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
явища такі, які вони є, завдяки електричним взаємодіям електронів і атомних ядер.
Не слід думати, що курси лекцій по хімії в коледжах почали читати професори фізики або що Американське
Хімічне суспільство ввійшло до складу Американського Фізичного суспільства. Щоб обчислити силу зв'язку двох атомів
водню в найпростішій молекулі водню, використовуючи рівняння квантової механіки, потрібно перебороти помітні
труднощі; щоб мати справа зі складними молекулами, особливо з тими, які пов'язані з біологією, і розуміти, як вони
будуть реагувати в різних умовах, потрібні особливий досвід і інтуїція хіміка. Однак успіх квантової механіки в розрахунку
властивостей дуже простих молекул зробив очевидним той факт, що хімічні явле-
18
ния обумовлені фізичними законами. Поля Дирак, один з основоположників нової квантової механіки,
тріумфально оголосив в 1929 р., що « нарешті-те повністю відомо основні фізичні закони, необхідні
для побудови математичної теорії більшої частини фізики й всієї хімії, і єдині труднощі полягають у тім,
що в результаті застосування цих законів ми приходимо до занадто складного для рішення рівнянням»9.
Незабаром виникла нова дивна проблема. Перші квантовомеханические розрахунки енергій атомів дали результати,
що перебували в гарній згоді з досвідом. Але коли квантову механіку почали використовувати для опису не тільки
електронів в атомах, але й породжуваних цими електронами електричних і магнітних полів, виявилося, що енергія
самого атома дорівнює нескінченності! В інших обчисленнях з'явилися інші нескінченності, так що протягом чотирьох
десятиліть цей абсурдний результат представлявся головним гальмом на шляху прогресу фізики. Зрештою
проблема бесконечностей виявилася зовсім не такий жахливої, більше того, вона стала одним з головних аргументів,
прибавивших оптимізму відносно можливості побудови остаточної теорії. Якщо належним чином подбати
про визначення мас, електричних зарядів і інших констант, усе нескінченності взаємно знищуються, але тільки в
теоріях спеціального виду. Тому можна думати, що математика підвела нас до якоїсь частини остаточної теорії,
оскільки це єдиний спосіб уникнути появи бесконечностей. Насправді нова загадкова теорія струн
може бути вже вказує той єдиний шлях, що дозволяє уникнути бесконечностей при об'єднанні теорії
відносності (включаючи загальну теорію відносності, тобто эйнштейновскую теорію тяжіння) із квантової
механікою. Якщо це так, то нам відома вже значна частина остаточної теорії.
Я зовсім не маю на увазі, що остаточна теорія буде виведена із чистої математики. Крім усього іншого,
чому ми повинні вірити, що теорія відносності, так само як і квантовій механіці, логічно неминучі? Мені
здається, що якнайбільше, на що можна сподіватися, це побудувати остаточну теорію як дуже тверду структуру,
яка не може бути перетворена в якусь небагато, що відрізняється теорію, без появи логічно абсурдних
результатів начебто нескінченних енергій.
Ще один привід для оптимізму пов'язаний з тим дивним фактом, що прогрес у фізику часто заснований на судженнях,
які можна охарактеризувати тільки як эстетические. Це дуже дивно. Яким образом відчуття фізика, що
одна теорія гарніше іншої, може служити провідником у науковому пошуку? Цьому є кілька можливих причин, але
одна з них ставиться конкретно до фізики елементарних часток: краса наших сьогоднішніх теорій
[...]
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