebahagian dari "perkembangan sains yang normal," kebanyakan orang percaya bahawa tidak ada yang sangat istimewa atau menarik dari sudut pandang falsafah yang berlaku di sini. (Nagel 1961, 339.)

Lawrence Sklar (1967, 110–111) menunjukkan bahawa, dari perspektif sejarah, sikap ini agak naif. Jumlah kes sebenar dalam sejarah sains di mana pengurangan homogen yang sebenar berlaku adalah sedikit dan jauh. Nagel, sendiri, mengambil contoh paradigma pengurangan homogen, pengurangan undang-undang Galilea badan jatuh ke mekanik Newton. Tetapi, seperti yang ditunjukkan oleh Sklar, apa yang sebenarnya dapat diperoleh dari teori Newtonian adalah pendekatan terhadap hukum-teori teori Galilea yang dikurangkan. Pendekatan, tentu saja, benar-benar tidak sesuai dengan undang-undang yang sebenarnya dan oleh itu, walaupun fakta bahawa tidak ada konsep yang muncul dalam teori Galilea yang tidak juga muncul dalam teori Newton, tidak ada turunan deduktif dari undang-undang dari undang-undang yang lain. Oleh itu, dengan tegas,tidak ada pengurangan pada model Nagelian deduktif.

Salah satu jalan keluar dari masalah ini bagi penyokong pengurangan jenis Nagel adalah dengan membuat perbezaan antara menjelaskan teori (atau menjelaskan hukum teori tertentu) dan menjelaskannya. (Sklar 1967, 112–113) Oleh itu, kita masih boleh berbicara mengenai pengurangan jika penyusunan pendekatan terhadap undang-undang teori yang dikurangkan berfungsi untuk menjelaskan mengapa teori yang dikurangkan berfungsi sebagaimana yang berlaku dalam (mungkin lebih terbatas) domain kebolehlaksanaan. Ini sesuai dengan versi pengurangan jenis Nagel yang lebih canggih di mana sebahagian proses pengurangan melibatkan penyusunan semula teori pengurangan. Proses ini muncul sebagai konsekuensi semula jadi untuk berusaha menangani apa yang disebut Nagel sebagai pengurangan "heterogen".

Tugas mencirikan pengurangan lebih terlibat apabila pengurangan itu heterogen-iaitu, ketika teori pengurangan mengandungi istilah atau konsep yang tidak muncul dalam teori pengurangan. Nagel mengambil, sebagai contoh paradigma pengurangan heterogen, pengurangan termodinamika (yang nyata), atau setidaknya beberapa bahagian termodinamika, kepada mekanik statistik. [1] Sebagai contoh, termodinamik mengandungi konsep suhu (antara lain) yang kurang dalam teori pengurangan mekanik statistik.

Nagel menyatakan bahawa "jika undang-undang sains sekunder [teori yang dikurangkan] mengandungi istilah yang tidak berlaku dalam andaian teoritis disiplin utama [teori pengurangan] …, penurunan logik yang pertama dari yang terakhir adalah prima facie mustahil. " (Nagel 1961, 352) Akibatnya, Nagel memperkenalkan dua "syarat formal yang diperlukan" yang diperlukan agar pengurangan itu berlaku:

  1. Kesambungan. "Anggapan semacam harus diperkenalkan yang mendalilkan hubungan yang sesuai antara apa pun yang ditandai dengan 'A' [istilah yang akan dikurangkan, iaitu elemen kosa kata teori (T ')] dan sifat yang diwakili oleh istilah teori sudah hadir dalam sains utama [mengurangkan]."
  2. Derivabiliti. "Dengan bantuan anggapan tambahan ini, semua undang-undang sains sekunder, termasuk yang mengandungi istilah 'A,' mesti diturunkan secara logik dari premis teori dan definisi koordinat yang berkaitan dalam disiplin utama." (Nagel 1961, 353–354)

Keadaan penyambungan membawa sejumlah masalah penafsiran. Apa sebenarnya, atau seharusnya, status "hubungan yang sesuai", yang sering disebut "undang-undang" jambatan atau hipotesis jambatan? Adakah mereka dibentuk oleh penyelidikan linguistik sahaja? Adakah mereka penemuan fakta? Sekiranya yang terakhir, keperluan apa yang mereka perlukan? Adakah hubungan identiti yang sangat diperlukan atau adakah hubungan yang lebih lemah, seperti koeksensiviti nomik, cukup? Sebilangan besar literatur falsafah mengenai pengurangan menangani persoalan-persoalan ini mengenai status undang-undang jambatan. [2]

Pertimbangan terhadap contoh-contoh tertentu memungkinkan masuk akal kepada gagasan, yang lazim terdapat dalam literatur, bahawa undang-undang jambatan harus dipertimbangkan untuk menyatakan semacam hubungan identitas. Sebagai contoh, Sklar menyatakan bahawa pengurangan "teori" optik fizikal kepada teori radiasi elektromagnetik berlaku dengan mengenal pasti satu kelas entiti - gelombang cahaya - dengan (sebahagian) kelas lain - radiasi elektromagnetik. Dia mengatakan "… tempat undang-undang korelasi [undang-undang jambatan] diambil oleh identifikasi yang dibentuk secara empirik dari dua kelas entiti. Gelombang cahaya tidak berkorelasi dengan gelombang elektromagnetik, kerana gelombang elektromagnetik. " (Sklar 1967, 120) Sebenarnya, jika sesuatu seperti pengurangan Nagelian akan berhasil, secara umum diterima bahawa undang-undang jambatan harus mencerminkan adanya semacam identiti sintetik.

