Ядерная демократия и теория бутстрапа

В основе физике лежит представление о том, что мир состоит из частиц, которые можно разделить на составные и элементарные. Именно последние являются истинным фундаментом мироздания. В 1960-ых годах физики попытались отказаться от такой точки зрения. Американский физик Джеффри Чу (Geoffrey Chew) предложил заменить ядерную аристократию (утверждение выше) на ядерную демократию. Идеи Чу оказались популярными среди физиков того времени. Например, Марри Гелл-Ман ошибочно предполагал, что идея кварков вполне вписывается в ядерную демократию. В настоящее время идея ядерной демократии осталась достоянием исключительно истории науки.

В ядерной демократии все частицы рассматриваются на равных. Например, можно представить себе такие две реакции среди элементарных частиц:

A + B -> C

A -> B + C

То есть, одновременно частичка С состоит из А и В, а частичка А состоит из В и С. Более правильно сказать, что вопрос, что из чего состоит, снимается с повестки дня. Математическая основа ядерной демократии связана с S-матрицой, при этом предполагалось, что взаимодействующие частицы возникают в ходе так называемого бутстрапа (метафора: Мюнхаузен, поднимающий себя за волосы).

В 1950-ых годах было открыто немеренное количество субатомных частиц. Физики начали говорить о «зоопарке частиц» и шутить о том, что следует дать Нобелевскую премию тому физику, который не окрыл ни одной субатомной частицы. На повестку дня встал вопрос о классификации найденных частиц и о том, что из чего состоит. Применение теории квантового поля в случае ядерных взаимодействий наталкивалось на большие трудности и ряд физиков предлагали использовать формализм S-матрицы.

Общая идея сводилась к тому, чтобы представить себе взаимодействующие частицы как динамические структуры, которые обязаны своему существованию силам, которыми они взаимодействовали между собой (идея бутстрапа). S-матрица предлагала целостную картину природы, поскольку частицы не существовали друг без друга — они могли появиться только в процессе бутстрапа, в котором участвовали все частицы. Как говорил Чу: «каждая ядерная частица должна получить равный подход в рамках закона!».

Чу и другие физики разделяли бутстрап в узком смысле слова (использование идеи только в физике высоких энергий) и полный бутстрап (бутстрап как основа всей науки). В научных публикациях рассматривались исключительно процессы в случае ядерных взаимодействий. Тем не менее, Чу задумывался о том, как могла бы выглядеть наука при распространении идеи бутстрапа на всю природу. На этом пути Чу даже предполагал, что сознание должно стать частью бутстрапа вселенной.

По многих причинах интерес физиков к идее бутстрапа упал и она сошла со сцены. В популярной литературе теория бустрапа появилась в книге Фритьофа Капра «Дао физики«, где она была связана с восточными философиями. В Рунете можно найти информацию о Чу, ядерной демократии и теории бутстрапа именно в таком контексте. Приведу в заключение несколько цитат из книги Капра о теории Чу (следует отметить, что Капра был студентом Чу):

‘Если Эйнштейн произвел революцию своей теорией относительности; если Бор и Гейзенберг своей интерпретацией квантовой механики произвели столь радикальные перемены, что даже Эйнштейн отказывался принимать их, то Чу совершил третий революционный шаг в физике XX века.

Его «бутстрэпная» теория частиц объединяет квантовую механику и теорию относительности таким образом, что создаваемая им теория со всей полнотой проявляет квантовый и релятивистский аспекты субатомной материи и в то же время является радикальным прорывом в западном подходе к фундаментальной науке.’

‘В течение последних 20 лет Чу с сотрудниками использовали «бутстрэпный» подход для создания единой теории субатомных частиц, а также и более общей философии природы. Эта «бутстрэпная» философия не только отказывается от идеи фундаментальных «кирпичиков» материи, но вообще не принимает фундаментальных сущностей — констант, законов или уравнений. Материальная Вселенная рассматривается как динамическая сеть взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств какой-либо части этой сети не является фундаментальным: все свойства одной части вытекают из свойств других частей и общая связанность взаимоотношений определяет структуру всей сети.’

Информация

Helge Kragh, Higher Speculations, Grand Theories and Failed Revolutions in Physics and Cosmology, 2011. Chapter 6, The Rise and Fall of the Bootstrap Progamme.

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/206542.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/1558653264269087


Comments are closed.