ПРОСТРАНСТВЕНИ ДИАГРАМИ
Те казват, че Лагранж е бил страшно горд от факта, че неговата „Аналитична механика“, наред с други предимства, е имала достойнството, че не съдържа нито една рисунка. Използване на снимки вместо
хиляди думи улесниха живота (ако изобщо не го направиха възможен) за съвременното поколение физици и направиха значителни опростявания в изчисленията от счетоводен тип, необходими за изследване на взаимодействията между релативистичните кванти.
Събитие като например създаването на двойка електрон-позитрон може да бъде представено на диаграма, където този процес се осъществява в определена точка пространство-време.
Фиг. 235. Диаграма, показваща раждането на електронно-позитронно бюро в точка пространство-време Ние се съгласихме да разгледаме скоростта на светлината в тези диаграми равна на 1 и да измерим скоростта в единици s. Тъй като никоя частица не може да се движи по-бързо от светлината, всички линии, съответстващи на частиците, образуват ъгли по-големи от 45 ° с оста на абсцисата.
Тъй като трите посоки в пространството имат едни и същи свойства, вместо тях можем конвенционално да говорим за една посока, която обикновено се обозначава с буква, оста на времето - обикновено оста на ординатите обикновено се обозначава с буква. Тогава събитие като напр. създаването на двойка електрон-позитрон ще бъде изобразено от диаграмата, показана на фиг. 235. В тази диаграма електронът и позитронът са посочени отделно, тъй като те са различни частици.
Фиг. 236. Диаграма, описваща създаването на двойка електрон-позитрон в точка
Сега няма нужда да се маркират електронът и позитронът с отделни подписи, тъй като се съгласихме, че частицата, движеща се назад във времето, е позитронът или античастицата на електрона. В общия случай античастиците на всички частици със спин са представени като начални частици с отрицателна енергия, движещи се във времето в обратна посока.
Ако сега проследим електронната линия, без да обръщаме внимание на това къде се движи електронът - напред или назад във времето, тогава веднага ще се убедим в полезността на новия метод на разглеждане. За електронна линия винаги остава една електронна линия; никога не се раздвоява. Той може да върви напред във времето, описвайки електрон, или назад, описвайки позитрон, но един ред винаги остава един ред (Фиг., 237). Например в момента има четири електрона и три позитрона.
Фиг. 237. Той изобразява създаването на двойки електрон-позитрон в точки 7, 3 и 5 и унищожаването на тези двойки в точки 0, 2 и 4. Входящият електрон се унищожава в точка О с позитрон, роден в точка 1. Електрон, роден в точка Y унищожава в точка 2 с позитрон, възникващ в точка 3. Електрон, роден в точка, унищожава в точка 4 с позитрон, възникващ в точка 5, и електрон, роден в точка 5, продължава да се движи.
Броят на електроните минус броя на позитроните е 1; тази разлика не се променя. В момента ситуацията изглежда много сложна. Ако го разгледаме, проследявайки хода на електронната линия, то изглежда съвсем просто. Електронът се движи назад във времето от точка 0 до точка напред във времето от 1 до 2, назад във времето от 2 до 3 и т.н. Обаче има само една линия, така че виждаме сякаш имаме визията на Върховния, които могат да наблюдават цялото пространство и време на едно платно, че целият процес е причинен от един електрон, движещ се напред и назад във времето.
Диаграмите време-пространство са особено полезни при изучаване на взаимодействията между електрони и фотони. В теорията за гравитацията на Нютон силата, действаща например между Слънцето и планетата, зависи само от разстоянието между тези тела и има природа, която е напълно различна от природата на телата, върху които действа. В релативистката квантова теория (квантова теория на полето) взаимодействието между две тела винаги възниква в резултат на обмена на тела с кванти на същото или друго поле. С други думи, квантите влияят върху движението на квантовите частици,