124
Глава 5.
Глава 5. Попытки создания не традиционных физических теорий
5.7. Теория «физического вакуума Дирака
Неудовлетворенность многих исследователей положением, сложившимся в теоретической физике, побудило некоторых из них создать свои теории, отличающихся от общепризнанных. Большинство из этих теорий проработаны слабо, однако некоторые разработаны достаточно глубоко и полно, их авторы затратили немало сил на их создание и совершенствование. Часть подобных работ опубликована в печати, и их появление встречено научной общественностью с большим интересом. К таким теориям следует, в первую очередь, отнести теорию «физического вакуума», Основы которой были выдвинуты Паулем Дираком в 1927 г [1, Дирак, с. 243] Дираку предположил, что пустое пространство заполнено в действительности электронами, находящимися в состоянии с отрицательной энергией. Существование фона электронов с отрицательной энергией выявляется, когда в многообразии состояний с отрицательной энергией возникает «дырка». Это слово соответствовало некоторой стадии физической интерпретации релятивистского спинорного уравнения. «Дырка» позволяет электрону занять состояние с отрицательной энергией, излучив при этом два или три фотона. Соответственно, поглотив достаточную энергию, электрон, находившийся до того в состоянии с отрицательной энергией, может перейти в состояние с положительной энергией, образовав «дырку» в фоне состояний с отрицательной энергией.
Дирак обратил внимание на возможность симметричной теории, в которой «№дырка» и электрон меняются местами, и электрон можно рассматривать как «дырку» в многообразии состояний с положительной энергией. Далее Дирак изложил такую интерпретацию заполненных и незаполненных мест в многообразии состояний с отрицательной энергией, при которой незанятое состояние (т. е. состояние с отрицательной энергией, не занятое электроном) считается заполненным, а занятое состояние - незаполненным. Тогда волновая функция описывает не наличие, а отсутствие электрона. Но чем заполнено состояние, свободное от электрона?
Попытки создания нетрадиционных физических теорий
125
В своей статье Дирак пишет: «Незаполненное состояние с отрицательной энергией проявляется как «нечто» с положительной энергией, так как для уничтожения этого состояния, т.е. для его заполнения, необходимо добавить к нему электрон с отрицательной энергией».
Следовательно, «нечто», заполняющее состояние, которое мы рассматривали как незаполненное электроном, эго частица с положительным зарядом - позитрон.
Позитроны были обнаружены в космических лучах и в лабораториях при прохождении фотонов с большой энергией через вещество. Это истолковано так, что энергия фотона переходит в энергию родившейся электронно-позитронной пары. Аннигиляция этой пары дает два или три фотона.
В тридцатые годы теория позитронов приобретает форму теории электронно-позитронного поля, которое подвергается квантованию. Понятие волновой функции обобщается, она рассматривается как оператор поля. Операторы поля подчиняются перестановочным соотношениям; в установлении этих соотношений и состоит квантование поля, в данном случае - электронно-позитронного. Зависимость операторов от пространственных координат и времени указывается уравнением Дирака. [1, Кузнецов, с. 119]. Электронно-позитронное поле в пустоте, позже названное «физическим вакуумом» (не пустой пустотой) состоит из виртуальных частиц - элекгронно-позитронных пар.
В квантовой теории поля флуктуации интерпретируются как рождение и уничтожение виртуальных частиц, т. е. частиц, которые непрерывно (? - В.А.) рождаются и сразу же (? - В А.) уничтожаются, или виртуальных квантов данного поля.
Благодаря флуктуациям вакуум приобретает особые свойства, проявляемые в наблюдаемых эффектах и, следовательно, состояние вакуума обладает всеми правами «настоящих» физических состояний.
Как указано в [1, Павлов, с. 241], реальных фотоногв в такой системе нет, но флуктуация фотонного вакуума (этот термин и означает отсутствие реальных фотонов) приводит к возникновению «облака» виртуальных фотонов возле электрона, а вслед за ними - виртуальных пар электрон-позитрон. В результате возникает поляризация вакуума, влияющая на ряд наблюдаемых эффектов - уменьшение кулоновского