Kenneth Schaffner menyebut undang-undang jambatan "fungsi pengurangan." Dia juga menyatakan bahawa mereka mesti diambil untuk menggambarkan identiti sintetik kerana, sekurang-kurangnya pada awalnya, mereka memerlukan sokongan empirikal untuk membenarkan mereka. "Gen tidak dijumpai sebagai DNA melalui analisis makna; kajian empirik yang penting dan sukar diperlukan untuk membuat pengenalan seperti itu. " (Schaffner 1976, 614–615)

Kini satu masalah yang dihadapi oleh akun semacam ini secara paksa disampaikan oleh Feyerabend dalam "Penjelasan, Pengurangan, dan Empirisme." (Feyerabend 1962) Pertimbangkan istilah "suhu" kerana ia berfungsi dalam termodinamik klasik. Istilah ini ditakrifkan dari segi kitaran Carnot dan berkaitan dengan undang-undang kedua yang tidak statik seperti yang dinyatakan dalam teori itu. Pengurangan termodinamik klasik yang disebut mekanik statistik, bagaimanapun, gagal mengenal pasti atau mengaitkan ciri bukan statistik dalam teori pengurangan, mekanik statistik, dengan konsep suhu tidak statistik seperti yang terdapat dalam teori pengurangan. Bagaimana seseorang boleh mendapat pengurangan yang tulen,jika istilah dengan maknanya ditentukan oleh peranan yang mereka mainkan dalam teori yang dikurangkan dapat dikenal pasti dengan istilah yang mempunyai makna yang sama sekali berbeza? Termodinamik klasik bukanlah teori statistik. Kemungkinan untuk mencari fungsi pengurangan atau undang-undang jambatan yang menangkap konsep suhu dan peranan tegas dan tidak statistik yang dimainkannya dalam termodinamik nampaknya mustahil.

Kebolehlaksanaan argumen ini, tentu saja, bergantung pada pandangan tertentu tentang bagaimana makna berpunca dari istilah teori dalam sebuah teori. Walau bagaimanapun, hanya dengan melihat perkembangan sejarah termodinamik satu perkara nampak jelas. Sebilangan besar ahli fizik, sekarang, akan menerima idea bahawa konsep suhu dan konsep kita mengenai istilah "tepat" lain yang muncul dalam termodinamika klasik seperti "entropi," perlu dimodifikasi berdasarkan dugaan pengurangan mekanisme statistik. Buku teks, sebenarnya, membincangkan teori "termodinamik statistik." Proses "pengurangan" sangat sering membawa kepada versi teori pengurangan yang diperbetulkan.

Sebenarnya, Schaffner dan yang lain telah mengembangkan skema jenis Nagelian untuk pengurangan yang secara terang-terangan cuba menangkap ciri-ciri perubahan teori yang sebenarnya. Ideanya secara eksplisit untuk memasukkan dalam model, "teori pengurangan yang diperbaiki" seperti termodinamika statistik. Oleh itu, Schaffner (1976, 618) berpendapat bahawa (T) mengurangkan (T ') jika dan hanya jika terdapat versi (T') yang diperbetulkan, namakannya (T '^ *) seperti itu

  1. Istilah primitif (T '^ *) dihubungkan melalui fungsi pengurangan (atau undang-undang jambatan) dengan pelbagai istilah (T).
  2. (T '^ *) boleh diturunkan dari (T) ketika ditambah dengan fungsi pengurangan yang ditentukan dalam 1.
  3. (T '^ *) membetulkan (T') kerana ia membuat ramalan yang lebih tepat daripada (T ').
  4. (T ') dijelaskan oleh (T) kerana (T') dan (T '^ *) sangat mirip satu sama lain, dan (T) menunjukkan mengapa (T') berfungsi sama seperti yang berlaku dalam domain kesahannya.

Banyak kerja yang jelas dilakukan di sini oleh konsep intuitif "analogi kuat" antara teori pengurangan (T ') dan teori pengurangan yang diperbetulkan (T' ^ *). Dalam beberapa kes, seperti yang disarankan oleh Nickles (1973) dan Wimsatt (1976), konsepsi analogi yang kuat dapat menemukan penyempurnaan lebih lanjut dengan menarik perhatian pada apa yang disebut sebagai pengurangan rasa "ahli fizik".

