В. Л. Гинзбург Какие проблемы физики и астрофизики представляются
|
Скачать 5.53 Mb.
|
| СОДЕРЖАНИЕ В МИРЕ ФИЗИКИ И АСТРОФИЗИКИ В.Л.Гинзбург Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными (тридцать лет спустя, причем уже на пороге XXI века). Успехи физических наук. 1999.Т.169. №4. С.419 – 442………………………………………………………………..…4 В МИРЕ ХИМИИ А.Л.Бучаченко Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы. Успехи химии. 1999. Т. 68. С. 99 – 118........................................................46 ВОЗНИКНОВНИЕ ЖИЗНИ Р.Нудельман Загадки, тайны и коды жизни. – Ростов н/Д : Феникс, 2007. – 470 с.(Избранное)………………………………………….............78 КИБЕРНЕТИКА И ЭВОЛЮЦИЯ В.Ф.Турчин Феномен науки: Кибернетический подход к эволюции. Изд. 2-е М.: ЭТС. – 2000. – 368 с. (Избранное)……………………......165 21 ВЕК – РОЖДЕНИЕ МЕГАНАУКИ А.А.Крушанов Megasciense: новые рубежи наукогенеза. СОВРЕМЕННАЯ КАРТИНА МИРА. ФОРМИРОВАНИЕ НОВОЙ ПАРАДИГМЫ. Сборник статей. – М., 2001, с. 23 – 69……………...…281 В МИРЕ ФИЗИКИ И АСТРОФИЗИКИ В.Л.Гинзбург, академик РАН, лауреат Нобелевской премии по физике В.Л.Гинзбург Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными (тридцать лет спустя, причем уже на пороге 21 века)? Успехи физических наук. 1999. т.169. №4. С.419–442. Почти 30 лет назад была опубликована статья автора с похожим названием [1]. Ее основная цель, в значительной мере имеющая образовательный характер, состояла в том, чтобы расширить горизонт молодых физиков. Для этого был составлен и прокомментирован некоторый «список» проблем, представляющихся особенно важными и интересными. Разумеется, любой подобный «список» субъективен и неполон, но «нельзя объять необъятное», и какое-то его ограничение неизбежно. Автор несколько раз дополнял «список» и пояснения к нему (последний вариант см. в [2]). В настоящей статье преследуется та же цель, что и раньше, но с учетом ситуации на конец XX века. 1. Введение Скорость развития науки в наше время поражает. Буквально в продолжение одной–двух человеческих жизней произошли гигантские изменения в физике, астрономии, биологии, да и во многих других областях. Читатели могут проследить сказанное даже на примере своей семьи. Так, мой отец, родившийся в 1863 г., был младшим современником Максвелла (1831–1879). Мне самому было уже 16 лет, когда в 1932 г. были открыты нейтрон и позитрон. А ведь до этого были известны только электрон, протон и фотон. Как-то нелегко осознать, что электрон, рентгеновские лучи и радиоактивность открыты лишь около ста лет назад, а квантовая теория зародилась только в 1900 г. Вместе с тем сто лет – это так мало не только по сравнению с примерно 3 млрд. лет с тех пор, когда на Земле зародилась жизнь, но и с возрастом современного вида людей (Homo sapiens), составляющим порядка 50 тыс. лет! Полезно вспомнить и то, что первые великие физики Аристотель (384–322 гг. до н.э.) и Архимед (около 287–212 гг. до н.э.) отделены от нас более чем двумя тысячелетиями. Но в дальнейшем наука прогрессировала сравнительно медленно, и не последнюю роль здесь играл религиозный догматизм. Лишь со времен Галилея (1564–1642) и Кеплера (1571–1630) физика стала развиваться все ускоряющимися темпами. Но, кстати сказать, даже Кеплер считал, что существует сфера неподвижных звезд, которая «состоит изо льда или кристалла». Общеизвестна и борьба Галилея за утверждение гелиоцентрических представлений, за что он в 1633 г. был осужден инквизицией. Какой путь пройден с тех пор всего за 300–400 лет! Его итог–известная нам современная наука. Она уже освободилась от религиозных пут и церковь сегодня, по крайней мере, не отрицает роль науки [3]. Правда, антинаучные настроения и распространение лженауки (в особенности