Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
Kuten sanottu, en edes tiedä mitä kvanttikenttä tarkoittaa. Miksi ylipäänsä piti ideoida kvanttikenttä? Onko se adhoc juttu vai todellinen kenttä?
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 18:10 Kuten sanottu, en edes tiedä mitä kvanttikenttä tarkoittaa. Miksi ylipäänsä piti ideoida kvanttikenttä? Onko se adhoc juttu vai todellinen kenttä?
Ideoida ja ideoida.

Oma uteliaisuuteni johti siihen, että löysin kvanttikentän valovauhtia nopeampien sähkövarausten yhteisenä kiertovaihevuorotteluna, mikä on siis fysikaalinen kenttärakenne.

Paradigmafysiikassa jokaiselle hiukkaslajille on "ideoitu" tosiaan kvanttikenttänsä, joita yleisesti EI pidetä fysikaalisina vaan abstraktioina, jotka antavat osuvan logiikan mittauksien ennusteille.

Kaarevaa aika-avaruuttakaan harva pitää fysikaalisena, vaikka kyllä jo Einsteinkin Grossmanin matemaattisista liemistä selvittyään ymmärsi kyseessä olevan 4-ulotteisen eetterikentän.

Yhtenäistämisen yksi kvanttikenttä on ollut pitkään tavoitteena. Nähdäkseni sen on noustava fysikaalisista invarianteista muutosdiversioista, jotka samalla antavat aika-avaruuden metriikan ilman muuta taustaa.

Mikäpä muu olisi fundamentaalein diversio kuin jatkuva vuorottelutasapainoilu takyonisten sektorien kesken?
Hienorakennevakio vapausasteista: (1⁰+2¹+3²+5³+1/2¹*3²/5³)⁻¹ = 137,036⁻¹
Avatar
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 18:10 Kuten sanottu, en edes tiedä mitä kvanttikenttä tarkoittaa. Miksi ylipäänsä piti ideoida kvanttikenttä? Onko se adhoc juttu vai todellinen kenttä?
1900-luvun alussa Planck kehitti esillä olleen kaavansa, ja valon kvanttiluonteen. Tämän jälkeen kvanttimekaniikka kehittyi parissa vuosikymmenessä lähes tasolle, mitä se on nykyisinkin. Kvanttimekaniikalla selitettiin hiukkas- ja atomitason lainalaisuuksia, jotka olivat siihen asti olleet mysteerejä.

Kvanttimekaniikassa oli, ja on, kuitenkin puute. Se ei toimi suurien nopeuksien ja energioiden fysiikassa, johon syynä se, että kvanttimekaniikka ja erityinen suhteellisuusteoria eivät ole yhteensopivia.

Valon ja aineen vuorovaikutus, sekä yleisemminkin vuorovaikutukset, jossa hiukkasten lukumäärä muuttuu vuorovaikutuksessa, vaati teorian, joka toimii myös suurilla energioilla. Teoriakokonaisuus valmistui asteittain jossain 1930-1950 lukujen välimaastossa. Ensimmäisenä kvanttielektrodynamiikka, joka on Maxwellin sähkömagnetismia vastaava kvanttiteoria.

Kvanttielektrodynamiikka on teoria, jossa varatut hiukkaset käsitellään massallisina energiakvantteina, ja näiden välinen vuorovaikutus massattomina fotonikvantteina. Kahden kvanttihiukkasen vuorovaikutusta ei voi kuvata klassisella sm-kentällä, vaan sm-kenttä täytyy siis kvantisoida. Osoittautui, että teoria oli aivan vallankumouksellinen ennustusvoimaltaan ja tarkkuudeltaan. Sitä voitiin soveltaa muihinkin kuin vain sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen. Eräs 1900-luvun merkittävimmistä fysiikan saavutuksista, heti suhteellisuusteorian jälkeen.

Kvanttikenttäteoria, joka on yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa, syntyi siis siksi, että ihminen halusi ymmärtää alkeishiukkasten keskinäiset vuorovaikutukset. Klassinen fysiikka ei antanut näille minkäänlaista selitystä.

