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Dr.strange講述規範場

本老拳:又沒人講了,這不逼我上宇宙脫皮論嘛。

Dr.st:快講。

本老拳:泡利不好講,得過段時間。

Dr.st:講講力的本源是什麼。

本老拳:力的本源,不就是質量與運動差的合夥作用嗎?F=MA,說五百年了啊。哦,我明白了,你問的是為何有力出現?這個,涉及宇宙脫皮論了。

Dr.st:速說。

本老拳:宇宙中,力的來源有2:1,是無處不在的無量子海的運動加和;2,是已經被壓縮過的無量子(物質)的解壓,解壓就像被壓縮的彈簧的釋放。

Dr.st:無量子海是啥。

本老拳:無量子海,就是所有沒怎麼被壓縮的無量子的集合。宇宙裡,物質與星球之外地方,全充斥著高速穿梭飛行的無量子。

Dr.st:無量子是啥。

本老拳:無量子,老子李聃叫它無、亞里士多德叫它以太、好像愛因斯坦叫它時空、狄拉克叫它什麼海、

卡爾.斯坦:直接說以太不就行了。

本老拳:@卡爾·斯坦 因為這也要重新說定義,我覺得亞里士多德是西方人,而且比老子小,不適合搶了老子李聃的功勞。

Dr.st:狄拉克海是吧。

本老拳:是。力的最源頭,就是這高速運動著的無量子。引力、電磁力、強力、運動力都是這樣。(弱力我還沒有百度明白)。

Dr.st:運動力又是啥?五大力?

本老拳:運動力,是力的宏觀表現,其它力的宏觀現象。不算單獨力。但是,其它力(引力電磁力),又是無量子運動力的表現。所以,根本上講,只有無量子的運動力。力只有這一種。所有其它力,都是這力的加和表現。

Dr.st:無量子該不會就是來自規範場吧。

本老拳:包括場,也是無量子力(無量子運動著,所以是向量)的分佈。@Dr.strange 其實,我不知道場的更細節更完整的意義。不過,我覺得場只是無量子分佈的一種表現。還有其它表現。比如,靜電場,目前描述為由中心向外的資料變化。但是用脫皮論無量子去理解的話,這個變化,是所有無量子運動的加成後的表現,此間並非只有那種放射狀的“場線”。@Dr.strange 幫我介紹一下規範場好嗎?

Dr.st:上世紀初,有個德國女科學家諾特提出了諾特定理,它直接奠定了所有場論的基礎,不論是經典場論還是量子場論。這條定理概括來就是對稱即守恆。

比如動量守恆就是空間平移對稱,在地球裡,動量是恆定的,你把他從廣州移到北京的空間性質是一樣的。

也就是說空間平移對稱性就是在移動的過程中時空的扭曲程度沒有發生變化。

還有時間平移對稱性即能量守恆定律,無論時間怎麼流逝物理定律不會改變。

我們來繼續深入。原子裡的電子運動範圍比較小數量不多可以用方程來研究,但是有很多粒子的話可以把粒子之間的相互作用抽象成彈簧。有很多粒子,這些粒子就相當於“點”,彈簧就相當於線,這樣就形成了一張大“網”。

“網”上有波動,有各種運動模式,但其中這些粒子都是量子化的,他們都滿足測不準原理。

所以這些點就是波函式。

這團由波函式組成的大網就是量子場。場的定義是以時空座標為自變數的函式。

就是有個座標軸,座標軸的自變數是時空,場就是關於自變數的函式。

比如一個正比例函式y=kx。x就是自變數,y就是關於x的函式。

比如,量子化的電磁場必須保持電荷守恆。由諾特定理可以知道這種守恆必然對應某種對稱性。這就到了我們今天的話題,即規範場論,也叫楊米爾斯場理論。

波函式應該都知道了吧!我們說波函式表徵了粒子出現機率的大小,說全了就是波函式“模”的大小,比方波函式a+bi。其中a和b是實數,i是虛數。這個波函式本身不代表機率,而他的模是實數,這才是個有意義的實數。因此只要a²+b²不變,那麼a+bi不會影響最後機率的大小。因為最終測量的只能是和波函式的模相關的物理量。在保持模不變的情況下,可以選擇無數種波函式的表示式來表達同一種狀態。這就是規範對稱性。規範對稱性和前面的對稱性不同,這是粒子的內在對稱性。

同時,量子場的相互作用是局域化的。兩個粒子在A地發生相互作用,肯定不會馬上影響到幾光年外的粒子行為(光速不變原理),所以規範對稱性不應該是整體,全域性的對稱性。

每一個電荷的波函式都應該能選取一個規範,一個地方換了規範,並不會影響全域性。

如果要滿足局域規範對稱性,就會要有一個額外的量子場存在,這個場就是規範場。

比如,只研究電荷,為了滿足局域規範對稱性,必須存在電磁場。也就是說電磁場在量子力學的框架內,無非就是電荷波函式的規範場而已。

電磁相互作用只是這個規範場的擾動,就是讓規範場的能量往上提升一個單位,激發規範場的能量單位提升一個單元,就出現了一個規範玻色子。

他們就是基本粒子之間互相交換的粒子。

色荷,味荷,電荷,這三種荷的本質並非因為測量得出他們是三種不同的荷。

電荷之間發生電磁相互作用,他們在自己的場裡工作。

這三種對稱性是用數學中的群論(李群)來表述的。

電磁場是U(1)規範場,弱力場是SU(2)規範場,強力場是SU(3)規範場。

U(1)激發出來的就是光子,以此類推,這些用來交換傳遞的粒子,都是規範玻色子。

沒了。

本老拳:厲害。這得有多強的數學底子才理解得了啊。規範二字,能再通俗講解一下。

分類: 美食
時間: 2022-02-03

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