Как действуют законы природы?

Господствующая сегодня юмистская точка зрения состоит в том, что законы природы — это просто закономерности эмпирических событий. Однако, по-видимому, существует различие между закономерностями post factum, такими как правило Тициуса-Боде для планетарных расстояний, и строгими законами, такими как вселенское тяготение, которые действуют без исключения, проникая в каждое событие, подпадающее под их действие. Даже когда они ломаются, это происходит не из-за чудесных исключений, а из-за того, что они подчиняются другому столь же строгому закону. Они проявляются таким образом, что они каким-то образом «конституируют» реальность, а не отражают ее закономерности.

К сожалению, статья в Стэнфорде больше посвящена определению того, что «есть» законы, чем объяснению того, как они могут действовать. Есть два классических объяснения, кантовское и платоновское. Согласно Канту, наши умственные способности вводят в явления строгие законы. Сегодня трудно поддерживать в качестве общего объяснения, если какие-либо релятивистские и квантовые законы действуют вопреки нашему ментальному априори, а не благодаря им. И даже вселенская гравитация по Канту эмпирична, а не априорна.

Платон, конечно же, считает, что законы — это идеи, управляющие другими идеями в царстве идей, а реальные вещи «подражают» идеям. В последнее время движение «Назад к Платону» набрало обороты. Армстронг, Дрецке и Тули описывают законы как отношения между универсалиями, которые связывают свойства частностей. Но, похоже, они заменяют подражание фразой «тогда происходит чудо», которая связывает универсалии с частностями или с нами, если уж на то пошло.

По словам Хиллари Патнэм, «реализм - единственная философия, которая не превращает успех науки в чудо». Но при юмовском понимании законов как грубых фактов реализм, по-видимому, теряет свою объяснительную силу. Исключительное отсутствие чудес само по себе является чудом, мы могли бы также принять грубый факт научного успеха. Если серьезно отнестись к аргументу о чуде , он ведет гораздо дальше обычного реализма. Разве платонизм не единственная философия, которая не делает успех реализма чудом?

Действителен ли аргумент чуда в своем выводе о «наилучшем объяснении» законов природы? Если да, то есть ли способ избежать «чудес», не прибегая к платонизму, или, по крайней мере, обеспечить надежную замену подражанию? Каковы современные нереалистические объяснения действия законов природы и успехов науки в их открытии?

Ответы (3)

Я не думаю, что сегодня гуманизм является преобладающей формой реализма. Вы правы в том, что аргумент «отсутствия чуда» является аргументом в пользу того, что модальные аспекты законов (их необходимость, управляющие, а не описательные примеры) следует принимать всерьез, и что этот аргумент играет против гуманизма. Акцент действительно делается на объяснительной силе, которая, как обычно считается, требует некоторой «модальной силы».

Однако есть и другие счета законов, которые вы не упомянули:

  • примитивизм, согласно которому законы не поддаются анализу, но управляют вселенной. На первый взгляд это кажется нерешенным, но у Модлина есть интересные аргументы в «метафизике внутри физики». Принципиальный аргумент примерно таков: вам в любом случае нужны онтологические примитивы, и что объяснение, контрфактуалы, диспозиции и причинность могут быть основаны на законах природы (поэтому это хороший примитив).
  • диспозиционный монизм, который, наоборот, является попыткой обосновать законы причинностью. Мнение состоит в том, что свойства следует отождествлять с их каузальным профилем, а законы описывают сущность свойств. Эта позиция пытается, так сказать, «вернуть законы внутрь вселенной» и воспользоваться преимуществами как гуманизма (только конкретные факты), так и универсализма (объясняющая сила) без неудобств. Вы можете прочитать «метафизику природы» Берда по этому поводу.

Изменить: также обратите внимание, что ваша формулировка не соответствует кантианской философии. Идея состоит не в том, что законы вводятся в явления, а в том, что законы являются для нас способом классифицировать явления и иметь к ним когнитивный доступ. Для кантианца не является чудом то, что явления подчиняются законам, потому что иначе они не были бы нам понятны. В этом отношении следует отметить, что уравнение Шредингера в квантовой механике может быть полностью выведено только из априорных принципов инвариантности (унитарная инвариантность при пространственном вращении, временном переносе...). То же самое относится и к законам сохранения вообще, как показывает теорема Нётер. В самом деле, закон, изменяющийся в пространстве и времени, или система, эволюция состояния которой зависит от выбора системы координат, кажутся едва понятными. Безусловно, в законах есть некоторая априорность.

Я согласен с тем, что явления должны подчиняться некоторым законам, чтобы быть понятными, но гравитация, ньютоновская или релятивистская, не входит в их число, как и многие другие, которые Кант классифицировал как эмпирические. Теорема Нётер лишь показывает, что симметрии порождают законы сохранения, симметрии и принципы инвариантности сами по себе являются эмпирическими закономерностями, как и уравнение Шредингера. То, что явления подчиняются уравнениям, также не является априорным. Даже ньютоновские законы движения, которые Кант первоначально считал априорными, оказались таковыми только в отношении ограниченного способа описания явлений, который он предполагал.
Я не специалист по кантовской философии, не знаю, сказал бы он, что все законы совершенно априорны, но я так не думаю. Он сказал бы, что некоторые принципы, такие как принцип причинности, таковы. Я думаю, что идея состоит в том, что такие принципы подобны «рыболовной сети», чтобы поймать феноменальное (именно так говорит Витгенштейн о причинности). Относительно законов сохранения и симметрии: инвариантность при переносе во времени кажется априорной. Законы не должны изменяться во времени (или вместо этого мы говорим о состояниях).
@conifold: теорема Нётер порождает законы сохранения из симметрии лежащего в основе пространства; я думаю, интуитивно понятно, что пространство и его симметрии более фундаментальны, чем законы сохранения; напомним, что Ньютон, прежде чем изложить свои законы, сначала заявляет, как он понимает пространство, время и их соотношение.
Кроме того, канта касается не физическое пространство и время, а реальный опыт их, их qualia, если хотите; в конце концов, мы не испытываем искривления времени и пространства, и мы не испытываем непосредственно квантовые вещи — мы просто знаем, что они есть, и у нас есть теория об этом; этот взгляд является феноменологическим взглядом в философии.
@Mozibur Ullah В принципе я согласен, но его целью было объяснить науку своего времени, поэтому ему пришлось идентифицировать то, что изучается в науке, с «qualia» или «феноменами», по его собственному выражению. Он оказался слишком узким, поэтому его объяснительную стратегию нельзя использовать без серьезных изменений.

Вселенная не подчиняется нашим законам. Вселенная делает то, что делает вселенная. «Гравитация» иногда называется законом, но более точно ее описывают как модель для описания мира, которая была настолько проверена, что нет никаких разумных причин подвергать ее сомнению.

Многие из этих более строгих моделей (перефразированные от «более строгих законов») проистекают из самой природы науки. Ученые обычно ценят более строгие законы.

Учтите: у фотонов раньше была «позиция». Теперь дни мы принимаем, что они лучше моделируются как квантовая волна. Однако в середине этого процесса был период, когда нам пришлось принять нечеткий закон о том, что «у фотонов есть положение, за исключением тех забавных ситуаций, когда кажется, что у них нет положения». Ученые потратили очень мало времени на то, чтобы предложить арестовать фотоны за их плохое поведение, и потратили свое время на усердную работу, пока у них не появилась строгая модель, которая могла бы заменить предыдущую.

Одним из величайших достижений науки является концепция случайной величины. Научные измерения всегда выполняются с диапазоном ошибок вокруг них. Учтите, что наука, да и сама логика, будут тяготеть к моделированию той части жизни, которую можно смоделировать как уравнение плюс случайный фактор.

Если кто-то хочет взглянуть на ситуацию с нереалистической точки зрения, ему нужно только иметь причину, чтобы прийти к примерно реалистичному результату. Нужна лишь небольшая доля чуда (например, непорочное зачатие), чтобы не быть на 100% реалистом. Было бы тривиально определить мир, который был бы чисто мыслимым, но в котором почти все мыслящие существа согласны с частью нашего существования.

