Fysikochfilosofi

1. Fysikochfilosofi Lars-Göran Johansson FilosofiskaInstitutionen Uppsala Universitet

2. Vadärfysik? “Full coverage is the business of physics, and only of physics” Physics investigates the essential nature of the world, and biology a local bump. Psychology, human psychology, describes a bump on the bump.” W.V.O. Quine( 1908-2000) filosofi Harvard.

3. Aristotelesomfysik Under mycketlångtidvarfysiken en del avfilosofin Grekiska “physis” betyder “natur” Aristotelesbok “Fysiken” är en analysavbl.a. begreppenrörelse, förändringochorsak . Aristoteles’ grundläggandeantagande: varjerörelsemåste ha en orsak; utanorsakavstannarrörelsen. Fritt fall orsakasav en inresträvanhostingenattplacera sig icentrumavuniversum Allaandrarörelserkräver en yttreorsak, annarsavstannar de. Den ytterstaorsaken till all rörelseär ‘den försteröraren’, somgörsåattstjärnsfärenroterar. Härfinnsingenskillnademellanfysikochfilosofi!

4. Newton Newtonshuvudverkheter “Naturfilosofinsmatematiskaprinciper” (1687) Frånoch med dettaverkutkrisalliserasfysikensom en självständigdisciplin, oberoendeavfilosofin. Oberoendetbeståriattfysikenförförstagångenhar en uppsättningväldefinieradebegreppförattmätaochbeskrivaförändringar. Ettexempel: Newton infördebegreppet‘materiemängd’, dvsmassa, förförstagången.

5. Fysikensallmängiltiget Fysiskalagargälleralltingivärlden (utomabstraktaföremål), medanbiologi, psykologi, historiaosv, endaststuderarvissa sorters föremålochvissaaspekteravdessaföremål. Dennaallmängiltighetgörattfysikengränsar till filosofin, närmarebestämt: Ontologin: läranomvadsomytterstfinns Kunskapsteorin: studietavhur vi förkunskap Semantiken: studietavrelationernamellanvåraspråkligauttryckochdetdessauttryckhandlarom

6. Fysikochfilosofi Den ontologiskafråganomvilkavärldenytterstabeståndsdelarär, ärilikamån en filosofisksomfysikaliskfråga. Den epistemologiskafråganomhur vi fårkunskapergenomobservationerkanintebesvarasutanatttaibeaktandevad vi vet om de fysikaliskaväxelverkningarna; för en observation är en fysikalisk process. I fysikenanvänds en stormängdytterstabstraktabegrepp, t.ex. metrisk tensor, gravitationsfält, ‘charm’. Fråga: representerardessabegreppnågoti den fysiskaverkligheten, ellerärdetblottmatematiskaverktyg?

7. Fysik-filosofiskafrågor Vadär rum ochtid? Vadärvärldensytterstabeståndsdelarochvilkaegenskaperhardessa? Hurskall vi förståicke-lokalväxelverkan Kan vi skapa en enhetligteoriomallting? Ärallaförändringarkontinuerliga? Ärallahändelserbestämdaavdeterministiskalagarellerfinnsdetgenuinslump?

8. Rummetenligt Newton Newton hävdadeattdetfannsettabsolut rum, ivilketalla ting rör sig. Newtonshuvudargument: 1. accelerationerärinvariantavidbytenmellankoordinatsystemivilkadetintefinnströghetskrafter: Dåmåsteaccelerationenvararelativtnågotabsolut: detabsolutarummet. 2. Ettuniversumbeståendeavenbarttvåmassorhopbundna med ett rep: skillnadmellan rotation (spänningirepet) ochvila (ingenspänning)

9. Rummetenligt Leibniz Leibniz hävdadeattrummetärett system avrelationermellantingen: detfinnsingetabsolut rum Utan ting inget rum. Leibniz svarpåargumentet De tvåroterandemassorna: Detfinnsingengrundförattgöra en skillnadmellantillstånden rotation ochvila; detfinnsingeti relation till vilket man kanskiljapå de tvåtillstånden. Därförärdetsammatillståndochdetkanintevarasåattienafalletärdetspänningirepet, iandrainte.

10. Rummetenligt Kant Kant: rum ochtidäråskådningsformer! Vårtsättattvarsebli, åskåda, de fysiskatingenärattuppfattademsåsomordnadeitidoch rum. Dettaärsåvårtmedvetandeärkonstruerat Rum ochtidäråskådningsformer, organisationsprinciper, ivårtmedvetande.

