Teori manusia dan kuantum: adakah sesuatu wujud yang kita tidak perhatikan. Teori kuantum Asas teori medan kuantum

Teori medan kuantum
Teori medan kuantum

Teori medan kuantum (QFT) ialah teori fenomena kuantum relativistik yang menerangkan zarah asas, interaksi dan penukarannya berdasarkan konsep asas dan universal bagi medan fizik terkuantisasi. QFT ialah teori fizikal yang paling asas. Mekanik kuantum ialah kes khas QFT pada kelajuan jauh lebih rendah daripada kelajuan cahaya. Teori medan klasik mengikuti dari QFT jika pemalar Planck cenderung kepada sifar.
QFT adalah berdasarkan idea bahawa semua zarah asas adalah kuanta medan yang sepadan. Konsep medan kuantum timbul hasil daripada perkembangan idea tentang medan dan zarah klasik dan sintesis idea ini dalam kerangka teori kuantum. Di satu pihak, prinsip kuantum membawa kepada semakan pandangan klasik bidang sebagai objek yang diedarkan secara berterusan di angkasa. Konsep kuanta medan muncul. Sebaliknya, zarah dalam mekanik kuantum dikaitkan dengan fungsi gelombang ψ(x,t), yang mempunyai maksud amplitud gelombang, dan kuasa dua modulus amplitud ini, i.e. magnitud | ψ| 2 memberikan kebarangkalian untuk mengesan zarah pada titik itu dalam ruang-masa yang mempunyai koordinat x, t. Akibatnya, medan baharu dikaitkan dengan setiap zarah bahan - medan amplitud kebarangkalian. Oleh itu, medan dan zarah - objek yang pada asasnya berbeza dalam fizik klasik - telah digantikan dengan objek fizikal bersatu - medan kuantum dalam ruang-masa 4 dimensi, satu untuk setiap jenis zarah. Interaksi asas dianggap sebagai interaksi medan pada satu titik atau perubahan serta-merta beberapa zarah kepada yang lain pada ketika ini. Medan kuantum ternyata merupakan bentuk jirim yang paling asas dan universal, yang mendasari semua manifestasinya.

Berdasarkan pendekatan ini, penyerakan dua elektron yang telah mengalami interaksi elektromagnet boleh digambarkan seperti berikut (lihat rajah). Pada mulanya, terdapat dua kuanta bebas (tidak berinteraksi) bagi medan elektronik (dua elektron), yang bergerak ke arah satu sama lain. Pada titik 1, salah satu elektron melepaskan kuantum medan elektromagnet (foton). Pada titik 2, kuantum medan elektromagnet ini telah diserap oleh elektron lain. Selepas ini, elektron dikeluarkan tanpa berinteraksi. Pada dasarnya, radas QFT membolehkan seseorang mengira kebarangkalian peralihan daripada set awal zarah kepada set zarah akhir yang diberikan di bawah pengaruh interaksi antara mereka.
Dalam QFT, medan yang paling asas (elemen) pada masa ini ialah medan yang dikaitkan dengan zarah asas tanpa struktur dengan putaran 1/2 - quark dan lepton, dan medan yang dikaitkan dengan pembawa kuanta bagi empat interaksi asas, i.e. foton, boson perantaraan, gluon (mempunyai putaran 1) dan graviton (putaran 2), yang dipanggil boson asas (atau tolok). Walaupun fakta bahawa interaksi asas dan medan tolok yang sepadan mempunyai sifat sepunya tertentu, dalam QFT interaksi ini dibentangkan dalam rangka teori medan berasingan: elektrodinamik kuantum (QED), teori atau model elektrolemah (ESM), kromodinamik kuantum (QCD), dan kuantum Belum ada teori medan graviti.
Jadi QED ialah teori kuantum medan elektromagnet dan medan elektron-positron dan interaksinya, serta interaksi elektromagnet lepton bercas lain. QCD ialah teori kuantum medan gluon dan kuark dan interaksinya disebabkan kehadiran cas warna di dalamnya.

Masalah utama QFT ialah masalah mewujudkan teori bersatu yang menyatukan semua medan kuantum.

Bab dari buku Igor Garin "Fizik Kuantum dan Kesedaran Kuantum." Nota dan petikan diberikan dalam teks buku.
Sesiapa yang tidak terkejut dengan teori kuantum tidak memahaminya.

Niels Bohr
Percubaan untuk membayangkan gambar zarah asas dan memikirkannya secara visual bermakna mempunyai idea yang salah tentangnya.

Mekanik kuantum kadang-kadang disebut sebagai sains paling misteri yang dicipta oleh manusia. Ini bukan hanya kebenaran - ia adalah pernyataan hubungan mendalam antara cabang-cabang pokok kebijaksanaan manusia yang berbeza, dipelihara oleh imaginasi kita, hubungan mendalam kita dengan kewujudan, kemungkinan kesedaran kita yang tidak berkesudahan. Teori kuantum dicipta oleh pemikir cemerlang yang bukan sahaja mengatasi, langkah demi langkah, kesukaran yang belum pernah terjadi sebelumnya yang menghalang mereka, tetapi oleh orang bijak yang secara sedar atau tidak sedar merasakan kesatuan segala yang wujud, keperluan untuk menghubungkan lapisan realiti yang berbeza, dunia mikro dan makro, dunia berlapis-lapis dan kesedaran manusia. Teori kuantum bukan sahaja fizik baru, ia adalah pandangan yang sama sekali baru pada alam semula jadi, pada manusia, pada kesedaran dan kognisi.
Semua yang dikatakan sebelum ini tentang sains "biasa", pada tahap tertentu, terpakai kepada teori kuantum - Maksud saya, pertama sekali, "ciptaan" yang bijak dan pengubahsuaian dan tafsiran yang berterusan. Dari mekanik kuantum, yang muncul pada separuh pertama abad kedua puluh (maksud saya, pertama sekali, apa yang dipanggil tafsiran Copenhagen), "tanduk dan kaki" kini telah dipelihara, paling baik "rangka", "tulang belakang" , manakala semua detik asalnya dimasukkan dalam teori kuantum daripada teori klasik, kini disemak sepenuhnya dalam versi dan tafsiran baharu. Lebih-lebih lagi, saya yakin bahawa gelombang kedua atau ketiga "revolusi kuantum" akan datang, yang akan membawa kepada pemahaman yang baru secara kualitatif dan lebih mendalam tentang dunia di sekeliling kita *. (* Kajian oleh W. H. Zurek, "Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical", Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003), http://xxx.lanl.gov ditumpukan kepada keadaan semasa dan isu konseptual teori kuantum /abs/quant-ph/0105127).
Di sini harus diingat bahawa fizik telah lama mengatasi pendekatan positivis untuk mengenali hanya fakta-fakta yang boleh disahkan secara eksperimen: menurut teori moden, pada setiap peringkat kognisi pengetahuan baru timbul, yang tidak dapat disahkan dengan bantuan eksperimen, iaitu spekulasi dalam sains tidak kurang pentingnya daripada eksperimen.
Tafsiran asal (Copenhagen) bagi teori kuantum * (* Tafsiran Copenhagen bagi mekanik kuantum juga dipanggil standard atau minimalis) hari ini sememangnya ketinggalan zaman dan dianggap tidak konsisten, kerana ia cuba menggabungkan dunia klasik dan kuantum, yang mematuhi undang-undang yang berbeza, dalam satu teori. Oleh itu kata-katanya! - kekeliruan besar bukan sahaja berpunca daripada keadaan keliru (lihat di bawah).
Ahli fizik suka bergurau, dan John Wheeler yang cerdik menyatakan bahawa dalam tafsiran Copenhagen, "tiada fenomena kuantum adalah fenomena sehingga ia menjadi fenomena yang boleh diperhatikan (dirakam)."
A. Sudbury, dalam buku teks tentang mekanik kuantum yang ditujukan untuk ahli matematik, mengkritik tafsiran Copenhagen kerana fakta bahawa ia tidak memberikan gambaran bersatu tentang dunia. Malah, keperluan yang sama dikenakan ke atas mekanik kuantum seperti mana-mana teori fizik klasik: “... Ia tidak boleh dianggap betul bahawa satu-satunya matlamat teori saintifik adalah untuk meramal keputusan eksperimen... Meramalkan keputusan eksperimen. bukanlah matlamat teori; Eksperimen hanya menguji sama ada sesuatu teori itu betul. Matlamat teori adalah untuk memahami dunia fizikal di sekeliling kita *. (* A. Sudbury. Mekanik kuantum dan fizik zarah asas. M., 1989. P. 294).
Mempertimbangkan kemungkinan pilihan untuk tafsiran mekanik kuantum, A. Sudbury menunjukkan bahawa pada peringkat fizik sekarang adalah tidak mungkin untuk memilih salah satu pilihan, tetapi jelas bahawa pilihan Copenhagen tidak akan dipilih.
Bercakap dalam bahasa fizik, tafsiran Copenhagen tidak menggambarkan dunia kuantum itu sendiri, tetapi hanya apa yang boleh kita katakan mengenainya menggunakan alat pengukur klasik, iaitu fizik klasik atau perubahan dalam keadaan kuantum di bawah pengaruh luaran. persekitaran.
Gambaran "kuantum" dunia sedang mengalami perubahan yang pesat dan radikal sehinggakan pakar yang bekerja dalam bidang ini tidak selalu mempunyai masa untuk mengikuti mereka. Teori kuantum moden mengubah keseluruhan sistem pandangan kita tentang dunia sehingga dinasihatkan untuk mengkajinya secara literal dari awal, supaya tidak jatuh ke dalam perangkap determinisme, dualiti, sebab akibat, lokaliti, materialiti, ruang-masa dan lain-lain. mengalahkan kanun sains klasik.
Mengulas tentang pencapaian fizik kuantum pada awal penciptaannya, A. Einstein mengakui: “Kemudian perasaan itu seolah-olah tanah telah hilang dari bawah kaki seseorang dan tidak ada tempat untuk dilihat sebarang cakrawala di mana sesuatu boleh dibina. ” Menurut S. Hawking, yang dituturkan hari ini, mekanik kuantum adalah teori tentang apa yang kita tidak tahu dan tidak boleh meramalkan.
Perihalan realiti dalam bahasa Cartesian "akal sehat" dari kedudukan teori kuantum kelihatan naif dan rata, seperti kosmologi dunia yang dibina di atas gajah dan penyu. Walau bagaimanapun, ini tidak menghalang ramai saintis daripada mendapatkan roti mereka hari ini, hampir tidak mengetahui apa-apa tentang realiti dunia kuantum yang baru ditemui.
Tidak keterlaluan untuk mengatakan bahawa teori kuantum adalah penemuan mendalam sains ke luar, ke dalam "realiti tertinggi," walaupun ini tidak bermakna bahawa seseorang harus bercakap tentang perkataan terakhir dalam sains. Saya yakin bahawa ini adalah satu kejayaan, kerana pembangunan menyeluruh realiti tidak nyata atau maya masih di hadapan. “Pengetahuan kita tidak lengkap, dan nubuat kita tidak lengkap; dan apabila kesempurnaan datang, apa yang tidak lengkap akan dilenyapkan” (1 Korintus 13:9).
Penyelidikan mengenai teori kuantum pada semua peringkat perkembangannya sangat penting sehingga semua penciptanya, tanpa pengecualian, pencipta gambaran baru dunia, menerima Hadiah Nobel, dan, nampaknya, ini akan berterusan.
Dalam perkembangan teori kuantum, dua peringkat utama boleh dibezakan: selepas penciptaannya, hampir sepanjang abad kedua puluh, ia berjaya dan menambah baik kaedah untuk mengkaji bahan padat dalam pertimbangan klasik atau separa klasiknya, dan pada peringkat peralihan ia. mengembangkan idea keterjeratan kuantum dan keduniawian lain *, (* Lihat di bawah, serta buku saya "Dunia Lain"), dan akhirnya menceburkan diri ke abad ke-21 dengan alat siap sedia untuk mengkaji "dunia halus" kuantum semata-mata. Boleh dikatakan tanpa keterlaluan bahawa abad kedua puluh, terutamanya penghujungnya, menjadi titik perubahan dalam sains, dan sebab titik perubahan ini adalah kemajuan besar dalam penerapan pendekatan mekanikal kuantum kepada kelas besar proses fizikal, termasuk mereka yang tidak mempunyai analog dalam fizik klasik.
Pada separuh kedua abad kedua puluh, teori kuantum, langkah demi langkah meliputi seluruh dunia yang nyata dan tidak nyata, terus bercabang menjadi banyak disiplin saintifik bebas, walaupun nyata dipisahkan antara satu sama lain, tetapi dihubungkan oleh satu utas - dari teori medan kuantum, yang timbul serentak dengan mekanik kuantum itu sendiri, kepada teori kuantum proses kesedaran.
Tanpa keterlaluan, kita boleh mengatakan bahawa teori kuantum yang menjadi asas kepada kemasukan sains ke "dunia lain", yang sebelum ini dianggap mistik (tahap realiti halus yang melampaui batas dunia material dan tidak wujud dari dunia klasik. sudut pandangan). Kita boleh mengatakan dengan selamat (dan saya akan cuba menunjukkannya dalam buku ini) bahawa pertemuan sains dan mistik berlaku dengan tepat terima kasih kepada penemuan terbaru teori kuantum, yang benar-benar serasi dengan nubuatan hebat orang bijak masa lalu ( Saya akan membincangkan keserasian ini dalam bahagian berasingan buku ini). Ngomong-ngomong, pemikir zaman dahulu yang menunjukkan keperluan untuk berhati-hati dalam memberikan sifat kepada "dunia halus" yang dinyatakan dari segi kehidupan seharian. Pada masa kini, ramai ahli fizik telah mula bercakap tentang fakta bahawa hanya teori M atau teori mistik, teori misteri, boleh menjelaskan sifat sesuatu. Semakin mendalam kita memahami sifat sesuatu, semakin banyak keajaiban yang kita temui. Saya amat yakin bahawa secara amnya tiada percanggahan antara fizik dan mistik, medan dan biofield, fakta dan keajaiban - perpaduan ini, sebenarnya, adalah apa yang buku ini didedikasikan.
Pendekatan kuantum adalah cara yang berbeza secara asas untuk menggambarkan realiti, yang tidak mempunyai analog dalam fizik klasik. Perkembangan teori kuantum itu sendiri secara literal mengikuti prinsip percambahan P. Feyerabend - ia meninggalkan cita-cita mekanik klasik, langkah demi langkah mengatasi program sains "normal" atau klasik Laplace-Helmholtz dan semua invarian mereka.
Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, satu kejayaan besar telah dibuat dalam teori kuantum: tafsiran separa klasik Copenhagen bagi mekanik kuantum, di mana konsep kuantum wujud bersama dengan konsep klasik, memberi laluan kepada pendekatan kuantum semata-mata, di mana tiada lagi ruang untuk konsesi materialistik. Teori kuantum tidak lagi memerlukan separuh hati dan menjadi teori yang mandiri dan konsisten secara dalaman, dibina daripada prinsip umum tunggal, tidak lagi memerlukan "dogma agama" materialisme.
Undang-undang sistem kuantum semata-mata adalah berbeza secara radikal daripada undang-undang fizik klasik, dan oleh itu pengurangan keadaan kuantum kepada keadaan klasik (katakan, vektor keadaan menjadi objek yang sebenarnya boleh diperhatikan) tidak dapat dielakkan disertai dengan kehilangan maklumat yang sangat besar. Ini bermakna bahawa kita tidak dapat tidak mendapat idea yang herot tentang intipati sebenar zarah kuantum, atau, dengan kata lain, proses pengukuran itu sendiri membawa kepada perubahan dalam parameter (termasuk dimensi) objek kuantum.
Teori kuantum juga mengubah idea klasik tentang hubungan antara bahagian dan keseluruhan, nyata dan tidak nyata, tempatan dan bukan tempatan. Khususnya, ia membolehkan pemisahan sebahagian daripada keseluruhan dan pertimbangan sifat bahagian, manakala laluan terbalik - dari sebahagian kepada keseluruhan - dianggap jalan buntu, tidak mampu membawa kepada pemahaman undang-undang fizikal asas. . Khususnya, teori kuantum menunjukkan ketidaksesuaian konsep "perkara individu" atau "objek material" dalam bidang dunia mikro.
Teori kuantum secara radikal mengubah idea tentang realiti fizikal itu sendiri: konsep ciri fizikal digantikan di sini dengan konsep "keadaan" sistem yang lebih asas dan utama. Selain itu, sebarang kuantiti fizikal yang mencirikan sistem adalah manifestasi sekunder, bergantung pada keadaan kedua-dua zarah mikro dan Alam Semesta secara keseluruhan.
Teori kuantum, terutamanya pencapaian terbarunya, mengubah bukan sahaja idea fizikal tentang susunan dunia, tetapi juga pendekatan manusia sejagat terhadap realiti dan kesedaran - mungkin juga keseluruhan sistem nilai dan aspirasi kehidupan manusia. Menurut S.I. Doronin, pengarang buku "Quantum Magic", kesimpulan utama teori ini boleh dirumuskan seperti berikut: "Materi, iaitu jirim dan semua bidang fizikal yang diketahui, bukanlah asas dunia sekeliling, tetapi membentuk hanya sebahagian kecil daripada jumlah Realiti Kuantum." Kesimpulan ini "penuh dengan akibat yang paling mendalam dan meluas yang tidak dapat dibayangkan hari ini."
Gregory Bateson berpendapat bahawa pemikiran dari segi bahan adalah kesilapan metodologi dan logik yang serius, kerana sebenarnya kita tidak berurusan dengan objek, tetapi dengan transformasi deria dan mental mereka dalam pengertian teori Alfred Korzybski. "Maklumat, perbezaan, bentuk dan corak yang membentuk pengetahuan kita tentang dunia adalah entiti tanpa dimensi yang tidak boleh disetempatkan dalam ruang atau masa." (* Penulis memetik S. Grof).
Sesungguhnya, proses kuantum tidak dapat dibayangkan dengan kedekatan dan "akal sehat" yang kita gunakan untuk mengemudi dunia bahan makroskopik. Dunia kuantum adalah Wonderland sebenar, di mana anda juga perlu bercakap bahasa yang berbeza, "bukan klasik" dan luar biasa. Di sini kita perlu melepaskan semua yang kita biasa dalam kehidupan seharian. Objek di sini kabur dan hilang, dan ruang dan masa kehilangan maknanya. Seperti yang akan kita lihat, di sinilah, dalam dunia kuantum yang tidak nyata dan bukan tempatan, pertemuan sains moden dengan pengalaman mistik beribu tahun berlaku.
W. Pauli sering menekankan bahawa dalam dunia kuantum, sebab musabab runtuh dan peristiwa berlaku "tanpa sebab," iaitu, kira-kira seperti yang dirasai oleh ahli mistik India dan Kabbalis Yahudi pada awal kebijaksanaan manusia. Menurut W. Pauli, kebebasan dalam tingkah laku zarah individu adalah pelajaran paling penting dalam teori kuantum.
Jika, dalam kerangka paradigma Cartesian-Laplacian, nampaknya tidak dapat dipertikaikan bahawa hubungan sebab-akibat, yang dinyatakan dalam bentuk undang-undang gerakan, memungkinkan untuk meramalkan dan menjelaskan dengan tepat sebarang fenomena, maka walaupun pada peringkat awal pembangunan teori kuantum, adalah perlu untuk memperkenalkan konsep kebarangkalian dan ketidakpastian, mempersoalkan determinisme fizik klasik. Ternyata banyak pengiraan yang tepat, katakan, masa pereputan atom radioaktif tunggal, pada asasnya mustahil, dan hasil pengukuran kuantum yang sepadan bergantung pada kehadiran atau ketiadaan pemerhati.
Di sini kita mesti ingat bahawa konsep kebarangkalian dimasukkan dalam fizik kuantum dengan cara yang sama sekali berbeza daripada dalam teori kebarangkalian klasik: ia bukan hasil daripada kejahilan kita, tetapi harta penting bagi susunan dunia. Fungsi gelombang yang menggambarkan kebarangkalian mewakili realiti bukan dalam bentuk sebenar, tetapi dalam bentuk kemungkinan, dan hanya tindakan pemerhatian yang membolehkan kemungkinan ini direalisasikan. Menurut W. Heisenberg, ini adalah kebangkitan idea Aristotelian tentang potensi, yang dibangunkan dalam Metafizik *. (* Lihat V. Heisenberg, Fizik dan Falsafah, Moscow, 1963, hlm. 32, 153).
Masalah (paradoks) pengukuran kuantum ialah kehadiran peranti atau kesedaran pemerhati dalam pengukuran memusnahkan keadaan kuantum: pilihan salah satu daripada banyak keputusan pengukuran alternatif ternyata asing bagi mekanik kuantum, hanya beroperasi dengan imej klasik. Keadaan ini dipanggil pengurangan keadaan, pemilihan alternatif, atau keruntuhan fungsi gelombang. Sebenarnya, ini bermakna bahawa daripada superposisi kuantum sebenar keadaan, kesedaran pemerhati selepas pengukuran hanya mengekalkan satu komponen superposisi, sepadan dengan beberapa hasil pengukuran tertentu. Atau dengan cara lain: sifat sistem kuantum yang ditemui semasa pengukuran mungkin tidak wujud sebelum pengukuran menyetempatkan bukan tempatan. Pilihan oleh kesedaran pemerhati terhadap satu pilihan daripada superposisi kuantum alternatif bermakna masalah yang timbul di sini pada asasnya tidak dapat diselesaikan tanpa memasukkan kesedaran pemerhati dalam pertimbangan.
Tafsiran berbeza teori kuantum sebenarnya datang kepada percubaan untuk menyelesaikan masalah yang ditunjukkan dalam memilih alternatif dan secara metodologi menjelaskan kandungan teori. Sebahagian daripadanya jelas melibatkan kesedaran pemerhati.
A. N. Parshin, merenung tentang teorem Kurt Gödel *, (* Lihat A. N. Parshin, Soalan Falsafah, 2000, No. 6, ms. 92-109) juga membuat kesimpulan bahawa pengurangan fungsi gelombang dalam mekanik kuantum adalah serupa dengan kilatan kesedaran, tindakan memperoleh sesuatu yang baru secara spontan. Selain itu, menurut Hermann Weyl, terdapat analogi yang mendalam antara idea Gödel dan tindakan pengembangan sistem fizikal yang wujud dalam mekanik kuantum. Di sini kita mesti ingat bahawa Niels Bohr sendiri, salah seorang ahli fizik yang paling falsafah berfikir pada abad kedua puluh, merenungkan masalah hubungan antara pengukuran dan pemerhati, menyimpulkan bahawa sempadan antara objek dan subjek sentiasa tidak pasti dan boleh beralih bergantung pada kesedaran. Proses peralihan sempadan dan pengembangan sistem ini dalam banyak cara serupa dengan pengembangan dalam teorem Gödel. Walaupun ini telah direalisasikan pada separuh pertama abad kedua puluh, pemahaman terakhir tentang kedalaman penuh hubungan antara teorem Gödel dan mekanik kuantum belum dicapai sehingga hari ini.
“Dengan mempertimbangkan teorem Gödel dari sudut pandangan sedemikian, bukan sebagai batasan paksaan, tetapi sebagai fakta falsafah asas, seseorang boleh mencapai perkembangan psikologi, logik dan banyak lagi sains yang lebih mendalam yang mengkaji manusia daripada menggunakan titik terhad pandangan yang mendominasi sebelum masih dalam komuniti saintifik."
Secara umum diterima bahawa teori kuantum itu sendiri hanya boleh timbul kerana pengaruh besar pemikir Denmark yang hebat Soren Kierkegaard pada Niels Bohr: kita tidak bercakap tentang motif kewujudan karyanya - idea lompatan kuantum berhutang kepada Kierkegaard dan idea-idea mistik tentang lompatan dalam kesedaran, yang merupakan keadaan ekstasi kenabian, penukaran (metanoia), pencerahan, krisis rohani akut, atau, dalam bahasa psikologi transpersonal moden, mana-mana keadaan kesedaran yang diubah.
Semua orang mengenali Niels Bohr sebagai salah seorang pencipta teori kuantum, tetapi hanya sedikit orang yang mengetahui leitmotif hidupnya sebagai seorang saintis: minat yang membara dalam masalah realiti dan misteri kewujudan kesedaran manusia. Menurut Bohr dan Prigogine, sains tidak dapat dipisahkan daripada masalah kewujudan manusia, termasuk kesilapan dan nafsu manusia.
Ngomong-ngomong, hari ini tiada siapa yang menyembunyikan fakta bahawa Niels Bohr pada abad ke-20 komited terhadap kemasukan falsafah dan metafizik dalam wacana intrafizikal seperti Pierre Louis de Maupertuis pada abad ke-18. Mungkin "metafizik" yang membantu pembentukan fizik baru, kerana pemuatan metafizik memudahkan pencipta teori kuantum untuk mengatasi "prinsip tidak berubah" fizik klasik, yang mengekang keberanian pencipta lain paradigma yang muncul.
Apabila Niels Bohr diberikan maruah bangsawan, dia mengambil Tai Chi Cina sebagai lambang jatanya, menyatakan hubungan mistik antara prinsip yin dan yang yang bertentangan. Setelah melawat China pada tahun 1937, pengarang konsep saling melengkapi belajar tentang asas mistik Cina ini, dan keadaan ini memberi kesan yang kuat kepadanya. Sejak itu, minat N. Bohr terhadap budaya Timur tidak pernah pudar.
Mungkin pengetahuan yang sangat baik tentang kesusasteraan mistik membenarkan pencipta mekanik kuantum untuk meninggalkan postulat "akal sehat" - objektiviti yang jelas dari realiti material yang boleh dilihat dan untuk menyedari kemungkinan kewujudan "dunia lain", kepingan realiti baru, sebagai serta peranan besar dalam eksperimen kesedaran pemerhati itu sendiri dan instrumen yang digunakannya.
Tidak menghairankan bahawa fizik kuantum yang membawa kepada gambaran dunia yang benar-benar konsisten dengan sifat kesedaran manusia, di satu pihak, dan idea mistik, di pihak yang lain.
Harus diakui bahawa teori kuantum dicipta dengan mencari minda dan pada dasarnya tidak dapat dipisahkan daripada proses yang berlaku pada tahap kesedaran tertinggi dan berlaku dalam wahyu mistik. Itulah sebabnya keputusan yang diperolehi sangat menakjubkan. Semua pencipta teori kuantum sangat akrab dengan pencapaian tertinggi dari keseluruhan budaya manusia dan idealis sebenar dalam erti kata yang terbaik.
Teori kuantum menunjukkan bahawa realiti berbilang lapisan tertakluk kepada logik yang lebih kompleks daripada Aristotle. Dan di sini adalah sangat penting bahawa kesedaran yang lebih tinggi juga bertindak sama sekali berbeza daripada logik yang kita fikirkan secara diskursif. Ini adalah salah satu pencapaian sains yang paling menakjubkan, yang bermaksud bahawa membina gambaran yang jelas dan lengkap tentang dunia pada dasarnya adalah mustahil - penglihatan untuk seseorang hanya boleh direalisasikan dalam rangka logik atau sistem pemikirannya sendiri. Tetapi membina gambaran kuantum dunia dengan pemikiran teoretikal bermakna kita dapat memahami dunia yang hidup mengikut undang-undang logik yang berbeza, iaitu kesedaran kita, tidak terhingga seperti dunia, lebih luas dan kaya daripada kita yang sedikit. pemikiran diskursif.
Ahli fizik masih terus menerangkan dunia mikro dengan konsep makroskopik hanya kerana konservatisme sains. Tidak dapat memerhatikan dunia kuantum kecuali melalui penggunaan instrumen makroskopik dan menggunakan logik Aristotelian dalam kehidupan seharian, kita satu cara atau yang lain terus menggunakan cara yang tidak mencukupi dan bahasa lapuk kepada dunia kuantum. Sesetengah ahli fizik neophobe, penyokong "ketakwaan purba," malah hari ini percaya bahawa teori kuantum harus diberikan bentuk deterministik mekanik klasik, tidak termasuk daripadanya semua "ampas mistik" kebarangkalian, ketidakpastian, bukan tempat, ketiadaan sebab-dan- kesan hubungan, dan juga ruang-masa.
Selama bertahun-tahun, sains klasik dibina atas dualisme Cartesian (pemisahan dan penentangan subjek dan objek, atau lebih baik lagi, jirim dan kesedaran). Saya menulis buku berasingan, "Kesedaran-Menjadi," untuk akhirnya menamatkan salah tanggapan ini, dan kita bercakap bukan hanya tentang falsafah, tetapi tentang paradigma baru, pandangan dunia baru di mana holisme diperluaskan kepada asas-asas wujud dan, oleh itu, kepada pendekatan saintifik kepadanya. Kesimpulan tentang kesatuan kesedaran dan makhluk ini mula-mula dipimpin oleh kebijaksanaan dan mistik manusia yang total, kemudian oleh psikologi dan, akhirnya, oleh teori kuantum moden dalam fizik.
Di sini semuanya bermula dengan dualisme gelombang zarah kuantum (W. Heisenberg, M. Born, P. Jordan, E. Schrödinger, P. Dirac, W. Pauli, J. von Neumann), "prinsip ketidakpastian" W. Heisenberg , "tafsiran statistik fungsi gelombang" oleh M. Born, "prinsip pelengkap" oleh N. Bohr, teori pengukuran oleh J. von Neumann, dan berakhir dengan idea ultra-moden rentetan, realiti tidak material dan banyak idea Everett -dunia.
Dalam fizik, adalah kebiasaan untuk membahagikan objek pemerhatian dan keadaannya kepada klasik dan kuantum. Perlu diingat bahawa keadaan kuantum semata-mata (lihat kemudian dalam buku ini) ialah keadaan yang tidak nyata, bukan tempatan, superposisi, tidak tentu, sebab dan bukan ruang tanpa masa. "Objek" keadaan sedemikian adalah, seolah-olah, percuma, ia "di mana-mana dan di mana-mana", dan ini adalah perbezaan utamanya daripada objek makroskopik, klasik, tempatan. Lebih kuat interaksi objek dengan persekitaran, lebih baik lokaliti dan klasisismenya dimanifestasikan. Objek makroskopik menggabungkan kedua-dua keadaan: ia adalah tempatan dan klasik, berada di hadapan pemerhati, dan dari kedudukan sistem kuantum semata-mata mereka berada dalam keadaan tempatan (bebas dan terpencil).
Ngomong-ngomong, Niels Bohr, sudah pada peringkat awal perkembangan teori kuantum, memahami dengan sempurna betapa pentingnya interaksi objek kuantum dengan persekitaran luaran: "Tingkah laku objek atom tidak dapat dibezakan dengan ketara daripada interaksi mereka dengan alat pengukur. ” *. (* N. Bor. Mengumpul karya ilmiah. T. 2. M., 1971).
Dalam tafsiran teori kuantum Copenhagen, alat pengukur sentiasa berubah menjadi objek tempatan klasik, jika tidak prosedur pengukuran tidak ditentukan. Dalam erti kata lain, pada asasnya mustahil untuk berpecah dengan fizik klasik di sini. Prosedur pengukuran klasik dan kehadiran pemerhati sebenarnya menghubungkan jambatan antara dua realiti - klasik (materialistik) dan kuantum (dematerialized).
Mengenai isu dualisme. Dualisme kuantum asas bukanlah dualisme gelombang-zarah reduktif, tetapi dualisme kuantum lokaliti-bukantempatan, atau dualisme realiti nyata dan tidak nyata. Apabila digunakan pada seseorang, ini bermakna bahawa sebagai badan dia adalah tempatan dan material, tetapi sebagai roh dia bukan tempatan dan tidak nyata, iaitu, dia hadir "selalu dan di mana-mana."
Adalah aneh bahawa dari kedudukan teori kuantum, seluruh Alam Semesta, dunia secara keseluruhan, adalah sistem kuantum semata-mata, kerana tidak ada objek luar yang mampu berinteraksi dengannya. Ini bermakna jika pemerhati luar masih boleh wujud tanpa berinteraksi dengan Alam Semesta, dia tidak akan melihat apa-apa dalam sistem ini. Dan benar-benar menakjubkan adalah kenyataan ahli mistik legenda, pengarang "Tablet Zamrud" Hermes Trismegistus, yang mengisytiharkan beribu-ribu tahun yang lalu: "Dunia tidak kelihatan dalam integritinya." Saya hanya dikoyak oleh rasa ingin tahu: apakah maksud separuh manusia, separuh tuhan ini apabila dia mengatakan perkataan yang menjadi jelas kepada ahli fizik hanya selepas beribu tahun?
Pembahagian sistem kuantum bersatu dan kamiran kepada bahagian yang berasingan selalu membawa kepada peralihan daripada "kuantumisme" dan bukan ketempatan kepada "klasikal" dan lokaliti, tetapi seseorang tidak harus lupa bahawa ia mempunyai satu sumber tersembunyi - keseluruhan sistem kuantum sebagai keseluruhan, yang juga wujud " di mana-mana dan di mana-mana." Apabila beralih daripada fizik kepada mistik, kita boleh mengatakan bahawa konsep teori kuantum "sumber kuantum tunggal korelasi klasik" (Sumber Tunggal Realiti Keseluruhan) adalah sama dengan konsep teologi "Tuhan".

Setiap orang ada Tuhannya sendiri. Tetapi ia akan menjadi tidak lama lagi
difahami oleh semua orang (termasuk saya dalam koir mereka),
bahawa dalam perbualan yang tidak berkesudahan,
nayah, menangis, pertikaian yang ketat,
dalam wujud-ruang yang nyata
Allah sahaja yang sudi melambai*. (* Penulis memetik puisi oleh R. M. Rilke)

Dalam erti kata lain, korelasi kuantum semata-mata dalam sistem yang dianggap sebagai keseluruhan (Tuhan) adalah sumber korelasi klasik antara bahagian sistem yang dianggap secara berasingan (Dunia). Atau dengan cara lain: untuk teori kuantum, apa yang kita panggil realiti ialah "manifestasi" objek tempatan daripada sistem integral, di mana objek ini berada dalam bentuk bukan tempatan (idea, bentuk, imej, eidos Plato, entelechy Aristotle , monad Leibniz, bentuk pemikiran, egregor, Kekosongan, dll.).
Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa sesetengah keadaan kuantum menjadi lebih stabil, dan keadaan koheren seperti itulah yang direalisasikan dalam makrokosmos.
Tugas peralihan daripada objek mikro kepada objek makro yang berinteraksi dengan persekitaran pernah dikemukakan oleh R. Feynman. V. Tsurek, A. Leggett dan lain-lain mendapati bahawa interaksi dengan alam sekitar memusnahkan gangguan kuantum, dengan itu mengubah sistem kuantum menjadi klasik, dan lebih cepat jisim sistem itu lebih besar. Dalam erti kata lain, lebih besar sistem, lebih sukar untuk mengekalkannya dalam keadaan kuantum untuk masa yang lama.
Dari sudut pandangan fizik kuantum, seseorang harus membezakan antara sistem terpencil dan tidak terpencil. Hanya sistem terpencil sepenuhnya yang mematuhi prinsip superposisi keadaan boleh menjadi kuantum semata-mata (lihat di bawah). Sistem klasik itu sendiri (termasuk alat pengukur) wujud kerana ia berinteraksi dengan dunia luar. Di sinilah banyak ukuran kuantum bermasalah - iaitu, ketidakstabilan keadaan kuantum semata-mata yang dimusnahkan oleh interaksi dengan alam sekitar. Menurut satu tafsiran prinsip pelengkap kuantum, bukan peranti yang mempengaruhi dunia, tetapi sistem kuantum yang "merosakkan" peranti itu, menghilangkan materialnya, menimbulkan ilusi dan fatamorgana.
Banyak percubaan untuk mengatasi ketidakpastian dan ciri luar biasa lain dari teori kuantum atau untuk menemui fakta yang menyangkalnya selalu gagal. Saya tidak mahu mengatakan bahawa teori ini tidak dapat dinafikan, saya ingin mengatakan bahawa semua teori selanjutnya tidak lagi akan membantu untuk kembali ke dunia yang dicari oleh Albert Einstein: "dunia lain" tidak akan menjadi sebab-akibat yang boleh diramalkan lagi. dunia Laplace.
Saya bersetuju sepenuhnya dengan ahli sains terkenal dan ahli sosiologi sains M. Moravcsik bahawa jangkaan pemudahan konsep teori dalam bentuk "akhirnya dibangunkan" tidak lagi wajar *. (* M. Y. Moravcsik. Had sains dan kaedah saintifik // Kandungan Semasa. 1990. Vol. 30. No. 3. P. 7-12).
Ahli fizik masih mencari alternatif kepada teori kuantum yang akan membolehkan mereka mendapatkan semula asas "akal sehat" yang hilang dan menerangkan secara seragam perbezaan dalam tingkah laku sistem makroskopik dan mikroskopik *. (Lihat, sebagai contoh, karya yang paling menarik dalam semua aspek oleh G. S. Ghirardi, A. Rimini, T. Weber Dinamik bersatu untuk sistem mikroskopik dan makroskopik // Phys. Rev. 1986. D34. P. 470–491). Sememangnya, percubaan untuk mencipta ontologi kuantum yang akan membawa kepada konsep konvensional pada peringkat makroskopik adalah agak realistik. Ia akan menjadi sangat melulu, berpegang pada idea sifat paradigmatik sains, untuk menafikan kemungkinan pemahaman baru. Tetapi apa pun, sukar bagi saya untuk membayangkan pengurangan kompleks kepada yang mudah - tidak mungkin untuk melepaskan diri daripada prinsip ketidakpastian, kebarangkalian dan realiti tidak nyata dalam dunia mikro.
Hari ini, formalisme matematik dan fizikal teori kuantum yang kuat dipenuhi dengan banyak tekaan, tafsiran hebat, model canggih dan formula misteri yang, bertentangan dengan akal sehat yang terkenal, berfungsi dan membuka prospek yang benar-benar menakjubkan.
Lebih-lebih lagi, transistor, laser, komputer, dan kebanyakan teknologi moden dicipta dengan tepat berkat pembangunan prinsip teori kuantum. Untuk memahami skala aplikasi teori kuantum, cukup untuk mengatakan bahawa 30% daripada produk nasional Amerika Syarikat adalah berdasarkan ciptaan menggunakan kesan kuantum.
Teori kuantum penuh dengan banyak fakta yang tidak serasi dengan prinsip membina sains "normal".
- Persamaan Schrödinger yang terkenal adalah sejenis wahyu - misteri dunia yang mula dipecahkan oleh pengikutnya.
- Objek kuantum boleh bertindak sebagai gelombang dan sebagai zarah. Oleh kerana itu, istilah "dualisme" timbul dalam mekanik kuantum, menekankan keperluan untuk penerangan pelengkap tentang objek yang dikaji, tetapi sebahagiannya mengandungi "sisa" pendekatan klasik.
- Gelombang atau sifat material objek ditentukan oleh cara objek itu diperhatikan. Konsep dualiti gelombang-zarah lebih merujuk kepada pemerhatian, keadaan, dan penerangan pelengkap daripada sifat objek kuantum.
- Louis de Broglie memperkenalkan konsep "gelombang kebarangkalian" dan mencadangkan dualiti gelombang zarah bagi objek mikro (1923). Bukan sahaja foton, tetapi elektron dan mana-mana zarah jirim lain, bersama-sama dengan korpuskular (tenaga, momentum), juga mempunyai sifat gelombang (frekuensi, panjang gelombang). "Gelombang kebarangkalian" dikaitkan dengan mana-mana objek dan mencerminkan sifat kuantumnya. Semakin besar jisim zarah dan kelajuannya, semakin pendek panjang gelombang de Broglie. Pengesahan hipotesis de Broglie diperoleh pada tahun 1927 dalam eksperimen D. Thompson, K. Davisson dan L. Germer.
- Idea De Broglie tentang sifat dua mikrozarah—dualisme gelombang zarah—disahkan secara eksperimen, secara asasnya mengubah idea tentang kemunculan dunia mikro. Keperluan timbul untuk teori di mana gelombang dan sifat korpuskular jirim tidak akan bertindak sebagai eksklusif, tetapi sebagai saling melengkapi. Asas teori sedemikian - gelombang, atau kuantum, mekanik - adalah konsep de Broglie. Ini ditunjukkan dalam nama "fungsi gelombang" untuk kuantiti yang menerangkan keadaan sistem dalam teori ini. Kuasa dua modulus fungsi gelombang menentukan kebarangkalian keadaan sistem, dan oleh itu gelombang de Broglie sering disebut sebagai gelombang kebarangkalian (lebih tepat, amplitud kebarangkalian).
- Menurut Max Born, “anda tidak boleh memperoleh persamaan gelombang secara logik; langkah-langkah rasmi yang membawa kepada itu, pada dasarnya, hanya tekaan yang bijak.”* (* M. Lahir. Fizik atom. Nauka, M., 1981).
- Max Born yang sama menemui penyelesaian kepada persamaan Schrödinger menggunakan tafsiran statistik fungsi gelombang, tetapi pada masa yang sama mekanik kuantum akhirnya memperoleh penampilan "mistik".
- R. Feynman, dalam syarahan Nobelnya, mengisytiharkan pendekatan yang sama sekali baru kepada penciptaan sains: “...Mungkin cara terbaik untuk mencipta teori baharu ialah meneka persamaan, tanpa memberi perhatian kepada model fizikal atau penjelasan fizikal. ”
- W. Heisenberg menemui versi baru formalisme mekanik kuantum: dengan bantuan kalkulus matriks dan apa yang dipanggil "hubungan ketidakpastian", pertikaian dan keghairahan di sekelilingnya tidak reda hingga ke hari ini.
Berbeza dengan prinsip sains klasik yang diberikan pada permulaan buku ini, teori kuantum dan fizik baharu dibina di atas paradigma baharu yang dicirikan oleh idea-idea berikut:
- idea holisme - kesatuan dan keutuhan segala sesuatu yang wujud, termasuk kesatuan dan keutuhan kesedaran dan makhluk;
- idea akronisme dunia kuantum;
- realiti dan kesedaran pelbagai peringkat;
- kehadiran keadaan terjerat dan sambungan bukan tempatan;
- kehadiran sambungan sebab akibat, indeterminisme;
- kemungkinan dematerialization dan rematerialization objek yang dikaji atau, lebih baik dikatakan, menyatakan;
- prinsip tambahan dan ketidakpastian;
- keperibadian dan konvensional pengetahuan;
- pengaruh kesedaran pemerhati terhadap hasil pemerhatian.
Sifat sifat statistik teori kuantum mempunyai beberapa penjelasan:
- Menurut Louis de Broglie, undang-undang statistik boleh dikurangkan kepada undang-undang dinamik;
- A. Einstein dan M. Born memperkenalkan konsep ensembel kuantum untuk mengambil kira statistik;
- Dalam tafsiran Copenhagen Niels Bohr, statistik dianggap sebagai sifat asas objek dalam dunia mikro. Konsep terakhir telah menjadi yang paling meluas di kalangan ahli fizik.
Prinsip ketidakpastian yang mendasari teori kuantum secara asasnya telah menjejaskan kepercayaan dalam pertumbuhan "objektiviti" dan "ketepatan" pengukuran fizikal. Kesimpulan yang paling penting daripada teori kuantum ialah ketidakpastian asas hasil pengukuran dan, oleh itu, ketidakmungkinan ramalan yang ketat dan jelas tentang masa depan.
Saya ingin menarik perhatian anda kepada fakta bahawa hubungan ketidakpastian W. Heisenberg juga menimbulkan keraguan pada konsep klasik kausalitas. Sesungguhnya, kita boleh menentukan koordinat objek kuantum dengan ketepatan mutlak, tetapi pada masa ini apabila ini berlaku, momentum mengambil nilai sewenang-wenangnya sepenuhnya. Ini bermakna objek yang kedudukannya dapat kita ukur dengan tepat secara mutlak serta-merta bergerak sejauh yang kita suka. Penyetempatan kehilangan maknanya: konsep yang membentuk asas mekanik klasik mengalami perubahan yang mendalam semasa peralihan kepada teori kuantum. Dunia kuantum tidak tahu masa atau kelajuan sama sekali; di sini semuanya berlaku serta-merta dan serentak!
Di bawah pengaruh kuasa luar, objek kuantum tidak bergerak sepanjang trajektori tertentu mengikut mekanik Newtonian, tetapi dengan kebarangkalian tertentu sepanjang semua trajektori yang mungkin sekaligus. Dalam bahasa lain, "semua jalan" tersedia untuknya. Dalam kes ini, tidak masuk akal untuk bercakap tentang maksud parameter pergerakan elektron pada titik tertentu dalam ruang, kerana ia bergerak serentak dalam semua cara. Bukankah di sini datangnya intuisi Yahudi yang luar biasa: "Tuhan mengetahui semua cara, Tuhan harus dilayan dalam semua cara?" Sesungguhnya, sistem kuantum dalam erti kata bebas daripada pilihan, atau lebih tepat lagi, mereka memilih semua kemungkinan sekaligus.
Persamaan teori kuantum adalah sama terpakai untuk objek mikro dan makro. Prinsip pelengkap Bohr adalah lebih luas daripada yang ditafsirkan dalam buku teks fizik: ia mencirikan bukan sahaja tingkah laku objek kuantum, tetapi juga pengetahuan sebenar tentang dunia berbilang lapisan. Kesejagatannya dibuktikan dengan fakta bahawa kewujudan teori kuantum adalah mungkin hanya setakat objek klasik wujud. Menurut prinsip umum pelengkap dan teorem Gödel umum, satu realiti semestinya melengkapkan realiti lain, atau sebarang percubaan untuk menentukan perihalan realiti membawa kepada ketidaklengkapan dan penyempitan konsep "realiti."
Masalah dengan tafsiran Copenhagen bagi mekanik kuantum ialah ia menggabungkan kuantum tulen objek dengan keklasikan peranti pemerhatian, iaitu, tafsiran ini adalah penghampiran semiklasik. V. A. Fok menulis dengan sangat jelas tentang ini: “Konsep keadaan ditafsirkan... seolah-olah ia adalah milik objek atom itu sendiri, secara berasingan daripada cara pemerhatian. Kemutlakan konsep "keadaan kuantum" sedemikian membawa, seperti yang diketahui, kepada paradoks. Paradoks ini dijelaskan oleh Niels Bohr berdasarkan idea bahawa perantara yang diperlukan dalam kajian objek atom adalah cara pemerhatian (instrumen), yang mesti diterangkan secara klasik" *. (* Prakata oleh V. A. Fock kepada buku P. Dirac "Principles of Quantum Mechanics").
Dalam keadaan semasa teori kuantum, mengangguk kepada fizik klasik tidak lagi diperlukan, dan ini membawa kepada "idea gila" yang membuahkan hasil, tanpanya pembangunan sains adalah mustahil. Anda tidak boleh membuat tampalan yang tidak berkesudahan dengan menuangkan wain baru ke dalam kulit wain yang sudah lapuk - oleh itu Everettisme dan tafsiran baharu teori kuantum yang lain (lihat di bawah).
Kita mesti sedar bahawa penolakan sepenuhnya terhadap konsep klasik fizik lama membawa kepada perubahan radikal dalam pandangan dunia - kepada penerimaan paradigma baru kewujudan keadaan terjerat kuantum, mustahil dan "tidak wajar" dari sudut pandangan klasik. fizik, secara ringkas - tidak material. Lebih-lebih lagi, keadaan sedemikian bukanlah abstraksi teori atau simbol matematik, tetapi elemen realiti "transendental" baharu yang tidak mempunyai persamaan dengan badan klasik. Apa yang harus ditekankan di sini ialah konsep linguistik "jasad" yang sangat tepat sebagai entiti yang disetempatkan dalam ruang dan masa, manakala objek kuantum sebenarnya dalam setiap erti kata "tidak berjasad"!
Adakah betul untuk mentafsir dunia kuantum sebagai wujud secara objektif? Walaupun belum ada jawapan yang jelas untuk soalan ini, semakin ramai ahli fizik yang cenderung ke arah jawapan yang positif. Selain itu, ahli fizik moden percaya bahawa dunia klasik muncul hanya selepas kesedaran memilihnya sebagai satu-satunya atau satu dunia selari yang mungkin.
Dalam kes ini, "realiti klasik" ternyata hanya unjuran pembentukan multidimensi, dipilih oleh kesedaran pemerhati, dan mewakili pandangan dunia kuantum dari salah satu sudut pandangan yang mungkin. Dalam dunia kuantum, semua alternatif secara objektif wujud bersama.
Saya merasa sukar untuk bersetuju dengan pandangan bahawa "realiti fizikal" adalah subjektif pada tahap kuantum, di mana pelbagai "kemungkinan alternatif" wujud bersama, membentuk jumlah dengan berat kompleks yang aneh dalam teori. Sudah tentu, seseorang boleh putus asa terhadap realiti kuantum sedemikian, seseorang boleh menganggap teori kuantum semata-mata sebagai prosedur pengiraan untuk mengira kebarangkalian, tetapi saya mengambil sudut pandangan yang berbeza: tahap realiti yang berbeza bukan hanya tertakluk kepada teori yang berbeza, tetapi adalah tahap realiti yang tiada tandingan.
Saya berhati-hati mengelakkan konsep "realiti objektif" di sini, kerana realiti kuantum, nampaknya saya, melampaui makna yang tertanam dalam "objektif" yang tidak wujud - tidak wujud kerana transendensi mutlak, idealiti, incorporeality, ketuhanan. Lagipun, seseorang hanya boleh bercakap tentang "objektiviti" dari kedudukan Tuhan - sama seperti bercakap tentang "kebenaran," yang biasanya didakwa dimiliki oleh minda totalitarian.
Penolakan objektiviti bukan sahaja tidak membawa kepada relativisme, tetapi, sebaliknya, membuka dunia baru yang hebat untuk kajian, termasuk sistem kuantum semata-mata dalam keadaan bukan tempatan, tahap realiti lain dan pelbagai fenomena yang dianggap mistik, esoterisisme dan sihir. Ngomong-ngomong, penolakan yang terakhir juga wujud dalam minda totalitarian yang sama.
Pengembangan kuantum realiti, serta pengembangan kesedaran mistik, saling melengkapi, mengembangkan ufuk pengetahuan, termasuk keadaan kuantum dalam realiti dan menjadikannya objek pendekatan saintifik. Banyak fenomena pencerahan, kewaskitaan, persepsi luar deria, telepati, materialisasi dan dematerialization, plasebo, terapi doa, amalan rohani atau esoterik juga secara beransur-ansur menjadi sedemikian.
Selepas penerangan pengenalan ringkas tentang prinsip asas realiti kuantum, kita akan beralih kepada beberapa butiran mengenai "susunan dalamannya".

Menghuraikan interaksi zarah asas berdasarkan konsep universal medan fizik terkuantis. Berdasarkan cabang fizik ini, teori medan klasik telah terbentuk, yang kini dikenali sebagai pemalar Planck.

