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
випадковості ми перебуваємо в певної субвселенной, що і населяємо. Навіть якщо в цих ідеях виявиться щось
розумне, я все-таки не думаю, що нам треба буде розстатися із мріями про відкриття остаточних законів природи; ці
закони можуть виявитися мегазаконами, що визначають імовірності знаходження в субвселенных різного типу. Сидні
Коулмен і інші вже хоробро спробували обчислити ці ймовірності, застосувавши закони квантової механіки до всієї
Мегавселенной. Я хочу підкреслити, що всі подібні ідеї дуже спекулятивны, не до кінця математично
сформульовано й поки що не мають ніякої експериментальної підтримки.
Дотепер я обговорював дві проблеми, що виникають під час обговорення ланцюжки пояснень, що ведуть до остаточних
законам:
35
вторгнення історичних випадків і складність, що не дає нам можливості щось реально пояснити, навіть якщо
ми розглядаємо тільки универсалии, вільні від елементів історизму. Але є ще одного потребуючого обговорення
проблема, зв'язана зі словом «виникнення». Коли ми розглядаємо явища природи на усе більше складних рівнях,
ми виявляємо виникнення явищ, що не мають аналогів на більше простих рівнях, і вуж тим більше на рівні
елементарних часток. Наприклад, немає нічого схожого на розум на рівні окремих живих кліток і нічого схожого на
життя на рівні атомів і молекул. Ідея виникнення була добре схоплена фізиком Пилипом Андерсоном у назві
його статті в 1972 р.: «Чим більше, тим різноманітніше»21. Раптове виникнення нових явищ на високому рівні
складності найбільше очевидно в біології й науках про поводження, але варто підкреслити, що таке виникнення не є
специфіка життя або соціального поводження; таке трапляється й у самій фізиці.
У фізику історично найбільш важливим прикладом виникнення нових якостей є термодинаміка, наука про
теплоті. У первісному формулюванні, даної в XIX в. Карно, Клаузиусом і іншими, термодинаміка виглядала як
автономна наука, не виведена з механіки часток і сил, а побудована на нових поняттях температури й ентропії, не
аналогів, що мають, у механіку. Тільки перший закон термодинаміки, закон збереження енергії, перекидав місток між
механікою й термодинамікою. Центральним принципом термодинаміки був другий закон, відповідно до якого (в одній з
формулювань) фізичні системи володіють не тільки енергією й температурою, але й певною величиною,
називаною ентропією22, що завжди росте згодом у будь-якій замкнутій системі, досягаючи максимуму, коли система
приходить у стан рівноваги23. Саме цей принцип забороняє Тихому океану передати така кількість тепловий
енергії Атлантичному, щоб Тихий океан змерзнув, а Атлантичний закипів; подібний катаклізм не порушив би закону
збереження енергії, але він заборонений, тому що зменшив би ентропію.
Фізики XIX в. сприймали другий закон термодинаміки як аксіому, сформульовану на підставі досвіду й настільки
же фундаментальну, як і будь-який інший закон природи. У ті часи це здавалося розумним. Термодинаміка, схоже,
успішно застосовувалася в найрізноманітніших ситуаціях, починаючи від поводження пари (те завдання, що породила саму
термодинаміку) і кінчаючи замерзанням, кипінням і хімічними реакціями. (У наші дні ми могли б додати більше
екзотичні приклади; астрономи виявили, що мириады зірок у кульових скупченнях у нашій і іншій галактиках
поводяться як гази при певній температурі, а в роботах Бекенштейна й Хокинга було теоретично показане, що
чорні діри мають ентропію, пропорційної площі поверхні
[...]
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