Kvanttikenttien "todellisuus" on yhtä vaikea kysymys kuin klassisen sm-kentän "todellisuus". Kun Maxwellin sähkömagnetismia tarkastelee eri näkökulmista, niin se on yhtä 'epätodellinen' kuin kvanttikentätkin. Mutta hyvin ne molemmat kuvaavat luonnon toimintaperiaatteita omilla pätevyysalueillaan.
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
QS kirjoitti: 4.7.2025, 19:32
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 18:10 Kuten sanottu, en edes tiedä mitä kvanttikenttä tarkoittaa. Miksi ylipäänsä piti ideoida kvanttikenttä? Onko se adhoc juttu vai todellinen kenttä?
1900-luvun alussa Planck kehitti esillä olleen kaavansa, ja valon kvanttiluonteen. Tämän jälkeen kvanttimekaniikka kehittyi parissa vuosikymmenessä lähes tasolle, mitä se on nykyisinkin. Kvanttimekaniikalla selitettiin hiukkas- ja atomitason lainalaisuuksia, jotka olivat siihen asti olleet mysteerejä.

Kvanttimekaniikassa oli, ja on, kuitenkin puute. Se ei toimi suurien nopeuksien ja energioiden fysiikassa, johon syynä se, että kvanttimekaniikka ja erityinen suhteellisuusteoria eivät ole yhteensopivia.

Valon ja aineen vuorovaikutus, sekä yleisemminkin vuorovaikutukset, jossa hiukkasten lukumäärä muuttuu vuorovaikutuksessa, vaati teorian, joka toimii myös suurilla energioilla. Teoriakokonaisuus valmistui asteittain jossain 1930-1950 lukujen välimaastossa. Ensimmäisenä kvanttielektrodynamiikka, joka on Maxwellin sähkömagnetismia vastaava kvanttiteoria.

Kvanttielektrodynamiikka on teoria, jossa varatut hiukkaset käsitellään massallisina energiakvantteina, ja näiden välinen vuorovaikutus massattomina fotonikvantteina. Kahden kvanttihiukkasen vuorovaikutusta ei voi kuvata klassisella sm-kentällä, vaan sm-kenttä täytyy siis kvantisoida. Osoittautui, että teoria oli aivan vallankumouksellinen ennustusvoimaltaan ja tarkkuudeltaan. Sitä voitiin soveltaa muihinkin kuin vain sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen. Eräs 1900-luvun merkittävimmistä fysiikan saavutuksista, heti suhteellisuusteorian jälkeen.

Kvanttikenttäteoria, joka on yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa, syntyi siis siksi, että ihminen halusi ymmärtää alkeishiukkasten keskinäiset vuorovaikutukset. Klassinen fysiikka ei antanut näille minkäänlaista selitystä.

Kvanttikenttien "todellisuus" on yhtä vaikea kysymys kuin klassisen sm-kentän "todellisuus". Kun Maxwellin sähkömagnetismia tarkastelee eri näkökulmista, niin se on yhtä 'epätodellinen' kuin kvanttikentätkin. Mutta hyvin ne molemmat kuvaavat luonnon toimintaperiaatteita omilla pätevyysalueillaan.
Kvanttimekaniikka ei ole yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa........Kvanttikenttäteoria on yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa. 
Nuo on eri teorioita? Jos postimerkin kokoinen kenttä kvantisoidaan niin jaetaanko se pienimmän mahdollisen kvantin kokoisiin neliöihin ja kaikki osat postimerkistä olisi pienimmän monikertoja? Haetaanko kvanttimekaniikalla pienempiä työkaluja jotka mahtuu sinne minne klassinen fysiikka ei pääse?
Avatar
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 21:16 Kvanttimekaniikka ei ole yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa........Kvanttikenttäteoria on yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa. Nuo on eri teorioita?
Kvanttikenttäteoria perustuu kvanttimekaniikkaan, mutta on rakenteeltaan erilainen. Jokaista hiukkaslajia edustaa relativistinen kvanttikenttä, ja nämä kentät kytkeytyvät toisiinsa. Esimerkiksi elektroni- ja positronikenttä kytkeytyy fotonikenttään, joka on välittäjänä elektronin ja positronin vuorovaikutuksessa.

