Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Квантовая механика была положена в основу бурно развивающейся физики элементарных частиц, і в к-рой представлення о П. н в. столкнулись с ещё * большими трудностями. Оказалось, что мкнромкр явля- I ется сложной многоуровневой системой, на каждом ; уровне к-рой господствуют специфич. виды взаимодействий н характерные спецнфич. свойства простраист- і венно-иременных отношений. Область доступных в экс- f пери менте микроскопнч. интервалов условно можно поделить на четыре уровня: уровень молекулярно- і атомных явлений (10_® см < Ax < 10”и см); у ровен: ! релятивистских квантовоэлектродинамкч. процессов: F уровень элементарных часткц; уровень ультрамалых | масштабов (Ax < 10~1в см к At ^ IO'28 с — этк мае-’ ’ штабы доступны в опытах с космич. лучами). Teope- і тнческн можно ввести н значительно более глубокие ^ уровни (лежащие далено за пределами возможностей ; не только сегодняшних, но н завтрашних энсперимеи- 1
тов), с к-рыми связаны такие концептуальные новации , как флуктуация метрики, изменения топалогик, «пенообразная структура» пространств а-временн на расстояниях порядка планковской длины (Дх <, 10-ss см). Однако достаточно решительный пересмотр представлений о П. к в. потребовался на уровнях, вполне доступных сов р. эксперименту прн развитии фнзнки элементарных частнц. Уже квантовая электродинамика столкнулась со многими трудностями именно потому, что была связана с заимствованными из класснч. физики понятиями, основанными иа концепции пространственно-временной непрерывности: точечность заряда, локальность поля и т. д. Это повлекло за собой существенные осложнения, связанные с бесконечными значениями таких важных величин, нак масса, собств. энергия электрона и т, д. (ультрафиолетовые расходимости). Эти трудности пытались преодолеть введением в теорию представления о дискретном, квантованном пространстве-времени. Первые разработки 30-х гг. (В. А. Амбарцумян, Д. Д. Иваненко) оказались кенонструк-тнвиыми, ибо ке удовлетворяли требованию релятивистской инвариантности, а трудности кваитовой электродинамики были решены с помощью процедуры перенормировки’, малость константы эл.-магн. взаимодействий (а = 1/137) позволила использовать ранее разработанную теорию возмущений. Ho в построении нвактовой теорнк др. полей (слабого и сильного взаимодействий) эта процедура оказалась ие работающей, и выход стали искать ка пути ревизии концепции локальности поля, его линейности я т. д., что опять наметило возврат к идее существования «атома» пространст-ва-врвмени. Это направление получило иовык кмпульс в 1947, когда X. Сиайдер (Н. Snyder) показал возможность существования релятивистски инвариантного пространства-времени, в к-ром содержится естеств. единица длины Z0. Теория квантованного П. н в. получила развитие в работах В. JT. Авербаха, Б. В. Медведева, Ю. А. Гольфакда, В. Г. Кадышевского, Р. М. Мир-Касимова и др., к-рые стали приходить к выводу, что в природе существует фундаментальная длина I0 ~ ~ 10~17 см. Дж. Чу (G. Chew), Э. Циммерман (Е. Zim-mermann) и др. экстраполировали представление о дискретности пространства-времекк в гипотезу о макро-скопич. природе П. и в, Речь стала идти не о специфике дискретной структуры П. и в. в фкзике элементарных частиц, а о наличии некой границы в микромире, за к-рок вообще кет ни пространства, ки времени. Весь этот комплекс идей продолжает привлекать внимание исследователей, ко существенный прогресс был достигнут Ч. Я игом (Ch. Yang) и Р. Миллсом (R. Mills) путём неабелева обобщения квантовой теории поля (Янга — Миллса поля), в рамках к-рого удалось ке только реализовать процедуру перекормировни, ко и приступить и реализации программы Эйнштейна — к построению единой теории поля. Создана единая теория элентро-слабых взаимодействий, к-рая в пределах расширенной симметрии U(\) X SU(2) X SU(Z)c объединяется с квантовой хромодинамикой (теорией сильных взаимодействий). В этом подходе произошёл синтез ряда оригинальных идей и представлений, капр. гипотезы кварков, цветовой симметрии кварков Si7(3)c, симметрии слабых к эл.-магн. взаимодействий SU(Z) X U(I), локально калибровочного и неабелевого характера этих симметрий, существования спонтанно нарушенной симметрии и перенормируемое ти. Причём требование локальности калибровочных преобразований устанавливает ранее отсутствующую связь между динамич. симметриями и пространством-временем. В настоящее вре-sjfl разрабатывается теория, объединяющая все фундам. физ. взаимодействия, включая гравитационные. Однако выяснилось, что в этом случае речь идёт о пространствах 10, 26 и даже 605 раамерностей. Исследователи надеются, что чрезмерный избыток размерностей в процессе компантификацин удастся «замкнуть» в области илаиновеккх масштабов к в теорию макромира войдёт
лишь привычное четырехмеркое пространство-время. Что же касается вопросов о структуре пространства-времени глубокого микромира нлк о первых мгновениях Большого взрыва, то ответы на них будут найдены лкшь в физике 3-го тысячелетия.
JIum.: Фок В. А., Теория пространства, времени и тяготения, 2 изд., М., 1961; Пространство и время в современной физике, К., 1968; Грюнбаум А., Философские проблемы пространства и времени, пер. с англ., М., 1969; Чуди-
