Квантовая теория поля на пальцах

Колебания в квантовом поле
Колебания в квантовом поле

Физика с греческого переводится — природа, все потому что физика описывает всевозможные природные процессы. Например: течение воды, горение и свечение огня, полет птицы, почему вода превращается в лед и так далее. Но это не значит, что объяснения всегда должны быть понятны.

Особенно трудны в понимании две теории:

  • E=mc2, потому что сложно понять как это, когда движущиеся часы идут медленней статичных или когда движущиеся объекты сжимаются;
  • Квантовая теория, потому что она говорит о том, что никакое измерение не может быть определенным и что в субатомном мире нет причинно следственной связи и там правит вероятность.

Интересно заметить то, что этим теориям уже больше ста лет, а современные теории гораздо странней. Но нам сейчас интересна квантовая теория поля и чтобы понять, что это такое, нам нужно для начала понять основные аспекты квантовой механики.

Основные аспекты квантовой механики и квантовой теории поля

Квантовая механика начинается с уравнения Шреденгера, которое было составлено в 1920 году:

В первую очередь это уравнение объясняет то, почему электроны вращаются по тем или иным орбиталям и почему они имеют соответствующие энергии.

Другими словами уравнение говорит о том, что электрон можно обнаружить одновременно везде в белом участке и не обнаружить в черном, в данный момент времени.

Но уравнение Шреденгера было лишь частью квантовой теории и оно не учитывало теорию относительности. Зато Шреденгер предсказал то, что движущиеся электроны создают вокруг себя электрическое поле.

Однако через несколько лет, другой математик Пол Дирак смог объединить квантовую механику и специальную теорию относительности. Он стремился создать полную квантовую теорию. Впоследствии ему удалось, при помощи квантовой теории, описать электрическое поле вокруг протона. Позднее подобным методом были описаны все квантовые виды взаимодействий (сильные, слабые и электромагнитные). Все эти три силы имеют точное описание, но все они примерны того, что мы называем теорией квантового поля.

Хоть и эти силы четко разграничены друг от друга, все они подчиняются квантовым правилам, одно из которого говорит, что все субатомные частицы можно рассматривать, как порождаемые полем.

А частицы, которые мы наблюдаем — это локальные колебания поля. Поэтому, согласно квантовой теории поля, субатомный мир — это мир, где повсюду существует несчетное количество полей, а частицы — это локальное колебание этого поля, постоянно перемещающегося со временем.

Предположим, что есть электрон, двигающийся по прямой. Электрон — это локальные колебания электронного поля. Согласно квантовой теории электронное поле создает колебания фотонного поля, тем самым порождая фотонное поле, которое затем удаляется.

Вот каковы основные аспекты квантовой теории поля. Квантовая физика предсказывает, что в обычном пространстве присутствует множество полей для всех известных субатомных частиц и что локальные колебания могут быть обнаружены где угодно. Локальные поля могут контактировать между собой, это объясняет то, как частицы создаются и уничтожаются. По сути, энергия от колебания создает вокруг себя поле, которое порождает уже другие поля другого типа.

Telegram: https://t.me/different_angle

Яндекс.Дзен: https://zen.yandex.ru/media/id/5a7df370e86a9e6bc2c0c713

Канал не позиционирует себя как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.

Предложить свою статью, замечание или просто написать автору: @different_angle_bot
Предложить свою статью, замечание или просто написать автору: @different_angle_bot