астрологии) и в наши дни имеют место, в частности, в России. Однако лишь победа тоталитаризма (большевизма–коммунизма, фашизма) может радикально помешать прогрессу в науке в результате возникновения явлений типа лысенковщины. Будем надеяться, что до этого не дойдет. Так или иначе, можно рассчитывать на то, что в XXI в. наука будет развиваться не менее быстро, чем в уходящем XX столетии. Трудность на этом пути, быть может, даже главная трудность, как мне кажется, связана с гигантским увеличением накопленного материала, объема информации. Физика так разрослась и дифференцировалась, что за деревьями трудно разглядеть лес, трудно охватить мысленным взором картину современной физики как целого. Между тем такая картина существует и, несмотря на все ответвления, у физики имеется стержень. Таким стержнем являются фундаментальные понятия и законы, сформулированные в теоретической физике. Содержание последней ярко отражено в Курсе Л.Д.Ландау–Е.М.Лифшица–Л.П.Питаевского. Последний из этих авторов продолжает дело своих предшественников. Курс в дополненном виде переиздается, хотя, к сожалению, недостаточно быстро. Курс ЛЛП, как и многочисленная другая учебная и монографическая литература, образует ту базу, на которой основывается работа во всех разделах физики и в близких направлениях. Однако все эти книги не могут отражать последнего слова в науке, по ним трудно, или невозможно, чувствовать биение пульса научной жизни. Такой цели, как известно, служат семинары. Я сам руковожу в ФИАНе одним из таких семинаров уже больше 40 лет. Он проводится еженедельно (по средам) и продолжается два часа. Типичная повестка дня: новости из текущей литературы, а затем два (или реже один) доклада на самые различные физические и околофизические темы. 1500-е заседание семинара было проведено 24 мая 1996 г. в форме, близкой к «капустнику», оно отражено в журнале «Природа» [4]. 1600-е заседание состоялось 13 января 1999 г. На семинаре сейчас бывает в среднем около 100 человек – это научные сотрудники из ФИАНа и других институтов, а также немногие студенты МФТИ. С некоторым удивлением должен заметить, что подобных семинаров широкого профиля, по-видимому, проводится довольно мало. Преобладают узкопрофессиональные семинары или, особенно за границей, так называемые коллоквиумы. Последние длятся один час и посвящены только одному обзорному докладу. Зато за границей распространены содержащие много новостей журналы «Nature», «Physics Today», «Physics World», «Contemporary Physics» и некоторые другие. К сожалению, у нас в России все эти журналы сейчас сравнительно малодоступны, особенно без запоздания. Думаю, что «Успехи физических наук» достаточно доступны и приносят немалую пользу. Однако, как я давно считаю, всего этого мало, и я пропагандирую «проект» (как сейчас стало модно говорить), отраженный в названии настоящей статьи. Речь идет о составлении некоторого списка проблем, представляющихся в данное время наиболее важными и интересными. Эти проблемы должны в первую очередь обсуждаться или комментироваться в специальных лекциях или статьях. Формула «все об одном и кое-что. обо всем» весьма привлекательна, но уже нереальна – за всем не угонишься. Вместе с тем некоторые темы, вопросы, проблемы как-то выделены по различным причинам. Здесь может играть роль важность темы для судеб человечества (выражаясь высокопарно), вроде проблемы управляемого ядерного синтеза с целью получения энергии. Выделены, конечно, и вопросы, касающиеся самого фундамента физики, ее переднего фронта (эта область часто именовалась и именуется физикой элементарных частиц). Несомненно, особое внимание привлекают и некоторые вопросы астрономии, которую сейчас, как и во времена