О здравом смысле

[apximhd]

Цитата из замечательной книги Л. Купера «Физика для всех». М., МИР, 1974.

Как же это верно и близко!


Здравый смысл современного поколения физиков опирается на квантовую теорию. Структура именно квантовой теории наиболее им близка, а ее соотношения кажутся им наиболее интуитивно ощутимыми и наглядными; именно в этой теории современные физики обладают чутьем, отличающим правильное от неправильного. Для них квантовая физика — ремесло, и они чувствуют все ее потаенные ходы, подобно тому как художники чувствуют, что можно изображать на холсте, или скульпторы — что можно сделать с мрамором. Любой физик может записать уравнения Максвелла или пользоваться законами Ньютона для нахождения эллиптических орбит планет, вращающихся вокруг Солнца.
Но когда этот физик сталкивается с более тонкими соотношениями классической физики, бывшими составной частью здравого смысла физиков девятнадцатого столетия, он обнаруживает, что эти соотношения почти полностью им забыты.

Физику, учившемуся после 1930 г., не составит большого труда вычислить вероятность перехода с одного атомного уровня на другой. Он сядет за стол с карандашом в руке и, сосредоточившись, получит правильный результат в течение часа или пары часов. Однако, если его попросить рассчитать возмущение орбиты планеты под действием небольшой соседней планеты, то он, как правило, не сможет, сев за стол, провести все эти вычисления. Он станет думать, обратится к какой-нибудь книге, подумает еще некоторое время, а затем, по-видимому, получит неверный результат.

Мир квантов — это тот мир, в котором живут физики начиная с двадцатых годов двадцатого столетия. Он стал настолько для них привычным, что, когда началась космическая эра и неожиданно возродился интерес к расчетам всевозможных орбит, к нахождению наиболее эффективных способов изменения орбит космических кораблей, к вычислению ориентации ракетных двигателей и т. д., то этим физикам пришлось заново учиться, чтобы вспомнить те соотношения, которые казались обыденными людям, хоть раз читавшим книгу Лапласа...

Comments

[ogn-slon.livejournal.com]

Тут дело отчасти в том, наверное, что физику 20 века требовалось знать гораздо больше, чем физику 18 или начала 19 века. Вольно было читателю Лапласа расписывать разные гравитационные пасьянсы из трех тел, сколько его душе угодно, -- ему не надо было осваивать термо- и электродинамику, тем более СТО, ОТО, КМ и КТП. А в 20 веке классическая задача трех тел как бы переквалифицировалась из фундаментально научной в прикладную, далее в инженерную. Ну, да, не обязан общий физик хорошо разбираться в некой узкой прикладной области и, особенно, в инженерном деле. :) Если сильно понадобится -- хороший физик разберется, конечно. Как-то так.

[al-pas.livejournal.com]

Наверное, я плохой физик, потому что после пяти с половиной лет обучения на физфаке мне понадобилось ещё три года, чтобы... даже не разобраться, а только начать думать, что я, возможно, разбираюсь в релятивистской задаче трёх тел.

[ogn-slon.livejournal.com]

Я про классическую задачу трех тел -- Купер же о ней говорил.

[al-pas.livejournal.com]

Да и классическая ненамного проще. Самое печальное, что интуиция в ней не работает. Вот, казалось бы, простая иерархическая система: Солнце-Земля-Луна. Можешь ли ты, не гугля, навскидку сказать, что произойдёт, если изменить в этой системе один единственный параметр — наклонение лунной орбиты? Как изменится поведение системы, если орбита Луны будет наклонена к орбите Земли под углом 90°?

[ogn-slon.livejournal.com]

Нет, не смогу. Но я, во-первых, не физик, а если бы стал физиком -- не факт, что стал бы хорошим физиком. :) А хороший-то физик разберется с такой задачей, я думаю, хоть и не за час, и, вероятно, не за день.

[al-pas.livejournal.com]

В конце концов, наверное, разберется (я же разобрался :)).
А правильный ответ: Луна примерно через 7 (семь!) лет упадёт на Землю.

[ogn-slon.livejournal.com]

Вау! (Пожелание подписчика: напиши как-нибудь популярный пост об этом, плиз.)

[fiviol.livejournal.com]

Я совсем не физик, но интуитивно вообще не могу себе представить, как бы такая система могла образоваться. А уж то, что она не будет устойчивой - интуитивно опять же - почти очевидно.

Смог бы я в этом разобраться - не знаю. Поэтому поддерживаю Костино пожелание: напиши популярный пост, а я попробую тогда это выяснить. :)

[al-pas.livejournal.com]

Витя, а как могла образоваться реальная, существующая ныне система Земля-Луна, ты себе представить можешь? Я — нет. :)

[fiviol.livejournal.com]

Я-то могу. Хотя мое представление скорее всего не соответствует не только реальным событиям, но и физическим законам. :)

[vgiv.livejournal.com]

"Здравый смысл современного поколения физиков опирается на квантовую теорию."

Вот совершенно не согласен с этим мнением, начиная с первой фразы. Если у меня и есть какая-то физическая интуиция, то она относится именно к классической физике, а не к квантовой - хотя последней я занимался немало.

И я могу представить, как начать вычислять возмущения орбит планет (хотя, конечно, не факт, что вычислю). А вот не знай я вывода формулы для вероятности перехода между атомными уровнями из Ландафшица-4 - не уверен, что знал бы, с чего начинать. Там, помимо первых принципов, нужен некий индуктивный скачок. И интуиция у меня вряд ли сработала бы.

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

В свое время Ньютон был полностью уверен в нестабильности Солнечной системы. Именно поэтому он считал, что закон всемирного тяготения по сути дела доказал существование бога, который периодически вмешивался в ход событий для того, чтобы Солнечная система не распадалась.

[al-pas.livejournal.com]

Да, а знаменитая сентенция Лапласа: «я более не нуждаюсь в этой гипотезе» как раз изначально и относилась к ньютоновской гипотезе божественного вмешательства, после того как Лаплас доказал устойчивость Солнечной системы.

[evgeniirudnyi.livejournal.com]

Как говорят, доказательство Лапласа было не совсем правильным и над проблемой стабильности Солнечной системы работы продолжили работать следующие поколения математиков. Насколько я читал, это еще остается открытым вопросом, то ли Земля погибнет от взрыва Солнца, то ли Солнечная система таки разлетится не дожидаясь взрыва Солнца.

[al-pas.livejournal.com]

По современным представлениям о звездной эволюции, Солнцу не хватит массы для взрыва. Его ожидает стадия красного гиганта с последующим плавным сбросом оболочки и сжатием в белый карлик — примерно через 5 миллиардов лет. Но в последнее время появились более пессимистичные прогнозы будущего Земли (см. работы Кастинга и др.). Из-за векового увеличения светимости Солнца (за последние 4 миллиарда лет она увеличилась на 30%) уже через 100 миллионов лет возникнет эффект «влажной стратосферы», и Земля начнёт терять воду. По оценкам, примерно через 500 миллионов лет воды на Земле практически не останется, и эпоха фанерозоя закончится. Таким образом, на то, чтобы найти себе новый дом, у человечества впереди в 50 раз меньше времени, чем предполагалось ранее.