-
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Newton mógł równie dobrze przyjąć, \e siła przyciągania
jest odwrotnie proporcjonalna do sześcianu odległości, a
nie kwadratu, jeśli tylko wymagałyby tego dane astro-
nomiczne. Natomiast Einstein nie mógłby włączyć takiego
prawa do swojej teorii, nie niszcząc przy tym jej pojęcio-
wej postawy. Właśnie dlatego czternaście równań Ein-
steina wykazuje nieuchronność, której brak trzem rów-
naniom Newtona.6
Widzimy, \e nieuchronność wią\e się ściśle ze strukturalną
prostotą. To samo piękno działa i w "logice rozwoju" fizycznych
teorii, i w "kontekstach odkryć" poszczególnych uczonych.
A więc nie piękno mechaniczne, lecz piękno struktury. Czy jest
ono podobne do piękna wyścigowego konia? Lub do posągu
młodzieńca Doryforosa, wyrzezbionego przez Polikteta, a uwa\anego
przez Greków za wzorzec proporcji ludzkiego ciała? Powraca tu więc
echem Wielka Teoria, a wraz z niÄ… problem symetrii jako istotnego
elementu piękna. Symetrie odgrywają ogromną rolę we współczesnej
fizyce, ale stawiajÄ…c zagadnienie symetrii, wkraczamy w "kontekst
uzasadnienia", czyli do tych treściowych elementów teorii fizycznych,
6 S. Weinberg, Sen o teorii ostatecznej, Wyd. Alkazar, Warszawa 1994, s. 172.
70
które prowadzą do właściwych empirycznych przewidywań i osta-
tecznie do przyjęcia danej teońi przez społeczność uczonych.
W fizyce symetria staje siÄ™ elementem matematycznej struktury
danej fizycznej teorii i symetriÄ™ spotyka ten sam los, co tÄ™ strukturÄ™.
Podlega ona ewolucji i kolejnym uogólnieniom w kierunku wyzna-
czonym przez wzrost strukturalnego piękna. Od prostych symetńi
przestrzennych do wyrafinowanych symetrii dynamiki oddziaływań
fundamentalnych. Idea jest ciągle ta sama, tylko trzeba ją umiejętnie
wyekstrahować z tego, co pierwotnie nazywano symetrią. Kwadrat
jest symetryczny, bo po obrocie o 90° wokół osi przechodzÄ…cej przez
jego środek pokrywa się sam ze sobą. Symetria jest więc w gruncie
rzeczy operacją (obrót), która coś zachowuje (kształt kwadratu).
A więc niekoniecznie musi się stosować tylko do figur przestrzen-
nych. Na przykład pomiędzy dwoma nukleonami w jądrze atomowym
działa siła, a więc jest pewna operacja (oddziaływanie), która coś
zmienia, ale coÅ› zachowuje i to coÅ›, co jest zachowane, okazuje siÄ™
istotne dla oddziaływań jądrowych tak, jak kształt jest istotny dla
kwadratu (zmiana kształtu spowodowałaby, \e kwadrat przestałby być
kwadratem). Tak rozumianą symetrię mo\na opisać matematycznie.
Odkrycie symetrii charakterystycznej dla danego oddziaływania jest
praktycznie równoznaczne ze stworzeniem teorii tego oddziaływania.
I tu problem piękna łączy się z programem jedności fizyki.
Oddziaływania elektromagnetyczne i jądrowe słabe (leptonowe)
Weinberg i Salam połączyli w jedno oddziaływanie, zwane elektrosła-
bym, poniewa\ udało się im zidentyfikować symetrię zjednoczonego
oddziaływania. Przewidywania empiryczne, wynikające z teorii
Weinberga-Salama, zostały potwierdzone eksperymentalnie w
akceleratorze, znajdujÄ…cym siÄ™ w CERN-ie pod GenewÄ…. W energiach
powy\ej 100 GeV (Gigaelektronowoltów) istnieje jedno elektrosłabe
oddziaływanie; poni\ej tej granicy energetycznej symetria, charaktery-
styczna dla oddziaływania elektrosłabego, ulega złamaniu na dwie
"mniejsze" symetrie i pojawiają się związane z nimi dwa oddziały-
wania: elektromagnetyczne i słabe jądrowe.
Tzw. Wielka Unifikacja Fizyki, czyli zjednoczenie oddziaływań
elektrosłabych z jądrowymi silnymi (hadronowymi) ciągle jeszcze
71
znajduje się na warsztacie fizyków-teoretyków, poniewa\ dotychczas
nie udało im się wyró\nić (spośród kilku kandydatur) właściwej
symetrii rządzącej zunifikowanymi oddziaływaniami. Wiadomo tylko,
\e Wielka Unifikacja występuje w energiach rzędu l O14 GeV. Są to
energie o wiele rzędów wielkości przewy\szające jakiekolwiek
mo\liwości uzyskania ich na ziemi, ale panowały one we Wszech-
świecie 10'39 sęk. po Wielkim Wybuchu. Jeśli słuszne są nasze
kosmologiczne teorie, Wszechświatem rządziła wówczas symetria
Wielkiej Unifikacji.
Ale do zdobycia pełnego piękna fizykom potrzeba jeszcze
jednego zjednoczenia - zjednoczenia grawitacji z wszystkimi
pozostałymi oddziaływaniami. Jest rzeczą zrozumiałą, i\ nale\y
oczekiwać tu jeszcze większych trudności ni\ w przypadku Wielkiej
Unifikacji. Teoria podpowiada, \e Superunifikacja - gdy\ tak fizycy
nazywają zjednoczenie grawitacji z innymi oddziaływaniami - mo\e
się dokonać tylko w energiach rzędu 1019 GeV. Energie takie [ Pobierz całość w formacie PDF ] - zanotowane.pl
- doc.pisz.pl
- pdf.pisz.pl
- zambezia2013.opx.pl