Nota 1

Asas disiplin yang dikaji adalah idea bahawa semua zarah asas menjadi kuanta bidang yang sepadan. Konsep medan kuantum timbul atas dasar pembentukan idea tentang medan tradisional, zarah, sintesisnya, serta kesimpulan dalam kerangka teori kuantum.

Teori medan kuantum bertindak sebagai teori di mana terdapat bilangan darjah kebebasan yang tidak terhingga. Ia juga dipanggil medan fizikal. Masalah akut teori kuantum ialah penciptaan teori bersatu yang akan menyatukan semua medan kuantum. Dalam Teori pada masa ini, bidang yang paling asas adalah yang dikaitkan dengan zarah asas tanpa struktur. Zarah mikro ini ialah quark dan lepton, serta medan yang berkaitan dengan pembawa kuanta bagi empat interaksi asas. Penyelidikan dijalankan dengan boson perantaraan, gluon dan foton.

Zarah dan bidang teori kuantum

Lebih daripada seratus tahun yang lalu, konsep asas fizik atom timbul, yang dari masa ke masa diteruskan dalam fizik kuantum, merumuskan teori medan. Terdapat dualiti teori klasik. Ia terbentuk pada awal abad ke-20. Zarah kemudiannya dianggap sebagai ketulan kecil tenaga yang membentuk jirim. Kesemua mereka bergerak mengikut undang-undang mekanik klasik yang terkenal, yang sebelum ini diterangkan secara terperinci oleh saintis British Isaac Newton dalam karyanya. Kemudian Faraday dan Maxwell mengambil bahagian dalam penyelidikan lanjut. Dia membentuk undang-undang dinamik medan elektromagnet.

Pada masa yang sama, Planck buat pertama kalinya memperkenalkan konsep bahagian, kuantum, dan sinaran ke dalam sains fizik untuk menerangkan hukum sinaran terma. Ahli fizik Albert Einstein kemudiannya menggeneralisasikan idea tentang kebijaksanaan sinaran Planck ini. Beliau mencadangkan bahawa diskret tersebut tidak dikaitkan dengan mekanisme khusus interaksi antara sinaran dan jirim, tetapi wujud pada tahap dalaman dalam sinaran elektromagnet itu sendiri. Sinaran elektromagnet adalah kuanta. Teori sedemikian tidak lama kemudian menerima pengesahan percubaan. Atas dasar mereka, undang-undang kesan fotoelektrik telah dijelaskan.

Penemuan dan teori baharu

Kira-kira 50 tahun yang lalu, beberapa ahli fizik generasi baru cuba menggunakan pendekatan yang sama dalam menerangkan interaksi graviti. Mereka bukan sahaja menerangkan secara terperinci semua proses yang berlaku dalam keadaan planet, tetapi juga mengalihkan perhatian mereka kepada masalah asal usul Alam Semesta, merumuskan teori Big Bang.

Teori medan kuantum menjadi generalisasi mekanik kuantum. Mekanik kuantum akhirnya menjadi kunci untuk memahami masalah terpenting atom, termasuk membuka pintu kepada penyelidikan saintis lain dalam memahami misteri dunia mikro.

Mekanik kuantum membolehkan kita menerangkan pergerakan elektron, proton dan zarah lain, tetapi bukan penciptaan atau pemusnahannya. Ternyata penggunaannya betul hanya untuk menerangkan sistem di mana bilangan zarah kekal tidak berubah. Masalah yang paling menarik dalam elektrodinamik ialah pelepasan dan penyerapan gelombang elektromagnet oleh zarah bercas. Ini sepadan dengan penciptaan atau pemusnahan foton. Teori itu di luar skop penyelidikannya.

Berdasarkan pengetahuan awal, teori lain mula dikembangkan. Oleh itu, di Jepun, elektrodinamik kuantum dikemukakan sebagai hala tuju aktiviti saintifik yang paling menjanjikan dan tepat dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Selepas itu, arah kromodinamik dan teori kuantum interaksi elektrolemah telah dibangunkan.

Teori medan kuantum menganggap teori berikut sebagai asas:

medan bebas dan dualiti zarah gelombang;
interaksi bidang;
teori gangguan;
perbezaan dan normalisasi semula;
integral fungsional.

Medan bebas terkuantisasi mempunyai bekalan tenaga bebas dan mempunyai keupayaan untuk melepaskannya di bahagian tertentu. Apabila tenaga medan berkurangan secara automatik bermakna kehilangan satu foton dengan frekuensi yang berbeza. Peralihan medan kepada keadaan yang berbeza, dan penurunan dalam foton berlaku oleh satu unit. Selepas peralihan berturut-turut, keadaan akhirnya terbentuk di mana bilangan foton adalah sifar. Pembebasan tenaga oleh medan menjadi mustahil.

Medan boleh wujud dalam keadaan vakum. Teori ini tidak sepenuhnya jelas, tetapi benar-benar dibenarkan dari sudut fizikal. Medan elektromagnet dalam keadaan vakum tidak boleh menjadi pembekal tenaga, tetapi vakum tidak boleh nyata sama sekali.

Definisi 1

Vakum fizikal ialah keadaan dengan sifat-sifat yang perlu dan ketara yang nyata dalam proses sebenar.

Pernyataan ini adalah benar untuk zarah lain. Dan ia boleh diwakili sebagai kedudukan tenaga terendah bagi zarah-zarah ini dan medannya. Apabila mempertimbangkan medan yang berinteraksi, vakum ialah keadaan tenaga terendah bagi keseluruhan sistem medan ini.

Masalah teori medan kuantum

Penyelidik telah membuat banyak kemajuan dalam elektrodinamik kuantum, tetapi tidak selalu mungkin untuk memahami bagaimana ia ditunjukkan. Semua kejayaan ini memerlukan penjelasan lanjut. Teori interaksi kuat mula berkembang dengan analogi dengan elektrodinamik kuantum. Kemudian peranan pembawa interaksi dikaitkan dengan zarah yang mempunyai jisim rehat. Terdapat juga masalah kebolehnormalan semula.

Ia tidak boleh dianggap sebagai pembinaan yang konsisten, kerana ia mengandungi nilai yang sangat besar untuk kuantiti fizikal tertentu dan tidak ada pemahaman tentang apa yang perlu dilakukan dengannya. Idea mengubah normalisasi bukan sahaja menerangkan kesan yang dikaji, tetapi juga memberikan keseluruhan teori ciri-ciri penutupan logik, menghapuskan perbezaan daripadanya. Para saintis menghadapi masalah tertentu pada pelbagai peringkat penyelidikan. Banyak masa akan ditumpukan untuk menghapuskannya, kerana penunjuk tepat masih tidak wujud dalam teori medan kuantum.

TEORI BIDANG KUANTUM.

1. Medan kuantum................... 300

2. Medan bebas dan dualiti gelombang-zarah.................................... 301

3. Interaksi medan.........302

4. Teori gangguan............... 303

5. Perbezaan dan penormalan semula......... 304

6. Kumpulan asimptotik UV dan penormalan semula......... 304

7. Medan penentukuran........................ 305

8. Gambaran besar............... 307

9. Prospek dan masalah............ 307

Teori medan kuantum(QFT) - teori kuantum sistem relativistik dengan bilangan darjah kebebasan yang tidak terhingga besar (medan relativistik), yang merupakan teori asas untuk menerangkan zarah mikro, interaksi dan pertukaran.

1. Medan kuantum Medan kuantum (jika tidak dikuantisasi) ialah sejenis sintesis konsep klasik. medan seperti elektromagnet dan medan kebarangkalian mekanik kuantum. Mengikut moden idea, medan kuantum ialah bentuk jirim yang paling asas dan universal, yang mendasari semua manifestasi khususnya. Idea klasik medan itu timbul dalam kedalaman teori elektromagnetisme Faraday-Maxwell dan akhirnya terhablur dalam proses mencipta khas. teori relativiti, yang memerlukan pengabaian eter sebagai pembawa bahan el-magnetik proses. Dalam kes ini, medan itu harus dianggap bukan sebagai satu bentuk pergerakan sel. persekitaran, tetapi khusus. satu bentuk jirim dengan sifat yang sangat luar biasa. Tidak seperti zarah, klasik medan dicipta dan dimusnahkan secara berterusan (dipancarkan dan diserap oleh caj), mempunyai bilangan darjah kebebasan yang tidak terhingga dan tidak disetempatkan dengan cara tertentu. titik ruang-masa, tetapi boleh merambat di dalamnya, menghantar isyarat (interaksi) dari satu zarah ke zarah lain dengan kelajuan terhingga tidak melebihi Dengan. Kemunculan idea kuantum membawa kepada semakan klasik. idea tentang kesinambungan mekanisme pelepasan dan kesimpulan bahawa proses ini berlaku secara diskret - melalui pelepasan dan penyerapan kuanta el-magnetik. medan - foton. Timbul bertentangan dari sudut pandangan klasik. gambar fizik apabila dengan el-magn. foton dibandingkan dengan medan dan beberapa fenomena boleh ditafsirkan hanya dari segi gelombang, sementara yang lain - hanya dengan bantuan idea quanta, dipanggil dualiti gelombang-zarah. Percanggahan ini telah diselesaikan kemudiannya. aplikasi idea mekanik kuantum ke lapangan. Dinamik el-magn berubah-ubah. bidang - potensi A , j dan keamatan elektrik. dan mag. padang E , N - menjadi pengendali kuantum, tertakluk kepada takrifan tertentu. perhubungan pertukaran dan bertindak pada fungsi gelombang (amplitud, atau vektor negeri)sistem. Oleh itu, sains fizikal baru muncul. objek - medan kuantum yang memenuhi persamaan klasik. , tetapi yang mempunyai makna mekanikal kuantum. pengendali. Sumber kedua bagi konsep umum medan kuantum ialah fungsi gelombang zarah y ( x,t), edge bukan entiti fizikal bebas. magnitud, dan amplitud keadaan zarah: kebarangkalian sebarang yang berkaitan dengan fizikal zarah. kuantiti dinyatakan melalui ungkapan yang dwilinear dalam y. Oleh itu, dalam mekanik kuantum, medan baru - medan amplitud kebarangkalian - dikaitkan dengan setiap zarah bahan. Generalisasi relativistik bagi fungsi y membawa P. A. M. Dirac (R. A. M. Dirac) kepada fungsi gelombang empat komponen bagi elektron y a (a = 1, 2, 3, 4), berubah mengikut perwakilan spinor kumpulan Lorenz. Ia tidak lama lagi menyedari bahawa secara amnya setiap jabatan. mikrozarah relativistik harus dikaitkan dengan medan tempatan yang melaksanakan perwakilan tertentu kumpulan Lorentz dan mempunyai medan fizikal. maksud amplitud kebarangkalian. Generalisasi kepada kes jamak. zarah menunjukkan bahawa jika mereka memenuhi prinsip tidak dapat dibezakan ( identiti dengan prinsip), kemudian untuk menerangkan semua zarah, satu medan dalam ruang-masa empat dimensi adalah mencukupi, yang merupakan pengendali dalam erti kata . Ini dicapai dengan peralihan kepada mekanik kuantum baharu. perwakilan - perwakilan nombor pengisian (atau perwakilan sekunder kuantisasi). Medan operator yang diperkenalkan dengan cara ini ternyata sama sepenuhnya dengan medan elektrik terkuantisasi. medan, berbeza daripadanya hanya dalam pilihan perwakilan kumpulan Lorentz dan, mungkin, dalam kaedah kuantisasi. Sama seperti el-magn. medan, satu medan tersebut sepadan dengan keseluruhan set zarah yang sama bagi jenis tertentu, contohnya, satu operator Padang Dirac menerangkan semua elektron (dan positron!) Alam Semesta. Ini adalah bagaimana gambaran universal tentang struktur seragam semua jirim timbul. Untuk menggantikan medan dan zarah klasik ahli fizik datang fizik bersatu. objek ialah medan kuantum dalam ruang masa empat dimensi, satu untuk setiap jenis zarah atau medan (klasik). Tindakan asas mana-mana interaksi adalah interaksi beberapa. medan pada satu titik dalam ruang-masa, atau - dalam bahasa korpuskular - transformasi setempat dan serta-merta beberapa zarah kepada yang lain. Klasik Interaksi dalam bentuk daya yang bertindak antara zarah ternyata kesan sekunder yang timbul akibat pertukaran kuanta medan yang membawa interaksi.
2. Medan bebas dan dualiti gelombang-zarah Selaras dengan fisiologi fizikal umum yang digariskan secara ringkas di atas. gambar secara sistematik. Pembentangan QFT boleh berdasarkan konsep medan dan korpuskular. Dalam pendekatan lapangan, seseorang mesti terlebih dahulu membina teori teori klasik yang sepadan. medan, kemudian tundukkannya kepada kuantisasi [pada model kuantisasi el-magn. bidang oleh W. Heisenberg dan W. Pauli] dan, akhirnya, membangunkan tafsiran korpuskular untuk medan terkuantisasi yang terhasil. Konsep awal utama di sini ialah bidang dan a(X) (indeks A nombor komponen medan) yang ditakrifkan pada setiap titik ruang-masa x=(ct,x) dan menjalankan k--l. perwakilan yang agak mudah bagi kumpulan Lorentz. Teori selanjutnya boleh dibina paling mudah menggunakan formalisme Lagrangian; pilih tempatan [i.e. iaitu bergantung hanya pada komponen medan dan a(X) dan derivatif pertama mereka d m dan a(X)=du a / dx m = dan a m( X) (m=0, 1, 2, 3) pada satu titik X] kuadratik Poincare-invarian (lihat. Kumpulan Poincaré) Lagrangian L(x) = L(u a , d m u b) dan daripada prinsip tindakan terkecil mendapatkan persamaan gerakan. Untuk Lagrangian kuadratik mereka adalah linear - medan bebas memenuhi prinsip superposisi. Berkuatkuasa Teorem Noether daripada invarian tindakan S berkenaan dengan setiap satu parameter. kumpulan mengikut pemuliharaan (kebebasan masa) satu, secara eksplisit ditunjukkan oleh teorem, fungsi kamiran bagi dan a Dan d m u b. Oleh kerana kumpulan Poincaré itu sendiri ialah 10-parametrik, QFT semestinya mengekalkan 10 kuantiti, yang kadang-kadang dipanggil fundams. dinamik kuantiti: daripada invarian berkenaan dengan empat anjakan dalam ruang-masa empat dimensi, pemuliharaan empat komponen vektor momentum tenaga mengikuti R m , dan daripada invarian di bawah enam putaran dalam 4-ruang ia berikutan bahawa enam komponen momentum dikekalkan - tiga komponen momentum sudut tiga dimensi M i = 1/2E ijk M jk dan tiga yang dipanggil meningkatkan N i =c - l M 0i(i, j, k= 1, 2, 3, E ijk- satu tensor antisimetri sepenuhnya; penjumlahan tersirat ke atas indeks yang berlaku dua kali). Dengan matematik. sudut pandangan sepuluh dana. kuantiti - R m, M i, N i- intipati penjana kumpulan Poincare. Jika tindakan itu kekal tidak berubah walaupun transformasi berterusan tertentu yang lain dilakukan pada medan yang dipertimbangkan yang tidak termasuk dalam kumpulan Poincaré - transformasi dalaman. simetri, - daripada teorem Noether ia mengikuti kewujudan dinamik terpelihara baharu. kuantiti Oleh itu, ia sering diandaikan bahawa fungsi medan adalah kompleks dan mengenakan keadaan Hermitian pada Lagrangian (lihat. Pengendali pertapa) dan memerlukan invarian tindakan berbanding dengan global transformasi tolok(fasa a tidak bergantung kepada X) dan a(X)""e i a dan a(X), u*a(X)""e - i a u*a(X). Kemudian ternyata (akibat daripada teorem Noether) bahawa caj itu dikekalkan

Oleh itu, fungsi kompleks dan a boleh digunakan untuk menerangkan caj. padang. Matlamat yang sama boleh dicapai dengan mengembangkan julat nilai yang diliputi oleh indeks A, supaya mereka menunjukkan arah dalam isotop. ruang, dan memerlukan tindakan menjadi invarian berkenaan dengan putaran di dalamnya. Ambil perhatian bahawa cas Q tidak semestinya elektrik. caj, ini boleh menjadi sebarang ciri medan terpelihara yang tidak dikaitkan dengan kumpulan Poincaré, contohnya, nombor lepton, keanehan, nombor baryon dll. Kuantisasi kanonik, mengikut prinsip umum mekanik kuantum, ialah koordinat umum [iaitu. iaitu set nilai (tak terhingga) semua komponen medan u 1 , . . ., u N di semua titik x ruang pada masa tertentu t(dalam pembentangan yang lebih canggih - di semua titik hypersurface seperti ruang tertentu s] dan impuls umum p b(x, t)=dL/du b(x,t) diisytiharkan sebagai pengendali yang bertindak pada amplitud keadaan (vektor keadaan) sistem, dan hubungan pertukaran dikenakan ke atasnya:

Lebih-lebih lagi, tanda "+" atau "-" sepadan dengan kuantisasi mengikut Fermi - Dirac atau Bose - Einstein (lihat di bawah). Di sini d ab - Simbol Kronecker,d( x-y) - fungsi delta Dirac. Disebabkan peranan masa yang ditonjolkan dan rujukan yang tidak dapat dielakkan kepada sistem rujukan tertentu, hubungan pilih atur (1) melanggar simetri eksplisit ruang dan masa, dan pemeliharaan invarian relativistik memerlukan khas. bukti. Di samping itu, hubungan (1) tidak mengatakan apa-apa tentang pertukaran. sifat medan dalam pasangan titik ruang-masa seperti masa - nilai medan pada titik tersebut bergantung secara sebab, dan pilih aturnya hanya boleh ditentukan dengan menyelesaikan persamaan gerakan bersama-sama dengan (1). Untuk medan bebas, yang persamaan gerakannya adalah linear, masalah seperti itu boleh diselesaikan dalam bentuk umum dan membolehkan kita menubuhkan - dan, lebih-lebih lagi, dalam bentuk simetri relativistik - hubungan pilih atur medan pada dua titik sewenang-wenangnya. X Dan di.

