量子场论量子化基础场仅仅是为了简化计算还是在现实中它们被认为是物理离散的?

时间:2021-01-05 09:01:46   作者:
为了回答这个问题,我们应该描述量子场是由什么组成的?我们从引力场开始。


经典力学


每个原子都有自己的引力场。同样,像电子这样的粒子也会产生自己的引力场。不仅是大质量的粒子,甚至光子也有它们自身固有的引力场。首先利用线性化的场方程计算无质量点质点的引力场。


引力场是连续的还是离散的?


恒星在尘埃云中诞生。一颗恒星是由原子组成的,每个原子都包含一些亚原子粒子,每个元素都有自己的引力场。所以,恒星的引力场是由它的亚原子粒子的引力场组成的。当一颗恒星爆炸时,它的每一部分,比如亚原子粒子,都携带着自己的引力场。

它表明,即使在恒星中,亚原子粒子也会相互吸收。换句话说,引力场是量子化的。


引力场


在经典力学中,质点M周围的引力场g是一个矢量场,它由质点M与质点M之间的距离r组成。

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根据量子场论中的交换粒子概念和引力子的存在,当粒子/物体在引力场中下落时,它会从引力子密度较低的一层进入密度较高的一层。因此,我们应该研究改变引力子密度对粒子间交换引力子的影响。

值得注意的是,除了能量的值外,所有的光子都有共同的物理特性,而且除了能量,光子还携带动量。为了回答上述问题,我们需要回顾一下相对论的牛顿第二定律。

对三种质量、能量和玻色子(基本力的载流子)的诚实方法,以及E=mc^2的关系,使我们得出结论,一切都是由能量构成的。因此,理解能量(光子)的物理性质,是物理学的基本要求。另一方面,光子的能量与频率的关系(除了振荡频率之外)表明,光子的频率取决于光子的结构。

所以为了推广玻色子和能量之间的关系,我们应该从引力开始,引力是最弱的基本力。


最小的能量离散量


最小离散能量的定义是非常模糊的,它的检测是不可能的。这种模糊是由于基于经验的合理限制,这不仅仅是物理上的限制,即使在数学中我们也要处理一些限制。在所有的限制下,光子在引力场中的行为,帮助我们能够定义最小的离散能量量。假设一个能量为E=hf的光子正从强引力场中逃逸。通过减少光子的频率(光子能量减少),电场和磁场的强度也降低了,最后,电场和磁场的强度都达到零,光子失去所有的能量。光子在达到或趋向于零之前的最终能量极限,仍然有自旋,等于最小的离散能量,由:

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由于引力是由引力子传递的最弱的基本力,上式(59)定义了引力子E(G)的能量,通过光子在引力场中的行为可以定义为:

Color-charges和magnetic-color

能量最低的光子也会携带电场和磁场。因此,进入光子结构的引力子的特征必须以一种解释光子能量的方式表现出来,描述电场和磁场强度的增加。换句话说,一些引力子会增加光子的电场,而另一些引力子会增加磁场的强度。此外,不仅一个能量最低的光子是由一些引力子形成的,而且形成的成员也具有电和磁特性,这在CPH理论中被称为色电荷和色磁。下一步是通过注意光子在引力场中进入引力蓝移时能量的变化来确定色电荷和磁颜色。

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通过产生正电场和负电场,在电场周围形成两个磁场。因此,它将被制成两组磁色。因此CPH矩阵的定义如下:

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CPH矩阵表示光子的最小能量。

Sub-Quantum能源(SQE)

我们用CPH矩阵定义正、负子量子能量如下:CPH矩阵的第一列定义为正子量子能量,CPH矩阵的第二列定义为负子量子能量,因此;

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正、负亚量子能量的速度和能量大小相等,它们之间的区别只是它们的色电荷和磁色流动方向的符号。


虚拟光子


虚光子有两种类型,正虚光子和负虚光子,定义如下:

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一个实光子由一个正虚光子和一个负虚光子组成:

