Техника - молодёжи 1964-02, страница 28

---Г. -Л----

Т ре х мерные сечения четырехмерного пространства — времени. Каждое сечение описывает определенную грех-мерную ситуацию, сложившуюся в данный момент времени. Сечения выглядят плоскими, хотя они отображают процессы, протекающие в трех измерениях, точно так же, как трехмерный куб можно изобразить на плоском листке бумаги

Большим достижением явилось открытие квантовой механики в 1925 году. К этому открытию пришли разными путями и совершенно независимо друг от , друга сразу два человека: Гейзенберг и несколько позже Шредингер Гейзенберг исходил из экспериментальных данных, Шредингер — из чисто математических соображений. Шредингер рассказывал мне, что, впервые выведя свое уравнение, он немел пенно применил его для описания 'Поведения электрона в атоме водорода, но полученные результаты не совпадали с. экспериментальными данными, потому что физиками еще не было открыто явление спнна Автор, естественно, был глубоко разочарован и несколько месяцев не возвращался к этой теме Затем он обнаружил, что если в его теории не учитывать некоторых требований теории относительности, то в таком приближенном виде его выводы хорошо согласовывались с экспериментальными данными. Именно об этом грубом приближении он и написал статью, и в таком виде волновое уравнение Шредин-гера впервые увидело свет.

Открытие квантовой механики приве ло к крутой ломке взглядов физиков на мир Новая теория не предсказывает с достоверностью, что должно случиться в будущем, а дает информацию лишь о вероятности наступления того или иного события Такой отказ от детерминизма (определенности) в физике подвергался серьезным нападкам, а некоторые ученые, в особенности Эйнштейн, его вообще не признавали

Стадия, на которой сегодня находится физика, не является завершающей. Это 'просто одна из ступеней эволюции наших представлений о природе, и следует ожидать, что процесс развития наших знаний будет продолжаться, как продолжается и биологическая эволюция

У читателя, не являющегося специалистом, может создаться впечатление.

что наличие трудностей говорит о низком уровне современных физических знаний и о том, что квантовая теория не так уж и хороша. Мне хотелось бы возразить: это замечательная теория! Она удивительно хорошо согласуется с опытом для широкого круга явлений. И если физики столько говорят о трудностях, то лишь потому, что именно эти трудности и представляют особый интерес. Нельзя достичь чего-либо, опираясь только на успехи, тогда как, разбираясь в недостатках, можно надеяться на прогресс.

Трудности, встречающиеся в квантовой теории, можно условно подразделить на два класса. О трудностях, относящихся к классу I, я уже упоминал. Они сводятся к проблеме создания общей физической картины мира с учетом правил квантовой теории

Трудности класса II обусловлены тем, что законы квантовой теории в их современном виде не являются всеобъемлющими и в некоторых случаях не дают ожидаемых правильных результатов. Применение этих законов для описания явлений, сопровождающихся очень высокими величинами энергии или протекающих в очень малом участке пространства, иногда приводит к сомнительным или просто бессмысленным выводам.

В этом случае можно считать, что мы подошли к границам возможного применения теории и, следовательно, теория нуждается в дальнейшей разработке.

Мне хотелось бы несколько подробнее остановиться на трудностях класса I Их наличие не должно внушать особого беспокойства, ибо они следствие современного уровня наших физических знаний, которые, я уверен, изменятся в будущем Дело в том, что в природе имеется несколько фундаментальных постоянных величин: заряд электрона (обозначается е), постоянная Планка (обозначается h) и скорость света (обозначается с). Из этих фундаментальных констант можно вывести

безразмерную величину: число ——■

Экспериментально установлено, что это число равно 137. В настоящее время неясно, почему это число именно такое. По этому поводу был выдвинут ряд гипотез, но общепринятая теория отсутствует.

Безусловно, физика будущего оставит только две фундаментальные константы. По моему мнению, можно без особого риска предположить, что в будущем только сие останутся фундаментальными величинами, a h можно будет вывести из этих величин

...Соотношение неопределенности в его современной форме не будет фигурировать в физике завтрашнего дня

Разумеется, возврата к детерминизму классической физики уже не будет; эволюция не пойдет вспять Наверняка появятся совершенно необычные представления, о которых мы пока даже не до

гадываемся. Они уведут нас еще дальше от классических взглядов и полностью изменят современный вид соотношений неопределенности

По-другому обстоит дело с трудностями класса II. Они возникают при попытке применить квантовую теорию для описания некоторых тонких внутриядерных процессов Если мы хотим согласовать нашу теорию со специальной теорией относительности, то есть истолковывать ее с помощью трехмерных сечений, о которых упоминалось выше, мы приходим к обычным на первый взгляд математическим уравнениям Однако при попытке решить эти уравнения обнаруживается, что они вообще не имеют решения Следовало бы сказать, что для таких случаев теория у нас отсутствует Но физики — народ изобретательный, и они придумали обходный маневр Причина невозможности решения уравнений заключается в том, что нужные -нам величины, которые должны быть конечными, в действитель ности получаются бесконечными. Физики нашли метод, позволяющий нам, оперируя с этими бесконечностями, получать определенные результаты. Такой подход известен под названием «метода перенормировки» Я полагаю, что метод .перенормировки ие будет фигурировать в физике будущего: ведь изу мительное совпадение полученных этим методом результатов с экспериментальными данными является шросто счастливой случайностью

Существует довольно много проблем, связанных с частицами, находящимися вне поля зрения электродинамики: с мезонами различных видов и нейтрино. Я уверен, что в ходе дальнейшего развития физики эти проблемы будут ре шаться лоочередно, и решение одной из них ни в коей мере не дает гарантий на решение других.

Я мог бы, вероятно, изложить также несколько своих идей о возможных путях подхода к некоторым из этих проблем. Одной из таких идей является попытка ввести нечто соответствующее светоносному эфиру, который был так популярен у физиков XIX века Это отнюдь не означает, что я собираюсь возвращаться к представлениям XIX века Я предлагаю, ввести новую картину эфира, соответствующую нашим современным достижениям в квантовой теории Возражение против старой идеи эфира заключается в следующем если считать эфир жидкостью, заполняющей все пространство, то он в любом месте должен обладать определенной скоростью, что нарушает четырехмерную симметрию (согласно одному из принципов специальной теории относительности Эйнштейна)

Желательно считать эфир такой средой, которая обладает полной симметрией четырех измерений пространства и времени. Но если существует эфир, подчиняющийся квантовому соотношению неопределенности, полная симметрия станет невозможной. Тогда можно предположить, что скорость эфира с

Поль Адриен Марня ДИРАК — один из создателей современной квантовой механики. Ему принадлежит заслуга предсказания античастиц, которые затем были открыты экспериментально Книга п. Дирака «Принципы волновой механики» пользуется всемирной известностью. Публикуемая с некоторыми сокращениями статья «Эволюция физических представлений о природе* замечательна тем, что ее автор — выдающийся ученый — рассказывает неспециалисту об успехах и трудностях современной физики. П. Дирак — один из тех, кто лично работает над совершенствованием теории. Его идеи относительно фундаментальных представлении о физической картине мира представляют несомненный интерес.

24