0 просмотренных постов скрыто
Неполное знание и статистические закономерности по Вернеру Гейзенбергу
Данная статья относится к Категории: Построение научных моделей
«Понятие причинности было связано с отношением причины и действия исторически относительно недавно. В более ранней философии слово «causa» имело гораздо более широкий смысл, чем теперь. В схоластике, например, говорили, вслед за Аристотелем, о четырёх типах «причин». То, что сегодня назвали бы структурой или идеальной сутью вещи, называлось тогда «causa formalis»; «causa materialis» - это вещество, из которого вещь состоит; «causa finalis» - цель, ради которой вещь создана; наконец, «causa efiiciens». Только она приблизительно соответствует тому, что мы теперь подразумеваем под словом «причина».
Превращение понятия «causa» в нынешнее понятие причины заняло несколько столетий и было внутренне связано с изменением отношения человека к действительности в целом и с возникновением в начале Нового времени естественных наук. По мере того как материальный процесс приобретал статус реальности, слово «causa» тоже стали применять к тем материальным событиям, которые предшествовали объясняемым событиям и каким-то образом воздействовали на них.
Вот почему Кант, во многом просто делающий философские выводы из развития естественных наук со времен Ньютона, формулирует понятие причинности так, как мы привыкли его понимать с XIX века. «Узнавая, что произошло некоторое событие, мы всегда предполагаем, что ему предшествовало другое событие, из которого первое следует по некоторому правилу».
Так смысл тезиса о причинности постепенно сузился, пока наконец не отождествился с презумпцией однозначной детерминированности событий в природе, а это в свою очередь, означало, что точного знания природы или определённой её области было бы - по меньшей мере в принципе - достаточно для предсказания будущего. Ньютоновская физика была устроена так, что позволяла, исходя из состояния системы в определённый момент времени, заранее рассчитать будущее движение системы. Представление о том, что природа в принципе устроена именно таким образом, в наиболее общей и наиболее понятной форме выразил Лаплас: если вообразить некое божественное существо, которое знает положение и движение всех атомов в данный момент времени, то оно должно было бы быть в состоянии вычислить заранее всё будущее мира. Столь узкую интерпретацию понятия причинности называют также детерминизмом, имея в виду, что существуют неколебимые законы природы, согласно которым настоящее состояние системы однозначно предопределяет её будущее состояние.
Атомная физика с самого начала выработала представления, по сути дела не соответствующие такой картине. Противоречие было непринципиальным, но свойственный атомистическому учению образ мышления с самого начала неизбежно отличается от детерминистского. Уже в древнем атомизме Левкиппа и Демокрита предполагается, что процессы на макроуровне осуществляются как результат множества нерегулярных процессов на микроуровне. В пользу принципиальной возможности этого говорят бесчисленные примеры из повседневной жизни. Земледельцу, к примеру, довольно знать, что прошёл дождь и почва увлажнилась, и нет нужды знать, кроме того, как упала каждая капля. Или другой пример: мы точно знаем, что разумеем под словом «гранит», даже если нам в точности и неизвестны форма и химический состав отдельных кристалликов, пропорция их смеси и цвет. Словом, мы то и дело пользуемся понятиями, связанными с макрохарактеристиками событий, не интересуясь отдельными микропроцессами. Идея статистического взаимодействия множества отдельных микрособытий уже в античном атомизме служила основой объяснения мира, и в виде её обобщения возникло представление о том, что все чувственные качества материи суть вторичные следствия расположения и движения атомов. Уже у Демокрита есть такое утверждение: «Только по видимости нечто сладко или горько, только по видимости оно имеет цвет, в действительности же существуют только атомы и пустота». Если мы объясняем чувственно воспринимаемые процессы таким способом, а именно взаимодействием очень многих единичных микропроцессов, мы почти с необходимостью должны считать и закономерности природы только статистическими закономерностями. Хотя статистические закономерности и могут привести к утверждениям, степень вероятности которых столь высока, что она граничит с достоверностью, тем не менее принципиально всегда возможны исключения.
