Квантна теорија поља — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
. |
Направљено превођењем странице „Quantum field theory” |
||
Ред 3:
Квантна теорија поља третира честице као [[Побуђено стање|побуђена стања]] (која се називају и [[Квант|кванти]]) њихових темељних поља, која су, у одређеном смислу, фундаменталнија од основних честица. Интеракције између честица описане су појмовима интеракције у Лагранжијановој теорији поља која укључује њихова одговарајућа поља. Свака интеракција може бити визуелно представљена [[Фајнманов дијаграм|Фајмановим дијаграмима]], који су формални рачунски алати у процесу релативистичке теорије пертурбација.
== Историја ==
Као успешан теоријски радни оквир данас, квантна теорија поља произашла је из рада генерација теоријских физичара 20. века. Њен развој је почео 1920-их са описом интеракција између [[Светлост|светлости]] и [[Електрон|електрона]], кулминирајући у првој квантној теорији поља - [[Квантна електродинамика|квантној електродинамици]] . Велика теоријска препрека убрзо је уследила са појавом и постојаношћу разних бесконачности у пертурбативним прорачунима, проблем који је решен тек педесетих година прошлог века изумом ренормализацијске процедуре. Друга велика препрека била је очигледна неспособност квантне теорије поља да опише [[Слаба интеракција|слабе]] и [[Јака интеракција|јаке интеракције]], до те мере да су неки теоретичари тражили напуштање теоријског приступа. Развој теорије калибра и завршетак [[Standardni model|Стандардног модела]] 1970-их довели су до ренесансе квантне теорије поља.
=== Теоријска основа ===
[[Датотека:Magnet0873.png|мини|200x200пискел| [[Магнетно поље|Линије магнетног поља]] визуализоване употребом гвожђа. Када је комад папира посут гвозденим струготинама и постављен изнад магнетног шипка, струготине се поравнавају према смеру магнетног поља, формирајући лукове. ]]
Квантна теорија поља је резултат комбинације класичне теорије поља, [[Квантна механика|квантне механике]] и [[Specijalna teorija relativnosti|посебне релативности]].<ref name="peskin">{{Cite book|url=https://books.google.com/books/about/An_Introduction_to_Quantum_Field_Theory.html?id=i35LALN0GosC|title=An Introduction to Quantum Field Theory|last=Peskin|first=M.|last2=Schroeder|first2=D.|publisher=Westview Press|year=1995|isbn=978-0-201-50397-5|author-link=Michael Peskin}}</ref>
Најстарија успешна класична теорија поља је она која је настала из [[Универзални закон гравитације|Њутновог закона универзалне гравитације]], упркос потпуној одсутности концепта поља из његовог трактата из 1687. године ''[[Математички принципи природне филозофије]]''. Сила гравитације коју описује Њутн је „акција на даљину” - њени ефекти на удаљене објекте су тренутни, без обзира на удаљеност. Математички физичари су тек у 18. веку открили прикладан опис гравитације на основу поља - нумеричке величине (вектор) додељене свакој тачки у простору која указује на деловање гравитације на било коју честицу у тој тачки. Међутим, ово се сматрало само математичким триком. <ref name="weinberg">{{Cite journal|last=Weinberg|first=Steven|author-link=Steven Weinberg|date=1977|title=The Search for Unity: Notes for a History of Quantum Field Theory|journal=Daedalus|volume=106|issue=4|pages=17–35|jstor=20024506}}</ref>
Поља су почела да преузимају сопствено постојање са развојем [[Електромагнетизам|електромагнетизма]] у 19. веку. [[Мајкл Фарадеј]] је 1845. сковао енглески термин „поље” ({{Јез-енгл|field}}). Он је уносио поља као својства простора (чак и када је лишен материје) која имају физичке ефекте. Он се противио „акцији на даљину" и предложио да се интеракције између објеката одвијају кроз „линије силе” које испуњавају простор. Овај опис поља остаје до данас.<ref name="Hobson">{{Cite journal|last=Hobson|first=Art|year=2013|title=There are no particles, there are only fields|journal=[[American Journal of Physics]]|volume=81|issue=211|pages=211–223|arxiv=1204.4616|bibcode=2013AmJPh..81..211H|doi=10.1119/1.4789885}}</ref><ref name="Heilbron2003">{{Cite book|title=The Oxford Companion to the History of Modern Science|last=John L. Heilbron|date=14 February 2003|publisher=[[Oxford University Press]]|isbn=978-0-19-974376-6|author-link=John L. Heilbron}}</ref><ref name="Thomson1893">{{Cite book|title=Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism: Intended as a Sequel to Professor Clerk-Maxwell's 'Treatise on Electricity and Magnetism'.|last=Joseph John Thomson|publisher=Dawsons|year=1893|author-link=Joseph John Thomson}}</ref>
