книги из ГПНТБ / Тригг Дж. Решающие эксперименты в современной физике

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Представление о «решающем эксперименте» не является новым для историков, философов и логиков науки. Начи­ ная с чисто философского бэконовского «эксперимента креста» (experimentum crucius), значимость которому придал в своей «Оптике» Ньютон, довольно распространенной и хо­ дячей стала вера в возможность выбора между двумя кон­ курирующими теориями какой-либо группы явлений с по­ мощью результатов единственного решающего эксперимента. Иногда эта вера выступает в еще более сильной форме— по­ рою считают, что новая физическая теория обязательно дол­ жна быть результатом обобщения опыта, т. е. ряда экспери­ ментов, среди которых один играет главную, решающую роль. Новейшая история физики как будто доставляет дополни­ тельный материал для упрочения такой веры. Стало почти общепризнанным, что эйнштейновская специальная теория относительности была результатом обобщения отрицатель­ ного (с точки зрения классической физики) исхода одного эксперимента — знаменитого опыта Майкельсона—Морли.

Может создаться впечатление, что это мнение разделяет­ ся и автором предлагаемой вниманию советского чита­ теля книги, известным американским ученым, редактором хорошо знакомого физикам всех стран журнала «Физикал Ревью Леттерс» проф. Джорджем Л. Триггом (см. стр. 7). В данном единичном случае, касающемся теории относитель­ ности, Тригг полностью оправдывает утвердительную часть прогноза видного современного историка науки Дж. Хол­ тона, считающего, что «в учебнике или дидактическом очер­ ке, в которых должен быть изложен большой материал, ве­ роятнее всего (по причинам объема или каким-либо другим) автор выберет один подходящий эксперимент, который мо­ жет быть убедительно представлен, а не ряд различных экспериментов, которые с исторической точки зрения явля­ ются такими же хорошими или даже лучшими аргументами» (Дж. Холтон, Эйнштейн и «решающий эксперимент», Ус­ пехи физических наук, 1971, т. 104, вып. 2, стр. 306).

Но все остальное содержание книги, относящееся к кван­ товой физике, однако, свидетельствует о том, что маловеро­ ятные события все же осуществляются. По отношению к квантовой теории, история экспериментальных оснований которой является сюжетом небольшого, но очень емкого

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА

Летом 1965 г. в университете Вашингтона в Сиэттле про­ исходила конференция поповым методам преподавания фи­ зики. Во время предварительного обсуждения программы было отмечено, что многие студенты с трудом воспринимают некоторые идеи современной физики, особенно относящиеся к квантовой теории, и что было бы полезно подробно рас­ сказать об экспериментах, лежащих в основе этих идей. Настоящая книга является попыткой удовлетворить потреб­ ность в учебном пособии подобного рода.

Выбор экспериментов, включенных в книгу, по неиз­ бежности является несколько произвольным. Было ясно, что основное внимание нужно обратить на идеи квантовой теории, поскольку они часто оказываются в противоречии со «здравым смыслом». С другой стороны, специальная тео­ рия относительности, несмотря на аналогичное расхожде­ ние со «здравым смыслом», не была включена в круг затра­ гиваемых вопросов, во-первых, потому, что она была раз­ вита почти целиком на основании единственного экспери­ мента, который слишком хорошо известен, чтобы здесь еще раз говорить о нем1’, а во-вторых, этот материал достаточно освещен Робертом Кацем в его книге «Введение в специаль­ ную теорию относительности»5’. То же самое относится к исследованиям свойств электрона, несомненно важным, но уже описанным в книге Дэвида Л. Андерсона «Открытие эле­ ктрона»3*’.

Предлагаемая книга может принести пользу читателям разной подготовки. Она построена так, чтобы быть понятной второкурснику колледжа или достаточно подготовленному первокурснику, имеющему хотя бы.качественное представ­ ление о классической физике; ему книга должна облегчить восприятие довольно парадоксальных идей, лежащих в ос-

8 ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА

нове современной физики. Она может также оказаться по­ лезной студентам старших курсов, желающим привести свои знания в лучшее соответствие с исторической перспек­ тивой. Исходя из этого, я пытался представить каждый эк­

сделать обсуждение опытов достаточно полным, чтобы стали

ком или частично воспроизведены или переведены многие оригинальные статьи. Ссылки на такие статьи в списках ли­ тературы к отдельным главам настоящей книги содержат просто название указанного сборника и его страницу.

Работе надэтой книгой содействовало много людей.Я при­

1

ВВЕДЕНИЕ

І_Іынешнему студенту может показаться странным, что * ^термин «современные» употребляется по отношению к группе экспериментов, большинство которых выполнено до 1930 г. Тем не менее это выражение, в определенном смы­ сле неточное, стало общеупотребительным для обозначения одного из двух главных исторических этапов развития фи­ зики. В «классический» период, начавшийся с Галилея и Ньютона и закончившийся около 1900 г., динамика разви­ лась в почти замкнутую область физики, послужившую об­ разцом для других ее направлений. К концу этого периода электромагнетизм из набора фокусов, показываемых в го­ стиной, превратился в изящное теоретическое построение, включившее в себя также и большую часть оптики,— на это понадобилось чуть больше столетия. В то же время проис­ ходило аналогичное превращение эмпирического искусства обращения с теплотой в науку термодинамику. В результате к концу девятнадцатого века физики могли дать достаточно последовательное, самосогласованное и довольно полное объяснение известных в то время фактов физического мира. Конечно, в таком объяснении имелись некоторые изъяны и пробелы, но, казалось, нет достаточных причин сомне­ ваться в том, что их удастся устранить, если измерения будут выполнены с точностью до «следующего знака после запятой»1).

По иронии судьбы это выражение, автором которого, повидимому, был лорд Кельвин, получило широкую известность благода­ ря тому, что оно было использовано в ежегоднике Чикагского универси­ тета А. А. Майкельсоном — ученым, эксперименты которого легли в ос­ нову одной из двух великих теорий, в корне изменивших старые пред­ ставления и ознаменовавших в физике своим появлением первую поло­ вину двадцатого столетия.