从粒子到场物理学中最美的原理

发布时间：2022-11-01 10:20 所属栏目：16 来源：互联网

导读：曾经有一段时间，宇宙发生的一切都被视为随机，而牛顿力学的引入带来了范式转变，宇宙被视为一种精确运行的机械，几乎所有运动和现象都可以通过方程式来解释。在20世纪初，这种关于确定性和可预测宇宙的观点随着相对论和量子力学的出现而被打破。时间不再一

　　曾经有一段时间，宇宙发生的一切都被视为随机，而牛顿力学的引入带来了范式转变，宇宙被视为一种精确运行的机械，几乎所有运动和现象都可以通过方程式来解释。

　　在20世纪初，这种关于确定性和可预测宇宙的观点随着相对论和量子力学的出现而被打破。时间不再一成不变，粒子的精确位置也不再可测量。爱因斯坦、普朗克、玻尔和薛定谔等人引领了这一新范式的转变。

　　但之后物理学中又出现了另一项范式转变的发展，即量子力学被量子场论补充并变得更加完整，它是我们今天物理学中最佳理论的基础，这个最佳理论被称为粒子物理学的标准模型。什么是量子场论？它与量子力学又有何不同？

　　考虑一颗围绕恒星运行的行星，我们可以使用牛顿定律对其进行相当准确的建模。如果行星以某种方式失去其动能或减速，它会螺旋式运动并与恒星相撞。现在考虑一个概念上相似的东西，一个围绕氢原子质子运行的电子。在这种情况下，我们可以再次尝试使用牛顿定律对其进行建模，只不过引力要替换成静电力。

　　但是，量子力学也有一些问题，有些事情它也无法解释，并且还会得到错误的结果，就像我们试图用经典公式解释电子的轨道一样。首先，量子力学不是相对论的，如果量子物体以接近光速的速度移动，它会给你错误的结果。量子力学的第二个问题是它只告诉你一个粒子是如何随时间演化的，它没有告诉你它是如何被创造或消灭的。例如β衰变，它改变了粒子的数量，此时量子力学就不起作用了。

　　能量可以通过介导玻色子场在两个场之间转移，这被认为是一种相互作用或一种力量。如果没有中介玻色子，物质粒子就不能自行相互作用。因此，在量子力学中，中子无法将其能量分成3个不同的粒子——质子、电子和反中微子，但在量子场论中，这可以通过场之间的能量交换来完成。

（编辑：ASP站长网）

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