ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ДЛИНА, элементарная длина, гипотетич. универсальная постоянная размерности длины, определяющая пределы применимости фундаментальных физ. представлений - теории относительности, квантовой теории, физ. принципа причинности. Через Ф. д. I выражаются масштабы областей пространства-времени и энергии-импульса (размеры х < I, интервалы времени t < l/c, энергии Е > hc/I, где с - скорость света, h - постоянная Планка), в к-рых можно ожидать новых явлений, выходящих за рамки существующих представлений. Если это ожидание оправдается, в пользу чего свидетельствуют трудности и непоследовательности совр. теории, то предстоит ещё одно радикальное преобразование физики, сопоставимое по своим последствиям с созданием теории относительности или квантовой теории. Соответственно, Ф. д. войдёт как существенный элемент в будущую последоват. теорию элементарных частиц, играя роль третьей (помимо с и И) фундаментальной размерной константы физики, ограничивающей пределы применимости старых представлений.

Как претенденты на роль Ф. д. в разное время обсуждались: комптоновская длина волны электрона Хе ~ 10~¹¹см (электромагнитное взаимодействие), пи-мезона - \п " 10~¹³см и нуклона -XN ~ 10~¹⁴ см (сильное взаимодействие), характерная длина слабого взаимодействия - примерно 10~¹⁶ см и гравитационная длина (т. н. планковская длина) - порядка 10~³³см. Сам факт отождествления Ф. д. с одной из перечисленных величин имел бы огромное значение, указав, с каким типом взаимодействия будет связано появление новых физ. представлений. К 1977 экспериментально установлено, что Ф. д. не превышает 10~¹⁵ см; имеются также аргументы (основанные на измерениях с помощью Мёссбауэра эффекта) в пользу ещё меньшей верх, границы Ф. д.- порядка 10~²⁰ см. Поэтому величины, связанные с электромагнитным, сильным и, возможно, слабым взаимодействиями уже не могут претендовать на роль Ф. д. Весьма вероятно, что истинной Ф. д. физики окажется гравитац. длина (в пользу этого говорит, напр., универсальность тяготения, к-рому, в отличие от других взаимодействий, подвержены все без исключения структурные единицы материи). В этом случае теорию элементарных частиц следует строить на основе общей теории относительности.

Экспериментальный путь определения Ф. д.- сравнение с опытом результатов расчёта различных физ. эффектов, выполненного в соответствии с существующей теорией. Такое сравнение (во всех случаях, когда оно могло быть проведено) до сих пор не показало к.-л. расхождений. Поэтому эксперимент даёт пока лишь верхнюю границу Ф. д. Для этой цели используются прежде всего опыты при высоких энергиях, выполняемые на ускорителях заряженных частиц и характеризующиеся относительно невысокой точностью. К ним относятся опыты по проверке дисперсионных соотношений (см. Сильные взаимодействия) для рассеяния пи-мезонов на нуклонах и т. п., а также нек-рых предсказаний квантовой электродинамики (рождение пар, рассеяние электронов на электронах и др.). К другому типу относятся прецизионные статич. эксперименты: измерения аномального магнитного момента электрона и мюона, лэмбовского сдвига уровней и т. д.; определённые сведения о Ф. д. даёт, как упоминалось, эффект Мёссбауэра. Обсуждаются предложения по использованию информации, идущей от космич. объектов - космических лучей сверхвысоких энергий (> 10¹⁹ эв), пульсаров, квазаров, "чёрных дыр"; если Ф. д. существует, то излучение нек-рых из этих объектов обладало бы необычными, с точки зрения совр. представлений, свойствами.

Ведётся разработка моделей теории, содержащей Ф. д. К их числу относятся варианты нелокальной квантовой теории поля, теория квантованного пространства-времени и др. Такие теоретич. схемы, помимо их самостоят, ценности, используются при планировании и обработке результатов экспериментов по определению Ф. д.

См. также Микропричинности условие, Нелокальная квантовая теория поля, Причинности принцип. Квантование пространства-времени и лит. при этих статьях.

Лит.: Тамм И. Е., Собр. научных трудов, т. 2, М., 1975; М а р к о в М. А., Типероны и Кмезоны, М., 1958; е г о ж е, О модели протяженной частицы в общей теории относительности, в сб.: Нелокальные, нелинейные и ненормируемые теории поля. Материалы 2 совещания по нелокальным теориям поля, Дубна, 1970; Ки р ж н и ц Д. А., Проблема фундаментальной длины, "Природа", 1973, № 1; его же, The quest for a fundamental length, "Soviet Science Review", Sept., 1971, c. 297. Д. А. Киржниц.