"С.Хокинг. Черные дыры и молодые вселенные " - читать интересную книгу автора

электрон не может излучать энергию в виде электромагнитных волн, потому что
не было бы более низкого энергетического уровня, на который он мог бы
перейти.
В двадцатых и тридцатых годах квантовую механику с огромным успехом
применяли к таким системам, как атомы и молекулы, имевшим ограниченное число
степеней свободы. Однако возникла трудность, когда попытались применить ее к
электромагнитному нолю, имевшему неограниченное число степеней свободы -
грубо говоря, по две для каждой точки пространства-времени. Эти степени
свободы можно рассматривать как осцилляторы, каждый со своим положением и
импульсом. Осцилляторы не могут быть в покое, потому что тогда они имели бы
точно определенное положение и импульс. Вместо этого каждый осциллятор
должен иметь конечные по амплитуде, так называемые нулевые флюктуации и
ненулевую энергию. Энергия всего бесконечного числа степеней свободы привела
бы к тому, что масса и заряд электрона стали бы бесконечными.
Для преодоления этой трудности в 1940 году была разработана процедура,
названная ренормалнзацией. Она состояла из довольно-таки произвольного
вычитания одних бесконечных величин из других с целью получить конечный
остаток. В случае с электродинамикой было необходимо сделать два таких
бесконечных вычитания - одно для массы, а другое - для заряда электрона. Под
эту процедуру ренормализации не было подведено прочного концептуального или
математического фундамента, но на практике она работала очень неплохо. Ее
успех предсказал одно небольшое смещение - смещение Ламба - на несколько
линий в спектре атомного водорода. Однако с учетом попыток построить
завершенную теорию это было не очень удовлетворительно, потому что
ренормализация не предсказывала значений конечного остатка после бесконечных
вычитаний. Таким образом, чтобы объяснить, почему электрон имеет такие массу
и заряд, какие он имеет, нам пришлось бы вернуться к человеческому принципу.
В течение пятидесятых и шестидесятых годов считалось, что слабые и
сильные ядерные силы не подвержены ренормализации, то есть чтобы стать
конечными, они потребовали бы бесконечного числа бесконечных вычитаний.
Получилось бы бесконечное число остатков, не определенных в теории. Такая
теория не имела бы силы предсказывать что-либо, потому что неограниченное
число параметров измерить нельзя. Однако в 1971 году Герард Хофт показал,
что единую модель электромагнитных и слабых взаимодействий, предложенную
ранее Абдусом Саламом и Стивеном Вайнбергом, действительно можно
ренормализировать конечным числом вычитаний. В протонной теории Салама -
Вайнберга к частице со спином 1, несущей электромагнитное взаимодействие,
присоединялись три других партнера со спином 1, названные W+, W- и
Z0.Предполагалось, что при очень больших энергиях все эти четыре частицы
будут вести себя одинаково. Однако при малых энергиях теория замечательно
сочеталась с наблюдениями, и это побудило Шведскую Академию присудить
Нобелевскую премию Саламу, Вайнбергу и Шелдону Глэшоу, который построил
схожую единую теорию. Однако сам Глэшоу заметил, что Нобелевский комитет
рисковал, так как у нас до сих пор нет достаточно мощных ускорителей, чтобы
разогнать частицы и проверить эту теорию в режиме, когда единство между
электромагнитными силами, заключенными в фотоне, и слабыми силами,
заключенными в W+, W- и Z0, действительно имеет место. Такой мощный
ускоритель будет готов через несколько лет, и многие физики верят, что он
подтвердит теорию Салама - Вайнберга*.
______________