Взаимодействие с вакуумом

Каждый такой акт испускания или поглощения переводит частицу из одного состояния в другое.

Мы говорили, что взаимодействие — это результат того, что одна частица испускает кванты, а другая их поглощает. А может ли частица сама поглотить испущенные ею кванты? Почему же нет — конечно, может. Такие процессы приводят к взаимодействию частицы с самой собой. О том же говорят иногда иначе: говорят о взаимодействии частицы с вакуумом. Как это ни парадоксально звучит, такое выражение совершенно оправдано. Ведь когда мы говорим о самовоздействии, то имеется в виду, что существует какое-то воздействие на частицу, даже когда она одна, когда вокруг нет (или может не быть) ни одной другой реальной частицы. Другими словами, когда кругом — вакуум, пустота.

Вакууму отводится сейчас очень почетное место в физике. В книгах пестрят такие словосочетания, как «поляризация вакуума», «вакуумные поправки», «вакуумные колебания» и многие другие. А ведь еще недавно считалось нелепым говорить о «свойствах вакуума». Какие «свойства» могут быть у пустого места? Ведь свойства — это нечто присущее материи. Там же, где материи нет...

Стоп! Здесь-то и таится корень дела. Что значит «нет материи»?

«Ну, просто нет ни одной частицы»,— ответите вы. Не так-то это просто! Когда весной начинает расти трава, как ответить на вопрос: есть она или еще нет? «Когда она зазеленеет, когда росточки выглянут из-под земли — тогда есть»,— могут нам ответить. А до этого? Когда росточки еще не пробились, когда они еще ведут «подземное существование»?

После такого вопроса наши воображаемые собеседники могут, возмутившись, заявить, что мы занимаемся схоластикой, споря о том, что называется «уже травой», а что «еще не травой». В чем-то они будут правы. Но в чем-то и нет. Проросшую траву мы видим, воспринимаем непосредственно органами чувств. А там, где ростки еще не пробились, глаз видит голое поле,— тоже «вакуум», пустота в определенном смысле этого слова.

Эту аналогию мы не притянули за уши. Оказывается, и в теории элементарных частиц вакуум можно понимать не как «абсолютное ничто», а как особое состояние всех частиц, когда они имеют такую маленькую энергию, что непосредственно не воспринимаются не только глазом, но и любыми тончайшими приборами. Но вакуумные частицы «чувствуют» влияние «реальных» частиц, как-то перегруппировываются под их воздействием (что приводит, кстати, к экспериментально наблюдаемым эффектам). Если воздействие достаточно энергично, то частица переводится из «невидимого вакуумного состояния» в самое обычное, реальное. Внешне это выглядит как рождение частицы. Точно так же уничтожение частиц можно рассматривать как их переход в вакуумное состояние.

Такой способ описания не только возможен, но даже вполне естествен в нынешней теории, так как он позволяет, в соответствии со сказанным выше, не вдаваясь во внутреннюю динамику, просто описывать процессы рождения и уничтожения частиц, сведя их к переходам из одного состояния в другое (правда, одно из состояний несколько экзотическое). Вводя представление о вакууме и даже построив «теорию вакуума», физики добились больших успехов не только в упорядочении своего теоретического хозяйства, но, что, конечно, всего важнее, и в описании опытных фактов. Более точно, чем раньше, вычисляются теперь энергетические уровни в атомах, найдены существенные поправки к значениям магнитных моментов электронов и т. д.

1 2