• Uspjesi i poteško e suvremene fizike
  • Tendencije razvoja
  • Povijest fizike




    Download 260.68 Kb.
    bet3/3
    Sana10.04.2017
    Hajmi260.68 Kb.
    1   2   3

    18
    POVIJEST FIZIKE

    najprije u kozmi

    kom zra

    enju stvaraju se i prou



    avaju svakodnevno pri akceleratorskim eksperimentima.



    Slika 0.4 Kvalitativno opisivanje obilja događaja, stvaranja, pretvorbi i međudjelovanja, koje se otkrilo u svijetu elementarnih

    estica bio je potpun uspjeh kvantne teorije


    Uspjesi i poteško

    e suvremene fizike. Mnogi drugi uspjesi koji su slijedili nisu bili tako potpuni, ostavljaju

    i ili neke nedore

    enosti ili zahtijevaju

    i uvođenje semiempiri

    kih pretpostavki. Kvantna teorija, kao uostalom i sve teorije prije, nailazi na velike poteško

    e pri opisivanju problema mnogih tijela. Oslanjaju

    i prora

    unske aproksimacije na eksperimentalne podatke, moglo se posti



    i shva

    anje supravodljivosti (H. Frohlich, 1950., J. Bardeen, L. N. Cooper i J. R. Schriffer, 1957.), suprafluidnosti (L. D. Landau, 1941.), razumjeti svojstva poluvodi

    a i predvidjeti mogu

    nost konstrukcije tranzistora (J. Bardeen i W. Shockley, 1946.). Shva

    ena su mnoga svojstva strukture atomske jezgre (W. Heisenberg, 1932., N. Bohr, 1936.; M. G. Mayer, 1948., J. H. D. Jensen, 1949., A. Bohr iB. Mottelson, 1953.), iako su tu svi uspješni pristupi nužno poluempiri

    ki zbog nedovoljnog poznavanja prave prirode nuklearnih sila. Poteško

    e su povezane s još vrlo površnim razumijevanjem svijeta elementarnih

    estica s jedne strane i sa stanjem u kvantnoj teoriji polja, s druge strane. U poratnim godinama završena je formulacija ra

    una smetnje u kvantnoj elektrodinamici (R. P. Feynman, 1949., J. Schwinger, 1948., S. Tomonaga, 1948., F. Dyson, 1949.) . Nađena je mogu

    nost uklanjanja beskona

    nosti koje se pojavljuju pri prora

    unima kroz postupak renormalizacije (H. A. Kramers, 1938.). Iako je mogu

    e konstruirati formulaciju teorije u kojoj se beskona

    nosti ne pojavljuju (tzv. postupak LZS), među znanstvenicima postoji

    vrsto uvjerenje da još uvijek nije postignuto potpuno razumijevanje. Kvantna elektrodinamika uspjela je objasniti mala odstupanja u vodikovom spektru (W. E. Lamb i R. C. Retherford, 1947.; H. A. Bethe, 1948.) te anomalnu veli

    inu magnetskog momenta elektrona (H. M. Foley i P. Kush, 1947., J. Schwinger, 1949.). Ni jedan od tih fenomena nije se mogao shvatiti u kvantnoj mehanici, gdje se ostalo na razini u kojoj nije u teoriju uklju

    ena mogu

    nost stvaranja i nestajanja

    estica. U jeziku kvantne elektrodinamike fizikalni foton uklju

    uje u sebi i bezbrojne virtualne parove elektron-pozitron, dok je elektron također okružen virtualnim fotonima i parovima, sve u neprekidnom međudjelovanju. Mnogobrojni pokusi



    19

    FIZIKA – ODABRANA POGLAVLJA

    u kojima se prou

    ava međudjelovanje elektrona i fotona nisu još otkrili nikakvo neslaganje s kvantno-elektrodinami

    kim teoritskim opisom, iako je ve

    postignuta to

    nost od jedne desettisu

    inke od 1%. To je dovelo do nastojanja da se ideje kvantne teorije polja primijene i na druge procese. Njena relativisti

    ka verzija bila je bitna za razumijevanje ve

    spomenutih mnogo

    esti


    nih fenomena. Važan sastojak današnje fizike su tzv. Feynmanovi dijagrami, slikoviti prikaz fizikalnih procesa u obliku simboli

    kog crteža kojemu se po jednostavnim pravilima mogu pridruživati odgovaraju

    i matemati

    ki izrazi. Isto je tako koristan i pojam S -matrice (W. Heisenberg, 1943.). Ta formulacija teorije želi raditi samo s eksperimentalno mjerljivim veli

    inama te se u njoj o

    ituje uzro

    na povezanost fizikalnih događaja. Kvantna teorija polja je jezik koji moderna znanost upotrebljava u opisivanju i prou

    avanju elementarnih

    estica. Ve

    1935. je H. Yukawa zaklju

    io da kratki doseg nuklearnih sila upozorava na postojanje nove elementarne

    estice, piona (C. M. G. Lattes, H. Muirhead, G. P. S. Occhialini i C. F. Powell, 1947.), kojoj je mogao predvidjeti i masu. No, zamršeni nelinearni sustav operatorskih jednadžbi kvantne teorije polja dopušta aproksimativna rješenja samo za slu

    aj dovoljno slabih međudjelovanja (elektrodinamika, slabe interakcije). Nesposobnost da se problem potpuno i dinami

    ki riješi naglašava važnost prou

    avanja simetrija međ u elementarnim

    esticama. Otkri

    e izotopnog spina (W. Heisenberg, 1932.), kvatnog broja stranosti (K. Nishijina, 1953M. Gell-M., ann, 1953.) i tzv. SU (3) simetrije (Y. Neeman 1961.; M. Gell-Mann 1961.) te izu

