И.Л.Розенталь
ГЕОМЕТРИЯ, ДИНАМИКА, ВСЕЛЕННАЯ
А Н Н О Т А Ц И Я
Книга посвящена проблемам современной физики и космологии.
Рассматривается современная геометрия и ее связь с
динамикой, новейшие модели эволюции Метагалактики,
обсуждается проблема структуры физического пространства и
его размерность. Все эти проблемы теоретической физики и
космологии автор излагает для читателей, знакомых с общей
физикой в объеме курсов, читаемых в вузах. Книга рассчитана
на читателей, интересующихся современными достижениями
космологии и физики.
Научно-популярная литература АН СССР.
"Планета Земля и Вселенная"
R E A D M E
Существует добрая традиция набирать и распространять на
носителях только художественную или специальную литературу.
Но эта книга показалась мне столь интересной, несмотря на
уже достаточно давний год издания, что я решил ее набрать. В
свое время поразительным образом получила широкую
известность теория относительности Эйнштейна, что в общем-то
крайне удивительно, если учесть косность интересов
обывателя. Говорят, что в свое время даже выпускались
брошюры типа "теория относительности для домашних хозяек".
Вероятно, сама мысль о том, что мир может быть абсолютно не
таким, каким он кажется нам с нашими органами чувств и
бытовым опытом была такой потрясающей, что вызывала интерес
даже у людей далеких от физики.
С тех пор физика несколько ушла вперед. Но интерес к
тому, в каком же мире мы живем, уже успел быстро угаснуть,
как угасает и всякая газетная сенсация. А вопрос весьма-таки
интересный - поскольку мир действительно вовсе не такой,
каким кажется. И вопросы о том, сколько измерений он имеет,
ПОЧЕМУ он такой, а не другой и т.п. кажутся относящимися
скорее к области фантастики или религии, чем науки. А уж то,
что на них возможно дать ответ - это уже воспринимается, как
абсолютная фантастика. Кстати, к вопросу о религии - слова о
"целенаправленности" развития мира, о "запланированности"
появления наблюдателя и т.п. звучат в устах современного
физика просто потрясающе - не потому ли многие из великих
физиков совершенно сознательно становились людьми верующими,
хотя об этом и не принято говорить. Не менее интересным
является и вопрос о том, КАК рождался наш (да и в общем-то
не только наш) мир и что с ним теперь происходит. А уж
вопрос, что с ним будет дальше - и вовсе животрепещущ.
Подход автора данной книги в этим вопросам очень
необычен. Другие авторы предпочитают этих вопросов просто не
касаться. И вообще поднятие их (этих вопросов) в физике
рассматривается как "дурной тон". Но в то же время на
большинство из них физика уже вполне в состоянии ответить -
если только дать себе труд немного пошевелить мозгами.
Современные ученые крайне не любят вопросов "Почему?",
поскольку это вопросы, которые могут пошатнуть незыблемые
твердыни науки, на коих покоится благополучие и
благосостояние как самой науки, так и всех ученых при ней. А
вопросы эти гораздо более актуальные, чем "Как?". Хотя и
этих последних ученые тоже не любят. Они вообще не очень
любят вопросы. И не очень любят излагать нормальными
человеческим словами и понятиями, до чего же они докопались,
видимо, справедливо полагая, что их могут при этом принять
за сумасшедших. И отсюда и начинают вылезать всякие "вектора
состояний", вращающиеся в "фазовых пространствах" и пр.,
поскольку если вы заговорите о измерениях выше третьего, то
вас немедленно отнесут к братству или сумасшедших, или
фантастов. А в то же время физика сегодня уже могла бы
рассказать очень много интересного и о нашем мире, и о
других мирах - если оторваться от многоэтажных формул и
весьма непонятных значков и трудновыговариваемых слов и
произнести все нормальным человеческим языком. Удивительно,
но большинство этих хитростей можно буквально "объяснить на
пальцах". Этим, собственно, и отличается физика от многих
других наук.