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这里,n和k是自然数。到目前为止,电磁能量(光子)的产生是通过使用引力蓝移来描述的,在反向现象中光子衰减为负的和正的虚光子。在红移中,虚光子也会衰变为正的和负的亚量子能量(SQEs),而亚量子能量(SQEs)也会衰变为色电荷和磁色。颜色电荷和磁颜色彼此远离,失去它们对彼此的影响而成为引力子。此外,光子结构中sqe的个数与光子的能量(频率)也有一定的关系。

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光子是正负虚光子的组合。光子是一个非常弱的电偶极子,这与经验是一致的,这些文章都断言。此外,光子(极弱电偶极子)的这种性质可以描述带电粒子吸收和发射能量。


子量子电动力学


假设一个带电粒子(例如电子)在自身周围产生电场,并不断传播虚光子。这个电场的传播域是无穷远的。根据众所周知的物理定律,带电粒子的电荷和质量不会因为发射携带电力的虚光子而发生变化(虚光子也携带电能)。因此,我们有一个永久的机器,我们知道它的生产,但我们不知道它的机制和消耗品,在这种情况下没有信息。我们说任何带电粒子周围都有电场。这个场是如何产生的,它与其他电场和非电场的相互作用是什么,包括重力,什么都没说,也就是说,没有解释。

本文根据负、正亚量子能量,分析了带电粒子之间产生电场的机理、相互吸引和相互排斥的动力学过程。

电子是一组负色电荷,由于其周围的磁色而被电磁场保存下来。这个旋转的球体(自旋的电子)漂浮在引力子的海洋中,正如已经解释过的,引力子在电子附近被转换成正电荷和负电荷。正电子也有同样的解释。电子通过两种特殊性质对其周围存在的色电荷产生影响。电子具有连续的自旋状态,可以产生由移动的色电荷形成的电场,然后产生磁色,然后为产生亚量子能量准备条件。正色电荷被电子吸收,但电子周围的磁场排斥正色电荷。通过电子的自旋运动,许多正电荷被压缩并转化为正电荷虚光子y(+),并被周围的磁场排斥。同样,正电子吸收负色电荷,周围的磁场将负色电荷压缩,并将其传播为负虚光子y(-)。因此,我们可以定义一个算子来表达电子产生正虚光子的过程。如果我们如下证明这个算符对电子的影响,它与y(+)的时间有关,这意味着它产生了正电磁力的载体,那么我们有:

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其中a是一个自然数。同样的方式,正电子的行为就像电子,类似于一个发生器,它产生和传播负的虚光子(图),然后我们有:

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当电子的y(+)到达正电子的区域2时,它与y(-)结合,一个真正的光子被创造,正电子向电子加速。类似的机理也发生在电子上。

当一个旋转的电偶极子(光子)接近一个旋转的带电粒子(如电子)时,它们会相互吸收。事实上,电子是负虚光子的实形式。

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在这里它被认为只是一条路径,它被假定正虚光子在一条特定的路径上移动,从电子的一侧向正电子移动,并与正电子产生的负虚光子结合,并加速到正电子,这显然与量子力学不一致。因为在经典力学中,只有一条路径表示粒子的运动,而在量子力学中,粒子的所有路径都可以考虑,即使是与经典路径相似的路径。然而,这是不正确的,一个正的虚光子可以通过所有可能的途径到达正电子或不。重要的是,不仅电子不断地产生和发射带正电荷的虚光子,而且大量带正电荷的虚光子在电子的电场中运动,每个虚光子都进入正电子的2区,它将做同样的作用。重要的是,我们要理解这种作用的机理,并以一种与基本物理定律相一致的方式进行解释。

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注:随着带电粒子和电场的发现,我们假设带电粒子和周围的电场相等。我们的研究表明,电子产生正虚光子,发射并推动负电荷,因为每个负电荷粒子相互作用,与电子一样,产生正虚粒子。同样的,带正电荷的粒子,如正电子,也提供了一个负电场来驱动带正电荷的虚光子。


亚量子能量和费曼图


在量子电动力学中,带电粒子(例如电子和正电子)通过传播和吸收光子(携带电磁力的粒子)相互作用,这些相互作用被不确定性原理证明。甚至费曼图也是描述物理过程的一种表现形式。而通过使用亚量子能量和正负虚光子,带电粒子之间的相互作用可以解释为物理分析和数学计算。例如,注意两个电子的斥力(图)。

