25 июня 2019, вторник, 23:35
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

#ЗНАТЬ. Фестиваль публичных лекций. День четвертый

Людвиг Фаддеев
Людвиг Фаддеев
Из архива Л.Д. Фаддеева

В понедельник 24 ноября на Фестивале публичных лекций Полит.ру выступил специалист в области математической физики, академик РАН, директор Международного математического института имени Леонарда Эйлера Людвиг Дмитриевич Фаддеев. Тема его лекции: «Поучительная история квантовой теории поля».

Следует помнить различие между квантовой механикой и квантовой теории поля. Квантовая механика описывает поведение объектов микромира (атомов, протонов, электронов, фотонов), которое не в состоянии описать классическая механика. Однако, когда эти частицы имеют очень большую (релятивистскую) энергию, с трудностями сталкивается уже и квантовая механика.

Преодолевает эти трудности квантовая теория поля, которая представляет собой физическую модель, где частицы как выделенные постоянные объекты вообще отсутствуют. Любая элементарная частица рассматривается как возбуждение поля. Поле, в понимании физиков, это физическая величина, определенная во всех точках пространства и принимающая в каждой точке некоторое значение. Значение может изменяться во времени.

Если мы возьмем некоторое тело и измерим температуру каждой его точки, то мы сможем говорить о поле температуры. Если мы определим скорость и направление каждой молекулы в потоке жидкости, то мы определим векторное поле скоростей. Интерес квантовой теории поля сосредоточен на фундаментальных полях, из которых и построен наш мир. Нам хорошо известны гравитационное и электромагнитное поля. Последнее из них, как смогли показать физики, едино с полем, определяющем так называемое слабое взаимодействие, поэтому сейчас его называют электрослабым полем. Отдельно от них есть глюонное поле, которое «отвечает» за сильное взаимодействие. Также существуют фермионные поля, обеспечивающие существование кварков и лептонов.

Для нужд квантовой теории поля необходим особый математический аппарат, который за неполное столетие развития этой теории прошел значительную эволюцию. При этом квантовая теория поля стала ареной интересного взаимодействия между физикой и математикой. С одной стороны нужды физиков вызывали разработку новых математических методов, с другой – было и встречное движение: математические модели, которые в какой-то момент казались исключительно игрой разума, не имеющей отношения к реальности, затем становились важной частью квантовой теории поля. В этом и состоит поучительность истории квантовой теории поля, о которой рассказывалось на лекции.

В целом квантовая механика, подготовленная трудами Планка, Бора, Шрёдингера, де Бройля и других физиков, сложилась к середине 1920-х годов. Решающую роль в ее становлении в этот момент сыграли Вернер Гейзенберг, Вольфганг Паули и Поль Дирак. К 1928 году появилась и квантовая теория поля. Из отечественных ученых важный вклад в эту область тогда внес Владимир Александрович Фок.

Появившись, квантовая физика быстро добилась заметных успехов. Ей удалось подтвердить гипотезу де Бройля, разрешив тем самым противоречие между корпускулярной и волновой теорией света. Экспериментальное изучение ряда эффектов (дифракции медленных электронов, комптоновского рассеяния фотонов на электронах) дало результаты, которые точно согласовывались с теорией.

Но возникли и трудности, связанные с несходимостью интегралов, получаемых в рамках квантовой теории. Преодолеть их удалось при помощи метода перенормировки, начало которому положил Ганс Бете, а затем развивали и другие физики. Позднее более удобный формализм был предложен Джулианом Швингером и Ричардом Фейнманом, а также (независимо от них) японским ученым Синъитиро Томонагой. В результате, в частности, возникли так называемая «формулировка через интеграл по траекториям» и знаменитые диаграммы Фейнмана.

Приходилось квантовой теории поля выходить и из ситуаций, казавшихся и вовсе тупиковыми. В 1950-х Лев Ландау с коллегами установил, что в некоторых используемых квантовой теорией поля формулах заряд неминуемо обращается в ноль. Это привело ученых к выводу, что квантовая теория не имеет отношения к действительности, а следовательно развивать ее не нужно. В статье об этом Ландау даже писал: «Мы пришли к выводу, что гамильтонов метод [то есть квантовая теория поля, использующая оператор Гамильтона] мертв и должен быть похоронен, хотя, конечно, и с должными почестями».

Как заметил Людвиг Фаддеев, Ландау и Паули были двумя цензорами физики той эпохи. Они строго считали, что заниматься надо только тем, что имеет физический смысл, а если это просто математическая конструкция, смыслом не наделенная, то на нее ученые не должны тратить время и силы.

Но в период временного упадка развитие квантовой теории поля не остановилось. Преодолеть кризис удалось во многом благодаря теории Чжэньнина Янга и Роберта Миллса. При этом их работы некоторое время рассматривались именно как математические изыски, не связанные с реальностью. Но потом из их теории вышли такие важные разделы современной физики, как  квантовая хромодинамика (теория сильных взаимодействий) и теория электрослабых взаимодействий.

