Dalam fisika klasik, sistem dipahami sebagai kumpulan dari beberapa bagian yang saling berhubungan dengan cara tertentu. Bagian-bagian (elemen) dari sistem ini dapat saling mempengaruhi, dan diasumsikan bahwa interaksi mereka selalu dapat dinilai dari sudut pandang hubungan sebab-akibat antara elemen-elemen sistem yang berinteraksi.
Doktrin filosofis tentang objektivitas hubungan reguler dan saling ketergantungan fenomena dunia material dan spiritual disebut determinisme. Konsep sentral determinisme adalah proposisi keberadaan hal menyebabkan; kausalitas terjadi ketika satu fenomena menimbulkan fenomena lain (konsekuensi).
Fisika klasik berdiri di atas posisi determinisme yang kaku, yang disebut Laplacian - Pierre Simon Laplace-lah yang memproklamirkan prinsip kausalitas sebagai hukum dasar alam. Laplace percaya bahwa jika lokasi elemen (beberapa benda) dari sistem dan gaya yang bekerja di dalamnya diketahui, maka adalah mungkin untuk memprediksi dengan pasti bagaimana setiap benda dari sistem ini akan bergerak sekarang dan di masa depan. Dia menulis: “Kita harus mempertimbangkan keadaan alam semesta yang ada sebagai konsekuensi dari keadaan sebelumnya dan sebagai penyebab dari keadaan berikutnya. Pikiran, yang pada saat tertentu akan mengetahui semua gaya yang bekerja di alam, dan posisi relatif dari semua entitas penyusunnya, jika masih begitu luas untuk memperhitungkan semua data ini, akan mencakup dengan rumus yang sama gerakan-gerakan dari benda-benda terbesar di alam semesta, dan atom-atom teringan. Tidak ada yang tidak dapat diandalkan baginya, dan masa depan, seperti masa lalu, akan berdiri di depan matanya. Secara tradisional, makhluk hipotetis ini, yang dapat (menurut Laplace) memprediksi perkembangan alam semesta, disebut "iblis Laplace" dalam sains.
Dalam periode klasik perkembangan ilmu pengetahuan alam, gagasan ditegaskan bahwa hanya hukum-hukum dinamis yang sepenuhnya mencirikan kausalitas di alam.
Laplace mencoba menjelaskan seluruh dunia, termasuk fenomena fisiologis, psikologis, sosial, dari sudut pandang determinisme mekanistik, yang dianggapnya sebagai prinsip metodologis untuk membangun ilmu apa pun. Laplace melihat contoh bentuk pengetahuan ilmiah dalam mekanika angkasa. Dengan demikian, determinisme Laplacian menyangkal sifat objektif dari peluang, konsep probabilitas suatu peristiwa.
Perkembangan lebih lanjut dari ilmu pengetahuan alam memunculkan ide-ide baru tentang kausalitas dan efek. Untuk beberapa proses alami, sulit untuk menentukan penyebabnya - misalnya, peluruhan radioaktif terjadi secara kebetulan. Mustahil untuk secara jelas menghubungkan waktu "melarikan diri" dari partikel atau dari inti dan nilai energinya. Proses tersebut secara objektif acak. Ada banyak contoh seperti itu dalam biologi. Dalam ilmu pengetahuan alam saat ini, determinisme modern menawarkan berbagai bentuk interkoneksi yang ada secara objektif antara proses dan fenomena, banyak di antaranya dinyatakan dalam bentuk hubungan yang tidak memiliki hubungan sebab akibat yang jelas, yaitu, tidak mengandung momen pembangkitan satu oleh yang lain. Ini adalah koneksi ruang-waktu, hubungan simetri dan ketergantungan fungsional tertentu, hubungan probabilistik, dll. Namun, semua bentuk interaksi nyata dari fenomena terbentuk atas dasar kausalitas efektif universal, di luarnya tidak ada fenomena tunggal realitas, termasuk apa yang disebut fenomena acak, yang secara agregat hukum statis dimanifestasikan.
