Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
3 декабря 2016, суббота, 09:50
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

#ЗНАТЬ. Фестиваль публичных лекций. День четвертый. Людвиг Фаддеев

Людвиг Фаддеев
Людвиг Фаддеев
Фото: Наташа Четверикова/ polit.ru

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

09:19 Хакеры вывели 2 млрд рублей со счетов Банка России
09:15 Греф под видом инвалида пришел в Сбербанк за кредитом
00:27 Московский арбитраж отклонил иск Минфина к Потанину
00:20 Захватчик заложников в парижском турагентстве сбежал от полиции
00:09 Патриарх Кирилл предложил вывести лапту на мировую арену
02.12 23:35 Парламенту Южной Кореи предложили начать импичмент президента
02.12 23:26 Корабль из РФ сел на мель в Мраморном море
02.12 23:19 Минобороны РФ отправило саперов разминировать восток Алеппо
02.12 23:12 Шахназаров опроверг существование цензуры в России
02.12 22:28 Стивена Хокинга положили в больницу из-за сильного недомогания
02.12 22:23 Вооруженный налетчик взял заложников в парижской турфирме
02.12 22:21 Путин сказал итальянским строителям аrrivederci
02.12 22:05 Порошенко назвал целью войны на Украине «похороны» СССР
02.12 21:47 ИП смогут сэкономить на взносах в Пенсионный фонд
02.12 21:26 Трамп и Дутерте обменялись приглашениями
02.12 21:04 Путин поблагодарил Вербицкую за исправление ошибок в произношении
02.12 20:56 СМИ узнали о влиянии семьи Олланда на его отказ от переизбрания
02.12 20:44 Американские конгрессмены запретили Пентагону сотрудничать с Россией
02.12 20:25 Нидерланды согласились расследовать возможные кибератаки на банки РФ
02.12 20:08 Закон о «запрете определенных действий» прошел первое чтение в Госдуме
02.12 19:49 Глава МИД Японии передал Путину послание премьер-министра
02.12 19:30 Голикова рассказала о провале программы господдержки банков
02.12 19:28 Посольство подтвердило гражданство РФ подозреваемого в убийстве приемных родителей в США
02.12 18:53 Европол предупредил о готовящихся в Европе терактах
02.12 18:45 Путин вспомнил цитату Мартина Лютера Кинга
02.12 18:20 Росберг ушел из «Формулы-1» после первой победы в чемпионате мира
02.12 18:06 В Краснодарском крае задержан оператор «Дождя»
02.12 17:53 Названа тройка претендентов на звание футболиста года ФИФА
02.12 17:48 Путин предложил упростить получение паспорта выходцам из СССР
02.12 17:42 Путин отказался освободить украинца Сенцова по просьбе Сокурова
02.12 17:32 «Нафтогаз Украины» отказал «Укртрансгазу» в закупке оборудования из-за «Турецкого потока»
02.12 17:07 Путин предложил выработать критерии допустимости в искусстве
02.12 17:06 Силуанов назвал неприемлемыми условия Киева по погашению долга
02.12 16:50 Алишер Усманов впервые включен в список богатейших людей Швейцарии
02.12 16:46 Путину поручил найти отменивших рок-оперу «Иисус Христос — суперзвезда» в Омске
02.12 16:17 Храм бога ветров скрывался под супермаркетом в Мехико
02.12 16:14 Дания отозвала свои F-16 после ошибочного удара по сирийским военным
02.12 16:01 На «Байконуре» назвали причину аварии «Прогресса»
02.12 15:46 Руководство IKEA оспорит арест своих счетов в России
02.12 15:26 Два брата под Псковом забросали горючей смесью полицейских
02.12 15:16 Путин подтвердил незыблемость принципа свободы в искусстве
02.12 15:10 Шум не дает спать дельфинам на Гавайях
02.12 15:08 Музыкант Дидье Маруани вылетел во Францию
02.12 14:53 Саакашвили открыл сбор средств на создание собственной партии на Украине
02.12 14:39 Минкомсвязи предупредило операторов связи о возможных кибератаках
02.12 14:29 Кремль подготовит список губернаторов на увольнение
02.12 14:27 В Думу внесли законопроект о снижении возрастного ограничения на выборах
02.12 14:22 Американский телеканал транслировал послание Путина Федеральному Собранию
02.12 14:11 Эрмитаж проверят из-за выставки Яна Фабра
02.12 13:54 Суд арестовал 9,3 млрд рублей на счетах российской «дочки» IKEA
