Фейнман - 04. Кинетика. Теплота. Звук (1055665), страница 53

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 53)

Если мы в обоих случаях проведем векторы от «сюда» до «туда», то один вектор будет отражением другого (фпг. 52.2), причем направление стрелки вектора точно, как и все пространство, «выворачивается наизнанку». Такие векторы мы называем поллрныгки. Но второй сорт векторов, связанных с вращением, имеет совсем другую природу. Представьте себе нечто вращающееся в трехмерном пространстве (фпг. 52.3). Если посмотреть на зто в зеркало, то вращение будет происходить так, как показано на рисунке, т. е. как зеркальное изобрая«ение первоначального вращении.

Условимся теперь представлять зеркальное вращение с помощью того же самого правила. В результате мы получим «вектор», который в отличие от полярного вектора не изменяется прп отражении и оказывается перевернутым по отношению к полярному вектору и геометрии всего пространства. Такой вектор мы называем аксийльнызк Если физический закон симметрии относительно отражения правилен, то уравнения должны быть устроены так, чтобы при изменении знака каждого аксиального вектора и каждого векторного произведения (что соответствует отражению) ничего не произошло. Например, когда мы пишем формулу для момента количества движения ) =-г Х р, то здесь все в порядке, потому что прк переходе в левую систему координат мы изменяем знак В, а знак р и г не изменяется. Кроме того, изменится и векторное произведение, поскольку мы должны правило правой руки заменить правилом левой руки.

Возьмем другой пример. Ф и г. о2.8. Вращающееся колесо и его зерна.гьное отри ение. Замет те, кто накрагление е скторог Зглоеой скорости не гл и г, ох.4. Электромагнит и его геркаоъное отражение. + Известно, что сила, действующая на заряд в магнитном поле, равна Р=дч х В, но если мы от правой системы перейдем к левой, то, поскольку, как известно, Г и ч — полярные векторы, изменение знака пз-за наличия векторного произведения должно компенслроваться изменением знака В, а зто означает, что В должен быть акснальным вектором. Другиии словами, прп таком отражении В должен переходить в — В.

Таким образом, если мы изменяем левые координаты на правые, то одновременно нужно северный полюс магнита изменить на южный. Давайте посмотрим на примере, как это все получается. Пусть у нас имеются два магнита, похожих на изображенные на фиг. 52.4. Один из магнитов выглядит в точности так, как зеркальное отражение другого, т. е. витки его накручены в другую сторону, и все, что происходит внутри катупгки, должно быть в точности обращено в другую сторону; ток течет, как это показано на рисунке. Теперь из законов магнетизма (которые вы хотя епГе и не знаете официально, но, по-видимому, помните из школьного курса) получается, что магнитное поле направлено так, как это показано на рисунке.

Там, где у первого магнита южный полюс, у другого магнита будет северный, ибо у него ток течет в другую сторону, а магнитное поле перевернуто. Таким образом, выходит, что при переходе от правой системы к левон мы действительно долягны заменить северный полнгс на югкный! Но северный и южный полюсы — это просто договоренность, и замена их еще ничего не означает. Давайте посмотрим на само явление.

Предположим, что электрон движется от нас через магнитное поле перпендикулярно к плоскости страницы. Тогда, если воспользоваться формулой для силы ч х В (не забудьте, что электрон отрицательный!), мы получим, что в соответствии с этим физическим законом электрон должен отклоняться в указанном направлении. Таким образом, явление заключается вот в чем. Если в катушке в определенном направлении течет ток, то электрон как-то отклоняется.

Это и есть физика, и неваясно, как мы будем называть все по дороге. Л теперь проделаем тот же опыт с зеркально отраженным магнитом: пошлем электрон в соответствующем направлении. Теперь на него будет действовать обратная сила. Вычислив ее по тем же правилам, мы получим правильный результат: соответствующее движение будет зеркальным отражением предыдущего! ф б, й'имия а«е р„к«» риои о Дело в том, что существует один интересный факт: в л1обом явлении правило правой руки всегда встречается два или вообще четное число раз, и в реаультате любое явление всегда выглядит симметричным. Короче говоря, раз мы не можем отличить северный полюс от южного, то пе можем отличить н правую сторону от левой.

Может показаться, что определить, где находится северный полюс магнита, очень просто, Северным концом магнитной стрелки компаса будет тот, который указывает на север. Но зто опять локальное свойство, связанное с географией Земли, все равно, что указание, в какой стороне находится Чикаго, и поэтому не идет в счет. Если вы видели стрелку компаса, то, вероятно, заметили, что ее северный конец окрашен в какое-то подобие синего цвета. Но зто уже дело рук человека, который окрасил стрелку. Так что зсе зто — условные крытерии.