11. Rumtidenligt Einstein Rum ochtidärförenade till rumtid Enligt den allmännarelativitetsteorinärrumtideningetsjälvständigtexisterandeobjekt. Grundläggandetes: Rumtidenskrökningiolikaområdenochmassfördelningenärtvåsidoravsammasak Likhet med Leibniz: rumtidenärrelationermellanmateriella ting. Men ocksåomvänt: materiella ting ärkröktaområdenirumtiden.

12. Den storasmällen Vi trorattuniversum, ochdärmedrumtiden, tog sin börjanförcirka 13.7 miljarderår sedan. Obs: Enligtrelativitetsteorinsåär en beskrivningavrumtidenskrökningoch en beskrivningavenergi-mass-fördelningentvåbeskrivningaravsammasak. Detfinnsingenrumtidomdetintefinnsnågonenergi-materiaoch vice versa. Så vi kanintemeningsfulltställafråganvadsomfannsföre den storasmällen. Den storasmällenär en skapelseavnågoturintet!

13. Den storasmällen Strider detinteemott.ex. energiprincipenattuniversumuppstoduringenting? Nej! Den totalaenerginiuniversumärnoll! Gravitionsfältensenergiärnegativ, och den balanserar den positivaenerginhosmaterien (antar vi) Kan man sägaatt vi förstårdetta? Vadinnebärdetattförstå?

14. De småtingensnatur Kvantfysikenär en teoriommateriensbyggstenar, partiklarna DetgrundläggandesambandetikvantteorinärSchrödingerekvation, sombeskriverhurkvantmekaniska system förändrasövertid. Dennaekvationslösningarärkomplexavågfunktioner Men den sägshandlaomhurpartiklarbeter sig! Vadfinns: partiklarellervågor?

15. Bohr atommodell En atom bestårav en kärnaomgivenavelektroner Elektronernabefinner sig ivissastationäratillstånd. Elektronernaavgereller tar uppenergiendastdå de övergårfrånettstationärttillstånd till ettannat. En vanligtolkningärattelektronernarör sig ibanor runt atomkärnan. Dettakanintevarariktigt!

16. TolkningavBohrsatommodell Anta attelektronernaärladdadepartiklarsomrör sig banor runt atomkärnan. I så fall ärelektronernasrörelseraccelererade. Enligtelektromagnetismengällerför en laddningsomaccelererasatt den avgerstrålning med effekten Vilketskulleinnebäraattelektronenförlorar sin energipåcirka 10-8 sochsåledes faller in ikärnan.

17. TolkningavBohrsatommodell Men vi vet attelektronernainte faller in ikärnan. Betyderdetattelektromagnetismenärfalsk? Nej! BetyderdetattBohrsatommodellärfalsk? Nej! Motsägelsenuppstårom vi tolkarBohrsatommodellsomattelektronernaärpartiklarsomfärdasibanor runt atomkärnan. Men detsägernogatagetinteBohrsatommodell!

18. Motsägelsensupplösning Bohrsatommodellärförenlig med elektromagnetismenom vi intetolkarelektronersompartiklarsomförflyttar sig; förom a=osåutsändsingenstrålning. Hurförstådetta? Elektronernakanbetraktassom en sorts ståendecirkuläravågor. Dessavågorförflyttar sig inte, alltsåhar de ingen acceleration. Men detfinnsandra experiment somtyderpåattelektronernaärpartiklar.

19. Bohrslösning De ‘småtingen’ uppvisarivissa experiment vågegenskaper, ivissaandra experiment partikelegenskaper. Komplementaritetsprincipen: De villkorsommåsteuppfyllasförattobserverapartikelegenskaperoch de villkorsommåsteuppfyllasföratt vi skallobserveravågegenskaper strider emotvarandra. Konsekvens: vi kaninteinågot experiment observerabådatypernaavegenskapersamtidigt.

20. Dubbel-spalt-experiment

21. Vadfinns? Men vadärdetsomiblanduppvisarpartikel-egenskaperochiblandvågegenskaper? Hur ser tingenutnär vi inteobserverar? Kan man säganågotomtingensom de ärför sig själva? Instrumentalism: vårateoriersägeringetomhurdetär; en teoriärendastetthjälpmedelförattgöraförutsägelser. Realism: teoriersägersannaellerfalskasakeromhurtingenärbeskaffade, ävennär vi inteobserverardem.