2. Rasa Pengurangan Fisikawan

Teori pengurangan falsafah akan mengatakan bahawa, katakanlah, mekanik kuantum mengurangkan mekanik klasik melalui penyusunan undang-undang fizik klasik dari teori fizik kuantum. Sebilangan besar ahli fizik, sebaliknya, bercakap mengenai mekanik kuantum yang mengurangkan kepada mekanik klasik dalam beberapa jenis had korespondensi (contohnya, had sebagai pemalar Planck ((h / 2 / pi)) menjadi sifar). Oleh itu, jenis pengurangan intertheoretic kedua yang dicatat oleh Nickles sesuai dengan skema berikut:

(tag * {({ bf Skema / R})} lim _ { varepsilon / rightarrow 0} T_f = T_c)

Di sini (T_f) adalah teori yang lebih baru, lebih baik, (T_c) adalah teori yang lebih tua, lebih kasar, dan (varepsilon) adalah parameter asas yang muncul di (T_f).

Kita mesti mengambil persamaan di sini dengan sebilangan kecil garam. Dalam situasi di mana Skema R dapat dikatakan berlaku, kemungkinan tidak berlaku bahawa setiap persamaan atau formula dari (T_f) akan menghasilkan persamaan yang sepadan dengan (T_c).

Walaupun diberi peringatan ini, persamaan dalam Skema R dapat bertahan hanya jika hadnya "biasa." Dalam keadaan seperti itu, dapat dikatakan bahwa wajar untuk menyebut hubungan pembatas sebagai "pengurangan." Sekiranya had dalam Skema R adalah tunggal, skema tersebut gagal dan yang terbaik adalah hanya membincangkan hubungan antara teori.

Seseorang harus memahami perbezaan antara hubungan membatasi biasa dan tunggal seperti berikut. Sekiranya penyelesaian formula atau persamaan teori yang relevan (T_f) sedemikian rupa sehingga untuk nilai kecil (varepsilon) mereka dengan lancar mendekati penyelesaian formula yang sesuai di (T_c), maka Skema R akan tahan. Untuk kes-kes ini, kita dapat mengatakan bahawa "tingkah laku yang membatasi" sebagai (varepsilon / rightarrow 0) sama dengan "tingkah laku dalam had" di mana (varepsilon = 0). Sebaliknya, jika tingkah laku dalam had mempunyai watak yang berbeza secara mendasar daripada penyelesaian berdekatan yang diperoleh sebagai (varepsilon / rightarrow 0), maka skema akan gagal.

Contoh yang baik yang menggambarkan perbezaan ini adalah yang berikut: Pertimbangkan persamaan kuadratik (x ^ 2 + x - 9 / varepsilon = 0). Fikirkan (varepsilon) sebagai parameter pengembangan atau gangguan kecil. Persamaan mempunyai dua punca untuk sebarang nilai (varepsilon) sebagai (varepsilon / rightarrow 0). Dalam pengertian yang jelas, penyelesaian untuk persamaan kuadratik ini sebagai (varepsilon / rightarrow 0) dengan lancar menghampiri penyelesaian untuk persamaan "tidak terganggu" ((varepsilon = 0)) (x ^ 2 + x = 0); iaitu, (x = 0, -1). Sebaliknya, persamaan (x ^ 2 / varepsilon + x - 9 = 0) mempunyai dua punca untuk sebarang nilai (varepsilon / gt 0) tetapi untuk penyelesaian "tidak terganggu" hanya satu akar; iaitu, (x = 9). Persamaan mengalami penurunan dalam urutan apabila (varepsilon = 0). Oleh itu,watak tingkah laku dalam had (varepsilon = 0) berbeza pada asasnya dengan watak tingkah laku yang mengehadkan. Tidak semua had tunggal disebabkan oleh pengurangan susunan persamaan. Walaupun begitu, kes-kes tunggal yang terakhir ini jauh lebih biasa daripada yang pertama.

Kes paradigma di mana pengurangan pengurangan bentuk (mathbf {R}) yang agak jelas berlaku ialah mekanik partikel Newtonian klasik (NM) dan teori relativiti khas (SR). Dalam had di mana ((v / c) ^ 2 / kanan bawah 0), SR berkurang menjadi NM. Nickles mengatakan "melambangkan [pengurangan SR antar-teoretik untuk NM] adalah pengurangan formula Einstein untuk momentum, [p = / frac {m_0 v} { sqrt {1 - (v / c) ^ 2}})

di mana (m_0) adalah jisim selebihnya, hingga formula klasik (p = m_0 v) dalam had sebagai (v / kanan bawah 0). " [3] (Nickles 1973, 182)

Ini adalah had biasa-tidak ada singularitas atau "ledakan" ketika had asimtotik didekati. Seperti yang dinyatakan dalam satu kaedah untuk memikirkan ini adalah penyelesaian tepat untuk nilai kecil tetapi bukan nol (| / varepsilon) | "Lancar [pendekatan] penyelesaian yang tidak terganggu atau urutan nol ((varepsilon) ditetapkan sama dengan nol] sebagai (varepsilon / kanan bawah 0)." Dalam kes di mana hadnya tunggal "penyelesaian tepat untuk (varepsilon = 0) pada dasarnya berbeza dari segi watak dari penyelesaian 'berjiran' yang diperoleh dalam had (varepsilon / rightarrow 0)." (Bender dan Orszag 1978, 324)

