Вся физика в 15 уравнениях

Суть проблемы в том, что никаких «частиц» в квантовой теории поля нет и быть не может. Релятивистское квантовое поле «размазано» в пространстве, и «частица» может «возникнуть» только как результат взаимодействия с другим полем. Проявлению у поля физически измеримых и проверяемых свойств — энергии и массы — должно соответствовать испускание виртуальных частиц — квантов взаимодействия, которые, в свою очередь, являются полями. Но это взаимодействие приводит к изменению эффективной массы и энергии исходной частицы-поля. Проблема оказалась в том, что, подставив в правильные формулы правильные величины, физики в 1930-х гг. начали получать в ответах ничего не значащие бесконечные значения, например для изменения энергии электрона при взаимодействии с фотоном. Фейнман, Швингер и Томонага решили эту проблему, постулировав, что бесконечно бОльшую затравочную массу частицы, которую она имеет в виртуальных взаимодействиях, следует устремить к бесконечности строго определенным способом. Поскольку затравочная масса не наблюдаема, считается, что этот произвольный выбор затравочной массы является математически корректной процедурой. На самом деле за диаграммами Фейнмана скрывается именно этот набор формул для регуляризации затравочных масс разных частиц в разных взаимодействиях; нарисовав одну из диаграмм Фейнмана, вы выбираете соответствующий интеграл. — Прим. перев.

58

Так называемый эффект Комптона. — Прим. перев.

59

Кроме гравитации, увы. Пока с квантовой гравитацией получается не очень здорово; это значит, что новому поколению физиков есть чем заняться. — Прим. перев.

60

То есть просто придумал новый, красивый и чудесный лагранжиан (см. в конце главы 2). Дальше следует «простейшая», а на самом деле зубодробительная математическая процедура — и в результате получаем измеримые величины: массы частиц и вероятности процессов, которые можно сравнить с экспериментально измеренными. — Прим. перев.

61

«Экриты» (1977) — одна из книг французского психоаналитика Жана Лакана. — Прим. перев.

62

PhD — доктор философии — это аналог кандидатской диссертации в России, первая полностью самостоятельная научная работа молодого ученого, демонстрирующая его способности. — Прим. перев.

63

CEA-Saclay — исследовательский центр французской ядерной корпорации (Commissariat a l’Energie Atomique) неподалеку от Парижа, в одной из лабораторий которого работал автор.

64

День взятия Бастилии, национальный праздник во Франции. — Прим. перев.

65

День независимости США. — Прим. перев.

66

Сейчас — директор ЦЕРНа, первая женщина на этом посту. — Прим. перев.

67

Вообще-то он Джозеф, но так его никто не называет. — Прим. перев.

68

Роберт Браут скончался в 2011 г.

69

Из работы Gutierrez: http://nuclear.ucdavis.edu/~tgutierr/files/sml.pdf.

70

И это действительно так. Математический аппарат современной квантовой теории поля так чудовищно сложен, а скрывающиеся за диаграммами Фейнмана формулы и уравнения настолько не поддаются нетренированному уму, что у некоторых людей, едва познакомившихся с азами квантовой механики и теории поля, возникает соблазн не лезть в эти дебри, а попробовать себя в роли новых Нильсов Боров и Шредингеров и «открыть» «правильную» теорию элементарных частиц. Отсюда возникают и торсионные поля, и электроны, имеющие форму и цвет в классическом понимании, и другая псевдонаучная ахинея. Ближайшая аналогия — игра «пляжного» шахматиста-любителя против гроссмейстера: любителю кажется, что все его ходы вроде бы правильные, но каждый только ухудшает позицию на доске. Со стороны это выглядит, будто гроссмейстер вынимает фигуры из рукава и ставит их там, где ему нужно. Долгие годы практики (и с перфоратором в том числе) позволят понять и научиться пользоваться сложнейшей и красивейшей математикой квантовой теории поля. Короче, чтобы стать новым Лютером, для начала надо получить хотя бы степень доктора теологических наук. — Прим. перев.

71

Мы вплотную подошли к тому рубежу, за которым может быть открыта принципиально новая физика. Еще не значит, что подобное случится вот-вот, но то, что в «тумане незнания» перед нами скрывается что-то чудовищное и могущественное, — несомненный факт. Это понимают физики всего мира, и отсюда столь масштабные исследования и элементарных процессов при высоких энергиях, и древней космологии — физики хотят найти хоть что-то, что позволит начать двигаться в область непознанного. — Прим. перев.

72

Этим 12 частицам соответствуют 12 античастиц; всего 24 действительно элементарные частицы составляют вещество согласно Стандартной модели. В первом семействе, которое и составляют атомы вещества вокруг нас, «живут» электрон, электронное нейтрино и две субадронные частицы — u-кварк и d-кварк. — Прим. перев.

73