Физика Вопрос «Почему против Как?»

Английский довольно неточен, и вопросы в форме «Почему…» кажутся естественными, даже когда достаточно «Как…». «Почему» имеет философский подтекст, потому что оно выходит за рамки простого «как». Физика — это наука, а научный метод — это проверенный метод получения знаний о том, как работают вещи.

Я бы посоветовал в любом месте, где у вас есть вопрос «Почему…», попытаться заменить его на «Как…». Любая часть вопроса «Почему…», на которую нет ответа «Как…», является философской/ненаучной частью вопроса.

Например , «Почему 1 + 2 равно 3?» можно заменить на «Как 1 + 2 равняется 3?» и ответил адекватно. В зависимости от того, насколько глубоко и технически вы хотите получить ответ, ответ может углубляться в определение сложения, различные аксиомы, арифметику Пеано и так далее. Если после всего этого у вас все еще остается вопрос «почему», то ваш вопрос носит философский характер.

Физика прочно укоренилась в научном методе, математике и эксперименте. Он просто не может ответить на философскую часть вопросов.

Я согласен с другими в том, что физика в основе своей является «точной наукой», которая занимается (или должна заниматься) исключительно физическими, эмпирическими фактами, но я должен не согласиться с утверждением, что «как?» - научный вопрос, а "Почему?" не является. Более того, философия занимает центральное место в научных исследованиях, несмотря на то, что сама по себе не является конечной целью. Это обсуждение со всем его глубоким лингвистическим анализом свидетельствует о важности, если не о полезности не только понимания природы, но и понимания того, как мы понимаем природу.

Многие серьезные научные вопросы начинаются с вопроса «почему». Фарадей задавался вопросом , почему ток отклоняет стрелку компаса и почему гальванометр, подключенный к цепи, подскакивает всякий раз, когда он замыкает переключатель в другой цепи. Многие ученые начала двадцатого века задавались вопросом , почему бета-распад нарушает священные законы сохранения. Ньютон спросил, почему законы Кеплера так точны. Ни один из этих вопросов нельзя адекватно перефразировать как вопросы «как», потому что все они возникают именно из глубокого и тщательного понимания «как», понимания, оставшегося разочарованным неадекватным объяснением.

По этой причине такого рода вопросы — вопросы любопытства, которые бросают вызов ограничениям наших теорий и догадываются о том, что может лежать за их пределами — как раз те, которые позволяют науке расти и процветать. Помните: наука хороша настолько, насколько хороши люди, которые ее практикуют, и никакая теория не является истиной, каждая теория (независимо от того, насколько она точна и хорошо зарекомендовала себя) — это чья-то попытка сделать реальность более привлекательной.

«Как» необходимо и важно, не поймите меня неправильно, но не менее важно и «почему». Как сказал бы Томас Кун: «Как» — это наука статус-кво , наука подмастерья, наука «как обычно»; «почему» — это второстепенная наука, конфронтационная наука, сдвиг парадигмы.

Правда в том, что неискренне жертвовать «почему» на алтарь «как». Загонять наш язык в какую-то строго определенную ручку, где разрешено только «как», — это просто ложная дихотомия, порожденная ошибочным пониманием естественного языка.

И просто чтобы удовлетворить всех эмпириков и позитивистов, позвольте мне представить вам тестовый пример номер 1 для того, «как» пошло не так: термоэлектрическая теория. Термоэлектрическая теория в середине двадцатого века была просто ошибочной. Она была построена на ошибочной феноменологической модели, которая в то время не подвергалась адекватному оспариванию, и в результате до недавнего времени никто не думал, что вообще возможно производить материал с коэффициентом Зеебека больше единицы. Эта модель была построенаот того, как." Как и все феноменологические модели, она делала все возможное, чтобы просто и элегантно согласовывать экспериментальные данные, и многие люди не упускали из виду тот факт, что она так хорошо согласовывалась с экспериментами, потому что была создана для этого. Это не было предсказанием, но оно было точным в тех случаях, когда-либо проверенных. Никто не жаловался на «почему», поскольку «как» казалось таким правильным, но это не так.

