Техника - молодёжи 2000-01, страница 56
Вячеслав ЖВИРБЛИС Древние греки утверждали, что природа не терпит пустоты. Однако Исаак Ньютон создал классическую механику, до сих пор остающуюся основой не только физики, но и техники, предположив, что тела движутся и взаимодействуют друг с другом в абсолютно пустом пространстве. А о том, почему так происходит, он, как известно, гипотез не измышлял. Но как могут тела действовать друг на друга, если между ними ничего нет? Ведь, скажем, один бильярдный шар может передать свой импульс другому только в результате непосредственного соударения, а не на расстоянии, через пустоту. А когда было установлено, что свет представляет собой электромагнитные колебания, то волей-неволей пришлось измыслить гипотезу, согласно которой все физическое пространство заполнено какой-то особой всепроникающей материальной средой, названной светоносным, или мировым «эфиром». Ведь не может же колебаться то, чего нет! Новое название — новое содержание К концу прошлого века существование «мирового эфира» стало считаться столь несомненным, что Дмитрий Менделеев даже попытался найти его частице место в периодической системе элементов и довольно оригинальным способом вычислил, что ее масса должна составлять примерно одну миллионную долю массы атома водорода. Увы, гипотезу о существовании «мирового эфира» сокрушил знаменитый эксперимент Майкельсона — Морли. А специальная теория относительности, вскоре созданная Альбертом Эйнштейном, и вовсе изгнала его из физики. Но не окончательно: примерно в середине XX века «мировой эфир» вроде бы возродился, 1. Симметрия сохраняется только в том случае, если, помимо отражения в зеркале и изменения знака заряда частиц, изменяется и какое-то свойство пространства, в котором они находятся. афиз только назвали его по-новому — физическим вакуумом. Представление о физическом вакууме как особой материальной среде было введено квантовой теорией поля в связи с необходимостью объяснить механизм возникновения сил физического взаимодействия. В основу этой теории легло представление о том, что тела обмениваются друг с другом так называемыми виртуальными, то есть ненаблюдаемыми, частицами. Например, в случае электромагнитных взаимодействий — виртуальными фотонами. Кроме того, в микромире были обнаружены эффекты, которые иначе, как существованием физического вакуума, было невозможно объяснить. Например, при торможении гамма-кванта высокой энергии как бы «из ничего» рождаются реальные частицы вещества — электрон и позитрон. А при так называемом туннелировании частицы вещества откуда-то берут энергию, которой им недостает для того, чтобы перейти в новое состояние. Однако фоторождение электрон-пози-тронных пар становится понятным, если допустить, что пространство заполнено смесью всевозможных виртуальных частиц, как бы их незримых заготовок, которые становятся реальными, если энергия гамма-кванта оказывается равной энергии их массы покоя. А туннелирова-ние возможно потому, что частицы вещества на какое-то неуловимое мгновенье как бы берут взаймы у физического вакуума недостающую энергию и тут же отдают ему свой долг, в результате чего законы сохранения не нарушаются. Но чем же тогда физический вакуум отличается от «мирового эфира»? По меньшей мере одной, но весьма существенной особенностью: относительно него невозможно измерить скорость равномерного и прямолинейного движения, что и доказали опыты Майкельсона — Морли. А это значит, что физический 2. В том месте, где произошла аннигиляция позитрония, должно оставаться электромагнитное поле, содержащее информацию о дипольных электрических и магнитных моментах частиц. вакуум представляет собой НЕПРЕРЫВНУЮ материальную среду, а не среду, состоящую из каких-то ДИСКРЕТНЫХ частиц, между которыми есть абсолютная пустота. Ведь природа ее не терпит! Поэтому и поныне продолжающиеся попытки вернуть в физику «мировой эфир» в виде частиц, поведение которых подчиняется законам классической механики, обречены на заведомую неудачу. Впрочем, у физического вакуума есть и другие интересные особенности. По другую сторону зеркала После того, как были открыты позитроны,— частицы, отличающиеся от электронов знаком электрического заряда, а потом предсказано существование антипротонов и антинейтронов и, как следствие, антиатомов (которые в недавнее время действительно были получены экспериментально), возник интересный вопрос: отличается ли чем-либо гипотетический мир, состоящий из антивещества, от мира вещества, в котором мы живем? Сначала казалось, что эти миры должны быть совершенно идентичными, и если бы мы каким-то чудесным образом оказались в антимире, то ничего не заметили. Выражаясь по-научному, все законы природы считались неизменными, инвариантными относительно изменения знака заряда частиц, или так называемого С-преобразования. Однако в 1957 г. было экспериментально доказано: для того чтобы превратить электрон в позитрон, нужно не только изменить знак заряда, но и как бы отразить частицу в зеркале, произвести еще и Р-преобразование пространственных координат. И этого оказалось мало: вскоре выяснилось, что CP-симметрия тоже 3. Энергия обычного электромагнитного поля распространяется в направлении Р (это так называемый вектор Пойн-тинга), перпендикулярном плоскостям, в которых происходят колебания векторов Ей И. В «дырке» от позитрония векторы Ей Н ориентированы так, что вектор Пойнтинга равен нулю и, значит, электромагнитная энергия никуда не улетает и ниоткуда не прилетает. Т Е X Н И ГА-МОЛ ОДЕЖИ Г20 О О |
