нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Єдина теорія поля

   
 

Єдина теорія поля, фізична теорія, завданням якої є єдине опис всіх елементарних частинок (або хоча б групи частинок), виведення властивостей цих частинок, законів їх руху, їх взаємних перетворень з якихось універсальних законів, що описують єдину "первоматерию", різні стани якої і відповідають різним часткам.

Першим прикладом Е. т. п. була спроба Х. А. Лоренца пояснити всю інерцію електрона (тобто вивести значення його маси) на основі класичної електродинаміки. Сам електрон виступав при цьому в ролі "згустку" електромагнітного поля, так що керуючі його рухом закони в кінцевому підсумку повинні були зводитися до законів, що описує це поле. Послідовне проведення цієї програми виявилося неможливим, але сама спроба "примирити" дискретне (електрон розглядався як матеріальна точка) і безперервне (електромагнітне поле), спроба єдиного опису різних фундаментальних видів матерії поновлювалася і в більш пізній час.

Розвиток квантових уявлень показало, що завдання полягає не в тому, щоб "примирити" частинки і поля, дискретне і безперервне. Будь-які "частки" і "поля" мають подвійну природу, об'єднуючи в собі як властивості корпускул, так і властивості хвиль (див. корпускулярно-хвильовий дуалізм ). Однак при цьому кожен з видів "образу-частинок" володіє своїми індивідуальними властивостями, своїми специфічними законами руху. У електрона ці закони інші, ніж, наприклад, у нейтрино або фотона. Відкриття кожної нової "елементарної частки" розглядається в сучасній теорії як виявлення нового типу матерії. У міру того як відкривалися нові частки (а оскільки всі частинки мають і хвильові властивості, можна сказати: нові типи полів), все настійніше ставала потреба зрозуміти, чому їх так багато (зараз вже більше двохсот), пояснити їх властивості та розшифрувати, нарешті, що означає саме слово "елементарна" стосовно до частинки. Знову - вже на більш високому рівні - з'явилися спроби єдиного опису матерії.

Велику стимулюючу роль зіграла в цьому відношенні загальна теорія відносності А. Ейнштейна (див. Тяжіння ). У цій теорії і закони тяжіння, і рівняння руху притягивающихся мас виходять як наслідок загальних законів, що визначають гравітаційне поле. Загальна теорія відносності пов'язує гравітацію з геометричними властивостями простору-часу. У деяких роботах робилися спроби більш широкої "геометризації" теорії, тобто вводилися такі гіпотези, що стосуються геометрії, які дозволили б включити в розгляд і електромагнітні поля, а також врахувати квантові ефекти. Такий "геометричний" підхід дуже привабливий, але поки в цьому напрямі істотно просунутися не вдалося.

Абсолютно новий підхід - його можна назвати модельним - веде свій початок від робіт Л. де Бройля по нейтринної теорії світла. У цих роботах передбачається, що фотони - кванти світла - представляють собою пари "злилися" нейтрино (звідси назва - "теорія злиття"). Нейтрино не має електричного заряду, його маса спокою дорівнює нулю і спін дорівнює 1/2 (в одиницях постійної Планка ). Зливаючись, два нейтрино можуть утворити нейтральну частку з нульовою масою і спіном 1, тобто з характеристиками фотона.

Нейтринна теорія світла, хоча і не вільна від недоліків, була першою в ряду моделей складових частинок. Серед них - модель Е. Фермі и Ян Чженьніна , яка розглядає p-мезон як пов'язане стан нуклона і антінуклонов, модель Сеїті Саката (Японія), М. А. Маркова і Л. Б. Окуня , в якій всі сильно взаємодіючі частинки будувалися з трьох фундаментальних частинок, та ін

Особливого поширення в останні роки отримала модель кварків , запропонована вперше (1964) М. Гелл-Маном і Г. Цвейгом. Відповідно до цієї моделі, всі сильно взаємодіючі частинки ( мезони , баріони , резонансні частки ) складаються з особливих "субчастиц" з дробовими електричними зарядами - з кварків трьох типів, а також відповідних античастинок (антикварков). Ця модель, виявилася дуже плідною для систематики елементарних частинок (див. Елементарні частинки ) і що пояснила ряд тонких ефектів, пов'язаних з масами частинок, їх магнітними моментами, і деякі ін експериментальні факти, різко знижує число претендентів на звання "істинно елементарних" часток і, отже, певною мірою вирішує завдання єдиного опису матерії. Проте теорія ще далека від необхідної ясності, так само як і експерименту надолужити відповісти на ряд кардинальних питань. Досить сказати, що кварки у вільному стані ще не виявлені і не виключено, що це неможливо в принципі. У цьому випадку кварковая модель втратить свій сенс як складова модель.

Ще до створення кваркової моделі В. Гейзенберг (1957) почав розвивати теорію, в якій за основу приймається універсальне єдине поле, що описується величинами, які в математиці називаються Спінор; тому теорія отримала назву єдиної нелінійної спінорного теорії. На відміну від описаної вище теорії злиття це фундаментальне, що описує "матерію в цілому" поле не зв'язується безпосередньо ні з якою реальної часткою. Друга істотна відмінність основного рівняння теорії Гейзенберга - нелінійність, що відображає взаємодії фундаментального поля з самим собою. Математично це виражається в появі в рівнянні руху членів, пропорційних не самою, яка описує поле величиною, а відмінною від одиниці її ступеня. Як і в загальній теорії відносності, завдяки цій нелінійності рівняння руху реальних частинок повинні виходити з основного рівняння. З цього ж рівняння повинні витікати значення мас, електричних зарядів, спинив та ін характеристик частинок.

Математичне дослідження рівняння Гейзенберга являє собою важке завдання, яку поки вдалося вирішити лише в досить грубому наближенні. Більше того, до цих пір ще не доведена самосогласованность процедури усунення бесконечностей в теорії Гейзенберга. Разом з тим кількісні результати, отримані в цій теорії, видаються обнадійливими і загальна програма нелінійної Е. т. п. продовжує вважатися перспективною.

Таким чином, Е. т. п. ще не побудована. Однак нерозривний зв'язок між усіма частинками, універсальна взаємна перетворюваність частинок, все більш виразно проявляються риси єдності матерії змушують шукати шляхи переходу від сучасної квантової теорії поля, що обмежується констатацією різноманіття форм матерії, до єдиної теорії, яка покликана це різноманіття пояснити.

Літ.: Нелінійна квантова теорія поля. СБ статей. М., 1959 (Проблеми фізики); Гейзенберг В., Введення в єдину польову теорію елементарних частинок, переклад з англійської, М., 1968; Ейнштейн А., Собрнік наукових праць, т. 1-2, М., 1965-66.

© В. І. Григор'єв.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка