Runtuhnya fungsi gelombang yang diinduksi oleh pengukuran ini telah menjadi sumber dari banyak kesulitan konseptual dalam mekanika kuantum. Sebelum keruntuhan, tidak ada cara untuk memastikan di mana foton akan berakhir; itu bisa di mana saja dengan probabilitas bukan nol. Tidak ada cara untuk melacak jalur foton dari sumber ke detektor. Foton tidak nyata dalam arti bahwa pesawat terbang dari San Francisco ke New York adalah nyata.

Werner Heisenberg, antara lain, menafsirkan matematika ini berarti bahwa realitas tidak ada sampai diamati. “Gagasan tentang dunia nyata yang objektif, partikel terkecil yang ada secara objektif dalam arti yang sama dengan keberadaan batu atau pohon, apakah kita mengamatinya atau tidak, adalah mustahil,” tulisnya. John Wheeler juga menggunakan varian dari eksperimen celah ganda untuk menyatakan bahwa "tidak ada fenomena kuantum dasar yang merupakan fenomena sampai fenomena itu tercatat ("dapat diamati", "pasti direkam").

Tetapi teori kuantum sama sekali tidak memberikan petunjuk tentang apa yang dianggap sebagai "pengukuran". Ini hanya mendalilkan bahwa alat pengukur harus klasik, tanpa menentukan di mana garis antara klasik dan kuantum ini terletak, dan membiarkan pintu terbuka bagi mereka yang percaya bahwa keruntuhan menyebabkan kesadaran manusia. Mei lalu, Henry Stapp dan rekan-rekannya menyatakan bahwa eksperimen celah ganda dan variannya saat ini menunjukkan bahwa "pengamat yang sadar mungkin diperlukan" untuk memahami alam kuantum, dan bahwa dunia material didasarkan pada pikiran transpersonal.

Tetapi eksperimen-eksperimen ini bukanlah bukti empiris dari klaim-klaim tersebut. Dalam eksperimen celah ganda yang dilakukan dengan foton tunggal, seseorang hanya dapat menguji prediksi probabilistik matematika. Jika probabilitas muncul dalam proses pengiriman puluhan ribu foton identik melalui celah ganda, teori mengatakan bahwa setiap fungsi gelombang foton telah runtuh - berkat proses yang didefinisikan secara samar yang disebut pengukuran. Itu saja.

Selain itu, ada interpretasi lain dari eksperimen celah ganda. Ambil contoh, teori de Broglie-Bohm, yang menyatakan bahwa realitas adalah gelombang dan partikel. Sebuah foton pergi ke celah ganda dengan posisi tertentu setiap saat dan melewati satu celah atau yang lain; oleh karena itu, setiap foton memiliki lintasan. Ia melewati gelombang pilot, yang masuk melalui kedua celah, berinterferensi, dan kemudian mengarahkan foton ke tempat interferensi konstruktif.

Pada tahun 1979 Chris Dewdney dan rekan-rekannya di Brickbeck College London memodelkan prediksi teori ini tentang jalur partikel yang akan melewati celah ganda. Selama dekade terakhir, para peneliti telah mengkonfirmasi bahwa lintasan seperti itu ada, meskipun menggunakan teknik kontroversial yang disebut pengukuran lemah. Meski kontroversial, eksperimen menunjukkan bahwa teori de Broglie-Bohm masih mampu menjelaskan perilaku dunia kuantum.

Lebih penting lagi, teori ini tidak membutuhkan pengamat, atau pengukuran, atau kesadaran immaterial.

Begitu juga dengan apa yang disebut teori keruntuhan, yang berarti bahwa fungsi gelombang runtuh secara acak: semakin besar jumlah partikel dalam sistem kuantum, semakin besar kemungkinan keruntuhannya. Pengamat cukup mencatat hasilnya. Tim Markus Arndt di Universitas Wina di Austria menguji teori-teori ini dengan mengirimkan molekul yang lebih besar dan lebih besar melalui celah ganda. Teori keruntuhan memprediksi bahwa ketika partikel materi menjadi lebih masif dari ambang batas tertentu, mereka tidak dapat lagi berada dalam superposisi kuantum dan melewati kedua celah pada saat yang sama, dan ini menghancurkan pola interferensi. Tim Arndt mengirim molekul 800 atom melalui celah ganda dan masih melihat interferensi. Pencarian ambang berlanjut.

Roger Penrose memiliki versi teori keruntuhannya sendiri, di mana semakin tinggi massa suatu benda dalam superposisi, semakin cepat ia runtuh ke satu atau lain keadaan karena ketidakstabilan gravitasi. Sekali lagi, teori ini tidak membutuhkan pengamat atau kesadaran apa pun. Dirk Boumeester dari University of California di Santa Barbara menguji ide Penrose dengan versi eksperimen celah ganda.

Secara konseptual, idenya tidak hanya untuk menempatkan foton dalam superposisi yang melewati dua celah pada saat yang sama, tetapi juga untuk menempatkan salah satu celah dalam superposisi dan membuatnya berada di dua tempat pada waktu yang sama. Menurut Penrose, celah yang diganti akan tetap berada dalam superposisi atau runtuh dengan foton yang terbang, menghasilkan pola interferensi yang berbeda. Keruntuhan ini akan tergantung pada massa slot. Bowmeister telah mengerjakan eksperimen ini selama sepuluh tahun dan akan segera mengkonfirmasi atau membantah klaim Penrose.

Bagaimanapun, eksperimen ini menunjukkan bahwa kita belum dapat membuat pernyataan apa pun tentang sifat realitas, bahkan jika pernyataan ini didukung dengan baik secara matematis atau filosofis. Dan mengingat bahwa ahli saraf dan filsuf pikiran tidak dapat menyetujui sifat kesadaran, klaim bahwa itu mengarah pada keruntuhan fungsi gelombang adalah terlalu dini dan paling buruk menyesatkan.

Dan apa pendapat Anda? ceritakan di kami

Fisika adalah yang paling misterius dari semua ilmu pengetahuan. Fisika memberi kita pemahaman tentang dunia di sekitar kita. Hukum fisika bersifat mutlak dan berlaku untuk semua orang tanpa kecuali, tanpa memandang orang dan status sosialnya.

Artikel ini ditujukan untuk orang yang berusia di atas 18 tahun.

Apakah Anda sudah berusia di atas 18 tahun?

Penemuan mendasar dalam fisika kuantum

Isaac Newton, Nikola Tesla, Albert Einstein dan banyak lainnya adalah pemandu besar umat manusia di dunia fisika yang indah, yang, seperti para nabi, mengungkapkan kepada umat manusia rahasia terbesar alam semesta dan kemampuan untuk mengendalikan fenomena fisik. Kepala mereka yang cemerlang menembus kegelapan ketidaktahuan mayoritas yang tidak masuk akal dan, seperti bintang pemandu, menunjukkan jalan menuju umat manusia di kegelapan malam. Salah satu konduktor dalam dunia fisika ini adalah Max Planck, bapak fisika kuantum.

Max Planck tidak hanya pendiri fisika kuantum, tetapi juga penulis teori kuantum terkenal di dunia. Teori kuantum adalah komponen terpenting dari fisika kuantum. Secara sederhana, teori ini menggambarkan pergerakan, perilaku dan interaksi mikropartikel. Pendiri fisika kuantum juga membawakan kita banyak karya ilmiah lain yang telah menjadi landasan fisika modern:

• teori radiasi termal;
• teori relativitas khusus;
• penelitian di bidang termodinamika;
• penelitian di bidang optik.

Teori fisika kuantum tentang perilaku dan interaksi mikropartikel menjadi dasar fisika benda terkondensasi, fisika partikel elementer, dan fisika energi tinggi. Teori kuantum menjelaskan kepada kita esensi dari banyak fenomena dunia kita - mulai dari fungsi komputer elektronik hingga struktur dan perilaku benda langit. Max Planck, pencipta teori ini, berkat penemuannya memungkinkan kita untuk memahami esensi sejati dari banyak hal pada tingkat partikel dasar. Tetapi penciptaan teori ini jauh dari satu-satunya keunggulan ilmuwan. Dia adalah orang pertama yang menemukan hukum dasar alam semesta - hukum kekekalan energi. Kontribusi Max Planck terhadap ilmu pengetahuan sulit ditaksir terlalu tinggi. Singkatnya, penemuannya sangat berharga untuk fisika, kimia, sejarah, metodologi dan filsafat.

teori medan kuantum

Singkatnya, teori medan kuantum adalah teori deskripsi mikropartikel, serta perilakunya di ruang angkasa, interaksi satu sama lain, dan transformasi timbal balik. Teori ini mempelajari perilaku sistem kuantum dalam apa yang disebut derajat kebebasan. Nama yang indah dan romantis ini tidak berarti apa-apa bagi banyak dari kita. Untuk boneka, derajat kebebasan adalah jumlah koordinat independen yang diperlukan untuk menunjukkan gerakan sistem mekanis. Secara sederhana, derajat kebebasan adalah karakteristik gerak. Penemuan menarik di bidang interaksi partikel elementer dilakukan oleh Steven Weinberg. Dia menemukan apa yang disebut arus netral - prinsip interaksi antara quark dan lepton, di mana dia menerima Hadiah Nobel pada 1979.

Teori Kuantum Max Planck

Pada tahun sembilan puluhan abad kedelapan belas, fisikawan Jerman Max Planck mengambil studi radiasi termal dan akhirnya menerima formula untuk distribusi energi. Hipotesis kuantum, yang lahir selama studi ini, menandai awal fisika kuantum, serta teori medan kuantum, ditemukan pada tahun ke-1900. Teori kuantum Planck adalah bahwa selama radiasi termal, energi yang dihasilkan dipancarkan dan diserap tidak secara konstan, tetapi secara episodik, secara kuantum. Tahun 1900, berkat penemuan Max Planck ini, menjadi tahun lahirnya mekanika kuantum. Perlu juga disebutkan rumus Planck. Singkatnya, esensinya adalah sebagai berikut - didasarkan pada rasio suhu tubuh dan radiasinya.

Teori mekanika kuantum tentang struktur atom

Teori mekanika kuantum tentang struktur atom merupakan salah satu teori dasar konsep dalam fisika kuantum, dan memang dalam fisika pada umumnya. Teori ini memungkinkan kita untuk memahami struktur segala sesuatu yang material dan membuka tabir kerahasiaan atas apa yang sebenarnya terdiri dari benda-benda itu. Dan kesimpulan berdasarkan teori ini sangat tidak terduga. Perhatikan struktur atom secara singkat. Jadi sebenarnya atom itu terbuat dari apa? Sebuah atom terdiri dari nukleus dan awan elektron. Dasar atom, intinya, mengandung hampir seluruh massa atom itu sendiri - lebih dari 99 persen. Nukleus selalu memiliki muatan positif, dan itu menentukan unsur kimia di mana atom merupakan bagiannya. Hal yang paling menarik tentang inti atom adalah bahwa ia mengandung hampir seluruh massa atom, tetapi pada saat yang sama ia hanya menempati sepersepuluh ribu volumenya. Apa yang mengikuti dari ini? Dan kesimpulannya sangat tidak terduga. Ini berarti bahwa materi padat dalam atom hanya sepersepuluh ribu. Dan bagaimana dengan segala sesuatu yang lain? Segala sesuatu yang lain dalam atom adalah awan elektron.

Awan elektron tidak permanen dan bahkan, pada kenyataannya, bukan zat material. Awan elektron hanyalah kemungkinan elektron muncul dalam atom. Artinya, inti hanya menempati sepersepuluh ribu dalam atom, dan segala sesuatu yang lain adalah kekosongan. Dan jika kita memperhitungkan bahwa semua benda di sekitar kita, dari partikel debu hingga benda langit, planet, dan bintang, terdiri dari atom, ternyata semua materi sebenarnya terdiri dari lebih dari 99 persen kekosongan. Teori ini tampaknya benar-benar sulit dipercaya, dan penulisnya, setidaknya, orang yang tertipu, karena hal-hal yang ada di sekitar memiliki konsistensi yang solid, memiliki bobot dan dapat dirasakan. Bagaimana itu bisa terdiri dari kekosongan? Apakah ada kesalahan yang menyusup ke dalam teori struktur materi ini? Tapi tidak ada kesalahan di sini.

