Мы же размышляли над «дурацкой проблемой» о том, что такое дифференциальные уравнения. Потом совершенно независимо обнаружили, что результаты физиков - это элементы уже «нашей» готовой теории. Мы даже и не думали, что это как-то связано с квантовой физикой. Речь идет, я скажу специалистам, об «антиполях», о «духах» и т.п. Кстати, это научный термин - «дух», ghost. Этот термин сами физики выдумали, в физике есть другие мистические слова - аномалия, перенормировка и так далее. Они указывают на то, что сам этот язык ненормален. Это на самом деле, я бы сказал так, полублатной язык. Физикам просто уже не хватает слов, чтобы объяснить происходящее.
Я сейчас абсолютно уверен, что ВТОРИЧНОЕ дифференциальное уравнение превратит квантовую физику в точную науку в том же смысле, каковой является классическая физика, благодаря языку «первичных» дифференциальных уравнений.
Вот, пожалуй, главное, что я хотел сказать. И еще хочу отметить, что вторичное дифференциальное уравнение - это язык очень интересный. Покажите мне, пожалуйста, картинку 12. Что общего у квантовой теории поля с этой картинкой? Сейчас я вам расскажу, что такое алгебраическая топология. Алгебраическая топология, если сказать попросту, это «исчисление дыр». На этом рисунке между точками А и B есть нульмерная дыра. Чтобы соединить точки А и B вы должны построить одномерный мост. При этом можно исчислять дырки. Вы мост переходите в одном направлении, поэтому дыра, как говорят математики, ориентирована. На этом чертеже показано, как можно складывать дырки. Если вы дырку А-B сложите с дыркой B-С - получите дырку С-А. Это теория нульмерных дырок.
Пожалуйста, следующий слайд. На этом торе я поясню вам теорию одномерных дырок. На верхнем торе вы видите две одномерных дырки. У одной край - красная линия, у другой - зеленая линия. Почему это дырка? Потому что, скажем, красный контур вы не можете стянуть в точку, двигаясь только по поверхности тора. Дырки можно складывать. Что значит, прибавить красную дырку саму к себе? Это значит два раза обойти ее в нужном направлении. А если вы возьмете трехкратную красную дырку и двукратную зеленую и сложите их, получится красивый трилистник на поверхности тора.
Так вот, бывают дырки двумерные, n-мерные, любой размерности. Это называется гомологиями. А функции на дырках являются когомологиями. Топологическую форму тела, если не принимать во внимание ее метрические размеры, можно довольно точно описать, сказав, какие дырки имеются и какой размерности. Этими данными можно описать топологию многомерной поверхности или, как мы говорим, многообразия.
А теперь давайте перейдем к нелинейным дифференциальным уравнениям и квантовой физике. Так вот, функции на дырках называются когомологиями. И если вы возьмете пластинку из какого-то металла и начнете ее сгибать, вы можете себе представить, что там образуются инфинитезимальные дырки. В зависимости от материала эти инфинитезимальные дырки будут разной формы, и они, эти дырки, описываются когомологиями типа Спенсера. Язык вторичного дифференциального исчисления когомологичен: он исчисляет эти инфинитезимальные дырки. Тут есть чему удивиться: элементарные частицы и исчисление бесконечно малых дыр!?
Теперь представьте себе, что я вам это рассказал, и вы что-то почувствовали. И теперь на этой базе мы начнем развивать точную науку? Не получится. Нужна все-таки очень аккуратная формализация. Нужно создать язык, сделать из него исчисление. Замечательно, что если мы будем рассматривать один аспект проблемы, получится язык для нелинейных уравнений. А если другой, так сказать, «социальный» аспект - это будет квантовая физика.
А.Г. У этого нового языка есть название?
А.В. Вторичное дифференциальное исчисление. А та небольшая часть физики, где он только-только начал использоваться, сейчас называется когомологической физикой. Но пока еще только очень ограниченное число людей это знает и над этим работает.
В оставшееся время я хотел бы попросить показать 14-й слайд. Я вам хочу задать вопрос: вы хорошо видите эти два текста?
А.Г. Вижу.
А.В. Представьте, что вы археолог, и раскапываете какую-то цивилизацию. Раскопали две плиты и видите письмена. Эти письмена принадлежат одной и той же цивилизации, но одна из них более архаична, другая - менее. По-вашему, какой из этих двух текстов более архаичен? Правый или левый?
А.Г. Правый.
А.В. Вы мне доставили большое удовольствие. Потому что правый текст написан на языке гильбертовых пространств, а левый - это язык вторичного дифференциального исчисления. Интересно, какое мнение будет у зрителей? Правда, я немножко поспешил, объявив ответ.