Perinteisessä kvanttimekaniikassa hiukkasilla on se kuuluisa todennäköisyysaalto, mutta hiukkasten perusvuorovaikutusten (sähkömagneettinen, heikko vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus) kuvaaminen on puutteellista. Kvanttimekaniikka on vertauskuvallisesti saman kaltainen kuin Newtonin mekaniikka, joka kuvaa hyvin liikettä ja liiketilojen muutoksia, mutta ei selitä mitä liikkuvien 'kappaleiden' välillä tapahtuu.
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 21:16 Jos postimerkin kokoinen kenttä kvantisoidaan niin jaetaanko se pienimmän mahdollisen kvantin kokoisiin neliöihin ja kaikki osat postimerkistä olisi pienimmän monikertoja? Haetaanko kvanttimekaniikalla pienempiä työkaluja jotka mahtuu sinne minne klassinen fysiikka ei pääse?
En sanoisi, että pienimpiä työkaluja, vaan haetaan teoriaa, joka selittää alkeishiukkasten fysiikkaa. Esimerkiksi tässäkin ketjussa mainitut atomin energiatasot selittyvät helposti kvanttimekaniikalla.

Mutta kvanttimekaniikka ei riitä selittämään sitä, että fotoni voi kadota, ja tilalle ilmestyy elektroni ja positroni. Tai sitä, että elektronin ja positronin törmäyksessä kummatkin katoavat, ja tilalle on ilmestynyt kaksi fotonia. Tämän tyyppiset (ja lukemattomat muut vastaavat) selittyvät kvanttielektrodynamiikalla, joka on sähkömagnetismin kvanttiteoria. Nuo kaksi esimerkkiprosessia ovat klassisessa sähkömagnetismissa täysin tuntemattomia, eikä niille löydy Maxwellin yhtälöistä mitään selitystä.
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
QS kirjoitti: 4.7.2025, 22:03
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 21:16 Kvanttimekaniikka ei ole yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa........Kvanttikenttäteoria on yhteensopiva erityisen suhteellisuusteorian kanssa. Nuo on eri teorioita?
Kvanttikenttäteoria perustuu kvanttimekaniikkaan, mutta on rakenteeltaan erilainen. Jokaista hiukkaslajia edustaa relativistinen kvanttikenttä, ja nämä kentät kytkeytyvät toisiinsa. Esimerkiksi elektroni- ja positronikenttä kytkeytyy fotonikenttään, joka on välittäjänä elektronin ja positronin vuorovaikutuksessa.

Perinteisessä kvanttimekaniikassa hiukkasilla on se kuuluisa todennäköisyysaalto, mutta hiukkasten perusvuorovaikutusten (sähkömagneettinen, heikko vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus) kuvaaminen on puutteellista. Kvanttimekaniikka on vertauskuvallisesti saman kaltainen kuin Newtonin mekaniikka, joka kuvaa hyvin liikettä ja liiketilojen muutoksia, mutta ei selitä mitä liikkuvien 'kappaleiden' välillä tapahtuu.
pähkäilijä kirjoitti: 4.7.2025, 21:16 Jos postimerkin kokoinen kenttä kvantisoidaan niin jaetaanko se pienimmän mahdollisen kvantin kokoisiin neliöihin ja kaikki osat postimerkistä olisi pienimmän monikertoja? Haetaanko kvanttimekaniikalla pienempiä työkaluja jotka mahtuu sinne minne klassinen fysiikka ei pääse?
En sanoisi, että pienimpiä työkaluja, vaan haetaan teoriaa, joka selittää alkeishiukkasten fysiikkaa. Esimerkiksi tässäkin ketjussa mainitut atomin energiatasot selittyvät helposti kvanttimekaniikalla.

Mutta kvanttimekaniikka ei riitä selittämään sitä, että fotoni voi kadota, ja tilalle ilmestyy elektroni ja positroni. Tai sitä, että elektronin ja positronin törmäyksessä kummatkin katoavat, ja tilalle on ilmestynyt kaksi fotonia. Tämän tyyppiset (ja lukemattomat muut vastaavat) selittyvät kvanttielektrodynamiikalla, joka on sähkömagnetismin kvanttiteoria. Nuo kaksi esimerkkiprosessia ovat klassisessa sähkömagnetismissa täysin tuntemattomia, eikä niille löydy Maxwellin yhtälöistä mitään selitystä.
 