Вот если бы магнят обладал тем свойством, что, посмотрев на него внимательно, мы бы обнаруя«или на его северном полюсе растущую бороду, которой нет на южном, и зто было бы общим правилом, т. е. если бы существовал какой-то един»«й способ, позволяющий отличить северный полюс магнита от южного, то сино было бы концом симметрии ири отражен,ии. Чтобы яснее представить себе всю проблему в целом, вообразите, что вы разговариваете по радио с какнм-то существом, находящимся очень далеко от вас. Мы не можем послать ему какого-нибудь образца, чтобы он его увидел; вот если бы мы, к примеру, могли послать пучок света, то мы послали бы свет, поляризованный по кругу в правую сторону, и сказали бы: «Обрати внимание иа направление вращения поляризации етого света, мы называем его правым».

Но мы не можем послать ему ничего подобного, а можем только говорить с ним. Наш собеседник находится очень, очень далеко, в каком-нибудь неизвестном мире, и не может видеть того, что видим мы. Мы не можем сказать: «Взгляни на Большую Медведицу. Смотри, как расположены ее звезды.Под правой стороной мы понимаем...» Мы можем только говорить с ним по радио. Предположим, нам захотелось рассказать ему о себе. Ну, лучше всего начать с чисел: «Тик, тик — два, тик, тнк, тнк— три...», так что постепенно он выучит зти два слова, а потом болыпе. Спустя некоторое время вы настолько познакомитесь с ним, что он вас спросит: «Послушай, приятель, а как ты выглядишь?» Вы начнете описывать себя и первым делом скажете: «Мой рост один метр 75».

«Подожди,— скажет он,— что такое метр?» Можно ли объяснить ему, что такое метр? Конечно можно! Вы скажете: «Тебе известен диаметр атома водорода, так вот, мой рост составляет 17 000 000 000 диаметров атома водорода!» Вто возможно, ибо физические законы не инвариантны относительно изменения масштаба, а по»тому мы молсем определить абсолютную длину. Итак, мы определили размер нашего тела; можно описать н общую форму тела: рассказать, что у нас есть конечности с пятью отростками на концах и т.

д., и так без особых трудностей он из нашего описания поймет, как ыы выглядим. Он даже может вылепить нашу модель н, поглядев на нее, сказать: «Э-з, да ты, приятель, совсем, недурен. Но вотчто утебя внутри'.» И мы начнем описывать ему наши внутренние органы, дойдем до сердца, тщательно опишем его форму н скажем: «Помести его в левую сторону груди». «Куда, куда" .В левую сторону? Л что зто такое?» — удивится он.

И вот как же описать ему, в какой стороне находится сердце, если он пе может видеть то, что видим мы, и никогда не получал от нас ничего, что позволило бы ему понять, где же собственно левая сторона. Можно ли зто сделать? ф Х. «1гт»»нос»»»ь нг, гоираняет»гвя? Оказывается, что ваконы тяготения, законы злектричества и магнетиама, законы ядерных сил — все подчиняется принципу симметрии при отражения, так что ни эти законы, ни все, что получено из нпх, ие может помочь нам. Однако в природе было обнаружено явление, которое может происходить со многими частицами, и называется опо бета-распадом, или слабы»я распадом.

Один из видов слабого распада, связанный с частицей, открытой в 1954 г., задал физикам трудную головоломку. Ксть такая заряженная частица, которая распадается на три я-мезона, как зто схематически показано на фиг. 52.5. Частипу зту временно назвали т-мезоном. На том лсе рисунке показана и другая частица, которая распадается на два я-иезона.

По аакону сохранения заряда один должен быть нейтральным. Вта частица была названа О-мезоном. Итак, у нас есть т-мазов, распадающийся на трп я-мезона, н есть О-мезон, распадающийся на два я-мезона. Вскоре, однако, обнаружилось, что массы т и О почти равны друг другу, точнее, в пределах зкспериментальных ошибок они просто равны. Кроме того, где бы они нн появлялись, они всегда рождаются в одной и той же пропорции, скажем 14% т-частиц и 86У« О-частиц. 2М Ж и Ф и г. 55.5. Схел~атичееиие див«ранив рави«дев - и Е- .,в ав Кто подогадливей, тот сразу поймет, что здесь мы имеем дело с одной и той же частицей, т.

е. что рождал>тся не две частицы, а всего лишь одна, которая может распадаться двумя различными способами, Поэтому мы получали один и тот же процент рождения (ведь это же просто процент, отраясающий способы, которыми она распадается). Однако квантовая механика из принципа симметрии при отра.кенкя позволяет доказать (сейчас я, к сожалению, не могу объяснить вам, как это делается), что совершенно невозможно, чтобы оба эти способа распада принадлежали одной частице: одна частица никак яс может распадаться двумя различными способами. Закон сохранения, соответствующий принципусимметрпи при отраженип, не имеет аналога в классической физике, и этот специфический закон сохранения в квантовой механике был назван законом сохранения четности.

Характеристики

Список файлов книги