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
ГЛАВА VI. Гарні теорії
Поспішаючи за хмариною або квіткою,
Душу притулок недовгий знаходить,
Перед нею в сяйві неба блакитному
Тінь вічності, миготячи, зникає.
Генрі Воон. Притулок
В 1974 р. Поль Дирак приїхав у Гарвард, щоб розповісти про свою історичну роботу, що стала однієї з основ
сучасної квантової електродинаміки. Наприкінці свого виступу Дирак звернувся до старшокурсників і порадив
їм більше думати про красу тих рівнянь, які вони досліджують, а не про їхній зміст. Це була не найкраща рада для
студентів, але пошук краси у фізику100 червоною ниткою проходить через всі роботи Дирака, та й взагалі становить важливу
сторінку історії фізики.
Невелика розмова про важливість краси в науці не повинен розглядатися як порожня балаканина. Я зовсім не збираюся
використовувати цю главу для чергових балаканин із приводу краси взагалі. Моя ціль - більш докладно
розглянути походження краси фізичних теорій або питання про те, чому наше почуття прекрасного іноді
виявляється корисним, а іноді змінює нам і чому плідне використання цього почуття є знак нашого
просування до остаточної теорії.
Фізик, що заявляє, що теорія гарна, має на увазі не зовсім те, що мається на увазі, коли говорять, що гарно
якась картина, музичний добуток або вірш. Це твердження не є просто особистим вираженням
отриманого эстетического насолоди, скоріше, це ближче до того, що має на увазі тренер коней, коли він дивиться на
скакового коня й говорить, що вона гарна. Звичайно, тренер виражає свою особисту думку, але це є думку із приводу
об'єктивного факту: ґрунтуючись на судженнях, які тренерові іноді важко виразити словами, він затверджує, що ця
кінь ставиться до породи тих, які виграють перегони.
106
Звичайно, різні тренери можуть по-різному оцінювати якості коней. Саме на цьому й тримаються кінські перегони.
Але эстетическое почуття тренерів є засіб для об'єктивного висновку - відбору коней для участі в перегонах.
Передбачається, що почуття прекрасного у фізиків служить аналогічної мети - воно допомагає відібрати ідеї, що дозволяють
пояснити пристрій природи. Фізики, як і тренери коней, можуть бути праві або помилятися у своїх судженнях, але
вони не просто бавляться цією грою. Звичайно, часто буває й таке, але все-таки це не єдина мета їх эстетических
суджень.
Таке порівняння викликає більше питань, чим дає відповідей. По-перше, що таке гарна теорія? Які ті
характеристики фізичних теорій, які викликають у нас відчуття краси? Більше важке запитання: чому
спрацьовує відчуття краси у фізиків? Історії, розказані в попередній главі, продемонстрували, що таке
особисте й суб'єктивне почуття, як наше відчуття краси, допомагає не тільки розвивати фізичні теорії, але й судити
про їхню справедливість. Чому ми маємо такий дарунок эстетической оцінки? Спроба відповісти на це питання викликає до
життя ще більш важке питання, хоча він, можливо, і звучить тривіально: а чого властиво хочуть домогтися фізики?
Що таке гарна теорія? Працівник одного великого американського музею один раз дуже розсердився на те, що я
ужив слово «краса» у розмові про фізика. Він сказав, що професіонали в його області перестали вживати це
слово, тому що зрозуміли, наскільки важко визначити його зміст. Дуже давно фізик і математик Анри Пуанкаре визнав:
«Дуже важко визначити поняття математичної краси, але це ж ставиться й до будь-якого іншого типу краси».
Я не збираюся намагатися визначити, що таке краса, так само як не узявся б визначати поняття любові або страху.
Такі речі не визначаються; просто, коли ви їх почуваєте, ви знаєте, про що мова йде. Пізніше, після того, як ці
почуття випробувані, ви можете іноді їх якось описати словами, що я й спробую зробити.
Під красою фізичної теорії я, безумовно, не маю на увазі механічну красу розташування математичних
символів на друкованому аркуші. Поет-Метафизик Томас Траерн спеціально піклувався про те, щоб слова його поем
утворювали на аркуші паперу гарний візерунок1). Але до фізики ці ігри не ставляться. Я також хотів би відокремити той тип
краси, що я маю на увазі, від якості, що математики й фізики іноді називають елегантністю.
Доказ або обчислення елегантно, якщо з його допомогою досягається потужний результат при мінімальному
кількості не відносини, що має
1) Цим же «балується» більше знайомий російському читачеві Андрій Вознесенськ. - Прим. з. \
107
до справи ускладнень. Для гарної теорії зовсім не обов'язково, щоб її рівняння мали елегантні рішення.
Рівняння загальної теорії відносності неймовірно важко вирішити за винятком найпростіших ситуацій, але це ні в
якій мері не суперечить красі самої теорії. Эйнштейн говорив, що вчені повинні залишити елегантність для
кравців.
Частиною того, що я називаю красою, є простота, але простота ідей, а не механічна простота, яку можна
оцінити, підрахувавши число рівнянь або символів. Теорії тяжіння Ньютона й Эйнштейна містять рівняння,
визначальні гравітаційні сили, створювані будь-якою заданою кількістю речовини. У ньютоновской теорії таких
рівнянь три (що відповідає тривимірності нашого простору), у теорії Эйнштейна їх чотирнадцять101. Саме по
собі це не може вважатися эстетическим перевагою ньютоновской теорії перед эйнштейновской. Насправді
саме теорія Эйнштейна більше гарна, почасти через простоту її головної ідеї про еквівалентність тяжіння й інерції.
У цьому сходяться всі вчені й, як ми бачили, багато в чому завдяки такій оцінці теорія Эйнштейна одержала швидке
визнання.
Є й інша якість, крім простоти, що робить фізичну теорію гарної - це відчуття неминучості,
яку нам вселяє теорія. Слухаючи музичний добуток або читаючи сонет, ви іноді одержуєте величезне
[...]
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