Tuollaisten teorioiden rakentaminen on erikoista työtä, kokeillaan mikä toimii ja jos toimii niin pakko olla järkevää. Peruskouluun niiden tarjoaminen on vaikeaa koska ovat niin vaikeita asioita, ei mitään kosketuskohtaa arkeen. Mutta sm-aallon taajuuden voisi ehkä yrittää korjata mutta tuottaisiko se liian ison urakan koululaisille jos ammattikouluissakin pitäisi tehdä sama muutos. 
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
QS kirjoitti: 4.7.2025, 19:32

Kvanttikenttien "todellisuus" on yhtä vaikea kysymys kuin klassisen sm-kentän "todellisuus". Kun Maxwellin sähkömagnetismia tarkastelee eri näkökulmista, niin se on yhtä 'epätodellinen' kuin kvanttikentätkin. Mutta hyvin ne molemmat kuvaavat luonnon toimintaperiaatteita omilla pätevyysalueillaan.
 
En ole nyt seurannut teidän keskustelua, niin pahoittelut jos taas puhun läpiä päähäni. Jos ripottelen paperiarkin päälle tasaisesti rautajauhoa ja laitan paperin alle magneetin tai johtimen jossa kulkee kohtuullinen sähkövirta, niin lopputulema on hyvinkin todentuntuinen jos ei muuta.

Esimerkkejä edellisestä
Abezethibou·daemon unimanus et unialis·abyssorum legatus·cuius nomen terram scindit. In tenebris lucet·in luce obscuratur. Per fractas alas suadet·per manum perditam ligat.
Per sigillum Beelzebub·Abezethibou inferorum·per sanguinem et ignem·responde mihi!
Avatar
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
Abezethibou kirjoitti: 5.7.2025, 10:44
QS kirjoitti: 4.7.2025, 19:32

Kvanttikenttien "todellisuus" on yhtä vaikea kysymys kuin klassisen sm-kentän "todellisuus". Kun Maxwellin sähkömagnetismia tarkastelee eri näkökulmista, niin se on yhtä 'epätodellinen' kuin kvanttikentätkin. Mutta hyvin ne molemmat kuvaavat luonnon toimintaperiaatteita omilla pätevyysalueillaan.
En ole nyt seurannut teidän keskustelua, niin pahoittelut jos taas puhun läpiä päähäni. Jos ripottelen paperiarkin päälle tasaisesti rautajauhoa ja laitan paperin alle magneetin tai johtimen jossa kulkee kohtuullinen sähkövirta, niin lopputulema on hyvinkin todentuntuinen jos ei muuta.

Esimerkkejä edellisestä
Kyllä, todentuntuinen. Yksinkertaistettuna tuossa on varatun hiukkasen liike, joka on seuraus siitä, että toisaalla on myös varattu hiukkanen. Jos toinen varattu hitunen puuttuu, niin liikettä ei olisi. Tässä siis "todellisuus" perustuu siihen, että hiukkasen siirtymä paikasta A paikkaan B todetaan. Sähkömagneettista kenttää ei "todellisena" kuitenkaan näy, sitä ei voi koskettaa. Näkyvissä on sen sijaan suuri joukko hiukkasia, jotka siirtyneet jollain lainalaisuudella eri pisteisiin.

Voidaan kyllä rakentaa malli, jossa käytetään matematiikan rakenteita kuten vektorikenttäkoordinaatisto, aaltoyhtälö jne. Kun hiukkasten siirtymä selitetään aukottomasti näillä työkaluilla, niin voidaan julistaa, että varausten välissä on jotain, jolle annetaan nimeksi sana "kenttä". Tätä sanaa levitetään tarpeeksi suurella voluumilla perusopetukseen ja yleissivystykseen. Vain 2-3 sukupolven kuluttua "kenttä" on todellinen, vaikka kukaan ei ole koskaan koskettanut, haistanut, tai maistanut sitä (koskettaminenkin on varattujen hiukkasten vuorovaikutusta, mutta ei itse kentän koskettamista). On kyllä valokuvattu massallisia hiukkasia, niiden siirtymiä, ja todettu hiukkasten kesken jokin lainalaisuus.