Без «почему», чтобы бросить вызов «как», мы всего лишь инженеры-теоретики или математики-практики. Физика — настоящая физика — рождается из вопроса «как», но рождается из вопроса «почему». Говоря о себе и многих других, я люблю и изучаю как, но только потому, что опьянен поиском почему. «Как» могут быть колеса на дороге, но «почему» — это двигатель автомобиля. Они нужны нам обоим, чтобы двигаться вперед.

Редактировать : После полезных разговоров наphilosophy.se и english.se я чувствую, что стоит добавить еще одну идею. (Или, возможно, просто пересказать старую идею по-другому.)

Вопросы «почему» бросают вызов теориям или предполагают возможности. Они позволяют нам решать самые сложные вопросы науки, которые возникают, когда мы упираемся в границы наших знаний. Кроме того, они полезны, когда рассматриваемая проблема характеризуется скрытой информацией или неизвестными параметрами, которые сильно влияют на эксперимент. Например, в приведенном выше примере с бета-распадом нельзя было спросить: «Как нейтрино влияют на бета-распад?» потому что идея нейтрино еще не была изобретена; фактически «нейтрино». это как раз ответ на вопрос: «Почему бета-распад нарушает закон сохранения импульса?»

Но, конечно, нейтрино можно было только постулировать, потому что многие ученые задавались вопросом: «Как ведет себя бета-распад в этих условиях?» или "Как он ведет себя в таких условиях?" Накопив данные (которые являются ответами на вопросы «как»), они смогли выявить расхождения между наблюдением и ожиданием, для адекватного объяснения которых потребовались новые теории и творческое мышление.

Вопросы «как» обычно имеют более узкую направленность и позволяют формулировать их как имплицитные гипотезы, которые можно проверить, но они обязательно живут в контексте теории и, следовательно, предполагают некоторое предвидение. С другой стороны, вопросы «почему» обычно затрагивают суть научной проблемы, выявляя дефекты или особенности теории, которые могут привести к новой науке. Таким образом, вопросы «почему» не нуждаются в теории и могут преследовать объяснение наблюдения без ссылки на заранее установленную основу.

Я думаю, что вопросы «как» чрезвычайно важны в реальной практике и изучении науки, но вопросы «почему» воплощают постоянное стремление, почти воинственное качество, которое приобретает рецензируемая наука, когда теории конкурируют друг с другом за признание и господство. .

В английском языке вопрос « почему » — это запрос на объяснение, причины или цель чего-либо.

Физика дает объяснения и некоторые типы причин, но вообще не касается вопросов цели, по крайней мере, в телеологическом смысле.

Таким образом, физика отвечает на некоторые типы вопросов « почему » , но не отвечает на другие, потому что в английском языке « почему » перегружено и может использоваться, чтобы спросить о самых разных вещах.

Вот мои два цента евро:

Физика — это наука, которая имеет большое количество наблюдений и ограниченное количество математических моделей/теорий, которые нацелены на организацию и объяснение этих наблюдений и, что очень важно, подтверждаются путем предсказания поведения новых наблюдений.

Математические теории начинаются с аксиом и некоторых инструментов, которые выводят теоремы из этих аксиом, а затем можно исследовать различные установки.

Например, евклидова геометрия начинается с аксиом и заканчивается способностью предсказывать и проектировать сложные геометрические формы. Можно начать спрашивать, почему сумма углов в треугольнике равна 180 градусам, и доказать это с помощью инструментов. Если пойти дальше в вопросах «почему», то в конце концов придут к аксиомам. Если изменить аксиомы, то подразумевается другая геометрия. Итак, вопросы «почему» заканчиваются аксиомами. С тем же успехом можно было бы спросить, «как» можно получить 180 градусов для суммы углов треугольника, а затем «почему» переходит к «зачем начинать с этих аксиом».

В физике теории помимо математической конструкции имеют эквивалент аксиом, постулатов. Это было постулировано из-за необходимости, чтобы математическая модель согласовывалась с измерениями и данными в целом. Например, принцип неопределенности Гейзенберга. Или «квадрат волновой функции дает вероятность измерения». Точно так же, как и в приведенном выше математическом примере, на все вопросы «почему» в физике на самом деле отвечают как «как» перейти от аксиом и постулатов к конкретным данным наблюдений или предсказаниям. « Почему» заканчивается аксиомами математики и постулатами физики. И тогда ответ "потому что"эти основные предположения/постулаты необходимы, чтобы подогнать нашу математическую модель к существующим данным и дать нам уверенность в прогнозах для новых наблюдений.

Единственный ответ на вопрос «почему» — это «потому что», так говорят данные.

Редакция после комментария Инго:

Как только у человека есть теория, а физика на самом деле, как я сказал в первом абзаце, является математической теорией, которая организует известные данные, чтобы быть в состоянии предсказать будущие неизмеримые, вопрос «как» указывает причинно -следственный путь в нашем понимании того, как окончательные данные/наблюдения произошли и как появятся предсказанные. Почему вопросы касаются экзистенциального состояния. Когда у нас нет теории, но есть наблюдение, мы начинаем с «Почему», потому что наблюдение существует. Когда формируется теория, то ищется причинный путь, и «почему» поднимается вверх по математической лестнице, «как математически это происходит», переводя экзистенциальный вопрос в аксиомы и постулаты.

«Почему» — вопрос к философам. «Как» — вопрос к физикам.

Задача ученого-физика — найти модель, адекватно описывающую, «как» ведет себя природа. Если подходит более одной модели, см . Бритва Оккама .

Вопрос о том, «почему» природа описывается той или иной моделью, лучше оставить философу, и знайте , что этот путь ведет к безумию.

«Почему» — это фундаментальный научный вопрос, вопрос о причине и следствии. «Как» уже подразумевает, что одни вещи вызывают другие, и иногда кажется, что причину и следствие не так-то просто отличить. Вы не можете заниматься наукой без «почему».

Возьмем, к примеру, вопрос: «Какой вклад CO2 в изменение климата?»

Это научный вопрос только после того, как было установлено, что

• климат меняется
• это происходит из-за парниковых газов в атмосфере

Физика имеет дело с абстрактными математическими моделями, описывающими поведение частиц, пространства, времени и т. д., которые проверяются наблюдениями и экспериментами. Если модель согласуется с экспериментами при определенных условиях и с определенной точностью, то она принимается (для ситуаций, когда эти условия выполняются). Но теория остается абстрактной моделью ; он предлагает способ описания природы, но не говорит, что такое природа . Поэтому всегда следует быть осторожным в интерпретации теорий и заходить слишком далеко в этих интерпретациях.

Ричард Фейнман проиллюстрировал это в одной из своих лекций (его аргумент начинается примерно в 5:30 в первом ролике и заканчивается примерно в 7:30 во втором клипе):

Связь математики и физики. Часть 4

Связь математики и физики. Часть 5

В клипах Фейнман показывает, что ньютоновскую гравитацию можно описать тремя разными способами: действие на расстоянии, потенциальное поле и принцип наименьшего действия. Концептуально эти 3 описания очень разные. Однако математически они дают точно такие же результаты. Это означает, что с точки зрения физики все три в равной степени верны, и нет никаких оснований предпочитать одно другому. Не существует единственного «правильного» ответа.

На самом деле, как утверждал Фейнман, иметь более одного описания — это преимущество, потому что они позволяют нам смотреть на новые проблемы с разных точек зрения и предлагают нам больше путей и инструментов для поиска новых теорий.

Анна В написала в своем ответе:

Единственный ответ на вопрос «почему» — это «потому что», так говорят данные.

Я хотел бы привести еще один пример. Рассмотрим вопрос «Как материя движется в пространстве». Пытаясь ответить на этот вопрос, аристотелевские аргументы могли бы удовлетворить кого-то в ответе. Далее, аристотелевские аргументы не выдерживают критики, и нам нужно использовать ньютоновские аргументы. Более того, можно провести эксперимент с двумя щелями и показать, что на самом деле ньютоновское описание частиц неадекватно и необходимо квантово-механическое описание. В каждом из этих случаев уже должна быть структура, в которой мы удовлетворены ответом. Я согласна с тем что "$\dot{x}=\text{constant}$" может быть описанием того, "как" движется частица, но это предполагает, что мы работаем с ньютоновской точки зрения. Если мы не позволяем себе использовать ньютоновскую точку зрения, то частица движется совсем не так!

