С. Капица - Жизнь науки

До сих пор мы говорили о частицах, основные свойства которых мы знаем довольно обстоятельно. Но есть и другие частицы, существование которых известно или подразумевается. О свойствах таких частиц в: некоторых случаях можно только высказать предположения.

Предположение о существовании нейтрино было сделано Паули, чтобы избежать нарушения закона сохранения энергии при |5-распаде. Это — нейтральная частица. Масса нейтрино или равна нулю, или крайне мала (в энергетических единицах меньше нескольких кэв ). Сшш нейтрино считается равным 7г; магнитный момент или равен нулю,, или очень мал. В теории (3-распада нейтрино обычно описывается уравнением Дирака, что дает два типа нейтрино (собственно нейтрино и антинейтрино), связанных друг с другом, подобно электрону и позитрону-

Однако это не есть единственный возможный способ описания нейтрино. Другой способ описания, в котором нет антинейтрино, был предложен Майораной. Показано, что в приложении к распаду теория Майораны дает обычно те же результаты, что и теория Дирака. Исключение составляет рассмотренный недавно весьма маловероятный случай двойного Р-распада. Теория p-распада, основанная на гипотезе о существовании нейтрино, достигла некоторых успехов в объяснении общих свойств явления. В частности, удалось объяснить распределение по энергиям электронов распада. Но, с другой стороны, до сих пор не найдено вполне удовлетворительной формы этой теории. Вместо одной удовлетворительной теории Р-распада имеется несколько теорий, не вполне приемлемых.

Многое было сделано в полевой теории мезонов, впервые выдвинутой Юкавой в попытке объяснить ядерные силы. Мезон Юкавы следует отож-дэствить с л-мезоном. ц-Мезон, являющийся продуктом распада зт-ме-зона, слабо связан с нуклонами и поэтому не считается носителем ядерных сил. Теория Юкавы оказалась очень ценным ориентиром в экспериментальных исследованиях и, вероятно, содержит немало верных путей к будущей теории. В частности, мезонной теории мы частично обязаны открытием рождения мезонов при столкновениях быстрых нуклонов. С другой стороны, попытки математической формулировки мезонной теории имели весьма скромный успех. Часто бывает, что результаты, полученные в теории с помощью сложного математического аппарата, оказываются не лучше, чем прикидочная оценка порядка величины. Это неудовлетворительное положение будет, вероятно, исправлено только тогда, когда большее количество экспериментальных данных укажет нам путь к правильному пониманию.

Мы не пытаемся здесь обсуждать математический аппарат полевых теорий. Наша цель — проиллюстрировать на простых примерах полуко-личественные методы, которые могут оказаться полезными при интерпретации экспериментов. В некоторых случаях более строгое математическое рассмотрение не приводит к более точным результатам, ибо нет еще совершенной теории. В других случаях качественные соображения, приведенные в книге, могут служить введением к более полному изучению проблемы.

Вольфганг Эрнст Паули родился в семье профессора Венского университета. Учился он в Мюнхене. Как и многие выдающиеся теоретики его поколения, Паули был учеником Зоммерфельда. Одна из первых проблем, к которой молодой Паули приложил свои силы, был вопрос об аномальном эффекте Зеемана. О своей увлеченности этой задачей Паули писал: «Когда в Мюнхене друзья спрашивают меня: «Почему Вы так несчастливо выглядите», я всегда отвечал: «Разве может быть счастливым тот, кто размышляет об аномальном Зееман-эффекте?» Эта 8адача не была тогда решена Паули, но установленный им впоследствии (1924 г.) принцип, так называемый принцип Паули в квантовой механике, в конечном счете, привел при создании современной теории атома к полному решению и этого вопроса. После Мюнхена Паули работал в Геттингене и Гамбурге; год он провел у Бора в Копенгагене. С 1928 г. Паули стал профессором теоретической физики в Федеральном политехникуме в Цюрихе. Пять лет второй мировой войны Паули провел в США, работая в Институте перспективных исследований в Принстоне. Затем снова вернулся в Цюрих, где активно работал до последних дней жизни.

Работы Паули посвящены основным проблемам современной теоретической фи-зи1ш. Отмеченный Нобелевской премией 1945 г. принцип Паулп, связанпый с неразличимостью элементарных частиц, ныне воспринимается как один пз основных законов природы. Известное замечание Паули о сохранении энергии при |3-распаде привело к открытию нейтрино. Существенное значение имеют его исследования о пространственной временной и зарядовой инвариантности взаимодействий. Большов влияние на развитие физики оказали пе только работы Паули, но и сама его личность, для которой была характерна необычайная сила ума и ясность мысли. Паули не был хорошим лектором, однако он был блестящим полемистом. Многие его идеи были высказаны в виде замечаний, иногда ядовитых по форме, в ходе острых дискуссий и в обширной переписке.

Мы приводим предисловие к изданию 1956 года первой книги Паули «Теория относительности».

Тридцать пять лет тому назад, в относительно раннем возрасте — 21 года,— мною был написан этот обзор по теории относительности для энциклопедии математических наук. Статья впервые была опубликована в виде отдельной монографии вместе с предисловием А. Зоммерфельда, который, как редактор этого тома энциклопедии, нес ответственность за мое авторство. Цель статьи заключалась в полном обзоре всей литературы по теории относительности, существовавшей к тому времени (1921). С тех пор написание учебников, обзоров и статей по теорип относительности разрослось в поток, который вновь усилился в связи с 50-летней годовщиной первых работ Эйнштейна по теории относительности, в том самом 1955 г., когда все физики скорбили о его смерти.

В таком положении при новом издании книги следовало отказаться от всякой мысли о полноте обзора всей существующей теперь литературы. Поэтому для сохранения характера кнпги как исторического документа я решил просто перепечатать старый текст в его первоначальном виде, добавив только некоторое число примечаний в конце книги, относящихся к определенным местам изложения. Эти примечания должны дать читателю выборочные сведения о более поздних достижениях теории относительности, а также представить мои личные взгляды по некоторым спорным вопросам.

Особенно в последнем примечании, посвященном единой теории поля, я не мог скрыть от читателя свое скептическое отношение ко всем такого рода попыткам, которые предпринимались до сих пор, а также к надеждам на будущий успех теории такого рода. Эти вопросы тесно связаны с проблемой области применимости понятий классической теории поля в приложении к чертам атомного строения природы. Та критическая точка зрения, которую я осмелился развить в последнем параграфе первоначального текста, в отношении любых решений, следующих по этому классическому пути, с тех пор была существенно углублена в теоретико-познавательном анализе квантовой, или волновой, механики, сформулированной в 1927 г. С другой стороны, Эйнштейна до конца его жизни поддерживала надежда на полное решение, которое можно будет получить на пути классической полевой теории. Эта разница в точках зрения смыкается в великой нерешенной задаче о связи теории относительности и квантовой теории, которая несомненно будет еще долгое время занимать физиков. Следует в особенности еще отметить, что ясной связи между общей теорией относительности и квантовой механикой также не видно.