Olisin varovainen väittämään mitään matemaattista työkalua (tässä tapauksessa kenttä) todelliseksi, vaan lausuisin, että tiettyjen hiukkasten välillä on olemassa 'vuorovaikutus'. Tuo vuorovaikutus on turvallisemmin todellinen, kuin sen selittämiseen käytetty 'kenttä'.
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
QS kirjoitti: 5.7.2025, 12:25
Abezethibou kirjoitti: 5.7.2025, 10:44
QS kirjoitti: 4.7.2025, 19:32

Kvanttikenttien "todellisuus" on yhtä vaikea kysymys kuin klassisen sm-kentän "todellisuus". Kun Maxwellin sähkömagnetismia tarkastelee eri näkökulmista, niin se on yhtä 'epätodellinen' kuin kvanttikentätkin. Mutta hyvin ne molemmat kuvaavat luonnon toimintaperiaatteita omilla pätevyysalueillaan.
En ole nyt seurannut teidän keskustelua, niin pahoittelut jos taas puhun läpiä päähäni. Jos ripottelen paperiarkin päälle tasaisesti rautajauhoa ja laitan paperin alle magneetin tai johtimen jossa kulkee kohtuullinen sähkövirta, niin lopputulema on hyvinkin todentuntuinen jos ei muuta.

Esimerkkejä edellisestä
Kyllä, todentuntuinen. Yksinkertaistettuna tuossa on varatun hiukkasen liike, joka on seuraus siitä, että toisaalla on myös varattu hiukkanen. Jos toinen varattu hitunen puuttuu, niin liikettä ei olisi. Tässä siis "todellisuus" perustuu siihen, että hiukkasen siirtymä paikasta A paikkaan B todetaan. Sähkömagneettista kenttää ei "todellisena" kuitenkaan näy, sitä ei voi koskettaa. Näkyvissä on sen sijaan suuri joukko hiukkasia, jotka siirtyneet jollain lainalaisuudella eri pisteisiin.

Voidaan kyllä rakentaa malli, jossa käytetään matematiikan rakenteita kuten vektorikenttä, koordinaatisto, aaltoyhtälö jne. Kun hiukkasten siirtymä selitetään aukottomasti näillä työkaluilla, niin voidaan julistaa, että varausten välissä on jotain, jolle annetaan nimeksi sana "kenttä". Tätä sanaa levitetään tarpeeksi suurella voluumilla perusopetukseen ja yleissivystykseen. Vain 2-3 sukupolven kuluttua "kenttä" on todellinen, vaikka kukaan ei ole koskaan koskettanut, haistanut, tai maistanut sitä (koskettaminenkin on varattujen hiukkasten vuorovaikutusta, mutta ei itse kentän koskettamista). On kyllä valokuvattu massallisia hiukkasia, niiden siirtymiä, ja todettu hiukkasten kesken jokin lainalaisuus.

Olisin varovainen väittämään mitään matemaattista työkalua (tässä tapauksessa kenttä) todelliseksi, vaan lausuisin, että tiettyjen hiukkasten välillä on olemassa 'vuorovaikutus'. Tuo vuorovaikutus on turvallisemmin todellinen, kuin sen selittämiseen käytetty 'kenttä'.
Tästä saisi halutessaan filosofisen väittelyn: kentät todella ovat olemassa ihan itsenäisinä olioina ja niillä on fysikaalinen olemus vs. kentät ovat vain työkaluja. Siinä vaan helposti polttaa näppinsä ja oikeassahan sinä olet, niin en nyt taida alkaa hörhöttämään.😉

LISÄYS:
En malta kesäloman kunniaksi olla ihan kokonaan hörhöttämättä. Jos elektronin ajattelee elektronikentän eksitaatioksi, niin kenttä muuttuu aika todelliseksi?😜
Abezethibou·daemon unimanus et unialis·abyssorum legatus·cuius nomen terram scindit. In tenebris lucet·in luce obscuratur. Per fractas alas suadet·per manum perditam ligat.
Per sigillum Beelzebub·Abezethibou inferorum·per sanguinem et ignem·responde mihi!
Avatar
Lainaa
Re: Sähkömagneettisen aallon olemus
Abezethibou kirjoitti: 5.7.2025, 12:45
QS kirjoitti: 5.7.2025, 12:25
Abezethibou kirjoitti: 5.7.2025, 10:44
QS kirjoitti: 4.7.2025, 19:32






 
En ole nyt seurannut teidän keskustelua, niin pahoittelut jos taas puhun läpiä päähäni. Jos ripottelen paperiarkin päälle tasaisesti rautajauhoa ja laitan paperin alle magneetin tai johtimen jossa kulkee kohtuullinen sähkövirta, niin lopputulema on hyvinkin todentuntuinen jos ei muuta.

