Аннотация доклада Ландау: Теория квантов от Макса Планка до наших дней

Источник: Бесараб М.Я.

Идея квантов была впервые введена в физику Максом Планком в 1900 году для того, чтобы устранить безнадежные противоречия, к которым приводила классическая электродинамика при рассмотрении теплового излучения. Предположение Планка заключалось в том, что испускание электромагнитных волн происходит не непрерывно, а порциями, квантами. С помощью этого предположения Планку удалось полностью разрешить и вопрос о тепловом излучении. В 1905 году Эйнштейн сделал следующий шаг, допустив, что не только испускание электромагнитных волн происходит квантами, но что само электромагнитное поле состоит из дисперсных частиц - световых квантов, или фотонов. Эйнштейн показал, что эта идея блестяще объясняет ряд совершенно невероятных ранее экспериментальных фактов. В 1907 году Эйнштейн выдвинул идею, что квантуется, то есть имеет дискретные энергии, всякое колебательное движение. На базе этой идеи получила полное объяснение теплоемкость твердых тел. Огромный толчок дальнейшему развитию теории квантов был дан в 1913 году Бором , применившим квантовые представления движения электронов к атомам водорода. В течение последующего десятилетия идея Бора развилась в новую механическую концепцию, с помощью которой удалось объяснить и предсказать большое количество явлений. Однако в начале 20-х годов стало ясно, что теория Бора, кроме ряда внутренних идейных недостатков, может претендовать на количественное объяснение явлений только в простейших случаях. Выход из создавшегося таким образом тупика был найден в 1925-1926 годах Гейзенбергом и Шредингером , создавшими стройный математический аппарат квантовой механики. После того как Гейзенберг в 1927 году установил принцип неопределенности, сделавший полностью ясным физическое содержание квантовой механики, она превратилась в стройную, лишенную каких-либо противоречий физическую теорию. Таким образом, физика наконец освободилась от живших в ней в течение 27 лет противоречий между квантовыми формулами и классическими представлениями.

Релятивистская квантовая механика стала на твердое основание после установления Дираком в 1928 году его знаменитого уравнения и построения им в 1929 году теории дырок, устранившей из теории состояния с отрицательной массой. Характерным недостатком теории являлось возникновение бесконечных результатов в последующих приближениях, делавших невозможным их вычисление. В 1948 году, в основпом благодаря работам Фейнмана , Швингера и Дайсона , эти трудности удалось устранить путем применения метода так называемых перенормировок. В результате кваптовая электродинамика превратилась в теорию, умеющую с высокой точностью вычислять явления. Применение метода перенормировок к ядерным взаимодействиям, однако, оказалось невозможным из-за того, что эти взаимодействия являются сильными, поэтому к ним неприменим метод последовательных приближений (теория возмущений), применимый к слабым электромагнитным взаимодействиям. Работы ряда советских теоретиков в 1954-1955 годах показали, что корректное проведение идеи перенормировок без применения теории возмущений приводит к неожиданному парадоксальному выводу, что в теории вообще исчезает всякое взаимодействие. Таким образом, была показана принципиальная дефектность современной теории.

Возможно, что этот результат означает, что в действительности необходимо отказаться от представления о точечности взаимодействия, то есть подвергнуть дальнейшему видоизменению наши представления о пространстве и времени. В самое последнее время Гейзенбергом был высказан ряд идей, позволяющих надеяться, что такой пересмотр не окажется необходимым, а можно будет ограничиться глубокими изменениями математического аппарата теории. Окончательный ответ на этот вопрос может быть, очевидно только будущим".

Ссылки: