Согласно этой статье , не может быть релятивистской квантовой теории локализуемых частиц («относительность плюс квантовая механика требует исключительно полевой онтологии»). Шон Кэролл также утверждал , что фундаментальную физику следует рассматривать в терминах полей, а не частиц. Вот еще одна статья на эту тему и два других связанных вопроса на этом сайте.
Мой вопрос в первую очередь касается обучения и концептуализации: квантовые поля, а не частицы, являются фундаментальными составляющими природы (по крайней мере, насколько нам известно), однако частицы часто являются концептуальным инструментом, используемым для обучения теории поля/физике элементарных частиц. Какие концепции частицы помогают объяснить, где поля терпят неудачу? И наоборот, где поля преуспевают, а частицы терпят неудачу?
Статья по теме: Подводные камни в преподавании физики элементарных частиц .
Физика элементарных частиц постепенно внедряется в учебные программы средней школы. Однако обычные презентации на образовательном, полутехническом или популярном уровне содержат или поддерживают серьезные заблуждения. В частности, мы обсуждаем понятие «частицы», взаимодействие между ними и использование диаграмм Фейнмана. Во многих случаях истинная новизна физики элементарных частиц (т. е. квантовой теории поля) в значительной степени игнорируется. Мы также предлагаем причины столь широко распространенных искажений физики элементарных частиц в популярных описаниях.
Интерпретация частиц КТП наиболее интуитивно отвечает на вопрос, что происходит в экспериментах по рассеянию частиц и почему мы, кажется, обнаруживаем траектории частиц. Более того, это вполне естественно объяснило бы, почему разговор о частицах кажется почти неизбежным. [Курсив мой: ответ на ваш вопрос.]
http://plato.stanford.edu/entries/quantum-field-theory/#TakSto
В ссылке обсуждается, что интерпретация частиц действительно имеет серьезные проблемы, и что интерпретация поля также имеет проблемы!
Возникновение унитарно неэквивалентных представлений (UIR) , которые сначала, казалось, вызывали проблемы именно для интерпретации частиц, но которые, по-видимому, переносятся на интерпретацию поля, вполне может быть серьезным препятствием для любой онтологической интерпретации КТП.
В качестве возможных кандидатов упоминаются две другие онтологии: онтический структурный реализм (OSR) и онтология диспозиционных тропов (DTO).
В заключение следует напомнить, что одной из причин, почему онтологическая интерпретация КТП так сложна, является тот факт, что совершенно неясно, какие части формализма следует брать для представления чего-либо физического в первую очередь. И похоже, что эта проблема будет сохраняться еще довольно долго.
Я надеюсь, что этот ответ, по крайней мере, полезен, поскольку позволяет предположить, что интерпретация поля не является «завершенной сделкой», как это предполагает вопрос. Этот ответ просто предполагает, что разговор о частицах может быть таким же хорошим, как и разговор с полем (а именно: они вполне могут быть «неправильными» для КТП и, по-видимому, по тем же причинам, онтологически).
Просто потому, что его обычно преподают с исторической, эвристической и прагматической точек зрения, редко с аксиоматической точки зрения (например , аксиомы Вайтмана , как упоминалось в комментарии ACuriousMind).
Это потому, что его учат быть полезным, поскольку большинство расчетов КТП сводятся к амплитудам рассеяния и затухания, и, как сказал Шон Кэрролл :
С другой стороны, эвристическая КТП — это то, чем на самом деле занимается подавляющее большинство работающих в области теории поля — откладывая в сторону деликатные вопросы о том, сходятся ли ряды и правильно ли определены интегралы, и вместо этого прыгая вперед и пытаясь сопоставить предсказания с данными.
С точки зрения декогеренции поля более фундаментальны, поскольку они вызывают поведение, подобное частицам, из волнового поведения, если взаимодействия с окружающей средой сильны. В конце концов, квантовая механика описывает только корреляции между макроскопическими изменениями в детекторах (или других материалах), поэтому какую онтологию вы хотите использовать в микроскопическом мире, это скорее вопрос предпочтений.
Еще несколько моих собственных предположений (для кого-то они могут показаться спорными): важно отметить, что квантовая механика не описывает отдельные события, в то время как мы наблюдаем эти события. В этом смысле мне кажется трудным думать о полях или волновых функциях как о фундаментальных, поскольку они не описывают какую-то одну ситуацию, а только ансамбли. Другой способ выразить это, согласно точке зрения Бора, заключается в том, что для того, чтобы прийти к квантовой механике, мы должны предположить, что мы наблюдаем эти отдельные определенные события, которые происходят в нашей классической области.
Существует онтология частиц КТП. Формулировка интеграла пути - это онтология частиц, т.е. частицы - это то, что "существует".
В статье Википедии говорится:
Было доказано, что подход интеграла по путям эквивалентен другим формализмам квантовой механики и квантовой теории поля. Таким образом, выводя один из подходов из другого, проблемы, связанные с тем или иным подходом (на примере ковариации Лоренца или унитарности), исчезают.
со ссылкой на учебник Вайнберга по квантовой теории поля, глава 9.
Итак, чтобы ответить на ваш вопрос: «Почему фундаментальная физика преподается в терминах частиц?»
Потому что принципиально правильно преподавать КТП в терминах частиц, используя то, как она преподается (интегралы пути), и учебная программа также включает доказательство правильности этого подхода.
Если кто-то заявляет, что «частицы неверны», они либо предполагают, что частицы обладают дополнительными свойствами, например, определенным положением, объемом, чтобы можно было опровергнуть собственное представление о частице, либо просто говорят, что с философской точки зрения предпочитают воображать поля, потому что интуиция частиц не работает, но в QM ни одна из обычных интуиций не работает, так что это не очень сильный аргумент.
Охотник
Кайл Канос
любопытный разум
пользователь76284
Кайл Оман
любопытный разум
Анна В