Єдина теорія поля, фізична теорія, завданням якої є єдиний опис всіх елементарних часток (або хоч би групи часток), виведення властивостей цих часток, законів їх руху, їх взаємних перетворень з якихось універсальних законів, що описують єдину «первоматерію», різні стани якої і відповідають різним часткам.
Першим прикладом Е. т.п. була спроба Х. А. Лоренца пояснити всю інерцію електрона (тобто вивести значення його маси) на основі класичної електродинаміки. Сам електрон виступав при цьому в ролі «згустка» електромагнітного поля, так що керівники його рухом закони зрештою повинні були зводитися до законів, що описують це поле. Послідовне проведення цієї програми виявилося неможливим, але сама спроба «примирити» дискретне (електрон розглядався як матеріальна крапка) і безперервне (електромагнітне поле), спроба єдиного опису різних фундаментальних видів матерії поновлювалася і в пізніший час.
Розвиток квантових вистав показав, що завдання полягає не в тому, щоб «примирити» частки і поля, дискретне і безперервне. Будь-які «частки» і «поля» мають подвійну природу, об'єднуючи в собі як властивості корпускул, так і властивості хвиль (див. корпускулярно-хвильовий дуалізм ). Проте при цьому кожен з видів «волно-часток» володіє своїми індивідуальними властивостями, своїми специфічними законами руху. В електрона ці закони інші, чим, наприклад, в нейтрино або фотона. Відкриття кожної нової «елементарної частки» розглядається в сучасній теорії як виявлення нового типа матерії. У міру того як відкривалися нові частки (а оскільки всі частки мають і хвилеві властивості, можна сказати: нові типи полів), все наполегливіше ставала потреба зрозуміти, чому їх так багато (зараз вже більше двохсот), пояснити їх властивості і розшифрувати, нарешті, що означає само слово «елементарна» стосовно частки. Знову — вже на більш високому рівні — з'явилися спроби єдиного опису матерії.
Велику стимулюючу роль зіграла в цьому відношенні загальна теорія відносності А. Ейнштейна (див. Тяжіння ). У цій теорії і закони тяжіння, і рівняння руху мас, що притягуються, виходять як наслідок загальних законів, що визначають гравітаційне поле. Загальна теорія відносності пов'язує гравітацію з геометричними властивостями простору-часу. У деяких роботах робилися спроби ширшої «геометризації» теорії, тобто вводилися такі гіпотези, що стосуються геометрія, яка дозволила б включити в розгляд і електромагнітні поля, а також врахувати квантові ефекти. Такий «геометричний» підхід дуже привабливий, але доки в цьому напрямі істотно просунутися не удалося.
Абсолютно новий підхід — його можна назвати модельним — веде свій початок від робіт Л. де Бройля по теорії нейтрино світла. У цих роботах передбачається, що фотони — кванти світла — є пари нейтрино, що «злилися» (звідси назва — «теорія злиття»). Нейтрино не має електричного заряду, його маса спокою дорівнює нулю і спин рівний 1 / 2 (у одиницях постійної Планка ). Зливаючись, два нейтрино можуть утворити нейтральну частку з нульовою масою і спином 1, тобто з характеристиками фотона.
теорія Нейтрино світла, хоча і не вільна від недоліків, була першою у ряді моделей складених часток. Серед них — модель Е. Фермі і Ян Чженьніна, що розглядає p-мезон як зв'язаний стан нуклона і антинуклона, модель Сєїті Саката (Японія), М. А. Марков і Л. Би. Окуня, в якій всі сильно взаємодіючі частки будувалися з трьох фундаментальних часток, і ін.
Особливого поширення останніми роками набула модель кварків, запропонована вперше (1964) М. Гелл-Маном і Г. Цвейгом. Згідно цієї моделі, всі сильно взаємодіючі частки (мезони, баріони, резонансні частки ) складаються з особливих «субчасток» з дробовими електричними зарядами — з кварків трьох типів, а також відповідних античасток (антикварків). Ця модель, що виявилася вельми плідною для систематики елементарних часток (див. Елементарні частки ) і що пояснила ряд тонких ефектів, пов'язаних з масами часток, їх магнітними моментами, і деякі ін. експериментальні факти, різко знижує число претендентів на звання «істинно елементарних» часток і, отже, певною мірою вирішує задачу єдиного опису матерії. Проте теорія ще далека від необхідної ясності, так само як і експерименту належить відповісти на низку кардинальних запитань. Досить сказати, що кварки у вільному стані ще не виявлені і не виключено, що це неможливо в принципі. В цьому випадку кваркова модель втратить свій сенс як складена модель.
Ще до створення кваркової моделі Ст Гейзенберг (1957) почав розвивати теорію, в якій за основу береться універсальне єдине поле, що описується величинами, які в математиці називаються спінорамі; тому теорія отримала назву єдиної нелінійної спінорної теорії. На відміну від описаної вище теорії злиття це фундаментальне, таке, що описує «матерію в цілому» полі не зв'язується безпосередньо ні з якою реальною часткою. Друга істотна відмінність основного рівняння теорії Гейзенберга — нелінійність, що відображає взаємодії фундаментального поля з самим собою. Математично це виражається в появі в рівнянні руху членів, пропорційних не самій, що описує поле величині, а відмінною від одиниці її міри. Як і в загальній теорії відносності, завдяки цій нелінійності рівняння руху реальних часток повинні виходити з основного рівняння. З цього ж рівняння повинні витікати значення мас, електричних зарядів, спинів і ін. характеристик часток.
Математичне дослідження рівняння Гейзенберга є важким завданням, яке доки удалося вирішити лише в досить грубому наближенні. Більш того, до цих пір ще не доведена самосогласованность процедури усунення нескінченності в теорії Гейзенберга. В той же час кількісні результати, отримані в цій теорії, здаються обнадійливими і загальна програма нелінійною Е. т.п. продовжує вважатися перспективною.
Таким чином, Е. т. п. ще не побудована. Проте нерозривний зв'язок між всіма частками, універсальна взаємна перетворювана часток, усе більш межі єдності матерії, що виразно виявляються, заставляють шукати дороги переходу від сучасної квантової теорії поля, констатацією різноманіття форм матерії, що обмежується, до єдиної теорії, яка покликана це різноманіття пояснити.
Літ.: Нелінійна квантова теорія поля. Сб. статей. М., 1959 (Проблеми фізики); Гейзенберг Ст, Введення в єдину польову теорію елементарних часток, переклад з англійського, М., 1968; Ейнштейн А., Собрник наукових праць, т. 1—2, М., 1965—66.