Semua benda material tampak padat hanya karena interaksi antar atom. Benda memiliki konsistensi padat dan padat hanya karena tarik-menarik atau tolak-menolak antar atom. Ini memastikan kepadatan dan kekerasan kisi kristal bahan kimia, yang terdiri dari semua bahan. Tetapi, hal yang menarik, ketika, misalnya, kondisi suhu lingkungan berubah, ikatan antara atom, yaitu, daya tarik dan tolakannya, dapat melemah, yang mengarah pada melemahnya kisi kristal dan bahkan kehancurannya. Ini menjelaskan perubahan sifat fisik zat ketika dipanaskan. Misalnya, ketika besi dipanaskan, ia menjadi cair dan dapat dibentuk menjadi bentuk apa pun. Dan ketika es mencair, penghancuran kisi kristal menyebabkan perubahan keadaan materi, dan berubah dari padat menjadi cair. Ini adalah contoh yang jelas dari melemahnya ikatan antara atom dan, sebagai akibatnya, melemahnya atau hancurnya kisi kristal, dan memungkinkan zat menjadi amorf. Dan alasan untuk metamorfosis misterius seperti itu justru karena zat terdiri dari materi padat hanya sepersepuluh ribu, dan segala sesuatu yang lain adalah kekosongan.

Dan zat tampaknya padat hanya karena ikatan yang kuat antara atom, dengan melemahnya zat itu berubah. Jadi, teori kuantum tentang struktur atom memungkinkan kita untuk melihat dunia di sekitar kita dengan cara yang sama sekali berbeda.

Pendiri teori atom, Niels Bohr, mengajukan konsep menarik bahwa elektron dalam atom tidak memancarkan energi secara konstan, tetapi hanya pada saat transisi antara lintasan pergerakannya. Teori Bohr membantu menjelaskan banyak proses intra-atom, dan juga membuat terobosan dalam ilmu kimia, menjelaskan batas tabel yang dibuat oleh Mendeleev. Menurut , unsur terakhir yang dapat eksis dalam ruang dan waktu memiliki nomor urut seratus tiga puluh tujuh, dan unsur-unsur mulai dari seratus tiga puluh delapan tidak dapat eksis, karena keberadaannya bertentangan dengan teori relativitas. Juga, teori Bohr menjelaskan sifat fenomena fisik seperti spektrum atom.

Ini adalah spektrum interaksi atom bebas yang muncul ketika energi dipancarkan di antara mereka. Fenomena seperti itu khas untuk zat gas, uap, dan zat dalam keadaan plasma. Dengan demikian, teori kuantum membuat revolusi dalam dunia fisika dan memungkinkan para ilmuwan untuk maju tidak hanya di bidang ilmu ini, tetapi juga di banyak bidang ilmu terkait: kimia, termodinamika, optik, dan filsafat. Dan juga memungkinkan umat manusia untuk menembus rahasia sifat segala sesuatu.

Masih banyak yang harus dilakukan oleh umat manusia dalam kesadarannya untuk menyadari sifat atom, untuk memahami prinsip-prinsip perilaku dan interaksi mereka. Setelah memahami ini, kita akan dapat memahami sifat dunia di sekitar kita, karena segala sesuatu yang mengelilingi kita, dimulai dengan partikel debu dan berakhir dengan matahari itu sendiri, dan kita sendiri - semuanya terdiri dari atom, yang sifatnya misterius. dan menakjubkan dan penuh dengan banyak rahasia.

TEORI KUANTUM

TEORI KUANTUM

teori, yang fondasinya diletakkan pada tahun 1900 oleh fisikawan Max Planck. Menurut teori ini, atom selalu memancarkan atau menerima energi sinar hanya dalam bagian-bagian, terputus-putus, yaitu, kuanta tertentu (kuanta energi), yang nilai energinya sama dengan frekuensi osilasi (kecepatan cahaya dibagi dengan panjang gelombang) dari jenis yang sesuai. radiasi, dikalikan dengan tindakan Planck (lihat . Konstanta, Mikrofisika. sebaik Mekanika kuantum). Quantum diletakkan (Ch. O. Einstein) dalam dasar teori kuantum cahaya (teori corpuscular of light), yang menurutnya cahaya juga terdiri dari kuanta yang bergerak dengan kecepatan cahaya (kuanta cahaya, foton).

Kamus Ensiklopedis Filsafat. 2010 .

Lihat apa itu "TEORI QUANTUM" di kamus lain:

Ia memiliki subbagian berikut (daftar tidak lengkap): Mekanika kuantum Teori kuantum aljabar Teori medan kuantum Elektrodinamika kuantum Kromodinamika kuantum Termodinamika kuantum Gravitasi kuantum Teori superstring Lihat juga ... ... Wikipedia

TEORI QUANTUM, sebuah teori yang, dalam kombinasi dengan teori RELATIFITAS, membentuk dasar bagi perkembangan fisika sepanjang abad ke-20. Ini menggambarkan hubungan antara ZAT dan ENERGI pada tingkat PARTIKEL DASAR atau subatom, serta ... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

teori kuantum- Cara lain penelitian adalah studi tentang interaksi materi dan radiasi. Istilah "kuantum" dikaitkan dengan nama M. Planck (1858 1947). Ini adalah masalah "benda hitam" (konsep matematika abstrak untuk objek yang mengumpulkan semua energi ... Filsafat Barat dari asal-usulnya hingga saat ini

Menggabungkan mekanika kuantum, statistik kuantum, dan teori medan kuantum... Kamus Ensiklopedis Besar

Menggabungkan mekanika kuantum, statistik kuantum, dan teori medan kuantum. * * * TEORI QUANTUM TEORI QUANTUM menggabungkan mekanika kuantum (lihat MEKANIKA QUANTUM), statistik kuantum (lihat STATISTIK QUANTUM) dan teori medan kuantum ... ... kamus ensiklopedis

teori kuantum- kvantinė teorija status sebagai T sritis fizika atitikmenys: angl. teori kuantum Quantentheorie, f rus. teori kuantum, fpranc. teori des quanta, f; teori quantique, f … Fizikos terminų odynas

fisik sebuah teori yang menggabungkan mekanika kuantum, statistik kuantum, dan teori medan kuantum. Ini didasarkan pada gagasan tentang struktur radiasi yang diskrit (terputus-putus). Menurut K.t., setiap sistem atom dapat dipastikan, ... ... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

Teori medan kuantum adalah teori kuantum sistem dengan jumlah derajat kebebasan yang tak terbatas (medan fisik). Mekanika kuantum, yang muncul sebagai generalisasi mekanika kuantum (Lihat Mekanika kuantum) sehubungan dengan masalah deskripsi ... ... Ensiklopedia Besar Soviet

- (KFT), kuantum relativistik. teori fisika. sistem dengan jumlah derajat kebebasan tak terhingga. Contoh sistem email semacam itu. besar lapangan, untuk deskripsi klakson yang lengkap setiap saat, diperlukan penetapan kekuatan listrik. dan mag. medan di setiap titik... Ensiklopedia Fisik

TEORI LAPANGAN KUANTUM. Isi:1. Medan kuantum .................. 3002. Medan bebas dan dualitas gelombang-partikel .............. 3013. Interaksi bidang.........3024. Teori gangguan .............. 3035. Divergensi dan ... ... Ensiklopedia Fisik

Buku

• Teori kuantum
• Teori Kuantum, Bohm D. Buku ini secara sistematis menyajikan mekanika kuantum non-relativistik. Penulis menganalisis secara rinci konten fisik dan memeriksa secara rinci peralatan matematika dari salah satu ...
• Teori medan kuantum Muncul dan berkembangnya Kenalan dengan salah satu teori fisika paling matematis dan abstrak Edisi 124 , Grigoriev V. Teori kuantum adalah teori fisika modern yang paling umum dan terdalam. Tentang bagaimana gagasan fisik tentang materi berubah, bagaimana mekanika kuantum muncul, dan kemudian mekanika kuantum ...

a) Latar belakang teori kuantum

Pada akhir abad ke-19, kegagalan upaya untuk menciptakan teori radiasi benda hitam berdasarkan hukum fisika klasik terungkap. Dari hukum fisika klasik, diikuti bahwa suatu zat harus memancarkan gelombang elektromagnetik pada suhu berapa pun, kehilangan energi dan menurunkan suhu ke nol mutlak. Dengan kata lain. keseimbangan termal antara materi dan radiasi tidak mungkin. Tapi ini bertentangan dengan pengalaman sehari-hari.

Lebih jelasnya dapat dijelaskan sebagai berikut. Ada konsep benda yang benar-benar hitam - benda yang menyerap radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berapa pun. Spektrum emisinya ditentukan oleh suhunya. Tidak ada tubuh yang benar-benar hitam di alam. Tubuh yang benar-benar hitam paling akurat sesuai dengan tubuh berongga buram tertutup dengan lubang. Setiap bagian dari materi bersinar ketika dipanaskan, dan dengan peningkatan suhu lebih lanjut, itu menjadi merah pertama, dan kemudian putih. Warna zat hampir tidak tergantung, karena benda yang sepenuhnya hitam itu ditentukan hanya oleh suhunya. Bayangkan rongga tertutup seperti itu, yang dipertahankan pada suhu konstan dan yang berisi benda-benda material yang mampu memancarkan dan menyerap radiasi. Jika suhu benda tersebut pada saat awal berbeda dengan suhu rongga, maka lama kelamaan sistem (rongga ditambah benda) akan cenderung kesetimbangan termodinamika, yang ditandai dengan keseimbangan antara energi yang diserap dan diukur per satuan waktu. G. Kirchhoff menetapkan bahwa keadaan kesetimbangan ini dicirikan oleh distribusi spektral tertentu dari kerapatan energi radiasi yang terkandung dalam rongga, dan juga bahwa fungsi yang menentukan distribusi spektral (fungsi Kirchhoff) bergantung pada suhu rongga. dan tidak tergantung pada ukuran rongga atau bentuknya , atau dari sifat-sifat badan material yang ditempatkan di dalamnya. Karena fungsi Kirchhoff bersifat universal, mis. adalah sama untuk setiap benda hitam, maka muncul anggapan bahwa bentuknya ditentukan oleh beberapa ketentuan termodinamika dan elektrodinamika. Namun, upaya semacam ini terbukti tidak dapat dipertahankan. Ini mengikuti dari hukum D. Rayleigh bahwa kerapatan spektral energi radiasi harus meningkat secara monoton dengan meningkatnya frekuensi, tetapi eksperimen membuktikan sebaliknya: pada awalnya, kerapatan spektral meningkat dengan meningkatnya frekuensi, dan kemudian turun. Memecahkan masalah radiasi benda hitam membutuhkan pendekatan baru yang fundamental. Itu ditemukan oleh M.Planck.

Planck pada tahun 1900 merumuskan postulat yang menyatakan bahwa suatu zat dapat memancarkan energi radiasi hanya dalam porsi terbatas yang sebanding dengan frekuensi radiasi ini (lihat bagian "Munculnya Fisika Atom dan Nuklir"). Konsep ini telah menyebabkan perubahan ketentuan tradisional yang mendasari fisika klasik. Adanya tindakan diskrit menunjukkan hubungan antara lokalisasi suatu objek dalam ruang dan waktu dengan keadaan dinamisnya. L. de Broglie menekankan bahwa "dari sudut pandang fisika klasik, hubungan ini tampaknya sama sekali tidak dapat dijelaskan dan jauh lebih tidak dapat dipahami dalam kaitannya dengan konsekuensi yang ditimbulkannya, daripada hubungan antara variabel ruang dan waktu, yang ditetapkan oleh teori relativitas. ." Konsep kuantum dalam pengembangan fisika ditakdirkan untuk memainkan peran besar.

Langkah selanjutnya dalam pengembangan konsep kuantum adalah perluasan hipotesis Planck oleh A. Einstein, yang memungkinkannya untuk menjelaskan hukum efek fotolistrik yang tidak sesuai dengan kerangka teori klasik. Inti dari efek fotolistrik adalah emisi elektron cepat oleh suatu zat di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik. Energi elektron yang dipancarkan tidak tergantung pada intensitas radiasi yang diserap dan ditentukan oleh frekuensi dan sifat zat yang diberikan, tetapi jumlah elektron yang dipancarkan tergantung pada intensitas radiasi. Tidak mungkin untuk memberikan penjelasan tentang mekanisme elektron yang dilepaskan, karena, sesuai dengan teori gelombang, gelombang cahaya, yang terjadi pada elektron, secara terus-menerus mentransfer energi padanya, dan jumlahnya per satuan waktu harus sebanding dengan intensitas insiden gelombang di atasnya. Einstein pada tahun 1905 menyarankan bahwa efek fotolistrik membuktikan struktur diskrit cahaya, yaitu bahwa energi elektromagnetik yang dipancarkan merambat dan diserap seperti partikel (kemudian disebut foton). Intensitas cahaya datang kemudian ditentukan oleh jumlah kuanta cahaya yang jatuh pada satu sentimeter persegi dari bidang yang diterangi per detik. Oleh karena itu jumlah foton yang dipancarkan oleh permukaan satuan per satuan waktu. harus sebanding dengan intensitas cahaya. Eksperimen berulang telah mengkonfirmasi penjelasan Einstein ini, tidak hanya dengan cahaya, tetapi juga dengan sinar-x dan sinar gamma. Efek A. Compton, ditemukan pada tahun 1923, memberikan bukti baru tentang keberadaan foton - hamburan elastis radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang kecil (sinar-X dan radiasi gamma) ditemukan pada elektron bebas, yang disertai dengan peningkatan panjang gelombang. Menurut teori klasik, panjang gelombang seharusnya tidak berubah selama hamburan tersebut. Efek Compton mengkonfirmasi kebenaran gagasan kuantum tentang radiasi elektromagnetik sebagai aliran foton - ini dapat dianggap sebagai tumbukan elastis foton dan elektron, di mana foton mentransfer sebagian energinya ke elektron, dan oleh karena itu frekuensinya berkurang, dan panjang gelombang bertambah.

