В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

История о кванте, которую я рассказал в этой книге, кажется аккуратно выдержанной и сухой, за исключением полуфилософского вопроса, нравится ли вам больше Копенгагенская или многомировая интерпретация. Лучшего способа рассказать эту историю в книге не существует, однако это не вся правда. История кванта еще не завершена, и сегодня теоретики трудятся над задачами, которые могут помочь сделать следующий шаг, который будет

Философия квантовой механики. С. 517.

Цит. по: например, Уилсон Роберт. Вселенная по соседству. С. 156.

настолько же фундаментальным, как шаг Бора, когда он проквантовал атом. Попытка написать об этом неоконченном деле окажется путаной и неудовлетворительной. Принятые точки зрения на то, что является важным, а что можно спокойно игнорировать, могут совершенно измениться к тому моменту, когда книга выйдет из печати. Однако, чтобы у вас было хоть какое-то представление о том, как может пойти развитие, в этом эпилоге я расскажу о неоконченных страницах квантовой истории и дам пару намеков на то, чего можно ожидать в будущем.

То, что в квантовой теории таится гораздо больше, чем видно нашему глазу, становится ясным из ветви квантовой теории, которую обычно называют бриллиантом в короне квантовой науки, самым великим ее завоеванием. Это квантовая электродинамика, или КЭД для краткости, теория, которая «объясняет» электромагнитное взаимодействие с позиции кванта. Квантовая электродинамика расцвела в 1940-х годах и оказалась такой успешной, что ее использовали в качестве модели для теории сильного ядерного взаимодействия, которая, в свою очередь, стала называться квантовой хромодинамикой, или КХД, так как она изучает взаимодействия частиц под названием кварки, обладающих свойствами, которые теоретики причудливо обозначили названиями цветов. И все же в квантовой электродинамике есть существенный недостаток. Теория работает, но только после подгонки математики таким образом, чтобы она соответствовала нашим наблюдениям мира.

Рис. Э.1. Классическая диаграмма Фейнмана, изображающая взаимодействие частиц.

Проблемы связаны с тем, что электрон в квантовой теории не является голой частицей классической теории, а окружен облаком виртуальных частиц. Это облако частиц должно оказывать влияние на массу электрона. Возможно вывести квантовые уравнения, соответствующие электрону + облаку, но при попытке решить эти уравнения математически «ответы» получаются бесконечно огромными.

Рис. Э.2. Квантовая коррекция законов электродинамики объясняется присутствием виртуальных частиц - диаграмм с замкнутыми петлями. Существуют ситуации, приводящие к бесконечностям, от которых можно избавиться только с помощью неудовлетворительного трюка перенормировки.