Мусин Ю.Р. ФИЗИКА И КРАСОТА:
Что такое красота физической теории? Что физики считают красивым, а что уродливым, и почему? Возможна ли «безобразная физика»?

---

Оглавление				3
Предисловие				6
Глава 1. Красивое и безобразное				8
1. Эволюция понятия красоты				8
2. Красота и рациональность				11
3. Критерии красоты в физике				13
Глава 2. Красота физики в примерах				19
1. Эволюция красивого в механике				20
1.1. Галилей и наклонная плоскость				21
1.2. Ньютон и закон всемирного тяготения				22
1.3. Минимальность действия Эйлера—Лагранжа				26
2. Неожиданности сплошной среды				29
2.1. Гидравлические парадоксы				29
2.2. Задача о сосиске				34
2.3. Неожиданный закон Архимеда				36
3. Термодинамика — красота скупости				40
3.1. Термодинамика в три строчки				41
3.2. Что такое температура?				45
3.3. Загадочная энтропия				47
4. Статистическая физика — красота вероятности				55
4.1. Основное уравнение МКТ				55
4.2. Статистический смысл энтропии				60
4.3. Энтропия, информация и демоны				65
5. Уравнения Максвелла — скрытая красота				68
5.1. Уравнения Максвелла—Хевисайда—Герца				68
5.2. Эволюция математической красоты				73
5.3. Неожиданное чудо-дитя — СТО				78
6. ОТО — «самая красивая» физическая теория				81
6.1. Мир Минковского как арена для СТО				82
6.2. Гравитация и геометрия				88
6.3. Модель Ньютона—Хаббла				90
7. Квантовая механика — красота необычности				96
7.1. Квантовая механика как алгоритм расчета				97
7.2. «Парадоксы» квантовой механики				100
7.2.1. Корпускулярно-волновойдуализм				101
7.2.2. Кот Шрёдингера				103
7.2.3. Квантовая телепортация				104
7.3. Загадки интерпретации				106
8. Красота как симметрия законов				108
8.1. Алгебры преобразований				108
8.2. Законы и симметрии				115
8.3. Калибровочные симметрии				117
8.4. Суперсимметрия				120
Глава 3. Красота теории как парадигма развития физики				124
1. Парадигмы развития физики				125
1.1. Принцип минимального действия				125
1.2. Объединение взаимодействий				129
1.3. Математизация физики				137
1.3.1. Алгебраизация физики				142
1.3.2. Геометризация взаимодействий				144
2. Современные конкурирующие парадигмы				149
2.1. Теория струн				150
2.2. Петлевая гравитация				156
2.3. Красивая — правильная?				159
Глава 4. Гармония мироздания или безобразная Вселенная?				162
1. Красота Мира в исторической ретроспективе				163
1.1. Картина Мира по Аристотелю и Птолемею				163
1.2. Механистическая картина Мира				166
1.3. Квантово-релятивистский Мир				168
1.4. Инфлирующая Вселенная ОТО				170
2. Мрачные пейзажи будущего				174
2.1. Жизнь на бране М-теории				176
2.2. Кошмарный Мультиверс				177
2.3. Жизнь в Матрице				178
3. Навязываем ли мы Миру красоту?				180
Вместо заключения. Спасет ли красота Мир?				185
Именной указатель				186
Словарь терминов и сокращений				189
Список литературы				195

---

Красивая математическая теорема, оригинальное доказательство, изящное математическое рассуждение, остроумное решение математической задачи — все эти хвалебные эпитеты относительно математических построений давно воспринимаются как должное. Наличие красоты в математических построениях давно признано всеми. Но можно ли утверждать наличие красоты в физических рассуждениях и говорить о красоте, элегантности, остроумии какой-либо физической теории? Ведь изящная математическая конструкция, предложенная математиком, так же как красивая мелодия, сочиненная композитором, или прекрасный образ, созданный художником, — все они порождены фантазией создателя, его мастерством и чувством прекрасного. А вот физическая теория либо верна, либо ошибочна, даже если еще не обнаружен экспериментальный факт, противоречащий ее утверждениям. Разве физические эксперименты не фиксируют содержание предсказывающей их теории? Именно так рассуждают люди, далекие от физической науки. Но ситуация намного сложней, чем кажется на первый взгляд. Физик может построить теорию, которая будет математически непротиворечива, строга и давать предсказания, оправдывающиеся на доступном массиве экспериментальных данных. Если теория математически красива, то, с точки зрения математика, она может жить вечно, а вот в физике ее судьба может закончиться сразу же после обнаружения некоторых опытных фактов, которые ей противоречат. Могут существовать разные теории, одинаково удачно или неудачно описывающих экспериментальные данные или проведенные наблюдения. Каждая из них дает надежду на то, что некоторые незначительные улучшения и уточнения приведут к лучшему пониманию природы явления. Какую теорию выбрать для дальнейшего развития, ведь обычно эта работа по уточнению требует тяжелых вычислений и экспериментов, зачастую весьма дорогостоящих? А иногда даже надеяться на какую-либо подсказку со стороны эксперимента не приходится, так как либо эксперимент невозможен на существующем уровне технологии, либо его результат не позволяет осуществить однозначный выбор. И вот тут на помощь физику приходят сформировавшееся у него представления о том, какая теория красива, а какая — не очень. У разных научных школ представления о таком типе красоты могут не совпадать. В этой книге мы попытаемся разобраться, что же физики понимают под красотой теории, как они эти представления использовали в прошлом, используют в настоящем и хотят использовать в будущем. Более того, мы постараемся дать обучающие примеры красивых физических теорий, базируясь на материале школьного курса физики.

---