Я согласен с тем, что ученые стремятся создавать более строгие модели, поэтому их обнаружение не будет сюрпризом, если предположить, что они «где-то там». Но если бы природа была действительно случайной, никакие усилия не могли бы привести к строгим законам, даже приблизительным. Вопрос в том, в каком смысле они "там" объясняют успехи.
ученые (по крайней мере, этот) предпочитают непротиворечивые модели, а затем простые модели. "строгие законы" - это не совсем то же самое.
@robert bristow-johnson Строгий более или менее означает строго предсказуемый, и это имеет приоритет даже над последовательностью и простотой.
@Conifold: в случайном шуме часто присутствует очевидная локальная структура (печально известный аргумент «обезьяны у пишущей машинки»). Думаю, философам было бы трудно не согласиться с утверждением, что мы не беспристрастные наблюдатели, а скорее часть системы. Если наше сознание не беспристрастно, а скорее тяготеет к локальной структуре, которая объяснима законами, то для нас нет ничего необычного в том, что мы соблюдаем больше «законов», чем реально существует с точки зрения беспристрастного наблюдателя.
@Cort Ammon Интересно наблюдать больше «законов», чем существует на самом деле, не могли бы вы уточнить или дать ссылку? Кажется, я не понимаю, что значит "сознание... тяготеет к локальной структуре, которая объяснима законами".
@Conifold: рассмотрите неоднородную вселенную (достаточно случайной вселенной), которая поддерживает появление сознания (используйте там свои собственные определения). Рассмотрим сознание, которое «желает продолжаться». У него есть возможность взаимодействовать с частями вселенной, которые имеют случайный шанс 50/50% причинить ему вред, или взаимодействовать с частями, которые, кажется, имеют порядок, с вероятностью 49% причинить ему вред, потому что сознание понимает очевидные «законы». которой следует эта часть Вселенной.
Если сознания пожелают, чтобы это произошло, они будут искать ту часть, в которой есть явные законы, создавая иллюзию все большего и большего порядка, все большего и большего закона. Это происходит потому, что «воля» сознания направляет себя по неслучайному пути. Я оставляю на ваше усмотрение решение причин, по которым неслучайное сознание может возникать или не возникать в случайной вселенной. Дело в том, что желание или воля найти законы приведет к открытию законов, даже если единственный способ найти их — активно игнорировать те части вселенной, в которых нет явных законов.
@Conifold: из случайности можно создать строгие законы. Например, невозможно предсказать один бросок правильной монеты. Это случайно. Но если мы наблюдаем большое количество подбрасываний, возникает закон : примерно половина из них выпадет орлом.
@Bob Верно, но это случайно, что довольно упорядоченно отражено в слове «справедливо». Если бы монета переходила от честной к фальсифицированной по-разному от одного броска к другому без какой-либо регулярности, то не было бы закона.
@Conifold: мне, возможно, придется призвать к некоторой точности здесь просто потому, что мы говорим о вероятности, а вероятность - очень точная тема. Когда вы говорите «без какой-либо регулярности», можете ли вы выразить это языком вероятности? Я спрашиваю, потому что вы находитесь на пороге случайного применения центральной предельной теоремы, которая имеет общепризнанный эффект создания упорядоченного закона из серии неорганизованных случайных розыгрышей (при условии, что розыгрыши удовлетворяют нескольким критериям, таким как хорошо определенное ожидание и четко определенная дисперсия - но они не обязательно должны быть простыми или известными значениями).
@Cort Ammon Когда я говорю «без какой-либо регулярности», я имею в виду, что никакое вероятностное пространство не может быть определено или назначено измерение. Ситуации, в которых вероятности могут быть осмысленно назначены, очень специфичны, они подразумевают не только то, что возможные результаты хорошо очерчены, но даже имеют стабильные относительные вероятности. Другими словами, в начале мы вводим все законы, которые CLT затем перефразирует для нас.
@Conifold: Если такая монета обменивается «без какой-либо регулярности», какая организация обменивает монету? Ибо если такая сущность существует, то у вас есть ответ на ваш вопрос: законы природы не действуют сами по себе, действует сущность. Если такой сущности не существует, то мне, возможно, придется подвергнуть сомнению ваш аргумент: «ситуации, в которых вероятности могут быть осмысленно назначены, очень особенные». КМ предсказывает, что каждое классическое измерение частицы будет вести себя как случайный розыгрыш, и каждую секунду в вашем теле происходит больше классических измерений, чем может себе представить большинство людей.
@Cort Ammon Это именно то, что я считаю, даже «случайные» законы QM вполне упорядочены. В принципе, подбрасывание монеты может привести к тому, что называется беззаконной последовательностью, которая не проходит ни один статистический тест, и не потому, что она упорядочена. Такие последовательности являются «общими» и не демонстрируют ни локальной регулярности, ни закономерностей «большого числа».
@Conifold: Тогда в этом случае аргумент может пройти полный круг. Если сознание лучше всего может «существовать», окруженное прекрасными системами, «управляемыми» естественными законами, потому что они представляют собой достаточно предсказуемые «монеты», то удивительно ли, что оно оказывается окруженным миром, в котором действуют «естественные законы»? Это может привести к систематической ошибке отбора: если в процессе отбора предпочтение отдается предсказуемым или вероятностным вещам, то вы должны увидеть значительное количество предсказуемых и вероятностных вещей в своей выборке.
Или, в качестве альтернативного подхода, который приводит к тому же результату, предположим, что «сознание» может быть определением класса систем, возникающих в областях необычно высокой предсказуемости. Это похоже на разочарование парадокса Ферми, когда мы знаем, что вероятность возникновения жизни равна 1, потому что мы определяем себя как живущих.
@CortAmmon Я скептически отношусь к антропному принципу, цитируя Пенроуза, «теоретики склонны ссылаться на него всякий раз, когда у них нет достаточно хорошей теории для объяснения наблюдаемых фактов». Чтобы это заработало, нужно какое-то множество вселенных, где реализуются «все возможные комбинации». Так что это имеет ту же объяснительную ценность, что и «Бог сделал это», но выглядит как-то менее смущающим. Но независимо от причины приказа, вопрос в том, каков механизм исполнения.
@Conifold: Если вы так скептически относитесь к антропному принципу, то почему вы вообще должны верить, что законы природы соблюдаются? Разве «принуждение» не есть понятие, придуманное человеческим сознанием?
@CortAmmon Мне не нужно, но это сделало бы их меньшим чудом. Платон дал модель реальности и нашего взаимодействия с ней там, где они не являются чудесами, конечно она неудовлетворительна по другим причинам. «Обычный» реализм более приемлем, но ему не хватает качества отсутствия чуда. Возможно, можно сделать и то, и другое, возможно, в духе какой-нибудь модернизированной версии аристотелевского реализма.

Среди полных идеализмов есть тенденция, уходящая от «подражания» к некой взаимосвязи, которая, на мой взгляд, улавливает современное впечатление интерсубъективности, все более проникающее в наш опыт психической деятельности. Трудно согласиться с тем, что, как говорит Каббала, и Платон, несомненно, согласился бы: «Там, где взгляд Бога отводится хотя бы на мгновение, существование прекращается». Вместо этого мы признаем, что циклы обратной связи управляют вселенной.

Короче говоря, Лейбниц и Уайтхед выдвигают модели того, как поддерживаются закономерности во взаимодействии, основанные на «постоянных переговорах между всеми заинтересованными сторонами» в своего рода Большом собрании всех частиц. Каждая сопутствующая часть отражается в другой части с большей ясностью, чем более тесно связаны части, и она может делать только то, что не слишком удивляет кого-либо из ее наблюдателей. Конечно, делать это более четким и менее антропоморфным — все равно, что прибивать желе к дереву.

На первый взгляд это кажется странным, но то, как это согласуется с квантовой механикой и другими теориями о том, как все работает в малых масштабах, кажется почти пророческим. Теперь мы знаем, что если вы строго ограничиваете вовлеченных наблюдателей, реальность не обязана вести себя особенно последовательно, а по мере добавления наблюдателей вы добавляете ограничения, пока не достигнете точки, где существует так много возможных путей наблюдения, что все сглаживается в то, что мы считаем нормальным макроскопическим поведением.

Один из способов взглянуть на общую теорию относительности — сказать, что гравитация возникает из-за того, что проходит меньше времени, когда присутствует много частиц. Гравитация коррелирует с замедлением времени, пропорционального массе. Но кто говорит, в каком направлении течет причинность? Это то, что вы могли бы ожидать, исходя из идеи, что время «труднее делать», когда есть больше взаимодействий, как смутно подразумевает монадическая «рефлексия». Частицы сближаются, потому что там, где их больше, проходит меньше времени. Таким образом, движение навстречу друг другу, как правило, происходит быстрее, чем движение друг от друга.

Я не знаком со взглядами Уайтхеда, но взгляды Лейбница — это «заранее установленная гармония» между реальностью и разумом. По сути, это просто имитация, просто опосредованная Богом. Я не уверен, как добавление наблюдателей повысит регулярность наблюдений, и микроскопическое поведение тоже кажется довольно регулярным, а не только макроскопическим.
1) Монады во множественном числе, тогда как при «подражании» форма в единственном числе. Каждая монада отражается на «поверхности» любой другой монады... По сути, Платону не хватает способности объяснить, почему участники заботятся друг о друге. Они привязаны сзади к форме, но смотрят только вверх, а не вбок. 2) Невозможность определить местонахождение частицы, а затем ее решение в какой-то момент «быть» где-то не очень регулярно. «Квантовая пена» — это не метафора предсказуемости.