Э.Ф. Тейлор, Дж.А. Уилер - Физика пространства-времени (1120533), страница 64
Текст из файла (страница 64)
При этом уже ие требуется предполагать„что мир состоит вз пространства- времеви и иекоторой тапвствеввой магической »фвзической» силы тяготения, чуждой простраяству-времеви и добавляемой к лему Для мпогвх обыдекяых целей удобна мыслить электромагиетиам как какое чуждое и «фвэичеы»ое» поле, претерпевающее свою слецифическую дввамвческую эволюцюо ва фоне идеального плоского простравстэа-времеви. Даже в обыденных ксследоваякях гразатацвовкых эффектов (ке очень массивяые тела, испытывающие слабые ускорекия) часто упрощенно представляют гравитацию как «фязяческое» поле, действующее через плоское фовоеое пространство- время и погруженное в него.
Но, поскольку речь идет о прияципиальвой) старова дела, слещсет помнить, что иаи электромагнитное, юаи и гравкгзцвопвое поле (лучше говорить: приливное иоле) можно лснимал1» иаи лраявявния кривизна лрасюранства-зрвмвни. Притаком овисавии природы термив вприлввяое поле» в яекоторой точке — всего лишь сивопим нрививни простракства-времена в атой точке.
Эяснл»рамазнияжас поле в векоторой точке связано с иамепевием кривизпы в окрествоствх этой ТОЧКИ На дейстави ловя ва часюичу (или яа дввжеяие яюбасв локалюовавиого сгустка массы-энергии, яапример облака иэлучепия) 3. ФИЗИКА НСКРИВЛЕННОГО ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ Продолжение табл. 15 Какой другой аспект необходимо учесть для полного охвата физики поля? Существуют ли альтернативные и в основ- ном эквивалентные способы описания та- кого дейстзня частицы на поле2 Какие аффекты производит з данной си- стеме отсчета часпзца, покоецллса з этой системе? Какие эффекты проиазодвт з данной си- стеме отсчета частица, равномерно двизсу- Юааса з этой системе? Какие эффекты производвт мгновенно уокер»нкап часхвца на расстоянии, презмшаинцем время (з метрах), з теченве которого и»юло место ускорение? Зваем ля мы внутренне к структуру элементарных частвц, производящих зтв электромагнитные в гразвтационпые эффекты ва расстояние? Какой смысл может иметь обсуждение движения и взаимодействий элементар- ных частиц, если мы не знаем их струк- туры2 Как мы, прн всем нашем яезнапви строения элементарных частиц, подходим к вим з настоящее ерема? Действие частица (или любого локализованного сгустка массы-знергвв) на поав Да.
Описание 1: денстзве частицы на поле означает изменение ею структуры простравстзазремени, но лишь е ее непосредственной окрест- носта; это воздействие распространяется от точки к точке з окружающем пространстве-времена. Окисанас Ул игнорируя детали этого процесса распространенна, необходимо учитывать лишь то воздействие, которое провззодится ва расстоявви частвцей прв резких последовательных иаменевлях ее скороств (точка зрения вдейстзия на расстоянии», дальнодейстзне) Электрическое поле, пропорциональное ее заряду и обратно пропорциональное квадрату расстояния; магвитноеполеотсутстзует;приливное поле, пропорциональное массе и обратно пропорциональное кубу расстояния, и больше ввкаких других компонент приливного поля Кроме алектрнческого, еще и магнитное поле; ве только првлвзное поле, свойственное покоя- щейся частвце, но и дополнительные прилив- ные поля Электряческое и магнитное поля, пропорциовальныезарядучастише иееускоренню и обратно пропорциональные первой степени расстояния (»электромагнитные волны»), распространяюгциеся на зто расстояние со стандартной скоростью(сеет!).
Приливные поля, по величине пропорциональные массе и ускорению частицы и обратно пропорциональные подвой степени расстояния от нее. Распространяются на это расстояние со скоростью света (»гравитационные залпы»; еще ие наблюдалистс приемные устройства конструируются) Адекватное опнсание внутренней структуры элементарных частвц (эзектроноз, мезоноз, протонов и пр.) отсутствует.
Мы ве знаем его, несмотря на: !) построение ускорителей чрезвычайно высокой энергии в связанное с этим постоянное накопление громадного числа интересных количественных данных о массах в превращениях «элементарных» частиц и 2) происходящие время от времени открытия удивительных и прекрасных закономерностей, сзяаызаюппгх зти денные Рознврк этих частиц очень малы по сравнению с Расстояниями между частицами з атоме (сопоставьте их с расстоянием от радиопередатчика до радиоприемника!) Поэтому детали внутреннего строения з аначительной степени несущественны, так же как детали внутреннего строения Земля з значительной степени несущественны для определения той силы, с которой она притягивает к себе Луну Их рассматривают как странные и неоднородные объекты, погруженные з простраястзо-время пРОстРАнстиенно-ВРеменнля схемА подхпдА к Физике 249 Продолжеиие табл.
15 Но как же можно придерживаться идеалов чисто пюметрического описания природы, если настичм — это чуяогые объекты, нввруженнме в простравство-время, а ве объекты, сваеамщиеса и»прострекотав-времеви? Необходимо ли для объяснения мира повседвевиой физики привлекать в дополвевие к частицам (строевие которых может быть, а может и ве быть геометрическим) в к злектромагвптяым в гравитациопвым полям (о которых мы вноси, как подходить к иим с геометряческях позицвй) еще и какие-либо другие фувдамептальвые понятия? Можно лв привести простой пример проблемы, решаемой этвы квантовым крииципом? Сдерживают ли «квантовые силы» атом как единое целое? Сеяаывают ли опи атомы друг с другом (химвя))? Являются ли ояи првчвиой электропроводвости и упругости твердых тел? Имеется ли другой пример, вллкктркрующвв объясвеяие фувдамевтальвых процессов квавтовой физикой? Лучшие иа совремеивых представлеивй пе утверждают, что частицм не построевы из вростравства-времеви.
Скорее приавается, что наша поававия о вих ведостаточвы даяе для того, чтобы рааумво обсуждать этот вопрос. На деппом этапе разумво рассматривать частицы, как если бы ови были чуждыми объектами, пабы иметь воаможвость разбираться е структуре мира и подходить к частяцам с практических, рабочих поапций. Такая рабочая процедура ие исключает когда-то в будущем возможность описать частицы ва яаыке геометрии, как сейчас описмвают «глаз» тайфуна иа языке аэродавамвкв, а воровку водоворота — па языке гвдродипамикп Только одно понятие — квавтовый принцип, центральный для всей фиаики Задача о том, как свободная частица (ваходяпшяся в сущестееиво плоской областв простравстеа-времеви) дешкется из точки А е точку В ко прямой ливни: 1) Как зга чвствца «пробует» приемлемые альтервативвые пути, которые ова могла бы избрать.
2) Расплымиие «прямой» ливии, ведущей иэ А в В, в результате этого процесса «распробовапия», происходящего вепрермвио. 3) Как ясвее определить и измерить действительное физическое распростравевве этого рода по так вааываемому «классяческому» вли идеальному путв из А в В Нет! Такой вещи, как «квантовая сила», ве существует. Едивствеввыми силами, обуслоеливаккцими структуру атомов, молекул и твердых тел, являются вветнричссние силы. Для того чтобы объясввть весь мир повседвеввой фваики (за исключевием тяготеввя), требуется лишь существование: 1) этих сил, 2) элегевтарвмх частиц и 3) квантового вривцвпа, унравввмщееа движением частно под дейстевем этих сив Электров движется по круговой орбите вокруг протока, который тяжелее его в 1836 раз, и ударживается ва этой орбите злектрическвм притяжеяпем со стороны протока.
1) Почему втнаситсвьнан величина расплывакпя орбиты мела, если эта орбита велика? 2) Почему способность частицы ераспробовать» пространство вокруг орбиты делает физически вееозможвыы существоваяие любых арбат, кроме тех, ва протяжевии которых укладывается целое чвсло длин воли (еквавтовое число», еквавтоеое условие», см. упражвеипе 101)? 3) Насколько еелвка относительная размытость или невнрсделснН»стЬ положения е простравстве для орбиты с малым квавтоеыы числом? 4) Величива специфической звертив, яли «квавтовый уровекь», свяааввый с »тами «квавтовыми состояияями дввжмпшы 5) Величава звергип, выделяемая при «переходах» электрова с одного такого уровня ва другой 3.
ФИЗИКА ИСКРИВЛЕННОГО ПРООГРАНОГВА-ВРЕМЕНИ Вродояжепве табл. 15 Если вся физика подчппяется квавтовоыу принципу (точная формулировка которого здесь ве приводится), то какой смысл прк нанон дм те нн дняо обстоятельствах может иметь использование языка «классической» (кеквавтовой) физики для описания дввжекия? Как можно рассматривать «положепие в пространстве» п его изменение от одного «момента» к другому вдоль «мировой линию частицы, если пеизбежво существует кваитовое размазывание илп неопределенность того пути, которым следует частица в прострапствевремепи? Если огравячпться рассмотрением тех условий, при которыхквантовые пеопределепвостк координат практически песуществепвы и прпмеяимы классические (певваптовые) представвевкя («предельпый случай прпвципа соответствияэ), ва самом ля деле много в этих условиях фвэвческих явлеппй, которые ыы можем объяснить? Какое разделы фпзики можно сверх этого успешно проанализировать, пршив па вооружение неантеепд принцип, по ограничиваясь злектромагпвтвыми и гравитационными спламв и тема случаями, когда расстояния между частицами велики по сравнению с раамерами этих частиц (отказ от учета идей фпзвко элемевтаряых частиц)? Какая проблеыа пз всего мпожества во- просоз фпэикв твердого тела нуждается в дальнейшей экслеримептальвой п тео- ретической разработке? Чем больше орбита, тем меньше отнеси«нея»нея ееянчина размазывания («ббльшевэ паавава орбита с ббльшим еквавтовым числомэ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