Понятие статистической закономерности часто кажется противоречивым. Можно, говорят, представить себе, что в природе процессы закономерно определены или же что они совершенно неупорядочены, но нельзя представить себе, что такое статистическая закономерность. В ответ на это следует напомнить, что в повседневной жизни мы сталкиваемся со статистическими закономерностями на каждом шагу и кладём их в основание нашей практической деятельности. Когда инженер, например, строит электростанцию, он учитывает среднегодовое количество осадков, не имея ни малейшего представления о том, когда именно пойдёт дождь и сколько выпадет осадков.
Статистические закономерности, как правило, означают, что знание соответствующей физической системы неполно. Самый известный пример - игральная кость. Поскольку ни одна из её граней не отличается от других и мы никоим образом не можем предсказать, на какую грань она упадёт, можно принять, что в случае очень большого числа бросаний выпадение, например, пятёрки как раз составит шестую их часть.
В эпоху Нового времени с самого начала делались попытки объяснить - не только качественно, но и количественно - поведение веществ как статистический результат поведения их атомов. Уже Роберт Бойль показал, что можно понять отношение между давлением и объёмом газа, если считать давление результатом множества ударов отдельных атомов о стенку сосуда. Подобным же образом допущение, что в горячем теле атомы движутся интенсивнее, чем в холодном, позволило объяснить термодинамические явления. Этим представлениям удалось придать количественную математическую форму, прояснив тем самым смысл законов учения о теплоте. Такое применение статистических закономерностей обрело окончательную форму во второй половине предыдущего столетия в так называемой статистической механике. В этой теории, основоположения которой представляют собой, конечно же, простые следствия ньютоновской механики, исследовались те выводы, которые можно сделать из неполного знания сложной механической системы. В принципе, следовательно, никто не отказывался от чистого детерминизма. Считалось, что каждое единичное событие полностью определено законами ньютоновской механики. Но, кроме того, принимали во внимание, что механические свойства системы известны не полностью.
Выразить такого рода неполное знание в надлежащих математических формулах удалось Дж. Гиббсу и Л. Больцману. Гиббс, в частности, показал, что понятие температуры тесно связано как раз с неполнотой знания.
Если мы знаем температуру некоторой системы, это значит, что наша система является одной из множества равноправных систем. Такое множество систем можно описать математически точно, чего нельзя сделать с выбранной нами единичной системой. Тем самым Гиббс - не вполне осознанно, - по существу, уже сделал шаг, который позже повлёк за собой крайне важные следствия. Гиббс впервые ввёл такое физическое понятие, которое может быть отнесено к некоему предмету в природе лишь в том случае, если наше знание этого предмета неполно. Если бы, например, были известны движение и положение всех молекул газа, не было бы уже смысла говорить о температуре газа. Понятие температуры может использоваться только при условии, если система известна нам не полностью и из этого неполного знания мы хотим сделать статистические выводы.
Хотя после исследований Гиббса и Больцмана в формулировку физических законов стали аналогичным образом включать понятия, связанные с неполным знанием системы, тем не менее, в принципиальных вопросах придерживались детерминизма».
Вернер Гейзенберг, Исследование атома и закон причинности / Шаги за горизонт, М., «Прогресс», 1987 г., с. 123-127.
Дополнительные материалы
Принцип неопределённости Вернера Гейзенберга
Изображения в статье
Image by Richard Chapman from Pixabay
Image by jplenio from Pixabay
Image by mac231 from Pixabay
Показать полностью
3
Кружит самолет
Уже который час, в небе, около Жуковского, кружит - вот этот самолет.
На флайрадаре и в новостях ничего нет.
Летает низко - знает кто, что происходит?
Показать полностью
1
Анализ причин аварии спорткомплекса в Кирове
Вчера был выложен пост с видео и фото аварии споркомплекса "Вересники", расположенного в г Кирове , Средний переулок,15.
Немного истории: комплекс начат строительством в 2018 году, окончательно он построен в сентябре 2020 года о чем свидетельствуют фотографии со спутника Googl Earth от 22.07.2018 года и Фото от 28.09.2020 года.
Данный объект распоряжением департамента инвестиционного развития и управлением государственного имущества за подписью директора департамента Минспорта РФ Рослякова А.В. внесен во Всероссийский государственный реестр объектов спорта №07-4-11/16391 27.11.2018 года.
Распоряжение Правительства Кировской области "О создании областного Государственного автономного учреждения "Спортивная школа "Вересники" за подписью Председателя правительства Кировской области Чурина А.А. за №241 от 22.08.2020 года.
