Марк Перельман - Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы

• Название: Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы
• Автор: Марк Перельман
• Издательство: Книжный дом «ЛИБРОКОМ»
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-397-02592-8

Все мы знакомы с открытиями, ставшими заметными вехами на пути понимания человеком законов окружающего мира: начиная с догадки Архимеда о величине силы, действующей на погруженное в жидкость тело, и заканчивая новейшими теориями скрытых размерностей пространства-времени.

Но как были сделаны эти открытия? Почему именно в свое время? Почему именно теми, кого мы сейчас считаем первооткрывателями? И что делать тому, кто хочет не только понять, как устроено все вокруг, но и узнать, каким путем человечество пришло к современной картине мира? Книга, которую вы держите в руках, поможет прикоснуться к тайне гениальных прозрений.

Рассказы «Наблюдения и озарения, или Как физики выявляют законы природы» написаны человеком неравнодушным, любящим и знающим физику, искренне восхищающимся ее красотой. Поэтому книга не просто захватывает — она позволяет почувствовать себя посвященными в великую тайну. Вместе с автором вы будете восхищаться красотой мироздания и удивляться неожиданным озарениям, которые помогли эту красоту раскрыть.

Первая часть книги, «От Аристотеля до Николы Теслы», расскажет о пути развития науки, начиная с утверждения Аристотеля «Природа не терпит пустоты» и эпициклов Птолемея, и до гелиоцентрической системы Коперника и Галилея и великих уравнений Максвелла. Читатель проделает этот огромный путь рука об руку с гениями, жившими задолго до нас.

«От кванта до темной материи» — вторая часть книги. Она рассказывает о вещах, которые мы не можем увидеть, не можем понять с точки зрения обыденной, бытовой ЛОГИКИ' о принципе относительности, замедлении времени, квантовании энергии, принципе неопределенности, черных дырах и темной материи. История загадочной, сложной и увлекательной современной физики раскроется перед читателем.

Итак, вперед — совершать открытия вместе с гениями!

---

9

С. М. Улам — выдающийся польско-американский математик, написал любопытную книгу воспоминаний: Улам С. М. Приключения математика. М.: РХД, 2001.

10

Автору удалось получить правильные наборы этих величин по-иному, используя понятия длительности взаимодействий (2007).

11

Полное собрание сочинений Эйнштейна в 35 томах издается совместно Еврейским университетом в Иерусалиме (университет был открыт лекцией Эйнштейна в 1925 г.) и Институтом перспективных исследований в Принстоне, США, где Эйнштейн работал с 1933 г. до конца жизни. На русском языке издано в 1965–1967 гг. одно из самых полных собраний его научных работ в 4 томах, вышло 13 томов «Эйнштейновских сборников» Эйнштейновского комитета Академии наук СССР.

Эйнштейн нередко обсуждал философские проблемы с Бертраном Расселом и Куртом Геделем, когда все они жили в Принстоне. Помимо Канта, он штудировал Платона, Б. Спинозу, Д. Юма, Дж. С. Милля. Эти и некоторые другие сведения в основном из книг. Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М.: Наука, 1989; Хофман Б. Альберт Эйнштейн, творец и бунтарь. М.: Прогресс, 1983 (авторы, известные физики, сами много общались с Эйнштейном). См. также: Зелиг К. Альберт Эйнштейн. М.: Атомиздат, 1966.

12

Рассуждения здесь не слишком строги, они были уточнены им при рассмотрении импульса квантов. Однако уже в этой статье рассмотрены возможности таких процессов, которые в будущем были названы антистоксовыми, а также возможность поглощения нескольких квантов с последующим испусканием одного, т. е. процесса сложения частот, основы развиваемой с 1960-х гг. физики многофотонных процессов.

13

В современной физике масса движения обычно не вводится, т. к. эквивалентна энергии; как масса рассматривается только масса покоя.

14

Игорь Евгеньевич Тамм (1895–1971) был не только замечательным физиком-теоретиком, по словам А. Д. Сахарова, «в нем, наряду с Ландау, советские физики-теоретики видели своего заслуженного и признанного главу».

15

Эти воспоминания Эйнштейна представляются психологически очень важными. Они показывают, что идея формируется в подсознании и потом, как-то сразу, прорывается в сознание. Такое утверждение Эйнштейн высказывает уже на склоне лет в автобиографических записках. Психологически удивительным является и обращение Эйнштейна к давно, казалось бы, пройденным этапам истории, к классикам науки.

16

Практически все книги писал Евгений Михайлович Лифшиц (1915–1985), обозленные популярностью «Курса» завистники бурчали, что в книгах нет ни одной фразы Ландау и ни одной мысли Лифшица. Это достаточно далеко от истины: последние два тома вышли через много лет после кончины Ландау. Запланированное некогда в 4 книгах последнее издание, под редакцией Льва Петровича Питаевского (р. 1933), вышло в 10 томах.

17

Превосходное популярное изложение основ квантовой теории, хотя и с некоторыми расчетами, дано во втором томе «Физики для всех» Леона Купера (о нем самом — ниже, при рассмотрении сверхпроводимости).

18

В письме Эйнштейну от 23 апреля 1926 г. он пишет: «Все это дело не возникло бы ни теперь, ни когда-либо позже (я имею в виду свое участие), если бы Вы в Вашей второй статье о квантовой теории газов не щелкнули меня по носу, указав на важность идей де Бройля».

