Cтраница 4
Туннельный эффект известен в физике давно. Это один из основных квант ьо-механических эффектов, и разобраться в нем можно, только подходя к нему с позиций квантового описания происходящих событий. Действительно, здесь в полном смысле слова царство микрофизики со всем тем, что нередко кажется парадоксальным с точки зрения наших привычных представлений, нашего опыта. [46]
Если принять во внимание достаточно сложную физику коллапсирую-щего звездного ядра и трудность численных расчетов, то не удивительно, что определение конечного этапа эволюции массивных звезд оказалось одной из самых сложных проблем теоретической астрофизики. Один из источников затруднений связан со сложным глобальным взаимодействием гравитационных и гидродинамических сил, с одной стороны, и процессом переноса нейтрино - с другой. Кроме того, существуют еще не вполне ясные детали в наших представлениях о микрофизике горячего и плотного вещества. Поэтому понятно, почему вплоть до настоящего времени практически всем расчетам моделей коллапса ядра и взрыва сверхновых присущи те или иные известные недостатки, которые потенциально могут влиять на конечный результат моделирования. [47]
Термодинамика является макрофизической наукой. Термодинамика не касается микроструктуры вещества и характера движения микрочастиц, составляющих тела. Это делает аппарат термодинамики, с одной стороны, независимым от новых открытий в области микрофизики, с другой стороны, не применимым к системам, для которых макрофизические понятия ( такие, как давление и температура) теряют смысл, например к высокотемпературной плазме или к газу под глубоким вакуумом. [48]
Различают микрофизику и макрофизику облаков. Макрофизика изучает перемещения воздушных масс, приводящие к образованию, росту и испарению облака в целом. Микрофизика рассматривает микроструктуру облака, исследует процессы образования, слияния, испарения водяных капель. В частности, микрофизика изучает условия формирования тех или иных осадков. [49]
По своему значению и содержанию этот процесс можно сравнить с тем, что происходило в физике в начале нынешнего столетия, когда стала бурно развиваться микрофизика, изучающая процессы, в которых участвуют элементарные частицы материи - электроны, ядра, атомы, молекулы. Ее разделы - такие, как механика, термодинамика, электродинамика, - давали стройное количественное описание явлений, охватывающих макроскопические тела. Однако только успехи микрофизики, отыскание законов, управляющих движением элементарных частиц, позволили связать все разделы физики в одно целое, создать единое стройное здание из разрозненных блоков. Ясно, что микрофизика не отменила достижений классической физики, но в огромной мере расширила их, раскрыв неизвестный до тех пор мир явлений. В физике утвердился новый способ мышления - ищущий атомно-молекулярные механизмы явлений и позволяющий связывать друг с другом внешне весьма различные процессы. [50]
В классической физике считается, что система обладает в каждый момент однозначной непрерывно изменяющейся совокупностью свойств, которые определяются измеряемыми величинами, имеющими вполне определенные значения. Именно возможность установления этой непрерывности и эта точность в определении величин, характеризующих систему, рассматривалась, вообще говоря, как доказательство того, что физика изучает объективную реальность, свойства которой не зависят от наблюдателя. В противоположность этому в квантовой микрофизике объект выступает как носитель не точно измеримых величин, а совокупности потенциально возможных статистических распределений, характеризующих измеряемые величины, распределений, каждое из которых вступает в силу лишь с момента измерения соответствующей величины. Если отвлечься от всех измерений, то не имеет смысла считать, что величины, сопоставляемые с объектами, имеют определенные значения. Мы видели ( в частности, это следует из общих рассуждений фон Неймана), что это не позволяет делать математическая форма вероятностных распределений, поскольку ни в одном состоянии объекта все величины одновременно не могут быть без дисперсии. [51]
Наряду с этим соотношения неопределенности Гейзенберга показывают, что чем в большей степени обнаруживается один из аспектов частицы, тем более теряется второй аспект. Этим объясняется то, что волновая механика дает возможность одновременно использовать два, казалось бы, противоречащих друг другу понятия - плоской однородной бесконечно протяженной волны и локализованной корпускулы. Именно поэтому эти два столь различных образа никогда не вступают в противоречие между собой; один из аспектов всегда ослабевает, когда усиливается другой. Здесь проявляется очень интересная особенность представлений современной микрофизики. Данное обстоятельство Бор выразил словами: Волна и частица - это ( взаимно) дополнительные аспекты реальности. Каждый раз, когда поведение частицы может быть охарактеризовано распространением плоской монохроматической волны, ее корпускулярный аспект пропадает, а каждый раз, когда это поведение характеризуется перемещением корпускулы, локализованной в пространстве, пропадает ее волновой аспект. [52]
Первая нз них - идея солитонов, которые в Институте Анри Пуанкаре мы называем волнами с горбом. Эта идея де Бройля, ранее считавшаяся устарелой и слишком классической, сейчас играет все большую роль, как уже говорилось выше. Ей, несомненно, принадлежит большое будущее, но при условии, что будет решена фундаментальная проблема, с которой мы имеем дело уже в течение 25 лет, а именно отсутствие общего принципа, на основании которого мы могли бы выбрать одно нелинейное волновое уравнение из бесчисленного множества возможных. Если когда-либо мы сможем найти такое уравнение, то родится новая микрофизика. [53]