Балансодержателем здания является подразделение ПАО "Газпром" ООО «Газпром Инвестгазификация», у которого правительство области арендует здание манежа.
Высокая часть зала ,это где произошла авария конструкций кровельных панелей, имеет темные панели стен сверху.
Авария покрытия здания произошла в торце здания со стороны дороги на первом фото, окна здания и низкая часть располагалась справа от бегунов.
Это низкая часть здания , ближняя к нам на верхнем снимке и имеющая светлые панели стен. Покрытие здания выполнено с применением конструкций по типу серии 1.460.3-23 вып.1 из прямоугольных замкнутых профилей. Пролет ферм покрытия -16,0 метров. (Замерено по снимку со спутника). Прогонов покрытия , как мы видим нет, кровельные панели опираются непосредственно на верхние пояса ферм на стропильные фермы, шаг которых 6 м. Монтажный стык расположен не по центру фермы и это является грубым нарушением норм, так как на болты нижнего пояса дополнительно передаются усилия от поперечных сил в данном месте фермы. Чем ближе к опоре фермы, тем больше поперечная сила (вертикальная), в центре она в идеале равна нулю при симметричном загружении. Высокопрочные болты во фланцевом стыке нижнего пояса фермы рассчитываются только на растяжение, без среза. Это ошибка проекта.
С дальнего торца здания расположен плавательный бассейн, по случайному стечению обстоятельств, его открыли на прошедшей неделе 31 марта 2021 года.
Девушка в белом это Альминова Анна Александровна-министр спорта области.
Высокая часть здания имеет размеры в плане 48х94 метра, согласно имеющихся на сайте спортшколы фотографий. Пролет ферм покрытия 48 метров. Определить точно тип стропильных конструкций не предоставляется возможным.. Однако по снимку четко видно, что покрытие выполнено с использованием кровельных панелей, которые уложены по верхним поясам стропильных ферм и имеют пролет 6 метров. Основанием для того, что кровля выполнена с использованием панелей служит скриншот из видеосъемки аварии, где видно, что утеплитель желтого цвета остался висеть совместно с нижним настилом кровли. Кровля имеет наклон в сторону низкой части здания (влево по фото). Исходя из того обстоятельства , что уклон кровли выполнен поперек панели, можно сделать вывод, что использовались панели с гладкой верхней обшивкой, либо монопанели, у которых нет верхней обшивки и кровля выполняется по верху утеплителя из рулонных материалов, так как наличие оребрения верхних обшивок(при их наличии) препятствовало бы водостоку. По торцу здания нет стропильных ферм и опирание кровли выполнено на балки по стойкам торцевого фахверка по аналогии с типовым решением по серии 1.430.3-23.98 вып.1.
Снимки со спутника не дают точных оснований по типу конструкций кровли. Однако , по всей вероятности, там уложена мембрана из ПВХ. Что может гарантировать отсутствие сильного намокания утеплителя кровли. В торце здания выполнен парапет, который мог способствовать накоплению снежной массы в крайней панели кровли. Учитывая то обстоятельство что согласно карты СП 20.13330.2016 нормативная снеговая нагрузка составляет 250 кг/м2 (пятый снеговой район) и расчетная нагрузка соответственно 350 кг/м2 сдувание снега невозможно по причине наличия парапета.
При аварии сама несущая обшивка панелей не получила деформаций и разрушения. Падение кровельных панелей вызвано разрушением мест крепления панелей кровли в местах их крепления к балкам на торце здания от горизонтальной нагрузки, возникающей при их вертикальной деформации под нагрузкой. Судя по всему, одного самонарезающего винта в волну настила оказалось недостаточно для восприятия фактических нагрузок, действующих на настил. Смею уверенно предположить , что в проекте данный узел, особенно в зоне повышенных нагрузок от снегового мешка, не просчитывался и он был не обеспечен несущей способностью.
Таким образом вина проектировщика тут прослеживается однозначная, как и бестолковость органа Госэкспертизы, давшей положительное заключение на проект.
Показать полностью
5
Почему старые деревянные дома не гниют сотню лет
Когда речь заходит о деревянных домах при сравнении современных вариантов и сохранившихся исторических построек, невольно возникает мысль о том, что технологии строительства заметно ухудшились. Все потому, что срубы XIX столетия стоят до сих пор, а нынешние строители дают гарантию на деревянный дом в среднем только на 25 лет. А это значит, что методы работы с деревом, которые практиковались в прошлом, довольно действенны.