Ada konfirmasi lain dari konsep foton. Teori atom oleh N. Bohr (1913) ternyata sangat bermanfaat, mengungkapkan hubungan antara struktur materi dan keberadaan kuanta dan menetapkan bahwa energi gerakan intra-atom juga dapat berubah hanya secara tiba-tiba. Dengan demikian, pengakuan sifat diskrit cahaya terjadi. Tetapi pada intinya itu adalah kebangkitan dari konsep cahaya sel yang sebelumnya ditolak. Oleh karena itu, masalah muncul secara alami: bagaimana menggabungkan diskrit struktur cahaya dengan teori gelombang (terutama karena teori gelombang cahaya dikonfirmasi oleh sejumlah percobaan), bagaimana menggabungkan keberadaan kuantum cahaya dengan fenomena. interferensi, bagaimana menjelaskan fenomena interferensi dari sudut pandang konsep kuantum? Dengan demikian, kebutuhan muncul untuk konsep yang akan menghubungkan aspek sel dan gelombang radiasi.

b) Prinsip kesesuaian

Untuk menghilangkan kesulitan yang muncul ketika menggunakan fisika klasik untuk membenarkan stabilitas atom (ingat bahwa hilangnya energi oleh elektron menyebabkan jatuhnya ke dalam nukleus), Bohr berasumsi bahwa atom dalam keadaan stasioner tidak memancar (lihat bagian sebelumnya). Ini berarti bahwa teori radiasi elektromagnetik tidak cocok untuk menggambarkan elektron yang bergerak di sepanjang orbit yang stabil. Tetapi konsep atom kuantum, setelah meninggalkan konsep elektromagnetik, tidak dapat menjelaskan sifat-sifat radiasi. Tugas muncul: untuk mencoba membangun korespondensi tertentu antara fenomena kuantum dan persamaan elektrodinamika untuk memahami mengapa teori elektromagnetik klasik memberikan deskripsi yang benar tentang fenomena skala besar. Dalam teori klasik, elektron yang bergerak dalam sebuah atom memancarkan cahaya dengan frekuensi yang berbeda secara terus menerus dan simultan. Dalam teori kuantum, sebaliknya, elektron yang terletak di dalam atom dalam orbit stasioner tidak memancar - radiasi kuantum hanya terjadi pada saat transisi dari satu orbit ke orbit lainnya, mis. emisi garis spektral elemen tertentu adalah proses diskrit. Jadi, ada dua pandangan yang sama sekali berbeda. Bisakah mereka diselaraskan, dan jika demikian, dalam bentuk apa?

Jelas bahwa korespondensi dengan gambar klasik hanya mungkin jika semua garis spektral dipancarkan secara bersamaan. Pada saat yang sama, jelas bahwa dari sudut pandang kuantum, emisi setiap kuantum adalah tindakan individu, dan oleh karena itu, untuk mendapatkan emisi simultan dari semua garis spektral, perlu untuk mempertimbangkan keseluruhan ansambel besar. atom dengan sifat yang sama, di mana berbagai transisi individu terjadi, yang mengarah pada emisi berbagai garis spektral elemen tertentu. . Dalam hal ini, konsep intensitas berbagai garis spektrum harus direpresentasikan secara statistik. Untuk menentukan intensitas radiasi individu kuantum, perlu untuk mempertimbangkan ansambel sejumlah besar atom identik. Teori elektromagnetik memungkinkan untuk memberikan deskripsi fenomena makroskopik, dan teori kuantum dari fenomena tersebut di mana banyak kuanta memainkan peran penting. Oleh karena itu, sangat mungkin bahwa hasil yang diperoleh teori kuantum akan cenderung klasik di wilayah banyak kuanta. Kesepakatan antara teori klasik dan kuantum harus dicari di bidang ini. Untuk menghitung frekuensi klasik dan kuantum, perlu untuk mengetahui apakah frekuensi ini bertepatan untuk keadaan stasioner yang sesuai dengan bilangan kuantum besar. Bohr menyarankan bahwa untuk perhitungan perkiraan intensitas dan polarisasi nyata, seseorang dapat menggunakan perkiraan klasik intensitas dan polarisasi, mengekstrapolasi ke wilayah bilangan kuantum kecil korespondensi yang ditetapkan untuk bilangan kuantum besar. Prinsip korespondensi ini telah dikonfirmasi: hasil fisik teori kuantum pada bilangan kuantum besar harus bertepatan dengan hasil mekanika klasik, dan mekanika relativistik pada kecepatan rendah masuk ke mekanika klasik. Formulasi umum dari prinsip korespondensi dapat dinyatakan sebagai pernyataan bahwa teori baru yang mengklaim memiliki jangkauan penerapan yang lebih luas daripada yang lama harus memasukkan yang terakhir sebagai kasus khusus. Penggunaan prinsip korespondensi dan memberikannya bentuk yang lebih tepat berkontribusi pada penciptaan mekanika kuantum dan gelombang.

Pada akhir paruh pertama abad ke-20, dua konsep muncul dalam studi tentang sifat cahaya - gelombang dan sel, yang tetap tidak dapat mengatasi kesenjangan yang memisahkan mereka. Ada kebutuhan mendesak untuk menciptakan konsep baru, di mana ide-ide kuantum harus menjadi dasarnya, dan tidak bertindak sebagai semacam "tambahan". Realisasi kebutuhan ini dilakukan dengan penciptaan mekanika gelombang dan mekanika kuantum, yang pada dasarnya merupakan satu teori kuantum baru - perbedaannya terletak pada bahasa matematika yang digunakan. Teori kuantum sebagai teori non-relativistik tentang gerak partikel mikro merupakan konsep fisika terdalam dan terluas yang menjelaskan sifat-sifat benda makroskopik. Itu didasarkan pada gagasan kuantisasi Planck-Einstein-Bohr dan hipotesis de Broglie tentang gelombang materi.

c) Mekanika gelombang

Ide utamanya muncul pada tahun 1923-1924, ketika L. de Broglie mengungkapkan gagasan bahwa elektron juga harus memiliki sifat gelombang, terinspirasi oleh analogi dengan cahaya. Pada saat ini, gagasan tentang sifat radiasi yang terpisah dan keberadaan foton telah menjadi cukup kuat, oleh karena itu, untuk sepenuhnya menggambarkan sifat-sifat radiasi, perlu untuk mewakilinya secara bergantian baik sebagai partikel atau sebagai gelombang. . Dan karena Einstein telah menunjukkan bahwa dualisme radiasi dikaitkan dengan keberadaan kuanta, wajar untuk mengajukan pertanyaan tentang kemungkinan mendeteksi dualisme semacam itu dalam perilaku elektron (dan pada umumnya partikel material). Hipotesis De Broglie tentang gelombang materi dikonfirmasi oleh fenomena difraksi elektron yang ditemukan pada tahun 1927: ternyata berkas elektron memberikan pola difraksi. (Nanti, difraksi juga akan ditemukan dalam molekul.)

Berdasarkan gagasan de Broglie tentang gelombang materi, E. Schrödinger pada tahun 1926 menurunkan persamaan dasar mekanika (yang disebutnya persamaan gelombang), yang memungkinkan untuk menentukan kemungkinan keadaan sistem kuantum dan perubahannya dalam waktu. Persamaan berisi apa yang disebut fungsi gelombang y (fungsi-psi) yang menggambarkan gelombang (dalam ruang konfigurasi abstrak). Schrödinger memberikan aturan umum untuk mengubah persamaan klasik ini menjadi persamaan gelombang, yang mengacu pada ruang konfigurasi multidimensi, dan bukan ruang tiga dimensi nyata. Fungsi psi menentukan kerapatan probabilitas untuk menemukan partikel pada titik tertentu. Dalam kerangka mekanika gelombang, sebuah atom dapat direpresentasikan sebagai nukleus yang dikelilingi oleh awan probabilitas yang aneh. Menggunakan fungsi psi, probabilitas keberadaan elektron di wilayah ruang tertentu ditentukan.

d) Mekanika kuantum (matriks).

Prinsip ketidakpastian

Pada tahun 1926, W. Heisenberg mengembangkan teori kuantum versinya dalam bentuk mekanika matriks, dimulai dari prinsip korespondensi. Dihadapkan dengan fakta bahwa dalam transisi dari sudut pandang klasik ke kuantum perlu untuk menguraikan semua kuantitas fisik dan mereduksinya menjadi satu set elemen individu yang sesuai dengan berbagai kemungkinan transisi atom kuantum, ia datang untuk mewakili masing-masing sifat fisis sistem kuantum dengan tabel bilangan (matriks). Pada saat yang sama, ia secara sadar dibimbing oleh tujuan membangun konsep fenomenologis untuk mengecualikan darinya segala sesuatu yang tidak dapat diamati secara langsung. Dalam hal ini, teori posisi, kecepatan, atau lintasan elektron dalam atom tidak perlu dimasukkan ke dalam teori, karena kita tidak dapat mengukur atau mengamati karakteristik ini. Hanya kuantitas-kuantitas yang terkait dengan keadaan diam yang diamati, transisi di antara mereka, dan radiasi yang menyertainya yang harus dimasukkan ke dalam perhitungan. Dalam matriks, unsur-unsur disusun dalam baris dan kolom, dan masing-masing memiliki dua indeks, yang satu sesuai dengan nomor kolom, dan yang lain untuk nomor baris. Elemen diagonal (yaitu, elemen yang indeksnya bertepatan) menggambarkan keadaan stasioner, dan elemen off-diagonal (elemen dengan indeks yang berbeda) menggambarkan transisi dari satu keadaan diam ke keadaan diam lainnya. Nilai elemen-elemen ini dikaitkan dengan nilai-nilai yang mencirikan radiasi selama transisi ini, diperoleh dengan menggunakan prinsip korespondensi. Dengan cara inilah Heisenberg membangun teori matriks, semua kuantitas yang seharusnya hanya menggambarkan fenomena yang diamati. Dan meskipun kehadiran dalam perangkat teori matriksnya yang mewakili koordinat dan momentum elektron dalam atom meninggalkan keraguan tentang pengecualian total kuantitas yang tidak dapat diamati, Heisenbert berhasil menciptakan konsep kuantum baru, yang merupakan langkah baru dalam pengembangan kuantum. teori, yang intinya adalah untuk menggantikan kuantitas fisik yang terjadi dalam teori atom, matriks - tabel angka. Hasil yang diperoleh dari metode yang digunakan dalam mekanika gelombang dan matriks ternyata sama, sehingga kedua konsep tersebut termasuk dalam unified quantum theory sebagai ekivalen. Metode mekanika matriks, karena kekompakannya yang lebih besar, sering kali menghasilkan hasil yang diinginkan lebih cepat. Metode mekanika gelombang dianggap lebih sesuai dengan cara berpikir fisikawan dan intuisi mereka. Kebanyakan fisikawan menggunakan metode gelombang dalam perhitungan mereka dan menggunakan fungsi gelombang.

Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastian, yang menurutnya koordinat dan momentum tidak dapat secara bersamaan mengambil nilai eksak. Untuk memprediksi posisi dan kecepatan partikel, penting untuk dapat mengukur posisi dan kecepatannya secara akurat. Dalam hal ini, semakin akurat posisi partikel (koordinatnya) diukur, semakin tidak akurat pengukuran kecepatannya.

Meskipun radiasi cahaya terdiri dari gelombang, namun sesuai dengan ide Planck, cahaya berperilaku seperti partikel, karena radiasi dan penyerapannya dilakukan dalam bentuk kuanta. Prinsip ketidakpastian, bagaimanapun, menunjukkan bahwa partikel dapat berperilaku seperti gelombang - mereka, seolah-olah, "dioleskan" di ruang angkasa, jadi kita tidak dapat berbicara tentang koordinat pasti mereka, tetapi hanya tentang kemungkinan deteksi mereka di ruang tertentu. Jadi, mekanika kuantum memperbaiki dualisme gelombang sel - dalam beberapa kasus lebih mudah untuk menganggap partikel sebagai gelombang, di lain, sebaliknya, gelombang sebagai partikel. Interferensi dapat diamati antara dua gelombang partikel. Jika puncak dan palung satu gelombang bertepatan dengan palung gelombang lain, maka mereka saling meniadakan, dan jika puncak dan palung satu gelombang bertepatan dengan puncak dan palung gelombang lain, maka mereka saling memperkuat.

e) Interpretasi teori kuantum.