Dalam konteks semasa, seseorang dapat menyatakan sifat biasa dari hubungan yang membatasi dengan cara berikut. Ungkapan asas yang muncul dalam transformasi Lorentz SR, dapat dikembangkan dalam siri Taylor sebagai

(frac {1} { sqrt {1 / rightarrow (v / c) ^ 2}} = 1 - / frac {1} {2} (v / c) ^ 2 - / frac {1} {8} (v / c) ^ 4 - / frac {1} {16} (v / c) ^ 6 - / cdots)

dan hadnya adalah analitik. Ini bermaksud bahawa (sekurang-kurangnya beberapa) kuantiti atau ungkapan SR dapat ditulis sebagai kuantiti Newtonian atau klasik ditambah pengembangan pembetulan dalam kuasa ((v / c) ^ 2). Oleh itu, seseorang mungkin menganggap hubungan antara SR dan NM sebagai masalah gangguan biasa.

Contoh seperti ini telah menyebabkan sebilangan penyiasat berfikir untuk mengehadkan hubungan sebagai membentuk suatu peraturan inferensi baru yang akan membolehkan seseorang menghubungkan hubungan pengurangan fizik dengan para ahli falsafah. Fritz Rohrlich, misalnya, berpendapat bahawa NM mengurangkan (dalam pengertian ahli falsafah) menjadi SR kerana kerangka matematik SR mengurangkan (dalam pengertian ahli fizik) kepada kerangka matematik NM. Idenya adalah bahawa kerangka matematik NM "diturunkan dengan teliti" dari SR dalam "derivasi yang melibatkan membatasi prosedur." (Rohrlich 1988, 303) Secara kasar,bagi Rohrlich teori "lebih kasar" dapat dikurangkan menjadi teori "lebih halus" dalam pengertian para ahli falsafah yang dapat disimpulkan dengan teliti dari yang terakhir sekiranya kerangka matematik teori yang lebih baik berkurang dalam pengertian ahli fizik kepada kerangka matematik yang lebih kasar teori. Dalam kes seperti itu, kita akan mempunyai penjelasan sistematik mengenai gagasan "analogi kuat" yang menarik Schaffner dalam model pengurangan filosofisnya. Teori yang diperbetulkan (T '^ *) dalam konteks ini adalah teori Newtonian yang terganggu seperti yang dinyatakan dalam pengembangan Taylor yang diberikan di atas. "Analogi kuat" antara teori Newtonian (T ') dan (T' ^ *) yang diperbaiki dinyatakan oleh adanya pengembangan siri Taylor biasa.kita akan mempunyai penjelasan sistematik mengenai idea "analogi kuat" yang menarik Schaffner dalam model pengurangan falsafahnya. Teori yang diperbetulkan (T '^ *) dalam konteks ini adalah teori Newtonian yang terganggu seperti yang dinyatakan dalam pengembangan Taylor yang diberikan di atas. "Analogi kuat" antara teori Newtonian (T ') dan (T' ^ *) yang diperbaiki dinyatakan oleh adanya pengembangan siri Taylor biasa.kita akan mempunyai penjelasan sistematik mengenai idea "analogi kuat" yang menarik Schaffner dalam model pengurangan falsafahnya. Teori yang diperbetulkan (T '^ *) dalam konteks ini adalah teori Newtonian yang terganggu seperti yang dinyatakan dalam pengembangan Taylor yang diberikan di atas. "Analogi kuat" antara teori Newtonian (T ') dan (T' ^ *) yang diperbaiki dinyatakan oleh adanya pengembangan siri Taylor biasa.

Seperti yang disebutkan, kesulitan untuk mempertahankan bahawa hubungan antara model pengurangan filosofis dan "fizikal" umumnya adalah hubungan yang lebih kerap daripada tidak membatasi antara teori-teori yang bersifat tunggal dan tidak biasa. Dalam situasi seperti itu, Skema R gagal ditahan. Kes paradigma di sini merangkumi hubungan antara mekanik klasik dan mekanik kuantum, teori sinar cahaya dan teori gelombang, dan termodinamik dan mekanik statistik sistem dalam keadaan kritikal.

3. Hierarki Teori

Walaupun hakikat bahawa mengehadkan hubungan antara teori mungkin unik dengan cara ini, kadang-kadang berguna dan sesuai untuk memikirkan teori fizikal sebagai pembentukan hierarki yang berkaitan dengan panjang atau skala tenaga. Ideanya adalah bahawa teori yang berbeza boleh berlaku pada skala panjang atau tenaga yang berbeza. Sekiranya seseorang mengambil idea ini dengan serius, maka mungkin setiap teori dalam hierarki ini akan menjadi fenomenologikal berbanding teori-teori pada tenaga yang lebih tinggi atau jarak yang lebih pendek. Sama, hierarki seperti itu dapat membentuk menara teori yang berkesan. Teori yang berkesan adalah teori yang menerangkan fenomena yang relevan dalam domain yang ditentukan - domain yang dicirikan oleh pelbagai tenaga, misalnya.