Теорија [[Klasičan elektromagnetizam|класичног електромагнетизма]] завршена је 1862. године са [[Максвелове једначине|Максвеловим једначинама]], које су описале однос између [[Електрично поље|електричног поља]], [[Магнетно поље|магнетног поља]], [[Електрична струја|електричне струје]] и [[Наелектрисање|електричног набоја]]. Максвелове једначине подразумевале су постојање [[Електромагнетско зрачење|електромагнетних таласа]], феномен где се електрична и магнетска поља шире из једне просторне тачке у другу при коначној брзини, која испада да је [[брзина светлости]]. „Акција на даљину” је тако коначно одбачена.<ref name="Hobson">{{Cite journal|last=Hobson|first=Art|year=2013|title=There are no particles, there are only fields|journal=[[American Journal of Physics]]|volume=81|issue=211|pages=211–223|arxiv=1204.4616|bibcode=2013AmJPh..81..211H|doi=10.1119/1.4789885}}</ref>
Упркос огромном успеху класичног електромагнетизма, није могао да узме у обзир дискретне линије у [[Emisioni spektar|атомском спектру]], нити расподелу [[Zračenje crnog tela|зрачења црног тела]] у различитим таласним дужинама.<ref name="weisskopf">{{Cite journal|last=Weisskopf|first=Victor|author-link=Victor Weisskopf|date=November 1981|title=The development of field theory in the last 50 years|journal=[[Physics Today]]|volume=34|issue=11|pages=69–85|bibcode=1981PhT....34k..69W|doi=10.1063/1.2914365}}</ref> [[Макс Планк|Планково]] истраживање зрачења црног тела означило је почетак квантне механике. Он је третирао атоме, који апсорбују и емитују електромагнетно зрачење, као ситне [[Oscilacija|осцилаторе]] са кључним својством да њихове енергије могу да преузму само низ дискретних, а не континуираних вредности. Они су познати као квантни хармонички осцилатори. Овај процес ограничавања енергије на дискретне вредности зове се квантизација.<ref name="Heisenberg1999">{{Cite book|url=https://archive.org/details/PhysicsPhilosophy|title=Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science|last=Werner Heisenberg|publisher=Prometheus Books|year=1999|isbn=978-1-57392-694-2|author-link=Werner Heisenberg}}</ref> На основу ове идеје, [[Алберт Ајнштајн]] је предложио 1905. године објашњење за [[фотоелектрични ефекат]], да се светлост састоји од појединачних пакета енергије који се називају [[Фотон|фотони]] (квант светлости). То имплицира да електромагнетно зрачење, док су таласи у класичном електромагнетном пољу, такође постоји у облику честица.<ref name="weisskopf" />
[[Нилс Бор]] је 1913. године увео [[Боров модел атома|Боров модел]] атомске структуре, при чему [[Електрон|електрони]] унутар атома могу преузети само низ дискретних, а не континуираних енергија. Ово је још један пример квантизације. Боров модел успешно је објаснио дискретну природу атомских спектралних линија. Године 1924. [[Луј де Број]] је предложио хипотезу о [[Принцип дуалности талас-честица|дуалности таласа и честица]], да микроскопске честице показују особине и таласа и честица у различитим околностима.<ref name="weisskopf">{{Cite journal|last=Weisskopf|first=Victor|author-link=Victor Weisskopf|date=November 1981|title=The development of field theory in the last 50 years|journal=[[Physics Today]]|volume=34|issue=11|pages=69–85|bibcode=1981PhT....34k..69W|doi=10.1063/1.2914365}}</ref> Уједињавање ових распршених идеја, кохерентна дисциплина, [[квантна механика]], формулисана је између 1925. и 1926. године, са важним доприносима де Броја, [[Вернер Хајзенберг|Вернера Хајзенберга]], [[Макс Борн|Макса Борна]], [[Ервин Шредингер|Ервина Шредингера]], [[Пол Дирак|Пола Дирака]] и [[Волфганг Паули|Волфганга Паулија]].{{R|weinberg|pages=22-23}}
Исте године када је изашао и његов рад о фотоелектричном ефекту, Ајнштајн је објавио своју теорију [[Specijalna teorija relativnosti|посебне релативности]], изграђену на Максвеловом електромагнетизму. Нова правила, названа [[Лоренцове трансформације|Лоренцова трансформација]], дата су за начин на који се временске и просторне координате догађаја мењају под променама брзине проматрача, а разлика између времена и простора је замагљена.{{R|weinberg|pages=19}} Предложено је да сви физички закони морају бити исти за посматраче при различитим брзинама, тј''.'' да су физички закони инваријантни под Лоренцовим трансформацијама.
Остале су још две тешкоће. [[Šredingerova jednačina|Шредингерова једначина]], на којој се темељи квантна механика, могла би објаснити стимулисану емисију зрачења из атома, где електрон емитује нови фотон под деловањем вањског електромагнетног поља, али није могла објаснити спонтану емисију, где се електрон спонтано смањује у енергији и емитује фотон чак и без дејства спољашњег електромагнетног поља. Теоријски, Шредингерова једначина није могла да опише фотоне и била је у супротности са принципима посебне релативности - време третира као обичан број, док промовише просторне координате за [[Линеарно пресликавање|линеарне операторе]].<ref name="weisskopf">{{Cite journal|last=Weisskopf|first=Victor|author-link=Victor Weisskopf|date=November 1981|title=The development of field theory in the last 50 years|journal=[[Physics Today]]|volume=34|issue=11|pages=69–85|bibcode=1981PhT....34k..69W|doi=10.1063/1.2914365}}</ref>
== Види још ==
Линија 12 ⟶ 33:
{{Reflist}}
== Додатна литература ==
<div class="refbegin columns references-column-width" style="-moz-column-width: 30em; -webkit-column-width: 30em; column-width: 30em;">{{Refbegin}}</div>
; Општа литература
Линија 49 ⟶ 71:
* {{Cite book|title=General Principles of Quantum Field Theory|last=Bogoliubov|first=N.|last2=Logunov|first2=A.A.|last3=Oksak|first3=A.I.|last4=Todorov|first4=I.T.|publisher=[[Kluwer Academic Publishers]]|year=1990|isbn=978-0-7923-0540-8|ref=harv|author-link2=Anatoly Logunov}} <bdi> {{Cite book|title=General Principles of Quantum Field Theory|last=Bogoliubov|first=N.|last2=Logunov|first2=A.A.|last3=Oksak|first3=A.I.|last4=Todorov|first4=I.T.|publisher=[[Kluwer Academic Publishers]]|year=1990|isbn=978-0-7923-0540-8|ref=harv|author-link2=Anatoly Logunov}} </bdi> {{Cite book|title=General Principles of Quantum Field Theory|last=Bogoliubov|first=N.|last2=Logunov|first2=A.A.|last3=Oksak|first3=A.I.|last4=Todorov|first4=I.T.|publisher=[[Kluwer Academic Publishers]]|year=1990|isbn=978-0-7923-0540-8|ref=harv|author-link2=Anatoly Logunov}}
* {{Cite book|title=The Quantum Theory of Fields|last=Weinberg|first=S.|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=1995|isbn=978-0521550017|volume=1|ref=harv|author-link=Steven Weinberg}} <bdi> {{Cite book|title=The Quantum Theory of Fields|last=Weinberg|first=S.|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=1995|isbn=978-0521550017|volume=1|ref=harv|author-link=Steven Weinberg}} </bdi> {{Cite book|title=The Quantum Theory of Fields|last=Weinberg|first=S.|publisher=[[Cambridge University Press]]|year=1995|isbn=978-0521550017|volume=1|ref=harv|author-link=Steven Weinberg}}
{{Refend}}
== Спољашње везе ==
{{Commons category|Quantum field theory}}
* {{springer|title=Quantum field theory|id=p/q076300}}
* ''[[:en:Stanford_Encyclopedia_of_Philosophy|Stanford Encyclopedia of Philosophy]]'': "[http://plato.stanford.edu/entries/quantum-field-theory/ Quantum Field Theory]", by Meinard Kuhlmann.
* Siegel, Warren, 2005. ''[http://insti.physics.sunysb.edu/%7Esiegel/errata.html Fields.]'' [[arxiv:hep-th/9912205|arXiv:hep-th/9912205]].
* [http://www.nat.vu.nl/~mulders/QFT-0.pdf Quantum Field Theory] by P. J. Mulders
{{Authority control}}
[[Категорија:Фундаментални концепти физике]]
[[Категорија:Математичка физика]]
| |||