Фритьоф Капра - Дао физики

Исходя из принципов теории S-матрицы, гипотеза бутстрапа предполагает, что полностью построенная S-матрица — а с нею и все свойства адронов — определяется только общими принципами, так как существует только одна S-матрица, учитывающая все три принципа. Это предположение получает подтверждение благодаря тому факту, что физикам никогда не удавалось построить такую математическую модель, которая одновременно удовлетворяла бы требованиям всех трех принципов. Если принять точку зрения гипотезы бутстрапа, исходящей из того, что последовательная S-матрица обязательно должна учитывать все свойства и взаимодействия адронов, то причина неудачи физиков в построении удовлетворительной частично S-матрицы сразу же тоже становится понятной.

Взаимодействие субатомных частиц настолько сложны, что сейчас не представляется возможным сказать, насколько велика вероятность построения полностью самосогласованной S-матрицы, однако мы можем предвидеть появление ряда частных успешных моделей меньшего масштаба. Каждая из них будет посвящена отдельным разделам физики частиц, что сделает неизбежным использование некоторых необъяснимых параметров, отражающих ограниченность этих моделей, однако эти параметры могут получить объяснение в последующих моделях. Таким образом, постепенно все более значительное количество явлений будет получать достаточно полное освещение при помощи целой мозаики накладывающихся друг на друга моделей, число необъясненных параметров в которых будет постоянно уменьшаться. Таким образом, слово «бутстрап» относится не к какойто отдельной модели, а ко всей совокупности этих взаимозависимых моделей, ни одна из которых не имеет более фундаментального значения, чем все остальныеПо выражению Чу, «физик, способный принимать во внимание некоторое количество различных успешных частных моделей, не отдавая при этом предпочтения ни одной из них, может быть тут же признан последователем бутстрап-философии — бутстраппером» [14, 7].

Несколько таких частных моделей уже сформулированы. Они доказывают, что программа бутстрапа будет, по всей видимости, выполнена не в таком уж далеком будущем. Что касается адронов, то самой значительной проблемой, стоявшей перед теорией S-матрицы и гипотезой бутстрапа, всегда был анализ строения кварков, имеющий невероятно большое значение для изучения сильных взаимодействий. До недавнего времени бутстрап-подход не позволял объяснить поразительные закономерности, наблюдающиеся в этой области, что было основной причиной недоверия ученого сообщества к бутстрапу. Большинство физиков предпочитало использовать кварковую модель, которая обеспечивала если не последовательное объяснение, то, по крайней мере, достоверное описание этих закономерностей. Однако за последние шесть лет ситуация резко изменилась. Несколько важных достижений в теории S-матрицы привели к значительному продвижению вперед, которое позволило придти к тем же выводам, которые составляют основное содержание кварковой модели, но без необходимости постулировать действительное существование физических кварков (см. главу 17), Среди сторонников теории S-матрицы эти открытия встретили горячую поддержку и взрыв энтузиазма, и физики, по всей видимости, будут попросту вынуждены коренным образом изменить свое отношение к бутстрап-подходу в субатомной физике.

Взгляд на адроны, характерный для теории бутстрапа, часто описывают при помощи весьма двусмысленной фразы: «Каждая частица содержит в себе все остальные частицы». Не следует, однако, делать из этого вывод, что каждый адрон действительно содержит внутри себя все остальные адроны — содержит в том смысле, в каком это понимает классическая, статическая механика. Адроны не столько содержат, сколько «включают», или «затрагивают» друг друга в динамическом, вероятностном понимании, характерном для теории S-матрицы: каждый адрон является потенциальным «связанным состоянием» всевозможных состояний частиц, в результате взаимодействия которых может образоваться интересующий нас адрон (см. Послесловие).

В этом смысле все адроны представляют собой сложные структуры, состоящие, опять же, из адронов, причем ни один из них не может быть признан более фундаментальным, чем все остальные. Силы притяжения, при помощи которых образуются такие структуры, проявляются в форме обменов частицами, причем частицы, принимающие участие в обменных процессах, тоже оказываются адронами. Таким образом, каждый адрон может выступать в трех различных амплуа: быть сложной структурой, входить в состав другого адрона в участвовать в обмене между компонентами вещества, воплощая в последнем случае часть сил, поддерживающих делимость структуры. Ключевым понятием в этом описании является «кроссинг». Целостность каждого адрона обеспечивается за счет обмена другими адронами через кросс-канал, причем каждый из этих последних, в свою очередь, сохраняет свою целостность благодаря силам, частично порожденным первым, исходным адроном. Таким образом, каждая частица принимает самое активное участие в существовании других частиц, «каждая частица помогает порождать другие частицы, которые, в свою очередь, порождают ее» [16. 93). Так порождает сам себя весь набор адронов; он как бы стягивает воедино самого себя, при помощи обратных связей (первичное значение английского слова «bootstrap» — обратная связь"). Таким образом, основное положение бутстрапфилософии сводится к тому, что механизм бутстрапа, отличающийся значительной сложностью, еще и очень жестко детерминирован, что означает, что он может функционировать только одним определенным образом и никак иначе. Другими словами, существует лишь один потенциально возможный набор адронов, а именно тот, с которым мы имеем дело в действительности.