Idea teori berkesan bukanlah perkara baru. Pada abad ke-19 dan sebelumnya, saintis mengembangkan persamaan kontinum seperti persamaan Navier-Cauchy yang menggambarkan tingkah laku pepejal elastik isotropik dan persamaan Navier-Stokes untuk cecair likat yang tidak dapat dikompresi. Persamaan ini, dan masih, sangat selamat. Ini bermaksud bahawa apabila seseorang memasukkan nilai yang sesuai untuk beberapa parameter fenomenologi (seperti modulus Young dan tegasan belaka dalam persamaan Navier-Cauchy), seseorang sampai pada model persamaan yang membolehkan kita membina jambatan dan bangunan yang tidak runtuh. Sungguh luar biasa bahawa teori / model yang hampir keseluruhannya gagal merujuk kepada perincian struktur atom dan molekul balok keluli, boleh dikatakan begitu berjaya dan selamat. Soalan yang mempunyai minat falsafah yang mendalam adalah bagaimana perkara ini dapat berlaku. Parameter fenomenologi mesti mengekod sekurang-kurangnya beberapa perincian mengenai susunan atom dan molekul rasuk. (Oleh itu, "hampir" dalam penyataan di atas.)

Namun, ini menimbulkan persoalan penting: Bolehkah seseorang menceritakan kisah yang menghubungkan model pada skala atom dan model pada skala kontinum sentimeter dan lebih besar? Reduksionis biasanya percaya bahawa mungkin untuk menghubungkan, dan mungkin untuk memperoleh, model kontinum bermula dari perincian skala atom. Setidaknya ada pertempuran selama dua abad, antara mereka yang yakin bahawa kisah dari bawah ke atas dapat diceritakan, dan mereka seperti Duhem, Mach, dan lain-lain yang telah memperjuangkan strategi pemodelan dari atas ke bawah. Pada abad ke-19 ini mengambil bentuk perselisihan sengit antara ahli teori rari-constancy dan multi-constancy yang, masing-masing, berusaha menentukan persamaan kontinum dari pertimbangan top-down (mengabaikan perincian mikro yang tidak diketahui),dan ahli teori cuba menentukan persamaan kontinum dengan andaian atom skala kecil yang membimbing pembinaan. Sebenarnya, yang mengejutkan, yang pertama berlaku. (Todhunter dan Pearson 1960; Batterman 2012)

Perbahasan antara pemodel bawah-atas, reduksionis dan pemodel kontinum top-down, menerima persembahan modennya, sekurang-kurangnya sebahagiannya, dalam perdebatan mengenai kewujudan dan sifat fenomena yang muncul. Salah satu bidang yang menarik perhatian baru-baru ini adalah pemahaman kita mengenai teori bidang kuantum yang berkesan.

Dalam teori medan kuantum, misalnya, telah ada banyak keberhasilan dalam menunjukkan bagaimana teori yang sesuai untuk beberapa skala skala tenaga berkaitan dengan teori untuk julat lain melalui proses renormalisasi (Bain 2012). Renormalisasi memberikan semacam hubungan yang membatasi antara teori pada skala yang berbeza walaupun pada kenyataannya Skema R reduktifbiasanya gagal kerana perbezaan yang berkaitan dengan had tunggal. Fizik pada satu skala relatif tidak bergantung pada tenaga yang lebih tinggi (panjangnya lebih pendek). Akibatnya, renormalisasi adalah skema matematik untuk mencirikan bagaimana struktur interaksi berubah dengan skala yang berubah: ternyata domain yang dicirikan oleh skala tenaga yang lebih rendah (atau panjang yang lebih besar) secara mengejutkan dan luar biasa dipisahkan dari tenaga yang lebih tinggi (atau lebih kecil panjang). Dengan kata lain, pemisahan itu melibatkan bahawa rejim tenaga yang lebih tinggi tidak banyak mempengaruhi tingkah laku dan watak rejim tenaga yang lebih rendah.

Karya baru, lebih umum pada sistem pemodelan masalah pada skala yang sangat berbeza (10+ susunan magnitud), dalam kimia nano dan dalam sains bahan, membawa beberapa harapan bahawa dikotomi semua-atau-tidak ada antara pengurangan dan kemunculannya agak kabur. Seperti yang dinyatakan, persoalan mengenai kepentingan falsafah yang sebenarnya berkaitan dengan bagaimana memahami autonomi relatif teori dan model dalam skala besar. (Mengapa sekali lagi, persamaan kontinum begitu selamat untuk pemodelan skala besar?) Karya kontemporari dalam matematik terapan mengenai teori homogenisasi mula memberikan hubungan yang menarik di skala yang terpisah secara luas ini. (Torquato 2002; Phillips 2001)

Matematik renormalisasi paling baik dipahami sebagai contoh strategi umum ini untuk homogenisasi atau peningkatan. (Batterman 2012) Sangat penting untuk pemahaman semasa mengenai hubungan antara teori. Adalah wajar untuk mengatakan, bagaimanapun, bahawa dapat memahami hubungan antar teori melalui teknik homogenisasi dan renormalisasi tidak memerlukan adanya hubungan reduktif antara teori-teori sama ada dalam pengertian ahli falsafah atau ahli fizik istilah. Akan tetapi, pemahaman seperti ini dapat membawa kepada pencirian perdebatan yang lebih bernuansa dan tepat mengenai pengurangan dan kemunculan.

