Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
то, что имеет в виду, более простым языком, не нарушив при этом
точность".
Путаница продолжалась до 1930 года, когда сначала Оппенгей-мер, а затем,
независимо от него, Тамм63 заметили, что предположение о протоне сделает
все атомы нестабильными из-за процесса: протон + электрон -> фотоны. В
ноябре 1930 года Вейль
(S4
занял новую позицию в отношении протонов:
80 Гении науки
Какой бы привлекательной ни показалась сначала эта идея, ее, конечно,
невозможно поддержать без введения других глубоких модификаций. ..
действительно, согласно теории о дырках, масса протона должна быть такой
же, как масса электрона; кроме того... эта гипотеза ведет к необходимой
эквивалентности отрицательного и положительного электричества при всех
обстоятельствах... различие двух видов электричества, таким образом,
кажется, скрывает тайну природы, лежащую еще глубже, чем различие между
прошлым и будущим... Я боюсь, что тучи, нависшие над этой частью нашего
вопроса, сгустятся и образуют новый кризис в квантовой физике.
Затем, в мае 1931 года Дирак сделал "удачный выстрел"65 (по его словам,
"маленький шаг" вперед43): "Дырка, если она есть, - это новый тип
частицы, неизвестной экспериментальной физике и имеющей ту же массу, что
и электрон, и заряд, противоположный электрону". Дирак, в конце концов,
назвал новую частицу антиэлектроном. И накануне Нового года Карл Андерсон
сделал первое заявление об экспериментальном доказательстве существования
антиэлектрона. В его поздних работах впервые появилось название
"позитрон"67. Предсказание существования позитрона и его последующее
открытие причисляют к великим триумфам современной физики.
Это, тем не менее, не сразу стало очевидным.
Обнаружение позитрона почти всеми рассматривалось как подтверждение
теории Дирака. Но основная идея, позитрон в качестве дырки в бесконечном
море отрицательных электронов, не удовлетворяла некоторых ученых, и на то
были причины. Даже самое простое состояние, состояние вакуума, - это
комплекс, в который входит бесконечное множество частиц, абсолютно
заполненное море. Если не учитывать взаимодействия между этими частицами,
то вакуум обладает отрицательной бесконечной "нулевой энергией" и
бесконечным "нулевым зарядом". Паули это не нравилось. Даже после того,
как был обнаружен позитрон, он писал Дираку: "Я не верю в Ваше понимание
"дырок", даже если доказано, что существует "антиэлектрон""68. Но это
было не все. Через месяц Паули пишет Гейзенбергу: "Я не верю в теорию
дырок, поскольку мне бы хотелось иметь асимметрии между положительным и
отрицательным электричеством в законах природы (меня не удовлетворяет
сдвиг эмпирически установленной асимметрии в сторону одного из начальных
состояний)"69.
Нулевые энергия и заряд, в действительности, не представляют никакого
вреда теории. Они могут быть уничтожены просто ее переформулировкой70. Но
даже после того теория еще пестрит бесконечностями, причиной которых
являются взаимодействия. И по сей день влияние взаимодействий невозможно
Поль ДИРАК: АСПЕКТЫ ЕГО ЖИЗНИ И РАБОТЫ 81
учесть строго. Вместо этого используют тот факт, что фундаментальный
заряд е мал или, точнее, что мало безразмерное число а = е2/he = 1/137 и
ведут разложение по его степеням. В главном порядке по а теоретические
предсказания были отличными для таких процессов, как рассеяние
фотоэлектронов, рождение и исчезновение электрон-позитронных пар, и
многих других. Но что касается вкладов в те же самые процессы,
происходящие от более высоких порядков в разложении по степеням а, то они
неизменно расходящиеся. Вопрос: как справиться с теорией, которая очень
хорошо работает приблизительно, но не имеет смысла при строгом
рассмотрении? Как сказал об этом Паули в 1936 году во время проводимого
им семинара в Принстоне: "Успех был, скорее, на стороне Дирака, а не на
стороне логики"71. Или, как это выразил Гейзенберг72 в письме Паули (1935
год): "В отношении квантовой электродинамики, мы все еще на той стадии,
на которой были в 1922 году в отношении квантовой механики. Мы знаем, что
все неверно. Но чтобы найти то направление, в котором нам следует
отправиться от того, что превалирует, мы должны знать последствия
превалирующего формализма гораздо лучше, чем мы их знаем". Гейзенберг,
кстати, был одним из тех немногих физиков-теоретиков, которые имели
достаточно мужества для исследования тех аспектов электродинамики,
которые оставались в состоянии неопределенности до конца 40-х годов,
когда перенормировки позволили подойти к решению этой проблемы более
систематическим и успешным способом.
Первые шаги к перенормировке опять принадлежат Дираку. В августе 1933
года он писал73 Бору:
Пайерс и я рассматриваем вопрос об изменении в распределении электронов с
отрицательной энергией, производимом статическим электрическим полем. Мы
находим, что это измененное распределение производит поле, которое служит
причиной частичной нейтрализации заряда... Если мы пренебрежем
