Квантовые поля: самая красивая теория в физике!

Зарегистрируйтесь бесплатно по ссылке https://brilliant.org/ArvinAsh. Кроме того, первые 200 человек получат скидку 20% на годовую премиум-подписку. ОБЗОРНЫЕ ВИДЕО: Основы квантовой теории поля: https://www.youtube.com/watch?v=jlEovwE1oHI Квантовая гравитация: https://www.youtube.com/watch?v=NsUm9mNXrX4 Основы квантовой механики: https://www.youtube.com/watch?v=-hxljpxTaiA Квантовая модель атома: https://www.youtube.com/watch?v=fP2TAw7NnVU Квантовая хромодинамика (КХД): https://www.youtube.com/watch?v=KnbrRhkJCRk ГЛАВЫ: 0:00 — Исторический обзор современной физики 1:50 — Появление квантовой механики 5:00 — Проблемы квантовой механики 6:52 — Что такое квантовая теория поля? 9:25 - Как квантовая теория поля объясняет передачу и затухание силы 10:53 - Почему квантовая теория поля также неполна 11:44 - Самая красивая теория во Вселенной! 12:41 - Дальнейшее изучение с Brilliant КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ: Квантовая теория поля (КТП) лежит в основе лучшей теории, существующей в физике на сегодняшний день, объясняющей практически всё, — Стандартной модели физики элементарных частиц. Что такое квантовая теория поля? Зачем она нужна? Чем она отличается от квантовой механики? Классическая механика утверждает, что вращающийся по орбите электрон создаёт электромагнитное излучение, а это означает, что он будет постоянно терять энергию и падать на ядро. Этого не происходит. Квантовая механика решила эту проблему, показав, что электроны движутся по квантованным орбитам в своём самом низком энергетическом состоянии и что они не вращаются по орбитам, а существуют в виде облака вокруг ядра. В квантовой механике объекты — это волновые функции, описываемые уравнением Шрёдингера. Местоположение частицы неизвестно до момента измерения. Мы не можем знать заранее, где он находится, а только вероятность его обнаружения в каком-либо конкретном месте. Это отличная модель, но у неё есть и некоторые недостатки. Во-первых, квантовая механика нерелятивистская. Она даст неверный результат, если квантовый объект движется со скоростью, близкой к скорости света. Практический результат этого заключается в том, что, поскольку квантовая механика не учитывает ограничение скорости, скорость света, необходимое для реализации причинно-следственной связи, она допускает влияние двух измерений друг на друга быстрее скорости света. Это означало бы, что существует некая система отсчёта, в которой будущее может влиять на прошлое, нарушая причинно-следственную связь. Вторая проблема квантовой механики заключается в том, что она описывает только эволюцию частицы во времени. Она не объясняет, как она рождается или уничтожается. Поэтому она не может объяснить такие явления, как бета-распад из-за слабого ядерного взаимодействия, когда нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино. Именно здесь квантовая теория поля объясняет то, что квантовая механика сама по себе объяснить не может. Так что же такое квантовая теория поля? КТП — математическая модель, объединяющая классическую теорию поля, специальную теорию относительности и квантовую механику. Для каждой частицы Стандартной модели существует поле. Все эти поля простираются во всём пространстве-времени. Эти поля всегда присутствуют и существуют везде, в том числе внутри вашего тела. Хотя они существуют повсюду и вы их не видите, они не являются ничем. Они кишат виртуальными частицами. Это пары частиц и античастиц, которые постоянно рождаются и уничтожаются. Мы можем представить эти поля как своего рода океан. Подобно тому, как в океане всегда присутствует некоторая турбулентность, поля всегда обладают некоторой турбулентностью даже в своём основном состоянии с минимальной энергией. Эта турбулентность возникает из-за рождения и уничтожения виртуальных частиц. В этих бурных морях, если энергии достаточно, может возникнуть большая волна, которую МОЖНО измерить. Это и есть реальные частицы. Энергия может передаваться между двумя полями через поле бозона-посредника. Это считается взаимодействием или силой. Частицы материи не могут взаимодействовать сами по себе без бозона-посредника. Итак, хотя в квантовой механике нейтрон не может разделить свою энергию на три различные частицы – протон, электрон и антинейтрино, – в квантовой теории поля это можно сделать посредством обмена энергией между полями. Хотя число частиц может меняться, полная энергия всегда сохраняется. Другими словами, энергия полей одинакова до и после обмена энергией. Таким образом, имея квантовые поля, мы можем математически описать и смоделировать рождение и уничтожение частиц, а также механизм обмена силами. #квантоваятеорияполя #КТП Вишенка на торте заключается в том, что теория полностью релятивистская и свободна от нарушений причинности. Но даже эта модификация квантовой механики несовершенна. Например, в КТП всё ещё отсутствует гравитация. У нас нет квантовой теории поля для гравитации. Поэтому даже КТП, которая чрезвычайно точна для сил и частиц, известных нам в Стандартной модели, остаётся неполной.