А.Г. Ну, у них было время, пока я решал, какая из этих частей мне кажется более архаичной. А вот наше время уже закончилось, к сожалению. Спасибо. Если я и не понял до конца, что вы хотели сказать, то, по крайней мере, почувствовал.
А.В. Это была моя цель. Спасибо.
Синхротронное излучение
30.09.03
(хр. 00:52:53)
Участники :
Михайлин Виталий Васильевич - доктор физико-математических наук
Халилов Владислав Рустемович - доктор физико-математических наук
Александр Гордон: …во-первых, мне очень понравилось определение «светящийся электрон». А во-вторых, сама история открытия увлекательна. Расскажите, если можно, с самого начала.
Виталий Михайлин: Начинается все с работы Д.Д. Иваненко и И.Я. Померанчука 1944 года. В книге Д. Гамова «Моя мировая линия» приведены воспоминания Д. Иваненко о научной жизни того времени и о том, как они с И. Померанчуком пришли к идее синхротронного излучения. Хотя так оно тогда не называлось. Как раз в это время в Америке построили первые синхротроны. А на научном семинаре, который проходил в Московском университете, обсуждалась проблема ограничения энергии в бетатроне - доходили до какого-то предела и не могли дальше ускорить. И Иваненко, и Померанчук на одном из семинаров (так он пишет в воспоминаниях) пришли к выводу, что это ограничение возникает за счет того, что происходят очень большие потери на излучение. И в первой работе они показали, что эти потери пропорциональны энергии в четвертой степени. Причем, многие известные физики возражали и говорили, что это излучение должно было бы гаситься. Но Иваненко и Померанчук решились и опубликовали свои результаты в «Физрэв» и в наших «Докладах Академии наук». Статья эта называлась «О максимальной энергии, достижимой в бетатроне», и в ней они показали, что потери пропорциональны энергии ускоренного электрона, а вот где это излучение, в какой спектральной области, они не написали.
А дальше получилось очень интересно. Американцы тут же отреагировали и стали искать это излучение. Блюит стал искать его в микроволновой области. Потом будет ясно, что это был неверный путь. Он косвенно показал, что эти потери есть, орбита схлопывалась в бетатроне, но прямого излучения он не видел. А прямое излучение увидели в 1947 году, на одном из первых синхротронов фирмы «Дженерал электрик». Синхротрон от бетатрона отличается тем, что бетатрон - индукционная машина, магнитное поле и несущее и ускоряющее - как в трансформаторе. А в синхротроне поворотные магниты расположены по кольцу, где электроны поворачивают, там они и стоят. И вот инженер Флойд Хабер проводил профилактику.
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 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
Я сейчас абсолютно уверен, что ВТОРИЧНОЕ дифференциальное уравнение превратит квантовую физику в точную науку в том же смысле, каковой является классическая физика, благодаря языку «первичных» дифференциальных уравнений.
Вот, пожалуй, главное, что я хотел сказать. И еще хочу отметить, что вторичное дифференциальное уравнение - это язык очень интересный. Покажите мне, пожалуйста, картинку 12. Что общего у квантовой теории поля с этой картинкой? Сейчас я вам расскажу, что такое алгебраическая топология. Алгебраическая топология, если сказать попросту, это «исчисление дыр». На этом рисунке между точками А и B есть нульмерная дыра. Чтобы соединить точки А и B вы должны построить одномерный мост. При этом можно исчислять дырки. Вы мост переходите в одном направлении, поэтому дыра, как говорят математики, ориентирована. На этом чертеже показано, как можно складывать дырки. Если вы дырку А-B сложите с дыркой B-С - получите дырку С-А. Это теория нульмерных дырок.
Пожалуйста, следующий слайд. На этом торе я поясню вам теорию одномерных дырок. На верхнем торе вы видите две одномерных дырки. У одной край - красная линия, у другой - зеленая линия. Почему это дырка? Потому что, скажем, красный контур вы не можете стянуть в точку, двигаясь только по поверхности тора. Дырки можно складывать. Что значит, прибавить красную дырку саму к себе? Это значит два раза обойти ее в нужном направлении. А если вы возьмете трехкратную красную дырку и двукратную зеленую и сложите их, получится красивый трилистник на поверхности тора.
Так вот, бывают дырки двумерные, n-мерные, любой размерности. Это называется гомологиями. А функции на дырках являются когомологиями. Топологическую форму тела, если не принимать во внимание ее метрические размеры, можно довольно точно описать, сказав, какие дырки имеются и какой размерности. Этими данными можно описать топологию многомерной поверхности или, как мы говорим, многообразия.