Prinsip saling melengkapi

Munculnya dan perkembangan teori kuantum menyebabkan perubahan dalam ide-ide klasik tentang struktur materi, gerak, kausalitas, ruang, waktu, sifat kognisi, dll., Yang berkontribusi pada transformasi radikal dari gambaran dunia. Pemahaman klasik tentang partikel material dicirikan oleh pemisahannya yang tajam dari lingkungan, kepemilikan gerakannya sendiri, dan lokasinya di ruang angkasa. Dalam teori kuantum, sebuah partikel mulai direpresentasikan sebagai bagian fungsional dari sistem di mana ia termasuk, yang tidak memiliki koordinat dan momentum. Dalam teori klasik, gerak dianggap sebagai perpindahan partikel, yang tetap identik dengan dirinya sendiri, sepanjang lintasan tertentu. Sifat ganda dari gerakan partikel mengharuskan penolakan representasi gerakan semacam itu. Determinisme klasik (dinamis) telah digantikan oleh determinisme probabilistik (statistik). Jika sebelumnya keseluruhan dipahami sebagai jumlah dari bagian-bagian penyusunnya, maka teori kuantum mengungkapkan ketergantungan sifat-sifat partikel pada sistem di mana ia termasuk. Pemahaman klasik tentang proses kognitif dikaitkan dengan pengetahuan tentang objek material seperti yang ada dalam dirinya sendiri. Teori kuantum telah menunjukkan ketergantungan pengetahuan tentang suatu objek pada prosedur penelitian. Jika teori klasik mengklaim lengkap, maka teori kuantum berkembang sejak awal sebagai tidak lengkap, berdasarkan sejumlah hipotesis, yang maknanya pada awalnya jauh dari jelas, dan oleh karena itu ketentuan utamanya menerima interpretasi yang berbeda, interpretasi yang berbeda. .

Ketidaksepakatan muncul terutama tentang makna fisik dari dualitas mikropartikel. De Broglie pertama kali mengajukan konsep gelombang pilot, yang menurutnya gelombang dan partikel hidup berdampingan, gelombang memimpin partikel. Suatu formasi material nyata yang mempertahankan kestabilannya adalah partikel, karena justru partikel itulah yang memiliki energi dan momentum. Gelombang yang membawa partikel mengontrol sifat gerak partikel. Amplitudo gelombang pada setiap titik dalam ruang menentukan probabilitas lokalisasi partikel di dekat titik ini. Schrödinger pada dasarnya memecahkan masalah dualitas partikel dengan menghilangkannya. Baginya, partikel bertindak sebagai formasi gelombang murni. Dengan kata lain, partikel adalah tempat gelombang, di mana energi terbesar gelombang terkonsentrasi. Interpretasi de Broglie dan Schrödinger pada dasarnya adalah upaya untuk menciptakan model visual dalam semangat fisika klasik. Namun, ini ternyata tidak mungkin.

Heisenberg mengusulkan interpretasi teori kuantum, melanjutkan (seperti yang ditunjukkan sebelumnya) dari fakta bahwa fisika seharusnya hanya menggunakan konsep dan kuantitas berdasarkan pengukuran. Oleh karena itu Heisenberg meninggalkan representasi visual dari gerakan elektron dalam atom. Perangkat makro tidak dapat memberikan deskripsi gerakan partikel dengan fiksasi momentum dan koordinat secara simultan (yaitu dalam pengertian klasik) karena pengendalian interaksi perangkat dengan partikel yang pada dasarnya tidak lengkap - karena hubungan ketidakpastian, pengukuran momentum tidak memungkinkan untuk menentukan koordinat dan sebaliknya. Dengan kata lain, karena ketidaktepatan pengukuran yang mendasar, prediksi teori hanya dapat bersifat probabilistik, dan probabilitas adalah konsekuensi dari ketidaklengkapan mendasar informasi tentang gerakan partikel. Keadaan ini mengarah pada kesimpulan tentang runtuhnya prinsip kausalitas dalam pengertian klasik, yang mengasumsikan prediksi nilai-nilai tepat dari momentum dan posisi. Oleh karena itu, dalam kerangka teori kuantum, kita tidak berbicara tentang kesalahan dalam pengamatan atau eksperimen, tetapi tentang kurangnya pengetahuan yang mendasar, yang diekspresikan dengan menggunakan fungsi probabilitas.

Interpretasi Heisenberg tentang teori kuantum dikembangkan oleh Bohr dan disebut interpretasi Kopenhagen. Dalam kerangka interpretasi ini, ketentuan utama teori kuantum adalah prinsip komplementaritas, yang berarti keharusan untuk menggunakan kelas konsep, perangkat, dan prosedur penelitian yang saling eksklusif yang digunakan dalam kondisi spesifiknya dan saling melengkapi untuk memperoleh gambaran holistik dari objek yang diteliti dalam proses kognisi. Prinsip ini mengingatkan pada hubungan ketidakpastian Heisenberg. Jika kita berbicara tentang definisi momentum dan koordinat sebagai prosedur penelitian yang saling eksklusif dan saling melengkapi, maka ada alasan untuk mengidentifikasi prinsip-prinsip ini. Namun, makna prinsip komplementaritas lebih luas daripada hubungan ketidakpastian. Untuk menjelaskan stabilitas atom, Bohr menggabungkan ide klasik dan kuantum tentang gerakan elektron dalam satu model. Prinsip saling melengkapi, dengan demikian, memungkinkan representasi klasik untuk dilengkapi dengan yang kuantum. Setelah mengungkapkan kebalikan dari gelombang dan sifat sel darah cahaya dan tidak menemukan kesatuannya, Bohr condong ke ide dua, setara satu sama lain, metode deskripsi - gelombang dan sel darah - dengan kombinasi selanjutnya. Jadi lebih tepat dikatakan bahwa prinsip saling melengkapi adalah pengembangan dari hubungan ketidakpastian, yang menyatakan hubungan koordinat dan momentum.

Sejumlah ilmuwan telah menafsirkan pelanggaran prinsip determinisme klasik dalam kerangka teori kuantum demi indeternisme. Bahkan, di sini prinsip determinisme berubah bentuknya. Dalam kerangka fisika klasik, jika pada saat awal waktu posisi dan keadaan gerak elemen-elemen sistem diketahui, adalah mungkin untuk memprediksi posisinya secara lengkap pada saat waktu mendatang. Semua sistem makroskopik tunduk pada prinsip ini. Bahkan dalam kasus-kasus ketika probabilitas perlu diperkenalkan, selalu diasumsikan bahwa semua proses dasar benar-benar deterministik dan bahwa hanya sejumlah besar dan perilakunya yang tidak teratur yang membuat seseorang menggunakan metode statistik. Dalam teori kuantum, situasinya secara fundamental berbeda. Untuk menerapkan prinsip deternisasi, di sini perlu diketahui koordinat dan momentum, dan hal ini dilarang oleh hubungan ketidakpastian. Penggunaan probabilitas di sini memiliki arti yang berbeda dibandingkan dengan mekanika statistik: jika dalam mekanika statistik probabilitas digunakan untuk menggambarkan fenomena skala besar, maka dalam teori kuantum, probabilitas, sebaliknya, diperkenalkan untuk menggambarkan proses dasar itu sendiri. Semua ini berarti bahwa di dunia benda-benda berskala besar prinsip dinamis kausalitas beroperasi, dan dalam mikrokosmos - prinsip kausalitas probabilistik.

Interpretasi Kopenhagen mengandaikan, di satu sisi, deskripsi eksperimen dalam istilah fisika klasik, dan, di sisi lain, pengakuan konsep-konsep ini sebagai tidak akurat sesuai dengan keadaan sebenarnya. Inkonsistensi inilah yang menentukan kemungkinan teori kuantum. Konsep fisika klasik merupakan bagian penting dari bahasa alami. Jika kita tidak menggunakan konsep-konsep ini untuk menggambarkan eksperimen kita, kita tidak akan bisa saling memahami.

Cita-cita fisika klasik adalah objektivitas pengetahuan yang lengkap. Tetapi dalam kognisi kami menggunakan instrumen, dan dengan demikian, seperti yang dikatakan Heinzerberg, elemen subjektif dimasukkan ke dalam deskripsi proses atom, karena instrumen dibuat oleh pengamat. “Kita harus ingat bahwa apa yang kita amati bukanlah alam itu sendiri, tetapi alam yang muncul sebagaimana terungkap dengan cara kita mengajukan pertanyaan. Karya ilmiah dalam fisika terdiri dari mengajukan pertanyaan tentang alam pada bahasa yang kita gunakan dan mencoba untuk mendapatkan jawaban di dalamnya. sebuah eksperimen yang dilakukan dengan sarana yang kita miliki. Ini mengingatkan kita pada kata-kata Bohr tentang teori kuantum: jika kita mencari harmoni dalam hidup, kita tidak boleh lupa bahwa dalam permainan kehidupan kita adalah penonton dan partisipan. jelas bahwa dalam sikap ilmiah kita terhadap alam, aktivitas kita sendiri menjadi penting di mana kita harus berurusan dengan bidang alam yang hanya dapat ditembus melalui sarana teknis yang paling penting "

Representasi klasik ruang dan waktu juga terbukti tidak mungkin digunakan untuk menggambarkan fenomena atom. Inilah yang ditulis oleh pencipta teori kuantum lain tentang ini: "Keberadaan kuantum aksi mengungkapkan hubungan yang sama sekali tak terduga antara geometri dan dinamika: ternyata kemungkinan melokalisasi proses fisik dalam ruang geometris bergantung pada keadaan dinamisnya. teori relativitas telah mengajarkan kita untuk mempertimbangkan sifat-sifat lokal ruang-waktu tergantung pada distribusi materi di alam semesta. Namun, keberadaan kuanta membutuhkan transformasi yang jauh lebih dalam dan tidak lagi memungkinkan kita untuk mewakili pergerakan objek fisik. sepanjang garis tertentu dalam ruang-waktu (garis dunia).Sekarang tidak mungkin untuk menentukan keadaan gerak, berdasarkan kurva yang menggambarkan posisi berturut-turut dari suatu objek dalam ruang dari waktu ke waktu.Sekarang kita perlu mempertimbangkan keadaan dinamis bukan sebagai konsekuensi dari lokalisasi spatio-temporal, tetapi sebagai aspek independen dan tambahan dari realitas fisik"

Diskusi tentang masalah interpretasi teori kuantum telah mengungkap pertanyaan tentang status teori kuantum - apakah itu teori lengkap tentang gerak partikel mikro. Pertanyaan ini pertama kali dirumuskan dengan cara ini oleh Einstein. Posisinya diekspresikan dalam konsep parameter tersembunyi. Einstein berangkat dari pemahaman teori kuantum sebagai teori statistik yang menggambarkan pola-pola yang terkait dengan perilaku bukan partikel tunggal, tetapi ansambel mereka. Setiap partikel selalu terlokalisasi secara ketat dan secara bersamaan memiliki nilai momentum dan posisi tertentu. Relasi ketidakpastian tidak mencerminkan struktur nyata realitas pada tingkat mikroproses, tetapi ketidaklengkapan teori kuantum - hanya saja pada tingkatnya kita tidak dapat secara bersamaan mengukur momentum dan koordinat, meskipun sebenarnya ada, tetapi sebagai parameter tersembunyi ( tersembunyi dalam kerangka teori kuantum). Einstein menganggap deskripsi keadaan partikel dengan bantuan fungsi gelombang tidak lengkap, dan karena itu ia mempresentasikan teori kuantum sebagai teori gerak mikropartikel yang tidak lengkap.

Bohr mengambil posisi berlawanan dalam diskusi ini, berangkat dari pengakuan ketidakpastian objektif parameter dinamis mikropartikel sebagai alasan sifat statistik teori kuantum. Menurut pendapatnya, penyangkalan Einstein tentang keberadaan kuantitas yang tidak pasti secara objektif membuat fitur gelombang yang melekat pada mikropartikel tidak dapat dijelaskan. Bohr menganggap mustahil untuk kembali ke konsep klasik tentang gerak partikel mikro.

Di tahun 50-an. Pada abad ke-20, D.Bohm kembali ke konsep de Broglie tentang pilot gelombang, menghadirkan gelombang psi sebagai medan nyata yang terkait dengan partikel. Pendukung teori kuantum interpretasi Kopenhagen dan bahkan beberapa penentangnya tidak mendukung posisi Bohm, namun berkontribusi pada studi yang lebih mendalam tentang konsep de Broglie: partikel mulai dianggap sebagai formasi khusus yang muncul dan bergerak di bidang psi, tetapi mempertahankan individualitasnya. Karya P.Vigier, L.Yanoshi, yang mengembangkan konsep ini, dinilai oleh banyak fisikawan sebagai terlalu "klasik".