Ilmu pengetahuan terus berkembang, diperkaya dengan konsep, hukum, prinsip baru, yang menunjukkan keterbatasan determinisme Laplacian. Namun, fisika klasik, khususnya mekanika klasik, masih memiliki ceruk aplikasinya sendiri. Hukumnya cukup berlaku untuk gerakan yang relatif lambat, yang kecepatannya jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya. Pentingnya fisika klasik pada periode modern didefinisikan dengan baik oleh salah satu pendiri mekanika kuantum, Niels Bohr: “Tidak peduli seberapa jauh fenomena melampaui kerangka penjelasan fisik klasik, semua data eksperimen harus dijelaskan menggunakan konsep klasik. Pembenaran untuk ini hanyalah untuk menyatakan arti yang tepat dari kata "percobaan". Kami menggunakan kata "eksperimen" untuk merujuk pada situasi di mana kami dapat memberi tahu orang lain apa yang telah kami lakukan dan apa yang telah kami pelajari. Oleh karena itu, pengaturan eksperimental dan hasil pengamatan harus dijelaskan secara jelas dalam bahasa fisika klasik.”
Mekanika klasik Newton telah dan masih memainkan peran besar dalam perkembangan ilmu pengetahuan alam. Ini menjelaskan banyak fenomena dan proses fisik dalam kondisi terestrial dan ekstraterestrial, dan membentuk dasar dari banyak pencapaian teknis. Di atas fondasinya, metode penelitian ilmiah-alam di berbagai cabang ilmu alam terbentuk.
Pada tahun 1667, Newton merumuskan tiga hukum dinamika - hukum dasar mekanika klasik.
hukum pertama Newton: setiap titik material (benda) mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus seragam sampai tumbukan dari benda lain membuatnya mengubah keadaan ini.
Untuk formulasi kuantitatif dari hukum kedua dinamika, konsep percepatan a, massa tubuh t dan gaya F Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan tubuh. Bobot- salah satu karakteristik utama objek material, yang menentukan inersianya (massa inersia) dan gravitasi (berat, atau gravitasi, massa) properti. Memaksa- ini adalah besaran vektor, ukuran dampak mekanis pada tubuh dari benda atau bidang lain, sebagai akibatnya tubuh memperoleh akselerasi atau mengubah bentuk dan ukurannya.
hukum kedua Newton: percepatan yang diperoleh titik material (benda) sebanding dengan gaya yang menyebabkannya dan berbanding terbalik dengan massa titik material (benda): .
Hukum kedua Newton hanya berlaku dalam kerangka acuan inersia. Hukum pertama Newton dapat diturunkan dari yang kedua. Memang, jika gaya yang dihasilkan sama dengan nol (tanpa adanya pengaruh pada tubuh dari benda lain), percepatannya juga sama dengan nol. Namun, hukum pertama Newton dianggap sebagai hukum independen, dan bukan sebagai konsekuensi dari hukum kedua, karena dialah yang menegaskan keberadaan kerangka acuan inersia.
Interaksi antara titik material (benda) ditentukan oleh hukum ketiga Newton: setiap tindakan titik material (benda) satu sama lain memiliki karakter interaksi; gaya yang dengannya titik-titik material bekerja satu sama lain selalu sama dalam nilai absolut, berlawanan arah dan bekerja sepanjang garis lurus yang menghubungkan titik-titik ini: .
Di Sini F 12 - gaya yang bekerja pada titik material pertama dari yang kedua; F 21 - gaya yang bekerja pada titik material kedua dari yang pertama. Gaya-gaya ini diterapkan pada titik material (benda) yang berbeda, selalu bekerja berpasangan dan merupakan gaya yang sifatnya sama. Hukum ketiga Newton memungkinkan transisi dari dinamika titik material tunggal ke dinamika sistem titik material yang dicirikan oleh interaksi pasangan.
Hukum keempat, yang dirumuskan oleh Newton adalah hukum gravitasi universal.
Rantai logis dari penemuan ini dapat dibangun sebagai berikut. Merefleksikan gerakan Bulan, Newton menyimpulkan bahwa ia tetap di orbit oleh gaya yang sama ketika batu jatuh ke tanah, yaitu. gaya gravitasi: "Bulan gravitasi ke arah Bumi dan oleh gaya gravitasi terus menyimpang dari gerakan bujursangkar dan disimpan di orbitnya." Menggunakan rumus Huygens kontemporernya untuk percepatan sentripetal dan data astronomi, ia menemukan bahwa percepatan sentripetal Bulan adalah 3600 kali lebih kecil dari percepatan batu yang jatuh ke Bumi. Karena jarak dari pusat Bumi ke pusat Bulan adalah 60 kali jari-jari Bumi, kita dapat mengasumsikan bahwa Gaya gravitasi berkurang dengan kuadrat jarak. Kemudian, berdasarkan hukum Kepler yang menjelaskan gerakan planet-planet, Newton memperluas kesimpulan ini ke semua planet. ( Gaya-gaya yang menyebabkan planet-planet utama menyimpang dari gerak bujursangkar dan mempertahankan orbitnya diarahkan ke Matahari dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusatnya.»).
Akhirnya, setelah menyatakan posisi sifat universal gaya gravitasi dan sifat identik mereka di semua planet, menunjukkan bahwa "berat benda di planet mana pun sebanding dengan massa planet ini", menetapkan secara eksperimental proporsionalitas massa tubuh dan beratnya (gravitasi), Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi antara benda-benda sebanding dengan massa benda-benda ini. Jadi hukum gravitasi universal yang terkenal didirikan, yang ditulis sebagai:
di mana adalah konstanta gravitasi, pertama kali ditentukan secara eksperimental pada tahun 1798 oleh G. Cavendish. Menurut data modern, \u003d 6,67 * 10 -11 N × m 2 / kg 2.
Penting untuk dicatat bahwa dalam hukum gravitasi universal, massa bertindak sebagai pengukuran gravitasi, yaitu menentukan gaya gravitasi antara benda-benda material.
Hukum Newton memungkinkan kita untuk memecahkan banyak masalah mekanika - dari yang sederhana hingga yang kompleks. Rentang masalah tersebut berkembang secara signifikan setelah pengembangan oleh Newton dan pengikutnya dari peralatan matematika baru untuk waktu itu - kalkulus diferensial dan integral, yang saat ini banyak digunakan untuk memecahkan berbagai masalah ilmu alam.
Mekanika klasik dan determinisme Laplace. Penjelasan kausal dari banyak fenomena fisik pada akhir abad ke-18 - awal abad ke-19. menyebabkan absolutisasi mekanika klasik. Sebuah doktrin filosofis muncul determinisme mekanistik,- didirikan oleh P. Laplace, seorang matematikawan, fisikawan, dan filsuf Prancis. Determinisme Laplace mengungkapkan ide determinisme mutlak- keyakinan bahwa segala sesuatu yang terjadi memiliki alasan dalam konsep manusia dan merupakan kebutuhan yang diketahui dan masih belum diketahui oleh pikiran. Esensinya dapat dipahami dari pernyataan Laplace: “Peristiwa kontemporer memiliki hubungan dengan peristiwa sebelumnya, berdasarkan prinsip yang jelas bahwa tidak ada objek yang dapat mulai menjadi tanpa penyebab yang menghasilkannya ... Kehendak, betapapun bebasnya, tidak dapat menimbulkan tindakan, bahkan tindakan yang dianggap netral ... Kita harus mempertimbangkan keadaan alam semesta saat ini sebagai akibat dari keadaan sebelumnya dan penyebab keadaan selanjutnya. Pikiran yang, pada saat tertentu, akan mengetahui semua gaya yang bekerja di alam, dan disposisi relatif dari bagian-bagian komponennya, jika, terlebih lagi, cukup luas untuk membuat data ini dianalisis, akan merangkul dalam satu rumusan gerakan dari benda-benda paling besar di Alam Semesta dan atom paling ringan; tidak ada yang tidak jelas baginya, dan masa depan, seperti masa lalu, akan ada di depan matanya ... Kurva yang dijelaskan oleh molekul udara atau uap dikendalikan sama ketat dan pastinya dengan orbit planet: di antara mereka hanya ada perbedaan yang dipaksakan oleh ketidaktahuan kita.” Kata-kata ini menggemakan keyakinan A. Poincaré: “Ilmu pengetahuan itu deterministik, itu adalah apriori [awalnya], ia mendalilkan determinisme, karena tidak mungkin ada tanpanya. Dia sangat a posteriori [dari pengalaman]: jika dia mendalilkannya sejak awal sebagai kondisi yang diperlukan untuk keberadaannya, maka dia kemudian dengan tegas membuktikannya dengan keberadaannya, dan setiap kemenangannya adalah kemenangan bagi determinisme.