Di sini D t - fungsi pilihatur Pauli - Jordana, memuaskan Klein - persamaan Gordon Pab- polinomial yang memastikan kepuasan bahagian kanan (2) persamaan gerakan sepanjang X dan oleh di, - Pengendali D-Alembert, t- jisim kuantum medan (selepas ini sistem unit h= Dengan= 1). Dalam pendekatan korpuskular kepada perihalan kuantum relativistik zarah bebas, vektor keadaan zarah mesti membentuk perwakilan yang tidak dapat dikurangkan bagi kumpulan Poincaré. Yang terakhir ditetapkan dengan menentukan nilai pengendali Casimir (pengendali yang berulang-alik dengan semua sepuluh penjana kumpulan R m M i Dan N i), yang mana kumpulan Poincaré mempunyai dua. Yang pertama ialah operator jisim kuasa dua m 2 =R m R m. Pada m 2 No. 0 pengendali Casimir kedua ialah segi empat sama putaran biasa (tiga dimensi), dan pada jisim sifar - pengendali heliks (unjuran putaran ke arah gerakan). Spektrum m 2 adalah selanjar - kuasa dua jisim boleh mempunyai sebarang bukan negatif. makna, m 2/0; spektrum putaran adalah diskret, ia boleh mempunyai nilai integer atau separuh integer: 0, 1 / 2, 1, ... Di samping itu, adalah perlu untuk menentukan kelakuan vektor keadaan apabila mencerminkan nombor ganjil paksi koordinat. Jika tiada ciri lain yang diperlukan, zarah itu dikatakan tidak mempunyai sifat dalaman. darjah kebebasan dan apa yang dipanggil zarah neutral sebenar. Jika tidak, zarah itu mempunyai caj satu jenis atau yang lain. Untuk menetapkan keadaan zarah dalam perwakilan, dalam mekanik kuantum adalah perlu untuk menentukan nilai set lengkap pengendali ulang-alik. Pilihan set sedemikian adalah samar-samar; untuk zarah bebas adalah mudah untuk mengambil tiga komponen momentumnya r dan unjuran kembali l s pada k--l. arah. Oleh itu, keadaan satu zarah bebas benar-benar neutral dicirikan sepenuhnya dengan menyatakan nombor t, l s, р x, p y, р z, s, dua yang pertama menentukan perwakilan, dan empat seterusnya menentukan keadaan di dalamnya. Untuk mengecas lebih banyak zarah akan ditambah; Mari kita nyatakan mereka dengan huruf t. Dalam perwakilan nombor pekerjaan, keadaan koleksi zarah yang sama ditetapkan mengisi nombor n p,s, t daripada semua keadaan zarah tunggal (indeks yang mencirikan perwakilan, secara umum, tidak ditulis keluar). Seterusnya, vektor negeri | n p,s, t > ditulis sebagai hasil daripada tindakan pada keadaan vakum |0> (iaitu, keadaan di mana tiada zarah langsung) pengendali penciptaan a + (p, s, t):

Pengendali kelahiran A+ dan pengendali penghapusan konjugat Hermitiannya A - memenuhi hubungan pertukaran

di mana tanda “+” dan “-” sepadan, masing-masing, dengan pengkuantitian Fermi - Dirac dan Bose - Einstein, dan nombor pekerjaan adalah yang sesuai. nilai operator nombor zarah Oleh itu, vektor keadaan sistem yang mengandungi satu zarah setiap satu dengan nombor kuantum hlm 1 , s 1, t 1; hlm 2 , s 2, t 2; . . ., ditulis sebagai

Untuk mengambil kira sifat tempatan teori, adalah perlu untuk menterjemah pengendali a b menjadi perwakilan koordinat. Ia adalah mudah untuk menggunakan yang klasik sebagai fungsi transformasi. menyelesaikan persamaan gerakan medan bebas yang sesuai dengan indeks tensor (atau spinor). A dan indeks simetri dalaman q. Kemudian pengendali penciptaan dan penghapusan dalam perwakilan koordinat ialah:

Pengendali ini, bagaimanapun, masih tidak sesuai untuk membina QFT tempatan: kedua-dua komutator dan anticommutator mereka adalah berkadar dengan fungsi Pauli-Jordan D t, dan bahagian frekuensi positif dan negatifnya D 6 m(x-y)[D m =D + m +D - m], yang untuk pasangan mata seperti ruang X Dan di jangan pergi ke sifar. Untuk mendapatkan medan tempatan, adalah perlu untuk membina superposisi pengendali penciptaan dan penghapusan (5). Untuk zarah yang benar-benar neutral ini boleh dilakukan secara langsung dengan mentakrifkan medan kovarian Lorentz tempatan sebagai
u a(x)=u a(+ ) (X) + dan a(-) (X). (6)
Tetapi untuk mengecas. zarah tidak boleh melakukan ini: operator a + t dan a- t dalam (6) satu akan meningkat dan satu lagi akan mengurangkan cas, dan gabungan linear mereka tidak akan mempunyai definisi dalam hal ini. hartanah. Oleh itu, untuk membentuk medan tempatan adalah perlu untuk berpasangan dengan pengendali penciptaan a + operator penghapusan t bukanlah zarah yang sama, tetapi zarah baru (ditandakan dengan tilde di bahagian atas), melaksanakan perwakilan yang sama bagi kumpulan Poincaré, iaitu, mempunyai jisim dan putaran yang sama, tetapi berbeza daripada yang asal dalam cas tandakan (tanda semua caj t), dan tulis:

daripada teorem Pauli Ia kini mengikuti bahawa untuk medan putaran integer, fungsi medan memberikan perwakilan unik kumpulan Lorentz, semasa pengkuantitian Bose-Einstein komutator [ Dan(X), Dan(di)]_ atau [ Dan(X), v*(di)]_ berkadar fungsi D m(x-y) dan hilang di luar kon cahaya, manakala bagi mereka yang melaksanakan perwakilan bernilai dua bagi medan putaran separuh integer perkara yang sama dicapai untuk antikomutator [ Dan(X), Dan(di)] + (atau [ v(x), v* (y)] +) untuk pengkuantitian Fermi-Dirac. Sambungan yang dinyatakan oleh formula (6) atau (7) antara fungsi medan kovarian Lorentz yang memuaskan persamaan linear Dan atau v,v* dan pengendali penciptaan dan pemusnahan zarah bebas dalam mekanik kuantum pegun. menyatakan terdapat matematik yang tepat. penerangan tentang dualiti gelombang-zarah. Zarah baru "dilahirkan" oleh pengendali, tanpanya mustahil untuk membina medan tempatan (7), dipanggil - berhubung dengan yang asal - antizarah. Tidak dapat dielakkan kewujudan antizarah untuk setiap caj. zarah - salah satu daripada ch. kesimpulan teori kuantum medan bebas.
3. Interaksi lapangan Penyelesaian (6) dan (7) bagi persamaan berkadar medan bebas. pengendali penciptaan dan penghapusan zarah dalam keadaan pegun, iaitu, mereka hanya boleh menerangkan situasi sedemikian apabila tiada apa-apa berlaku kepada zarah. Untuk mempertimbangkan juga kes apabila sesetengah zarah mempengaruhi gerakan orang lain atau berubah menjadi yang lain, adalah perlu untuk membuat persamaan gerakan tidak linear, iaitu, untuk memasukkan dalam Lagrangian, sebagai tambahan kepada istilah kuadratik dalam medan, juga istilah. dengan darjat yang lebih tinggi. Dari sudut pandangan teori yang dibangunkan setakat ini, interaksi seperti Lagrangians L int boleh menjadi sebarang fungsi medan dan terbitan pertamanya, hanya memenuhi beberapa syarat mudah: 1) lokaliti interaksi, yang memerlukan L int(x) bergantung kepada perbezaan. padang dan a(X) dan terbitan pertama mereka hanya pada satu titik dalam ruang-masa X; 2) invarian relativistik, untuk memenuhi pemotongan L int mestilah skalar berkenaan dengan transformasi Lorentz; 3) invarian di bawah transformasi daripada kumpulan simetri dalaman, jika model yang dipertimbangkan mempunyai sebarang. Untuk teori dengan bidang yang kompleks, ini termasuk, khususnya, keperluan untuk Lagrangian menjadi Hermitian dan invarian berkenaan dengan transformasi tolok yang boleh diterima dalam teori tersebut. Di samping itu, seseorang boleh menuntut bahawa teori itu tidak berubah di bawah transformasi diskret tertentu, seperti penyongsangan spatial P, pembalikan masa T Dan konjugasi cas C(menggantikan zarah dengan antizarah). Terbukti ( Teorem CPT), bahawa sebarang interaksi yang memenuhi syarat 1)-3), mestilah invarian berkenaan dengan masa yang sama. melakukan tiga transformasi diskret ini. Kepelbagaian interaksi Lagrange memenuhi syarat 1)-3) adalah seluas, sebagai contoh, kepelbagaian fungsi Lagrange dalam klasik. mekanik, dan tertentu Pada peringkat pembangunan QFT, nampaknya teori itu tidak menjawab persoalan mengapa sebenarnya sebahagian daripada mereka, dan bukan yang lain, direalisasikan secara semula jadi. Namun, selepas idea itu timbul penormalan semula Perbezaan UV (lihat bahagian 5 di bawah) dan pelaksanaannya yang cemerlang dalam elektrodinamik kuantum(QED) kelas utama interaksi muncul - yang boleh dinormalisasi semula. Syarat 4) - kebolehnormalan semula ternyata sangat terhad, dan penambahannya kepada syarat 1)-3) hanya meninggalkan interaksi dengan L int bentuk polinomial darjah rendah dalam bidang yang sedang dipertimbangkan, dan bidang mana-mana putaran tinggi secara amnya dikecualikan daripada pertimbangan. Oleh itu, interaksi dalam QFT boleh dinormalisasi semula tidak membenarkan - dalam perbezaan yang ketara daripada yang klasik. dan mekanik kuantum - tiada fungsi sewenang-wenangnya: sebaik sahaja set medan tertentu dipilih, kesewenang-wenangan dalam L int terhad kepada nombor tetap pemalar interaksi(pemalar gandingan). Sistem lengkap persamaan QFT dengan interaksi (dalam Perwakilan Heisenberg) terdiri daripada persamaan gerakan yang diperoleh daripada Lagrangian lengkap (sistem gandingan persamaan pembezaan separa dengan sebutan tak linear interaksi dan tindakan kendiri) dan kanonik. perhubungan pertukaran (1). Penyelesaian yang tepat untuk masalah sedemikian hanya boleh didapati dalam sebilangan kecil bahan fizikal yang rendah kandungannya. kes (contohnya, untuk model tertentu dalam ruang-masa dua dimensi). Sebaliknya, kanun. hubungan komutasi melanggar, seperti yang telah disebutkan, simetri relativistik yang jelas, yang menjadi berbahaya jika, bukannya penyelesaian yang tepat, seseorang berpuas hati dengan satu anggaran. Oleh itu, praktikal nilai pengkuantitian dalam bentuk (1) adalah kecil. Naib. kaedah berdasarkan peralihan kepada perwakilan interaksi, di mana bidang dan a(x) memenuhi persamaan linear gerakan untuk medan bebas, dan semua pengaruh interaksi dan tindakan diri dipindahkan ke evolusi masa amplitud keadaan Ф, yang kini tidak tetap, tetapi berubah mengikut persamaan Jenis Schrödinger:

dan Hamiltonian interaksi H int(t) dalam perwakilan ini bergantung pada masa melalui medan dan a(x), tertakluk kepada persamaan bebas dan hubungan pilih atur relativistik-kovarian (2); Oleh itu, penggunaan eksplisit istilah kanonik ternyata tidak perlu. suis (1) untuk medan berinteraksi. Sebagai perbandingan dengan eksperimen, teori mesti menyelesaikan masalah penyebaran zarah, dalam rumusan diandaikan bahawa secara asimtotik, pada t""-:(+:) sistem berada dalam keadaan pegun (akan datang ke keadaan pegun) Ф_ : (Ф + :), dan Ф b: adalah sedemikian rupa sehingga zarah-zarah di dalamnya tidak berinteraksi kerana jarak bersama yang besar (lihat juga Hipotesis adiabatik), supaya semua pengaruh bersama zarah berlaku hanya pada masa terhingga berhampiran t = 0 dan mengubah Ф_ : menjadi Ф + : = S F_: . Operator S dipanggil matriks serakan(atau S-matriks); melalui segi empat sama unsur matriksnya

kebarangkalian peralihan dari permulaan tertentu dinyatakan. negeri F i dalam beberapa keadaan akhir F f, iaitu eff. keratan rentas berbeza proses. itu., S-matriks membolehkan anda mencari kebarangkalian fizikal. proses tanpa menyelidiki butiran evolusi masa yang diterangkan oleh amplitud Ф( t). Namun begitu S-matriks biasanya dibina berdasarkan persamaan (8), yang membenarkan penyelesaian formal dalam bentuk padat:
.

menggunakan operator T kronologi memesan, mengatur semua operator lapangan dalam urutan masa menurun t=x 0 (lihat Kerja kronologi).Ungkapan (10), bagaimanapun, agak simbolik. prosedur rakaman berurutan penyepaduan persamaan (8) daripada -: hingga +: melebihi selang masa yang sangat kecil ( t, t+D t), bukannya penyelesaian yang boleh digunakan. Ini dapat dilihat sekurang-kurangnya daripada fakta bahawa untuk pengiraan elemen matriks yang lancar (9) adalah perlu untuk membentangkan matriks serakan dalam bentuk bukan kronologi, tetapi produk biasa, di mana semua pengendali ciptaan berada di sebelah kiri pengendali pemusnahan. Tugas mengubah satu kerja kepada yang lain adalah kesukaran sebenar dan tidak boleh diselesaikan dalam bentuk umum.
4. Teori gangguan Atas sebab ini, untuk menyelesaikan masalah secara konstruktif, seseorang perlu menggunakan andaian bahawa interaksi itu lemah, iaitu interaksi Lagrangian adalah kecil. L int. Kemudian anda boleh mengurai secara kronologi. eksponen dalam ungkapan (10) berturut-turut teori gangguan, dan unsur matriks (9) akan dinyatakan dalam setiap susunan teori gangguan melalui unsur matriks bukan kronologi. eksponen, dan kronologi mudah. produk bilangan interaksi Lagrangian yang sepadan:

(n- susunan teori gangguan), iaitu, perlu mengubah bukan eksponen, tetapi polinomial mudah jenis tertentu kepada bentuk biasa. Tugas ini secara praktikal dicapai menggunakan teknologi gambar rajah Feynman dan Feynman memerintah. Dalam teknik Feynman, setiap bidang dan a(x) dicirikan oleh fungsi Hijau penyebabnya ( penyebar atau fungsi penyebaran), D c aa"(x-y), digambarkan dalam rajah dengan garis, dan setiap interaksi - dengan pemalar gandingan dan pengganda matriks daripada sebutan yang sepadan dalam L int ditunjukkan dalam rajah atas. Populariti teknik gambar rajah Feynman, sebagai tambahan kepada kemudahan penggunaan, adalah kerana kejelasannya. Gambar rajah membolehkan seseorang untuk menggambarkan proses perambatan (garisan) dan interkonversi (bucu) zarah - nyata pada mulanya. dan keadaan akhir dan maya dalam keadaan pertengahan (pada talian dalaman). Ungkapan yang sangat mudah diperolehi untuk unsur matriks mana-mana proses dalam urutan terendah teori gangguan, yang sepadan dengan apa yang dipanggil. rajah pokok yang tidak mempunyai gelung tertutup - selepas peralihan kepada perwakilan impuls, tiada integrasi yang tinggal di dalamnya sama sekali. Untuk asas Proses QED ungkapan sedemikian untuk elemen matriks diperoleh pada awal kemunculan QFT pada akhir 1960-an. 20-an dan ternyata berada dalam persetujuan yang munasabah dengan eksperimen (tahap persetujuan ialah 10 - 2 -10 - 3, iaitu, daripada susunan pemalar struktur halus a). Walau bagaimanapun, percubaan untuk mengira pembetulan sinaran(iaitu, pembetulan yang berkaitan dengan mengambil kira anggaran yang lebih tinggi) pada ungkapan ini, sebagai contoh, kepada Klein - Nishina - Tamm f-le (lihat. Formula Klein - Nishina) untuk taburan Compton, terjumpa spesifik. kesukaran. Pembetulan sedemikian sepadan dengan gambar rajah dengan gelung garisan tertutup zarah maya, impuls yang tidak ditetapkan oleh undang-undang pemuliharaan, dan jumlah pembetulan adalah sama dengan jumlah sumbangan daripada semua dorongan yang mungkin. Ternyata dalam kebanyakan kes, kamiran ke atas momen zarah maya yang timbul apabila menjumlahkan sumbangan ini berbeza di rantau UV, iaitu, pembetulan itu sendiri ternyata bukan sahaja tidak kecil, tetapi tidak terhingga. Mengikut hubungan ketidakpastian, impuls besar sepadan dengan jarak kecil. Oleh itu, seseorang mungkin berfikir bahawa fizikal. Asal-usul perbezaan terletak pada idea lokaliti interaksi. Dalam hal ini, kita boleh bercakap tentang analogi dengan tenaga tak terhingga el-magn. medan cas titik dalam klasik. elektrodinamik.
5. Perbezaan dan normalisasi semula Secara formal, secara matematik, kemunculan perbezaan adalah disebabkan oleh fakta bahawa penyebar Dc(x) ialah fungsi tunggal (lebih tepat, umum) yang mempunyai di sekitar kon cahaya pada x 2 ~0 ciri seperti kutub dan fungsi delta X 2. Oleh itu, produk mereka yang timbul dalam elemen matriks, yang gelung tertutup sepadan dalam rajah, kurang ditakrifkan dengan matematik. sudut pandangan. Imej Fourier impuls bagi produk tersebut mungkin tidak wujud, tetapi - secara formal - boleh dinyatakan melalui kamiran impuls mencapah. Jadi, sebagai contoh, integral Feynman
(Di mana r- luaran 4-nadi, k- nadi integrasi), sepadan dengan gambar rajah satu gelung paling mudah dengan dua yang dalaman. garis skalar (Gamb.), tidak wujud.