А теперь давайте перейдем к нелинейным дифференциальным уравнениям и квантовой физике. Так вот, функции на дырках называются когомологиями. И если вы возьмете пластинку из какого-то металла и начнете ее сгибать, вы можете себе представить, что там образуются инфинитезимальные дырки. В зависимости от материала эти инфинитезимальные дырки будут разной формы, и они, эти дырки, описываются когомологиями типа Спенсера. Язык вторичного дифференциального исчисления когомологичен: он исчисляет эти инфинитезимальные дырки. Тут есть чему удивиться: элементарные частицы и исчисление бесконечно малых дыр!?
Теперь представьте себе, что я вам это рассказал, и вы что-то почувствовали. И теперь на этой базе мы начнем развивать точную науку? Не получится. Нужна все-таки очень аккуратная формализация. Нужно создать язык, сделать из него исчисление. Замечательно, что если мы будем рассматривать один аспект проблемы, получится язык для нелинейных уравнений. А если другой, так сказать, «социальный» аспект - это будет квантовая физика.
А.Г. У этого нового языка есть название?
А.В. Вторичное дифференциальное исчисление. А та небольшая часть физики, где он только-только начал использоваться, сейчас называется когомологической физикой. Но пока еще только очень ограниченное число людей это знает и над этим работает.
В оставшееся время я хотел бы попросить показать 14-й слайд. Я вам хочу задать вопрос: вы хорошо видите эти два текста?
А.Г. Вижу.
А.В. Представьте, что вы археолог, и раскапываете какую-то цивилизацию. Раскопали две плиты и видите письмена. Эти письмена принадлежат одной и той же цивилизации, но одна из них более архаична, другая - менее. По-вашему, какой из этих двух текстов более архаичен? Правый или левый?
А.Г. Правый.
А.В. Вы мне доставили большое удовольствие. Потому что правый текст написан на языке гильбертовых пространств, а левый - это язык вторичного дифференциального исчисления. Интересно, какое мнение будет у зрителей? Правда, я немножко поспешил, объявив ответ.
А.Г. Ну, у них было время, пока я решал, какая из этих частей мне кажется более архаичной. А вот наше время уже закончилось, к сожалению. Спасибо. Если я и не понял до конца, что вы хотели сказать, то, по крайней мере, почувствовал.
А.В. Это была моя цель. Спасибо.
Синхротронное излучение
30.09.03
(хр. 00:52:53)
Участники :
Михайлин Виталий Васильевич - доктор физико-математических наук
Халилов Владислав Рустемович - доктор физико-математических наук
Александр Гордон: …во-первых, мне очень понравилось определение «светящийся электрон». А во-вторых, сама история открытия увлекательна. Расскажите, если можно, с самого начала.
Виталий Михайлин: Начинается все с работы Д.Д. Иваненко и И.Я. Померанчука 1944 года. В книге Д. Гамова «Моя мировая линия» приведены воспоминания Д. Иваненко о научной жизни того времени и о том, как они с И. Померанчуком пришли к идее синхротронного излучения. Хотя так оно тогда не называлось. Как раз в это время в Америке построили первые синхротроны. А на научном семинаре, который проходил в Московском университете, обсуждалась проблема ограничения энергии в бетатроне - доходили до какого-то предела и не могли дальше ускорить. И Иваненко, и Померанчук на одном из семинаров (так он пишет в воспоминаниях) пришли к выводу, что это ограничение возникает за счет того, что происходят очень большие потери на излучение. И в первой работе они показали, что эти потери пропорциональны энергии в четвертой степени. Причем, многие известные физики возражали и говорили, что это излучение должно было бы гаситься. Но Иваненко и Померанчук решились и опубликовали свои результаты в «Физрэв» и в наших «Докладах Академии наук». Статья эта называлась «О максимальной энергии, достижимой в бетатроне», и в ней они показали, что потери пропорциональны энергии ускоренного электрона, а вот где это излучение, в какой спектральной области, они не написали.
А дальше получилось очень интересно. Американцы тут же отреагировали и стали искать это излучение. Блюит стал искать его в микроволновой области. Потом будет ясно, что это был неверный путь. Он косвенно показал, что эти потери есть, орбита схлопывалась в бетатроне, но прямого излучения он не видел. А прямое излучение увидели в 1947 году, на одном из первых синхротронов фирмы «Дженерал электрик». Синхротрон от бетатрона отличается тем, что бетатрон - индукционная машина, магнитное поле и несущее и ускоряющее - как в трансформаторе. А в синхротроне поворотные магниты расположены по кольцу, где электроны поворачивают, там они и стоят. И вот инженер Флойд Хабер проводил профилактику.
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 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63