4.14. Физический вакуум в квантовой теории поля

Квантовая теория поля является ядром всей современной физики, представляет собой общий подход ко всем известным типам взаимодействий. Одним из важнейших результатов ее является представление о вакууме, но уже не пустом, а насыщенным всевозможными флуктуациями всевозможных полей. Вакуум в квантовой теории поля определяется как наинизшее энергетическое состояние квантованного поля, энергия которого равна нулю только в среднем. Так что вакуум – это «Нечто» по имени «Ничто».

Релятивистская квантовая теория поля, которая началась работами Дирака, Паули, Гейзенберга в конце двадцатых годов нашего столетия, была продолжена в трудах Фейнмана, Томонаги, Швингера и других ученых, давая все более полное представление о физической неразложимости мира, о несведении его к отдельным элементам. Здесь принцип целостности находит свое содержание в рассмотрении взаимодействия микрообъектов с определенным состоянием физического вакуума. Именно в этом взаимодействии все элементарные частицы обнаруживают свои свойства. Вакуум рассматривается как объект физического мира, выражающий как раз момент его физической неразложимости.

Создание квантово-полевой исследовательской программы полностью изменило наши представления о мире, наш подход к структуре физических законов. В итоге создана новая квантово-механическая картина мира, выработан новый стиль мышления ученых, новый тип научной рациональности, называемый неклассическим, в котором есть место случайности, вероятности, целостности.

Концепции, лежащие в основе построения современной физи-ческой исследовательской программы – теории Суперобъединения (единой теории поля).

Основополагающей идеей построения современной физической исследовательской программы является концепция целостности, в рамках которой в качестве фундаментальной физической реальности рассматривается неделимая взаимосвязанная целостная Вселенная, а относительно независимо ведущие себя ее части как просто особые и случайные формы. Таким образом, именно Вселенная в целом становится предметом исследования современной теоретической физики. Здесь задачи физики элементарных проблем пересекаются с космологическими проблемами, и оба эти течения полноводной рекой вливаются в общую картину построения мира. Все качественное многообразие мира – различие типов взаимодействий, различие между частицами вещества и квантами полей, существование конкретных элементарных частиц с их характеристиками и свойствами – все это предстает в рамках этой программы как моменты в ходе эволюции Вселенной. Признание определяющей роли целого по отношению к его частям составляет существо диалектической методологии в познании и является содержательной стороной нового постнеклассического подхода к анализу сложных систем, именуемого синергетикой.

В рамках такого целостного подхода новое методологическое значение получает физический вакуум, предстающий как основной объект физической теории, как прародитель известного нам мира. Анализ состояния дел в современной физике позволяет рассматривать его в качестве исходной абстракции в теории.

Исходя из представлений о суперсимметричном состоянии исходного вакуума нашей Вселенной, весь последующий процесс эволюции Вселенной рассматривается как сменяющие друг друга этапы, содержащие критические точки – моменты нарушения симметрии, приводящие в конечном счете к физическому многообразию мира.

Таким образом, концепция целостности содержит в себе концепцию развития, самодвижения, самоорганизации, выраженных через призму взаимоотношения категорий симметрии и асимметрии, ибо важнейшим признаком развития является асимметричность тех изменений, из которых процесс развития складывается. Это на повестку дня выдвигает вопрос об историзме физических объектов, проявляющих свою определенность в некоторые исторические моменты в ходе самодвижения целого, – в моменты спонтанного нарушения симметрии исходного вакуума. При этом вакуум играет роль макрообстановки, макроусловий, по отношению к которому элементарные частицы проявляют свои свойства – спины, массы, заряды и т.д.

ЛЕКЦИЯ 5