Вашему вниманию «пятёрка» причин, по которым такие дома не гниют сотню лет.
1. Методы обработки дерева
Еще во времена Древней Руси практиковался один незаурядный способ подготовки древесины перед непосредственным возведением. Они не пилили дерево, прибегали только к обтесыванию бревен. Все дело в том, что пила раскрывает древесные волокна, тем самым предоставляя их пагубному воздействию кислорода и воды, что приводит к ускорению процесса гниения. А вот при использовании обтесывания топором ситуация ровно противоположная. Тот, кто не пилит, а рубит - буквально «трамбует» древесные волокна, как бы запечатывая бревно. Именно потому эксплуатационный период избы из тесаного дерева будет более долгий.
2. Правильный выбор брёвен
Другой лайфхак от наших предков связан с выбором непосредственно бревен: сруб будет стоять дольше, если при его строительстве использовать витые бревна. Их структура сама по себе более долговечна и меньше подвержена гниению. Хотя при этом витые бревна труднее и в обработке - древесина-то крепче. И чтобы уменьшить объем работы, часто из витых бревен строили только нижние венцы. Однако в северных широтах, где влаги куда больше, избы нередко полностью возводились из этих более крепких стволов.
3. Материалы для гидроизоляции
Знали наши предки толк и в гидроизоляции. Это сегодня используют рубероид или церезит, а вот столетия назад применяли куда более доступный и многофункциональный материал. Речь идет об обычной бересте, которая также является отличным изолятором влаги. Ведь не зря из нее делали даже емкости для жидкости. Конечно, она не настолько долговечна, как тот же рубероид, однако экологичней и найти проще.
4. Обжигание дерева
Еще одним популярным в прошлые времена способом увеличить долговечность деревянного дома - это применить технологию подкуривания, то есть обжигания дерева. Все дело в том, что в обработанном огнем дереве не способны размножаться ни бактерии, ни насекомые. Кроме того, слой сажи на древесине изолирует его и от контакта с кислородом, что также замедляет процесс гниения.
5. Пропитка дерева
Пожалуй, любому, кто занимался строительством деревянного дома, известно, что древесину дополнительно обрабатывают специальными веществами, которые спасают ее от гниения и плесени. А вот раньше таких растворов не существовало, поэтому для этой же цели использовались масла. Самым популярным в этом отношении считалось льняное масло. Судя по всему, оно работало, ведь дома стояли целехонькими и не одно столетие.
Показать полностью
5
Ответ на пост «Батины истории»1
Китайская народная сказка
О ТОМ, КАК ПО ЖИВОТНЫМ СЧЁТ ГОДАМ ВЕСТИ СТАЛИ
Рассказывают, будто в старину не знали, как по животным счет годам вести. Этому научил людей сам Юй-ди, Нефритовый владыка(примечание 1). Вот для чего он однажды и призвал в свой Небесный дворец (примечание 2) всех зверей и птиц. В те времена кошка с мышью в большой дружбе были и жили вместе, словно сестры. Обрадовались они, что приглашение в Небесный дворец получили, и сговорились идти вместе.
Всем известно, что кошки поспать любят. Знала за собой эту слабость и наша кошка, а потому решила загодя с мышью договориться.
— Ты ведь знаешь, сестрица мышь, как я люблю поспать, — вежливо начала она. — Разбуди меня, пожалуйста, завтра, когда придет время во дворец отправляться.
Ударила себя мышь лапкой в грудь и пообещала:
— Я непременно разбужу тебя! Спи, ни о чем не тревожься!
— Благодарю! — сказала кошка, почистила усы и, ни о чем не тревожась, уснула.
На другое утро мышь поднялась чуть свет. Она и не подумала разбудить кошку. Поела и одна отправилась в Небесный дворец.
А теперь расскажем о драконе, который жил в пучине. Он тоже получил приглашение во дворец.
