Концепция квантовой физики появилась в начале XX в. Именно она и заставила нас иначе смотреть на мир частей, заполняя все и вся.
Учёные обнаружили, что огромное количество элементарных частиц существует, и подтвердили гипотезу Эйнштейна, что энергетика переходит к материи и материя к энергии, т.е. когда элементарные частицы сталкиваются, могут появляться новые.
Точечное понятие заменило еще одно понятие – понятие квантовой частицы, из которой соткано всё пространство и время, а квантовая часть этого поля – элементарная частица.
Например, мы имеем одну колеблющую частицу. Если его рассматривать отдельным образом, можно изучать его кинетические и потенциальные энергии. Если возьмем поле, которое занимает всю вселенную, в каждом месте будут такие разные частицы, которые будут колебаться. Они могут быть связаны, т.е. колебания частицы влияют на другую, тогда она будет похожа на движущуюся волну, потому что одна часть влияет на другую, другая — на тритию и т.д. Трудно, если часть, как маятник, колеблется по одному полю, то она будет иметь только одну степень свободы. А если он колеблется по разным осям, например, по оси X, Y и Z, то он уже будет иметь три степени свободы. Похоже, что поле как система подобных движущихся частей имеет бесконечные степени свободы, поскольку в поле, которое заполняет всю вселенную, эти частицы имеют огромное число. Это очень трудно математически описать, это первая сложность квантов.
Во-вторых, если классическая механика была постоянной, то, как правило, квантовая механика может порождать одну частицу. Ведь классическая физика не считала большого энергетического интервала. А вот, когда частицы движутся на очень высокой скорости, то уже имеют высокую энергию, - это нам говорит знаменитое уравнений Альберта Эйнштейна: E=mc2
Таким образом, если одна частица на высокой скорости сталкивается со второй, может рождаться и трития. Количество частиц меняется постоянно – они могут рождаться и умирать. Как описать такое сложное устройство?
Квантовые поля, которые пронизывают всю Вселенную, можно легко сравнить с водой. Например, ты сидел на берегах озера абсолютно бесшумной поверхности, ее ничего не беспокоит - поле. Брось камень в воду, и волна пойдёт - увидите его гребень, в виде горки, рождённой в результате контакта с камнем - это частица. Главная идея квантовой теории поля заключается в том, что частица является элементарным возмущением поля. Поэтому наша реальность - поле, и мы состоим из элементарного возмущения поля. Когда рождаются эти самые поля, их кванты содержат все свойства их прародителя. Таковы роли частиц в мире, где одновременно существуют много океанов, которые называются полями.
Отсюда и вытекает принцип корпускулярного и волнового дуализма - частицы можно вести как волны и волны как волны. Квантовая теория поля предполагает, что вся Вселенная заполняется не одним полем, а разными полями, потому что в частицах могут быть бесконечные степени свободы: например, электрические, магнитные и гравитационные поля. При этом частицы соответствуют возмущениям на этих различных полях.
Например, позитивное возмущение электрополя и гравитации соответствует протону, потому что он обладает положительным зарядом. Если возмущение происходит только в гравитационном поле, виновником этого является нейтрон, поскольку нейтрон и масса. Если идет возмущение электромагнитных и магнитных полей, при этом гравитация остается спокойной, то уже с фотоном будет дело, потому что массы у него нет.
Представьте, что квантовое поле является набором уровней энергии, какой-то слоистой лестницы. Каждую точку в этом пространстве описывают определённым значением, соответствующим напряжениям электромагнитного, магнитного поля в той или иной точки. При вхождении частицы в пространство оно изменяет их различные поля по своим физическим параметрам, например, по электрическому заряду или массе. При анализе значений этих полюсов в этом месте ученые могут выяснить, какую частицу только что пересекла это пространство исследователи.
При взаимодействии частиц между собой энергия передаётся из одного поля в другое. Например, возмущения электрического поля могут передаваться магнитно-гравитационным путем. Когда пара атомов-антиатомов аннигилируется, массу можно преобразовать в фотон и, следовательно, в энергию электромагнитного излучения. Но Вселенная зря не стремится растрачивать энергию: она сохраняется всегда, и она может перейти из одного поля в другое. Получается, ничего просто так не пропадает, а конец одного всегда - начало чего-нибудь нового.
Поневоле задумываешься о происходящем в нашей обыденной жизни: вы когда-нибудь замечали, что, находясь в плохом настроении, все идет наперекор, что-нибудь не получается, кто-нибудь ссорится с кем-нибудь, каждый шаг - сплошные провалы, и ведь он только вышел из своего дома в плохом настроении – его негативные энергии стали материальными, он пошел сеять вокруг себе хаос. Если взять другой пример, положительный, добродушный человек, стремящийся к совершению благородным и правильным поступкам, то тот же положительный заряд, который он дает в мир, приходит к нему как помощь другим людям, удача или счастливое стечение обстоятельств. Не всегда это работает, конечно, но чаще всего «что посеешь - то и жнёшь». Всё связано. А не замешана ли тут квантовая теория поля?
