Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
Несколько особое место в данном сборнике занимают три небольшие статьи выдающихся ученых Дж. Уилера, Г. Бонди и К. Мёллера. В этих статьях, практически не содержащих формул и отличающихся своей методологической направленностью, дается глубокий анализ основных принципов теорий относительности и гравитации, обсуждаются вопросы о границах применимости этих теорий и возможных путях их изменения и обобщения.
Перевод выполнен Н. Н. Костюковичем (ст. 1, 3, 6—8, 11) и А. Ф. Федоровым (ст. 2, 4, 5, 9, 10). В библиографиях работы, добавленные в русском издании, отмечены звездочкой.
Ф. Федоров
I •
Введение
Л. Каррелли1)
Национальная академия Линчеи будег отмечать столетие со дня рождения Эйнштейна (родился в Ульме, Германия, 14 марта 1879 г.; умер в Принстоне, Нью-Джерси, 18 апреля 1955 г.) специальной конференцией, организуемой в честь этого знаменитого ученого. В конференции примут участие выдающиеся ученые, в частности те, кто в последние годы участвовал в исследованиях, возникших в результате деятельности Эйнштейна; статьи этих ученых публикуются в данном томе.
Было бы трудно в этих вводных замечаниях переоценить важность данной встречи. Мы знаем, как много ученых своей деятельностью и своим гением способствовали созданию современной физики. Достаточно упомянуть плодотворную деятельность Галилея, давшего начало экспериментальному методу исследования, который позволил сделать первые фундаментальные открытия; Ньютона, который создал механику и сформулировал один из основных законов природы — закон всемирного тяготения', Карно, чьи исследования тепловых явлений привели к совершенно новым результатам; Максвелла, который создал теорию электромагнитных явлений; Больцмана и Гиббса, которые развили общие методы исследования больших совокупностей малых частиц; Планка и Бора, сформулировавших революционную квантовую теорию; Ферми, который наряду с другими достижениями сделал возможным практическое получение источника энергии, выделяющейся в реакции слияния легких %атомов. Что касается великой личности, которую мы собираемся чествовать, то здесь задача более сложная: результаты исследований Эйнштейна столь плодотворны и значительны, что для периода, включающего конец девятнадцатого и начало двадцатого столетия, трудно найти соизмеримую фигуру в области научной мысли, которая могла бы соперничать с ним по числу и разнообразию открытий. Нововведения, внесенные его открытиями в современную концепцию физического мира, были так оригинальны и всеобъемлющи, что очень трудно дать их исчерпывающий обзор.
1J A. Carrelli, Президент Национальной академии Линчеи, Рим.
8
А. Каррелли
Взгляды Эйнштейна сформировались в особый момент в истории физики. Действительно, с одной стороны, в девятнадцатом столетии господствовало представление о непрерывности вещества, но в то же время приобретала все большее значение теория дискретности вещества (особенно после значительных достижений химии). В частности, исследования поведения газов позволили Авогадро сформулировать следующий принцип: при одинаковых давлении и температуре равные объемы газа содержат равное число молекул. Ясно, что этот принцип, полученный из эмпирических законов, подтвержденный весьма удовлетворительным образом и в то же время полностью согласующийся с атомной теорией дискретности вещества, добавляет также несколько новых элементов; действительно, он вводит в атомную физику новую характеристическую постоянную. Этот принцип утверждает, что грамм-молекулы различных газов должны содержать одно и то же число молекул, равное числу Авогадро N. Таким образом, теория дискретности вещества ввела новую фундаментальную физическую постоянную N9 очень большое численное значение которой оставалось необъ-ясненным в то время, когда на основе исследования поведения газов были созданы эти теоретические построения. Эта постоянная должна иметь одно и то же численное значение для грамм-молекул различных веществ, и необходимо было найти экспериментальные способы ее измерения. Если бы проблема экспериментального определения числа N могла быть решена, это означало бы возможность установления дискретности вещества как достоверного факта, а также возможность определения масс и размеров молекул.
В начале своей блестящей карьеры Эйнштейн обратился к проблеме отыскания экспериментального метода, который позволил бы измерить число N. Естественно, теория Эйнштейна основывалась на представлении о дискретности вещества, т. е. на "предположении, что вещество является по существу совокупностью частиц. При этом предполагается наличие другого фундаментального свойства (кинетическая теория материи), а именно что эти частицы беспорядочно движутся по всем направлениям. Это была первая работа, принесшая Эйнштейну известность, и это был выход на эксперимент, состоявший в наблюдении беспорядочного движения частиц в коллоидной жидкости, который позволил из этого беспорядочного движения вычислить число N. Результат оказался очень важным: прежде всего из эксперимента следовало, что число N очень велико; зная Ni легко было прийти к определению значений масс различных молекул, а также к их размерам. Весьма малые размеры молекул заставляют нас говорить на языке микрофизики. Лишь когда рассматриваются объемы вещества, со-