«Уж кого-кого, а меня непременно выберут», — решил дракон. И верно. Вид у него и впрямь был воинственный: панцирь на теле так и сверкает, под носом усы торчком торчат. Один только был у него недостаток — голова голая, ничего на ней не растет. «Вот бы мне рога раздобыть, тогда никто бы со мной в красоте сравниться не смог!» Подумал так дракон и решил занять у кого-нибудь на неделю рога.
Только высунул он голову из воды, глядь — на берегу петух. Грудь выпятил и важно так расхаживает. В те времена у петухов огромные рога были. Обрадовался дракон, подплыл к берегу и говорит петуху:
— Дядюшка петух, а дядюшка петух, одолжи мне свои рога, я завтра с ними в Небесный дворец пойду.
— Ай-я! Братец дракон! — ответил петух. — Уж ты меня извини, но я тоже завтра в Небесный дворец пойду.
— Тебе, дядюшка петух, такие большие рога совсем не идут, голова у тебя чересчур мала, отдай их лучше мне. Взгляни-ка! Мне они в самый раз!
Случилось так, что в это время из расщелины сороконожка выползла. А сороконожки любят нос в чужие дела совать. Услышала сороконожка слова дракона и говорит:
— Дядюшка петух, а дядюшка петух! Одолжи братцу дракону рога, ну хоть на разок. А если боишься, я готова за него поручиться. Ну что, одолжишь?
Петух согласился. Ведь сороконожка поручилась за дракона. А он, петух, и без рогов собой хорош.
Пожаловали на следующий день все звери да птицы в Небесный дворец. Собралось их великое множество. Вышел к ним Нефритовый владыка и говорит:
— Отныне счет годам вести будем по зверям и птицам. А по каким — вы сами назовите.
И назвали звери вола, лошадь, барана, собаку, свинью, зайца, тигра, дракона, змею, обезьяну, петуха и мышь.
Почему именно их выбрали тогда звери — никто не знает. Почему петуха, а не утку? Тигра, а не льва?
Итак, выбрали всего двенадцать зверей. Выбрать-то выбрали. А как их по порядку расставить? Тут-то и пошли споры да пересуды.
— Самый большой из вас вол, пусть он и будет первым, — сказал Нефритовый владыка.
Все согласились, даже тигр. Но тут вдруг мышка-малышка подняла лапу и говорит:
— А я разве не больше вола? Отчего же тогда, завидев меня, все кричат: «Ай-я! Какая громадная мышь!»? Но никто никогда не сказал: «Ай-я! Какой громадный вол!» Выходит, люди считают, что я больше вола!
Удивился Нефритовый владыка:
— А ты правду говоришь? Что-то я не верю!
Тут обезьяна и лошадь в один голос закричали, что мышь просто-напросто врет. Однако мышь как ни в чем не бывало отвечала:
— Не верите? Давайте проверим!
Петух, баран, собака и заяц согласились.
— Давайте проверим, — сказал и Нефритовый владыка.
Отправились звери к людям.
И что бы вы думали? Все случилось точь-в-точь, как говорила мышь.
Когда мимо людей вол проходил, все наперебой хвалили его: «Какой хороший, какой тучный!» Только никто не сказал: «Какой громадный!» А хитрая мышь тем временем взобралась волу на спину, встала на задние лапки. Увидали ее люди и как закричат:
— Ай-я! Какая громадная мышь!
Услыхал это Нефритовый владыка собственными ушами, нахмурил брови и говорит:
— Ладно! Раз люди считают, что мышь больше вола, пусть вол уступит ей первое место. А сам пусть будет вторым.
На том и порешили. Вот отчего и поныне счет ведут с года мыши, а уж потом идет год вола.
Воротилась мышь домой рада-радехонька, что первая среди зверей оказалась, гордится да важничает. А кошка только-только глаза продрала, увидела она мышь и спрашивает:
— Что же ты молчишь, сестрица мышь? Разве не велено нам сегодня во дворец пожаловать?
— Ты все еще почиваешь? А я уж из дворца воротилась. Двенадцать зверей выбрали, чтобы по ним счет годам вести, и я среди них первая!
Удивилась кошка, раскрыла широко глаза и спрашивает:
— Отчего же ты меня не разбудила?
— Забыла! — как ни в чем не бывало ответила мышь.
Разозлилась кошка, усы у нее торчком, да как закричит:
— Дрянь паршивая! А я еще тебе поверила, уснула, ни о чем не тревожась! Не ты ли обещала меня разбудить? Я знаю! Ты хотела навредить мне. Ну, погоди! Я с тобой рассчитаюсь!