Dia berkadar. Jelmaan Fourier bagi penyedar kuasa dua Dc(x) medan skalar dan mencapah secara logaritma pada had atas (iaitu dalam kawasan UV denyutan maya | k|"":, jadi, sebagai contoh, jika anda memotong kamiran pada had atas di | k|=L, kemudian

di mana saya con ( r) ialah ungkapan terakhir.
Masalah perbezaan UV telah diselesaikan (sekurang-kurangnya dari sudut mendapatkan ungkapan akhir untuk kebanyakan kuantiti yang menarik secara fizikal) pada separuh masa ke-2. 40an berdasarkan idea penormalan semula (renormalisasi). Intipati yang terakhir ialah kesan tak terhingga turun naik kuantum sepadan dengan gelung tertutup rajah boleh diasingkan kepada faktor yang mempunyai sifat pembetulan kepada ciri awal sistem. Akibatnya, jisim dan pemalar gandingan g perubahan disebabkan oleh interaksi, iaitu mereka dinormalisasi semula. Dalam kes ini, disebabkan oleh perbezaan UV, bahan tambahan yang menormalkan semula menjadi sangat besar. Oleh itu, hubungan normalisasi semula

m 0 ""m=m 0 + D m=m 0 Zm (. . .),

g 0 ""g = g 0 +D g = g 0 Z g(. . .)

(Di mana Zm, Z g- faktor penormalan semula), menghubungkan yang asal, yang dipanggil. jisim benih m 0 dan caj benih (iaitu pemalar gandingan) g 0 dengan fizikal t, g, berubah menjadi tunggal. Untuk tidak berurusan dengan ungkapan tidak berkesudahan yang tidak bermakna, satu atau satu lagi bantuan diperkenalkan. penyelarasan perbezaan(serupa dengan potongan yang digunakan dalam (13) di | k|=L. Dalam hujah (ditunjukkan di sebelah kanan (14) oleh elips) sinaran. pindaan D m, D g, serta faktor penormalan semula Z i, selain itu T 0 dan g 0, mengandungi kebergantungan tunggal pada parameter tambahan. regularisasi. Penghapusan perbezaan berlaku dengan mengenal pasti jisim dan cas yang dinormalisasi semula m Dan g dengan fizikal mereka nilai. Dalam amalan, untuk menghapuskan perbezaan, teknik memperkenalkan ke dalam Lagrangian asal sering digunakan: ahli balas dan menyatakan T 0 dan g 0 dalam Lagrangian melalui fizikal m Dan g hubungan formal songsang kepada (14). Memperluas (14) kepada siri mengikut fizik. parameter interaksi:

T 0 = T + gM 1 + g 2 M 2 + ..., g 0 = g + g 2 G 1 + g 3 G 2 + ...,

pilih pekali tunggal M l, G l oleh itu, untuk mengimbangi dengan tepat perbezaan yang timbul dalam kamiran Feynman. Kelas model QFT yang mana program sedemikian boleh dijalankan secara konsisten dalam semua urutan teori gangguan dan di mana, iaitu, tanpa pengecualian, semua perbezaan UV boleh "dialihkan" ke dalam faktor penormalan semula jisim dan pemalar gandingan, dipanggil kelas teori yang boleh dinormalisasi semula. Dalam teori kelas ini, semua elemen matriks dan fungsi Green akhirnya dinyatakan dalam cara bukan tunggal melalui fizik. jisim, caj dan kinematik. pembolehubah. Dalam model boleh dinormalisasi semula, seseorang boleh, jika dikehendaki, abstrak sepenuhnya daripada parameter kosong dan perbezaan UV, dipertimbangkan secara berasingan, dan mencirikan sepenuhnya keputusan teori. pengiraan dengan menyatakan bilangan fizikal yang terhingga nilai jisim dan caj. Matematik. asas pernyataan ini ialah Bogolyubov - Teorem Parasyuk mengenai kebolehnormalan semula. Daripadanya mengikuti resipi yang agak mudah untuk mendapatkan ungkapan tidak jelas terhingga untuk unsur matriks, diformalkan dalam bentuk yang dipanggil. operasi R Bogolyubova. Pada masa yang sama, dalam model yang tidak boleh dinormalisasi semula, contohnya adalah rumusan yang kini usang dalam bentuk Fermi Lagrangian tempatan empat fermion, tidak mungkin untuk "mengumpul" semua perbezaan menjadi "agregat" yang menormalkan semula jisim. dan caj. Model QFT boleh dinormalisasi semula dicirikan, sebagai peraturan, oleh pemalar gandingan tanpa dimensi, sumbangan logaritma mencapah kepada penormalan semula pemalar gandingan dan jisim fermion, dan jejari mencapah secara kuadratik. pembetulan kepada jisim zarah skalar (jika ada). Untuk model sedemikian, hasil daripada prosedur penormalan semula yang kami perolehi teori gangguan yang dinormalisasi semula, tepi dan berfungsi sebagai asas untuk praktikal. pengiraan. Dalam model QFT yang boleh dinormalisasi semula, peranan penting dimainkan oleh fungsi Green yang dinormalisasi semula (propagator berpakaian) dan bahagian apikal, termasuk kesan interaksi. Ia boleh diwakili oleh jumlah tak terhingga istilah sepadan dengan gambar rajah Feynman yang semakin kompleks dengan nombor tetap dan jenis samb. garisan. Untuk kuantiti sedemikian seseorang boleh memberikan definisi formal sama ada melalui medium vakum kronologi produk pengendali medan dalam perwakilan interaksi dan matriks S (yang bersamaan dengan purata vakum produk T lengkap, iaitu Heisenberg, pengendali), atau melalui derivatif berfungsi bagi menjana fungsi Z(J), dinyatakan melalui apa yang dipanggil matriks serakan lanjutan S( J), bergantung secara fungsi pada bantu. klasik sumber J a (x)medan dan a(x). Formalisme penjanaan fungsi dalam QFT adalah analog daripada formalisme sepadan teori statistik. fizik. Ia membolehkan anda mendapatkan untuk fungsi Hijau lengkap dan persamaan fungsi bucu dalam derivatif berfungsi - Persamaan Schwinger, daripadanya seseorang boleh memperoleh rantaian integro-perbezaan yang tidak terhingga. tahap - -Persamaan Dyson. Yang terakhir adalah serupa dengan rantaian persamaan untuk korelasi. fungsi statistik fizik.
6. kumpulan asimptotik UV dan penormalan semula Perbezaan tenaga tinggi berkait rapat dengan perbezaan UV dalam QFT. tingkah laku asimptotik ungkapan yang dinormalisasi semula. Contohnya, logaritma perbezaan (12) bagi kamiran Feynman yang paling ringkas saya (hlm) menjawab logaritma. asimptotik

kamiran tersusun terhingga (13), serta ungkapan ternormal semula yang sepadan. Oleh kerana dalam model boleh dinormalisasi semula dengan pemalar gandingan tanpa dimensi, perbezaan adalah logaritma. watak, asimptotik UV l kamiran gelung, sebagai peraturan (pengecualian adalah kesnya dua kali asimptotik logaritma), mempunyai struktur tipikal di sini ( gL)l, Di mana L= ln(- r 2/m2), hlm ialah impuls "besar", dan m ialah parameter tertentu dimensi jisim yang timbul dalam proses penormalan semula. Oleh itu, untuk nilai yang cukup besar | r 2 | pertumbuhan logaritma mengimbangi kekecilan pemalar gandingan g dan masalah timbul untuk menentukan istilah sewenang-wenang bagi siri bentuk

dan menjumlahkan siri sedemikian ( a lm- pekali berangka). Penyelesaian masalah ini dipermudahkan dengan menggunakan kaedah kumpulan penormalan semula, yang berdasarkan sifat kumpulan transformasi terhingga serupa dengan fungsi penormalan semula tunggal (14) dan transformasi yang disertakan bagi fungsi Hijau. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk merumuskan secara berkesan set sumbangan tak terhingga tertentu daripada gambar rajah Feynman dan, khususnya, untuk mewakili pengembangan berganda (15) dalam bentuk satu:

di mana fungsinya f l mempunyai rupa geometri yang khas. janjang atau gabungan janjang dengan logaritma dan eksponennya. Apa yang ternyata sangat penting di sini ialah syarat ini untuk kebolehgunaan jenis f-l (15), yang mempunyai bentuk g<<1, gL<< 1, digantikan dengan yang lebih lemah: - kononnya. caj invarian, yang dalam penghampiran paling mudah (satu gelung) mempunyai bentuk jumlah geom. perkembangan melalui hujah gL: (b 1 - pekali berangka). Sebagai contoh, dalam QED cas invarian adalah berkadar dengan bahagian melintang penyebar foton d, dalam anggaran satu gelung ternyata sama

dan dengan k 2 /m 2 >0 L=ln( k 2 /m 2)+ i p( k- 4-nadi foton maya). Ini ialah ungkapan yang mewakili jumlah ch. logaritma bentuk a(a L)n, mempunyai apa yang dipanggil tiang hantu di k 2 = -m 2 e 3 p/a, dipanggil demikian kerana kedudukannya dan terutamanya tanda sisa bercanggah dengan beberapa sifat am QFT (dinyatakan, sebagai contoh, perwakilan spektrum untuk penyebar foton). Kehadiran tiang ini berkait rapat dengan masalah kononnya. caj sifar,T. iaitu cas yang dinormalisasi semula bertukar kepada sifar pada nilai terhingga cas "benih". Kesukaran yang dikaitkan dengan kemunculan tiang hantu kadang-kadang telah ditafsirkan sebagai bukti dalaman. ketidakkonsistenan QED, dan pemindahan keputusan ini kepada tradisional. model interaksi kuat hadron yang boleh dinormalisasi semula - sebagai petunjuk ketidakkonsistenan keseluruhan QFT tempatan secara keseluruhan. Walau bagaimanapun, kesimpulan kardinal sedemikian dibuat berdasarkan bab. logaritma pendekatan itu ternyata tergesa-gesa. Sudah mengambil kira sumbangan "mengikuti utama" ~a 2 (a L)m, yang membawa kepada penghampiran dua gelung, menunjukkan bahawa kedudukan tiang berubah dengan ketara. Analisis yang lebih umum dalam rangka kaedah penormalan semula. kumpulan membawa kepada kesimpulan bahawa formula (16) hanya terpakai di rantau ini iaitu, kemustahilan untuk membuktikan atau menafikan kewujudan "percanggahan kutub" berdasarkan satu atau satu lagi penyambungan siri (15). Oleh itu, paradoks fenomena kutub hantu (atau pembalikan caj yang dinormalisasi semula kepada sifar) ternyata menjadi ilusi - adalah mungkin untuk memutuskan sama ada kesukaran ini benar-benar muncul dalam teori hanya jika kita dapat memperoleh hasil yang tidak jelas. di kawasan gandingan yang kuat Sehingga itu Buat masa ini, satu-satunya kesimpulan yang kekal ialah - apabila digunakan pada spinor QED - teori gangguan tidak, walaupun parameter pengembangan a yang kecil tanpa syarat, teori tertutup secara logik. Bagi QED, bagaimanapun, masalah ini boleh dianggap sebagai akademik semata-mata, kerana, menurut (16), walaupun pada tenaga besar ~(10 15 -10 16) GeV, dipertimbangkan pada zaman moden. model gabungan interaksi, syarat tidak dilanggar. Keadaan dalam mesodinamik kuantum - teori interaksi medan meson pseudoscalar dengan medan fermion nukleon, yang dibentangkan pada mulanya - kelihatan lebih serius. 60an perpaduan calon untuk peranan model interaksi kuat yang boleh dinormalisasi semula. Di dalamnya, pemalar gandingan berkesan adalah besar pada tenaga biasa, dan pertimbangan - jelas tidak dibenarkan - dalam teori gangguan membawa kepada kesukaran yang sama bagi caj nol. Hasil daripada semua kajian yang diterangkan, pandangan yang agak pesimis muncul. sudut pandangan mengenai prospek masa depan QFT boleh dinormalisasi semula. Teori semata-mata. sudut pandangan ia seolah-olah bahawa kualiti. kepelbagaian teori sedemikian boleh diabaikan: untuk mana-mana model yang boleh dinormalisasi semula, semua kesan interaksi - untuk pemalar gandingan kecil dan tenaga sederhana - dihadkan kepada perubahan yang tidak dapat diperhatikan dalam ciri-ciri zarah bebas dan fakta bahawa peralihan kuantum timbul antara keadaan dengan zarah sedemikian, kepada kebarangkalian anggaran terendah yang kini boleh dikira (kecil) pembetulan yang lebih tinggi. Untuk pemalar gandingan yang besar atau tenaga yang besar secara asimptotik, teori yang sedia ada - sekali lagi tanpa mengira model tertentu - tidak boleh digunakan. Satu-satunya aplikasi (diakui cemerlang) ke dunia nyata yang memenuhi sekatan ini ialah QED. Keadaan ini menyumbang kepada pembangunan kaedah bukan Hamiltonian (seperti teori medan kuantum aksiomatik, pendekatan algebra dalam KTP, teori medan kuantum yang membina). Harapan besar diletakkan kaedah hubungan serakan dan analisis penyelidikan. sifat-sifat matriks S. Mn. pengkaji mula mencari jalan keluar daripada kesukaran sepanjang jalan menyemak semula prinsip asas. peruntukan QFT dinormalisasi semula tempatan dengan bantuan pembangunan bukan kanonik. arah: pada asasnya bukan linear (iaitu, bukan polinomial), bukan tempatan, tidak tentu (lihat Teori medan kuantum bukan polinomial, Teori medan kuantum bukan tempatan, Metrik tak tentu) dsb. Sumber pandangan baru tentang situasi umum dalam QFT ialah penemuan teori teori baru. fakta yang berkaitan dengan bukan Abelian medan tolok. 7. Medan penentukuran Medan tolok (termasuk bukan Abelian Padang Young-Mills) dikaitkan dengan invarian berkenaan dengan beberapa kumpulan G transformasi tolok tempatan. Contoh paling mudah bagi medan tolok ialah magnet elektrik. padang A m dalam QED yang dikaitkan dengan kumpulan Abelian U(l). Dalam kes umum simetri tidak terputus, medan Yang-Mills, seperti foton, mempunyai jisim rehat sifar. Mereka ditukar oleh perwakilan kumpulan yang dilampirkan G, membawa indeks yang sepadan B ab m( x) dan mematuhi persamaan gerakan tak linear (hanya boleh lineariz untuk kumpulan Abelian). Interaksi mereka dengan medan jirim akan diukur tidak berubah jika diperolehi dengan memanjangkan derivatif (lihat. Terbitan kovarian): dalam Lagrangian bebas medan dan dengan pemalar tak berdimensi yang sama g, yang termasuk dalam Lagrangian bidang DALAM. Sama seperti el-magn. medan, medan Yang-Mills ialah sistem dengan sambungan. Ini, serta ketiadaan zarah vektor tak berjisim (selain foton) dalam alam semula jadi, minat terhad dalam bidang tersebut, dan selama lebih daripada 10 tahun ia dilihat lebih sebagai model yang elegan tanpa kaitan dengan dunia sebenar. Keadaan berubah menjelang tingkat 2. 60-an, apabila mereka dapat dikuantisasi menggunakan kaedah penyepaduan berfungsi (lihat. Kaedah kamiran berfungsi) dan ketahui bahawa kedua-dua medan Yang-Mills tanpa jisim tulen dan medan yang berinteraksi dengan fermion boleh dinormalisasi semula. Berikutan ini, satu kaedah telah dicadangkan untuk "lembut" memperkenalkan jisim ke dalam medan ini menggunakan kesan pecah simetri spontan. Berdasarkannya Mekanisme Higgs memungkinkan untuk memberikan jisim kepada kuanta medan Yang-Mills tanpa melanggar kebolehnormalan semula model. Atas dasar ini, dalam con. 60an satu teori yang boleh dinormalisasi semula bersatu tentang lemah dan el-magnetik telah dibina. interaksi (lihat Interaksi electroweak), di mana pembawa interaksi lemah adalah berat (dengan jisim ~ 80-90 GeV) kuanta medan tolok vektor kumpulan simetri elektrolemah ( boson vektor perantaraan W 6 dan Z 0, diperhatikan secara eksperimen pada tahun 1983). Akhirnya, pada permulaan. 70an telah ditemui notis. harta QFT bukan Abelia - kebebasan tanpa gejala Ternyata, tidak seperti semua QFT boleh dinormalisasi semula yang dikaji setakat ini, untuk bidang Yang-Mills, kedua-duanya tulen dan berinteraksi dengan sekatan. bilangan fermion, ch. logaritma caruman kepada caj invarian mempunyai tanda jumlah yang bertentangan dengan tanda caruman tersebut kepada QED:

