Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю
ТЕОРФИЗИКА ДЛЯ МАЛЫШЕЙ
Обозрение Игоря Иванова
НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology



"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

22.04.2002
23:35

Теорфизика для малышей -- 16: самоорганизованная критичность

    Эта заметка -- последняя из трилогии про свитер. Хоть ее можно читать и независимо, для понимания, о чем идет речь, я советую прочитать первую и вторую заметки из . . .

22.04.2002
14:26

Теорфизика для малышей -- 15: обратная задача рассеяния на примере Байкала

    Интригующее название, не правда ли? На самом деле, я хочу показать одну свою фотографию, сделанную осенью прошлого года на Байкале (106-й км Кругобайкальской ж/д, база . . .

07.02.2002
17:33

Теорфизика для малышей - 14: антропное происхождение численного значения массы протона

    В прошлой заметке я описал, откуда в безразмерных формулах появляются размерные величины и с чем связано явление размерной трансмутации с точки зрения теории. Там . . .

07.02.2002
17:31

Теорфизика для малышей - 13: развенчание размерной трансмутации

    Эта и последующая заметки являются продолжением обсуждения, начатого в заметке "Теорфизика для малышей-12: размерная трансмутация -- поразительнейшее явление в . . .

04.02.2002
00:42

Теорфизика для малышей-12: размерная трансмутация -- поразительнейшее явление в теорфизике

    Когда на первых курсах университета (а некоторым, если повезет, то еще в школе) хорошие преподаватели учат своих студентов "чувствовать физику", они обязательно обсуждают с ними анализ размерностей. Анализ размерностей -- не в том простом смысле, что "килограмм не может равняться километру" (это, слава богу, учителя стремятся привить еще со средней школы), а в конструктивном смысле, как сильный аргумент при нахождении ответов.

    Это, к примеру, означает то, что если в задаче просят найти какую-нибудь длину, а в формулировке присутствует единственный параметр размерности "метр", то ответ обязан иметь вид: этот единственный параметр помноженный на какой-то коэффициент. (Несложный пример: пушка может выстреливать снаряды под любым углом к горизонту, но только с определенной скоростью. Известна максимально возможная дальность полета снаряда. Чему равна максимально возможная высота подъема снаряда в воздух? Сопротивлением воздуха пренебречь.)

    Если же окажется так, что никакими манипуляциями с исходными данными (включая и "разрешенные" универсальные константы типа ускорения свободного падения для задач на движение в поле тяжести, постоянной Планка для квантовой механики и т.д.) размерность "метр" не получишь, то это значит, что ответить на вопрос задачи нельзя. (Пример: имеется пушка массы 500 кг, снаряды массы 10 кг и артиллерист массой 105 кг. Какова максимально возможная дальность полета снаряда?)

    Вкратце суть "размерных аргументов" можно сформулировать вкратце так: "Размерные физические величины берутся не просто так, а проистекают из других размерных величин".

    Теперь внимание: начинается то, что на первый взгляд кажется "ересью", но на самом деле -- это одно из самых поразительных явлений в теорфизике.

    Оказывается, что описанные выше размерные аргументы не всегда работают. В теории элементарных частиц есть явление под названием размерная трансмутация, которая означает, что в задаче появляется параметр размерности массы как будто бы ни из чего, а точнее сказать, непонятно из чего.

    Я в свое время в университете проходил размерную трансмутацию в курсе квантовой хромодинамики, но никакого особого внимания на ней не заострялось. И лишь недавно я осознал, насколько странным, математически противоестественным выглядит это явление.

    Я поясню суть размерной трансмутации на таком примере.

    Вот у нас есть адроны: протон, нейтрон, мезоны и т.п. (всякие лептоны оставим на время в покое). У всех у них есть какие-то массы, у кого-то больше, у кого-то меньше. Возникает вопрос: откуда берутся эти массы, можно ли их вывести?

    Ну, поскольку мы знаем, что адроны -- частицы составные, состоят из кварков, то логично предположить, что массы адронов определяются массами кварков. К сожалению, уже беглый взгляд на таблицу адронов отметает эту естественную гипотезу. Вот есть пи-мезоны с массой около 140 МэВ. А вот есть ро-мезоны, которые, будучи составлены из тех же кварков, имеют массу 770 МэВ, т.е. в 5 раз больше.

    Более того, оказывается, что масса кварка -- вещь вообще малопонятная. И наконец, современные исследования говорят, что даже если бы кварки были абсолютно безмассовые, то наблюдаемые массы протона, нейтрона и т.д. практически бы не изменились.

    Погодите-погодите, как же так? Что ж получается: если мы рассматриваем теорию (КХД) с безмассовыми кварками, то в нашей задаче у нас нет вообще никаких параметров размерности массы! Так откуда тогда возьмется масса протона?

    Студент-физик с улыбкой возразит, что, мол, с помощью известных фундаментальных констант типа скорости света и постоянной Планка можно "перегонять" одну размерность в другую. Поэтому если мы в задаче найдем, например, параметр с размерностью длины (например, радиус протона), то мы отсюда легко можем получить и размерность массы.

    Но беда-то в том, что у нас нет вообще никаких размерных параметров! В КХД мы работаем только с кварками и глюонами (лептоны в нашей задаче не при чем), исследуем то, как они друг с другом взаимодействуют и образуют связанные состояния. Массы кварков мы занулили, у глюонов массы не было с самого начала. Все константы связи -- величины безразмерные.

    То есть, получается, что задача-то наша -- полностью безразмерная!!! Так откуда могут взяться какие-то нетривиальные размерные параметры??!!

