Дальнейшее ускорение при благоприятных условиях происходит
еще в переменных магнитных полях между звездами. Во всяком случае,
оказывается, что атомные ядра долгое время удерживаются переменными
магнитными полями в пространстве Галактики, и в конце концов они, таким
образом, заполняют пространство Галактики тем, что называют космическим
излучением. Это излучение достигает Земли извне и, следовательно, состоит из
всех возможных атомных ядер -- водорода, гелия и более тяжелых элементов, --
энергии которых изменяются примерно от сотен или тысяч миллионов
электрон-вольт до величин, в миллион раз больших. Когда частицы этого
высотного излучения вторгаются в верхние слои атмосферы Земли, они
сталкиваются здесь с атомами азота или кислорода атмосферы или атомами
какого-либо экспериментального устройства, которое подвергают воздействию
космического излучения. Результаты воздействия могут быть затем исследованы.
Другая возможность состоит в конструировании очень больших ускорителей
элементарных частиц. В качестве прототипа для них может считаться так
называемый циклотрон, который был сконструирован в Калифорнии в начале
тридцатых годов Лоуренсом. Основная идея конструкции этих установок состоит
в том, что благодаря сильному магнитному полю заряженные атомные частицы
принуждают многократно вращаться по кругу, так что они на этом круговом пути
могут снова и снова ускориться электрическим полем. Установки, в которых
могут быть достигнуты энергии во много сотен миллионов электрон-вольт, в
настоящее время действуют во многих местах земного шара, главным образом в
Великобритании. Благодаря сотрудничеству 12 европейских стран в Женеве
строится очень большой ускоритель такого рода, который, как надеются, будет
давать протоны энергией до 25 миллионов электрон-вольт. Эксперименты,
проведенные с помощью космического излучения или очень больших ускорителей,
выявили новые интересные черты материи. Кроме трех основных строительных
кирпичей материи -- электрона, протона и нейтрона, -- были открыты новые
элементарные частицы, которые порождаются в этих происходящих при высоких
энергиях столкновениях и которые по истечении исключительно малых
промежутков времени исчезают, превращаясь в другие элементарные частицы.
Новые элементарные частицы имеют свойства, подобные свойствам старых, за
исключением своей нестабильности. Даже самые стабильные среди новых
элементарных частиц имеют продолжительность жизни только около миллионной
доли секунды, а время жизни других -- еще в сотни или тысячи раз меньше. В
настоящее время известно приблизительно 25 различных видов элементарных
частиц. Самая "молодая" из них -- отрицательно заряженный протон, который
называют антипротоном.
Эти результаты кажутся на первый взгляд опять уводящими в сторону от
идей о единстве материи, так как число фундаментальных строительных кирпичей
материи, по-видимому, снова увеличи-
лось до количества, сравнимого с количеством различных химических
элементов. Но это было бы неточным толкованием действительного положения
вещей. Ведь эксперименты одновременно показали, что частицы возникают из
других частиц и могут быть превращены в другие частицы, что они образуются
просто из кинетической энергии таких частиц и могут снова исчезнуть, так что
из них возникнут другие частицы. Стало быть, другими словами: эксперименты
показали полную превращаемость материи. Все элементарные частицы в
столкновениях достаточно большой энергии могут превратиться в другие частицы
или могут быть просто созданы из кинетической энергии; и они могут
превратиться в энергию, например в излучение. Следовательно, мы имеем здесь
фактически окончательное доказательство единства материи. Все элементарные
частицы "сделаны" из одной и той же субстанции, из одного и того же
материала, который мы теперь можем назвать энергией или универсальной
материей; они -- только различные формы, в которых может проявляться
материя.
Если сравнить эту ситуацию с понятием материи и формы у Аристотеля, то
можно сказать, что материю Аристотеля, которая в основном была "потенцией",
то есть возможностью, следует сравнивать с нашим понятием энергии; когда
элементарная частица рождается, энергия выявляет себя благодаря форме как
материальная реальность.