4. Hubungan Antara Teori

Nampaknya wajar untuk menjangkakan sesuatu seperti pengurangan falsafah dapat dilakukan dalam situasi di mana Schema R berlaku. Sebaliknya, pengurangan filosofis dan “fizikal” tidak mungkin terjadi ketika hubungan korespondensi yang membatasi antara teori adalah bersifat tunggal. Mungkin dalam kes seperti itu, adalah lebih baik untuk membicarakan hubungan antara teori dan bukannya pengurangan. Di sinilah banyak kepentingan falsafah dan fizikal dapat dijumpai. Tuntutan ini dan perbincangan berikut tidak boleh dianggap seperti pandangan yang diterima di kalangan ahli falsafah sains. Sebaliknya, mereka menggambarkan pandangan pengarang.

Walaupun begitu, berikut adalah petikan dari makalah Michael Berry baru-baru ini yang menyatakan pandangan yang serupa.

Walaupun dalam sains fizikal, pengurangan antara tahap penjelasan yang berlainan bermasalah-memang, hampir selalu berlaku. Kimia seharusnya telah dikurangkan menjadi mekanik kuantum, namun orang masih berdebat mengenai persoalan asas bagaimana mekanik kuantum dapat menggambarkan bentuk molekul. Mekanik statistik bendalir mengurangkan termodinamiknya dalam had banyak zarah, namun had itu pecah berhampiran titik kritikal, di mana cecair dan wap bergabung, dan di mana kita tidak pernah melihat kontinum tidak kira sejauh mana kita memerhatikan zarah-zarah itu …. Optik sinar geometri (Newtonian) mestilah had optik gelombang kerana panjang gelombang menjadi kecil, namun … pengurangan (secara matematis serupa dengan mekanik klasik ke mekanik kuantum) terhalang oleh singularitas….

Saya berpendapat bahawa banyak kesukaran yang berkaitan dengan pengurangan timbul kerana ia melibatkan had tunggal. Keunikan ini mempunyai aspek negatif dan positif: mereka menghalang pengurangan teori teori yang lebih umum kepada teori yang kurang umum, tetapi mereka juga menunjukkan kekayaan fizik perbatasan antara teori. (Berry 2001, 43)

Apabila Skema R gagal ini adalah kerana matematik had tertentu ((varepsilon / rightarrow 0)) adalah tunggal. Seseorang boleh bertanya, secara fizikal, apa yang bertanggung jawab atas keunikan matematik ini. Dalam menyiasat jawapan untuk soalan ini, seseorang akan sering mendapati bahawa letupan matematik menggambarkan kemustahilan fizikal. Contohnya, jika Skema Rdipegang ketika (T_f) adalah teori gelombang cahaya dan (T_c) adalah teori sinar (optik geometri), maka seseorang akan mengharapkan untuk memulihkan sinar dalam had gelombang pendek (lambda / kanan bawah 0) dari teori gelombang. Pada teori sinar, sinar adalah pembawa tenaga. Tetapi dalam situasi tertentu keluarga sinar dapat memusatkan perhatian pada permukaan atau garis yang disebut "kaustik." Ini bukan situasi esoterik yang pelik. Sebenarnya, pelangi, untuk pertama kalinya, dijelaskan oleh pemfokusan cahaya matahari pada permukaan ini berikutan pembiasan dan pantulannya melalui hujan. Namun, menurut teori sinar, intensiti cahaya pada permukaan fokus ini tidak akan terbatas. Ini adalah sebahagian daripada sebab fizikal untuk persamaan matematik. Lihat juga perbincangan pelangi oleh Pincock 2011, dan Belot 2005.

Seseorang dipimpin untuk mengkaji domain asimptotik di mana parameter (varepsilon) dalam Skema Rmenghampiri 0. Dalam contoh di atas, ini adalah had panjang gelombang pendek. Michael Berry (1980; 1990; 1994a; 1994b) telah melakukan banyak penyelidikan mengenai ini dan domain asimtotik lain. Dia telah mendapati bahawa di kawasan perbatasan asimtotik antara teori-teori seperti itu muncul fenomena yang penjelasannya memerlukan dari segi pengertian terhadap teori pertengahan ketiga. Ini adalah tuntutan (Batterman 2002) bahawa apabila diambil secara harfiah, telah menimbulkan sejumlah peretasan dalam literatur. Walau bagaimanapun, yang difahami dari segi matematik ciri dan muka gelombang, seperti yang dimaksudkan pada awalnya, penulis semasa percaya beberapa perbahasan salah arah. Struktur yang muncul (pelangi itu sendiri adalah salah satunya) tidak dapat dijelaskan sepenuhnya sama ada dari segi teori gelombang halus atau dari segi teori sinar sahaja. Sebaliknya,aspek kedua teori (melalui penyiasatan asimptotik terhadap persamaan gelombang) diperlukan untuk pemahaman penuh mengenai fenomena yang muncul ini.