Esimerkkejä edellisestä
Kyllä, todentuntuinen. Yksinkertaistettuna tuossa on varatun hiukkasen liike, joka on seuraus siitä, että toisaalla on myös varattu hiukkanen. Jos toinen varattu hitunen puuttuu, niin liikettä ei olisi. Tässä siis "todellisuus" perustuu siihen, että hiukkasen siirtymä paikasta A paikkaan B todetaan. Sähkömagneettista kenttää ei "todellisena" kuitenkaan näy, sitä ei voi koskettaa. Näkyvissä on sen sijaan suuri joukko hiukkasia, jotka siirtyneet jollain lainalaisuudella eri pisteisiin.

Voidaan kyllä rakentaa malli, jossa käytetään matematiikan rakenteita kuten vektorikenttä, koordinaatisto, aaltoyhtälö jne. Kun hiukkasten siirtymä selitetään aukottomasti näillä työkaluilla, niin voidaan julistaa, että varausten välissä on jotain, jolle annetaan nimeksi sana "kenttä". Tätä sanaa levitetään tarpeeksi suurella voluumilla perusopetukseen ja yleissivystykseen. Vain 2-3 sukupolven kuluttua "kenttä" on todellinen, vaikka kukaan ei ole koskaan koskettanut, haistanut, tai maistanut sitä (koskettaminenkin on varattujen hiukkasten vuorovaikutusta, mutta ei itse kentän koskettamista). On kyllä valokuvattu massallisia hiukkasia, niiden siirtymiä, ja todettu hiukkasten kesken jokin lainalaisuus.

Olisin varovainen väittämään mitään matemaattista työkalua (tässä tapauksessa kenttä) todelliseksi, vaan lausuisin, että tiettyjen hiukkasten välillä on olemassa 'vuorovaikutus'. Tuo vuorovaikutus on turvallisemmin todellinen, kuin sen selittämiseen käytetty 'kenttä'.
Tästä saisi halutessaan filosofisen väittelyn: kentät todella ovat olemassa ihan itsenäisinä olioina ja niillä on fysikaalinen olemus vs. kentät ovat vain työkaluja. Siinä vaan helposti polttaa näppinsä ja oikeassahan sinä olet, niin en nyt taida alkaa hörhöttämään.😉

LISÄYS:
En malta kesäloman kunniaksi olla ihan kokonaan hörhöttämättä. Jos elektronin ajattelee elektronikentän eksitaatioksi, niin kenttä muuttuu aika todelliseksi?😜
Joo, kenttien todellisuus tai fysikaalisuus on ikiaikainen filosofoinnin kohde. Multa puuttuu filosofian työkalut, kun junnuna suoritin vain tieteenfilosofian perusteet tjsp, pääasiassa darrassa. En tiedä miten läpäisin. Muista mitään koko kurssista.

Kvanttikenttäteoria antaa näkökulmia hiukkasten ja kenttien fysikaalisuuteen (='todellisuus'). Tässä nyt vain hajanaisia juttuja latelen, kun iso aihealue. Weinbergin Quantum Theory of Fields ei muuten kertaakaan mainitse sanaa 'virtuaalihiukkanen', mihin on kai syynsä, vaikka muut alan teokset selittelevät käsitettä paljonkin. Weinberg oli kvanttikenttäteorian ylijumala, varsinkin teoreettisten perusteiden osalta.

