Марлен Дитрих квантовой электродинамики

Отечественному читателю доступно огромное число великолепных классических учебников и монографий по квантовой электродинамике. Это, например, записи лекций Ричарда Фейнмана, выдержавшая ряд переизданий "Квантовая электродинамика" А.И. Ахиезера и В.Б. Берестецкого, четвертый том "Курса теоретической физики" Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица (написанный, правда, уже без непосредственного участия Льва Давидовича В.Б. Берестецким, Е.М. Лифшицем и Л.П. Питаевским). Ни одна фундаментальная книга по общим принципам квантовой теории поля не обходит КЭД (квантовую электродинамику) стороной. Вспомним, например, блистательное "Введение в теорию квантованных полей" Н.Н. Боголюбова и Д.В. Ширкова или "Частицы, источники, поля" Ю. Швингера. Казалось бы, любая новая книга, в которой излагаются основы КЭД, должна стать неминуемой компиляцией предыдущих, написанных гигантами и корифеями. Я знаю только одно исключение, правда, тоже написанное корифеем, но совершенно незаслуженно забытое на долгие годы. О нем и пойдет речь.

Начну издалека. Я мгновенно и навсегда влюбился в нерелятивистскую квантовую механику (НКМ) на третьем курсе Физтеха. Меня покорила ее непохожесть на окружающую нас классическую действительность, но, в месте с тем, абсолютная логичность и непротиворечивость математического аппарата квантовой механики, при помощи которого возможно получать предсказания для невидимых и непредставимых явлений микромира, реальность которых, без всяких сомнений, подтверждаeтся экспериментально! Если хотите, то квантовый мир абсолютно иная реальность, которая, однако, существует в природе, в отличии от "реальностей" фэнтези или К. Кастанеды. Меня до сих пор удивляет, что человеческий разум смог эту новую неклассическую немакроскопическую реальность осознать и адекватно описать! В своем удивлении я не одинок, а, наоборот, нахожусь в теплой компании вместе с А. Эйнштейном, Н. Бором, В. Гейзенбергом и многими другими.

С математической точки зрения НКМ — это царство волновых функций, уравнений в частных производных и всего того, что мы называем алгеброй. Как некое дополнительное украшение в стандартных курсах квантовой механики присутствует вторичное квантование и теория излучения нерелятивистскими частицами сугубо релятивистских фотонов. Многие студенты не понимают, почему квантование названо "вторичным", что мы "вторично" квантуем и как новое описание излучения фотонов согласуется с уравнением Шредингера, которое, как известно, СОХРАНЯЕТ число частиц неизменным.

Дальше идет квантовая теория поля (КТП). Как будто, иная вселенная, новый мир, параллельный НКМ, пересекающийся с ней в нескольких точках, но не более. В КТП властвуют матрица рассеяния, операторы рождения и уничтожения, пропагаторы. Привычная со времен нерелятивистской квантовой механики волновая функция отсутствует вообще, вместо дифференциальных уравнений вычисления следов от огромного числа гамма-матриц, вместо энергетических уровней и вероятностей распределения тех или иных величин возникают сечения рассеяния и ширины распадов. Неожиданно выскакивают и прочно обосновываются в сознании диаграммы Фейнмана. Да, в нерелятивистской квантовой механике было нечто подобное. И теория рассеяния, и, как любопытный пример для особо продвинутых студентов, матрица рассеяния, и убогие пародии на фейнмановские графики. Но все это не производило впечатления чего-то важного, настоятельно необходимого для формулировки основных принципов НКМ.

В общем, со студенческой скамьи лично у меня создалось впечатление, что между НКМ и КТП лежит некая понятийная и методологическая пропасть, в чем-то аналогичная пропасти между НКМ и классической ньютоновской механикой. Я не чувствовал в этом большой беды. Просто осталось почти мимолетное состояние некоего дискомфорта. Слава богу, это состояние длилось недолго. Лет шесть назад мне в руки случайно попались материалы зимней школы ЛИЯФ (Ленинградского института ядерной физики им. Б.Н. Константинова) за 1974 год в первом томе которых были напечатаны лекции по квантовой электродинамике известного ленинградского теоретика, одного из ведущих специалистов по квантовой физике в нашей стране В.Н. Грибова. Тираж материалов школы, по тем временам, мизерный. Что такое 700 экземпляров на всю страну? Год, для нынешних студентов, почти легендарный: чуть позже войны 1812 года, но еще задолго до распада СССР. Седая старина. Конечно, физикам старшего поколения данная работа Владимира Наумовича Грибова известна хорошо. Но вот студентам. Я сильно сомневаюсь, что даже в МГУ до 2001-ого года сыскался бы десяток студентов физиков, которые читали грибовскую версию КЭД. Я тоже изначально хотел книжку только пролистать. Просто из любопытства. А вместо этого, забыв про все дела, несколько недель подряд упоенно читал, считал, размышлял. И, с тех пор, лекции В.Н. Грибова ставлю для себя выше всех остальных курсов по КЭД, хотя грибовский курс не так объемен и энциклопедичен как "Ландафшиц", не так методологически выверен как Боголюбов с Ширковым и не так известен как Ахиезер с Берестецким. Ближе всего к грибовскому курсу стоит Швингер, но не по изложению материала, а исключительно по красоте и оригинальности подхода к казалось бы известным вещам.

Самое главное, КЭД Грибова полностью и навсегда излечила меня от дискомфорта при переходе между НКМ и КТП. Я увидел, что обе теории могут быть сформулированы с единых позиций. И естественный язык тут — метод функций Грина. С точки зрения функций Грина между НКМ и КТП вообще НЕТ никакой разницы. А выглядевшая несколько экзотически в стандартном курсе НКМ теория излучения просто одна из естественных вешек при переходе от нерелятивистских функций Грина к релятивистским. Уже самостоятельно я очень быстро осознал, что с точки зрения гриновских функций нет абсолютно никакой разницы, скажем, между теорией возмущений и теорией рассеяния. Просто в обоих случаях играют роль разные особенности функции Грина на плоскости комплексной энергии. Сейчас я не понимаю, как можно физически наглядно ввести понятие матрицы рассеяния без применения гриновского подхода. А вычисления радпоправок? Ни из какого другого курса, я в этом уверен, не возможно почерпнуть столь полную и ясную информацию о применении дисперсионного подхода для этих целей. Тем более, что на сколько мне известно, именно В.Н. Грибов в своих оригинальных научных статьях довел данную методику до полного совершенства. Великолепно разобрана задача о радпоправках высших порядков для движения электрона во внешнем поле. Отсюда только один шаг до понимания современных идей Эффективной теории тяжелых кварков (HQET). А элегантное доказательство тождества Уорда из того факта, что в мире помимо электронов существуют мюоны, но, при этом, заряды электрона и мюона равны? В свое время это доказательство произвело на меня огромное впечатление глубиной понимания той простой физики, которая лежит в основе многих нетривиальных соотношений КЭД, хотя я быстро нашел логическую ошибку в рассуждениях Грибова.

В общем, после прочтения грибовской КЭД я стал абсолютно иначе смотреть буквально на всю квантовую физику как релятивистскую, так и нерелятивистскую. С одной стороны, мой взгляд стал более общим, я чуть ли не впервые смог обозреть всю теорию целиком. С другой стороны, мой рабочий арсенал пополнился эффективными методами вычислений, которые я успешно применяю в своей работе.

К чему все эти воспоминания о книге 1974 года, ставшей сегодня подлинной библиографической редкостью? Дело в том, что в прошедшем 2001 году издательство "Регулярная и хаотическая динамика", о деятельности которого я раньше уже писал немало теплых слов, решило переиздать уникальный курс КЭД В.Н. Грибова. Я этому очень рад. Более того, советую каждому, кто желает связать свою дальнейшую судьбу с квантовой теорией или физикой элементарных частиц, обязательно приобрести данную книгу. Она перевернет ваше представление о выбранной вами профессии! Причем исключительно в лучшую сторону. Огорчают в переиздании две вещи. Прежде всего, удивительно плохое полиграфическое исполнение книги. А еще тираж. Жалкие 500 (пятьсот!) экземпляров. Это, я считаю, просто элементарным неуважением к памяти и труду Владимира Наумовича Грибова! Как следствие, книга опять не станет известна и доступна широким кругам студентов и преподавателей. А ведь за 25 лет ни один параграф монографии не устарел и не нуждается в корректировке! Будем надеяться, что со временем "РХД" предпримет допечатку тиража. Хотелось бы, чтобы при этом редакция улучшила полиграфию и издала бы книгу в твердой, а не в мягкой обложке.

И так, В.Н. Грибов "Квантовая электродинамика", издательство "Регулярная и хаотическая динамика", 2001 год. Спешите приобрести, а то ведь может и не достаться. А я лично теперь с нетерпением ожидаю анонсированный РХД сборник избранных научных работ Владимира Наумовича Грибова.

Наконец, почему в заголовок я вынес имя Марлен Дитрих? А вы сами послушайте, какой завораживающий и ни на что не похожий голос у данной книги, возвратившейся к нам через четверть века!

Обозрение Николая Никитина "Неизбежность странного микромира"