Страница 7 из 66
Остаток своей речи я хочу посвятить совсем другому вопросу. Мы восхищаемся нашим величественным собором. Как заразить молодёжь этим восхищением? Как заманить в физику будущих ферми, кондонов, слэтеров?
Обычный в этих случаях метод – удивить, потрясти. Беда в том, что человека нельзя удивить, если он не знаком с той ситуацией, в которую ваш сюрприз вносит решающие изменения. Не так давно я прочёл, что некто проплыл 100 ярдов за 49 секунд. Это совершенно меня не удивило, потому что я не знал, чему равнялся старый рекорд – 39, 59 или 99 секундам. Но я читал дальше и обнаружил, что старый рекорд составлял 51 секунду и держался в течение нескольких лет. Первое сообщение теперь пробудило во мне слабый интерес – едва отличный от нуля, но по-прежнему никакого удивления! Теперь представьте себе физика, меня, например, который пытается удивить аудиторию, состоящую из дилетантов, сообщением о том, что сейчас вместо двух элементарных частиц мы знаем целую дюжину или что олово совсем не оказывает сопротивления электрическому току при температурах ниже некоторой, а новейший циклотрон разгоняет протоны до энергии 500 Мэв . Ну и что? Это просто не даёт эффекта!
И если я оснащу своё сообщение экстравагантными утверждениями, это произведёт не больше впечатления, чем размахивание руками и крики лектора перед глухонемой аудиторией.
Ошибочно также мнение, что аудиторию можно потрясти, продемонстрировав решение какой-нибудь загадки. Беда здесь в том, что никто не заинтересуется ответом на вопрос, которого он не задавал. Автор детективных рассказов всегда создаёт тайну, прежде чем её решать. Можно было бы последовать его примеру, но труп неизвестного человека, с которого обычно начинается детектив, – зрелище существенно более захватывающее, чем труп известной теории, с которого должен начать физик.
Другой способ: можно пообещать любому вступающему в наш собор, что там он найдёт удовлетворение своему стремлению к чему-то неизменному, постоянному, вечному и бессмертному. Это фундаментальное стремление, поскольку оно постоянно фигурирует в произведениях мистиков, поэтов, философов и учёных. Лукреций считал, что он удовлетворил это желание, сказав, что атомы вечны. Это была прекрасная идея, но, к несчастью, Лукреций понятия не имел о том, что такое атомы. Представлениям древних об атомах ближе всего соответствуют, по-видимому, наши элементарные частицы, но – какая неудача! – ни один из членов этого беспокойного и таинственного семейства не является бессмертным, пожалуй, за исключением протона, но и его бессмертие висит на волоске: как только где-нибудь поблизости появится антипротон, он в самоубийственном столкновении сразу же прикончит соседа. Наши предшественники столетиями пытались найти этот «вечный атом», и теперь, докопавшись до того, что они считали гранитной скалой, мы обнаружили, что по-прежнему стоим на зыбучем песке. Так будем ли мы продолжать говорить о величии и простоте нашей картины мира? Величие, пожалуй, но простота, которая была очевидна Ньютону и Лапласу, – простота ушла вдогонку за «вечным атомом» Лукреция. Её нет, она утонула в волнах квантовой механики. Я подозреваю, что в каждой отрасли физики можно показать новичку хорошую, поучительную и соблазнительную картину – только если не пытаться копать слишком глубоко .[3]
Без слов
Прошлое и будущее теории поля
Наблюдатель [4] (обычно хорошо информированный)
Чтобы понять всё значение теории поля, необходимо рассмотреть этот предмет на соответствующем историческом фоне. К 1930 году физика объяснила все наблюдаемые величины. И с тех пор занималась величинами только ненаблюдаемыми, которые и являются предметом рассмотрения в теории поля[5] .
К тому же времени относится открытие Клейна. Ему мы обязаны уравнением, которое пишется одинаково как в неподвижной, так и в движущейся системах координат, например уравнение получается одинаковым независимо от того, пишете ли вы его сидя или на бегу (давняя мечта теоретиков).
В конце 40-х годов теория получила мощный толчок благодаря открытию знаменитого Лэмбовского сдвига. Вместо формул теоретики-полевики начали рисовать картинки, причём часто делали это на обратной стороне старых конвертов, тем самым существенно снижая затраты на теоретические исследования. Стоимость же экспериментальных исследований в этот период существенно возросла, чему способствовали неутомимые экспериментаторы, которые, докапываясь до неслыханных глубин, извлекали оттуда на объяснение своим друзьям-теоретикам один лакомый кусочек за другим по средней цене 10^6 долларов за кусочек. Все, однако, были согласны, что результаты стоили этих затрат, тем более, что затраты были направлены на общее благо и покрывались, естественно, за счёт налогоплательщиков.
Таким образом, Физика неотвратимо вступила в сильное взаимодействие с Правительством. Возможно, этим объясняется тот факт, что в 50-е годы в деятельности правительства всё сильнее стали замечаться проявления принципа наименьшего действия.
И вот, наконец, прикрываясь Римановыми листами, теоретики пробили себе дорогу в нефизические области и обнаружили, что всё имеет свою мнимую часть. В последнее время крепнет подозрение, что и сам объект исследования – амплитуда рассеяния – величина чисто мнимая…
Все уверены в том, что теория поля откроет в физике новую героическую эпоху, но когда это случится – сейчас ещё не время предсказывать.
Будущее теории поля лежит в аналитическом продолжении всего, что только можно, в комплексную плоскость. В одной из ранних работ было предложено продолжить в комплексную область квантовое число «странность» с тем, чтобы научиться классифицировать те чисто мнимые частицы, об открытии которых постоянно сообщает «Нью-Йорк таймс».
3
Напечатано в журнале «Physics Today», 4, № 11 (1951)
4
Обычно хорошо информированный
5
В работе Престона [Reviews of Unclear Physics, 1, № 1, 3 (1957)] приводится следующее описание и классификация ненаблюдаемых величин: «Хорошо известно, что физические величины описываются матрицами, собственные векторы которых образуют гильбертово пространство. Но эти матрицы – лишь небольшой класс среди всевозможных математических объектов, и очевидно, что безработных операторов очень много. Чтобы хоть некоторые из них использовать, можно предположить, что они соответствуют ненаблюдаемым величинам. Однако эти ненаблюдаемые величины ещё так плохо изучены, что разработка соответствующей математической теории является преждевременной.
Ненаблюдаемые явления можно разбить на следующие категории, расположенные в порядке убывания научного интереса, который они представляют:
а) явления, ненаблюдаемые по определению (например, невидимый свет);
б) явления, ненаблюдаемые в принципе (например, абсолютная скорость);
в) явления. ненаблюдаемые в природе (например, потомство от стерильных кроликов);
г) явления, ненаблюдаемые в обществе воспитанных людей (например. несохранение чётности до 1956 года). Последний пример показывает, что ненаблюдаемость не является интегралом движения».
Эта классификация иллюстрируется рис. 1.
Рис. 1 Ненаблюдаемая величина
– Прим. ред.