Чтобы понять всё значение теории поля, необходимо рассмотреть этот предмет на соответствующем историческом фоне. К 1930 году физика объяснила все наблюдаемые величины. И с тех пор занималась величинами только ненаблюдаемыми, которые и являются предметом рассмотрения в теории поля[5].
К тому же времени относится открытие Клейна. Ему мы обязаны уравнением, которое пишется одинаково как в неподвижной, так и в движущейся системах координат, например уравнение получается одинаковым независимо от того, пишете ли вы его сидя или на бегу (давняя мечта теоретиков).
В конце 40-х годов теория получила мощный толчок благодаря открытию знаменитого Лэмбовского сдвига. Вместо формул теоретики-полевики начали рисовать картинки, причём часто делали это на обратной стороне старых конвертов, тем самым существенно снижая затраты на теоретические исследования. Стоимость же экспериментальных исследований в этот период существенно возросла, чему способствовали неутомимые экспериментаторы, которые, докапываясь до неслыханных глубин, извлекали оттуда на объяснение своим друзьям-теоретикам один лакомый кусочек за другим по средней цене 10^6 долларов за кусочек. Все, однако, были согласны, что результаты стоили этих затрат, тем более, что затраты были направлены на общее благо и покрывались, естественно, за счёт налогоплательщиков.
Таким образом, Физика неотвратимо вступила в сильное взаимодействие с Правительством. Возможно, этим объясняется тот факт, что в 50-е годы в деятельности правительства всё сильнее стали замечаться проявления принципа наименьшего действия.
И вот, наконец, прикрываясь Римановыми листами, теоретики пробили себе дорогу в нефизические области и обнаружили, что всё имеет свою мнимую часть. В последнее время крепнет подозрение, что и сам объект исследования – амплитуда рассеяния – величина чисто мнимая…
Все уверены в том, что теория поля откроет в физике новую героическую эпоху, но когда это случится – сейчас ещё не время предсказывать.
Будущее теории поля лежит в аналитическом продолжении всего, что только можно, в комплексную плоскость. В одной из ранних работ было предложено продолжить в комплексную область квантовое число «странность» с тем, чтобы научиться классифицировать те чисто мнимые частицы, об открытии которых постоянно сообщает «Нью-Йорк таймс».
Там же предлагалось продолжить аналитически «двухкомпонентную теорию», чтобы получить «двухкомпонентный эксперимент», имеющий две составляющие – «Правильную» и «Неправильную». Хорошая двухкомпонентная теория должна точно описывать обе компоненты эксперимента.
Дисперсионные соотношения и коэффициенты Рака тоже нужно исследовать с этой точки зрения. Вычисление значений этих (и других) коэффициентов для комплексных значений аргументов обещает вдумчивому исследователю много незабываемых часов у электронно-вычислительной машины.
Аналитическое продолжение эффекта Мёссбауэра приводит к заключению, что ключ к будущему развитию теории поля вероятнее всего погребён в какой-нибудь непонятной статье, опубликованной и забытой в 30-е годы. Попытки использовать такой вывод, однако, практически будут скорее всего безуспешными благодаря парадоксу Пайерлса-Йенсена (если кто-нибудь и найдёт ту самую статью, он всё равно не поймёт её смысла, пока его не обнаружат экспериментально-независимо и совершенно случайно).
Имеется много способов аналитически продолжать задачу многих тел в область теории поля:
1. Приближение случайных статей. Много проще самому написать статью, чем прочитать все уже опубликованные статьи, в которых было сделано то же самое. Изменив формулировки и обозначения, вы не только уничтожите всякие следы связи вашей работы с предшествующими, но и дадите будущим исследователям возможность писать свои собственные статьи вместо того, чтобы читать вашу. Результат – экспоненциальный рост числа статей, которые все утверждают одно и то же и тем самым дают вклад в теорию поля.
2. Упрощение задач и проверка путём изобретения приближённого гамильтониана. Этим вы открываете широкие возможности работы для тех людей, которые иначе не знали бы, чем заняться. Теперь они будут обсуждать недостатки вашего приближённого гамильтониана.
3. Аналитическое продолжение проблемы многих тел в область комплексного числа частиц. Особенно интересно изучение эффектов спаривания для того случая, когда частиц в паре не две, а произвольное комплексное число.
4. Аналитическое продолжение формализма Брауна и метода функций Грина[6] на все другие цвета спектра.[7]
Известный физик П. Эренфест обучил своего цейлонского попугая произносить фразу: «Aber, meine Herren, das ist keine Physik» – «Но, господа, ведь это не физика» (нем.). Этого попугая он предлагал в качестве председателя в дискуссиях о новой квантовой механике в Гёттингене.
– И ты утверждаешь, что понадобилась такая штука, чтобы заменить тебя?
– …А это Уилкинс ударил по сейсмографу.
Как мы измеряли реактивность
Отрывок из последнего выступления Ферми, на заседании Американского физического общества. Выступление было неофициальным, и Ферми говорил без конспекта. Текст восстановлен по магнитофонной записи и опубликован в неприглаженной», не отредактированной форме. Возможно, Ферми был бы этим недоволен, так как сам он всегда очень тщательно готовил к публикации все свои работы.
Энрико Ферми
…Итак, мы подходим к 1939 году, когда Эйнштейн написал своё знаменитое письмо президенту Рузвельту, в котором советовал обратить внимание на ситуацию в физике и говорил, что, по его мнению, долг правительства обратить на это серьёзное внимание и оказать физикам помощь. И действительно, через несколько месяцев помощь была оказана. Это были 6000 долларов, и эти 6000 долларов были использованы для закупки огромного количества, или, скажем так, того, что по тем временам казалось огромным количеством, графита – по тем временам, когда зрение у физиков ещё не было так испорчено.
5
В работе Престона [Reviews of Unclear Physics, 1, № 1, 3 (1957)] приводится следующее описание и классификация ненаблюдаемых величин: «Хорошо известно, что физические величины описываются матрицами, собственные векторы которых образуют гильбертово пространство. Но эти матрицы – лишь небольшой класс среди всевозможных математических объектов, и очевидно, что безработных операторов очень много. Чтобы хоть некоторые из них использовать, можно предположить, что они соответствуют ненаблюдаемым величинам. Однако эти ненаблюдаемые величины ещё так плохо изучены, что разработка соответствующей математической теории является преждевременной.
Ненаблюдаемые явления можно разбить на следующие категории, расположенные в порядке убывания научного интереса, который они представляют:
а) явления, ненаблюдаемые по определению (например, невидимый свет);
б) явления, ненаблюдаемые в принципе (например, абсолютная скорость);
в) явления. ненаблюдаемые в природе (например, потомство от стерильных кроликов);
г) явления, ненаблюдаемые в обществе воспитанных людей (например. несохранение чётности до 1956 года). Последний пример показывает, что ненаблюдаемость не является интегралом движения».
Эта классификация иллюстрируется рис. 1.