Oleh itu, dalam had | k 2 |"": caj invarian dan tiada kesukaran timbul apabila melepasi had UV. Fenomena pematikan diri daripada interaksi pada jarak yang kecil (kebebasan tanpa gejala) memungkinkan untuk menerangkan secara semula jadi dalam teori tolok interaksi yang kuat - kromodinamik kuantum(QCD) struktur bahagian hadron (lihat. Parton), yang telah menampakkan dirinya pada masa itu dalam eksperimen mengenai penyerakan elektron yang sangat tidak anjal pada nukleon (lihat. Proses sangat tidak anjal). Asas simetri QCD ialah kumpulan S.U.(3) c, bertindak dalam ruang yang dipanggil. pembolehubah warna. Nombor kuantum warna bukan sifar dikaitkan dengan kuark Dan gluon. Kekhususan keadaan warna ialah ketidakcerapannya pada jarak spatial yang besar secara asimptotik. Pada masa yang sama, baryon dan meson yang jelas kelihatan secara eksperimen adalah singlet kumpulan warna, iaitu, vektor keadaan mereka tidak berubah semasa transformasi dalam ruang warna. Apabila membalikkan tanda b [rujuk. (17) dengan (16)] kesukaran tiang hantu berpindah dari tenaga tinggi kepada yang kecil. Masih belum diketahui apa yang diberikan oleh QCD untuk tenaga biasa (mengikut susunan jisim hadron), terdapat hipotesis bahawa dengan jarak yang semakin meningkat (iaitu, dengan tenaga yang semakin berkurangan), interaksi antara zarah berwarna berkembang dengan begitu kuat sehinggakan inilah yang menyebabkan tidak membenarkan kuark dan gluon tersebar pada jarak /10 - 13 cm (hipotesis bukan penerbangan, atau kurungan; lihat Pengekalan warna Sangat banyak perhatian diberikan kepada kajian masalah ini. Oleh itu, kajian model medan kuantum yang mengandungi medan Yang-Mills telah mendedahkan bahawa teori yang boleh dinormalisasi semula boleh mempunyai kekayaan kandungan yang tidak dijangka. Khususnya, kepercayaan naif bahawa spektrum sistem berinteraksi secara kualitatif serupa dengan spektrum sistem bebas dan berbeza daripadanya hanya dalam anjakan tahap dan, mungkin, penampilan sebilangan kecil keadaan terikat, telah berlaku. Ternyata spektrum sistem dengan interaksi (hadron) mungkin tidak mempunyai persamaan dengan spektrum zarah bebas (quark dan gluon) dan oleh itu mungkin tidak memberikan sebarang petunjuk tentang ini. bidang yang varieti perlu dimasukkan ke dalam mikroskop asas. Lagrangian. Mewujudkan kualiti penting ini. ciri dan memegang sebahagian besar kuantiti. Pengiraan QCD adalah berdasarkan gabungan pengiraan teori gangguan dengan keperluan invarian kumpulan penormalan semula. Dalam erti kata lain, kaedah kumpulan penormalan semula telah menjadi, bersama-sama dengan teori gangguan yang dinormalisasi semula, salah satu alat pengiraan utama zaman moden. KTP. Dr. Kaedah QFT, cara yang diterima. pembangunan sejak tahun 70-an, terutamanya dalam teori medan tolok bukan Abelian, adalah, seperti yang telah dinyatakan, kaedah yang menggunakan kaedah kamiran berfungsi dan merupakan generalisasi kepada mekanik kuantum QFT. kaedah integral laluan. Dalam QFT kamiran tersebut boleh dianggap sebagai formula purata untuk formula klasik yang sepadan. ungkapan (contohnya, fungsi Hijau klasik untuk zarah yang bergerak dalam medan luar tertentu) berdasarkan turun naik kuantum medan. Pada mulanya, idea untuk memindahkan kaedah integral berfungsi kepada QFT dikaitkan dengan harapan untuk mendapatkan ungkapan tertutup padat untuk asas. kuantiti medan kuantum yang sesuai untuk pengiraan yang membina. Walau bagaimanapun, ternyata kerana kesukaran, matematik. alam semula jadi, definisi yang ketat boleh diberikan hanya kepada kamiran jenis Gaussian, yang sahaja boleh dikira dengan tepat. Oleh itu, perwakilan kamiran berfungsi telah lama dianggap sebagai perwakilan formal padat bagi teori gangguan medan kuantum. Kemudian (mengalihkan perhatian daripada masalah matematik justifikasi) mereka mula menggunakan perwakilan ini dalam pelbagai. tugasan am. Oleh itu, perwakilan kamiran berfungsi memainkan peranan penting dalam kerja pada pengkuantitian medan Yang-Mills dan bukti kebolehnormalan semulanya. Keputusan yang menarik diperolehi menggunakan prosedur untuk mengira kamiran fungsian bagi fungsian kaedah lulus, sama dengan kaedah titik pelana dalam teori fungsi pembolehubah kompleks. Untuk beberapa model yang agak mudah, menggunakan kaedah ini didapati bahawa kuantiti medan kuantum dianggap sebagai gandingan fungsi malar. g, mempunyai dekat titik g=0 ciri jenis ciri exp(- 1 /g) dan bahawa (mengikut sepenuhnya dengan ini) pekali fn pengembangan kuasa S f n g n teori gangguan berkembang secara meluas n faktorial: fn~n!. Oleh itu, apa yang dikatakan pada mulanya telah disahkan secara konstruktif. 50an hipotesis tentang ketidakanalisisan teori cas. Analitis memainkan peranan penting dalam kaedah ini. penyelesaian kepada klasik tak linear tahap yang mempunyai sifat setempat ( soliton dan - dalam versi Euclidean - instantons) dan tindakan yang menyediakan kefungsian minimum. Pada separuh masa ke-2. 70an dalam rangka kaedah penyepaduan fungsi, arah penyelidikan timbul pada medan tolok bukan Abel menggunakan apa yang dipanggil. kontur, dalam k-poii sebagai hujah dan bukannya titik empat dimensi X kontur tertutup Г dalam ruang-masa dipertimbangkan. Dengan cara ini, adalah mungkin untuk mengurangkan dimensi set pembolehubah bebas dengan satu dan, dalam beberapa kes, dengan ketara memudahkan perumusan masalah medan kuantum (lihat. Pendekatan kontur). Kajian yang berjaya telah dijalankan dengan menggunakan pengiraan berangka pada komputer kamiran berfungsi, lebih kurang diwakili dalam bentuk kamiran berulang dengan kepelbagaian tinggi. Untuk perwakilan sedemikian, kekisi diskret diperkenalkan dalam ruang asal konfigurasi atau pembolehubah momentum. Serupa, seperti yang dipanggil, "pengiraan kekisi" untuk realisme. model memerlukan penggunaan komputer berkuasa tinggi terutamanya, akibatnya ia baru mula tersedia. Di sini, khususnya, pengiraan jisim dan medan magnet anomali yang menggalakkan telah dijalankan menggunakan kaedah Monte Carlo. momen hadron berdasarkan kromodinamik kuantum. perwakilan (lihat Kaedah kekisi).
8. Gambaran besar Perkembangan idea baharu tentang dunia zarah dan interaksinya semakin mendedahkan dua prinsip utama. trend. Ini, pertama, peralihan beransur-ansur kepada konsep yang semakin dimediasi dan imej visual yang semakin berkurangan: simetri tolok tempatan, keharusan kebolehnormalan semula, idea simetri pecah, serta pemecahan simetri spontan, dan gluon dan bukannya hadron yang sebenarnya diperhatikan. , warna nombor kuantum yang tidak boleh diperhatikan dan lain-lain. Kedua, bersama-sama dengan kerumitan senjata teknik dan konsep yang digunakan, terdapat manifestasi yang tidak diragui ciri-ciri kesatuan prinsip asas fenomena yang kelihatan sangat jauh antara satu sama lain, dan sebagai akibat daripada ini, ia bermakna. memudahkan gambaran keseluruhan. Tiga utama interaksi yang dikaji menggunakan kaedah QFT menerima rumusan selari berdasarkan prinsip invarian tolok tempatan. Sifat berkaitan kebolehnormalan semula memberikan kemungkinan kuantiti. mengira kesan interaksi el-magnetik, lemah dan kuat menggunakan kaedah teori gangguan. (Memandangkan interaksi graviti juga boleh dirumuskan berdasarkan prinsip ini, ia mungkin bersifat universal.) Dari sudut praktikal. sudut pandang pengiraan teori gangguan telah lama ditubuhkan dalam QED (cth., tahap persetujuan antara teori dan eksperimen untuk momen magnet anomali elektron Dm ialah Dm/m 0 ~10 - 10, di mana m 0 ialah magneton Bohr). Dalam teori interaksi elektrolemah, pengiraan sedemikian juga ternyata mempunyai ramalan yang luar biasa. daya (cth. jisim telah diramalkan dengan betul W 6 - dan Z 0 -boson). Akhir sekali, dalam QCD di kawasan yang mempunyai tenaga yang cukup tinggi dan pemindahan 4-momentum Q (|Q| 2 / 100 GeV 2) berdasarkan teori gangguan boleh dinormalisasi semula, dipertingkatkan dengan kaedah penormalan semula. kumpulan, adalah mungkin untuk menerangkan secara kuantitatif pelbagai fenomena fizik hadron. Disebabkan oleh parameter penguraian yang tidak mencukupi: ketepatan pengiraan di sini tidak begitu tinggi. Secara umum, kita boleh mengatakan bahawa, bertentangan dengan pesimisme con. 50-an, kaedah teori gangguan yang dinormalisasi semula ternyata membuahkan hasil untuk sekurang-kurangnya tiga daripada empat asas. interaksi. Pada masa yang sama, perlu diperhatikan bahawa maks. kemajuan yang ketara, yang dicapai terutamanya pada tahun 60-80an, berkaitan secara khusus untuk memahami mekanisme interaksi medan (dan zarah). Kejayaan dalam memerhatikan sifat zarah dan keadaan resonans menyediakan bahan yang banyak, yang membawa kepada penemuan nombor kuantum baru (keanehan, daya tarikan, dll.) dan kepada pembinaan nombor yang dipanggil sepadan dengan mereka. simetri pecah dan taksonomi zarah yang sepadan. Ini seterusnya memberi dorongan kepada pencarian substruktur gandaan. hadrons dan akhirnya - penciptaan QCD. Akibatnya, "50-an" seperti nukleon dan pion tidak lagi menjadi asas dan menjadi mungkin untuk menentukan sifatnya (nilai jisim, momen magnet anomali, dll.) melalui sifat quark dan parameter interaksi quark-gluon. Ini digambarkan, sebagai contoh, oleh tahap gangguan isotop. simetri, ditunjukkan dalam perbezaan jisim D M caj dan meson dan baryon neutral dalam satu isotop. multiplet (contohnya, p dan n; Daripada yang asal, dari sudut pandangan moden, naif, idea bahawa perbezaan ini (disebabkan oleh hubungan berangka D M/M~ a) mempunyai el-magn. asal, kepercayaan telah datang bahawa ia adalah disebabkan oleh perbezaan jisim Dan- Dan d-kuark. Walau bagaimanapun, walaupun nombor itu berjaya. Dalam pelaksanaan idea ini, isu ini tidak diselesaikan sepenuhnya - ia hanya dipindahkan lebih mendalam dari peringkat hadron ke peringkat kuark. Perumusan teka-teki lama muon diubah dengan cara yang sama: "Mengapa muon diperlukan dan mengapa, sebagai serupa dengan elektron, adakah ia dua ratus kali lebih berat?" Soalan ini, dipindahkan ke tahap quark-lepton, telah memperoleh keluasan yang lebih besar dan tidak lagi digunakan untuk sepasang, tetapi kepada tiga generasi fermion, bagaimanapun, tidak mengubah hakikatnya. 9. Prospek dan masalah Harapan besar diletakkan pada program yang dipanggil. penyatuan agung interaksi - menggabungkan interaksi QCD yang kuat dengan interaksi elektrolemah pada tenaga tertib 10 15 GeV dan lebih tinggi. Titik permulaan di sini ialah pemerhatian (teori) fakta bahawa ekstrapolasi kepada kawasan tenaga ultratinggi formula (17) adalah asimtotik. kebebasan untuk kromodinamik pemalar gandingan dan formula jenis (16) untuk cas invarian QED membawa kepada fakta bahawa kuantiti ini pada tenaga urutan |Q| = M X~10 15 b 1 GeV dibandingkan antara satu sama lain. Nilai yang sepadan (serta nilai cas kedua teori interaksi elektrolemah) ternyata sama Fundam. fizikal hipotesis adalah bahawa kebetulan ini tidak sengaja: dalam kawasan tenaga, besar M X, terdapat beberapa simetri yang lebih tinggi yang diterangkan oleh kumpulan itu G, tepi pada tenaga yang lebih rendah dipecahkan kepada simetri yang diperhatikan disebabkan oleh sebutan jisim, dan jisim yang memecahkan simetri adalah dari susunan M X. Mengenai struktur kumpulan penyatuan G dan sifat istilah pecah simetri boleh dibuat berbeza. andaian [maks. jawapan yang mudah adalah jawapannya G=SU(5 )], bagaimanapun, dengan kualiti. sudut pandangan Ciri penting persatuan ialah dana. lihat (pandangan - lajur) kumpulan G menggabungkan quark dan lepton daripada fundam. perwakilan kumpulan S.U.(3 )c Dan S.U.(2), akibatnya pada tenaga yang lebih tinggi M X quark dan lepton menjadi "sama dalam hak". Mekanisme interaksi tolok tempatan di antara mereka mengandungi medan vektor dalam perwakilan bersebelahan (perwakilan - matriks) kumpulan G, kuanta daripadanya, bersama-sama dengan gluon dan boson perantaraan berat interaksi elektrolemah, mengandungi zarah vektor baharu yang menghubungkan lepton dan kuark. Kemungkinan perubahan kuark kepada lepton menyebabkan tidak pemuliharaan nombor baryon. Khususnya, pereputan proton ternyata dibenarkan, contohnya, mengikut skema p""e + +p 0. Perlu diingatkan bahawa program penyatuan besar menghadapi beberapa kesukaran. Salah satunya adalah teori semata-mata. watak (masalah hierarki yang dipanggil - kemustahilan mengekalkan teori gangguan skala tenaga yang tidak sepadan dalam susunan yang lebih tinggi M X~10 15 GeV dan M W~10 2 GeV). Dr. Kesukaran dikaitkan dengan percanggahan antara eksperimen. data tentang pereputan proton daripada teori. ramalan. Satu hala tuju pembangunan moden yang sangat menjanjikan. QTP dikaitkan dengan supersimetri, iaitu dengan simetri berkenaan dengan transformasi yang "mengelirukan" medan boson j ( X) (putaran integer) dengan medan fermionik y( x) (putaran separuh integer). Transformasi ini membentuk kumpulan yang merupakan lanjutan daripada kumpulan Poincaré. Algebra yang sepadan bagi penjana kumpulan, bersama-sama dengan penjana biasa kumpulan Poincaré, mengandungi penjana spinor, serta antikomutator penjana ini. Supersymmetry boleh dilihat sebagai kesatuan bukan remeh kumpulan Poincaré dengan intrinsik. simetri, penyatuan yang dimungkinkan dengan kemasukan penjana anti-perjalanan dalam algebra. Perwakilan kumpulan supersimetri - superfield Ф - diberikan pada superspaces, termasuk sebagai tambahan kepada koordinat biasa X algebra khas objek (yang dipanggil membentuk Algebra Grassmann dengan involusi) adalah betul-betul elemen anti-perulangan yang merupakan spinor berkenaan dengan kumpulan Poincaré. Disebabkan antikomutatif yang tepat, semua kuasa komponennya, bermula dari yang kedua, lenyap (algebra Grassmann yang sepadan dipanggil nilpotent), dan oleh itu pengembangan siri superfield bertukar menjadi polinomial. Contohnya, dalam kes paling mudah bagi superfield kiral (atau analitik), bergantung pada definisi. asas hanya dari q,

