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量子场本质

已有 441 次阅读 2023-9-16 10:06 |个人分类:暗物质构筑物理学天文学新框架|系统分类:科研笔记

量子场本质

在量子场论看来,场也是物质存在的基本表现形式,每一种粒子都可以看作是一种独特的场的量子化的表现形式。也就是说,量子场论向描述了一个场与粒子统一的物理图景,在整个宇宙空间中,同时充满着各种场,各种场相互重叠。每一种粒子对应着一种特殊的场。

要想走出一种粒子对应一种场的困境,那就必须先弄清量子场的本质。实际上,场的本质是场态粒子对称性破缺产生的势能,而这种势能是通过粒子交换光子相互作用形成电磁波来传递。

那么只需关注各种粒子的对称性就能很好地理解场的产生机理和传播机制。所有的场都有相同的产生机制,内在机理相同,仅仅是表现形式不同。根据量子场的本质,可以对场进行全面统一,放弃一种粒子对应一种场的思想。

当显态粒子一旦出现电荷对称性破缺,就会引起场态粒子规律性电荷对称性破缺,场态粒子出现规律极化,这种规律极化就形成一种恢复电荷对称性的势,也就产生电势能的蓄积,并形成电场。宏观上,一旦有对称性破缺的显态粒子进入到电场,也会产生规律极化,两个显态粒子对两者之间的场态粒子均形成恢复对称性恢复的势,就会产生电场力。

场态粒子由于显态粒子的电荷运动状态的对称性破缺而对称性破缺,场态粒子内部电荷轨道偏转,场态粒子的内部粒子运动状态不再对称,这就形成了恢复对称运动的势,进而产生磁势能,并形成磁场。磁场是由于电荷运动状态不对称产生的,因此电磁也可以称为动电场。两个电荷运动不对称的显态粒子都会形成这种电荷运动状态恢复对称性的势,就会产生电磁力。

场态粒子间,以及场态粒子与显态粒子间同时存在引力和斥力。显态粒子质量对称性严重破缺,致使原子核相对不动,电子飞速运转。相对于场态粒子的对称结构,显态粒子明显表现为极性。显态粒子会对场态粒子形成诱导力。因此这种极性对场态粒子具有显著的吸引力,就会引起场态粒子规律性质量对称性破缺,进而产生场态粒子整体密度梯度分布。这种密度梯度就产生了恢复均匀分布的势。由于质量的对称性破缺,显态粒子都会形成这种密度梯度的引力势,显态粒子之间就会产生引力。

可以看出,所有场都是由于显态粒子的某种对称性破缺,引起场态粒子产生相应的对称性破缺,就相应产生各种势。电场是场态粒子规律极化产生的电场势,积聚了电势能;磁场是场态粒子内部对称粒子运动轨迹规律偏转形成的磁场势,积聚了磁势能;引力是场态粒子分布密度梯度规律变化形成的引力势,积聚了引力势能。

引力场是通过场态粒子通过相互作用交换光子的电磁波传递,但由于场态粒子的密度分部不均匀,密度梯度引起受力不均匀,即引力场是密度分部不均匀形成的差值,而这个差值与密度梯度相关,因此引力远远小于电场力和磁场力。

归根到底,各种场都是场态粒子积聚的各种势能形成了各种恢复对称性的势。

粒子间的相互作用都是通过交换光子来实现。这种作用即包括显态粒子间的相互作用,也包括场态粒子间的相互作用,更包括显态粒子和场态粒子间的相互作用。可以说,所有粒子间的之间作用都是通过相互交换光子实现,而粒子间的各种作用本质上都是交换光子,只是表现形式不同。

粒子之间的直接作用力,实际上是微观力。如果没有场态粒子,显态粒子之间的相互作用范围十分有限,都是短程力。场主要是宏观的长程力,而微观的短程力能够解释长程力或超距力的宏观产生机理。

各种场的变化都是通过交换光子传递的,这里就能更好的理解为什么电场变化同时伴随着磁场变化,而磁场变化也伴随着电场变化。另外,一般情况下,场态粒子密度梯度较小,场态粒子通过密度规律性变化传递引力波。由于场态粒子密度很少突变,且密度变化传递的电磁波差值是体波,能量衰减更快,因此,引力波很难探测到。

场态粒子或显态粒子的势能变化一定伴随着粒子的相互作用,而这种作用都是通过交换光子的相互作用传递。交换光子实际上是粒子间的相互作用交换能量,如果没有交换光子,粒子的运动状态或能量状态不会改变,场的势能状态也不会发生改变。由于电荷对称性破缺而进行的能量交换以电磁波的形式传递,光子就成为了相互作用而传递能量的虚拟粒子。

光子在微观层面上是各种粒子间的相互作用,宏观上主要表现为电磁波的传递。但这种相互作用在量子层级上主要通过交换能量来表现,而宏观上主要表现为场,即表现为显态粒子与显态粒子的超距相互作用。所有的场都是通过场态粒子以不同的作用形式传递的,因此,显态粒子的相互作用是不能超距的,只能通过场态粒子以电磁波的形式传递。

总之,量子场是场态粒子因显态粒子的对称性破缺而产生对称性破缺而形成的各种势。电场是显态粒子电荷对称性破缺引起场态粒子规律极化,形成一种恢复电荷对称性的势,电势能的蓄积,并形成电场。磁场是显态粒子的电荷运动状态对称性破缺引起场态粒子内部电荷轨道偏转,形成电荷运动状态恢复对称性的势,电磁能蓄积,并形成电磁力。引力场是显态粒子的质量对称性破缺引起场态粒子质量对称性破缺,进而产生场态粒子整体密度梯度分布,形成密度恢复均匀分布的势,引力势能蓄积,并形成引力。归根到底,各种场都是场态粒子积聚的各种势能形成了各种恢复对称性的势。

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