Техника - молодёжи 1979-08, страница 18

Техника - молодёжи 1979-08, страница 18

Впрочем, проблемы взаимодействия технической и научной (особенно физической) мысли представляются настолько важными, что я позволю себе остановиться на них несколько подробнее

Физика и техника

К этой теме я возвращаюсь уже не первый раз Она кажется мне очень поучительной и увлекательной для всех, кто трудится в науке, будь то наука фундаментальная или прикладная.

Я никогда не считал, что физика является самой важной из всех естественных наук, хотя лично мне она всегда казалась особенно интересной — ведь она изучает самые основные закономерности материального мира. Диапазон воззрений физика по этой же причине является, быть может, наиболее широким, хотя я ясно отдаю себе отчет в том, что и он неисчерпывающ. При всех обстоятельствах следует помнить, что мы еще слишком мало знаем об окружающем нас мире и что скорее всего мы не знаем о нем чего-то очень важного. Но кое-что нам известно — в основном благодаря физике.

Эта невольная похвала, наверное, имеет субъективную окраску. Но есть объективный факт, заключающийся в том. что за последние полторы сотни лет ни одна наука не развивалась столь быстро, как физика. Этим она обязана прежде всего теснейшему взаимодействию с практикой Физика породила электро- и радиотехнику телевидение В тесном контакте с физикой создавалась современная авиация и, наконец, в последние десятилетия — атомная техника и лазеры. Вместе с тем физики умело пользовались плодами технической мысли, чтобы совершенствовать свои методы исследования закономерностей природы. Особенно значительной была здесь роль оптики и радиотехники. Структура атомов была расшифрована благодаря блестящему развитию спектроскопии, а в изучении закономерностей атомного ядра не меньшую роль сыграла радиоэлектроника

Техника
и сверхточность физических измерений

Я позволю себе привести несколько примеров, иллюстрирующих ту точность, с которой определены

некоторые основные константы современной фи ;ики

Масса атома аодорода равна 1,67252 10—24 г и, как видно, определена с точностью в тысячные доли процента. Скорость света по современным измерениям составляет 299792,458 км/с Последние измерения магнитного момента электрона дают (в магнетонах Бора) число 1,00152 — также с точностью до тысячных долей процента. Даже погрешность определения массы таких частиц, как пи-мезоны, живущих всего 10—8 с, сейчас не превышает 0,3%.

Этих примеров достаточно, чтобы составить представление о потрясающей точности, с которой сейчас измеряются физические величины. Совершенно ясно, что такие измерения были бы невозможны без развития технической базы физического эксперимента.

Историю атомной физики за последние десятилетия характеризует неуклонное проникновение в глубины материи. Подобно тому, как совершенствование телескопов все дальше отодвигает границы наблюдаемой части вселенной, так и развитие физического приборостроения позволяет все глубже проникать в исчезающе малые масштабы микромира.

Если размеры атома составляют 10 8 см, то размеры атомного ядра меньше в 104 раз (10~12 см). Но современная физика продвигается еще дальше в глубины элементарных частиц — протонов, нейтронов, мезонов и гиперонов. Изучению доступны уже области микромира, которые в миллионы раз меньше атома (Ю-15 см).

Ускорители — главное оружие покорения микромира

Значение техники на современном этапе развития физики еще более*' возрастает. Широко известно, что для получения новых частиц (мезонов, античастиц, гиперонов) необходимы сложнейшие инженерные сооружения — современные ускорители. Менее известен тот факт, что гигантские ускорители необходимы и для изучения внутренней структуры частиц. Это вытекает из фундаментальных законов оптики и квантовой механики.

Суть дела заключается в том, что нельзя увидеть структуру какого-либо предмета, если длина волны излучения, которым мы ее «просматриваем», больше характерного размера структуры. Она как бы бес

следно тонет в таких волнах. Чтобы увидеть структуру предмета, нужны более короткие волны. Но чем короче длина волны, тем больше энергия частиц в луче, которым мы «освещаем» изучаемый объект.

Этот общий закон не зависит от природы лучей, будь то гамма-лучи, пучок электронов, поток нейтронов и т. п.

В силу этого закона, если для изучения структуры атомов, молекул и кристаллов можно обойтись частицами с энергией в несколько сот электрон-вольт — например, обычными рентгеновскими лучами, — то для изучения элементарных частиц необходимы лучи, частицы которых обладают энергией в десятки, сотни и даже тысячи миллиардов электрон-вольт.

Поэтому современные ускорители не только порождают новые частицы, но и создают лучи со столь короткой длиной волны, что в принципе позволяет изучать пространственные масштабы, которые в миллионы раз меньше размеров атома.

Процесс проникновения в глубины элементарных частиц вряд ли имеет предел, и физики, кажется, теперь уже отказались от наивной мысли построить модель микрочастицы, полностью описывающую ее структуру. Этот принципиальный пункт уже много лет тому назад был ясен проницательному гению Ленина, который в годы невероятной философской путаницы с замечательной ясностью говорил о неисчерпаемости электрона.

Применение ускорителей особо высокой энергии привело в последнее время к экспериментальному обнаружению новых элементарных объектов — кварков, которые оказались структурными элементами протонов, нейтронов (вообще всех барионов) и мезонов, включая недавно открытые «очарованные» и «красивые» частицы.

Конструирование ускорителей и экспериментальных установок, анализ опытных данных, да и вообще все понимание закономерностей мира элементарных частиц основываются на принципах квантовой механики и теории относительности.

Современные физики успешно работают над созданием так называемой «квантовой теории поля», которая должна объединить квантовую механику с теорией Эйнштейна. Пока у нас нет никаких экспериментальных данных, которые указывали бы на недостаточность этих двух великих теорий.

Уместно напомнить, что теория относительности родилась на основе изучения движения электронов и

16

S

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?