nauki ścisłe
Autor: Meinard Kuhlmann | dodano: 2013-08-21
Co istnieje naprawdę?

Fizycy twierdzą, że świat jest zbudowany z cząstek i pól. Nie jest jednak jasne, jakie cząstki i pola tworzą kwantowy świat. Być może składa się on ze zbioru właściwości, jak kolor i kształt.

Fizycy zwykle opisują Wszechświat jako strukturę zbudowaną z malutkich, subatomowych cząstek, które odpychają się lub przyciągają za pośrednictwem pól związanych z siłami. Swoją dziedzinę nazywają „fizyką cząstek”, a narzędzia badawcze „akceleratorami cząstek”. Przyjmują model świata przypominający konstrukcję z klocków Lego. W tle przemyka się pewien niezauważany fakt: cząstkowa i polowa interpretacja fizyki kwantowej tak bardzo poszerza nasze standardowe rozumienie pojęć „cząstka” i „pole”, że wielu ludzi dochodzi do wniosku, że świat może być zbudowany z zupełnie innych obiektów.

Problem nie polega na tym, że fizykom brak skutecznej teorii opisującej świat subatomowy. Przeciwnie: mamy kwantową teorię pola, która powstawała od końca lat 20. do początku lat 50. ubiegłego wieku i połączyła mechanikę kwantową z einsteinowską szczególną teorią względności. Kwantowa teoria pola jest fundamentem Modelu Standardowego dla cząstek elementarnych, który spójnym językiem opisuje elementarne cegiełki materii oraz ich wzajemne oddziaływania. Jeżeli za kryterium oceny przyjmiemy zdolność precyzyjnego przewidywania wyników doświadczalnych, to nie ulega wątpliwości, że Model Standardowy jest najbardziej skuteczną teorią w historii nauk przyrodniczych. Fizycy używają go na co dzień, aby analizować zderzenia cząstek, syntezę materii w Wielkim Wybuchu, ekstremalne warunki w jądrach atomowych itd.

Dlatego ze zdziwieniem słyszymy, że fizycy nie są wcale pewni, co naprawdę mówi ich teoria, jaka jest jej „ontologia”, czyli podstawowy obraz fizyczny. Te wątpliwości to odrębny problem niż często dyskutowane paradoksy mechaniki kwantowej, np. to, czy w zamkniętym pudle kot może być jednocześnie żywy i martwy. Nierozstrzygnięta interpretacja kwantowej teorii pola wstrzymuje postęp w kierunku fizyki wykraczającej poza Model Standardowy, np. teorii strun. Ryzykownym krokiem byłoby formułowanie nowych teorii, jeżeli nie rozumiemy, co oznaczają te, które już mamy.

Z pozoru treść Modelu Standardowego jest oczywista. Mamy, po pierwsze, grupy cząstek takich jak kwarki lub elektrony i, po drugie, cztery różne pola sił, które opisują wzajemne oddziaływanie cząstek. Taki obraz prezentują plakaty w szkolnych pracowniach oraz artykuły w Świecie Nauki. Taki obraz jest wprawdzie atrakcyjny, ale wielce niesatysfakcjonujący.

Na początek mamy dwie zachodzące na siebie kategorie. Kwantowa teoria pola wiąże każdą cząstkę z polem; jest więc pole elektronowe tak samo jak pole magnetyczne. Jednocześnie pola sił są skwantowane, a nie ciągłe; w ten sposób pojawiają się cząstki takie jak foton. Okazuje się więc, że podział na cząstki i pola jest sztuczny, podczas gdy fizycy przekonują czasem, że jeden lub drugi obraz jest bardziej fundamentalny. Przetoczyła się już debata, czy kwantowa teoria pola jest w istocie teorią cząstek czy pól. Początkiem było starcie tytanów – po przeciwnych stronach znaleźli się wybitni fizycy i filozofowie. Nawet dziś często sięga się do obydwu koncepcji, aby obrazowo prezentować zagadnienia, chociaż, jak przyznaje większość fizyków, klasyczne pojęcia nie oddają treści teorii. Jeżeli więc obrazy pojawiające się w naszych umysłach na dźwięk słowa „cząstka” lub „pole” nie są zgodne z treścią teorii, fizycy i filozofowie muszą zastanowić się, czym należy je zastąpić.

Wobec klinczu pomiędzy klasycznymi opcjami, niektórzy filozofowie fizyki formułują bardziej radykalne hipotezy. Sugerują na przykład, że podstawowymi składnikami świata materialnego są trudne do opisania byty takie jak relacje czy właściwości. W myśl jednej ze śmiałych idei wszystko można zredukować do samych niematerialnych cech, istniejących niezależnie od indywidualnych obiektów. Idea ta jest rewolucyjna i sprzeczna z naszą intuicją, ale niektórzy twierdzą, że fizyka wręcz wymusza jej przyjęcie.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 09/2013 »
Drukuj »
Komentarze
Dodany przez: Janusz | 2016-10-30
Jak wskazano wyżej 'Kwantowa teoria pola wiąże każdą cząstkę z polem'. Jest to spowodowane tym, że zgodnie z tw. Ehrenfesta (a także innymi sformułowaniami) uważa się, że mechanika klasyczna jest granicznym przypadkiem mechaniki kwantowej. Jednak udało mi się udowodnić, że w jednorodnym polu elektrycznym wbrew błędnym rozwiązaniom równania Diraca opublikowanym przez kilku fizyków, w tym polu nie istnieją żadne stany stacjonarne, a tylko jeden stan niestacjonarny. Mechanika kwantowa w tym przypadku nie jest w stanie sama podać wartości obserwabli przyspieszanej cząstki - http://januszszczachor.cba.pl//bin/pobierz.php?lang=en&katalog=2. Konieczne jest użycie mechaniki klasycznej, która tu jest teorią całkowicie niezależną. Mechanika kwantowa jest w stanie tylko podać prawdopodobieństwo przejścia przez granicę próżnia-jednorodne pole elektryczne, które jest równe 1. W ten sposób cząstka elementarna, to coś więcej niż pole kwantowe. Jest to o wiele poważniejsza struktura. Mechanika klasyczna jest niezależną od mechaniki kwantowej teorią, a tylko obie mają szereg bardzo podobnych własności. W moim przekonaniu obie są elementem jakiejś bardziej ogólnej teorii.
Dodany przez: mattswna | 2013-08-25
Kwantowy wszechswiat opisywany funkcja falowa wszystkich pol i czastek odtwarza sie periodyczne z okresem 2 Pi /omega gdzie omega to czestosc podstawowa bedaca niejmiejsza odlegloscia pomiedzy jego energiami. Jest to rownowazne ze energie eszechswiata sa wymierna wielokrotnoscia stalej. Znacza to ze swiadomosc ludzka jest niesmiertelna oraz odtwarza sie w kazdym nowym wszeswiecie a takze  istnieje reikarnacja do nizszych a byc moze wyzszych poziomow swiadomosci. Niesmiertelnosc kwantowa implikuje tez istnienie swiadomosci jednorodnie we wszeswiecie tzn. istnienie obcych cywilizacji. Mozliwosc tunelowania naszej swiadomosci do mozgow zwierzat imlikuje natchmiast koniecznosc ludzkosc rezygnacji z uboju oraz kotroli zycia dziekiego tak aby jadlo jedynie sztuczne substancje organiczne i nie wolne uzywac miesa z uboju.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
23
W 2003 r. miało miejsce całkowite zaćmienie Słońca widoczne w Australii, Nowej Zelandii, Antarktyce i Ameryce Południowej.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Meinard Kuhlmann | dodano: 2013-08-21
Co istnieje naprawdę?

Fizycy twierdzą, że świat jest zbudowany z cząstek i pól. Nie jest jednak jasne, jakie cząstki i pola tworzą kwantowy świat. Być może składa się on ze zbioru właściwości, jak kolor i kształt.

