Искатель. 1965. Выпуск №2
Шрифт:
Можно без труда выделить завершенные постройки. Это прежде всего механика, которая умеет безошибочно и с величайшей точностью предсказывать движения тел, если известны действующие на них силы. Это электродинамика, позволяющая рассчитывать электромагнитные поля, если заданы создающие их электрические заряды и токи. Один из красивейших разделов естествознания — статическая физика командует поведением газов жидкостей и твердых тел, меняющих свои свойства под влиянием внешних условий. Поведение атомных ядер и электронов с успехом предсказывается квантовой механикой.
Все эти области физики похожи до некоторой степени на эв-клидову геометрию: несколько аксиом, и далее строгое дедуктивное изложение, логический вывод бесчисленных
В ряде случаев исходные аксиомы настолько просты, что без труда верится, что это истины в последней инстанции. Так, например, можно показать, что три кита, на которых покоится механика, — закон сохранения энергии, закон сохранения поступательного импульса и закон сохранения вращательного импульса — сводятся к утверждению о равноправности разных мест и направлений пространства.
Однако далеко не все исходные аксиомы науки столь просты. А обязаны ли они быть простыми? Кто может на это ответить? Известный английский физик Поль Дирак полагает, что основные аксиомы могут быть и непростыми, но обязательно должны выделяться математическим изяществом и красотой. Эстетический критерий при обсуждении математических формул? Да. Оценка уравнений и вычислений как красивых, изящных или, напротив, неуклюжих, громоздких очень распространена среди физиков.
Закон всемирного тяготения Ньютона, несомненно, красивый закон. Подумайте, сколь симметрична и проста его запись; именно в этой симметрии и простоте и заключена красота закона. Представьте себе, что кто-нибудь предложил бы закон тяготения, в котором знаменателем формулы служил бы не квадрат расстояния, а расстояние в степени девять вторых, а в числителе стояло бы не произведение масс, а, скажем, корень квадратный из суммы масс. Некрасивая, неприятная формула. Сомнение в ее справедливости возникло бы сразу, она раздражала бы нас с чисто эстетических позиций.
Читатель, вероятно, скажет, что автор шутит. Почему природа любит красивые уравнения?
Не знаю. Вероятно, природа — хороший математик. Ведь все фундаментальные уравнения современной физики, бесспорно, выдерживают эстетический критерий. Можете мне поверить, что изящество и простота математического представления законов электродинамики (уравнения Максвелла) доставляют физику эмоциональное волнение, хотя источником их принято считать лишь произведения искусства.
Но если аксиомы завершенных областей физики так красивы, как утверждает автор, то значит ли, что на них физика может успокоиться? Нет, совсем нет. Об этом свидетельствуют упорные поиски Эйнштейном единой теории поля. Насколько выиграла бы наша система аксиом, если бы удалось их представить как следствия единого закона природы! Поискам такого уравнения, из которого выводились бы и законы механики и законы электродинамики, Эйнштейн посвятил последние десятки лет своей жизни. Увы, титанический труд оказался безуспешным. Будет ли найдена такая генерал-аксиома, покажет будущее.
Надо признаться, что вопрос объединения механики и учения об электричестве волнует физиков несравненно меньше, чем теория элементарных частиц. В конце концов механика и электродинамика (пусть даже не подведенные под одну крышу) представляют собой образец законченности. Проблемы сегодняшнего дня, связанные с этими дисциплинами, могут быть переданы в руки прикладников и математиков-вычислителей. Что же касается учения об элементарных частицах, бурно развивающегося на наших глазах и приносящего что ни год, то все новые поразительные открытия, то оно представляется лишь как собрание обрывочных понятий, а не образец стройной теории. Думается, что мы вправе ожидать, что именно здесь, из хаоса новых экспериментальных данных о поведении мельчайших частиц материи, должна вырасти новая теория, которая, может быть, соединит в одно целое не только механику с электродинамикой, но и приведет
Поэтому сегодня усилия многих ученых направлены на создание теории в той области, где ее нет, то есть в области движения элементарных частиц со скоростями, близкими к скоростям света. Ведь квантовая механика Шредингера не работает здесь потому, что частицы очень быстрые, а теория относительности Эйнштейна не работает по той причине, что частицы очень легкие.
Пока успехи в этом направлении невелики. Но и задача не из легких. Будущей теории придется объяснить, почему элементарных частиц столько, сколько их наблюдается на опыте; почему они обладают такой массой, а не иной; почему заряды частиц равны заряду электрона или отличаются от этого заряда лишь знаком, а не произвольны и т. д. Короче говоря, объяснить надо, почему мир элементарных частиц построен именно так, а не как-нибудь иначе. Должно же это следовать из какого-то общего единого закона природы?
Ищут этот закон исследователи математического склада ума, составляя уравнения, как можно более изящные и красивые. Ищут его физики, не признающие ведущую роль эстетических позиций, а стремящиеся добиться успеха, пропуская через сито теоретического анализа груды экспериментальных фактов, которые добываются во всех странах мира с помощью фантастически громадных и не менее фантастически дорогих мощнейших ускорителей. Игра стоит свеч — речь идет об открытии великого закона природы, закона, который должен привести к новой революции наших взглядов на мир.
Глеб ГОЛУБЕВ
ОГНЕННЫЙ ПОЯС [2]
«14.03. Сильным толчком, в результате донного землетрясения, батискаф сброшен с выступа…»
— Мы падаем! — крикнул Михаил.
— Нет, всплываем! — ответил Базанов, тщетно пытаясь подняться на ноги.
2
Продолжение. Начало см. в № 1.
Они были правы оба. Сначала кабина, накренившись, падала вниз.
Потом она вдруг резко качнулась… и начала быстро всплывать.
— Есть! — радостно воскликнул Базанов, хлопая меня по плечу. — Затворы сработали, мальчики. Мы всплываем!
Я бросился к иллюминатору. Но стекла все еще были темными, вода не смыла с них грязь.
Стрелка глубинометра бойко перескакивала от цифры к цифре: 3500 метров, 3000–2500…
Мы с Мишей подмигнули друг другу.
Но почему у Базанова озабоченное и настороженное лицо?
— Что-нибудь не так, командир? — спросил я.
— Полный порядок, — ответил он улыбаясь. — Скоро будем наверху. Но кто мне объяснит, что же все-таки произошло?
— Похоже, мы попали в зону моретрясения, — сказал я. — Они здесь частенько бывают. Мы же с вами находимся в знаменитом «Огненном поясе». Он опоясал весь Тихий океан. Тут и действующих вулканов и землетрясений природа отпустила куда больше, чем нужно человечеству для научных исследований. И эпицентр очередного моретрясения оказался где-то неподалеку. Первого толчка мы не ощутили, но он сбросил на нас илистую лавину. А второй толчок спас нас, столкнув с уступа, на котором мы засели. Надо взять пробы воды, если только наши «руки» не вышли из строя…