Итак, если ответы на вопрос «почему» звучат так: «потому что так говорят данные» или «потому что мы рассматриваем именно такую ​​идеализацию», то чем отличаются ответы на вопрос «как»? ( и почему?! )

В соответствующем посте наphilips.se ChristopherE пишет:

Ваш другой вопрос: «Являются ли вопросы «почему» (в широком понимании) полезными или применимыми к изучению науки?» Конечно, да, и в них нет ничего революционного.

Я не думаю, что это «почему» и «как» бизнес доходит до сути вопроса, и, конечно, лингвистическая природа «почему» и «как» еще больше запутывает ситуацию. Может быть, это было бы лучше перефразировать так: «физика ничего не доказывает в математическом смысле». Спрашивайте «почему», «что» или «как», но не думайте, что вы опережаете природу только потому, что получившиеся модели предсказуемы.

отказ от ответственности: я ребенок-физик

Наука пытается нарисовать как можно более полную и непротиворечивую картину на языке математики.

На практике это означает выяснение того, как части соединяются друг с другом, а не решение таких вопросов, как, например, почему возникает головоломка.

Я согласен с Анной В, но можно сказать короче.

Физика — это описание того, как ведет себя Вселенная. Не сказано почему. Тем не менее на многие вопросы «почему» есть ответы.

"Почему небо голубое?"

Из-за рэлеевского рассеяния.

Это потому, что закон физики описывает такое поведение.

«Почему работает рэлеевское рассеяние?»

Потому что его можно вывести из уравнений Максвелла.

То есть потому, что этот закон является следствием более фундаментального закона.

«Почему уравнения Максвелла работают?»

Есть момент, когда вы не можете ответить. Можно просто указать на экспериментальные данные. Это фундаментальные законы, с которых мы начинаем, как математика начинается с аксиом и выводит теоремы. Или, возможно, это самые фундаментальные законы, которые мы разработали до сих пор.

«Почему рассеяние Рэлея описывает взаимодействие света и воздуха?»

Потому что молекулы воздуха меньше длины волны света и легко поляризуются электрическим полем.

То есть, потому что это то, что есть во Вселенной. Это может привести к большему количеству экспериментальных доказательств или к тому, как законы квантовой механики определяют размер атомов.

Я лично думаю, что почему мотивация нахождения того , как ? Без чего трепет перед наукой в ​​основном угасает, но по мере роста идей понимается важность того , как ? На самом деле вопрос « почему » очень важен для увлеченного ученика, но гораздо важнее вопрос «как» для физика. Но в моем представлении они дополняют друг друга, они оба вносили и вносят равный вклад в создание этого мира — прекрасного мира физики и других наук.

Как указано в этой статье , физика — это то, к чему вы в конечном итоге окажетесь, если будете неоднократно спрашивать «почему», начиная с какой-то случайной темы. Поскольку на каждый последующий вопрос «почему» будет все труднее и труднее ответить, это означает, что, оказавшись в области физики, вы должны ожидать, что сможете сыграть в эту игру еще несколько ходов. В физике вы можете дать объяснение в терминах более глубоких теорий, но вскоре вы придёте к Стандартной модели или общей теории относительности, а с современными знаниями мы не можем копнуть намного глубже, не размышляя.

Удивление «почему» — это именно то, что делает нас людьми, поэтому, поскольку мы всегда будем людьми, мы никогда не перестанем задаваться вопросом «почему».

Теперь каждый Почему? может только когда-либо интересоваться конечной причиной чего-либо.

Однако этой конечной причины не существует, она невозможна.