Галилея, Кеплера и Ньютона, трудно (да и не нужно) отделять от физики. Вот такой список (разумеется, меняющийся со временем) и составляет, по моему убеждению, некий «физический минимум». Это темы, о которых каждый физик должен иметь некоторое представление, знать, о чем идет речь. Быть может менее тривиально мнение, что достичь подобной цели вовсе не так уж трудно, не так уж на это нужно потратить много времени и сил. Но для этого необходимы известные усилия не только со стороны «обучающихся», но и со стороны «старших товарищей». Именно, нужно отобрать темы для «физминимума», составить соответствующий «список» и прокомментировать его, пояснить, наполнить содержанием. Это я и попытался сделать на кафедре проблем физики и астрофизики МФТИ, организованной в 1968 г. Для этой цели читались специальные дополнительные лекции (всего их было прочтено около 70, прекратились они «по техническим причинам»; см. [2, с.229]). Для этой же цели в 1970 г. была написана статья [1], носившая похожее название, как и настоящая. В дальнейшем статья неоднократно переиздавалась (конечно, с изменениями), ее последний вариант открывает книгу [2], изданную в 1995 г. За прошедшие с тех пор несколько лет не так уж много появилось нового. Такой недостаток можно компенсировать. Хуже другое – за 30 лет все мое изложение в какой-то мере морально устарело. Трудно это четко сформулировать, но такова судьба всех статей и книг подобного типа. Кстати сказать, в юности для меня большую роль сыграла такая книга О.Д.Хвольсона «Физика наших дней (новые понятия современной физики в общедоступном изложении)», опубликованная в 1932 г. четвертым «просмотренным и дополненным» изданием [5]. Она, как мне сейчас представляется, уже тогда несколько устарела, если говорить о самом новом (тогда – о квантовой механике). А О.Д.Хвольсон (1852-1934) был тогда даже немного моложе, чем я в настоящее время. В общем, если бы я даже захотел сейчас написать нужную (на мой взгляд) книгу заново, то не смог бы этого сделать. Но, как известно, «лучшее – враг хорошего» и в надежде, быть может иллюзорной, что мой «проект» все же, если не «хорош», то полезен, пишу настоящую статью. Ниже предлагается «список» 1999 г. тех проблем, которые представляются «особенно важными и интересными». Как я полагаю, каждый физик должен быть знаком с этим «физминимумом» – знать, пусть и поверхностно, о чем идет речь в отношении каждого из перечисленных вопросов. Нужно ли подчеркивать, что выделение «особенно важных и интересных» вопросов ни в какой мере не эквивалентно объявлению массы других физических вопросов неважными или неинтересными? Это же очевидно, но привычка к перестраховке побуждает все же сделать еще пару замечаний. «Особенно важные» проблемы выделяются не тем, что другие не важны, а тем, что на обсуждаемый период времени находятся в фокусе внимания, в какой-то мере находятся на главных направлениях. Завтра эти проблемы могут оказаться уже в тылу, на смену им придут другие. Выделение «особенно важных» проблем, конечно, субъективно, возможны и нужны различные взгляды на этот счет. Однако я решительно хотел бы отмести упрек в том, что выделение производится под диктовку собственных научных интересов, собственной активной работы в физике. Так, больше всего мне в моей научной деятельности были и остаются дороги вопросы, связанные с излучением равномерно движущихся источников [6], но их в «списке» не было и нет. К сожалению, пришлось сталкиваться с осуждением «списка» по той причине, что там нет темы, интересующей критикующего. Вспоминаю в этой связи, как мой старший друг А.Л.Минц (1895-1974) после появления статьи [1] сказал мне: «Если бы Вы написали эту статью до избрания академиком, то никогда не стали бы им». Возможно, что он был прав, но все же верю в большую широту взглядов коллег. 2. «Список» особенно важных и интересных проблем 1999 г. Как говорится в известной поговорке: «Чтобы узнать, каков пудинг – нужно его есть» (The proof of the pudding is in the eating). Поэтому перейду к делу и предъявлю «список», о котором упоминалось. 1. Управляемый ядерный синтез. 2. Высокотемпературная и комнатнотемпературная сверхпроводимость. 3. Металлический водород. Другие экзотические вещества. 4. Двумерная электронная жидкость (аномальный эффект Холла и некоторые другие эффекты). 5. Некоторые вопросы физики твердого тела (гетероструктуры в полупроводниках, переходы металл-диэлектрик, волны зарядовой и спиновой плотности, мезоскопика). 6. Фазовые переходы второго рода и родственные им. Некоторые примеры таких переходов. Охлаждение (в частности, лазерное) до сверхнизких температур. Бозе-эйнштейновская конденсация в газах. 7. Физика поверхности. Кластеры. 8. Жидкие кристаллы. Сегнетоэлектрики. 9. Фуллерены. Нанотрубки. 10. Поведение вещества в сверхсильных магнитных полях. 11. Нелинейная физика. Турбулентность. Солитоны. Хаос. Странные аттракторы. 12. Разеры, гразеры, сверхмощные лазеры. 13. Сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра. 14. Спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика. Кварк-глюоновая плазма. 15. Единая теория слабого и электромагнитного взаимодействия. W±- и Z°-бозоны. Лептоны. 16. Стандартная модель. Великое объединение. Суперобъединение. Распад протона. Масса нейтрино. Магнитные монополи. 17. Фундаментальная длина. Взаимодействие частиц при высоких и сверхвысоких энергиях. Коллайдеры. 18. Несохранение СР-инвариантности. 19. Нелинейные явления в вакууме и в сверхсильных электромагнитных полях. Фазовые переходы в вакууме. 20. Струны. М-теория. 21. Экспериментальная проверка общей теории относительности. 22. Гравитационные волны, их детектирование. 23. Космологическая проблема. Инфляция. Λ-член. Связь между космологией и физикой высоких энергий. 24. Нейтронные звезды и пульсары. Сверхновые звезды. 25. Черные дыры. Космические струны (?). 26. Квазары и ядра галактик. Образование галактик. 27. Проблема темной материи (скрытой массы) и ее детектирования. 28. Происхождение космических лучей со сверхвысокой энергией. 29. Гамма-всплески. Гиперновые. 30. Нейтринная физика и астрономия. Нейтринные осцилляции. Выделение именно 30 проблем (точнее, пунктов в «списке»), конечно, крайне условно. Да и некоторые из них можно было бы разделить. В [1] было 17 проблем, в [2] их было уже 23. В заметке [7] перечислены 24 проблемы. В письмах, поступивших в «Physics Today» по поводу этой заметки, высказывалось мнение [8], что в список нужно было бы поместить также образование звезд, атомную и молекулярную физику (я, правда, не знаю, что конкретно имеется в виду), вопрос о некоторых очень точных измерениях. Пришлось мне познакомиться и с другими предложениями дополнить «список». Некоторые из них учтены, но другие (например, касающиеся квантовых компьютеров, «оптики» атомных пучков, полупроводниковых приборов и т.д.) пришлось оставить без внимания. Несомненно, любой «список» не догма, что-то можно выбрасывать, что-то дополнять в зависимости от интересов лекторов и авторов соответствующих статей. Более интересен вопрос об эволюции «списка» со временем, ибо это отражает процесс развития физики. В «списке» 1970–1971 гг. [1] кваркам было уделено лишь три строчки при перечислении различных попыток объяснить спектр масс. Это не свидетельствовало о моей проницательности, что признано в [2]. Однако тогда (в 1970 г.) ведь кваркам было всего лет 5–6 (в смысле возраста соответствующей гипотезы), и судьба представлений о кварках была действительно не ясна. Сейчас ситуация, конечно, совершенно иная. Правда, самый тяжелый t-кварк был обнаружен лишь в 1994 г. (его масса, по данным на 1999 г., составляет wt=176±6 ГэВ). В «списке» [1] нет, естественно, фуллеренов, открытых в 1985 г.[9], нет гамма-всплесков (первое упоминание об их обнаружении было опубликовано в 1973 г.; см. [2] и ниже). Высокотемпературные сверхпроводники были синтезированы в 1986–1987 гг., но в «списке»[1], тем не менее, эта проблема рассматривалась довольно подробно, ибо она обсуждается начиная с 1964 г. Вообще за 30 лет в физике сделано немало, но, по моему мнению, не так уж и много появилось существенно нового. Во всяком случае, [1;2] и вышеприведенный в какой-то мере характеризуют развитие и состояние физической и астрофизической проблематики с 1970–1971 гг. и по настоящее время. Практически по каждому пункту можно было бы привести большое число ссылок на литературу. Но это представляется здесь явно неуместным. К тому же возникла бы проблема приоритета, касаться которой особенно не хотелось бы. Ниже я старался свести число ссылок к минимуму, иногда они носят случайный характер, предпочтение отдавалось, естественно, ссылкам на УФН, а также на «Physics Today». |
Похожие:
 |
Информационный дайджест: политика, образование, университеты Центр физики элементарных частиц и астрофизики создан при Новосибирском университете |
|
Институт ядерных исследований учёный совет Институт ядерных исследований Российской академии наук образован в 1970 году для создания экспериментальной базы и проведения фундаментальных... |
 |
Физики Анализ работы в прошлом учебном году (что сделали, что новое, когда ремонт, что закуплено, на какие средства) |
|
Контрольные вопросы Что такое рынок? Какие виды рынков вы знаете? Какие факторы необходимо учесть в многофакторных моделях оценки при расчете емкости рынка для потребительских товаров, а какие —... |
|
«Царицынская №1» г. Волгограда паспор ткабинета физики паспорт кабинета физики |
|
Учитель и заведующий кабинетом физики Правилами по технике безопасности для кабинетов (лабораторий) физики общеобразовательных школ |
|
Фонетические упражнения Прочитайте текст по абзацам и озаглавьте их. Назовите основные проблемы, рассмотренные в каждом абзаце. Скажите, какие абзацы можно... |
|
Ископаемые слова в нашем говоре Какие люди, какие лица! Наш первый Новый год |
|
Контрольная работа №1 1 Приведите проекционные формулы оптических... Определите, число изомеров и укажите, какие из них являются энантиомерами, а какие – диастереомерами |
|
Исследование: бракосечетание «Вот вырастишь, узнаешь!» А давайте узнаем сейчас. Ведь мы не дети. Проведём своё маленькое исследование, узнаем, с чего начинается... |
|
Антология Москва «Academia» «Academia» С. С. Аверинцев, В. И. Васильев, В. Л. Гинзбург, В. Л. Иноземцев, В. А. Кириллин, Д. С. Лихачев, И. М. Макаров (председатель),... |
|
Какие опасные риски могут возникнуть при осуществлении операционного контроля Какие виды опасных факторов встречаются в общественном питании и риски связанные с ними |
|
Инструкция по охране труда при выполнении лабораторных работ раздела... Данная инструкция по охране труда при выполнении лабораторных работ по молекулярной физике и тепловым явлениям в кабинете физики... |
|
Требования программы Academic. 3 Объем Лицензии какие Продукты разрешается... Объем Лицензии — какие Продукты разрешается использовать по Лицензии Учреждению. 3 |
|
Задачах математической физики Цель курса ... |
|
Г. Москва. Валерий Мухарьямов Большая гостиная в доме Лизы. У окна стоит письменный стол, над которым развешены какие-то схемы и рисунки. В углу сияет никелированными... |