O stat'e G. Gamova, D. Ivanenko i L. Landau
"Mirovye postoyannye i predel'nyi perehod"

L.B.Okun'

ITEF, Moskva
opublikovano v zhurnale "Yadernaya Fizika", t.65, ss.1403-1405, 2002

V etom kratkom predislovii ob'yasnyaetsya, pochemu redkollegiya YaF reshila vosproizvesti na stranicah zhurnala tekst trudnodostupnoi sovremennomu chitatelyu stat'i treh avtorov, opublikovannoi v 1928 g.; kratko rasskazyvaetsya istoriya ee napisaniya, proslezhivaetsya sud'ba obsuzhdaemyh v nei voprosov s 1881 g. do 2001 g. i vliyanie etoi stat'i na sovremennuyu fundamental'nuyu fiziku.

20 oktyabrya 1927 g. v "Zhurnal russkogo fiziko-himicheskogo obshestva pri Leningradskom universitete: chast' fizika" postupila stat'ya [1] Georgiya Antonovicha Gamova (1904 - 1968), Dmitriya Dmitrievicha Ivanenko (1904 - 1994) i L'va Davidovicha Landau (1908 - 1968) "Mirovye postoyannye i predel'nyi perehod". (V oglavlenii zhurnala dano i nazvanie stat'i po-nemecki: "Uber die Weltkonstanten und den Grenzubergang".) Stat'ya byla napisana v kachestve shutlivogo podarka studentke, za kotoroi vse troe molodyh druzei uhazhivali. (Nezadolgo do konchiny D.D. Ivanenko ya po telefonu rassprashival ego ob istorii napisaniya stat'i, no familiyu studentki on vspomnit' ne smog ili ne zahotel). Vposledstvii puti avtorov razoshlis', no ni odin iz nih ni razu ne soslalsya na stat'yu [1] v svoih posleduyushih stat'yah. Ona ne byla vklyuchena v dvuhtomnik trudov L.D. Landau [2].

Edinstvennyi sled v tvorchestve Gamova mirovye konstanty ostavili v kachestve inicialov mistera Tompkinsa - geroya ryada nauchno-populyarnyh knig, opublikovannyh Gamovym.

No v stat'e, k kotoroi sami avtory otneslis' kak k pustyaku, soderzhalis' ves'ma ser'eznye idei, imevshie glubokie istoricheskie korni, idei, okazavshie ser'eznoe vliyanie na dal'neishee razvitie fundamental'noi fiziki i prodolzhayushie vyzyvat' spory sredi professional'nyh fizikov-teoretikov i v nashi dni.

Pervym, kto ukazal na vazhnost' mirovyh konstant, byl izvestnyi irlandskii fizik Dzhordzh Dzhonston Stoni (1826 - 1911), mnogoletnii sekretar' Irlandskogo korolevskogo obshestva. On pridumal i vvel v fiziku termin "elektron" i izmeril velichinu elementarnogo elektricheskogo zaryada . Ispol'zuya etu velichinu, a takzhe izvestnye znacheniya skorosti sveta i gravitacionnoi konstanty , Stoni predlozhil [3] estestvennye (t.e. davaemye samoi prirodoi) edinicy dliny, vremeni i massy:

Vyrazhenie dlya bylo polucheno priravneniem potencialov Kulona i N'yutona:

Vyrazheniya dlya - iz razmernyh soobrazhenii priravnivaniem, tak skazat', "maksimal'noi kineticheskoi energii" i kulonovskoi energii . Chto kasaetsya , to ochevidno, chto ono ravno . Interesno, chto vyrazhenie dlya energii v vide poyavilos' zadolgo do teorii otnositel'nosti. (Po-sushestvu, ono neyavno prisutstvovalo eshe v obsuzhdenii chernyh dyr Laplasom [4].)

Kogda v 1899 g. Maks Plank otkryl konstantu , nazvannuyu vposledstvii ego imenem, on vvel [5] chetyre mirovye estestvennyh edinicy (dliny, vremeni, massy i temperatury), kotorye v sovremennyh oboznacheniyah imeyut vid:

gde - izvestnaya konstanta Bol'cmana:

gde K - gradus Kel'vina.

