Большая Советская Энциклопедия (НЕ)

Нелокальная квантовая теория поля

Нелока'льная ква'нтовая тео'рия по'ля, общее название обобщений квантовой теории поля , основанных на предположении о неточечности (нелокальности) взаимодействия.

Согласно традиционной квантовой теории поля (КТП), величины, описывающие физические поля, могут быть заданы во всех точках пространства-времени, а взаимодействие полей является локальным (т. е. определяется их значениями в совпадающих пространственно-временных точках). Локальная КТП приводит к появлению лишённых физического смысла бесконечно больших значений для некоторых физических величин — так называемых расходимостей. Проблема устранения из теории расходимостей и является ближайшей целью Н. к. т. п. Кроме того, отдельные варианты Н. к. т. п. уже используются при планировании и обработке результатов опытов по проверке предсказаний существующей теории элементарных частиц. Результаты этих опытов показывают, что размеры области, где эффекты нелокальности могли бы проявляться, во всяком случае меньше 10^-15 см.

Представление о нелокальном взаимодействии возникло ещё в классической электродинамике при попытке построения теории протяжённых заряженных частиц; воздействие на такие частицы электромагнитного поля определяется значениями напряжённостей поля во всей области, по которой «размазан» заряд. В классической модели обнаруживаются проблемы, типичные и для Н. к. т. п. Для того чтобы протяжённая частица реагировала на любые внешние воздействия как целое (это и соответствует понятию «элементарной», неделимой, частицы), приходится предполагать, что физические взаимодействия («сигналы») распространяются внутри частицы мгновенно. В то же время из относительности теории следует, что допущение о существовании сигналов, распространяющихся быстрее света, противоречит принципу причинности: момент регистрации таких сигналов может оказаться предшествующим моменту их испускания. Т. о., требования целостности частицы, релятивистской инвариантности и причинности выступают как противоречивые.

Построение нелокальной квантовой теории может производиться либо прямым введением «размазывающих» взаимодействие факторов (так называемых релятивистских форм факторов), либо более радикальным образом, например, путём таких обобщений теории, в которых оказывается невозможным точное определение физических величин «в точке».

Проблемы, возникающие в Н. к. т. п., в том числе проблема примирения требований теории относительности и условий причинности, затрагивают фундаментальные положения физической теории, в частности представления о пространстве и времени. Введение масштаба, определяющего «протяжённость» частиц (точнее, являющегося мерой нарушения локальности взаимодействия), может потребовать и пересмотра геометрии для очень малых пространственно-временных интервалов. Показательно, что многие попытки квантования пространства-времени результативно весьма близки к Н. к. т. п. и могут даже рассматриваться как физическое обоснование для введения форм факторов.

Программа построения непротиворечивой и физически обоснованной Н. к. т. п. ещё не осуществлена; последовательное её проведение должно углубить представления о пространстве, времени и материи.

В. И. Григорьев.