Здесь выложена электронная книга Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы автора по имени Вайнберг Стивен. На этой вкладке сайта web-lit.net вы можете скачать бесплатно или прочитать онлайн электронную книгу Вайнберг Стивен - Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы.
Размер архива с книгой Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы равняется 185.69 KB
«Вайнберг Стивен. Мечты об окончательной теории»: Едиториал УРСС; Москва; 2004
ISBN 5-354-00526-4
Аннотация
В своей книге «Мечты об окончательной теории» Стивен Вайнберг – Нобелевский лауреат по физике – описывает поиск единой фундаментальной теории природы, которая для объяснения всего разнообразия явлений микро– и макромира не нуждалась бы в дополнительных принципах, не следующих из нее самой. Электромагнитные силы и радиоактивный распад, удержание кварков внутри нуклонов и разлет галактик – все это, как стремятся показать физики и математики, лишь разные проявления единого фундаментального закона.
Вайнберг дает ответ на интригующие вопросы: Почему каждая попытка объяснить законы природы указывает на необходимость нового, более глубокого анализа? Почему самые лучшие теории не только логичны, но и красивы? Как повлияет окончательная теория на наше философское мировоззрение?
Ясно и доступно Вайнберг излагает путь, который привел физиков от теории относительности и квантовой механики к теории суперструн и осознанию того, что наша Вселенная, быть может, сосуществует рядом с другими вселенными.
Книга написана удивительно живым и образным языком, насыщена афоризмами и остроумными эпизодами. Она распахивает читателю двери в новый мир и помогает понять то, с чем он там встретится.
Стивен Вайнберг
Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы
Об авторе
Стивен Вайнберг – лауреат Нобелевской премии по физике 1979 г. за создание теории объединения двух фундаментальных сил природы. В 1991 г. он был удостоен Национальной медали за науку, вручаемой в Белом доме. Его более ранняя книга «Первые три минуты» стала классикой научно-популярного изложения теории Большого взрыва – современного взгляда на рождение Вселенной. Среди других книг С. Вайнберга – «Теория субатомных частиц» и «Гравитация и космология: основы и приложения общей теории относительности». С. Вайнберг – член Лондонского королевского общества, Американской национальной академии наук, а также лауреат почетных званий многих национальных и зарубежных университетов.
Выдержки из рецензий на книгу Стивена Вайнберга «Мечты об окончательной теории»
Вайнберг интригует читателей поразительной способностью человеческого мозга разгадывать загадки природы, а также приводит удивительные примеры научных предсказаний, оказавшихся верными. Он размышляет о том, что подразумевают, говоря «красивая теория», и почему у красивых теорий есть хорошие шансы оказаться работоспособными.
Los Angeles Times
Физическое общество не могло не возлагать большие надежды на новую книгу С. Вайнберга, одного из своих выдающихся членов. И «Мечты об окончательной теории» не разочаровали… После первого прочтения у меня возникло желание еще раз вернуться к книге. Прочитав книгу второй раз, я был сильно поражен ее утонченностью и искренностью. «Мечты об окончательной теории» заслуживают того, чтобы быть читанными и перечитанными тысячами физиков, философов и просто думающих людей.
Physics Today
Стивен Вайнберг, выдающийся физик-теоретик мирового масштаба, проявляет научную откровенность, которая граничит с агрессивностью. В своей книге он обсуждает многие сложные и неоднозначные вопросы физики элементарных частиц, и высказывает свое мнение свежим и аргументированным языком.
Boston Globe
В этой книге повествование, сюжет и авторское изложение собственной теории и выводов сплетены таким ясным образом, что читатель получает истинное удовольствие.
Science News
Великолепная книга! Вызывающая книга! Среди последних книг, написанных нобелевскими лауреатами – самая лучшая.
Boston Globe
«Мечты об окончательной теории» – хорошая книга, искренняя.
Chicago Tribune
Он выходит за упрощенческое описание экспериментаторов как занимающихся своей работой, чтобы подтвердить или опровергнуть теории, и дает нам гораздо более богатую картину того, как наука работает на самом деле.
Chicago Tribune
[Вайнберг] пишет ясно и доверительно, так что читатель проникается непреодолимым ощущением, что находится в руках мастера.