Plank, po-vidimomu, ne znal o edinicah Stoni, kotorye, kak legko proverit', otlichayutsya ot plankovskih mnozhitelem , gde . Goryachim storonnikam edinic Planka byl A. Edington [6]. V protivoves emu P. Bridzhmen [7] schital, chto k real'noi fizike eti edinicy otnosheniya ne imeyut. Dal'neishee razvitie fiziki pokazalo, chto pravda byla na storone Edingtona.

V stat'e [1] avtory vozvrashayutsya ot plankovskih edinic k universal'nym mirovym konstantam i obsuzhdayut logicheskuyu strukturu budushei edinoi teorii v terminah etih konstant. Idei Gamova, Ivanenko i Landau byli podhvacheny i razvity v ryade statei ih druga Matveya Petrovicha Bronshteina (1906 - 1938), rasstrelyannogo vo vremya stalinskih repressii. Bronshtein predstavil v graficheskom vide na ploskosti klassifikaciyu fizicheskih teorii [8] - [10]. Ego graficheskaya shema predstavlyala kak by razvertku kuba. Vpervye prostranstvennoe izobrazhenie kuba bylo opublikovano A. Zel'manovym [11,12] i obsuzhdalos' G. Gorelikom [13] i avtorom [14].

Esli na treh ortogonal'nyh osyah otlozhit' (vernee, ), i , to vershina () otvechaet nerelyativistskoi mehanike, () - special'noi teorii otnositel'nosti, () - nerelyativistskoi kvantovoi mehanike, () - kvantovoi teorii polya, () - obshei teorii otnositel'nosti. Naibol'shii interes predstavlyaet vershina , kotoraya otvechaet relyativistskoi kvantovoi gravitacii. Imenno zdes' sosredotocheny v techenie poslednih desyatiletii usiliya teh mnogochislennyh fizikov-teoretikov, kotorye pytayutsya postroit' tak nazyvaemuyu "Teoriyu Vsego" (TOE - Theory of Everything). Oni nadeyutsya, chto v ramkah etoi teorii im udastsya postroit' posledovatel'nyi podhod k superstrunam i vychislit' mnogochislennye fundamental'nye parametry Standartnoi Modeli (takie kak kalibrovochnye konstanty svyazi tipa , otnosheniya mass leptonov i kvarkov i t.d., sm., naprimer, [16], [15]).

Nedavno k idee kuba teorii nezavisimo prishel izvestnyi nemeckii fizik-teoretik Yurg Martin Frelih. Svoi mysli on izlozhil v lekcii pri vruchenii emu medali Maksa Planka [17]. V otlichie ot opisannyh vyshe rabot, Frelih pristraivaet k kubu teorii eshe chetvertoe izmerenie (dlya konstanty Bol'cmana ) i nazyvaet poluchennuyu konstrukciyu "Giperkub Planka". Po moemu mneniyu, status v sovremennoi fizike korennym obrazom otlichaetsya ot statusa ili massy Planka. Soglasno statisticheskoi fizike, temperatura predstavlyaet soboi srednyuyu energiyu ansamblya chastic. Poetomu - eto pereschetnyi mnozhitel' iz elektron-vol't ili dzhoulei v gradusy Kel'vina. Konechno, takzhe igrayut rol' pereschetnyh mnozhitelei. No dlya nih eta rol' vtorostepennaya. Osnovnaya rol' - predel'naya skorost' signalov v vakuume. Kogda skorost' chasticy blizka k , nachinaet rabotat' teoriya otnositel'nosti. Rol' kvanta deistviya ili uglovogo momenta v tom, chto, kogda eti velichiny blizki k , vstupaet v igru kvantovaya mehanika. Pri energii poryadka sushestvennuyu rol' dolzhny igrat' kvantovo-relyativistskie effekty v gravitacii. Chto zhe kasaetsya , to net takoi fizicheskoi velichiny s razmernost'yu , dlya kotoroi yavlyaetsya kriticheskim znacheniem. Plank vklyuchil v chislo chetyreh fundamental'nyh konstant, poskol'ku ono vhodit na ravnyh osnovaniyah s v otnoshenie i poskol'ku sto let tomu nazad ni kvantovoi mehaniki, ni teorii otnositel'nosti eshe ne bylo.