Современная физика не может, естественно, удовлетвориться только
качественным описанием фундаментальной структуры материи; она должна
попытаться на основе тщательно проведенных экспериментов углубить анализ до
математической формулировки законов природы, определяющих формы материи, а
именно элементарные частицы и их силы. Четкое разграничение между материей и
силой или силой и веществом в этой части физики больше проведено быть не
может, так как любая элементарная частица не только сама порождает силы и
сама испытывает воздействие сил, но и в то же самое время сама представляет
в данном случае определенное силовое поле. Квантово-механический дуализм
волн и частиц является причиной того, что одна и та же реальность проявляет
себя и как материя, и как сила.
Все попытки найти математическое описание для законов природы в мире
элементарных частиц до сих пор начинались с квантовой теории волновых полей.
Теоретические исследования в этой области были предприняты в начале
тридцатых годов. Но уже первые работы в этой области выявили очень серьезные
трудности в области, где квантовую теорию пытались объединить со специальной
теорией относительности. С первого взгляда кажется, будто две теории,
квантовая и теория относительности, относятся к столь различным сторонам
природы, что практически они никак не могут влиять друг на друга и что
поэтому требования обеих теорий должны быть легко выполнимы в одном и том же
формализме. Но более точное исследование показало, что обе эти теории
вступают в определенном пункте в конфликт, в результате чего и проистекают
все дальнейшие трудности.
Специальная теория относительности раскрыла структуру пространства и
времени, которая оказалась несколько отличной от структуры, приписывавшейся
им со времени создания ньютоновской механики. Наиболее характерная черта
этой вновь открытой структуры -- существование максимальной скорости,
которая не может быть превзойдена любым движущимся телом или
распространяющимся сигналом, то есть скорости света. Как следствие этого два
события, имеющие место в двух весьма удаленных друг от друга точках, не
могут иметь никакой непосредственной причинной связи, если они происходят в
такие моменты времени, когда световой сигнал, выходящий в момент первого
события из этой точки, достигает другой только после момента свершения
другого события и наоборот. В этом случае оба события можно назвать
одновременными. Поскольку никакое воздействие любого рода не может
передаться от одного процесса в один момент времени другому процессу в
другой момент времени, оба процесса не могут быть связаны никаким физическим
воздействием.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
еще в переменных магнитных полях между звездами. Во всяком случае,
оказывается, что атомные ядра долгое время удерживаются переменными
магнитными полями в пространстве Галактики, и в конце концов они, таким
образом, заполняют пространство Галактики тем, что называют космическим
излучением. Это излучение достигает Земли извне и, следовательно, состоит из
всех возможных атомных ядер -- водорода, гелия и более тяжелых элементов, --
энергии которых изменяются примерно от сотен или тысяч миллионов
электрон-вольт до величин, в миллион раз больших. Когда частицы этого
высотного излучения вторгаются в верхние слои атмосферы Земли, они
сталкиваются здесь с атомами азота или кислорода атмосферы или атомами
какого-либо экспериментального устройства, которое подвергают воздействию
космического излучения. Результаты воздействия могут быть затем исследованы.
Другая возможность состоит в конструировании очень больших ускорителей
элементарных частиц. В качестве прототипа для них может считаться так
называемый циклотрон, который был сконструирован в Калифорнии в начале
тридцатых годов Лоуренсом. Основная идея конструкции этих установок состоит
в том, что благодаря сильному магнитному полю заряженные атомные частицы
принуждают многократно вращаться по кругу, так что они на этом круговом пути
могут снова и снова ускориться электрическим полем. Установки, в которых
могут быть достигнуты энергии во много сотен миллионов электрон-вольт, в
настоящее время действуют во многих местах земного шара, главным образом в
Великобритании. Благодаря сотрудничеству 12 европейских стран в Женеве
строится очень большой ускоритель такого рода, который, как надеются, будет
давать протоны энергией до 25 миллионов электрон-вольт. Эксперименты,
проведенные с помощью космического излучения или очень больших ускорителей,
выявили новые интересные черты материи. Кроме трех основных строительных
кирпичей материи -- электрона, протона и нейтрона, -- были открыты новые
элементарные частицы, которые порождаются в этих происходящих при высоких
энергиях столкновениях и которые по истечении исключительно малых
промежутков времени исчезают, превращаясь в другие элементарные частицы.
