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解密暗物质97-暗物质与场物质统一-经典场论与量子场论的差异

已有 352 次阅读 2024-2-8 20:00 |个人分类:我独醉|系统分类:科研笔记

只要能发现暗物质和场物质都是由正反粒子偶极子组成,你就能揭开物理学和天文学重大问题的谜底

经典场论与量子场论的差异

经典场论是研究宏观物质和场的作用规律的理论框架。它将物质和场看作连续可变的物理量,通过泛函和变分原理来描述它们的运动方程。经典场论包括了电磁场论、引力场论、流体力学等多个分支。其中,电磁场论是最为经典的例子,它描述了电磁场的传播和相互作用规律。经典场论的基本方程是场的运动方程,如麦克斯韦方程组描述了电磁场的演化,欧拉-拉格朗日方程描述了流体的运动等。经典场论是建立在经典时空观上的场理论,场的性质、作用和运动都遵循经典规律和绝对时空观。

经典场论与量子场论最大的区别就是连续性与离散性。经典场论是对场的表现形式进行了全面系统的总结,也就是说,经典场论是场的现象描述。观察到的场无处不在,是连续的,当前的量子场论是通过对经典场进行量子化得到的。

量子场论有一个很严重的问题——它甚至还不是一个数学上自洽的理论。这是因为有相互作用的量子场论,目前是通过微扰级数展开来描述的。尴尬的是,这一级数展开根本就不收敛。在标准模型中,如果只取级数展开的前几项,标准模型会给出与实验非常接近的结果;但展开项越多,标准模型的结果就与实验差距越大,甚至会趋近于无穷大。

量子场论最大的问题是没有找到真正的场物质。在量子场论中,场的激发态被解释为粒子和反粒子。对于每种类型的场,都需要定义产生算符和湮灭算符来描述粒子和反粒子的产生和湮灭过程。粒子凭空产生与粒子湮灭消失,这种思想就已经抹杀了场物质的存在,所以这样定义的量子场论并不自洽。

理论物理、数学物理的先驱一直想给量子场论一个更坚固的基础,找到一个非微扰的数学定义,是今天乃至后面几代数学家和物理学家有待解决的问题。物理学家和数学家不能使用无穷大进行计算。当理论产生无穷时,它就会对其物理相关性质疑,因为无穷作为一个概念存在,而不是任何实验可以测量的东西。这也使得理论难以用数学方法来处理。采用变通的应对之措,可以用近似的方法来回避这个问题,结果显示和实验非常吻合。

量子场论以空间为研究对象,空间是连续的,进行离散化处理的好处就是能够将隐藏在空间的场态粒子的粒子特性等都直接赋予空间,空间离散化后,并且被赋予了场态粒子的一切特性。虽然没有真正地发现场态粒子,但这样的量子场论已经无限地接近了发现场的本质。

总之,量子场论描述场的本质,经典场论描述场的现象。量子场论描述场产生机理与传递机制,经典场论描述场的外在表现形式。经典场论描述了场无处不在的连续传递表现形式,量子场论描述了离散的场态粒子对称性破缺而产生场的机理,以及通过相互诱导振荡交换光子而无处不在的连续传递机制。也就是说,经典场论对场的现象进行了精准描述,以往的量子场论虽然没有真正发现场态粒子,但通过对空间的离散化处理,歪打正着地将场态粒子的各种特性都巧妙地赋予了真空,并认为不同对称性破缺是不同的粒子,这样使量子场论成为能够精准计算的现代物理科学。

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