Читаем Time Travel. A History полностью

Maxwell’s equations for electromagnetic fields worked so beautifully, but by the 1930s and 1940s physicists were having problems in the quantum realm. They understood very well the equations connecting the energy of the electron with its radius. So they could compute the size of the electron quite precisely. Only, in quantum mechanics, it looks as though the electron has no radius at all: it is a point particle, zero-dimensional, taking up no space. Unfortunately for the mathematics, this picture led to infinities—the result of dividing by zero. To Feynman it seemed that many of these infinities came from a circular effect of the electron upon itself, its “self-energy.” To eliminate these nasty infinities, he had the idea of simply not allowing electrons to act upon themselves. This meant eliminating the field. Particles would be allowed only to interact with other particles, directly. Not instantaneously: relativity had to be obeyed. The interactions occurred at the speed of light. That’s what light is: interaction between electrons.

Feynman explained later, in Stockholm, upon receiving the Nobel Prize:

It was just that when you shook one charge, another would shake later. There was a direct interaction between charges, albeit with a delay. The law of force connecting the motion of one charge with another would just involve a delay. Shake this one, that one shakes later. The sun atom shakes; my eye electron shakes eight minutes later, because of a direct interaction across.

The problem—if it was a problem—was that the rules for interaction worked backward in time as well as forward. They were symmetrical. This is the kind of thing that happens in Minkowski’s world, where past and future are geometrically identical. Even before relativity, it was well known that Maxwell’s equations for electromagnetism and, before that, Newton’s for mechanics were symmetrical with respect to time. Wheeler had toyed with the idea that the positron—antiparticle of the electron—was an electron moving backward in time. So Johnny and Dick plunged ahead with a theory in which electrons appeared to be shining both forward into the future and back into the past. “I was enough of a physicist at that time,” Feynman continued, “not to say, ‘Oh, no, how could that be?’ For today all physicists know from studying Einstein and Bohr that sometimes an idea which looks completely paradoxical at first, if analyzed to completion in all detail and in experimental situations, may, in fact, not be paradoxical.”

In the end, the paradoxical ideas turned out not to be necessary for the theory of quantum electrodynamics. As Feynman well understood, such theories are models: never complete, never perfect, not to be confused with reality, which remains out of reach.

It always seems odd to me that the fundamental laws of physics, when discovered, can appear in so many different forms that are not apparently identical at first, but, with a little mathematical fiddling you can show the relationship….There is always another way to say the same thing that doesn’t look at all like the way you said it before….

Many different physical ideas can describe the same physical reality.

On the side another issue loomed. Thermodynamics, the science of heat, offered a different version of time. Sure, the microscopic laws of physics say nothing about time having a favored direction. (Some would say “fundamental laws,” rather than “microscopic laws,” but that is not quite the same thing.) The laws of Newton, Maxwell, and Einstein are invariant with respect to past and future. Changing the direction of time is as easy as changing a sign from plus to minus. The microscopic laws are reversible. If you make a movie of a few colliding billiard balls or interacting particles, you can run the film through the projector backward and it will look fine. But make a movie of a cue ball breaking the rack—fifteen balls, at rest in a perfect triangle, sent flying to every corner of the table. If you play that one backward, it looks comically unreal: the balls careering about and then assembling themselves as if by magic into regimental order.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Эволюция Вселенной и происхождение жизни
Эволюция Вселенной и происхождение жизни

Сэр Исаак Ньютон сказал по поводу открытий знаменитую фразу: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов».«Эволюция Вселенной и происхождение жизни — описывает восхождение на эти метафорические плечи, проделанное величайшими учеными, а также увлекательные детали биографии этих мыслителей. Впервые с помощью одной книги читатель может совершить путешествие по истории Вселенной, какой она представлялась на всем пути познания ее природы человеком. Эта книга охватывает всю науку о нашем происхождении — от субатомных частиц к белковым цепочкам, формирующим жизнь, и далее, расширяя масштаб до Вселенной в целом.«Эволюция Вселенной и происхождение жизни» включает в себя широкий диапазон знаний — от астрономии и физики до химии и биологии. Богатый иллюстративный материал облегчает понимание как фундаментальных, так и современных научных концепций. Текст не перегружен терминами и формулами и прекрасно подходит для всех интересующихся наукой и се историей.

Пекка Теерикор , Пекка Теерикорпи

Научная литература / Физика / Биология / Прочая научная литература / Образование и наука
Тайны нашего мозга или Почему умные люди делают глупости
Тайны нашего мозга или Почему умные люди делают глупости

Мы пользуемся своим мозгом каждое мгновение, и при этом лишь немногие из нас представляют себе, как он работает. Большинство из того, что, как нам кажется, мы знаем, почерпнуто из «общеизвестных фактов», которые не всегда верны...Почему мы никогда не забудем, как водить машину, но можем потерять от нее ключи? Правда, что можно вызубрить весь материал прямо перед экзаменом? Станет ли ребенок умнее, если будет слушать классическую музыку в утробе матери? Убиваем ли мы клетки своего мозга, употребляя спиртное? Думают ли мужчины и женщины по-разному? На эти и многие другие вопросы может дать ответы наш мозг.Глубокая и увлекательная книга, написанная выдающимися американскими учеными-нейробиологами, предлагает узнать больше об этом загадочном «природном механизме». Минимум наукообразности — максимум интереснейшей информации и полезных фактов, связанных с самыми актуальными темами; личной жизнью, обучением, карьерой, здоровьем. Приятный бонус - забавные иллюстрации.

Сандра Амодт , Сэм Вонг

Медицина / Научная литература / Прочая научная литература / Образование и наука