Новые элементарные частицы имеют свойства, подобные свойствам старых, за
исключением своей нестабильности. Даже самые стабильные среди новых
элементарных частиц имеют продолжительность жизни только около миллионной
доли секунды, а время жизни других -- еще в сотни или тысячи раз меньше. В
настоящее время известно приблизительно 25 различных видов элементарных
частиц. Самая "молодая" из них -- отрицательно заряженный протон, который
называют антипротоном.
Эти результаты кажутся на первый взгляд опять уводящими в сторону от
идей о единстве материи, так как число фундаментальных строительных кирпичей
материи, по-видимому, снова увеличи-
лось до количества, сравнимого с количеством различных химических
элементов. Но это было бы неточным толкованием действительного положения
вещей. Ведь эксперименты одновременно показали, что частицы возникают из
других частиц и могут быть превращены в другие частицы, что они образуются
просто из кинетической энергии таких частиц и могут снова исчезнуть, так что
из них возникнут другие частицы. Стало быть, другими словами: эксперименты
показали полную превращаемость материи. Все элементарные частицы в
столкновениях достаточно большой энергии могут превратиться в другие частицы
или могут быть просто созданы из кинетической энергии; и они могут
превратиться в энергию, например в излучение. Следовательно, мы имеем здесь
фактически окончательное доказательство единства материи. Все элементарные
частицы "сделаны" из одной и той же субстанции, из одного и того же
материала, который мы теперь можем назвать энергией или универсальной
материей; они -- только различные формы, в которых может проявляться
материя.
Если сравнить эту ситуацию с понятием материи и формы у Аристотеля, то
можно сказать, что материю Аристотеля, которая в основном была "потенцией",
то есть возможностью, следует сравнивать с нашим понятием энергии; когда
элементарная частица рождается, энергия выявляет себя благодаря форме как
материальная реальность.
Современная физика не может, естественно, удовлетвориться только
качественным описанием фундаментальной структуры материи; она должна
попытаться на основе тщательно проведенных экспериментов углубить анализ до
математической формулировки законов природы, определяющих формы материи, а
именно элементарные частицы и их силы. Четкое разграничение между материей и
силой или силой и веществом в этой части физики больше проведено быть не
может, так как любая элементарная частица не только сама порождает силы и
сама испытывает воздействие сил, но и в то же самое время сама представляет
в данном случае определенное силовое поле. Квантово-механический дуализм
волн и частиц является причиной того, что одна и та же реальность проявляет
себя и как материя, и как сила.
Все попытки найти математическое описание для законов природы в мире
элементарных частиц до сих пор начинались с квантовой теории волновых полей.
Теоретические исследования в этой области были предприняты в начале
тридцатых годов. Но уже первые работы в этой области выявили очень серьезные
трудности в области, где квантовую теорию пытались объединить со специальной
теорией относительности. С первого взгляда кажется, будто две теории,
квантовая и теория относительности, относятся к столь различным сторонам
природы, что практически они никак не могут влиять друг на друга и что
поэтому требования обеих теорий должны быть легко выполнимы в одном и том же
формализме. Но более точное исследование показало, что обе эти теории
вступают в определенном пункте в конфликт, в результате чего и проистекают
все дальнейшие трудности.
Специальная теория относительности раскрыла структуру пространства и
времени, которая оказалась несколько отличной от структуры, приписывавшейся
им со времени создания ньютоновской механики. Наиболее характерная черта
этой вновь открытой структуры -- существование максимальной скорости,
которая не может быть превзойдена любым движущимся телом или
распространяющимся сигналом, то есть скорости света. Как следствие этого два
события, имеющие место в двух весьма удаленных друг от друга точках, не
могут иметь никакой непосредственной причинной связи, если они происходят в
такие моменты времени, когда световой сигнал, выходящий в момент первого
события из этой точки, достигает другой только после момента свершения
другого события и наоборот. В этом случае оба события можно назвать
одновременными. Поскольку никакое воздействие любого рода не может
передаться от одного процесса в один момент времени другому процессу в
другой момент времени, оба процесса не могут быть связаны никаким физическим
воздействием.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52