Эта книга как раз позволяет достаточно наглядно и
просто понять и представить себе тот мир, в котором мы НА
САМОМ ДЕЛЕ обитаем. Не тот, который мы привыкли видеть по
дороге от кухни до сортира, а тот, который НА САМОМ ДЕЛЕ
существует и который мы часто просто - увы - не в состоянии
воспринять. Но в состоянии о нем догадаться, в состоянии его
понять. И мир этот оказывается фантастически красивым,
гармоничным, настолько многообразным, что нам даже не всегда
удается его вообразить себе, нам, закованным в тиски
трехмерных оков и ограниченных вялотекущими секундами нашего
краткого времени. И на фоне этих чудесных видов наш
ежедневный путь из сортира в умывальную становится нам
гораздо менее интересен, нежели пути звезд и планет, пути
развития Вселенной, пути рождения и гибели Мира.
Эта книга не всегда все раскладывает по полочкам, до
чего-то вам придется доходить уже своим умом. Но она делает
- я надеюсь - самое главное: разбивает наше окостенелое
представление о застывшем, заморозившемся мире наших бытовых
представлений. Для того, чтобы понять ее, вполне достаточно
знаний по физике на уровне обычной школы, а то и того
меньше. Но она требует способности вообразить себе не очень
вообразимое и отказаться от тех привычных траекторий нашей
мысли, которые были вбиты в нас с детства. Наверное, этим и
отличаются великие физики от людей ординарных - умением
отказаться от общепринятых, "смерзшихся" понятий и
способностью взглянуть на вопрос "сверху".
Итак - приятного вам чтения и новых впечатлений.
M.
И.Л.Розенталь
ГЕОМЕТРИЯ, ДИНАМИКА, ВСЕЛЕННАЯ
Отв. ред. д-р ф.-м. наук А.Д.Линде
Москва, "Наука" 1987
ВНИМАНИЕ! В силу ограниченности шрифтов экрана и обычного
принтера нам придется ввести ряд условных обозначений. Схема
и иллюстрации будут воспроизведены по возможности.
~ - знак "около", "порядка".
~~ - две тильды одна под другой - "примерно равно".
~- - тильда над дефисом - "эквивалентно", надо полагать.
Скорее должно бы быть тильда над равно.
+- - "плюс-минус", т.е. минус под плюсом. Это может быть и в
надиндексе, как в W+- - бозоне.
** - знак возведения в степень. Иногда он делается в виде
надиндекса.
=< - меньше или равно
>= - больше или равно
~< - порядка или больше
>~ - порядка или меньше
/= - не равно
== - значок тождества, т.е. три черточки друг под другом.
--
> - значок "сумма"
--
-----------------,
\/ . . . . . - значок корня
---\
\
\ - значок интеграла.
\
\
\---
-> - стрелочка "переходит" или "стремится". Это же над
именем отрезка или латинской буквой - значок вектора.
^ - значок "дельта" (треугольничком)
ю - (в индексах) - греческая НЮ.
v - (в индексах) греческая ??? (V согнутая вверху налево).
A - (в индексах) - греческая "альфа".
ALPHA - греческая буква "альфа"
BETA - греческая буква "бета"
DL - дельта маленькое (этакое d в производных, но только с
загнутым хвостиком). В частных производных.
EPS - греческая буква "эпсилон" (?).
FI - греческая буква "фи"
GAMMA - греческая буква "гамма"
HP - постоянная планка - h с перечеркнутой палкой. Кажется,
что-то типа 1/247
LAM - греческая "лямбда" (или как там ее зовут, длина волны).
NU - греческая буква "ню".
OME- греческая "омега" большая.
PI - греческие "пи", длина окружности
PSI - такая греческая буква, кажется, читается "пси".
PSIG - "пси" большое
RO - буква "ро", обозначает обычно плотность чего-нибудь.
SIGM - греческая "сигма".
TAU - греческая буква "тау".
TETA - греческая буква "тета"
БЕСК - значок бесконечности (лежачая восьмерка)
<<...>> - выделенный текст (курсивом).
Надиндексы пишутся в верхней строке, подиндексы - в нижней,
в текущей же строке на этом месте ставится знак |. Будьте
аккуратны при разбиении на страницы.
Звездочка в знаке умножения означает точку; x означает
умножение крестиком (векторное и т.п.).
В сносках номер сноски заменен на ` . При этом сноска
следует сразу за текущим абзацем и выделена горизонтальными
линиями.
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Микеланджело принадлежит высказывание, что искусство
скульптора состоит в умении отсекать лишнее. Известны
аналогичные высказывания классиков литературы о писательском
мастерстве.
Вряд ли многословие угрожает авторам книг по физике и
математике. Некоторые из этих книг состоят почти полностью
из формул. Но существует другая опасность - многомыслие,
возникающие из-за желания автора охватить максимальное число
фактов и теорий, относящихся к рассматриваемой проблеме.
Именно этой опасности, усугубляемой широтой избранной
темы, хотел избежать автор настоящей книги, поэтому он
старался по возможности ограничить круг привлекаемого для
рассмотрения материала.
Однако, это не всегда удавалось в полной мере. Дело тут
вот в чем. Тема этой книги - новые представления о структуре
физического пространства и происхождении Метагалактики,
пересмотр старых. Необходимость же подобного пересмотра в
отличие от специальной или общей теории относительности,
базирующихся на небольшом количестве бесспорно установленных
фактов (опыт Майкельсона, отклонение света в гравитационном
поле Солнца и смещение перигелия Меркурия), основывается на
многих относящихся к различным областям физики
экспериментальных фактах.
И еще одну опасность предстояло избежать автору -
пройти между Сциллой и Харибдой научно-популярной книги -
найти в излагаемом материале верное сочетание, необходимую
пропорцию между устоявшимся, уже вошедшим в обиход и новым,
только появившимся, остромодным.
Непрофессионалу, возможно, трудно представить себе,
насколько физики (как, вероятно, и представители других
наук) подвержены моде.
Так, 1980 - 1982 гг. прошли под лозунгом: "Даешь распад
протона". Строились огромные установки, вкладывались большие
средства, а эта "проклятая" частица все еще не хочет
распадаться. Автор далек здесь от иронии: обнаружение
распада протона стало бы эпохой в физике, но увы...
В 1983 г. были модны многомерные теории Калуца-Клейна.
В 1984 - 1985 гг. стали популярны "супертеории",
основанные на таких понятиях, как "супергравитация",
"суперсимметрия", "суперпространство", "суперструны" и т.д.
Как подтверждение суперсимметрии оптимисты трактуют
буквально с неба снизошедшее излучение двойной звезды
Syg-X3. Пессимисты же более осторожны в своих выводах.
При создании книги мы воспользовались рекомендацией
А.К.Толстого: "О том, что очень близко, мы лучше умолчим".
Чтобы оценить все эти "супертеории", нужна некоторая
временн`ая перспектива, да и сделать их изложение простым
достаточно сложно. Поэтому автор сосредоточил свое внимание
на многомерных теориях, благо прошло уже достаточно времени
(несколько лет) с тех пор, как они оказались в центре
внимания. Впрочем, чтобы не прослыть суперретроградом, автор
не мог порой удержаться от использования терминов с
приставкой "супер".
Трактовать современные представления о пространстве, не
упоминая классические их образы - пространства Минковского и
Римана, равносильно постройке большого здания на песке.
Казалось необходимым кратко напомнить их свойства. Это,
возможно, придало книге некоторую архаичность.
Как видно из предисловия, поводов для замечаний
предостаточно. Автор будет благодарен читателям за деловое