Sunday Times (London)
Предисловие
Эта книга посвящена великому интеллектуальному приключению – поиску окончательных законов природы. Мечта об окончательной теории во многом вдохновляет работы в области физики высоких энергий. Хотя мы и не знаем, как могут выглядеть окончательные законы или сколько лет пройдет, прежде чем они будут открыты, все же мы полагаем, что уже в современных теориях улавливаются проблески контуров окончательной теории.
Сама идея окончательной теории противоречива и является в наши дни предметом интенсивных споров. Это противоречие уже достигло комитетских кабинетов конгресса США: физика высоких энергий становится все более дорогой наукой и обращение ученых за общественной поддержкой частично обосновывается исторической миссией открытия окончательных законов.
С самого начала в мои намерения входило изложение тех вопросов, которые возникают в связи с самой идеей окончательной теории как части интеллектуальной истории нашего времени, рассчитанное на читателей без специальной подготовки по физике и высшей математике. В этой книге речь идет о ключевых идеях, лежащих в основе современных фундаментальных исследований по физике. Но это не учебник по физике, и читатель не встретит отдельных глав, полностью посвященных частицам, взаимодействиям, симметриям и струнам. Напротив, я вплел понятия современной физики в обсуждение того, что такое окончательная теория и как мы собираемся ее искать. Здесь я следовал собственному опыту читателя в тех областях (например, история), где уже я чувствую себя дилетантом. Историки часто поддаются искушению дать сначала общий рассказ о событиях, посвятив затем отдельные главы населению, экономике, технологии и пр. С другой стороны, те историки, которых читают для удовольствия, от Тацита и Гиббона до Дж. Эллиота и С. Морисона, перемежают рассказ о событиях сведениями общего характера, приводя при этом доводы в пользу тех выводов, которые они хотят донести до читателя. Работая над этой книгой, я пытался следовать их примеру и сопротивлялся искушению быть везде аккуратным. Я также не стеснялся излагать исторические или научные сведения, уже известные читателям – историкам или ученым, а также повторять эти сведения там, где я считал полезным. Как сказал однажды Энрико Ферми, никогда не следует недооценивать удовольствие, которое мы получаем, услышав что-нибудь нам уже известное.
Книга «Мечты об окончательной теории» состоит из трех основных частей и заключения. В первой части (главы I–III) рассказывается о самой идее окончательной теории; во второй части (главы IV–VIII) объясняется, как мы можем продвинуться в сторону построения окончательной теории; наконец, в третьей части (главы IX–XI) обсуждается вопрос о том, как эта теория может выглядеть и какое влияние на человечество окажет ее открытие. В заключительной главе XII я обсуждаю аргументы за или против строительства Сверхпроводящего суперколлайдера, нового дорогого устройства, чрезвычайно необходимого физикам – специалистам в области высоких энергий, финансирование которого находится под вопросом.
Более полное обсуждение некоторых идей, изложенных в основном тексте, читатель найдет в серии примечаний в конце книги. В ряде мест основного текста, там, где я чересчур упростил некоторые научные понятия, я дал в примечаниях более развернутые комментарии.
* * *
Я глубоко признателен Луизе Вайнберг, заставившей меня переписать первый вариант этой книги и объяснившей, как это следует сделать.
Моя искренняя благодарность Дэну Франку из Panteon Books за поддержку, проницательные советы и редактирование и Нейлу Белтону из Hutchinson Radius , а также моему агенту Мортону Джанклоу за важные предложения.
Я признателен за комментарии и советы по различным вопросам: философам Полу Фейерабенду Джорджу Гейлу, Сандре Хардинг, Майлсу Джексону, Роберту Нозику, Хиллари Патнем и Майклу Редхеду; историкам Стефену Брушу, Питеру Грину и Роберту Ханкинсону; юристам Филипу Боббитту, Луизе Вайнберг и Марку Юдову; историкам физики Джеральду Холтоиу, Абрахаму Пайсу и С. Самюэлю Швеберу; физику-теологу Джону Полкингхорну; психиатрам Леону Эйзенбергу и Элизабет Вайнберг; биологам Сидни Бреннеру, Фрэнсису Крику, Лоуренсу Гильберту, Стефену Гоулду и Эрнсту Майру; физикам Якиру Аронову, Сидни Коулмену, Брайсу Де Витту, Манфреду Финку, Майклу Фишеру, Дэвиду Гроссу, Бенгту Нагелю, Стефену Орзагу, Брайану Пиппарду Джозефу Польчински, Рою Швиттерсу и Леонарду Сасскинду; химику Роальду Хоффману; астрофизикам Уильяму Прессу, Полю Шапиро и Этану Вишняку; писателям Джеймсу Глейку и Ларсу Густафсону. С их помощью мне удалось избежать многих серьезных ошибок.
Стивен Вайнберг
Остин, Техас
Август 1992 г.
Глава I. Пролог
Красавицы на моем пути,
Желанные и покорившиеся мне,
Они – мечты всего лишь о тебе…
Джон Донн
В ХХ в. необычайно расширились границы научного познания в физике. Наши представления о пространстве, времени и тяготении полностью изменились благодаря специальной и общей теориям относительности Эйнштейна. Совершив еще более радикальный разрыв с прошлым, квантовая механика изменила сам язык, который мы используем для описания природы: вместо того, чтобы говорить о частицах, имеющих определенные положение и скорость, мы научились говорить о волновых функциях и вероятностях. Слияние теории относительности с квантовой механикой привело к новому видению мира, в котором вещество перестало играть главенствующую роль. Эта роль перешла к принципам симметрии, причем на данном этапе развития Вселенной некоторые из них скрыты от взгляда наблюдателя. На такой основе нам удалось построить удовлетворительную теорию электромагнетизма, а также слабых и сильных ядерных взаимодействий элементарных частиц. Часто ученые чувствовали себя как Зигфрид, который, попробовав крови дракона, с удивлением обнаружил, что может понимать язык птиц.
Но сейчас мы застряли. Годы, прошедшие с середины 1970-х, были самыми бесплодными в истории физики элементарных частиц. Мы расплачиваемся за собственные успехи: теория продвинулась так далеко, что дальнейший прогресс требует изучения процессов, происходящих при энергиях, далеко выходящих за пределы возможностей существующих экспериментальных установок.
Чтобы выйти из тупика, физики еще в 1982 г. начали планировать строительство научной установки беспрецедентных размеров и стоимости, получившей название Сверхпроводящий суперколлайдер (ССК). В этом проекте предполагается прорыть овальный туннель длиной около 85 км к югу от Далласа. Тысячи сверхпроводящих магнитов, расположенных внутри этого подземного туннеля, должны заставить совершить миллионы оборотов по кольцу два встречных пучка электрически заряженных частиц – протонов, пока они не ускорятся до энергии, в двадцать раз большей, чем максимальная энергия, достижимая на существующих ускорителях. В нескольких точках вдоль кольца протоны обоих пучков будут миллионы раз в секунду сталкиваться друг с другом, а громадные детекторы, некоторые весом в десятки тысяч тонн, будут регистрировать результаты этих соударений. Стоимость проекта была оценена в 8 миллиардов долларов.
Идея постройки Суперколлайдера вызвала сильное противодействие, и не только со стороны бережливых конгрессменов, но и со стороны ряда ученых, которые хотели бы, чтобы деньги тратились на исследования именно в их области. Всегда хватало брюзжания по поводу так называемой большой науки, и мишенью многих ворчунов стал ССК. В то же время объединение европейских ученых, известное под названием ЦЕРН, рассматривает возможность постройки похожей установки – Большого Адронного Коллайдера (БАК). Эта установка будет стоить меньше, чем ССК, так как в ней предполагается использовать уже существующий туннель, прорытый под Юрскими горами вблизи Женевы, но по ряду причин энергия частиц на этом ускорителе будет составлять менее половины той, которая планируется на ССК. Во многих отношениях споры в США по поводу ССК похожи на споры в Европе о том, стоит ли строить БАК.
Первое издание этой книги вышло в свет в 1992 г. К этому времени финансирование ССК, остановленное июньским решением Палаты представителей, было восстановлено августовским решением Сената. Будущее Суперколлайдера было бы обеспечено, если бы проект получил заметную иностранную поддержку, но пока что этим и не пахнет. Похоже, что если финансирование проекта и прорвется через конгресс в этом году, то в следующем опять возникнет угроза приостановки финансирования, и так будет каждый год, пока проект не будет завершен. Может случиться, что последние годы ХХ в. станут свидетелями прекращения эпохальных поисков оснований физической науки, возобновление которых произойдет, возможно, спустя много лет.
Эта книга совсем не о Суперколлайдере. Однако споры о проекте заставили меня в ряде публичных выступлений и во время слушаний в конгрессе попытаться объяснить, что же мы пытаемся выяснить, изучая элементарные частицы. Кому-то может показаться, что после тридцати лет работы в области физики это было для меня достаточно легко, но все оказалось не так-то просто.