Dalam literatur filosofis Rusia pada periode Soviet, interpretasi Kopenhagen atas teori kuantum dikritik karena "kepatuhan pada sikap positivis" dalam interpretasi proses kognisi. Namun, sejumlah penulis membela validitas interpretasi Kopenhagen atas teori kuantum. Penggantian cita-cita klasik kognisi ilmiah dengan yang non-klasik disertai dengan pemahaman bahwa pengamat, yang mencoba membangun gambaran suatu objek, tidak dapat dialihkan dari prosedur pengukuran, yaitu. peneliti tidak dapat mengukur parameter objek yang diteliti seperti sebelum prosedur pengukuran. W. Heisenberg, E. Schrödinger dan P. Dirac meletakkan prinsip ketidakpastian sebagai dasar teori kuantum, di mana partikel tidak lagi memiliki momentum dan koordinat yang pasti dan saling bebas. Teori kuantum dengan demikian memperkenalkan unsur ketidakpastian dan keacakan ke dalam sains. Dan meskipun Einstein tidak setuju dengan ini, mekanika kuantum konsisten dengan eksperimen, dan karena itu menjadi dasar dari banyak bidang pengetahuan.

f) Statistik kuantum

Bersamaan dengan perkembangan gelombang dan mekanika kuantum, komponen lain dari teori kuantum berkembang - statistik kuantum atau fisika statistik sistem kuantum yang terdiri dari sejumlah besar partikel. Atas dasar hukum klasik gerak partikel individu, sebuah teori tentang perilaku agregat mereka diciptakan - statistik klasik. Demikian pula, berdasarkan hukum kuantum gerak partikel, statistik kuantum diciptakan yang menggambarkan perilaku objek makro dalam kasus di mana hukum mekanika klasik tidak berlaku untuk menggambarkan gerakan mikropartikel penyusunnya - dalam hal ini, sifat kuantum muncul di sifat-sifat objek makro. Penting untuk diingat bahwa sistem dalam hal ini dipahami hanya sebagai partikel yang berinteraksi satu sama lain. Pada saat yang sama, sistem kuantum tidak dapat dianggap sebagai kumpulan partikel yang mempertahankan individualitasnya. Dengan kata lain, statistik kuantum membutuhkan penolakan representasi keterbedaan partikel - ini disebut prinsip identitas. Dalam fisika atom, dua partikel dengan sifat yang sama dianggap identik. Namun, identitas ini tidak diakui sebagai mutlak. Jadi, dua partikel dengan sifat yang sama setidaknya dapat dibedakan secara mental.

Dalam statistik kuantum, kemampuan untuk membedakan antara dua partikel dengan sifat yang sama sama sekali tidak ada. Statistik kuantum berangkat dari fakta bahwa dua keadaan sistem, yang berbeda satu sama lain hanya dengan permutasi dua partikel dengan sifat yang sama, adalah identik dan tidak dapat dibedakan. Dengan demikian, posisi utama statistika kuantum adalah prinsip identitas partikel identik yang termasuk dalam sistem kuantum. Di sinilah sistem kuantum berbeda dari sistem klasik.

Dalam interaksi mikropartikel, peran penting dimiliki oleh spin - momen intrinsik dari momentum mikropartikel. (Pada tahun 1925, D. Uhlenbeck dan S. Goudsmit pertama kali menemukan keberadaan spin elektron). Putaran elektron, proton, neutron, neutrino, dan partikel lain dinyatakan sebagai nilai setengah bilangan bulat; untuk foton dan pi-meson, sebagai nilai bilangan bulat (1 atau 0). Tergantung pada putarannya, mikropartikel mematuhi salah satu dari dua jenis statistik yang berbeda. Sistem partikel identik dengan putaran bilangan bulat (boson) mematuhi statistik kuantum Bose-Einstein, ciri khasnya adalah jumlah partikel yang berubah-ubah dapat berada di setiap keadaan kuantum. Jenis statistik ini diusulkan pada tahun 1924 oleh S. Bose dan kemudian diperbaiki oleh Einstein). Pada tahun 1925, untuk partikel dengan putaran setengah bilangan bulat (fermion), E. Fermi dan P. Dirac (tidak tergantung satu sama lain) mengusulkan jenis statika kuantum lain, yang diberi nama Fermi-Dirac. Fitur karakteristik dari jenis statika ini adalah bahwa jumlah partikel yang berubah-ubah dapat berada di setiap keadaan kuantum. Persyaratan ini disebut prinsip pengecualian W. Pauli, yang ditemukan pada tahun 1925. Statistik tipe pertama dikonfirmasi dalam studi objek seperti benda hitam mutlak, tipe kedua - gas elektron dalam logam, nukleon dalam inti atom , dll.

Prinsip Pauli memungkinkan untuk menjelaskan keteraturan dalam pengisian kulit oleh elektron dalam atom multielektron, untuk memberikan alasan bagi sistem periodik unsur Mendeleev. Prinsip ini mengungkapkan sifat khusus partikel yang mematuhinya. Dan sekarang sulit untuk memahami mengapa dua partikel identik saling melarang satu sama lain untuk menempati keadaan yang sama. Jenis interaksi ini tidak ada dalam mekanika klasik. Apa sifat fisiknya, apa sumber fisik larangannya - masalah yang menunggu untuk diselesaikan. Satu hal yang jelas hari ini: interpretasi fisik dari prinsip pengecualian dalam kerangka fisika klasik tidak mungkin.

Kesimpulan penting dari statistika kuantum adalah proposisi bahwa partikel yang memasuki sistem apa pun tidak identik dengan partikel yang sama, tetapi memasuki sistem dengan tipe yang berbeda atau bebas. Ini menyiratkan pentingnya tugas mengidentifikasi secara spesifik pembawa material dari properti sistem tertentu.

g) Teori medan kuantum

Teori medan kuantum adalah perpanjangan prinsip kuantum untuk deskripsi medan fisik dalam interaksi mereka dan transformasi timbal balik. Mekanika kuantum berkaitan dengan deskripsi interaksi energi yang relatif rendah di mana jumlah partikel yang berinteraksi adalah kekal. Pada energi interaksi tinggi dari partikel paling sederhana (elektron, proton, dll.), interkonversi mereka terjadi, mis. beberapa partikel menghilang, yang lain dilahirkan, dan jumlahnya berubah. Sebagian besar partikel elementer tidak stabil, meluruh secara spontan hingga partikel stabil terbentuk - proton, elektron, foton, dan neutron. Dalam tumbukan partikel elementer, jika energi partikel yang berinteraksi cukup besar, ada produksi ganda partikel dengan spektrum yang berbeda. Karena teori medan kuantum dimaksudkan untuk menggambarkan proses pada energi tinggi, maka teori itu harus memenuhi persyaratan teori relativitas.

Teori medan kuantum modern mencakup tiga jenis interaksi partikel elementer: interaksi lemah, yang terutama menentukan peluruhan partikel yang tidak stabil, kuat dan elektromagnetik, yang bertanggung jawab atas transformasi partikel selama tumbukan.

Teori medan kuantum, yang menjelaskan transformasi partikel elementer, tidak seperti mekanika kuantum, yang menjelaskan gerakannya, tidak konsisten dan lengkap, penuh dengan kesulitan dan kontradiksi. Cara paling radikal untuk mengatasinya dianggap sebagai penciptaan teori medan terpadu, yang harus didasarkan pada hukum terpadu interaksi materi primer - spektrum massa dan putaran semua partikel elementer, serta nilai-nilai muatan partikel, harus diturunkan dari persamaan umum. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa teori medan kuantum menetapkan tugas untuk mengembangkan pemahaman yang lebih dalam tentang partikel elementer yang muncul karena medan sistem partikel elementer lainnya.

Interaksi medan elektromagnetik dengan partikel bermuatan (terutama elektron, positron, muon) dipelajari oleh elektrodinamika kuantum, yang didasarkan pada konsep diskrit radiasi elektromagnetik. Medan elektromagnetik terdiri dari foton dengan sifat gelombang sel. Interaksi radiasi elektromagnetik dengan partikel bermuatan dianggap oleh elektrodinamika kuantum sebagai penyerapan dan emisi foton oleh partikel. Sebuah partikel dapat memancarkan foton dan kemudian menyerapnya.

Jadi, keberangkatan fisika kuantum dari fisika klasik adalah menolak untuk menggambarkan peristiwa individu yang terjadi dalam ruang dan waktu, dan menggunakan metode statistik dengan gelombang probabilitasnya. Tujuan fisika klasik adalah untuk menggambarkan benda-benda dalam ruang dan waktu dan untuk membentuk hukum yang mengatur perubahan benda-benda ini dalam waktu. Fisika kuantum, berurusan dengan peluruhan radioaktif, difraksi, emisi garis spektrum, dan sejenisnya, tidak dapat dipenuhi dengan pendekatan klasik. Penilaian seperti "objek ini dan itu memiliki properti ini dan itu", yang merupakan karakteristik mekanika klasik, diganti dalam fisika kuantum dengan penilaian seperti "objek ini dan itu memiliki properti ini dan itu dengan ini dan itu. tingkat kemungkinan." Jadi, dalam fisika kuantum ada hukum yang mengatur perubahan probabilitas dari waktu ke waktu, sedangkan dalam fisika klasik kita berurusan dengan hukum yang mengatur perubahan pada objek individu dari waktu ke waktu. Realitas yang berbeda mematuhi hukum yang berbeda.

Fisika kuantum menempati tempat khusus dalam pengembangan ide-ide fisik dan gaya berpikir secara umum. Di antara ciptaan terbesar dari pikiran manusia tidak diragukan lagi teori relativitas - khusus dan umum, yang merupakan sistem ide baru yang menyatukan mekanika, elektrodinamika dan teori gravitasi dan memberikan pemahaman baru tentang ruang dan waktu. Tapi itu adalah teori yang, dalam arti tertentu, merupakan penyelesaian dan sintesis fisika abad kesembilan belas, yaitu. itu tidak berarti pemutusan total dengan teori-teori klasik. Teori kuantum, di sisi lain, pecah dengan tradisi klasik, ia menciptakan bahasa baru dan gaya berpikir baru yang memungkinkan seseorang untuk menembus ke dalam mikrokosmos dengan keadaan energi diskrit dan menggambarkannya dengan memperkenalkan karakteristik yang tidak ada dalam fisika klasik, yang pada akhirnya memungkinkan untuk memahami esensi dari proses atom. Tetapi pada saat yang sama, teori kuantum memperkenalkan unsur ketidakpastian dan keacakan ke dalam sains, yang membedakannya dari sains klasik.

TEORI LAPANGAN KUANTUM.

1. Bidang kuantum .................. 300

2. Bidang bebas dan dualitas gelombang-partikel .................................. 301

3. Interaksi bidang.........302

4. Teori gangguan ............... 303

5. Divergensi dan renormalisasi ......... 304

6. Asimtotik UV dan kelompok renormalisasi .......... 304

7. Bidang kalibrasi ............... 305

8. Gambaran besar .......... 307

9. Prospek dan masalah .............. 307

teori medan kuantum(QFT) - teori kuantum sistem relativistik dengan jumlah derajat kebebasan (bidang relativistik) yang sangat besar, yang bersifat teoretis. dasar untuk mendeskripsikan mikropartikel, interaksi dan transformasinya.

