Пошук остаточних законів природи

Цей сайт присвячений великій інтелектуальній пригоді - пошуку остаточних законів природи. Мрія про остаточну теорію багато в чому надихає роботи в області фізики високих енергій. Хоча ми й не знаємо, як можуть виглядати остаточні закони або скільки років пройде, перш ніж вони будуть відкриті, все-таки ми думаємо, що вже в сучасних теоріях уловлюються проблиски контурів остаточної теорії.

Сама ідея остаточної теорії суперечлива і є в наші дні предметом інтенсивних суперечок. Це протиріччя вже досягло комітетських кабінетів конгресу США: фізика високих енергій стає усе більше дорогою наукою й обіг учених за суспільною підтримкою частково обґрунтовується історичною місією відкриття остаточних законів

Із самого початку в наміри входив виклад тих питань, які виникають у зв'язку із самою ідеєю остаточної теорії як частини інтелектуальної історії нашого часу, розраховане на людей без спеціальної підготовки по фізиці й вищій математиці. Мова йде про ключові ідеї, що лежать в основі сучасних фундаментальних досліджень по фізиці. Але це не підручник по фізиці, і Ви не зустрінете окремих глав, повністю присвячених часткам, взаємодіям, симетріям і струнам. Навпроти, тут уплетені поняття сучасної фізики в обговорення того, що таке остаточна теорія і як ми збираємося неї шукатися

Остаточна теорія

початкових умовах, тому що немає самого початку, а замість цього факт існування Всесвіту можна вивести з умови, що вона не міняється. Первісна версія космології стаціонарного Всесвіту був досить надійно виключений завдяки різним астрономічним спостереженням, головним серед яких було відкриття в 1964 р. мікрохвильового випромінювання, як думають, оставшегося від того часу, коли Всесвіт був багато щільніше й гаряче. Може бути, теорія стаціонарного Всесвіту відродиться при переході до більших масштабів у який-небудь майбутній до космологічної теорії, що буде розглядати сьогоднішнє розширення Вселеної всього лише як флуктуацію у вічної, у середньому незмінної, але постійно флуктуючого Всесвіту. Існують і більше тонкі можливості, що початкові умови коли-небудь зможуть бути виведені з остаточних законів. Джеймс Хартль і Стивен Хокинг запропонували один такий варіант, в рамках якого злиття фізики й історії пояснюється застосуванням законів квантової механіки до Всесвіту в цілому. В наші дні квантова космологія викликає більші суперечки серед учених; концептуальні й математичні проблеми дуже складні, і поки що не видно, що нам удалося просунутися до якихось певних висновків. У кожному разі, якщо початкові умови виникнення Всесвіту повинні бути включені в закони природи або якщо їх можна вивести із цих законів, однаково практично ми ніколи не зможемо виключити елементи історизму й випадковості з таких наук, як біологія, геологія або астрономія. Навіть у дуже простій системі може виникнути явище, називане хаосом, що перешкоджає всім спробам пророчити майбутнє цієї системи. У хаотичній системі майже однакові початкові умови через якийсь час приводять до зовсім різних результатів. Можливість виникнення хаосу в простих системах була відома ще на початку ХХ століття; математик і фізик Анри Пуанкаре показав, що хаос може розвитися навіть у такій простій системі, як центральна зірка й дві її планети. Уже давно встановлено, що темні щілини в кільцях Сатурна виникли саме в тих місцях, звідки будь-яка обертова навколо 33 планети частка викидається завдяки своєму хаотичному руху. Новим і дивним у вивченні хаосу стало не відкриття, що цей хаос існує, а те, що певні види хаотичних рухів демонструють майже універсальні властивості, що піддаються математичному аналізу. Існування хаотичного руху не означає, що поводження системи начебто кілець Сатурна не до кінця визначається законами руху й тяжіння й початкових умов, а означає лише те, що ми не можемо розрахувати практично еволюцію деяких явищ у часі (наприклад, орбіти часток у темних щілинах кілець Сатурна). Трохи більш строго, існування хаосу в системі означає, що при будь-якій точності, з якої ми задаємо початкові умови, неминуче наступить момент часу, після якого ми втратимо всяку можливість пророчити, як буде поводитися система. При цьому все-таки залишається вірним твердження, що в який би далекий момент часу в майбутньому ми не захотіли пророчити поводження фізичної системи, що підкоряється законам Ньютона, існує певна точність завдання початкових умов, при якій ми здатні це зробити. (Приведемо таку аналогію: усякий автомобіль, що їде по дорозі, коли-небудь спалить весь бензин у баку, скільки б ми його туди не залили, і все-таки, як би далеко ми не хотіли потрапити, завжди існує та достатня кількість бензину, що дозволить нам доїхати до потрібного місця.) Іншими словами, відкриття явища хаосу не відкидає детермінізм доквантовой фізики, але змушує нас бути ледве більше акуратними в міркуваннях про те, що ми розуміємо під цим словом. У квантовій механіці немає детермінізму в змісті механіки Ньютона; співвідношення невизначеностей Гейзенберга говорить нам, що не можна одночасно точно виміряти положення й швидкість частки, і навіть якщо ми зробимо всі можливі в той самий момент часу виміру, ми можемо тільки пророчити ймовірності результатів цих вимірів у будь-який наступний момент часу. Все-таки ми побачимо нижче, що навіть у квантовій механіці в певному змісті поводження будь-який фізичної системи повністю визначається початковими умовами й законами природи. Звичайно, яким би не був цей детермінізм, він мало допомагає, коли ми зіштовхуємося з реальними непростими системами начебто біржі або життя на Землі. Вторгнення історичних випадків постійно обмежує обсяг того, що ми коли-або можемо сподіватися пояснити. Усяке пояснення нинішніх форм життя на Землі не може не враховувати вимирання динозаврів шістдесят п'ять мільйонів років тому, що у наші дні пояснюється зіткненням Землі з кометою. Але ніхто ніколи не зможе пояснити, чому комета зштовхнулася із Землею саме тоді. Самі сміливі надії вчених полягають у тім, що ми зможемо простягнути це- [...]
Початок
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127]

У світі фізики



Наука та техніка


Наш спонсор

Оборудование для упаковки - упаковочное оборудование. Автоматические упаковочные линии.