Рассказал Людвиг Фаддеев и о своей работе в 1960-х годах над проблемами квантовой теории поля, которые в то время тоже представлялись многим чисто математической игрой ума, не имеющей физического смысла. Оправданность этих работ выяснилась лишь потом. Людвиг Фаддеев совместно с Виктором Поповым исследовали применение континуального интеграла Фейнмана для квантования полей Янга – Миллса и отправили статью со своими выводами в журнал Physics Letters. Редактор, тоже крупный физик, честно потом признавался, что ничего не понял («I did not understand the article in any detail»), но почувствовал важность результатов, поэтому принял статью. Позднее благодаря работам по квантованию полей Янга – Миллса стало возможным уже упомянутое объединение электромагнитного и слабого взаимодействий.

Перед физиками и математиками, разрабатывающими квантовую теорию поля, стоит еще немало нерешенных проблем. Например, задача решения в общем виде уравнений, описывающих поля Янга – Миллса, включена Математическим институтом Клэя в знаменитый список «Задач тысячелетия».

На "Полит.ру" вы также можете прочитать интервью с Людвигом Фаддеевым и его рассказ об истории советской математики и судьбе Института Эйлера.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus

Главные новости

18:59 Обвиняемый во взяточничестве белорусский чиновник признал свою вину
18:37 Бастрыкин предложил сиротам становиться следователями
18:26 Власти собрались ограничить туризм на Байкале
18:15 Трамп пригрозил Ирану ударами вплоть до уничтожения
18:06 Песков отказался отвечать на вопрос о миллионных тратах чиновников
17:46 Курс грузинского лари снизился до исторического минимума
17:36 Власти заявили о скором поступлении С-500 на вооружение РФ
17:18 Карачаево-Черкессия нашла замену Арашукову в Совете Федерации
16:57 Власти оценили новую дорогу от Москвы до Петербурга в 1,5 триллиона рублей
16:29 Появилось видео взрыва первой ступени ракеты-носителя Falcon Heavy
16:07 Российские биатлонисты получили дисквалификацию за допинг
15:57 Правительство увеличит пособие на детей до 10 тысяч
15:45 Суд Армении арестовал экс-президента
15:31 Власти рассмотрят вопрос компенсации расходов из-за закрытия полетов в Грузию
15:31 Топ-менеджеры «Аэрофлота» не получат премии из-за крушения SSJ100 в Шереметьево
15:16 Суд в Австрии разрешил экстрадицию Фирташа в США
14:56 Актеры МХАТа попросили Путина вернуть Доронину на пост худрука
14:47 Кремль признал невозможность запретить посещение россиянами Грузии
14:30 Умерла актриса Алла Покровская
14:23 Евкуров отверг связь своей отставки с протестами в республике
14:02 Песков назвал победой здравого смысла возвращение РФ в ПАСЕ
14:00 В Палермо откопали рукоять средневекового меча
13:52 Столичная прокуратура взяла на контроль дело отравителя
13:51 В Кремле прокомментировали отставку Евкурова
13:39 Кадровый резерв правительства отправят на стажировку в Сингапур
13:23 Владимира Кличко сняли с горящей яхты в Средиземном море
13:07 Россия и Мальдивы договорились о взаимной отмене виз
13:00 Измерена температура колец Урана
12:49 Эрдоган заявил о начале поставок С-400 из России
12:33 Гражданин Польши получил 14 лет за шпионаж в РФ
12:30 В Карелии суд отправил на лечение сжегшего храм подростка
12:17 Белоруссия представила свою версию причины загрязнения «Дружбы»
12:00 Выращенные в неволе монархи теряют способность к миграции
11:43 В ПАСЕ оспорили полномочия делегации из России
11:34 В МИДе объяснили прибытие в Венесуэлу военного самолета из РФ
11:31 Возвращаемая ступень ракеты Falcon Heavy упала в Атлантику
11:22 Mail.ru откажется от пароля при авторизации пользователей
11:08 Президент Ирана назвал санкции США «актом отчаяния»
10:59 «Роскосмос» опроверг информацию о нештатной ситуации при посадке корабля
10:43 Минпромторг потратил на размещение сотрудников в командировках 19 млн рублей
10:30 Некоторые бактерии массово размножаются в кишечнике марафонцев после забега
10:25 SpaceX запустила Falcon Heavy с прахом 152 человек
10:22 Двое погибли после взрывов боеприпасов на юге Казахстана
10:19 Названы самые проблемные моногорода России
10:09 СМИ узнали о возможном выходе США из военного договора с Японией
09:53 МТС сменила логотип
09:40 Минфин поэтапно увеличит расходы на военные пенсии
09:35 МИД Ирана прокомментировал санкции США
09:25 Сбербанк ввел возможность переводов с кредитных карт
09:18 Производство ГЛОНАСС оказалось под угрозой из-за импортных комплектующих
«ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Мемория Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Право Приморье Продовольствие РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство православие преступность происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Кирилл Серебренников Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Компьютеры, программное обеспечение Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.