Прошлое и будущее теории поля
В теоретической модели, основанной на экспериментальных наблюдениях, достоверных с точностью до одного стандартного отклонения.
Наблюдатель (обычно хорошо информированный)
Чтобы понять все значение теории поля, необходимо рассмотреть этот предмет на соответствующем историческом фоне. К 1930 году физика объяснила все наблюдаемые величины. И с тех пор занималась величинами только ненаблюдаемыми, которые и являются предметом рассмотрения в теории поля (1).
К тому же времени относится открытие Клейна. Ему мы обязаны уравнением, которое пишется одинаково как в неподвижной, так и в движущейся системах координат, например уравнение получается одинаковым независимо от того, пишете ли вы его сидя или на бегу (давняя мечта теоретиков).
В конце 40-х годов теория получила мощный толчок благодаря открытию знаменитого Лэмбовского сдвига. Вместо формул теоретики-полевики начали рисовать картинки, причем часто делали это на обратной стороне старых конвертов, тем самым существенно снижая затраты на теоретические исследования. Стоимость же экспериментальных исследований в этот период существенно возросла, чему способствовали неутомимые экспериментаторы, которые, докапываясь до неслыханных глубин, извлекали оттуда на объяснение своим друзьям-теоретикам один лакомый кусочек за другим по средней цене 106 долларов за кусочек. Все, однако, были согласны, что результаты стоили этих затрат, тем более, что затраты были направлены на общее благо и покрывались, естественно, за счет налогоплательщиков.
Таким образом, Физика неотвратимо вступила в сильное взаимодействие с Правительством. Возможно, этим объясняется тот факт, что в 50-е годы в деятельности правительства все сильнее стали замечаться проявления принципа наименьшего действия.
И вот, наконец, прикрываясь Римановыми листами, теоретики пробили себе дорогу в нефизические области и обнаружили, что все имеет свою мнимую часть. В последнее время крепнет подозрение, что и сам объект исследования – амплитуда рассеяния – величина чисто мнимая...
Все уверены в том, что теория поля откроет в физике новую героическую эпоху, но когда это случится – сейчас еще не время предсказывать.
Будущее теории поля лежит в аналитическом продолжении всего, что только можно, в комплексную плоскость. В одной из ранних работ было предложено продолжить в комплексную область квантовое число «странность» с тем, чтобы научиться классифицировать те чисто мнимые частицы, об открытии которых постоянно сообщает «Нью-Йорк таймс».
Там же предлагалось продолжить аналитически «двухкомпонентную теорию», чтобы получить «двухкомпонентный эксперимент», имеющий две составляющие – «Правильную» и «Неправильную». Хорошая двухкомпонентная теория должна точно описывать обе компоненты эксперимента.
Дисперсионные соотношения и коэффициенты Рака тоже нужно исследовать с этой точки зрения. Вычисление значений этих (и других) коэффициентов для комплексных значений аргументов обещает вдумчивому исследователю много незабываемых часов у электронно-вычислительной машины.
Аналитическое продолжение эффекта Мессбауэра приводит к заключению, что ключ к будущему развитию теории поля вероятнее всего погребен в какой-нибудь непонятной статье, опубликованной и забытой в 30-е годы. Попытки использовать такой вывод, однако, практически будут скорее всего безуспешными благодаря парадоксу Пайерлса-Йенсена (если кто-нибудь и найдет ту самую статью, он все равно не поймет ее смысла, пока его не обнаружат экспериментально – независимо и совершенно случайно).
Имеется много способов аналитически продолжать задачу многих тел в область теории поля:
Приближение случайных статей. Много проще самому написать статью, чем прочитать все уже опубликованные статьи, в которых было сделано то же самое. Изменив формулировки и обозначения, вы не только уничтожите всякие следы связи вашей работы с предшествующими, но и дадите будущим исследователям возможность писать свои собственные статьи вместо того, чтобы читать вашу. Результат – экспоненциальный рост числа статей, которые все утверждают одно и то же и тем самым дают вклад в теорию поля.
Упрощение задач и проверка путем изобретения приближенного гамильтониана. Этим вы открываете широкие возможности работы для тех людей, которые иначе не знали бы, чем заняться. Теперь они будут обсуждать недостатки вашего приближенного гамильтониана.
