Путь через квантовое поле

Теперь давайте подумаем о некоторых закономерностях квантовой теории поля Ричарда Фейнмана. Я резюмирую эту теорию следующим образом (рис. 9.3)

(Рисунок 9.3. Путь электрона в поле, включая создание пары. Надписи на рисунке, слева по часовой стрелке: Электрон, входящий в поле; Аннигиляция; Электрон, выходящий из поля; Создание пары электрон-позитрон)

Как было сказано выше, с частицей, или вещью, или человеком, или шаманом в поле могут происходить один или все три процесса: создание, уничтожение, или то, что я назвал отстранением.[89]

Теперь, позвольте мне объяснить подробнее. Фейнман понимал, что мы не можем точно знать, что происходит, когда частица входит в поле. Мы можем знать лишь то, что она покидает эту область с новым, или, скорее, измененным исходным направлением По его словам, мы знаем, что электрон — материальная частица — входит в электромагнитное поле, и переносится этим полем. Однако, поскольку невозможно точно проследить путь частицы в поле, мы можем с уверенностью утверждать лишь то, что после этого электрон меняет направление. Поскольку мы не знаем наверняка, что происходит в этом поле, то почему бы не исследовать математические закономерности физики, и не высказывать некоторые догадки относительно того, что могло бы происходить? В конце концов, эти закономерности говорят нам, что происходит в начале и в конце процесса; не исключено, что они могут описывать и то, что происходит посередине. Фейнман предполагал, что там могли бы происходить несколько разных процессов.

По одному сценарию (см. рис. 9.3), электрон входит в поле внизу слева. В тот же самый момент, внизу справа из ничего создается пара электрон-позитрон (или материя-антиматерия). Откуда мы знаем? Эту возможность предсказывает математика, и на оказывается экспериментально значимой. Не существует ни одного общепринятого и полностью удовлетворительного объяснения. Для момента в середине поля, мы имеем исходный электрон, а также второй электрон, созданный вместе со своей противоположность — антиэлектроном, или позитроном.

Это не совсем так безумно, как кажется. Сделайте шуточный рисунок того, что происходит с вами в поле. возможно, вам поможет рис. 9.4. В начале выступления, есть только вы (электрон, входящий в поле внизу слева). Затем, через мгновение, что-то возникает из вашей головы, и внезапно вы оказываетесь с двумя другими персонажами (парой электрон-позитрон): есть первоначальный вы, вы из сновидения, и некий критик из сновидения, который вас не любит! Критик из сновидения — это своего рода ваша антиматериальная противоположность, своего рода «не-вы».

(Рисунок 9.4. Создание другого вас и вашей противоположности из ничего!)

В физике, пара материя-антиматерия, электрон и позитрон, живет очень короткое время. Позитрон аннигилирует исходный электрон. Эта аннигиляция порождает массу энергии. Вскоре после этого, поле покидает второй электрон (первый был только что «уничтожен»), и, выходя из поля, продолжает свой путь в направлении, слегка отличающемся от его исходного направления (см. рис. 9.3). Существование антиматерии и изменение исходного электрона получили экспериментальное подтверждение.

Но КЭД предсказывает даже больше. Фейнман объяснял, что существует еще один возможный процесс на заднем плане. В первом сценарии (рис. 9.3), из ничего создается пара электрон-позитрон. Частица антиматерии живет достаточно долго, чтобы аннигилировать первоначальный входящий электрон. Однако, в еще одном возможном сценарии, допускаемом уравнениями физики, исходный электрон гладко движется в пространстве, но вперед и назад во времени! (см. рис. 9.5). В этом сценарии нет никакого создания пары электрон-позитрон или материя-антиматерия!

(Рисунок 9.5. Вневременной путь в поле. Надписи на рисунке, слева по часовой стрелке: Исходный электрон движется вперед, а потом назад во времени; Время; Электрон, выходящий из поля, движется вперед во времени)

Эта «сцена обращения времени» совершенно исключительна. Она представляет собой одно из решений уравнений квантовой физики, и подразумевает, что исходный электрон не обязательно должен уничтожаться. По существу, вообще не происходит никакого спонтанного создания пары электрон-позитрон. Вместо этого, в новом сценарии исходный электрон отстраняется от времени. Вместо того, чтобы двигаться вперед, как все должно двигаться в общепринятой реальности, согласно уравнениям, электрон мог бы двигаться по пути, идущему назад во времени. Пока никто не проверил эту возможность вневременного пути в полях, поскольку никто не знает, как измерять вещи, идущие назад во времени!

До недавнего времени, физики пренебрегали этой «вневременной» возможностью. Теперь становится более популярным думать о таких вещах.[90]Тем не менее, большинство физиков не интересуют такие математические возможности, как обращение времени. В конце концов, математика предлагает много возможных воображаемых ситуаций в квантовом мире, которые могут соответствовать ожиданиям общепринятой реальности. Однако, движение назад во времени пока не может быть проверено в этой реальности.