Популярно о конечной математике и ее интересных применениях в квантовой теории

11.1. Алгебра первична, а пространство вторично

В главе 7 я писал о том как Леонид Авксентьевич Кондратюк и Скифф Николаевич Соколов помогли мне в жизни. А теперь опишу почему их влияние определило мою дальнейшую жизнь в науке. Я писал как начал работать с Леонидом Авксентьевичем. Он был известным теоретиком в ИТЭФе, но в то же время не считалось, что он занимается большой наукой. В ИТЭФе большой наукой была только QFT и считалось, что И.С. Шапиро и его лаборатория занимаются какими-то прикладными задачами, которые не являются фундаментальными. Л.А. предложил мне заниматься тем, что потом стало моей кандидатской с названием "Процессы упругого рассеяния на дейтроне с большими переданными импульсами". Мне кажется, что там получились интересные результаты, но их описывать не буду. А после кандидатской возник вопрос чем заниматься дальше и он предложил мне заниматься теорией прямых взаимодействий. Вкратце, основная идея такая.

В нерелятивистской физике взаимодействия частиц описываются при помощи потенциала. Хорошо известные примеры потенциалов – кулоновский потенциал для электрического взаимодействия и гравитационный потенциал для гравитационного. Но с точки зрения QFT считается, что потенциальное описание не может быть правильным в релятивистском случае. Один из аргументов такой. Если взаимодействие между частицами описывается потенциалом, зависящим только от расстояния, то, если одну частицу даже слегка сдвинуть, то вторая должна почувствовать это сразу. Но это противоречит принципу, что никакое взаимодействие не может передаваться со скоростью быстрее скорости света.

С точки зрения QFT, любая теория с взаимодействием автоматически становится теорией с бесконечным числом частиц т.к. при взаимодействиях может происходить обмен с любым числом виртуальных частиц, а при высоких энергиях уже может рождаться любое количество реальных частиц. Но в так наз. few-body community занимались подходом, когда система с фиксированным числом взаимодействующих частиц рассматривается релятивистски. Оправдание такое, что в некоторых ситуациях при не очень высоких энергиях чисто кинематические релятивистские эффекты важнее чем рождение (реальное или виртуальное) других частиц.

В этом подходе возникает такая проблема. Допустим, у нас есть три частицы, H₀ – их свободный гамильтониан, V₁₂

– оператор энергии взаимодействия частиц (1,2) и аналогично, V₁₃ и V₂₃ – операторы энергии взаимодействия частиц (1,3) и (2,3) соответственно. Тогда нельзя, по аналогии с нерелятивистской теорией, считать, что полный гамильтониан равен H=H₀

+ V₁₂+V₁₃+V₂₃

, потому, что это нарушит релятивистские коммутационные соотношения. И Леонид Авксентьевич рассказал, что в ИФВЭ есть такой Соколов, который придумал метод пакующих операторов, который эту проблему решает. Я занялся этой проблемой и познакомился со Скиффом Николаевичем.

И для моей работы, важным оказалось то что, как описано в параграфе 9.6, на фундаментальном квантовом уровне симметрия задается не пространством, а алгеброй коммутационных соотношений и на этом уровне никаких пространств и его преобразований нет. Из дальнейшего будет ясно, почему эта идея фундаментальная.

11.2. Симметрия де Ситтера

Еще одна история, которая оказала на меня влияние была такая. У моего тогдашнего завлаба Н.В. Кузнецова была распечатанная статья Дайсона (Dyson) “Missed Opportunities”, название которой было переведено на русский как "Упущенные Возможности". Эта статья была обернута бумагой, на которой была фотография симпатичной девушки в бикини, и Н.В. Кузнецов шутил, что фотография хорошо иллюстрирует название статьи. Насколько я понял, основная идея статьи такая. Dyson занимался и физическими и математическими задачами. Он пишет, что когда он занимался математическими задачами, то у него мозги работали как у математика и он проходил мимо важных физических идей и аналогично когда он занимался физическими задачами, то проходил мимо важных математических идей.