Этюды о симметрии - Синг Дж.Л.
Скачать (прямая ссылка):
') Характерно, что хотя Ньютон, признававший только логическое развитие
науки, и упоминает Кеплера, но идеи Кеплера остаются ему чуждыми.
2) Книги Е. ВигНера "Теория групп и ее приложения к квантовомеханической
теории атомных спектров" (ИЛ, 1961) и Г. Вейля "Классические группы, их
инварианты и представления" (ИЛ, 1947), изданные на русском языке,
сохранили всю свою ценность до настоящего времени. К сожалению, осталась
непереведенной книга Г. Вейля "Теория групп и квантовая механика".
Предисловие
7
для большинства физиков, она в те годы с трудом пробивала себе путь в
учебники и монографии.
Новый максимум интереса к теории групп возник в начале 60-х годов, когда
появились статьи Гелл-Манна и Неемана о так называемой унитарной теории
элементарных частиц (весь-меричный путь). Работа Гелл-Манна несколько
шокировала физиков, и в начале ее даже не хотели принимать к печати.
Метод открытия унитарной симметрии находился в резком конфликте со всей
предыдущей историей физики. Для этой схемы не было никакой модели, и,
несмотря на многие попытки, "кварки", лежащие в основе классификации
Гелл-Манна (но не обязанные быть реальными даже в рамках этой схемы), так
и не были обнаружены в природе.
Дальнейшие обобщения модели развивались в разных направлениях, и сейчас
групповые методы заняли в теоретической физике весьма почетное место. Для
молодого поколения физиков язык теории групп стал родным. Однако все
достижения теории групп не отвечают на один вопрос: почему теория групп
описывает природу? Но тогда законно задать еще два вопроса: почему вообще
математические формулы могут описывать явления природы и почему явления
природы описываются столь абстрактными формулами квантовой механики?
Каждый физик рано или поздно приходит к этим вопросам. Может быть, Кеплер
имел право себя об этом не спрашивать, но физика XX века эти вопросы не
перестают мучить.
Е. Вигнер, на глазах которого протекала вся история квантовой механики,
много думал и писал на эту тему. Его статьи содержат, по-видимому,
наиболее полную информацию об эволюции взглядов на роль симметрии в
физической теории. Не надо, конечно, ожидать, что эти статьи содержат
исчерпывающий ответ на все вопросы. К ним надо относиться скорее как к
материалу для размышлений. Автор обращается к читателю-физику и читателю-
философу с изложением своих мыслей и, по сути дела, приглашает их к
научному спору. В этом ценность книги Вигнера. При чтении книги придется
порой заглянуть в учебник квантовой механики или в философскую
энциклопедию. Однако в каждой из статей читатель найдет для себя новые
точки зрения, которые заставят его задуматься над принципиальными
основами современной физической картины мира.
Статьи, включенные в данную книгу, взяты в основном из сборника
"Symmetries and Reflections". К ним мы добавили (часть V) несколько
журнальных статей Вигнера, имеющих специальный характер, но существенно
расширяющих круг идей, затронутых в более популярных статьях.
Я. Смородинский
ОТ РЕДАКТОРОВ АМЕРИКАНСКОГО ИЗДАНИЯ
Профессор Вигнер не только крупный ученый, но и ученый, наделенный
необычным даром доходчиво излагать результаты научных исследований для
неспециалиста, проявляющий к тому же большой интерес к проблемам, которые
возникают, перед человечеством при практическом применении науки. В эту
книгу мы постарались включить многие из популярных статей Вигнера,
опубликованных в различных журналах. Надеемся, что чтение этих статей
окажется для читателей столь же стимулирующим, каким оно оказалось для
редакторов.
Уолтер Дж. Мур,
проф. химии,
Университет штата Индиана.
Майкл Скривен,
проф. истории и философии науки,
Университет штата Индиана.
I. СИММЕТРИЯ И ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
1
ИНВАРИАНТНОСТЬ В ФИЗИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ')
НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ, ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ, ИНВАРИАНТНОСТЬ
Мир очень сложен, и человеческий разум явно не в состоянии полностью
постичь его. Именно поэтому человек придумал искусственный прием - в
сложной природе мира винить то, что принято называть случайным, - и таким
образом смог выделить область, которую можно описать с помощью простых
закономерностей. Сложности получили название начальных условий, а то, что
абстрагировано от случайного, - законов природы. Каким бы искусственным
ни казалось подобное разбиение структуры мира при самом беспристрастном
подходе и даже вопреки тому, что возможность его осуществления имеет свои
пределы, лежащая в основе такого разбиения абстракция принадлежит к числу
наиболее плодотворных идей, выдвинутых человеческим разумом. Именно она
позволила создать естественные науки.
Возможность абстрагирования законов движения из хаотического множества
происходящих вокруг нас явлений основывается на двух обстоятельствах. Во-
первых, во многих случаях удается выделить множество начальных условий,
которое не слишком велико, но в то же время содержит все, что существенно
для интересующих нас явлений. В классическом примере свободно падающего