Apple Boeing Facebook Google NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Twitter аварии на железной дороге авиакатастрофа Австралия автопром Азербайджан Александр Лукашенко Алексей Навальный алкоголь амнистия Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антимайдан Армения армия Арсений Яценюк археология астрономия атомная энергия Афганистан Аэрофлот банковский сектор Барак Обама Башар Асад беженцы Белоруссия беспорядки бизнес биология ближневосточный конфликт болельщики «болотное дело» Борис Немцов Бразилия Великая Отечественная война Великобритания Венесуэла Верховная Рада взрыв взятка видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» видео «Полит.ру» визовый режим Виктор Янукович «ВКонтакте» ВКС Владимир Жириновский Владимир Путин ВМФ военная авиация Вторая мировая война вузы выборы выборы губернаторов выборы мэра Москвы газовая промышленность «Газпром» генетика Генпрокуратура Германия ГИБДД гомосексуализм госбюджет Госдеп Госдума гражданская авиация Греция Гринпис Грузия гуманитарная помощь гуманитарные и социальные науки Дагестан Дальний Восток День Победы дети Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин доллар Домодедово Донецк драка ДТП Евгения Васильева евро Евромайдан Евросоюз Египет ЕГЭ «Единая Россия» Екатеринбург естественные и точные науки ЖКХ журналисты закон об «иностранных агентах» законотворчество здравоохранение в России землетрясение «Зенит» Израиль Индия Индонезия инновации Интервью ученых интернет инфляция Ирак Ирак после войны Иран Иркутская область ислам «Исламское государство» Испания история История человечества Италия Йемен Казань Казахстан Канада Киев кино Китай Климат Земли, атмосферные явления КНДР Книга. Знание кораблекрушение коррупция космос КПРФ кража Краснодарский край кредиты Кремль крушение вертолета Крым крымский кризис культура Латвия ЛГБТ ЛДПР лесные пожары Ливия Литва литература Луганск Малайзия МВД МВФ медиа медицина междисциплинарные исследования Мексика Мемория метро мигранты МИД России Минздрав Минкульт Минобороны Минобрнауки Минфин Минэкономразвития Минюст мировой экономический кризис «Мистраль» Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский МКС Молдавия Мосгорсуд Москва Московская область мошенничество музыка МЧС наводнение налоги нанотехнологии наркотики НАСА наука Наука в современной России «Нафтогаз Украины» некролог Нерусский бунт нефть Нигерия Нидерланды Нобелевская премия Новосибирск Новые технологии, инновации Нью-Йорк «Оборонсервис» образование ОБСЕ общественный транспорт общество ограбление Одесса Олимпийские игры ООН оппозиция опросы оружие отставки-назначения Пакистан Палестинская автономия пенсионная реформа Пентагон Петр Порошенко погранвойска пожар полиция Польша правительство Право «Правый сектор» преступления полицейских преступность происшествия публичные лекции Рамзан Кадыров РАН Революция в Киргизии рейтинги религия Реформа армии РЖД Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Российская академия наук Россия Ростовская область РПЦ рубль русские националисты Санкт-Петербург санкции Саудовская Аравия Сбербанк связь связь и телекоммуникации Севастополь сельское хозяйство сепаратизм Сергей Лавров Сергей Собянин Сергей Шойгу Сирия Сколково Славянск Следственный комитет следствие Совет Федерации социальные сети Социология в России Сочи Сочи 2014 «Спартак» «Справедливая Россия» спутники СССР стихийные бедствия Стихотворения на случай стрельба суды суицид США Таиланд Татарстан театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм Турция тюрьмы и колонии убийство Украина Федеральная миграционная служба физика Финляндия ФИФА фондовая биржа Фоторепортаж Франсуа Олланд Франция ФСБ ФСИН ФСКН футбол Хабаровский край хакеры Харьков химическое оружие хоккей Центробанк Цикл бесед "Взрослые люди" Челябинская область Чечня шахты Швейцария Швеция школа шпионаж Эбола Эдвард Сноуден экология экономика экономический кризис экстремизм Южная Корея ЮКОС Юлия Тимошенко ядерное оружие Япония

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. 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, 1998–2014.