Fakta ini mempersoalkan pandangan yang diterima tertentu mengenai sifat hubungan antara teori. Teori gelombang, misalnya, pasti merupakan teori asas. Walaupun begitu, pertimbangan ini nampaknya menunjukkan bahawa teori itu sendiri kekurangan penjelasan. Terdapat fenomena dalam skopnya yang penjelasannya memerlukan pemeriksaan asimtotik dari persamaan yang sesuai. Ini melibatkan memperhatikan struktur matematik yang disebut ciri dan muka gelombang. Lihat Bóna dan Slawinski 2011. Penyiasatan matematik ini mengenai struktur asimptotik dalam persamaan hiperbolik sama sekali tidak sama seperti derivasi langsung dari data awal yang khas pada derivasi prinsip yang sering disebut dalam melaksanakan perintah pengurangan penjelasan gaya Nagel. Situasi yang serupa timbul dalam domain asimptotik antara mekanik kuantum dan mekanik klasik di mana pemalar Planck dapat dianggap kecil secara asimtotik. (Lihat Belot 2005 untuk sudut pandangan alternatif.)

Terdapat banyak perkara di sini yang layak untuk kajian falsafah. Beberapa karya terbaru oleh Butterfield (2011), Butterfield dan Bouatta (2011), Norton (2012), Menon dan Callender (2012) mencabar sudut pandangan yang disarankan oleh perbincangan di atas. Penulis ini menangani isu-isu mengenai sifat idealisasi, pengurangan, dan kemunculan yang tidak terhingga. Tema umum adalah mungkin untuk mendamaikan kemunculan dan pengurangan. Pada umumnya penulis ini mengadopsi pengurangan Nagelian sebagai peluasan definisi. Untuk pandangan yang bertentangan seseorang dapat melihat Batterman (2002; 2012).