22. Min tolkning De kvantmekaniskaobjektenär en sorts vågor. Dessavågorbrederut sig i rum ochtidochfinns ‘överallt’. Vidväxelverkan med omgivningensåavgerdessavågorbestämdaportionerenergi (ochev. andrakvantiteter) Eftersom en sådan portion avges ‘på en gång’ och ‘påettställe’, såuppträdervågorna under växelverkningarsompartiklar.

23. Vågfronter mot en raddetektorer

24. En vågfrontsväxelverkan med detektorer Kvantteorinsgrundantagande: all växelverkanärkvantiserad. Detinnebäratt vi varjetillfälledåenergi (ochandrastorheter) kanutbytas, såutbytes en portion elleringet alls: ingenstegvisförändringärmöjlig. Detinnebärvidareatttvåväxelverkningarintekanskesamtidigt. (fördetskulleinnebäraattdet system somavgerenergiskulledelauppenerginifleraportioner) Slutsats: när en vågfrontkommer till detektorernakommerhögst en detektorattreagera. När vi observerardetektorerna ser detutsomom en partikeldetekterades.

25. Slump eller determinism? Determinism: allahändelserärbestämdaavdeterministiskalagarochinitialvillkor En deterministisk lag ärsådanatt med bestämdainitialvillkorfinnsendastetttillståndvidvarjetidpunkt. Determinism ärintesammasaksomberäkningsbarhet. Ex. Ettlitetuniversumsomenbartbeståravtremassorochsomendastbestämsavgravitationenkaninteberäknas med exakthet; men detärdeterministiskt.

26. Slump eller determinism? Såvitt vi vet ärintealltingdeterminerat; ikvantteorinfinnsdet slump. Dvs. omkvantteorinärsann, såfinnsdetgenuin slump. Men vi kanintebevisa, ochkommeraldrigattkunnagöradet, attkvantteorinärfullständigtsann. Den kanvaraofullständig. Slutsats: vi kanaldrigslutgiltigtavgöraifallvärldeninnehållergenuin slump ellerom all slump berorpåofullständigkunskap.

27. Icke-lokalväxelverkan Ettsinglettsystembeståravtvåpartiklar med motsatta spin: dvstotalaspinnet =0 Skickaivägpartiklarnaåtolikahållochmätderasspinni en godtyckligriktning Om vänsterpartikelharspinn-uppi den godtyckligtvaldariktningen, såhar den högraspinn-nerisammariktning, och vice versa. Partiklarnakaninte ha ettbestämtspinnimerän en riktning Alltsåmåstespinnetbestämmasimätögonblicket!

28. Icke-lokalväxelverkan Man kanmätaspinnethoshögerochvänsterpartikelinomettsåkorttidsintervallattingasignalerhinnergåmellanpartiklarna. Slutsats: de tvåpartiklarnasspinn ‘ställer in sig’ imotsattariktningaromedelbartochutanattsändasignalermellan sig (tysignalerkangå med maximaltljushastigheten.) De tvåpartiklarnaisingletttillståndetuppträdersomettendaobjektsomspriderut sig irummet. Bestårdettasinglettillståndavettellertvåföremål?

29. Icke-lokalväxelverkan Icke-lokalväxelverkan strider inteemotEinsteinspostulatattljushastighetenär en övregränsförallasignaler. Skäletäratt man intekansändanågrasignalermellanvänsterochhöger-partikeln. Ty om vi betraktar en seriemätningaravspinnethost.ex. Partiklarsomkommer till vänstermätinstrument, såärsekvensenslumpmässig: man kaninteintepåverkafördelningenavupp-nerpånågonderasidan: alltsåkan man intege en serienmätvärdennågotinformationsinnehåll. Genomattenbartobserveramätningarnaienasidan, kan man inteensvetaomdetfinnsnågonkorreleradpartikel.

30. Icke-lokalväxelverkan Möjlighetenavicke-lokalväxelverkanföljerav de grundläggandeantagandena I kvantmekaniken Ettflertal experiment hargjortsföratttestaomkvantmekanikenärriktigpådennapunkt; hittillsfinnsdetingaskälatttvivla. Den rimligaslutsatsenäratticke-lokalväxelverkanfinnsinaturenochattkvantmekanikenkorrektförutsägerdetta. Utmaningenärattförsökaförstå!

31. Mätproblemet Ettkvantmekaniskt system kanbefinna sig i en superposition avtillstånd ?= Saifi Vidmätningpåtillståndetsåsker en kollaps till ettav de ingåendetillstånden: ?= Saifi ?fk, för något k Fråga: när sker kollapsen: när vi observerar resultatet, eller är kollapsen oberoende av observationen?

32. Mätproblemet- Schrödingerskatt