V zaklyuchenie ya hotel by ostanovit'sya na eshe odnoi vazhnoi roli raboty Gamova, Ivanenko i Landau. Chitatel', produmavshii ee soderzhanie, nikogda ne smozhet soglasit'sya s tem, chto mezhdunarodnaya sistema edinic SI [18,19,21] dolzhna sluzhit' v kachestve osnovy dlya prepodavaniya fiziki (sm. kritiku etoi sistemy v rabotah [22] - [24]).

Literatura

1. G. Gamov, D. Ivanenko i L. Landau, ZhRFHO. Ch. Fiz. 60 (1928) 13.

2. L.D. Landau, Sobranie trudov, M.: Nauka, 1969. T.t. 1, 2.

3. G.J. Stoney. The Philosophical Magazine and Journal of Science 11 (1881) 381-390.

4. P.S. Laplace, Exposition du Systems du Monde. Paris: Ed. J.B.M. Duprat, T. 2 (1976) 305. Perevod: Laplas P.S. Izlozhenie sistemy mira M.: Nauka, 1982.

5. M. Plank, Izbrannye trudy. M.: Nauka, 1975. S. 232.

6. A.S. Edington, Report on Gravitation. Proc. Lond. Phys. Soc. 30 (1918) 91.

7. P.V. Bridzhmen, Analiz razmernostei. Perevod so vtorogo angliiskogo izdaniya pod red. S.I. Vavilova. L.M.: 1934, Glava 8, str. 105-110.

8. M.P. Bronshtein, Uspehi Astronomicheskih Nauk, sbornik III (1933) str. 3 - 30 (osobenno str. 25).

9. M. Bronshtein, K voprosu o vozmozhnoi teorii mira kak celogo, v kn. Osnovnye problemy kosmicheskoi fiziki. Kiev, ONTI (1934), str. 186-218 (osobenno str. 210).

10. M.Bronshtein, Physikalische Zeitscrift der Sowjetunion 9 (1936) 140-157.

11. A. Zel'manov, Kosmologiya - v kn: Razvitie astronomii v SSSR, Nauka, Moskva, 1967, str. 320-390 (osobenno str. 323).

12. A. Zel'manov, Mnogoobrazie material'nogo mira i problema beskonechnosti Vselennoi - v kn.: Beskonechnost' i Vselennaya, Mysl', Mrskva, 1969, str. 274-324 (osobenno str. 302).

13. G. Gorelik, Razmernost' prostranstva, MGU, Moskva, 1983, Glava 5.

14. L.B. Okun, Sov. Phys. Usp. 34 (1991) 818.

15. S. Weinberg, Overview of theoretical prospects for understanding the values of fundamental constants in the The Constants of Physics, W. H. McCrea and M. J. Rees editors, Phil. Trans. R. Soc. London A310 (1983) 249.

16. M.J. Duff, L.B. Okun and G. Veneziano, physics/0110060.

17. J. Frohlich, Physikalische Blatter 57 (2001) Nr. 7/8, pp. 53-58.

18. Symbols, Units and Nomenclature in Physics: Document U.I.P. 20 (1978). International Union of Pure and Applied Physics, S.U.N. Commission.

19. Review of Particle properties. Phys. Rev. D45 (1992) Part II; page III.4.

20. Oboznacheniya, edinicy izmereniya i terminologiya v fizike. Dokument U.I.P. 20 (1978) Soyuza chistoi i prikladnoi fiziki. UFN 129 (1979) vyp. 2, s. 289.

21. The NIST reference on constants, units and uncertainty, http://physics.nist.gov./cuu/Units/international.html

22. D.V. Sivuhin, O Mezhdunarodnoi sisteme fizicheskih velichin. UFN 129 (1979) vyp. 2, s. 335.

23. M.A. Leontovich, O sistemah mer. Vestn. AN SSSR 6 (1964) 123.

24. L.B. Okun', Fizika elementarnyh chastic. M., Nauka, 1988. Prilozhenie 1, str. 141-149.

<< V nachalo

Publikacii s klyuchevymi slovami: fizika - fundamental'nye postoyannye Publikacii so slovami: fizika - fundamental'nye postoyannye
Sm. takzhe: Oklo: drevnii afrikanskii yadernyi reaktor Formula Einshteina Vsemirnyi god fiziki: triumf Einshteina Vneshnyaya ballistika pnevmaticheskogo oruzhiya Planka postoyannaya Nobelevskaya premiya po fizike za 2004 god Pochemu u koshek devyat' zhiznei? Vse publikacii na tu zhe temu >>