1. Bidang kuantum Medan kuantum (sebaliknya - terkuantisasi) adalah semacam sintesis dari konsep-konsep klasik. bidang jenis elektromagnetik dan bidang probabilitas mekanika kuantum. Menurut modern Menurut gagasan, medan kuantum adalah bentuk materi yang paling mendasar dan universal yang mendasari semua manifestasi konkretnya. Ide klasik bidang muncul di kedalaman teori elektromagnetisme Faraday - Maxwell dan akhirnya mengkristal dalam proses menciptakan khusus. teori relativitas, yang mengharuskan ditinggalkannya eter sebagai bahan pembawa e-magn. proses. Pada saat yang sama, medan harus dianggap bukan suatu bentuk gerak untuk a -l. lingkungan, tetapi spesifik. bentuk materi dengan sifat yang sangat tidak biasa. Tidak seperti partikel, klasik medan diciptakan dan dihancurkan secara terus-menerus (dipancarkan dan diserap oleh muatan), memiliki derajat kebebasan yang tak terbatas dan tidak terlokalisasi dalam suatu tertentu. titik ruang-waktu, tetapi dapat merambat di dalamnya, mentransmisikan sinyal (interaksi) dari satu partikel ke partikel lain dengan kecepatan terbatas yang tidak melebihi dengan. Munculnya ide-ide kuantum menyebabkan revisi klasik. gagasan tentang kontinuitas mekanisme emisi n dan sampai pada kesimpulan bahwa proses ini terjadi secara terpisah - dengan emisi dan penyerapan kuanta e-magn. bidang - foton. Timbul kontradiksi dari sudut pandang klasik. gambar fisika ketika dengan e-magn. foton dibandingkan dengan medan dan beberapa fenomena dapat ditafsirkan hanya dalam bentuk gelombang, sementara yang lain - hanya dengan bantuan konsep kuanta, yang disebut dualitas gelombang-partikel. Kontradiksi ini diselesaikan sebagai berikut. penerapan ide-ide mekanika kuantum ke lapangan. Dinamis variabel el-magn. bidang - potensi TETAPI , j dan kuat listrik. dan mag. bidang E , H - telah menjadi operator kuantum, tunduk pada def. hubungan permutasi dan bekerja pada fungsi gelombang (amplitudo, atau vektor negara) sistem. Dengan demikian, fisik baru objek - bidang kuantum yang memenuhi persamaan klasik. , tetapi memiliki nilai mekanika kuantumnya sendiri. operator. Sumber kedua dari konsep umum medan kuantum adalah fungsi gelombang partikel y ( x, t), yang bukan merupakan fisik independen. magnitudo, dan amplitudo keadaan partikel: probabilitas apapun yang berhubungan dengan fisik partikel. kuantitas dinyatakan dalam ekspresi yang bilinear dalam y. Jadi, dalam mekanika kuantum, medan baru, medan amplitudo probabilitas, ternyata terkait dengan setiap partikel material. Generalisasi relativistik dari fungsi y membawa P. A. M. Dirac (R. A. M. Dirac) ke fungsi gelombang empat komponen elektron y a (a=1, 2, 3, 4), yang ditransformasikan menurut representasi spinor Grup Lorenz. Segera disadari bahwa secara umum setiap departemen. mikropartikel relativistik harus dikaitkan dengan medan lokal yang mengimplementasikan representasi tertentu dari grup Lorentz dan memiliki fisik. arti dari amplitudo probabilitas. Generalisasi untuk kasus banyak partikel menunjukkan bahwa jika mereka memenuhi prinsip indistinguishability ( prinsip identitas), maka untuk menggambarkan semua partikel, satu bidang dalam ruang-waktu empat dimensi sudah cukup, yang merupakan operator dalam pengertian . Ini dicapai dengan transisi ke mekanika kuantum baru. representasi - representasi dari nomor isian (atau representasi sekunder kuantisasi). Bidang operator yang diperkenalkan dengan cara ini ternyata benar-benar analog dengan el-magn terkuantisasi. berbeda dari itu hanya dalam pilihan representasi grup Lorentz dan, mungkin, dalam metode kuantisasi. Seperti e-mag. bidang, satu bidang tersebut sesuai dengan seluruh rangkaian partikel identik dari jenis yang diberikan, misalnya, satu operator lapangan dirac menggambarkan semua elektron (dan positron!) dari Semesta. Dengan demikian, gambaran universal tentang struktur seragam semua materi muncul. Untuk menggantikan medan dan partikel klasik. fisikawan datang bersatu nat. objek adalah medan kuantum dalam ruang-waktu empat dimensi, satu untuk setiap jenis partikel atau medan (klasik). Tindakan dasar dari setiap interaksi menjadi interaksi beberapa. medan pada satu titik dalam ruang-waktu, atau - dalam bahasa sel - transformasi lokal dan seketika dari beberapa partikel menjadi partikel lain. Klasik interaksi berupa gaya-gaya yang bekerja antar partikel ternyata merupakan efek sekunder yang dihasilkan dari pertukaran kuanta medan yang mentransfer interaksi tersebut.
2. Bidang bebas dan dualitas gelombang-partikel Sesuai dengan fisik umum yang diuraikan di atas. gambar secara sistematis Penyajian QFT dapat dimulai dari representasi lapangan dan corpuscular. Dalam pendekatan lapangan, seseorang harus terlebih dahulu membangun teori klasik yang sesuai lapangan, kemudian dikenakan kuantisasi [mirip dengan kuantisasi e-mag. bidang oleh W. Heisenberg dan W. Pauli] dan, akhirnya, mengembangkan interpretasi sel untuk bidang terkuantisasi yang dihasilkan. Konsep awal utama di sini adalah lapangan dan(X) (indeks sebuah menghitung komponen bidang) yang ditentukan pada setiap titik ruang-waktu x=(ct,x) dan melaksanakan to-l. representasi yang cukup sederhana dari grup Lorentz. Teori selanjutnya dibangun paling sederhana dengan bantuan formalisme Lagrangian; pilih lokal [mis. e. hanya bergantung pada komponen medan dan(X) dan turunan pertamanya d m dan(X)=du a /dx m = dan m ( X) (m=0, 1, 2, 3) pada satu titik X] kuadratik Poincaré-invarian (lihat grup poincaré) Lagrangian L(x) = L(u a , q m kamu b) dan dari prinsip aksi terkecil mendapatkan persamaan gerak. Untuk Lagrangian kuadrat, mereka adalah medan bebas linier yang memenuhi prinsip superposisi. Berdasarkan atas Tidak ada teorema dari invarian aksi S terhadap masing-masing parameter. kelompok mengikuti pelestarian (kebebasan waktu) dari satu, yang secara eksplisit ditunjukkan oleh teorema, fungsi integral dari dan dan d m kamu b. Karena grup Poincaré itu sendiri adalah 10-parametrik, QFT harus mempertahankan 10 kuantitas, yang kadang-kadang disebut fundams. dinamis besaran: dari invarian terhadap empat pergeseran dalam ruang-waktu empat dimensi mengikuti kekekalan empat komponen vektor energi-momentum R m saya = 1/2 E ijk M jk dan tiga yang disebut. meningkatkan N i = c - aku M 0saya(saya, j, k= 1, 2, 3, E ijk- tensor antisimetris tunggal sepenuhnya; indeks yang muncul dua kali lipat menyiratkan penjumlahan). Dengan ibu. sudut pandang sepuluh pound. nilai- R m , M i , N i- esensi generator grup Poincare. Jika aksi tetap invarian dan saat melakukan di bidang yang dipertimbangkan beberapa transformasi berkelanjutan lainnya yang tidak termasuk dalam grup Poincaré - transformasi ext. simetri, - dari teorema Noether maka adanya dinamika kekekalan baru. kuantitas. Dengan demikian, sering diasumsikan bahwa fungsi medan kompleks, dan kondisi menjadi Hermitian dikenakan pada Lagrangian (lih. Operator pertapa) dan memerlukan invarian tindakan sehubungan dengan global transformasi pengukur(fase a tidak bergantung pada X) dan(X)""saya sebuah dan(X), kamu*(X)""e - saya sebuah kamu*(X). Kemudian ternyata (sebagai konsekuensi dari teorema Noether) bahwa muatan adalah kekal

Oleh karena itu, fungsi kompleks dan dapat digunakan untuk menggambarkan muatan. bidang. Tujuan yang sama dapat dicapai dengan memperluas jangkauan nilai yang dilalui oleh indeks sebuah, sehingga mereka juga menunjukkan arah dalam isotop. ruang, dan membutuhkan tindakan untuk menjadi invarian di bawah rotasi di dalamnya. Perhatikan bahwa muatan Q belum tentu listrik. muatan, itu dapat berupa karakteristik apa pun yang dilestarikan dari bidang yang tidak terkait dengan grup Poincaré, misalnya, nomor lepton, keanehan, nomor baryon dll. Kuantisasi kanonik, menurut prinsip umum mekanika kuantum, adalah bahwa koordinat umum [yaitu e. (tak terbatas) kumpulan nilai semua komponen bidang kamu 1 , . . ., kamu tidak di semua titik x ruang di beberapa titik waktu t(dalam presentasi yang lebih canggih - di semua titik dari beberapa permukaan luar angkasa s] dan momentum umum p b(x, t)=dL/du b(x, t) dideklarasikan sebagai operator yang bekerja pada amplitudo keadaan (vektor keadaan) dari sistem, dan hubungan komutasi dikenakan pada mereka:

selain itu, tanda "+" atau "-" sesuai dengan kuantisasi Fermi - Dirac atau Bose - Einstein (lihat di bawah). di sini d ab - Simbol Kronecker,d( x-y) - fungsi delta Dirak. Karena peran waktu yang berbeda dan jalan yang tak terelakkan untuk kerangka acuan tertentu, hubungan permutasi (1) melanggar simetri eksplisit ruang dan waktu, dan pelestarian invarian relativistik memerlukan hal khusus. bukti dari. Selain itu, relasi (1) tidak mengatakan apa pun tentang pergantian. sifat-sifat medan dalam pasangan titik ruang-waktu yang mirip waktu - nilai medan pada titik-titik tersebut bergantung secara kausal, dan permutasinya hanya dapat ditentukan dengan menyelesaikan persamaan gerak bersama-sama dengan (1). Untuk medan bebas, yang persamaan geraknya linier, masalah seperti itu dapat diselesaikan dalam bentuk umum dan memungkinkan seseorang untuk menetapkan - dan, terlebih lagi, dalam bentuk simetris relativistik - hubungan permutasi medan pada dua titik arbitrer X dan pada.

Di Sini D t - fungsi permutasi Pauli - Jordan Memuaskan Klein - persamaan Gordon P ab- polinomial yang memastikan kepuasan sisi kanan (2) dari persamaan gerak sepanjang X dan oleh pada, - Operator D-Alamber, t adalah massa kuantum medan (selanjutnya, sistem satuan h= dengan= 1). Dalam pendekatan sel untuk deskripsi kuantum relativistik partikel bebas, vektor keadaan partikel harus membentuk representasi tak tereduksi dari grup Poincaré. Yang terakhir diperbaiki dengan mengatur nilai-nilai operator Casimir (operator yang bepergian dengan sepuluh generator grup R m saya dan tidak ada), di mana grup Poincaré memiliki dua. Yang pertama adalah operator kuadrat massa m 2 =R m R m . Pada m 2 No. 0, operator Casimir kedua adalah kuadrat dari putaran biasa (tiga dimensi), dan pada massa nol, operator heliks (proyeksi putaran ke arah gerak). Jangkauan m 2 kontinu - kuadrat massa dapat memiliki non-negatif. nilai-nilai, m 20; spektrum spin diskrit, dapat memiliki nilai bilangan bulat atau setengah bilangan bulat: 0, 1 / 2 , 1, ... Selain itu, juga perlu untuk menentukan perilaku vektor keadaan ketika mencerminkan jumlah sumbu koordinat ganjil . Jika tidak ada karakteristik lain yang diperlukan, partikel dikatakan tidak memiliki nilai intrinsik. derajat kebebasan dan disebut. partikel netral sejati. Jika tidak, partikel memiliki muatan dari satu jenis atau lainnya. Untuk memperbaiki keadaan partikel di dalam representasi, dalam mekanika kuantum perlu untuk mengatur nilai dari set lengkap operator perjalanan. Pilihan set seperti itu ambigu; untuk partikel bebas, lebih mudah untuk mengambil tiga komponen momentumnya R dan proyeksi kembali aku s ke-l. arah. Dengan demikian, keadaan satu partikel bebas yang benar-benar netral sepenuhnya dicirikan oleh angka-angka yang diberikan t, l s , p x, p y , p z , s, dua yang pertama menentukan tampilan, dan empat berikutnya - status di dalamnya. Untuk pengisian. partikel akan ditambahkan lain; mari kita tunjukkan mereka dengan huruf t. Dalam representasi nomor pekerjaan, keadaan kumpulan partikel identik adalah tetap mengisi angka n p,s, t dari semua status satu partikel (indeks yang mencirikan representasi, secara keseluruhan, tidak ditulis). Pada gilirannya, vektor keadaan | np, s, t > ditulis sebagai hasil aksi pada keadaan vakum |0> (yaitu, keadaan di mana tidak ada partikel sama sekali) dari operator kreasi a + (p, s, t):

Operator Kelahiran sebuah+ dan operator pemusnahan konjugat Hermitiannya sebuah - memenuhi hubungan permutasi

di mana tanda "+" dan "-" masing-masing sesuai dengan kuantisasi Fermi - Dirac dan Bose - Einstein, dan bilangan okupasinya tepat. nilai-nilai operator untuk jumlah partikel T. o., vektor keadaan sistem yang mengandung satu partikel masing-masing dengan bilangan kuantum p 1 , s 1 , t 1 ; p 2 , s 2, t2; . . ., ditulis sebagai

Untuk memperhitungkan sifat lokal dari teori, perlu untuk menerjemahkan operator a b menjadi representasi koordinat. Sebagai fungsi transformasi, akan lebih mudah untuk menggunakan klasik. solusi persamaan gerak medan bebas yang sesuai dengan indeks tensor (atau spinor) sebuah dan indeks simetri internal q. Maka operator penciptaan dan pemusnahan dalam representasi koordinat adalah:


Operator-operator ini, bagaimanapun, masih tidak cocok untuk membangun QFT lokal: baik komutator dan antikomutatornya sebanding dengan fungsi non-Pauli-Jordania D t, dan bagian frekuensi positif dan negatifnya D 6 m(x-y)[Dm =D + m +D - m], yang untuk pasangan titik yang mirip ruang angkasa X dan pada tidak menghilang. Untuk mendapatkan medan lokal, diperlukan superposisi dari operator penciptaan dan pemusnahan (5). Untuk partikel yang benar-benar netral, ini dapat dilakukan secara langsung dengan mendefinisikan medan kovarian Lorentz lokal sebagai:
kamu(x)=kamu(+ ) (X) + dan(-) (X). (6)
Tapi untuk pengisian. partikel, Anda tidak dapat melakukan ini: operator sebuah + t dan sebuah- t di (6) akan meningkatkan satu, dan yang lain akan mengurangi muatan, dan kombinasi linier mereka tidak akan memiliki yang pasti dalam hal ini. properti. Oleh karena itu, untuk membentuk bidang lokal, seseorang harus memasangkan dengan operator kreasi sebuah + t adalah operator pemusnahan bukan dari partikel yang sama, tetapi dari partikel baru (ditandai dengan tilde di atas) yang menerapkan representasi yang sama dari grup Poincaré, yaitu, memiliki massa dan putaran yang persis sama, tetapi berbeda dari yang asli dengan tanda muatan (tanda semua muatan t), dan tuliskan:

Dari teorema pauli sekarang mengikuti bahwa untuk bidang putaran bilangan bulat, fungsi bidang yang melakukan representasi unik dari grup Lorentz, ketika dikuantisasi menurut komutator Bose - Einstein [ dan(X), dan(pada)]_ atau [ dan(X), v*(pada)]_ sebanding fungsi D m(x-y) dan menghilang di luar kerucut cahaya, sedangkan untuk representasi dua nilai bidang dari putaran setengah bilangan bulat, hal yang sama dicapai untuk antikomutator [ dan(X), dan(pada)] + (atau [ v(x), v* (kamu)] +) dalam kuantisasi Fermi±Dirac. Dinyatakan oleh f-lam (6) atau (7) hubungan antara fungsi-fungsi kovarian Lorentz dari medan yang memenuhi persamaan linier dan atau v, v* dan operator penciptaan dan pemusnahan partikel bebas dalam mekanika kuantum stasioner. negara adalah tikar yang tepat. deskripsi dualisme gelombang sel darah. Partikel baru "lahir" oleh operator, yang tanpanya tidak mungkin untuk membangun bidang lokal (7), yang disebut - dalam kaitannya dengan yang asli - antipartikel. Keniscayaan keberadaan antipartikel untuk setiap muatan. partikel - salah satu dari Ch. kesimpulan dari teori kuantum medan bebas.
3. Interaksi bidang Solusi (6) dan (7) ur-tion dari bidang proporsi bebas. operator penciptaan dan pemusnahan partikel dalam keadaan stasioner, yaitu, mereka hanya dapat menggambarkan situasi seperti itu ketika tidak ada yang terjadi pada partikel. Untuk juga mempertimbangkan kasus-kasus di mana beberapa partikel mempengaruhi gerakan orang lain atau berubah menjadi orang lain, perlu untuk membuat persamaan gerak nonlinier, yaitu, untuk memasukkan dalam Lagrangian, selain istilah kuadrat di bidang, juga istilah dengan lebih tinggi derajat. Dari sudut pandang teori yang berkembang selama ini, interaksi seperti Lagrangians L ke dapat berupa fungsi apa pun dari medan dan turunan pertamanya, yang hanya memenuhi sejumlah kondisi sederhana: 1) lokalitas interaksi, yang mensyaratkan bahwa L ke(x) tergantung pada perbedaan. bidang dan(X) dan turunan pertamanya hanya pada satu titik dalam ruang-waktu X; 2) invarian relativistik, untuk memenuhi pemotongan L ke harus skalar sehubungan dengan transformasi Lorentz; 3) invarian dalam transformasi dari grup simetri internal, jika ada, untuk model yang dipertimbangkan. Untuk teori dengan bidang yang kompleks, ini mencakup, khususnya, persyaratan bahwa Lagrangian menjadi Hermitian dan invarian di bawah transformasi pengukur yang dapat diterima dalam teori tersebut. Selain itu, seseorang dapat mengharuskan teori tersebut menjadi invarian di bawah transformasi diskrit tertentu, seperti inversi spasial P, pembalikan waktu T dan konjugasi muatan C(mengganti partikel dengan antipartikel). Terbukti ( teorema CPT) bahwa setiap interaksi yang memenuhi kondisi 1)-3) harus selalu invarian terhadap waktu yang sama. melakukan tiga transformasi diskrit ini. Ragam interaksi Lagrangian yang memenuhi syarat 1)-3) seluas, misalnya, ragam fungsi Lagrange dalam klasik mekanik, dan tentunya Pada tahap pengembangan QFT, tampaknya teori itu tidak menjawab pertanyaan mengapa beberapa dari mereka, dan bukan yang lain, terwujud di alam. Namun, setelah ide renormalisasi Divergensi UV (lihat Bagian 5 di bawah) dan implementasinya yang brilian di elektrodinamika kuantum(QED) kelas interaksi yang dominan - dapat dinormalisasi ulang - dipilih. Kondisi 4) - kemampuan renormalisasi ternyata sangat terbatas, dan penambahannya pada kondisi 1)-3) hanya menyisakan interaksi dengan L ke bentuk polinomial derajat rendah di bidang yang dipertimbangkan, dan bidang putaran tinggi apa pun umumnya dikecualikan dari pertimbangan. Dengan demikian, interaksi dalam QFT yang dapat direnormalisasi tidak memungkinkan - sangat kontras dengan klasik. dan mekanika kuantum - tidak ada fungsi sewenang-wenang: segera setelah satu set bidang tertentu dipilih, kesewenang-wenangan di L ke terbatas pada nomor tetap konstanta interaksi(konstanta kopling). Sistem lengkap persamaan QFT dengan interaksi (dalam Representasi Heisenberg) merupakan persamaan gerak yang diperoleh dari Lagrangian penuh (sistem terhubung persamaan diferensial dalam turunan parsial dengan istilah nonlinier interaksi dan aksi diri) dan kanonik. hubungan permutasi (1). Solusi tepat dari masalah semacam itu hanya dapat ditemukan dalam sejumlah kecil konten rendah secara fisik. kasus (misalnya, untuk model tertentu dalam ruang-waktu dua dimensi). Di sisi lain, kanonik hubungan permutasi melanggar, seperti yang telah disebutkan, simetri relativistik eksplisit, yang menjadi berbahaya jika, alih-alih solusi eksak, seseorang puas dengan solusi perkiraan. Oleh karena itu, praktis nilai kuantisasi dalam bentuk (1) kecil. Naib. metode berdasarkan transisi ke tampilan interaksi, di mana bidang dan a(x) memenuhi persamaan gerak linier untuk medan bebas, dan semua pengaruh interaksi dan aksi-diri ditransfer ke evolusi temporal amplitudo keadaan , yang sekarang tidak konstan, tetapi berubah sesuai dengan persamaan seperti Schrödinger persamaan:

dan Hamiltonian interaksi petunjuk(t) dalam representasi ini tergantung pada waktu melalui bidang dan a(x), mematuhi persamaan bebas dan hubungan permutasi relativistik-kovarian (2); dengan demikian, ternyata tidak perlu secara eksplisit menggunakan kanonik komutator (1) untuk bidang yang berinteraksi. Sebagai perbandingan dengan eksperimen, teori harus memecahkan masalah hamburan partikel, yang dalam formulasinya diasumsikan bahwa secara asimtotik, sebagai t""-:(+:) sistem dalam keadaan stasioner (akan menjadi stasioner) _ : (Ф + :), dan b: sedemikian rupa sehingga partikel-partikel di dalamnya tidak berinteraksi karena jarak timbal balik yang besar (Lihat juga Hipotesis adiabatik), sehingga semua pengaruh timbal balik partikel hanya terjadi pada waktu yang terbatas di dekat t=0 dan mengubah _ : menjadi + : = S F_ : . Operator S ditelepon matriks hamburan(atau S-matriks); melalui kuadrat dari elemen matriksnya

probabilitas transisi dari awal yang diberikan dinyatakan. negara bagian F saya dalam beberapa keadaan akhir f, yaitu eff. perbedaan bagian proses. Itu., S-matrix memungkinkan Anda untuk menemukan probabilitas fisik. proses tanpa menyelidiki detail evolusi temporal yang dijelaskan oleh amplitudo ( t). Namun S-matriks biasanya dibangun berdasarkan persamaan (8), yang mengakui solusi formal dalam bentuk kompak:
.

menggunakan operator T kronologis pemesanan yang mengatur semua operator lapangan dalam urutan waktu yang menurun t=x 0 (lihat Pekerjaan kronologis). Ekspresi (10), bagaimanapun, agak simbolis. catatan prosedur mengikuti. persamaan integrasi (8) dari -: ke +: selama interval waktu yang sangat kecil ( t, t+D t) daripada solusi yang dapat digunakan. Hal ini setidaknya dapat dilihat dari fakta bahwa untuk kelancaran perhitungan elemen matriks (9) perlu untuk mewakili matriks hamburan dalam bentuk tidak kronologis, tetapi produk biasa, di mana semua operator pembuatan berada di sebelah kiri operator pemusnahan. Tugas mengubah satu pekerjaan menjadi pekerjaan lain adalah kesulitan nyata dan tidak dapat diselesaikan secara umum.
4. Teori gangguan Untuk alasan ini, untuk solusi konstruktif dari masalah, kita harus menggunakan asumsi bahwa interaksinya lemah, yaitu, kecilnya interaksi Lagrangian. L ke. Kemudian Anda dapat menguraikan secara kronologis. eksponen dalam ekspresi (10) dalam deret teori gangguan, dan elemen matriks (9) akan diekspresikan dalam setiap orde teori gangguan dalam hal elemen matriks tidak secara kronologis. eksponen, dan kronologis sederhana. produk dari jumlah interaksi yang sesuai Lagrangians:

(P adalah urutan teori gangguan), yaitu, akan perlu untuk mengubah ke bentuk normal bukan eksponensial, tetapi polinomial sederhana dari jenis tertentu. Tugas ini praktis dilakukan dengan bantuan teknologi diagram Feynman dan aturan Feynman. Dalam teknik Feynman, setiap bidang dan a(x) dicirikan oleh fungsi Green kausalnya ( mualim atau fungsi penyebaran) Dc aa"(x-y), digambarkan dalam diagram dengan garis, dan setiap interaksi - oleh konstanta kopling dan faktor matriks dari suku yang sesuai dalam L ke ditunjukkan pada diagram puncak. Popularitas teknik diagram Feynman, selain kemudahan penggunaan, adalah karena kejelasannya. Diagram memungkinkan, seolah-olah, untuk menyajikan dengan mata kepala sendiri proses propagasi (garis) dan interkonversi (simpul) partikel - nyata pada awalnya. dan keadaan akhir dan maya dalam perantara (pada jalur internal). Ekspresi yang sangat sederhana diperoleh untuk elemen matriks dari setiap proses dalam urutan terendah dari teori gangguan, yang sesuai dengan apa yang disebut diagram pohon yang tidak memiliki loop tertutup - setelah transisi ke representasi impuls, tidak ada integrasi yang tersisa di dalamnya sama sekali. Untuk yang utama proses QED, ekspresi tersebut untuk elemen matriks diperoleh pada awal QFT di con. 20-an dan ternyata sesuai dengan eksperimen (tingkat korespondensi 10 - 2 -10 - 3 , yaitu, dari urutan konstanta struktur halus a). Namun, upaya untuk menghitung koreksi radiasi(yaitu, koreksi yang terkait dengan memperhitungkan perkiraan yang lebih tinggi) untuk ekspresi ini, misalnya, untuk Klein - Nishina - Tamm f-le (lihat. Klein - rumus Nishina) untuk hamburan Compton, berlari ke spesifik. kesulitan. Diagram dengan loop tertutup dari garis sesuai dengan koreksi tersebut partikel maya, yang momentumnya tidak ditentukan oleh hukum kekekalan, dan koreksi totalnya sama dengan jumlah kontribusi dari semua momentum yang mungkin. Ternyata dalam banyak kasus integral atas momentum partikel virtual yang timbul dari penjumlahan kontribusi ini menyimpang di wilayah UV, yaitu, koreksi itu sendiri ternyata tidak hanya tidak kecil, tetapi juga tak terbatas. Menurut hubungan ketidakpastian, jarak kecil sesuai dengan impuls besar. Oleh karena itu, orang dapat berpikir bahwa fisik Asal usul divergensi terletak pada gagasan tentang lokalitas interaksi. Dalam hal ini, kita dapat berbicara tentang analogi dengan energi tak terbatas dari el-magn. medan muatan titik dalam klasik. elektrodinamika.
5. Divergensi dan renormalisasi Secara formal, secara matematis, munculnya divergensi disebabkan oleh fakta bahwa penyebar D c (x) adalah fungsi tunggal (lebih tepatnya, digeneralisasi) yang berada di sekitar kerucut cahaya di x 2 ~0 X 2. Oleh karena itu, produk mereka yang muncul dalam elemen matriks, yang sesuai dengan loop tertutup dalam diagram, tidak didefinisikan dengan baik dengan Math. sudut pandang. Gambar impuls Fourier dari produk tersebut mungkin tidak ada, tetapi - secara formal - dinyatakan dalam integral impuls divergen. Misalnya integral Feynman
(di mana R- eksternal 4-impuls, k- momentum integrasi), sesuai dengan diagram satu loop paling sederhana dengan dua internal. garis skalar (Gbr.), tidak ada.

