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!

---

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.

32

Карл Фридрих фон Вайцзеккер (1912–2007) — физик-теоретик, ученик Бора и сотрудник Гейзенберга. Его отец был статс-секретарем министерства иностранных дел Германии в 1930-х гг., а младший брат — президентом ФРГ в 1990-х гг.

33

Эдвард Теллер (1908–2003) — уроженец Будапешта, физик-теоретик, автор известных работ по квантовой механике, физической химии, теории ядра, считается «отцом» американской водородной бомбы. Согласно его интервью последних лет, он стал убежденным противником коммунизма после бегства из СССР Г. Гамова и Л. Тиссы и ареста в 1937 г. Л. Д. Ландау (он был освобожден под личное поручительство П. Л. Капицы)

34

Андрей Дмитриевич Сахаров (1921–1989) — замечательный физик, гуманист, общественный деятель. Помимо водородной бомбы и разработок в области управляемых термоядерных реакций, создал вакуумную теорию гравитации и ряд основополагающих работ по космологии и теории элементарных частиц. Сахаров — фактический глава движения за гражданские права в СССР, в 1980–1986 гг. — в ссылке в г. Горький, в 1989 г. — депутат. Он был удостоен Нобелевской премии мира 1975 г. за «бесстрашную поддержку фундаментальных принципов мира между людьми» и за «мужественную борьбу со злоупотреблением властью и любыми формами подавления человеческого достоинства». Автобиография: «Воспоминания», «Горький, Москва: далее везде», дополненная воспоминаниями его жены Елены Георгиевны Боннэр «Постскриптум. Книга о горьковской ссылке» и др. Воспоминания коллег-физиков, в том числе и автора этих строк, собраны в книге «Он между нами жил: Воспоминания о Сахарове». (Он между нами жил: Воспоминания о Сахарове / Ред. Б. А. Альтшуллер и др. М., 1996.)

35

Интересны мнения физиков о возникающих проблемах. Энрико Ферми об этой работе отзывался так: «Превосходная физика!». Сахаров выражался еще сильнее: «Рай для теоретиков!» Многие теоретики, в том числе Я. И. Френкель, сомневались в возможности получения такой реакции.

36

Сахаров и Теллер пришли, несомненно, к одним и тем же решениям, но пришли независимо. Сравнивать их сложно или даже невозможно: они принадлежат к разным поколениям, к разным школам, и у них различен жизненный опыт. Оба они, помимо разработок бомбы, сделали многое в физике и оставили свой след в мировой истории: возможно, они предотвратили третью мировую войну между великими державами.

37

Частицы, участвующие в сильных взаимодействиях, барионы и мезоны, называются общим именем — адроны (от греческого «хадрос» — крепкий, сильный).

38

Стоит отметить, что для этих областей исследования характерна ситуация, когда одни и те же теории и модели выдвигают одновременно несколько человек. Можно даже думать, что «плотность интеллекта» в них, число талантов, сосредоточенных одновременно над одной и той же проблемой, было (или до сих пор остается?) самым большим в истории человечества.

39

См.: Перельман М. Е. От Аристотеля до Николы Теслы. Раздел II. Глава 5.

40

В весьма авторитетном обзоре В. Паули «Общие принципы квантовой механики», изданном в 1933 г. в составе немецкого «Handbuch der Physik», Bd 24/1 (русское издание 1947), специально подчеркиваются недостатки уравнения Вейля. В новом издании «Handbuch der Physik», Bd. 5/1, вышедшем в 1958 г. (русский перевод этого обзора 1975) есть единственное изменение — опущена критика уравнения Вейля.

41

Его сын, Д. Хофштадтер, автор культовой книги «Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда» (Хофштадтер Д. Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда. Бахрах-М, 2001), пытается синтезировать миропонимание науки и искусства.

42

Ажиотаж с поисками и обнаружением таких частиц был очень велик, а аппаратура была еще очень несовершенна, поэтому неизбежными были и промахи. Так, на станции космических лучей близ Еревана, которую возглавляли известные физики братья Абрам Исаакович Алиханов (1904–1970) и Артемий Исаакович Алиханьян (1908–1978), открыли, будто бы, новый тип частиц, варитроны, у которых вообще была переменная масса.

43

Мюррей Гелл-Манн (р. 1929. Нобелевская премия 1969 г.) — ученик и сотрудник Э. Ферми, один из ведущих теоретиков в этой области и в теории поля. Мы еще будем возвращаться к его достижениям, а сейчас отметим его высказывание, важное для нашей цели: «В генерации новых идей существуют три основных этапа. Первые два — это скрупулезная работа: накопление знаний, опыта и анализ этих данных. Третий этап наступает внезапно. Это озарение. Вот тут-то и рождаются гениальные идеи. Остается только не прогнать эти идеи и задать самому себе вопрос: „А почему бы нет?“».

44

Математически такие схемы означают, что характеристики частиц и их систем рассматриваются в некотором специфическом «пространстве» дискретных величин, часто называемом изотопическим (к изотопам оно отношения не имеет). В данном случае берется трехмерное пространство, но можно рассматривать и другие варианты.

45

Необходимо отметить и взгляды обоих создателей этих приборов, Карла Цейсса и Эрнста Аббе: Цейсс завещал все предприятия Аббе, а он, в свою очередь, оставил их своим сотрудникам и рабочим. Таким образом, фирма «Карл Цейсс» стала первым в мире и единственным по-настоящему социалистическим предприятием, управляемым советом владельцев, служащих на нем.

46

В начале Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. у населения были конфискованы все радиоприемники. Тогда и сразу после нее мальчишки (в том числе и автор) начали сооружать такие приемники заново.

47

Примечательна разносторонность интересов Таунса: в течение этого периода он также учился музыке и вокалу в вечерних классах музыкальной школы; он владеет многими языками, включая русский.

48

Поскольку развитие квантовой электроники шло от радиотехники, то в качестве непременного требования ко всем приборам выставлялось наличие резонатора, отбирающего нужные частоты. Однако теория стимулированного излучения вовсе этого не требует, и нашей группе удалось в 1966 г. построить лазер в форме стеклянной нити с неодимом, который генерировал сигналы безо всякого резонатора.

49

Камера эта, в основном, была придумана и построена моим другом, безвременно скончавшимся Георгием Евгеньевичем Чиковани (1928–1968) в ЦЕРНе, международном физическом центре в Женеве.

50

Эти системы сконструировал и осуществил в ЦЕРНе Жорж Шарпак (р. 1924, Нобелевская премия 1992 г.), помимо применений на ускорителях, его камеры с успехом используются в медицине. Уроженец Польши, он ребенком попал во Францию, партизанил в годы войны, чудом выжил в концлагере Дахау, получил образование горного инженера, но увлекся физикой и начал работать в физических лабораториях. Сейчас он трудится над созданием приборов, предупреждающих о приближении землетрясений по анализу потоков радона из Земли. (См: Шарпак Ж. и Содинос А. Жизнь как связующая нить. М., 2001.)

51

 В начале 1990-х гг. американские физики полушутя упрекали советских коллег: не могли разве несколько задержать начало перестройки? Ведь с распадом СССР исчезли проблемы соревнования мировых систем, и Сенат США сразу сократил финансирование амбициозных научных программ…

52

 Синъитиро Томонага (1906–1979) — японский теоретик, работал до 1939 г. в Германии с В. Гейзенбергом над проблемами КЭД и ядерной физики. Изолированный в послевоенной Японии от западных коллег, он узнал о результатах Лэмба из научно-популярной колонки в еженедельном американском журнале.