Знание-сила, 2005 № 11 (941) | страница 16

Дайсон пришел в науку и наводил порядок в квантовой электродинамике в конце сороковых годов. А я говорю об истории, начавшейся на рубеже 20-30 годов, когда состояние квантовой электродинамики внушало глубокую озабоченность. В то время квантовая теория электромагнитного поля считалась составляющей «релятивистской теории квант», или ch-теории, в которой надлежало соединить специальную теорию относительности с ее фундаментальной константой с (скоростью света) и квантовую механику с ее фундаментальной постоянной Планка h. Тогда не было и намека на какие-то иные, кроме электромагнетизма, силы микромира, а все, что знали об электромагнетизме, не могло объяснить, как удерживается положительный заряд ядра. В ту донейтронную пору ядра предполагались составленными из протонов и «внутриядерных» электронов, которые должны были двигаться с большими скоростями — близкими КС.

Лев Ландау и Нильс Бор обсуждают измеримость электро-магнитного поля. Увидено глазами Георгия Гамова и нарисовано его рукой. Копенгаген. 1931 год

От «релятивистской теории квант» ожидали разгадку целой грозди загадок околоядерной физики (бесконечность собственной энергии, ядерные спины, спектр бета- распада). Ожидалась революционная перестройка, сравнимая с релятивистской и квантовой. Лидер таких настроений Нильс Бор за успех перестройки готов был пожертвовать законом сохранения энергии. Так же думал и Ландау, в то самое время познакомившийся с Бором и на всю жизнь «записавший себя» в его ученики.

Одно дело — обшие ожидания, другое — конкретный революционный результат, который в 1931 году получил Ландау совместно с Рудольфом Пайерлсом: квантовая теория электромагнитного поля невозможна из-за ущербности основного понятия «поля в точке».

Квантовая механика с ее принципом неопределенности уже приучила к ограниченной применимости понятий, унаследованных от классической физики. Эти «h-ограничения» касались совместной измеримости некоторых величин, например, координат и импульса, но оставалась возможность говорить о сколь угодно точном значении каждой величины в отдельности, что обосновывало их применение в h-теории.

Ландау и Пайерлс свою статью 1931 года назвали «Распространение принципа неопределенности на релятивистскую теорию». Анализируя мысленные эксперименты в ch-области, они пришли к выводу, что там неизбежны уже не только парные, но и индивидуальные неопределенности. Физика нового ограничения связана с тем, что при измерении «поля в точке» надо как можно точнее измерить положение пробного заряда, что возможно лишь при достаточно большом импульсе измеряющей частицы, но тогда большой импульс отдачи пробного заряда порождает дополнительное поле, искажая само измеряемое поле. Отсюда следовал вывод — понятие «поле в точке» неопределимо. На этом основании авторы предсказали, что «в правильной релятивистской квантовой теории, которая пока не существует, не будет ни физических величин, ни измерений в смысле волновой механики».