    avanje op

    ih zakona sa

    uvanja fizikalnih veli

    ina, omogu

    ilo je da se teoritski unaprijed predvidi postojanje mnogih novih

    estica. Sli

    no je u prošlom stolje

    u Mendeljejevljev periodni sustav elemenata upozorio na postojanje do tada nepoznatih elemenata. No, svijet elementarnih

    estica još uvijek nije uhva

    en u teoretske teme jer se neprestano otkrivaju nove neslu

    ene čestice i nova neo

    ekivana svojstva. Uz neo

    uvanje pariteta (tj. slabo međudjelovanje je u prostoru orijentirano; T. D. Lee i C. N. Yang 1956.), otkrivena je i zagonetna vremenska neobrativost nekih slabih procesa (raspad K° mezona, 1964.). Uporaba sve mo

    nijih i mo

    nijih akceleratora zna

    i promatranje tvari pod sve ve

    im i ve


    im pove

    anjem (u Hamiltonovom smislu tu postoji potpuna analogija s opti

    kim mikroskopom), u nadi da

    e se otkriti nešto novo, kao što se to do sada i događalo. Ima znakova da i subatomske

    estice, protoni, pokazuju neku strukturu kada se promatraju pod snopom elektrona vrlo visoke energije (kratka valna duljina, silno pove

    anje), baš kao što je nekada i atom pokazao strukturu, kada ju je Rutherford “osvijetlio” snopom α-

    estica. No poteško

    e, nepotpunosti i nedore

    enosti u razumijevanju prirode dopuštaju da se ozbiljno postavi pitanje nije li pragmati

    na metoda (oslanjanje na po

    etne, op

    evrijedne zakonitosti) u fizici, kako ju je definitivno uobli

    io Newton, istrajala svoj vijek? Pokušaji stvaranja jedinstvene osnovne teorije prirode (W. Heisenberg, 1954.) daleko su još od uspjeha. Gravitacija, koja je od osnovne važnosti u astronomskim i kozmi

    kim razmjerima, zanemaruje se u atomskoj i subatomskoj fizici kao izvanredno slabo međudjelovanje. Postoje ipak zanimljiva dodirna podru

    ja. Posljedica Einsteinovog principa ekvivalencije (A. Einstein 1907., 1911.), predviđena promjena valne duljine (energije) elektromagnetskog zra

    enja u jakom gravitacijskom polju, testirana je i u laboratoriju na Zemlji. Mossbauerovo otkri

    e (R. L. Mossbauer, 1957.) da foton emitiran jezgrom koji je dio

    vrstog tijela ne gubi energiju zbog odboja, omogu

    ava izvanredno precizno mjerenje energije elektromagnetskog zra

    enja. Mogao se izmjeriti porast u energiji fotona koji pada u zemaljskom gravitacijskom polju (R. V. Pound i J. L. Snider, 1965.). Sinteza neeuklidske geometrije gravitacije u op

    oj teoriji gravitacije (A. Einstein, 1913.) prisutna je kod mnogih spekulacija u suvremenoj astrofizici, kao što je na primjer nagađanje da bi


    20
    POVIJEST FIZIKE

    neobi


    ne pulsiraju

    e zvijezde (“pulsars”, Sveu

    ilište u Cambridgeu, 1967.) mogle biti još odavno predviđene neutronske zvijezde (L. D. Landau, 1934; T. Gold 1968.).



    Slika 0.5 Snimke maglene komore koje pokazuju antihilaciju protona i anatiprotona u pione. Glavni događaj je u sredini slike. Antiproton upada odozgo i njegov je trag gotovo ravan. Pri antihilaciji je stvoreno osam piona. Jedan od njih, koji je gotovo suprotno usmjeren od upadnog antiprotona, raspada se na mion i neutrino. Mion se nadalje raspada na pozitron i dva neutrina. Trag miona je oštar za razliku od traga piona, a po

    etak traga pozitrona se jasno vidi. Komora je smještena u magnetskom polju okomitom na ravninu slike. Tragovi negativnih

    estica zakre

    u se u smjeru kazaljke na satu, a tragovi pozitivnih

    estica u obratnom smjeru. Sporije

    estice ostavljaju guš

    e, a brže isprekidane tragove
    Tendencije razvoja. Suvremena fizika je daleko od sigurnosti tzv. klasi

    ne fizike iz sedamdesetih godina devetnaestog stolje

    a, kada se za jedan kratki trenutak

    inilo da su gotovo ve

    doku

    ene i posljednje tajne svijeta. Obilje eksperimentalno-teorijskih spoznaja, od kojih su u ovom prikazu mogle samo neke biti ilustrativno navedene, pokazuje da se iako se dosta dobro razumije svijet atoma, u svijet još manjih dimenzija tek se zakora



    ilo. Fizika u svom eksperimentalno-materijalisti

    kom pristupu izu

    avanja svijeta nije definicijsko u

    enje. U njenoj se znanstvenoj metodi želi razumjeti i ustrojstvo i rad mehanizma svijeta, kako bi se on

    ovje

    jom voljom mogao iskoristiti i kako bi se moglo na njega utjecati. U tom smislu ova pustolovina ljudskog duha koja se naziva fizikom za



    ela se još s prvom vatrom pra

    ovjeka.


    21

    www.maturski.org

    Download 260.68 Kb.
    1   2   3




    Download 260.68 Kb.

    Bosh sahifa
    Aloqalar

        Bosh sahifa



    Povijest fizike

    Download 260.68 Kb.