19

С тех времен техника получения низких температур шагнула далеко вперед. В 1989 г. в Хельсинкском технологическом университете (Финляндия) группой Олли Лоунасмаа (р. 1930) была достигнута температура 2-10-9 К (двухмиллиардная часть градуса выше абсолютного нуля). Интерес к таким температурам обусловлен тем, что во многие соотношения входит отношение абсолютных температур, так что снижение температуры, скажем, от одной миллионной к одной десятимиллионной градуса может привести к наблюдению того же порядка новых явлений, как переход от 1000 к 100 градусам Цельсия.

20

Таким образом, Капица смог, постепенно конденсируя воздух, делить его на составные части и выделять чистый кислород. Это было очень важным техническим достижением, потому что применение технологии кислородного дутья в металлургии, которое Капица со своими сотрудниками очень быстро наладил сыграло громадную роль во время Великой Отечественной войны 1941–1945 гг… обеспечив лучшую броню советских танков по сравнению с противником.

21

В это время, в основном благодаря хлопотам Капицы и под его поручительство, Лев Давидович Ландау был освобожден из тюрьмы, где просидел год: во время «Большого террора» его обвиняли в антисоветской деятельности. Ласло Тисса незадолго до этого успел уехать из СССР, куда он ранее, спасаясь от наступающего фашизма, эмигрировал из Венгрии. (По воспоминаниям Э. Теллера, именно рассказ Тиссы о судьбе арестованного Ландау привел его к идеологии антикоммунизма и далее к инициативам по созданию водородной бомбы, чтобы противостоять возможной коммунистической агрессии.)

22

В 1962 г. Л.Д. Ландау был удостоен Нобелевской премии «за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия» (мы уже отмечали универсализм Ландау и его большой вклад практически во все области физики). После страшной автомобильной аварии Ландау, по состоянию здоровья, не мог отправиться в Стокгольм для получения премии, и ему вручали ее в больнице. Но он так и не оправился и наукой более не занимался.

23

Такое положение физики называют «гробом Магомета» — согласно Корану, Аллах подвесил его гроб между зенитом и надиром, т. е. между верхней и нижней точкой мира.

24

Феноменологическая теория объясняет явление на основе каких-то предположений, характерных только для данного явления и не выводимых из более общих теорий. Обычно построение такой теории является первым шагом к объяснению группы явлений на общепринятой основе или стимулирует создание новой общей теории.

25

В фольклоре физиков существует и «второй эффект Мессбауэра»: получив всемирное признание, Мессбауэр сумел существенно осовременнить структуру академического образования в Германии.

26

Энрико Ферми (1901–1954) начал с теоретических исследований: это основополагающие работы по квантовой статистике, теории бета-распада, модели атома, квантовой электродинамике С 1934 г. уделял больше внимания эксперименту, об этих работах мы еще не раз будем говорить. Во время церемонии вручения Нобелевской премии в декабре 1938 г в Стокгольме Ферми, вместо приветствия фашистским салютом, пожал руку королю Швеции, за что подвергся нападкам в итальянской печати и эмигрировал в США О жизни Э. Ферми см. Лаура Ферми: «Атомы у нас дома» и Эмилио Сегре: «Энрико Ферми, физик». Сегре назвал его «последним человеком, владеющим всей физикой своего времени»

27

Отметим, что вскоре в 1940 г. Г. Н. Флеров и К. Н. Петржак обнаружили эффект спонтанного, т. е. самопроизвольного, деления ядер урана — именно это явление не позволяет, во всяком случае в настоящее время, получать долгоживущие тяжелые элементы.

28

Яков Борисович Зельдович (1914–1987) начинал как химик, затем переключился на физику. Создал теорию горения, детонации и взрыва, основополагающие работы по теории элементарных частиц, а затем по релятивистской астрофизике и космогонии, сыграл (совместно с И.В. Курчатовым. Ю.Б. Харитоном, А.Д. Сахаровым) огромную роль в работах по созданию ядерного оружия.

29

Юлий Борисович Харитон (1904–1996) — ученик Э. Резерфорда, являлся научным руководителем ядерных исследований СССР. Хотя ему принадлежало много идей в этих работах, отказывался подписываться как автор — поэтому нет его публикаций после 1940-х гг. По словам А. Д. Сахарова, бывают люди двужильные, а Харитон — трехжильный.

30

Лео Сцилард (1898–1964) — уроженец Будапешта, как и Ю. Вигнер, Дж. фон Нейман и Э. Теллер, физик-теоретик. Изобрел вместе с Эйнштейном домашний холодильник без мотора и др., рассчитал, в частности, среднее число нейтронов, вылетающих при одном акте деления урана, придумал замедлители этой реакции. Первым понял проблемы порогов радиационной безопасности и экологии, выступал инициатором общественных кампаний за запрет ядерного оружия.

31

А. Эйнштейн не был привлечен к этой работе уже потому, что его отъезд из Принстона был бы сразу замечен и интерпретирован как участие в каком-то секретном проекте. Н. Бор как-то привлекался для экспертизы, но и тут были осложнения с соблюдением секретности — слишком уж заметными были их фигуры.