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 насы­щенном 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 П. Дирака, В. Паули, В. Гейзенберга в конце двадца­тых годов нашего столетия, была продолжена в трудах Р. Фейнмана, С. Томонаги, Дж. Швингера и других ученых, давая все более полное представление о физической неразложимости мира, о несведении его к отдельным элементам. Здесь прин­цип целостности находит свое выражение 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 физической неразложимости его.

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

Концепции, нежащие в основе

Построения современной физической

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 данной 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 приобретает 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 абстракциив 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 физическому многообразию мира (см.рис.1).

Рис. 1. Новые представления о структуре материи

Таким образом, концепция целостностисодержит 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 выдвигает на повестку дня вопрос об историзме физических объектов, проявляющих свою опреде­ленность в определенные исторические моменты в ходе самодвижения целого, — в моменты спонтанного нарушения сим метрии исходного вакуума. При этом вакуум играет роль макрообстановки, макроусловий, по отношению к которому эле­ментарные частицы проявляют свои свойства — спины, мас­сы, заряды и т.д.

рассмотрение вакуума как исходной абстракции известного нам мира позволяет реализовать при построении еди­ной теории поля метод восхождения от абстрактного к конкретному.

фундаментальные физические идеи, лежащие в основе построения единой теории поля, реализующие вышеназван­ные трансдисциплинарные методологические концепции, сле­дующие:

а) новые представления о структуре материи — сопостав­ление представлений о структуре материи на разных этапах эволюции науки представлено на рисунке;

б) идея о калибровочной природе всех взаимодействий;

в) идея о спонтанном нарушении симметрии исходного вакуума.