    Парадоксально, не правда ли? И тем не менее, физики умудрились совершить "подвиг", а именно, даже стартуя с безмассовой КХД, они (численно, с помощью решеточных вычислений) получили наблюдаемый спектр адронов с какими-то определенными массами. Не важно, близкими к наблюдаемым или нет (на самом деле, довольно близкими), главное, что вообще -- с какими-то массами!

    Только вот результаты таких вычислений представляются в несколько странном виде ...

    Впрочем, я хочу на этом пока остановиться. Про то, как выглядят результаты, я скажу позже, а пока я хочу, чтобы читатели прочувствовали "некомфортность", "странность" этой ситуации. Как будто бы основополагающая математическая теорема, четко доказанная, насквозь понятная и прозрачная, вдруг начинает давать сбои.

    Два послесловия.
    Первое -- в учебниках по КХД под размерной трансмутацией подразумевается появление не массы протона, а несколько иного параметра. Это различие, однако, не важно, поскольку одно влечет за собой другое. В изложенном здесь взгляде на вещи суть явления размерной трансмутации максимально обнажена. Размерная трансмутация выглядит словно никем не жданная, переворачавающая все с ног на голову гостья в теорфизике.

    Второе -- есть соблазн ввести с арсенал "разрешенных" фундаментальных констант гравитационную постоянную, и тогда можно без труда сконструировать размерность массы. Но это -- ложный путь. Ведь мы рассматриваем квантовую теорию поля, рассматриваем ее безо всякой связи с гравитацией. Мы нигде не обращаемся к гравитации, ее для нас пока словно вообще не существует. Гравитация, конечно, что-то будет менять в мире, но для проблемы происхождения массы протона в КХД она не нужна. Или все-таки... Впрочем, не буду торопить рассказ.

    И наконец, просьба. Я не знаю другого примера в теорфизике, который был бы аналогичен размерной трансмутации в КХД. Может, кто подскажет?

Что говорят об этом в Дискуссионном клубе?
262108  2002-05-24 11:48:14
Читатель
- Читатель-> spark ---> По просьбе автора "Теорфизики для малышей -12"--- возможно, подойдет такой пример. На дворе лежит куча грвия и рядом пустой плоский мешок (5м x 3м). Нужно плоским мешком перенести кучу гравия. Откуда у мешка появляется третье измерение (объем мешка) после заполнения его массой мелких гравинок? Численное решение - пожалуйста. Схема решения или алгоритм зависит от выбора констант. (плотность= предел отношения некоторой массы к объему, когда объем стягивают в точку; ускорение силы тяжести; и т.д.) Что фундаментальнее?

17.01.2002
20:58

Теорфизика для малышей - 11: про журналистское вранье и несчастную квантовую гравитацию

    Последние годы я активно занимаюсь написанием популярных новостных заметок о последних событиях в физике. Однако иногда ловишь себя на мысли, что гораздо более . . .

15.01.2002
21:03

Теорфизика для малышей - 10: свежайшие новости про Хиггсовский бозон, или возрождение 3-сигмового сигнала

    Это -- краткая заметка вдогонку подробной статьи Николая Никитина "Мелодрама под названием Время искать Хиггс". Хиггсовский бозон, как известно, пока не открыли . . .

13.01.2002
02:39

Теорфизика для малышей – 9: свитер с точки зрения материаловедения

    Итак, вернемся к нашему падающему свитеру и попытаемся понять, что заставляет его так долго "падать". Для тех, кто не в курсе дела, речь идет об интересной загадке из . . .

07.12.2001
22:17

Теорфизика для малышей–8: что может натворить потерянный знак "минус"

    Менее года назад Брукхэвенская Национальная Лаборатория обнародовала последние данные по измерению аномального магнитного момента мюона (читайте подробнее . . .

28.11.2001
00:10

Теорфизика для малышей – 7: про жидкость, "необязательное" агрегатное состояние вещества

    Представьте себе некий мир, который вовсе не состоит из атомов и молекул, а ну какой-то совсем другой. (Я понимаю, что эта фраза из серии "предположим, что шар ≈ это . . .

27.11.2001
23:25

Теорфизика для малышей -- 6: о том, что все состоит из атомов и что из этого следует

    После окончания школы, где-то в начале первого курса всякая там термодинамика, молекулярная физика и тому подобные дисциплины казались мне беспросветным лесом . . .

27.11.2001
23:23

Теорфизика для малышей – 5: про волновое уравнение

    Вокруг нас есть много примеров волновых процессов. Стандартный метод, с помощью которого физика доказывает, что в данной системе в самом деле должны существовать . . .

27.11.2001
23:18

Теорфизика для малышей – 4: про механическую неустойчивость и страшную экспоненциальную функцию

    Еще в детстве я не раз подмечал такую картину: повесил я, скажем, свитер на спинку стула, он там висит час, висит другой, а потом вдруг ≈ раз, и падает на пол. Причем . . .

27.11.2001
23:14

Теорфизика для малышей – 3: побудем в роли Бога.

    Честно говоря, иногда думаешь: ну хорошо, вот есть уравнения, описывающие наш мир, и из них следуют такие-то и такие-то явления. А вот интересно, что было бы, если бы . . .

27.11.2001
23:13

Теорфизика для малышей – 2: пару слов про дробный квантовый эффект Холла

    Эффект Холла ≈ это явление, происходящее, когда проводник с током помещают в магнитное поле. Движущиеся носители тока (например, электроны) чувствуют присутствие . . .

27.11.2001
23:08

Теорфизика для малышей -- 1: о том, что такое конденсированные среды и как теоретическая физика справляется с ними.

    В природе есть много таких систем, которые физики называют конденсированными средами. Типичная конденсированная среда — это когда есть очень много частиц, и при . . .

1

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100