Аналитическое продолжение проблемы многих тел в область комплексного числа частиц. Особенно интересно изучение эффектов спаривания для того случая, когда частиц в паре не две, а произвольное комплексное число.
Аналитическое продолжение формализма Брауна и метода функций Грина на все другие цвета спектра (2).
Напечатано в журнале «The Journal of Irreproducible Results», 12, 3 (1963).
Как мы измеряли реактивность
Отрывок из последнего выступления Ферми, на заседании Американского физического общества. Выступление было неофициальным, и Ферми говорил без конспекта. Текст восстановлен по магнитофонной записи и опубликован в неприглаженной», неотредактированной форме. Возможно, Ферми был бы этим недоволен, так как сам он всегда очень тщательно готовил к публикации все свои работы.
...Итак, мы подходим к 1939 году, когда Эйнштейн написал свое знаменитое письмо президенту Рузвельту, в котором советовал обратить внимание на ситуацию в физике и говорил, что, по его мнению, долг правительства обратить на это серьезное внимание и оказать физикам помощь. И действительно, через несколько месяцев помощь была оказана. Это были 6000 долларов, и эти 6000 долларов были использованы для закупки огромного количества, или, скажем так, того, что по тем временам казалось огромным количеством, графита – по тем временам, когда зрение у физиков еще не было так испорчено.
И вот физики на седьмом этаже лаборатории Пьюпина стали выглядеть как углекопы, и жены, к которым усталые физики возвращались по вечерам, не могли понять, в чем дело. Конечно, «смок» и так далее, но все-таки...
А дело было в том, что как раз в то время мы пытались узнать что-нибудь о поглощении в графите и ничего хорошего мы от графита не ждали. Так вот, для этого мы построили из графита колонну со стороной в четыре фута или около того и высотой футов десять. Это был, по-видимому, первый случай, когда физическая аппаратура – а эта куча графита была физической аппаратурой – оказалась такой большой, что на нее можно было – и нужно было – взбираться. С циклотронами было то же самое, но для меня это был первый случай, когда мне пришлось карабкаться на собственную установку, которая оказалась немножко выше, чем следует, – я ведь человек невысокий.
Ну, время шло, и мы начали понимать, что именно мы должны мерить, и с какой точностью эти величины – я назову их abcd – у меня нет времени объяснять вам, что это такое, – с какой точностью abcd должны быть измерены, чтобы стало ясно, что можно, а что нельзя. Ну, в общем произведение этих трех величин должно было быть больше единицы. Теперь-то мы знаем, что даже если очень постараться, получится произведение 1,1.
Если бы, например, мы могли измерить каждую из этих величин с точностью до 1%, то получилось бы, например, что произведение равно 1,08± 0,03, и если так, то мы сказали бы: «Все в порядке, давайте работать», а если бы произведение получилось 0,95± 0,03, то следовало бы поискать чего-то другого. Ну, а если у вас получается 0,9 ± 0,3, то что вы знаете? По-видимому, вообще ничего. Даже если получилось 1,1 ± 0,3, вы тоже знаете не больше. В этом была вся беда, и если вы посмотрите в наши первые работы, где приведены значения, полученные разными экспериментаторами, то увидите, что они отличаются друг от друга на 20% и больше. Эти величины я думаю, свидетельствовали главным образом о темпераменте физиков. Оптимисты неизбежно их преувеличивали, а пессимисты вроде меня старались сделать поменьше.
В общем никто ничего по-настоящему не знал, и мы решили, что нужно что-то предпринять. Надо было придумать такой эксперимент, в котором измерялось бы сразу произведение abcd, а не эти величины в отдельности.
Так вот, мы пошли к декану Пеграму, который тогда в университете был магом и волшебником, и объяснили ему, что нам нужно большое помещение. Когда мы говорили «большое», то имели в виду по-настоящему большое, и он, помнится, в разговоре сказал что-то о том, что церковь не очень подходящее место для создания физической лаборатории, но я думаю, что как раз церковь была бы именно тем, чего мы хотели. Покрутившись немного по двору, он повел нас по темным коридорам, и мы пролезали под какими-то отопительными трубами и заглядывали в разные закоулки в поисках места для своего эксперимента, пока наконец не нашли большую комнату, правда, – не церковь, но нечто аналогичное по размерам.