Для меня самого удовольствие, получаемое от работы, всегда было достаточным основанием для того, чтобы ее делать. Сидя за своим столом или где-нибудь в кафе, я манипулирую математическими формулами и чувствую себя как Фауст, играющий в пентаграммы, прежде чем появился Мефистофель. Очень редко математические абстракции, экспериментальные данные и физическая интуиция соединяются в определенную теорию частиц, сил и симметрий. Еще реже теория оказывается правильной; иногда эксперименты подтверждают, что природа действительно следует тем законам, которые теория предсказывает.
Но это не все. Для физиков, чья деятельность связана с элементарными частицами, имеется и другая побудительная причина для работы, которую значительно труднее объяснить даже самому себе.
Существующие теории ограничены, они все еще не полны и не окончательны. Но за ними здесь и там мы улавливаем проблески окончательной теории, которая будет иметь неограниченную применимость и будет полностью удовлетворять нас своей полнотой и согласованностью. Мы ищем универсальные истины о природе и, когда мы их находим, пытаемся объяснить их, показав, каким образом они выводятся из еще более глубоких истин. Представьте себе пространство научных принципов, заполненное стрелками, указывающими на каждый принцип и исходящими из тех принципов, которыми объясняются последующие. Эти стрелы объяснений уже сегодня выявляют любопытную структуру: они не образуют отдельных, не связанных с другими, скоплений, соответствующих независимым наукам, и они не направлены хаотично и бесцельно. Наоборот, все они связаны, так что если двигаться к началу стрелок, то кажется, что все они выходят из общей точки. Эта начальная точка, к которой можно свести все объяснения, и есть то, что я подразумеваю под окончательной теорией.
Можно уверенно утверждать, что сейчас у нас нет окончательной теории, и похоже, что она не скоро появится. Но время от времени мы ловим намеки на то, что до нее не так уж и далеко. Иногда во время дискуссий с физиками вдруг выясняется, что математически красивые идеи имеют действительное отношение к реальному миру, и тогда возникает чувство, что там, за доской, есть какая-то более глубокая истина, предвестник окончательной теории. Именно это и делает наши идеи привлекательными.
Когда мы размышляем об окончательной теории, на ум приходят тысячи вопросов и определений. Что мы имеем в виду, говоря, что один научный принцип «объясняет» другой? Откуда мы знаем, что у всех этих объяснений есть общая начальная точка? Откроем ли мы когда-нибудь эту точку? Насколько мы сейчас близки к этому? На что будет похожа окончательная теория? Какие разделы современной физики выживут и сохранятся в окончательной теории? Что будет говорить эта теория о феноменах жизни и сознания? И наконец, когда мы откроем эту окончательную теорию, то что же будет дальше с наукой и с человеческим разумом? Мы лишь коснемся этих вопросов в первой главе, оставляя более подробный ответ до остальной части книги.
Мечта об окончательной теории родилась не в ХХ в. В западной цивилизации ее можно проследить вглубь веков до той научной школы, которая расцвела за сто лет до рождения Сократа в греческом городе Милете на берегу Эгейского моря, в устье реки Меандр. Мы, на самом деле, мало знаем о мыслях досократиков, но последующие ссылки и несколько оригинальных фрагментов, дошедших до нас, позволяют предположить, что уже милетцы искали объяснение всех природных явлений с помощью фундаментальных составляющих материи.
Было бы хорошо, чтобы книга Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы автора Вайнберг Стивен дала бы вам то, что вы хотите!
Отзывы и коментарии к книге Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы у нас на сайте не предусмотрены. Если так и окажется, тогда вы можете порекомендовать эту книгу Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы своим друзьям, проставив гиперссылку на данную страницу с книгой: Вайнберг Стивен - Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы.
Если после завершения чтения книги Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы вы захотите почитать и другие книги Вайнберг Стивен, тогда зайдите на страницу писателя Вайнберг Стивен - возможно там есть книги, которые вас заинтересуют. Если вы хотите узнать больше о книге Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы, то воспользуйтесь поисковой системой или же зайдите в Википедию.
Биографии автора Вайнберг Стивен, написавшего книгу Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы, к сожалению, на данном сайте нет. Ключевые слова страницы: Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы; Вайнберг Стивен, скачать, бесплатно, читать, книга, электронная, онлайн