Физический вакуум – это независимая, универсальная, имеющая чрезвычайно специфические свойства физическая среда, которую ни в коем случае нельзя идентифицировать с пустым геометрическим пространством. Как новый уровень реальности он (физический вакуум) появился в качестве объекта исследования в первой половине прошлого столетия. Причем разные теории давали о нем разное представление.
В квантовой теории Максвелла – Дирака вакуум представлял собой своего рода «кипящий бульон», состоящий из элементарных частиц, а в теории относительности Эйнштейна вакуум рассматривался как пустое пространство, обладающее упругими свойствами и наделенное геометрией Римана (1).
Необходимо было объединить два различных представления о вакууме и создать единую теорию гравитации и электромагнетизма. Это не так-то просто было сделать. Почему?
Теория Максвелла рассматривает электромагнитное поле на фоне плоского пространства, а в теории Эйнштейна гравитационное поле имеет геометрическую природу и рассматривается как искривленное пространство. Чтобы объединить эти две теории, требовалось либо рассматривать оба поля как заданные на фоне плоского пространства, либо оба поля свести к кривизне пространства.
В этом вопросе мнения физиков резко разделились. Возникли два научных направления.
Эйнштейн, возглавивший первое направление, выдвинул программу, получившую название программы Единой теории поля.
Он разделил эту программу на две части:
а) программа-минимум, предполагающая открытие уравнений электродинамики, которые приводят к геометрическому описанию электромагнитных взаимодействий, подобно тому как это имеет место в теории гравитации. В дальнейшем выяснилось, что для решения этой программы потребовалось расширение специального принципа относительности, на котором основана электродинамика Максвелла, до общего принципа относительности;
б) программа-максимум, предполагающая открытие уравнений геометризированной квантовой теории путем дальнейшего совершенствования теории относительности.
Второе научное направление возглавили Д. Д. Иваненко и В. Гейзенберг. В отличие от теории гравитации Эйнштейна в квантовой теории поля не существует никаких уравнений, которые описывали бы вакуум непосредственно. Но существуют уравнения Шредингера и Дирака, описывающие возбужденные состояния вакуума. Поскольку в квантовой теории все частицы и поля рассматриваются именно как возбужденные состояния вакуума, то названные уравнения оказываются простейшими «проявленными» вакуумными уравнениями. Одновременно они могут быть представлены как простейшие уравнения Единой теории поля, в роли которого выступает волновая функция (2). В самом деле, с помощью волновой функции можно с одинаковым успехом описывать электромагнитные, гравитационные, ядерные и другие физические явления. Нужно только знать, что такое волновая функция в уравнениях Шредингера и Дирака, то есть какое физическое поле она представляет? Вопросик маленький, но о-о-чень заковыристый, поскольку эта волновая функция была неизвестна.