(s ialah matriks Pauli) ialah:

Kemungkinan A(X), y a ( X), F(x ) adalah medan kuantum biasa - skalar, spinor, dll. Ia dipanggil. medan komponen atau komponen. Dari sudut pandangan medan komponen, superfield hanya digubah mengikut takrifan. memerintah satu set bilangan terhingga medan Bose dan Fermi yang berbeza dengan peraturan pengkuantitian biasa. Apabila membina model supersimetri, interaksi juga dikehendaki tidak berubah di bawah transformasi supersimetri, iaitu, ia mewakili produk superinvarian superfield secara keseluruhan. Dari sudut pandangan biasa, ini bermakna pengenalan keseluruhan siri interaksi medan komponen, interaksi yang pemalarnya tidak sewenang-wenangnya, tetapi berkait rapat antara satu sama lain. Ini membuka harapan untuk pampasan yang tepat untuk semua, atau sekurang-kurangnya beberapa, perbezaan UV yang berasal dari istilah interaksi yang berbeza. Kami menekankan bahawa percubaan untuk melaksanakan pampasan sedemikian hanya untuk satu set medan dan interaksi yang tidak dihadkan oleh keperluan kumpulan akan menjadi sia-sia kerana fakta bahawa sebaik sahaja pampasan yang ditetapkan akan dimusnahkan semasa penormalan semula. Terutama menarik ialah model supersimetri yang mengandungi medan vektor tolok bukan Abel sebagai komponen. Model sedemikian, yang mempunyai simetri tolok dan supersimetri, dipanggil. super-kalibrasi. Dalam model supercalibration, perbezaan ketara diperhatikan. fakta pengurangan perbezaan UV. Model telah ditemui di mana Lagrangian interaksi, yang dinyatakan dari segi medan komponen, diwakili oleh jumlah ungkapan, setiap satunya secara individu boleh dinormalisasi semula dan menjana teori gangguan dengan logaritma. divergens, tetapi divergens sepadan dengan jumlah rajah Feynman dengan sumbangan decomp. ahli superfield maya saling memberi pampasan. Sifat pengurangan sepenuhnya dalam perbezaan ini boleh diletakkan selari dengan fakta terkenal tentang penurunan tahap perbezaan UV yang sepatutnya. jisim elektron dalam QED dalam peralihan daripada pengiraan bukan kovarian asal lewat 20-an. kepada teori gangguan hampir kovarian yang mengambil kira positron dalam keadaan pertengahan. Analogi itu diperkuatkan dengan kemungkinan menggunakan peraturan supersimetri Feynman, apabila perbezaan tersebut tidak muncul sama sekali. Pengurangan sepenuhnya perbezaan UV dalam susunan teori gangguan yang sewenang-wenangnya, yang ditubuhkan untuk beberapa model supergauge, menimbulkan harapan untuk teori Kemungkinan kumpulan superfund. interaksi, iaitu, satu yang dibina dengan mengambil kira supersimetri, penyatuan keempat-empat interaksi, termasuk graviti, di mana bukan sahaja kesan tidak normal semula graviti kuantum "biasa" akan hilang, tetapi juga interaksi bersatu sepenuhnya akan bebas daripada UV perbezaan. Fizik. arena superunifikasi ialah skala mengikut susunan skala Planck (tenaga ~10 19 GeV, jarak mengikut susunan panjang Planck R Pl ~10 - 33 cm). Untuk melaksanakan idea ini, model supergauge dipertimbangkan, berdasarkan superfields yang disusun sedemikian rupa sehingga maks. putaran medan biasa konstituen mereka adalah sama dengan dua. Medan yang sepadan dikenal pasti dengan medan graviti. Model serupa dipanggil supergraviti (lihat Supergraviti).Moden percubaan untuk membina supergraviti terhingga menggunakan idea tentang ruang Minkowski dengan beberapa dimensi lebih besar daripada empat, serta tentang rentetan dan rentetan super. Dalam erti kata lain, QFT tempatan "biasa" pada jarak yang lebih kecil daripada jarak Planck bertukar menjadi teori kuantum objek lanjutan satu dimensi yang tertanam dalam ruang dengan bilangan dimensi yang lebih tinggi. Sekiranya superunifikasi sedemikian berdasarkan supergraviti. model, yang mana ketiadaan perbezaan UV akan dibuktikan, berlaku, maka satu teori bersatu bagi keempat-empat asas akan dibina. interaksi, bebas daripada infiniti. Oleh itu, ternyata perbezaan UV tidak akan timbul sama sekali dan keseluruhan alat untuk menghapuskan perbezaan dengan kaedah penormalan semula akan menjadi tidak diperlukan. Bagi sifat zarah itu sendiri, ada kemungkinan teori itu menghampiri kualiti baru. satu peristiwa penting yang dikaitkan dengan kemunculan idea tentang tahap asas yang lebih tinggi daripada tahap quark-lepton. Kita bercakap tentang pengelompokan quark dan lepton ke dalam generasi fermion dan percubaan pertama untuk menimbulkan persoalan tentang skala jisim yang berbeza dari generasi yang berbeza berdasarkan ramalan kewujudan zarah yang lebih asas daripada quark dan lepton. Lit.: Akhiezer A.I., Berestetsky V.B., Elektrodinamik kuantum, ed. ke-4, M., 1981; Bogolyubov N.N., III dan r kepada kira-kira dalam D.V., Pengenalan kepada teori medan terkuantisasi, edisi ke-4, M., 1984; mereka, Medan Kuantum, M., 1980; Berestetsky V.B., Lifshits E.M., Pitaevsky L.P., Elektrodinamik kuantum, ed. ke-2, M., 1980; Weiskopf V.F., Bagaimana kita membesar dengan teori bidang, trans. daripada bahasa Inggeris, "UFN", 1982, jld 138, hlm. 455; I ts i kson K., 3 yu b e r J--B., Teori medan kuantum, terj. daripada bahasa Inggeris, jld 1-2, M., 1984; Bogolyubov N. N., Logunov A. A., Oksak A. I., Todorov I. T., Prinsip umum teori medan kuantum, M., 1987. B. V. Medvedev, D. V. Shirkov.

Prinsip asas teori medan kuantum: 1). Keadaan vakum. Mekanik kuantum bukan relativistik membolehkan kita mengkaji kelakuan bilangan zarah asas yang tetap. Teori medan kuantum mengambil kira kelahiran dan penyerapan atau pemusnahan zarah asas. Oleh itu, teori medan kuantum mengandungi dua pengendali: pengendali penciptaan dan pengendali penghapusan zarah asas. Menurut teori medan kuantum, keadaan di mana tiada medan mahupun zarah adalah mustahil. Vakum ialah medan dalam keadaan tenaga paling rendah. Vakum dicirikan bukan oleh zarah bebas yang boleh diperhatikan, tetapi oleh zarah maya yang muncul dan kemudian hilang selepas beberapa ketika. 2.) Mekanisme maya interaksi zarah asas. Zarah asas berinteraksi antara satu sama lain sebagai hasil medan, tetapi jika zarah tidak mengubah parameternya, ia tidak boleh memancarkan atau menyerap kuantum sebenar interaksi, tenaga dan momentum sedemikian dan untuk masa dan jarak sedemikian, yang ditentukan oleh perhubungan ∆E∙∆t≥ħ, ∆рх∙∆х≥ħ( pemalar kuantum) hubungan ketidakpastian. Sifat zarah maya adalah sedemikian rupa sehingga ia muncul selepas beberapa waktu, hilang atau diserap. Amer. Fizik Feynman membangunkan cara grafik untuk menggambarkan interaksi zarah asas dengan kuanta maya:

Pelepasan dan penyerapan kuantum maya zarah bebas

Interaksi dua elemen. zarah melalui satu kuantum maya.

Interaksi dua elemen. zarah melalui dua kuantum maya.

Pada data dalam Rajah. Grafik imej zarah, tetapi bukan trajektorinya.

3.) Putaran adalah ciri yang paling penting bagi objek kuantum. Ini ialah momentum sudut zarah itu sendiri, dan jika momentum sudut bahagian atas bertepatan dengan arah paksi putaran, maka putaran tidak menentukan arah pilihan tertentu. Putaran menetapkan arah, tetapi dalam cara yang mungkin. Putaran wujud dalam bentuk yang tidak dapat digambarkan. Putaran dilambangkan s=I∙ħ, dan saya mengambil kedua-dua nilai integer I=0,1,2,..., dan nilai separuh angka I = ½, 3/2, 5/2,. .. Dalam fizik klasik, zarah yang sama tidak berbeza dari segi ruang, kerana menduduki kawasan ruang yang sama, kebarangkalian mencari zarah di mana-mana kawasan ruang ditentukan oleh kuasa dua modulus fungsi gelombang. Fungsi gelombang ψ ialah ciri semua zarah. ‌‌. sepadan dengan simetri fungsi gelombang, apabila zarah 1 dan 2 adalah sama dan keadaan mereka adalah sama. kes antisimetri fungsi gelombang, apabila zarah 1 dan 2 adalah sama antara satu sama lain, tetapi berbeza dalam salah satu parameter kuantum. Contohnya: putaran. Menurut prinsip pengecualian Paul, zarah dengan putaran separuh integer tidak boleh berada dalam keadaan yang sama. Prinsip ini membolehkan kita menerangkan struktur cangkerang elektronik atom dan molekul. Zarah yang mempunyai putaran integer dipanggil boson. I = 0 untuk meson Pi; I =1 untuk foton; I = 2 untuk graviti. Zarah dengan putaran separuh berangka dipanggil fermion. Untuk elektron, positron, neutron, proton I = ½. 4) Putaran isotopik. Jisim neutron hanya 0.1% lebih besar daripada jisim proton jika kita abstrak (abaikan) cas elektrik, maka kedua-dua zarah ini boleh dianggap sebagai dua keadaan zarah yang sama, nukleon. Begitu juga, terdapat meson, tetapi ini bukan tiga zarah bebas, tetapi tiga keadaan zarah yang sama, yang hanya dipanggil Pi - meson. Untuk mengambil kira kerumitan atau kepelbagaian zarah, parameter yang dipanggil spin isotop diperkenalkan. Ia ditentukan daripada formula n = 2I+1, di mana n ialah bilangan keadaan zarah, contohnya untuk nukleon n=2, I=1/2. Unjuran isospin ditetapkan Iз = -1/2; Iз = ½, i.e. proton dan neutron membentuk doublet isotop. Untuk meson Pi, bilangan keadaan = 3, iaitu n=3, I =1, Iз=-1, Iз=0, Iз=1. 5) Pengelasan zarah: ciri yang paling penting bagi zarah asas ialah jisim rehat atas dasar ini, zarah dibahagikan kepada baryon (trans. berat), meson (daripada bahasa Yunani: sederhana), lepton (daripada bahasa Yunani: cahaya). Menurut prinsip interaksi, baryon dan meson juga tergolong dalam kelas hadron (dari bahasa Yunani kuat), kerana zarah ini mengambil bahagian dalam interaksi yang kuat. Baryon termasuk: proton, neutron, hiperon, zarah-zarah ini, hanya proton yang stabil, semua baryon adalah fermion, meson adalah boson, adalah zarah tidak stabil, mengambil bahagian dalam semua jenis interaksi, sama seperti baryon, lepton termasuk: elektron, neutron, zarah-zarah ini adalah fermion dan tidak mengambil bahagian dalam interaksi yang kuat. Foton menonjol terutamanya, yang bukan milik lepton, dan juga tidak tergolong dalam kelas hadron. Putarannya = 1, dan jisim rehat = 0. Kadangkala quanta interaksi diklasifikasikan ke dalam kelas khas, meson ialah kuantum interaksi lemah, dan gluon ialah kuantum interaksi graviti. Kadangkala quark dikelaskan ke dalam kelas khas, mempunyai cas elektrik pecahan sama dengan 1/3 atau 2/3 cas elektrik. 6) Jenis-jenis interaksi. Pada tahun 1865, teori medan elektromagnet (Maxwell) telah dicipta. Pada tahun 1915, teori medan graviti dicipta oleh Einstein. Penemuan interaksi yang kuat dan lemah bermula sejak sepertiga pertama abad ke-20. Nukleon terikat rapat dalam nukleus melalui interaksi yang kuat, yang dipanggil kuat. Pada tahun 1934, Fermet mencipta teori pertama interaksi lemah yang cukup memadai untuk penyelidikan eksperimen. Teori ini timbul selepas penemuan radioaktiviti, adalah perlu untuk mengandaikan bahawa interaksi kecil timbul dalam nukleus atom, yang membawa kepada pereputan spontan unsur kimia berat seperti uranium, dan sinaran dipancarkan. Contoh ketara interaksi lemah ialah penembusan zarah neutron melalui tanah, manakala neutron mempunyai keupayaan penembusan yang lebih sederhana ia dikekalkan oleh kepingan plumbum setebal beberapa sentimeter. Kuat: elektromagnet. Lemah: graviti = 1: 10-2: 10-10: 10-38. Perbezaan antara elektromagnet dan graviti Interaksi adalah bahawa mereka lancar berkurangan dengan peningkatan jarak. Interaksi yang kuat dan lemah dihadkan kepada jarak yang sangat kecil: 10-16 cm untuk yang lemah, 10-13 cm untuk yang kuat. Tetapi pada kejauhan< 10-16 см слабые взаимодействия уже не являются малоинтенсивными, на расстоянии 10-8 см господствуют электромагнитные силы. Адроны взаимодействуют с помощью кварков. Переносчиками взаимодействия между кварками являются глюоны. Сильные взаимодействия появляются на расстояниях 10-13 см, т. Е. глюоны являются короткодействующими и способны долететь такие расстояния. Слабые взаимодействия осуществляются с помощью полей Хиггса, когда взаимодействие переносится с помощью квантов, которые называются W+,W- - бозоны, а также нейтральные Z0 – бозоны(1983 год). 7) Pembelahan dan sintesis nukleus atom. Nukleus atom terdiri daripada proton, yang dilambangkan dengan Z dan neutron dengan N, jumlah bilangan nukleon dilambangkan dengan huruf - A. A = Z + N. Untuk mengeluarkan nukleon daripada nukleus, adalah perlu untuk membelanjakan tenaga, oleh itu jumlah jisim dan tenaga nukleus adalah kurang daripada jumlah keldai dan tenaga semua komponennya. Perbezaan tenaga dipanggil tenaga pengikat: Ebv=(Zmp+Nmn-M)c2 tenaga pengikat nukleon dalam nukleus – Ebw. Tenaga pengikat yang melalui setiap nukleon dipanggil tenaga pengikat khusus (Eb/A). Tenaga pengikat khusus mencapai nilai maksimumnya untuk nukleus atom besi. Dalam unsur-unsur berikutan besi, peningkatan dalam nukleon berlaku, dan setiap nukleon memperoleh lebih banyak jiran. Interaksi yang kuat adalah jarak pendek, ini membawa kepada fakta bahawa dengan pertumbuhan nukleon dan dengan pertumbuhan nukleon yang ketara, bahan kimia unsur itu cenderung untuk mereput (radioaktiviti semula jadi). Mari kita tuliskan tindak balas di mana tenaga dibebaskan: 1. Semasa pembelahan nukleus dengan sejumlah besar nukleon: n+U235→ U236→139La+95Mo+2n neutron yang bergerak perlahan diserap oleh U235 (uranium) menghasilkan pembentukan U236, yang terbahagi kepada 2 nukleus La(laptam) dan Mo(molibdenum), yang terbang jauh pada kelajuan tinggi dan 2 neutron terbentuk, yang boleh menyebabkan 2 tindak balas tersebut. Tindak balas mengambil watak rantai supaya jisim bahan api awal mencapai jisim kritikal.2. Tindak balas gabungan nukleus cahaya.d2+d=3H+n, jika orang dapat memastikan pelakuran nukleus yang stabil, mereka akan menyelamatkan diri daripada masalah tenaga. Deuterium yang terkandung dalam air laut adalah sumber bahan api nuklear yang tidak habis-habisnya, dan sintesis unsur-unsur cahaya tidak disertai dengan fenomena radioaktif yang sengit, seperti halnya dengan pembelahan nukleus uranium.

Teori manusia dan kuantum: adakah sesuatu wujud yang kita tidak perhatikan. Teori kuantum Asas teori medan kuantum

Teori medan kuantum Teori medan kuantum

Zarah dan bidang teori kuantum

Penemuan dan teori baharu

Masalah teori medan kuantum

Teori medan kuantum
Teori medan kuantum