Шон Кэррол в своём втором труде из трёхтомника «Величайшие идеи Вселенной», в книге «Кванты и поля» взялся за невероятную по сложности задачу: объяснение основных идей квантовой физики, известной своей контринтуитивностью, через достаточно формальный подход с использованием математики, с минимальным количеством искажающих аналогий.
Как физики пришли к описанию мира через волновые пакеты? Как непрерывные поля стали править балом в физике дискретных состояний? Как изучать квантовые штуки? Как вообще пришли к одноэлектронной теории вселенной? Что такого особого сделали с бозоном Хиггса (и что это вообще такое), что его открытие стало столь важным? Что не так с гравитонами, и почему мы наконец не построим теорию всего?
Это малый список вопросов, затрагиваемых в данной книжке, постепенно вводящей читателя в кванты с учётом исторических течений развития мысли, что позволяет проследить за самим развитием идей в понимании мира.
При рассмотрении многих тем квантовой физики, Шон Кэррол использует некоторые физические и математические объекты, описанные ещё в первой книге: тензоры, гармонический осциллятор, законы сохранения и прочее. Он часто оперирует относительно лёгкой математикой, чтобы показать особые физические свойства рассматриваемой сущности, показывая многогранные взаимосвязи между уже изученными объектами. Так, например, спин был описан благодаря фазам комплексной экспоненты, а симметрии из теории групп позволяют понять важность механизма Хиггса и соответствующих бозонов.
Немаловажно, что в ходе книги идеи, описываемые в соответствии с историческим развитием мысли, находящиеся на фронтире понимания, становятся всё более комплексными (в т.ч. по чиселкам). Первое прочтение может не дать полной картины, но показать то, что в физике квантов и полей всё взаимосвязанно – вполне.
Фронтир науки – далеко не родной садик, в котором каждый цветочек знаком с самого начала, и даже не лес у дома, где мы примерно помним, какие деревья и кусты вообще есть, и какие речки и озёра можно в нём встретить, если идти достаточно долго. Настоящие границы науки скорее лежат или в глубочайших впадинах Мирового Океана, где сама жизнь кажется нам неестественной, но тем не менее, существует и процветает, и где привычные нам аксиомы не работают; или в горах где-то ближе к экватору, где всё более-менее знакомо, и всё же почти всё неизвестно – и вновь старые догмы не работают!
И Шон прекрасно это показывает. Несмотря на то, что, казалось бы, он хочет объяснить суть того, что известно в квантовой физике, он невольно уводит читателя в дебри, где, казалось бы, ничего быть и не должно, но оно есть – и притом такое, что понять его, вполне вероятно, просто невозможно! По крайней мере, с текущим уровнем погружения читателя в физику – но никто не может отрицать, что и принципиально тоже.
Так что, разумеется, прочтение одной книги (а для понимания этой книжки очень хорошо будет почитать и предыдущую) не даст понимания всей квантовой физики: для серьёзного ориентирования в этой области физики требуется провести за изучением квантовых систем хотя бы несколько лет, но и под конец жизни квантовые физики никогда не будут уверены, что понимали свою область до конца.
Что уж говорить, по ходу книги автор сам неоднократно замечает, что чистая математика очень плохо ложится в человеческие умы, и потому в научном обществе всегда стоит вопрос интерпретаций как отдельных моделей и явлений, так и квантовой физики в целом. Справедливости ради, далеко не все считают, что с помощью квантов можно описать то, что происходит на микроуровне в действительности, а не просто так совпало, что наш матаппарат ложится на условия, которые мы используем для изучения системы. Шон понимает, что вопрос интерпретации невероятно важен, но настолько обширен, что ему можно посвятить отдельные книги - и потому здесь скорее характерен подход "Заткнись и считай". Замечу, что в условиях книги он прекрасно себя оправдывает.
Что могу сказать по итогу? Книга очень хороша для погружения в мир неизвестного. Если Вы не занимались квантовой физикой последние лет 5 (а возможно, и месяцев), ни слова не слышали про квантовую хромодинамику или волновые ракеты функций, и хотите увидеть, что всё в мире взаимосвязано на мельчайшем вообразимом уровне (и даже мельче), то книга может идеально подойти для такого путешествия "туда", и заодно "обратно", в нормальный мир
Автор: Никита Гиринович