Perkembangan fisika lebih lanjut menunjukkan bahwa untuk beberapa proses alam sulit untuk menentukan penyebabnya. Misalnya, peluruhan radioaktif terjadi secara kebetulan. Proses tersebut secara objektif acak, dan bukan karena kami tidak dapat menunjukkan penyebabnya karena kurangnya pengetahuan kami. Pada saat yang sama, sains tidak berhenti berkembang, tetapi diperkaya dengan hukum, prinsip, dan konsep baru, yang menunjukkan keterbatasan prinsip klasik - determinisme Laplacian. Deskripsi yang benar-benar akurat tentang masa lalu dan prediksi masa depan untuk berbagai objek material, fenomena, dan proses yang sangat besar adalah tugas yang sulit dan tanpa kebutuhan objektif. Bahkan untuk objek yang paling sederhana - titik material - karena keakuratan alat ukur yang terbatas, prediksi yang benar-benar akurat juga tidak realistis.
Metode pengetahuan empiris dan teoritis disajikan secara skematis pada Gbr.4.
Gbr.4. Metode pengetahuan empiris dan teoritis
Observasi adalah persepsi yang bertujuan dan terorganisir tentang objek dan fenomena. Observasi ilmiah dilakukan untuk mengumpulkan fakta-fakta yang memperkuat atau menyangkal hipotesis tertentu dan menjadi dasar untuk generalisasi teoretis tertentu.
Eksperimen adalah metode penelitian yang berbeda dari pengamatan oleh seorang tokoh aktif. Pengamatan ini berada di bawah kondisi terkontrol khusus.
Pengukuran adalah proses bahan membandingkan besaran dengan standar, unit pengukuran. Bilangan yang menyatakan perbandingan besaran yang diukur dengan standar disebut nilai numerik besaran ini.
4. Mekanika Newton. Determinisme Laplace
Mekanika klasik Newton telah dan masih memainkan peran besar dalam perkembangan ilmu pengetahuan alam. Ini menjelaskan banyak fenomena dan proses fisik dalam kondisi terestrial dan ekstraterestrial, dan membentuk dasar dari banyak pencapaian teknis. Di atas fondasinya, metode penelitian ilmiah-alam di berbagai cabang ilmu alam terbentuk.
Pada tahun 1667, Newton merumuskan tiga hukum dinamika - hukum dasar mekanika klasik.
hukum pertama Newton: setiap titik material (benda) mempertahankan keadaan diam atau gerak lurus seragam sampai tumbukan dari benda lain membuatnya mengubah keadaan ini.
Untuk formulasi kuantitatif dari hukum kedua dinamika, konsep percepatan a, massa tubuh t dan kekuatan F Percepatan mencirikan laju perubahan kecepatan tubuh. Bobot- salah satu karakteristik utama objek material, yang menentukan inersianya (massa inersia) dan gravitasi (berat, atau gravitasi, massa) properti. Memaksa- ini adalah besaran vektor, ukuran dampak mekanis pada tubuh dari benda atau bidang lain, sebagai akibatnya tubuh memperoleh akselerasi atau mengubah bentuk dan ukurannya.
hukum kedua Newton: percepatan yang diperoleh titik material (benda) sebanding dengan gaya yang menyebabkannya dan berbanding terbalik dengan massa titik material (benda): 
.
Hukum kedua Newton hanya berlaku dalam kerangka acuan inersia. Hukum pertama Newton dapat diturunkan dari yang kedua. Memang, jika gaya yang dihasilkan sama dengan nol (tanpa adanya pengaruh pada tubuh dari benda lain), percepatannya juga sama dengan nol. Namun, hukum pertama Newton dianggap sebagai hukum independen, dan bukan sebagai konsekuensi dari hukum kedua, karena dialah yang menegaskan keberadaan kerangka acuan inersia.
Interaksi antara titik material (benda) ditentukan oleh hukum ketiga Newton: setiap tindakan titik material (benda) satu sama lain memiliki karakter interaksi; gaya yang dengannya titik-titik material bekerja satu sama lain selalu sama dalam nilai absolut, berlawanan arah dan bekerja sepanjang garis lurus yang menghubungkan titik-titik ini: 
.
Di Sini F 12 - gaya yang bekerja pada titik material pertama dari yang kedua; F 21 - gaya yang bekerja pada titik material kedua dari yang pertama. Gaya-gaya ini diterapkan pada titik material (benda) yang berbeda, selalu bekerja berpasangan dan merupakan gaya yang sifatnya sama. Hukum ketiga Newton memungkinkan transisi dari dinamika titik material tunggal ke dinamika sistem titik material yang dicirikan oleh interaksi pasangan.
Hukum keempat, yang dirumuskan oleh Newton adalah hukum gravitasi universal.
Rantai logis dari penemuan ini dapat dibangun sebagai berikut. Merefleksikan gerakan Bulan, Newton menyimpulkan bahwa ia tetap di orbit oleh gaya yang sama ketika batu jatuh ke tanah, yaitu. gaya gravitasi: "Bulan gravitasi ke arah Bumi dan oleh gaya gravitasi terus menyimpang dari gerakan bujursangkar dan disimpan di orbitnya." Menggunakan rumus Huygens kontemporernya untuk percepatan sentripetal dan data astronomi, ia menemukan bahwa percepatan sentripetal Bulan adalah 3600 kali lebih kecil dari percepatan batu yang jatuh ke Bumi. Karena jarak dari pusat Bumi ke pusat Bulan adalah 60 kali jari-jari Bumi, kita dapat mengasumsikan bahwa Gaya gravitasi berkurang dengan kuadrat jarak. Kemudian, berdasarkan hukum Kepler yang menjelaskan gerakan planet-planet, Newton memperluas kesimpulan ini ke semua planet. ( Gaya-gaya yang menyebabkan planet-planet utama menyimpang dari gerak bujursangkar dan mempertahankan orbitnya diarahkan ke Matahari dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusatnya.»).
Akhirnya, setelah menyatakan posisi sifat universal gaya gravitasi dan sifat identik mereka di semua planet, menunjukkan bahwa "berat benda di planet mana pun sebanding dengan massa planet ini", menetapkan secara eksperimental proporsionalitas massa tubuh dan beratnya (gravitasi), Newton menyimpulkan bahwa gaya gravitasi antara benda-benda sebanding dengan massa benda-benda ini. Jadi hukum gravitasi universal yang terkenal didirikan, yang ditulis sebagai:
,
di mana adalah konstanta gravitasi, pertama kali ditentukan secara eksperimental pada tahun 1798 oleh G. Cavendish. Menurut data modern, \u003d 6,67 * 10 -11 N × m 2 / kg 2.
Penting untuk dicatat bahwa dalam hukum gravitasi universal, massa bertindak sebagai pengukuran gravitasi, yaitu menentukan gaya gravitasi antara benda-benda material.
Hukum Newton memungkinkan kita untuk memecahkan banyak masalah mekanika - dari yang sederhana hingga yang kompleks. Rentang masalah tersebut berkembang secara signifikan setelah pengembangan oleh Newton dan pengikutnya dari peralatan matematika baru untuk waktu itu - kalkulus diferensial dan integral, yang saat ini banyak digunakan untuk memecahkan berbagai masalah ilmu alam.
Mekanika klasik dan determinisme Laplace. Penjelasan kausal dari banyak fenomena fisik pada akhir abad ke-18 - awal abad ke-19. menyebabkan absolutisasi mekanika klasik. Sebuah doktrin filosofis muncul determinisme mekanistik,- didirikan oleh P. Laplace, seorang matematikawan, fisikawan, dan filsuf Prancis. Determinisme Laplace mengungkapkan ide determinisme mutlak- keyakinan bahwa segala sesuatu yang terjadi memiliki alasan dalam konsep manusia dan merupakan kebutuhan yang diketahui dan masih belum diketahui oleh pikiran. Esensinya dapat dipahami dari pernyataan Laplace: “Peristiwa kontemporer memiliki hubungan dengan peristiwa sebelumnya, berdasarkan prinsip yang jelas bahwa tidak ada objek yang dapat mulai menjadi tanpa penyebab yang menghasilkannya ... Kehendak, betapapun bebasnya, tidak dapat menimbulkan tindakan, bahkan tindakan yang dianggap netral ... Kita harus mempertimbangkan keadaan alam semesta saat ini sebagai akibat dari keadaan sebelumnya dan penyebab keadaan selanjutnya. Pikiran yang, pada saat tertentu, akan mengetahui semua gaya yang bekerja di alam, dan disposisi relatif dari bagian-bagian komponennya, jika, terlebih lagi, cukup luas untuk membuat data ini dianalisis, akan merangkul dalam satu rumusan gerakan dari benda-benda paling besar di Alam Semesta dan atom paling ringan; tidak ada yang tidak jelas baginya, dan masa depan, seperti masa lalu, akan ada di depan matanya ... Kurva yang dijelaskan oleh molekul udara atau uap dikendalikan sama ketat dan pastinya dengan orbit planet: di antara mereka hanya ada perbedaan yang dipaksakan oleh ketidaktahuan kita.” Kata-kata ini menggemakan keyakinan A. Poincare: “Ilmu pengetahuan itu deterministik, itu apriori [aslinya], ia mendalilkan determinisme, karena tidak mungkin ada tanpanya. Dia begitu dan a posteriori [dari pengalaman]: jika dia mendalilkannya sejak awal sebagai kondisi yang diperlukan dari keberadaannya, maka dia kemudian dengan tegas membuktikannya dengan keberadaannya, dan setiap kemenangannya adalah kemenangan determinisme.
Perkembangan fisika lebih lanjut menunjukkan bahwa untuk beberapa proses alam sulit untuk menentukan penyebabnya. Misalnya, peluruhan radioaktif terjadi secara kebetulan. Proses tersebut secara objektif acak, dan bukan karena kami tidak dapat menunjukkan penyebabnya karena kurangnya pengetahuan kami. Pada saat yang sama, sains tidak berhenti berkembang, tetapi diperkaya dengan hukum, prinsip, dan konsep baru, yang menunjukkan keterbatasan prinsip klasik - determinisme Laplacian. Deskripsi yang benar-benar akurat tentang masa lalu dan prediksi masa depan untuk berbagai objek material, fenomena, dan proses yang sangat besar adalah tugas yang sulit dan tanpa kebutuhan objektif. Bahkan untuk objek yang paling sederhana - titik material - karena keakuratan alat ukur yang terbatas, prediksi yang benar-benar akurat juga tidak realistis.
Berkat kerja sengaja para ilmuwan alam, sains dibawa ke tahap perkembangan sedemikian rupa sehingga, tampaknya, tidak ada yang bisa menolak kepastian hukumnya yang ketat. Jadi, Pierre Laplace, yang hidup pada abad ke-19, mengungkapkan pandangannya tentang Semesta sebagai objek yang sepenuhnya deterministik: "tidak ada yang tidak pasti, dan masa depan, seperti masa lalu, akan disajikan di depan mata kita." Misalnya, jika kita mengetahui posisi pasti planet-planet dan Matahari pada saat tertentu, maka, menurut hukum tarik-menarik, kita dapat menghitung secara akurat keadaan tata surya pada saat lain. Tetapi Laplace ingin melihat lebih jauh lagi dalam determinisme hukum alam semesta: dia berpendapat bahwa ada hukum yang serupa untuk segala sesuatu, termasuk untuk manusia. Doktrin determinisme ini pada dasarnya telah dihancurkan oleh teori kuantum.
Mari kita bandingkan bagaimana mekanika klasik berbeda dari mekanika kuantum. Biarkan ada sistem partikel. Dalam mekanika klasik, keadaan sistem pada setiap momen waktu ditentukan oleh nilai koordinat dan momentum semua partikel. Semua parameter fisik lainnya, seperti: energi, suhu, massa, dll., dapat ditentukan dari koordinat dan momentum partikel sistem. Determinisme mekanika klasik adalah bahwa "keadaan masa depan suatu sistem ditentukan secara lengkap dan unik jika keadaan awalnya diberikan."
Tidak diragukan lagi, dalam percobaan apa pun, pengukuran mungkin memiliki beberapa ketidakakuratan, ketidakpastian, dan, tergantung pada sistem fisik yang dipertimbangkan, masa depannya dapat berubah menjadi sensitif atau tidak sensitif terhadap ketidakpastian ini. “Tetapi pada prinsipnya (disorot oleh kami - V.R.) tidak ada batasan akurasi yang tidak dapat kami capai,” kata Sam Treiman. "Oleh karena itu, pada prinsipnya, ... tidak ada hambatan untuk memprediksi perkembangan di masa depan."
Dalam mekanika kuantum, ada juga konsep "keadaan sistem". Seperti dalam mekanika klasik, sistem, menurut hukum, "... berkembang menjadi keadaan seperti itu yang sepenuhnya ditentukan jika keadaan awal diberikan pada beberapa saat awal." Oleh karena itu, di sini masa kini menentukan masa depan. Tetapi “keadaan kuantum tidak secara akurat menentukan koordinat dan momentum partikel; mereka hanya menentukan probabilitas (disorot oleh kami - V.R.)”. Keacakan dalam mekanika kuantum, - kata V. P. Demutsky, - adalah salah satu postulatnya.
Keniscayaan deskripsi probabilistik dari sistem fisik dalam mekanika kuantum dijelaskan oleh Johann von Neumann: "... tidak ada pengulangan pengukuran berturut-turut dapat memperkenalkan urutan kausal ... karena fenomena atom terletak di tepi dunia fisik, di mana setiap pengukuran memperkenalkan perubahan urutan yang sama dengan objek yang diukur itu sendiri, sehingga yang terakhir berubah secara signifikan, terutama karena hubungan ketidakpastian.
Pada tingkat kuantum, "pengkaburan" karakteristik konjugasi, yang diungkapkan oleh prinsip ketidakpastian Heisenberg, sangat penting: akurasi pengukuran koordinat dan momentum sistem tidak boleh lebih tinggi dari konstanta Planck, kuantum aksi minimum.
Menurut posisi ini, tidak ada eksperimen yang dapat menghasilkan pengukuran koordinat dan momentum partikel yang akurat secara simultan. Ketidakpastian ini tidak terkait dengan ketidaksempurnaan sistem pengukuran, tetapi dengan sifat objektif dunia mikro. Jika kita menentukan dengan tepat koordinat suatu partikel, maka nilai momentumnya “kabur” dan menjadi semakin tidak pasti, semakin tepat koordinat yang ditentukan. Oleh karena itu, pemahaman klasik tentang lintasan partikel menghilang dalam mekanika kuantum. “Dalam fisika kuantum, partikel bergerak di sepanjang lintasan misterius yang membentang di sepanjang jalur seperti gelombang. Sebuah elektron tunggal bisa berada di mana-mana dalam pola gelombang." Misalnya, sebuah elektron dapat meninggalkan foto lintasannya, tetapi mungkin tidak memiliki lintasan yang ketat. Berkaitan dengan pertimbangan lintasan benda atom, pemahaman tentang lintasan yang dikemukakan oleh Feynman tampaknya mengejutkan. Menurut modelnya, "probabilitas sebuah partikel bergerak dari titik A ke titik B sama dengan jumlah probabilitas pergerakannya di sepanjang semua kemungkinan lintasan yang menghubungkan titik-titik ini." Oleh karena itu, teori kuantum memungkinkan partikel berada pada lintasan mana pun yang menghubungkan dua titik, dan oleh karena itu tidak mungkin untuk mengatakan dengan tepat di mana partikel akan berada pada saat tertentu.
Jadi, jika fisika klasik menganggap ketidaktepatan sebagai konsekuensi dari ketidaksempurnaan teknologi dan ketidaklengkapan pengetahuan manusia, maka teori kuantum berbicara tentang ketidakmungkinan mendasar dari pengukuran yang akurat pada tingkat atom. Niels Bohr percaya bahwa "ketidakpastian bukanlah hasil dari ketidaktahuan sementara, yang dapat dipecahkan dengan penelitian lebih lanjut, tetapi batas fundamental dan tak terelakkan dari pengetahuan manusia."
Prinsip saling melengkapi
Niels Bohr mengusulkan prinsip saling melengkapi, yang menurutnya, “kita tidak bisa mengatakan apa pun tentang dunia kuantum yang akan mirip dengan kenyataan; sebagai imbalannya, kami mengakui validitas metode alternatif dan saling eksklusif.” Gagasan tentang dunia atom, dibandingkan dengan gagasan Aristoteles (dunia sebagai organisme) dan fisika klasik (dunia adalah mesin), tidak dapat dijelaskan. Fisika klasik berasumsi bahwa ada dunia objektif yang dapat kita jelajahi dan ukur tanpa mengubahnya secara signifikan. Namun pada tingkat kuantum, ternyata mustahil untuk mengeksplorasi realitas tanpa mengubahnya. Ini berlaku, misalnya, untuk koordinat dan momentum. “Mengetahui posisi sebuah partikel,” tulis W. Heisenberg, “selain mengetahui kecepatan atau momentumnya.” Kami tidak dapat menentukan nilai tambahan (misalnya kecepatan) dengan akurasi yang pertama (koordinat).
Menggeneralisasikan prinsip ini untuk organisme hidup, Bohr percaya bahwa "pengetahuan kita bahwa sel hidup mungkin adalah sesuatu yang tambahan untuk pengetahuan lengkap tentang struktur molekulnya." Jika pengetahuan lengkap tentang struktur sel, yang hanya dapat dicapai melalui intervensi, menghancurkan kehidupan sel, maka, Bohr menyimpulkan, "secara logis mungkin bahwa kehidupan menghalangi pembentukan penuh struktur fisiko-kimiawi yang mendasarinya. " Atas dasar ini, ikatan kimia molekul saling melengkapi dengan hukum fisika, hukum biologi dengan hukum kimia, sosial dengan biologi, sosial dengan mental, dan seterusnya.
Dengan demikian, prinsip saling melengkapi yang dikemukakan oleh Bohr menghancurkan posisi determinisme, yang akan dibahas lebih rinci di bawah ini.