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重要提示:实光子和虚光子都是能量载流子,但它们之间有一个普遍的区别,电场对实光子无效(实际上没有相当大的影响),但对虚光子有影响。

虚光子是载体力,但当这种力转化为能量,与相反的虚光子结合。虚光子排斥相同的虚光子并吸收相反的虚光子。另外,虚光子是实光子的一部分,与实光子一样具有质量。



对光子结构的关注以及对重子、带电粒子和交换粒子的新定义,将改变我们对现代物理学的看法。它还为我们提供了一种新的工具,能够以更好的方式克服物理问题。这种方法将向我们展示粒子是如何形成的,以及物理对称性何时会自发破坏。


子量子色动力学


在量子力学中我们知道,原子的核之间存在着强烈的相互作用,其作用范围很短,小于原子的半径。强相互作用力的载体胶子是自旋为1的粒子(光子的自旋也是1)。

质子由3个夸克组成,两个上夸克(u)带(+2/3)电荷,一个下夸克(d)带(-1/3)电荷P(udu),中子由上-下-下,N(udd)组成。两个夸克如何与同名的带电粒子聚集在一起是一个问题,在现代物理学中仍然存在一些理论问题和直观的论证,这与实验是一致的。

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质子和中子都是强子,每一个都由三个夸克组成。质子由上-下夸克组成,而中子则由上-下-下组成。所有强子都是由强大的核力凝聚在一起的。(资料来源:斯温伯恩天文在线)

现代物理学给出的解释是,自旋为1的玻色子(胶子)是夸克之间的色电荷力的载体,色电荷力比电场力强。然而,强相互作用的原因和机理很容易用亚量子能量来解释。

一般情况下,我们假设两个带电荷的粒子A和B(都带正电荷)距离质子的半径更大。正如前一节所解释的,每个带正电荷的粒子排斥正色电荷,吸收负色电荷。它周围的磁场将这些负色电荷压缩,并在空间中以负虚光子的形式释放出来。当两个粒子之间的距离较大(大于原子核的半径)时,在发射的负光子y(-)到达第二个粒子到第一个粒子之前,被第一个粒子排斥的正色电荷已经离开了环境(离开了带电荷的环境)。而在短距离内,一个粒子所排斥的正色电荷与另一个粒子周围的负色电荷结合,产生电磁能量。

假设粒子A在时间dt产生一个负的虚光子y(-),它排斥一些正电荷,可以产生一个正的虚光子y(+)。如果我们考虑这两个粒子之间的距离,假设y(-)的速度至少等于光速c,如果d > cdt,则每个粒子排斥的正色电荷对第二个粒子周围的负色电荷不起作用。当d < cdt时,每个粒子的色电荷相互吸引和排斥的机制干扰了另一个粒子的机制,正的和负的色电荷转化为电磁能量,两个粒子相互吸收。因为当d < cdt时,两个粒子A和B之间的结合能比它们之间的斥力强。

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使两个带正电荷的粒子相互连接

恒星中心的核聚变正在重复这个过程。当两个相同的带电粒子彼此足够接近时,它们的磁场就会联合起来,使这些相同的带电粒子聚集在一起,就像带电粒子的等离子体(见下图)。在恒星的中心,由于原子核的高速(传递能量),它们靠得足够近,而质子(实际上是夸克)落在彼此的色电荷区域,提供必要的结合能,核发生聚变。在一个重核中有许多质子(实际上是夸克),夸克的数目可以有共同的色电荷区并相互吸收。

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两个相同带电粒子周围的磁场

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磁场围绕两个相同的方形。

但如果d = cdt,那么这些带电粒子对彼此是神经性的(下图),可以产生矢量玻色子(弱核相互作用),因此电磁和弱核相互作用的行为非常相似。

根据上述描述,能量是密集的场,物质是密集的能量,每一种物理存在,包括能量、质量(甚至标准模型中的基本粒子)和场都是量子化的。
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