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
змогли б прийти до электрослабой теорії або квантової хромодинамике; ці теорії виступали б як окремі випадки
набагато більше широкого кола теорій з необмеженим набором констант, що набудовуються, які могли б вибиратися
зовсім довільно. Додаткові
3) Назва «глюон» відбулося від англ. glue (клей). - Прим. з.
117
обмеження, що дозволяють відібрати нашу просту стандартну модель із безлічі інших, більше складних, теорій,
задовольняючих тим же принципам симетрії, пов'язані з вимогою, щоб повністю скорочувалися все нескінченності,
які виникають в обчисленнях. (Інакше кажучи, теорія повинна бути «перенормованої»107.) Цю умову, як
виявляється, надає рівнянням теорії більшу простоту й разом з різними локальними симетріями дозволяє
додати закінчену форму нашої стандартної моделі елементарних часток.
Краса, що ми виявляємо в таких теоріях, як ВІД або стандартна модель, те саме що та краса, що ми
відчуваємо в деяких творах мистецтва завдяки викликуваному ними відчуттю закінченості й неминучості: не
хочеться міняти ні однієї ноти, жодного мазка кисті, ні одного рядка. Однак, як і в нашім сприйнятті музики,
живопису або поезії, це відчуття неминучості є справа смаку й досвіду й не може бути зведене до «сухого» формулі.
Кожні два роки лабораторія ім. Лоуренса в Беркли видає маленьку книжечку, у якій перераховані відомі на
даний момент властивості елементарних часток4). Якщо я висловлю твердження: фундаментальним законом природи є
те, що елементарні частки мають властивості, які перераховані в книжечці, те звідси можна буде зробити висновок, що
відомі властивості елементарних часток випливають із цього фундаментального принципу. Цей принцип навіть має
деяку предсказательную силу: кожний новий протон або електрон, створений у наших лабораторіях, буде мати ті
самі масу й заряд, які зазначені в цій книжечці. Але, узятий сам по собі, цей принцип настільки виродливий, що ніхто
і не подумає, начебто питання вичерпане. Потворність цього принципу - у відсутності простоти й неминучості. Адже
книжечка містить тисячі чисел, і кожне з них можна змінити, не перетворивши іншу інформацію в дурість. Немає
ніякої логічної формули, що встановлювала б чітку границю між гарною теорією, здатної щось
пояснити, і простим перерахуванням даних, але ми знаємо, що ця границя існує, коли ми її бачимо: ми вимагаємо
простоти й твердості наших принципів, перш ніж прийняти їх всерйоз. Отже, наші эстетические судження є не тільки
засіб, що допомагає нам знайти наукові пояснення й оцінити їхня придатність; ці судження є частина того, що ми
маємо на увазі під поясненням.
Інші вчені іноді жартують над фізиками, що займаються елементарними частками, тому що зараз відкрито
стільки так
Уперше список всіх відомих часток для загального користування був складений в 1962 р. Леоном
Розенфельдом і одержав назву таблиць Розенфельда. Перші таблиці вміщалися на одній сторінці. Зараз
це книжка обсягом більше двохсот сторінок. - Прим. з.
118
називаних елементарних часток, що нам доводитися увесь час тягати із собою згадану книжечку, щоб в
потрібний момент згадати про характеристики якоїсь із них. Але саме по собі число часток несуттєво. Як сказав
Абдус Салам, природа заощаджує не на частках або силах, а на принципах. Важливо встановити набір простих, ощадливих
принципів, які пояснювали б, чому частки такі, які вони є. Звичайно, прикро, що дотепер у нас немає
повної теорії того типу, якого хотілося б. Але коли така теорія буде побудована, уже буде не дуже істотно,
скільки сортів часток або сил вона описує, якщо тільки вона робить це красиво, як неминучий наслідок простих
принципів.
Той тип краси, що ми виявляємо у фізичних теоріях, дуже обмежений. Якщо тільки мені вдалося правильно
схопити суть і виразити неї в словах, мова йде про красу простоти й неминучості, про красу ідеальної структури, красі
підігнаних друг до друга частин цілого, красі незмінюваності, логічний твердості. Така краса класично строга
і ощадлива, вона нагадує красу грецьких трагедій. Але адже це не єдиний тип краси, відомий нам в
мистецтві. Наприклад, ми не знайдемо цієї краси в п'єсах Шекспіра, принаймні, якщо не стосуватися його сонетів. Часто
постановники шекспірівських п'єс викидають цілі шматки тексту. В екранізації «Гамлета» Лоуренсом Переслідування Гамлет не
говорить: «ПРО, що за дрянь я, що за жалюгідний раб!..» І проте п'єса не руйнується, тому що шекспірівські п'єси не
мають зроблену й ощадливу структуру, як загальна теорія відносності або «Цар Эдип»; навпаки, ці п'єси
являють собою заплутані композиції, причому їхня безладність відбиває складність реального життя. Все це
становить частину краси п'єс Шекспіра, що, на мій смак, більше високого порядку, чим краса п'єси Софокла або
краса ВІД. Мабуть, найдужчі моменти в п'єсах Шекспіра - це ті, коли він повністю зневажає канонами
грецької трагедії й раптово вводить у дію комічного простака, якого-небудь слугу, садівника, продавця смокв або
гробаря, і робиться це саме перед тим, як головні герої п'єси зустрічаються зі своєю долею. Безсумнівно, краса
теоретичної фізики була б дуже дурним зразком для творів мистецтва, але так чи інакше вона доставляє нам
радість і служить дороговказною ниткою.
Є й ще одна обставина, що змушує мене думати, що теоретична фізика - поганий зразок для
мистецтв. Наші теорії дуже закриті для загального огляду, причому по необхідності, тому що ми змушені
користуватися при розвитку цих теорій мовою математики, що не стала поки що частиною інтелектуального багажу всієї
утвореної публіки. Загалом кажучи, фізики не люблять визнаватися, що їхньої теорії так эзотеричны. З іншого боку, я
не один раз чув, як деякі художники з гордістю
119
говорили про те, що їхні картини доступні для розуміння тільки маленькій групі однодумців, і в якості
підтвердження посилалися на приклад фізичних теорій, начебто загальної теорії відносності, які також зрозумілі
лише вибраним. Звичайно, художники, як і фізики, не завжди можуть бути зрозумілими широкій публіці, однак эзотеризм
як самоціль - просто дурість.
Хоча ми шукаємо теорії, краса яких заснована на твердості, що дають прості основні принципи,
все-таки створення теорії - це не просто математичний висновок наслідків з набору заздалегідь запропонованих принципів. Ці
[...]
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