Fizycy zwykle opisują Wszechświat jako strukturę zbudowaną z malutkich, subatomowych cząstek, które odpychają się lub przyciągają za pośrednictwem pól związanych z siłami. Swoją dziedzinę nazywają „fizyką cząstek”, a narzędzia badawcze „akceleratorami cząstek”. Przyjmują model świata przypominający konstrukcję z klocków Lego. W tle przemyka się pewien niezauważany fakt: cząstkowa i polowa interpretacja fizyki kwantowej tak bardzo poszerza nasze standardowe rozumienie pojęć „cząstka” i „pole”, że wielu ludzi dochodzi do wniosku, że świat może być zbudowany z zupełnie innych obiektów.

Problem nie polega na tym, że fizykom brak skutecznej teorii opisującej świat subatomowy. Przeciwnie: mamy kwantową teorię pola, która powstawała od końca lat 20. do początku lat 50. ubiegłego wieku i połączyła mechanikę kwantową z einsteinowską szczególną teorią względności. Kwantowa teoria pola jest fundamentem Modelu Standardowego dla cząstek elementarnych, który spójnym językiem opisuje elementarne cegiełki materii oraz ich wzajemne oddziaływania. Jeżeli za kryterium oceny przyjmiemy zdolność precyzyjnego przewidywania wyników doświadczalnych, to nie ulega wątpliwości, że Model Standardowy jest najbardziej skuteczną teorią w historii nauk przyrodniczych. Fizycy używają go na co dzień, aby analizować zderzenia cząstek, syntezę materii w Wielkim Wybuchu, ekstremalne warunki w jądrach atomowych itd.

Dlatego ze zdziwieniem słyszymy, że fizycy nie są wcale pewni, co naprawdę mówi ich teoria, jaka jest jej „ontologia”, czyli podstawowy obraz fizyczny. Te wątpliwości to odrębny problem niż często dyskutowane paradoksy mechaniki kwantowej, np. to, czy w zamkniętym pudle kot może być jednocześnie żywy i martwy. Nierozstrzygnięta interpretacja kwantowej teorii pola wstrzymuje postęp w kierunku fizyki wykraczającej poza Model Standardowy, np. teorii strun. Ryzykownym krokiem byłoby formułowanie nowych teorii, jeżeli nie rozumiemy, co oznaczają te, które już mamy.

Z pozoru treść Modelu Standardowego jest oczywista. Mamy, po pierwsze, grupy cząstek takich jak kwarki lub elektrony i, po drugie, cztery różne pola sił, które opisują wzajemne oddziaływanie cząstek. Taki obraz prezentują plakaty w szkolnych pracowniach oraz artykuły w Świecie Nauki. Taki obraz jest wprawdzie atrakcyjny, ale wielce niesatysfakcjonujący.

Na początek mamy dwie zachodzące na siebie kategorie. Kwantowa teoria pola wiąże każdą cząstkę z polem; jest więc pole elektronowe tak samo jak pole magnetyczne. Jednocześnie pola sił są skwantowane, a nie ciągłe; w ten sposób pojawiają się cząstki takie jak foton. Okazuje się więc, że podział na cząstki i pola jest sztuczny, podczas gdy fizycy przekonują czasem, że jeden lub drugi obraz jest bardziej fundamentalny. Przetoczyła się już debata, czy kwantowa teoria pola jest w istocie teorią cząstek czy pól. Początkiem było starcie tytanów – po przeciwnych stronach znaleźli się wybitni fizycy i filozofowie. Nawet dziś często sięga się do obydwu koncepcji, aby obrazowo prezentować zagadnienia, chociaż, jak przyznaje większość fizyków, klasyczne pojęcia nie oddają treści teorii. Jeżeli więc obrazy pojawiające się w naszych umysłach na dźwięk słowa „cząstka” lub „pole” nie są zgodne z treścią teorii, fizycy i filozofowie muszą zastanowić się, czym należy je zastąpić.

Wobec klinczu pomiędzy klasycznymi opcjami, niektórzy filozofowie fizyki formułują bardziej radykalne hipotezy. Sugerują na przykład, że podstawowymi składnikami świata materialnego są trudne do opisania byty takie jak relacje czy właściwości. W myśl jednej ze śmiałych idei wszystko można zredukować do samych niematerialnych cech, istniejących niezależnie od indywidualnych obiektów. Idea ta jest rewolucyjna i sprzeczna z naszą intuicją, ale niektórzy twierdzą, że fizyka wręcz wymusza jej przyjęcie.