Мышь вины за собой не признала и говорит:
— Что зря шуметь! Не разбудила — значит, не захотела. Это уж дело мое. Я тебе не служанка!
Кошка так и вскипела: задышала тяжело, оскалила зубы, бросилась на мышь и перегрызла ей горло — мышка только пискнуть успела да дернуть задними лапками.
Так и остались с тех пор кошка да мышь лютыми врагами.
А теперь расскажем о петухе. Вернулся он домой грустный-прегрустный и думает: «Нефритовый владыка потому дракона впереди меня поставил, что рога у него на голове были мои». И решил петух непременно отобрать у дракона свои рога.
Подошел он к пучине, смотрит — дракон весело резвится в воде. И сказал тогда петух дракону очень вежливо:
— Братец дракон! Верни мне, пожалуйста, мои рога!
Дракон удивился, но ответил с достоинством, не горячась:
— А, это ты, дядюшка петух? Да зачем тебе рога? По правде говоря, ты без них куда красивее. А мне твои рога уж очень кстати!
— Кстати они тебе или некстати — дело не мое, — невесело ответил петух. — Раз взял — надо отдать.
Дракон ничего не ответил. Подумал немного, потом вдруг почтительно поклонился петуху и говорит:
— Ты уж не взыщи, дядюшка петух! Время позднее, пора и отдохнуть. А об этом мы с тобой в другой раз поговорим.
Не успел петух и рта раскрыть, как дракон под водой скрылся. Разъярился тут петух, захлопал крыльями и как закричит во все петушиное горло:
— Братец дракон, отдай мне рога! Братец дракон, отдай мне рога!
Но дракон о ту пору уже крепко спал на самом дне пучины и ничего не слышал.
Долго кричал петух, охрип и совсем из сил выбился. Делать нечего. Решил он отыскать сороконожку. Ведь она тогда за дракона поручилась.
Отыскал петух сороконожку на груде камней, рассказал ей все по порядку и говорит:
— Госпожа сороконожка, вы поручились за дракона и не можете так оставить это дело.
Подняла сороконожка голову, помолчала и наконец медленно проговорила:
— Вернет тебе братец дракон рога. А не вернет — так и будет! Сам посуди! Не могу же я найти его на дне пучины!
Петух от злости даже покраснел.
— Какой же ты поручитель! Нечего тогда соваться в чужие дела. Беда случилась, а тебе хоть бы что!
— Не возводи, дядюшка петух, на меня напраслину, — стала оправдываться сороконожка. — Ты сам отдал дракону рога. А я просто так за него поручилась. Кто бы мог подумать, что братцу дракону доверять нельзя? Знай я это раньше, не стала бы за него ручаться.
— Что же теперь делать? — спросил петух, смиряя гнев.
— Я ведь сказала, что делать. Признать, что тебе не повезло, если дракон так и не отдаст рогов. Сам виноват. Прежде чем отдавать, надо было хорошенько подумать.
— По-твоему, я сам виноват? — Петух выпучил глаза, выпятил грудь и стал наступать на сороконожку.
— Сам виноват, сам виноват, надо было хорошенько подумать, — ни жива ни мертва твердила сороконожка.
Еще пуще покраснел петух, вытянул шею, клюнул сороконожку в голову. Раз-другой мотнул головой, сороконожку живьем проглотил.
С тех пор петухи каждое лето клюют во дворе сороконожек. А по утрам, только начнет светать, кричат во все горло:
— Лун-гэгэ, цзяо хуань во! Братец дракон, отдай мне рога!
Из сборника "Цзю-цзинь гунян" ("Девушка Цзю-цзинь"), собиратель Цай Лу, Пекин, 1955. Перевод с китайского Б. Рифтина
Примечания:
1. Юй-ди, Нефритовый владыка - верховное божество в китайской народной религии. Обычно изображался сидящим на троне в императорском халате, украшенном драконами, и государевом головном уборе, со свисающими вниз нитями цветных шариков.
2. Небесный дворец - Китайцы представляли себе жизнь богов на небе как точную копию земной жизни, потому и небесный владыка должен был жить в Небесном дворце.
Показать полностью