Откуда я это знаю? Итак, есть два возможных сценария того, как человечество могло бы, казалось бы, обнаружить первопричины, однако оба они неадекватны. Первая состоит в том, что однажды некое всеведущее существо, творец, бог предстанет перед человечеством и расскажет нам об этих конечных причинах, однако это только породит еще больше «почему». Другая состоит в том, что далеко в будущем развитая цивилизация создаст чрезвычайно мощный квантовый компьютер, приближающийся к пределу всех кубитов во Вселенной, который затем будет способен связать воедино все математические и научные законы и открытия. найти доказательства работы творца где-то в нашей вселенной, который предоставил непостижимое знание, которое поможет нам покинуть нашу вселенную, используя всю энергию во вселенной для путешествия в другую вселенную с другими вибрациями струн и другими законами, или даже выйти за пределы нашей вселенной, превзойти реальность и войти в небытие, где нет ни физических законов, ни времени, ни пространства, а есть только существование высшей причины и, возможно, всеведущего существа. Понимаете, для этого потребуется, чтобы душа/духовность существовала, чтобы мы могли обитать в таком месте. Так что, может быть, когда мы умрем, это лучший шанс, который у нас когда-либо будет, узнать окончательное Почему? ни времени, ни пространства, только существование конечной причины и, возможно, всеведущего существа. Понимаете, для этого потребуется, чтобы душа/духовность существовала, чтобы мы могли обитать в таком месте. Так что, может быть, когда мы умрем, это лучший шанс, который у нас когда-либо будет, узнать окончательное Почему? ни времени, ни пространства, только существование конечной причины и, возможно, всеведущего существа. Понимаете, для этого потребуется, чтобы душа/духовность существовала, чтобы мы могли обитать в таком месте. Так что, может быть, когда мы умрем, это лучший шанс, который у нас когда-либо будет, узнать окончательное Почему?

В любом случае, эти два вышеприведенных факта довольно маловероятны, так что нам просто нужно принять тот факт, что мы никогда не узнаем окончательную причину, возможно, ее даже нет, она просто есть. В любом случае, каждое изолированное «почему» на самом деле является просто «как», хотя его изоляция от других «почему» позволяет нам рассматривать его как «почему». Это удобно, так как использование почему вместо того, как более естественно для нас, людей в языке. Однако мы должны знать, что каждое отдельное «почему» зависит от другого «почему», которое зависит от другого «почему», и так далее, пока не будет достигнуто окончательное «почему», и это, друзья мои, называется условной реальностью.

Именно это понимание порождает разочарование в науке, поскольку вы никогда не доберетесь до истин в последней инстанции, даже если вы знаете все способы. Тогда наука как средство объяснения вещей не имеет человеческого смысла, зачем?, а просто целая куча как?. Людей не волнует как?, их волнует только почему?

Тем не менее, наука по-прежнему очень интересна с точки зрения изучения того, как работает множество вещей, но как только вы узнаете достаточно всей картины, ну а остальное — это просто все более и более мелкие детали и специализация, которая на самом деле просто скучна, вы не узнаете ничего стоящего. , есть так много других более приятных и расслабляющих вещей, которыми вы могли бы заниматься.

Однако эмпирическое (наука) и системное (математика) знание не должно ставиться выше семантического (языкового) знания. Без языка мы были бы ничем. Слова придают нам смысл, позволяя нам испытывать множество эмоций и общаться с другими людьми. Как правило, люди являются источником счастья в жизни, поэтому нам не нужно бессмысленно тратить большую часть нашей жизни на занятия только наукой и математикой, если только вы не пытаетесь открыть что-то, что принесет пользу другим людям в жизни. какое дело идти вперед. В противном случае наслаждайтесь людьми и языками, фильмами, телешоу, музыкой, историей и сосредоточьтесь только на ответах на свои личные сознательные субъективные «почему» в жизни, такие как: «Почему я так себя веду? Почему я это делаю? Почему я это сделал? Почему я буду делать это в этом? по каким причинам. В основном просто загляните внутрь себя, как только вы достаточно разбираетесь в науке и математике, будьте верны себе, познайте себя, наслаждайтесь краткосрочными удовольствиями жизни, другие люди так важны, работайте над достижением долгосрочных целей жизни, чтобы принести счастье в будущем и сохранить свое здоровье. Ведь в этом смысл жизни: обрести счастье. Сохраняйте жизнь такой простой, наслаждайтесь моментом, будьте внимательны, ....