QFT käsittelee fysikaaliset (='todelliset') hiukkaset varsin eri tavalla kuin klassinen fysiikka. Eräistä Lorentz- ja Poincare-ryhmien symmetria-argumenteista seuraa, että fotonit ovat fysikaalisia hiukkasia, joilla on liikemäärä ja helisiteetti +/- 1. Myös gluoneilla sekä W- ja Z-bosoneilla voi olla fysikaalinen tila. Voidaan puhua myös fotoni-, gluoni-, W- ja Z- 'säteilystä', joka on fysikaalisten hiukkasten säteilyä. Tosin esim W ja Z-tilat ovat hyvin epästabiileja jne. Tämä 'säteily' on myös vuorovaikutusta. Mutta on tietysti myös vuorovaikutuksia, joissa ei esiinny fysikaalisia välittäjähiukkasia, vaan vuorovaikutus tapahtuu tavallaan kvanttikentän sisällä.

Karkeasti (ja visuaalisesti) ajateltuna Feynmanin diagrammien verteksien väliset 'internal legit' ovat epäfysikaalisia, ja 'external legit' ovat fysikaalisia. Tämä on hutera perustelu, sillä toisiinsa kytkeytyviä diagrammeja on periaatteessa ääretön määrä, joten jokainen extrnal leg on lopulta myös internal leg.

Ikävä juttu on se, että QFT romuttaa kenttien fysikaalisuuden. Kvanttikentät eivät nimittäin ole ryhmäteorian määritelmien mukaan unitaarisia esityksiä (teknisesti: kvanttikenttä on Lorentz-ryhmän epäunitaarinen äärellisulotteinen redusoituva esitys). Kvanttioperaattorit eivät siis voi käsitellä tilavektoreita, jotka säilyttäisivät prosessien todennäköisyydet oikeina.

Unitaarisuuden puute tarkoittaa sitä, että kvanttikenttä on fysikaalisesti ajateltuna "järjetön". Karkeasti ottaen tarkoittaa sitä, että kvanttikenttien toiminnan seurauksena 'todennäköisyydet' eivät summaudu 1:ksi, vaan ihan miksi numeroksi tahansa. On tavallaan ristiriidassa todennäköisyyden 1. ja 2. aksiooman kanssa.

Tuo mainitsemasi 'eksitaatio' on kyllä fysikaalinen, toisin sanoen kvanttikentän luonti/poisto-operaattorit sellaisenaan luovat ja poistavat hyvin käyttäytyviä hiukkasten tilavektoreita (jos luonti/poisto-operaattoreita tarkastelee irrallisina, ja oikein normitettuna). Mutta operaattorikentässä on ominaisuuksia (spinorit, polarisaatiot jne), jotka pilaavat operaattorikentän 'fysikaalisuuden'. Esimerkiksi Diracin spinori ei ole fysikaalinen tila. Fysikaalinen tila on alkeishiukkasen spin. Valitettavasti kvanttikenttään täytyy sisällyttää myös spinori, jotta teoria toimii oikein. Lopulta alkeishiukkasella on kuitenkin vain spin. Kun luontioperaattorin edessä on 4-dimensioinen spinori, ja se siirtyy tilavektorin eteen, niin tilavektori on aivan vituroillaan symmetrioidensa osalta. Vähän vaikea tätä nyt selittää, mutta osapuilleen näin : D

Kvanttikenttä on eräänlainen kirjanpitoväline, jolla hallitaan fysikaalisten hiukkasten vuorovaikutusten lainalaisuuksia. Sama käyttötarkoitus kuin klassisen fysiikan sm-kentällä, mutta vielä enemmän epäfysikaalinen koneisto. Kvanttikentässä pyörii ja hyörii epäfysikaalisia energioita ja liikemääriä sekä epäfysikaalisia muunnoksia, mutta lopputulos (prosessien transitioamplitudit) on renormalisoinnin jälkeen kuitenkin oikein.

Kvanttikentän epäfysikaalisuudesta huolimatta ne fysikaaliset hiukkaset (teknisesti: Poincare-ryhmän redusoitumattomat ääretönulotteiset ja unitaariset esitykset), jotka kvanttikentälle 'syötetään', tulevat vuorovaikutusten jälkeen koneistosta ulos ilman, että olisivat rikkoutuneet kvanttikentän käsitteleminä.

No enpäs ole näin isolla värikynällä kvanttikenttäteoriaa koskaan aiemmin maalaillut. Että sellaisia kesäisiä ajatuksia.😄
Vastaa Viestiin