Bibliografi

  • Bain, Jonathan, 2012, "Teori Bidang Berkesan," dalam Robert Batterman (ed.), The Oxford Handbook of Philosophy of Physics, Oxford: Oxford University Press, hlm. 224–254.
  • Batterman, RW, 1991, “Kekacauan, kuantisasi, dan prinsip korespondensi”, Synthese, 89: 189–227.
  • –––, 1993, “Kekacauan kuantum dan mekanik semiklasik”, dalam PSA 1992, jilid 2, halaman 50–65. Persatuan Falsafah Sains.
  • –––, 1995, “Teori antara teori: Asimptotik yang mengehadkan hubungan antara teori”, Synthese, 103: 171–201.
  • –––, 2002, Syaitan dalam Perincian: Penalaran Asimptotik dalam Penjelasan, Pengurangan, dan Kemunculan. Oxford University Press, New York.
  • –––, 2012 “The Tyranny of Scales,” dalam Robert Batterman (ed.), The Oxford Handbook of Philosophy of Physics, Oxford: Oxford University Press, hlm. 255–286.
  • Belot, Gordon, 2005, “Siapa Syaitan? Butiran Mana ?,”Falsafah Sains, 72: 128–153.
  • Bender, CM, dan Orszag, SA, 1978, Kaedah Matematik Lanjutan untuk Saintis dan Jurutera. McGraw-Hill, New York.
  • Berry, MV, 1990, “Di luar pelangi”, Sains Semasa, 59 / (21–22): 1175–1191.
  • –––, 1991, "Asimptotik, singularitas dan pengurangan teori", dalam Dag Prawitz, Brian Skyrms, dan Dag Westerståhl (ed.), Logik, Metodologi dan Falsafah Sains, IX: Prosiding Kongres Logik Kesembilan Antarabangsa, Metodologi dan Falsafah Sains, Uppsala, Sweden, 7–14 Ogos 1991 (Pengajian dalam Logik dan Asas Matematik: Jilid 134), Amsterdam: Elsevier Science BV, 1994, 597–607.
  • –––, 1994, “Singularities in wave and ray”, dalam R. Balian, M. Kléman, dan JP Poirier (eds), Physics of Defects (Les Houches, Session XXXV, 1980), halaman 453–543, Amsterdam, 1994. Belanda Utara.
  • –––, 2001, “Kekacauan dan Batas Semiklasik Mekanik Kuantum (Adakah Bulan Ada Ketika Seseorang Melihat?)”, Dalam Mekanik Kuantum: Perspektif saintifik mengenai tindakan ilahi (eds: Robert John Russell, Philip Clayton, Kirk Wegter-McNelly dan John Polkinghorne), terbitan CTNS Observatorium Vatikan, hlm. 41–54.
  • Berry, MV, 2002 "Batas Singular" Fizik Hari Ini, Mei 10-11.
  • Berry, MV dan Upstill, C., 1980, "Bencana optik: Morfologi kaustik dan corak difraksi mereka", dalam E. Wolf (ed), Progress in Optics, volume XVIII, halaman 257-334, Amsterdam, 1980. North- Belanda.
  • Bokulich, Alisa, (2008) "Bolehkah Struktur Klasik Menjelaskan Fenomena Kuantum?", The British Journal for the Philosophy of Science, 59, 217-235.
  • Bokulich, Alisa, (2008a) Meneliti semula Hubungan Klasik-Kuantum: Beyond Reductionism and Pluralism, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Bóna, Andrej and Slawinski, Michael A., 2011, Wavefronts and Rays as Characteristics and Asymptotics, World Scientific: Singapura.
  • Butterfield, Jeremy, 2011 "Kurang Berbeza: Kemunculan dan Pengurangan Bersama", Yayasan Fizik, 41 (6): 1065–1135.
  • Butterfield, Jeremy dan Bouatta, Nazim, 2011 "Kemunculan dan Pengurangan yang Digabungkan dalam Peralihan Fasa." arXiv: 1104.1371v2.
  • Menon, Tarun dan Callender, Craig, 2012 “Putar dan Hadapi yang Aneh… Ch-ch-perubahan”, dalam Robert Batterman (ed.), The Oxford Handbook of Philosophy of Physics, Oxford: Oxford University Press, hlm. 189–223.
  • Cao, Tian Yu, 1993 "Falsafah renormalisasi baru: Dari persamaan kumpulan renormalisasi ke teori bidang yang berkesan", dalam Laurie M. Brown, editor, Renormalisasi: Dari Lorentz ke Landau (dan Beyond). Springer-Verlag, New York.
  • Castellani, Elena, 2002 “Reduksi, kemunculan, dan teori bidang yang berkesan”, Kajian dalam Sejarah dan Falsafah Fizik Moden, 33: 251–267.
  • Emch, Gerard G. and Liu, Chuang, 2002, The Logic of Thermostatistical Physics, Springer-Verlag, Berlin.
  • Feyerabend, PK, 1962, “Penjelasan, pengurangan, dan empirisisme”, dalam H. Feigl dan G. Maxwell (eds), Minnesota Studies in the Philosophy of Science, jilid 3, halaman 28–97. D. Syarikat Penerbitan Reidel.
  • Nagel, E., 1961, Struktur Sains. Routledge dan Kegan Paul, London.
  • Nickles, T., 1973, "Dua konsep pengurangan intertheoretic", The Journal of Philosophy, 70/7: 181-201.
  • Norton, John, 2012, "Pendekatan dan Idealisasi: Mengapa Perbezaannya Penting," Falsafah Sains, 79: 207-232.
  • Phillips, Rob, 2001, Kristal, Kecacatan, dan Struktur Mikro: Pemodelan Di Seluruh Skala, Cambridge: Cambridge University Press.
  • Pincock, Christopher, 2011, "Penjelasan matematik pelangi," Kajian dalam Sejarah dan Falsafah Fizik Moden, 42 (1) 13–22.
  • Rohrlich, F., 1988, “Ontologi pluralistik dan pengurangan teori dalam sains fizikal”, The British Journal for the Philosophy of Science, 39: 295–312.
  • Schaffner, K. 1976, "Reductionism dalam biologi: Prospek dan masalah", dalam RS Cohen, et al. (eds), PSA 1974, halaman 613-632. D. Syarikat Penerbitan Reidel.
  • Sklar, L., 1967, "Jenis pengurangan antara teori", The British Journal for the Philosophy of Science, 18: 109–124.
  • –––, 1993, Fizik dan Kemungkinan: Isu Falsafah dalam Asas Mekanik Statistik. Cambridge University Press, Cambridge.
  • Todhunter, Isaac dan Karl Pearson (ed.), 1960, Sejarah Teori Elastik dan Kekuatan Bahan dari Galilei hingga Lord Kelvin, jilid 1: Galilei hingga Saint-Venant 1639-1850, Dover.
  • Torquato, Salvatore, 2002, d Bahan Heterogen Rawak: Struktur Mikro dan Sifat Makroskopik, New York: Springer.
  • Wimsatt, WC, 1976, "Penjelasan Reduktif: Akaun Fungsional", dalam AC Michalos, CA Hooker, G. Pearce, dan RS Cohen (ed.), PSA-1974 (Boston Studies in the Philosophy of Science, jilid 30) Dordrecht: Reidel, hlm. 671-710.

Alat Akademik

ikon sep lelaki
ikon sep lelaki
Cara memetik entri ini.
ikon sep lelaki
ikon sep lelaki
Pratonton versi PDF entri ini di Friends of the SEP Society.
ikon inpho
ikon inpho
Cari topik entri ini di Projek Ontologi Falsafah Internet (InPhO).
ikon kertas phil
ikon kertas phil
Bibliografi yang dipertingkatkan untuk entri ini di PhilPapers, dengan pautan ke pangkalan data.

Sumber Internet Lain

Disyorkan: