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
Наприклад, Галилей помітив, що частота коливань
71
маятника не залежить від того, наскільки великий розмах коливань. Це вірно тому що поки амплітуда коливань
досить мала, маятник є лінійною системою; швидкості зміни його відхилення і його імпульсу
пропорційні, відповідно, імпульсу й відхиленню. Всі годинники використовують цю властивість коливань лінійних систем,
чи йде мова про маятникові, пружинні або кварцові годинники. Кілька років назад, після розмови з Дэвидом Уайнлендом
з Національного бюро стандартів, я зрозумів, що обертові навколо своєї осі ядра, використовувані в Бюро для створення
еталонів часу, дозволяють здійснити чудовий тест лінійності квантової механіки; у моєї злегка нелінійної
альтернативної теорії частота, з якої напрямок спина ядра прецессирует навколо напрямку магнітного поля,
повинна дуже слабко залежати від кута між спином і магнітним полем. З того факту, що в Бюро стандартів ніколи не
спостерігали подібного ефекту, я зробив висновок, що будь-які нелінійні ефекти в ядрі, що вивчалося (ізотопі бериллия) не
можуть привести до зміни енергії ядра на величину, більшу, ніж 10~18 (у відносних одиницях). Після цієї моєї
роботи Уайнленд і інші експериментатори з Гарварда, Принстона й інших лабораторій поліпшили точність вимірів,
так що зараз ми знаємо, що нелінійні ефекти давали б ще менший внесок. Таким чином, навіть якщо лінійність
квантової механіки приближенна, це наближення дуже гарне.
Все це не викликає особливого подиву. Навіть якщо існують малі нелінійні виправлення до законів квантової
механіки, немає ніяких підстав думати, що ці виправлення виявляться досить помітними, щоб бути виявленими
у першій же серії націлених на це експериментів. Що мене дійсно розчарувало, так це те, що нелінійна
альтернатива квантовій механіці, як виявилося, містить внутрішні теоретичні труднощі. Спочатку я не зумів знайти
спосіб поширити нелінійну версію квантової механіки на теорії, засновані на спеціальній теорії
відносності Эйнштейна. Потім, уже після того, як була опублікована моя робота, Н. Гизин з Женеви й мій колега
Джозеф Польчински з Техаського університету незалежно показали, що в уявному експерименті Эйнштейна-
Подільського-розена, що упоминались Крихтою Тімом, нелінійні властивості альтернативної теорії можуть бути
використані для миттєвої посилки сигналів на більші відстані, що безумовно заборонено спеціальною теорією
відносності70. Зрештою до теперішнього часу я припинив усяку роботу над цією проблемою; я просто не знаю,
як можна небагато змінити квантову механіку, не зруйнувавши її в результаті дощенту.
Цей крах теоретичної спроби знайти прийнятну альтернативу квантовій механіці в ще більшому ступені, чим
точні экс-
72
перименты по перевірці лінійності, переконує мене, що квантова механіка така, яка вона є, тому що будь-яке її
мала зміна обов'язково приведе до логічних протиріч. Якщо це так, то квантова механіка повинна бути
постійною частиною фізики. Іншими словами, квантова механіка повинна вижити не як наближення до більше глибокого
істині, подібно тому, як ньютоновская теорія тяжіння збереглося як наближення до эйнштейновской загальної теорії
відносності, а як що точно виконується властивість остаточної теорії.
[...]
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