Dia proporsional. Transformasi Fourier dari persegi propagator D c (x) medan skalar dan divergen secara logaritmik pada batas atas (yaitu, di wilayah UV momentum maya | k|"":, sehingga, misalnya, jika integral dipotong pada batas atas di | k|=L, maka

di mana Saya menipu ( R) adalah ekspresi terakhir.
Masalah divergensi UV diselesaikan (setidaknya dari sudut pandang memperoleh ekspresi hingga untuk sebagian besar kuantitas yang menarik secara fisik) di babak ke-2. 40-an berdasarkan gagasan renormalisasi (renormalisasi). Inti dari yang terakhir adalah bahwa efek tak terbatas dari fluktuasi kuantum yang sesuai dengan loop tertutup diagram dapat dipisahkan menjadi faktor-faktor yang memiliki karakter koreksi terhadap karakteristik awal sistem. Akibatnya, massa dan konstanta kopling g berubah karena interaksi, yaitu, mereka dinormalisasi kembali. Dalam hal ini, karena divergensi UV, penambahan renormalisasi menjadi sangat besar. Oleh karena itu, hubungan renormalisasi

m 0 ""m=m 0 + D m=m 0 Z m (. . .),

g 0 ""g = g 0+D g = g 0 Z g(. . .)

(di mana Z m, Z g- faktor renormalisasi), menghubungkan yang asli, yang disebut. massa benih m 0 dan muatan benih (yaitu konstanta kopling) g 0 dengan fisik t, g, ternyata tunggal. Agar tidak berurusan dengan ekspresi tak terbatas yang tidak berarti, satu atau lain tambahan diperkenalkan. regularisasi divergensi(mirip dengan cutoff yang digunakan dalam (13) di | k|=L. Dalam argumen (ditunjukkan di bagian kanan (14) dengan titik) radiat. amandemen D m, D g, serta faktor renormalisasi Z saya, di samping itu t 0 dan g 0 , berisi dependensi tunggal pada parameter tambahan. regularisasi. Divergensi dihilangkan dengan mengidentifikasi massa dan muatan yang dinormalisasi kembali m dan g dengan fisik mereka nilai-nilai. Dalam praktiknya, untuk menghilangkan divergensi, metode memasukkan ke dalam Lagrangian asli juga sering digunakan anggota kontra dan ekspresikan t 0 dan g 0 di Lagrangian dalam hal fisik m dan g hubungan formal berbanding terbalik dengan (14). Memperluas (14) menjadi seri secara fisik. parameter interaksi:

t 0 = t + gM 1 + g 2 M 2 + ..., g 0 = g + g 2 G 1 + g 3 G 2 + ...,

pilih koefisien tunggal M l, G aku dengan demikian, untuk secara tepat mengkompensasi divergensi yang muncul dalam integral Feynman. Kelas model QFT di mana program semacam itu dapat dilakukan secara berurutan dalam semua urutan teori gangguan dan di mana, oleh karena itu, semua divergensi UV tanpa kecuali dapat "dihilangkan" menjadi faktor renormalisasi massa dan konstanta kopling, yang disebut kelas teori yang dapat direnormalisasi. Dalam teori kelas ini, semua elemen matriks dan fungsi Green, sebagai hasilnya, diekspresikan secara non-tunggal dalam bentuk fisik. massa, muatan, dan kinematika. variabel. Dalam model yang dapat direnormalisasi, oleh karena itu, jika diinginkan, seseorang dapat sepenuhnya abstrak dari parameter telanjang dan divergensi UV, dipertimbangkan secara terpisah, dan sepenuhnya mencirikan hasil teoretis. perhitungan dengan menetapkan jumlah terbatas fisik. nilai massa dan muatan. Tikar. dasar dari pernyataan ini adalah Bogolyubov - teorema Parasyuk tentang renormalisasi. Resep yang agak sederhana untuk mendapatkan ekspresi bernilai tunggal terbatas untuk elemen matriks mengikuti darinya, diformalkan dalam bentuk yang disebut. R-operasi Bogolyubov. Pada saat yang sama, dalam model yang tidak dapat direnormalisasi, contohnya adalah formulasi yang sekarang usang dalam bentuk Fermi Lagrangian lokal empat fermion, tidak mungkin untuk "menggabungkan" semua divergensi menjadi "agregat" yang menormalkan kembali massa dan biaya. Model QFT yang dapat dinormalisasi dicirikan, sebagai suatu peraturan, oleh konstanta kopling tak berdimensi, kontribusi divergen logaritmik untuk renormalisasi konstanta kopling dan massa fermion, dan jari-jari divergen kuadratik. koreksi massa partikel skalar (jika ada). Untuk model seperti itu, sebagai hasil dari prosedur renormalisasi, kami memperoleh teori gangguan renormalisasi, ke surga dan berfungsi sebagai dasar untuk praktis. perhitungan. Dalam model QFT yang dapat direnormalisasi, peran penting dimainkan oleh fungsi Green yang direnormalisasi (propagator berpakaian) dan bagian atas, termasuk efek interaksi. Mereka dapat diwakili oleh jumlah suku yang tak terbatas, sesuai dengan diagram Feynman yang semakin kompleks dengan jumlah dan jenis ext yang tetap. garis. Untuk jumlah seperti itu, seseorang dapat memberikan definisi formal baik melalui media vakum kronologis produk dari operator lapangan dalam representasi interaksi dan matriks-S (yang setara dengan rata-rata vakum dari T-produk lengkap, yaitu Heisenberg, operator), atau melalui turunan fungsional dari menghasilkan fungsional Z (J), diungkapkan melalui apa yang disebut. matriks hamburan diperluas S( J), secara fungsional tergantung pada bantu. klasik sumber J a (x) bidang dan a(x). Formalisme menghasilkan fungsional di QFT analog dengan formalisme statistik yang sesuai. fisika. Ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan fungsi Green lengkap dan ur-tion fungsi verteks dalam turunan fungsional - persamaan Schwinger, dari mana, pada gilirannya, seseorang dapat memperoleh rantai diferensial integro tak terbatas. ur-ny - -Persamaan Dyson. Yang terakhir seperti rantai ur-tion untuk korelasi. statistik f-tsy. fisika.
6. Asimtotik UV dan kelompok renormalisasi Divergensi UV di QFT terkait erat dengan energi tinggi. asimtotik dari ekspresi yang dinormalisasi. Misalnya, logaritma. divergensi (12) dari integral Feynman yang paling sederhana Aku p) menjawab logaritma. asimtotik

integral reguler terakhir (13), serta ekspresi renormalisasi yang sesuai. Karena dalam model yang dapat direnormalisasi dengan konstanta kopling tak berdimensi, divergensi utamanya adalah logaritmik. karakter, asimtotik UV aku-loop integral, sebagai aturan (pengecualian adalah kasusnya asimtotik logaritmik ganda), memiliki di sini struktur khas ( gL)aku, di mana L=ln(- R 2/m2), p adalah momentum "besar", dan m adalah beberapa parameter dimensi massa yang muncul dalam proses renormalisasi. Oleh karena itu, untuk | . yang cukup besar R 2 | pertumbuhan logaritma mengkompensasi kecilnya konstanta kopling g dan timbul masalah dalam menentukan suku sembarang dari deret bentuk

dan menjumlahkan seri seperti itu ( sebuah lm- koefisien numerik). Solusi dari masalah ini difasilitasi dengan menggunakan metode kelompok renormalisasi, yang didasarkan pada karakter grup dari transformasi hingga yang analog dengan fungsi renormalisasi tunggal (14) dan transformasi Green yang menyertainya. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk secara efektif menjumlahkan set kontribusi tak terbatas tertentu dari diagram Feynman dan, khususnya, untuk mewakili ekspansi ganda (15) sebagai ekspansi tunggal:

dimana fungsi fl memiliki karakteristik geom. progresi atau kombinasi dari progresi dengan logaritma dan eksponennya. Ternyata di sini sangat penting bahwa syarat penerapan f-l tipe (15), yang berbentuk g<<1, gL<< 1 digantikan oleh yang jauh lebih lemah: - disebut. muatan invarian, yang dalam pendekatan paling sederhana (satu loop) memiliki bentuk jumlah geom. kemajuan dalam argumen GL: (b 1 - koefisien numerik). Misalnya, dalam QED muatan invarian sebanding dengan bagian transversal dari propagator foton d, dalam pendekatan satu loop ternyata sama dengan

apalagi, di k 2 /m2 >0 L= ln( k 2/m2)+ saya p( k- 4-momentum foton virtual). Ekspresi ini, yang merupakan jumlah dari Ch. logaritma bentuk a(a L)n, memiliki apa yang disebut. tiang hantu di k 2 =-m 2 e 3 p/a representasi spektral untuk propagator foton). Kehadiran tiang ini erat kaitannya dengan masalah yang disebut. biaya nol,t. e.mengubah muatan yang dinormalisasi kembali menjadi nol pada nilai muatan "benih" yang terbatas. Kesulitan yang terkait dengan munculnya tiang hantu kadang-kadang ditafsirkan bahkan sebagai bukti ext. inkonsistensi QED, dan transfer hasil ini ke tradisional. model interaksi hadron yang kuat yang dapat direnormalisasi - sebagai indikasi inkonsistensi seluruh QFT lokal secara keseluruhan. Namun, kesimpulan utama seperti itu, dibuat berdasarkan fl Ch. logaritma. perkiraan ternyata tergesa-gesa. Sudah memperhitungkan kontribusi "mengikuti utama" ~a 2 (a L)m, mengarah ke pendekatan dua loop, menunjukkan bahwa posisi kutub bergeser secara nyata. Analisis yang lebih umum dalam kerangka metode renormalisasi. kelompok mengarah pada kesimpulan tentang penerapan f-ly (16) hanya di wilayah yaitu, tentang ketidakmungkinan membuktikan atau menyangkal keberadaan "kontradiksi kutub" berdasarkan satu atau beberapa kelanjutan dari seri (15). Dengan demikian, paradoks fenomena kutub hantu (atau renormalisasi muatan ke nol) ternyata hantu - untuk memutuskan apakah kesulitan ini benar-benar muncul dalam teori, itu hanya mungkin jika kita dapat memperoleh hasil yang tidak ambigu. di wilayah kopling kuat Untuk saat ini, hanya kesimpulan yang tersisa bahwa, seperti yang diterapkan pada spinor QED, teori perturbasi bukanlah, meskipun kecil tanpa syarat dari parameter ekspansi a, teori tertutup secara logis. Untuk QED, bagaimanapun, masalah ini dapat dianggap murni akademis, karena, menurut (16), bahkan pada energi raksasa ~ (10 15 -10 16) GeV, dipertimbangkan dalam modern. model kombinasi interaksi, kondisinya tidak dilanggar. Situasi dalam mesodinamika kuantum, teori interaksi medan meson pseudoskalar dengan medan fermion nukleon, tampak jauh lebih serius. 60-an persatuan kandidat untuk peran model renormalizable dari interaksi yang kuat. Di dalamnya, konstanta kopling efektif besar pada energi biasa, dan - jelas tidak sah - pertimbangan oleh teori gangguan menyebabkan kesulitan yang sama dari muatan nol. Sebagai hasil dari semua studi yang dijelaskan, pandangan yang agak pesimis telah muncul. sudut pandang tentang prospek masa depan QFT yang dapat direnormalisasi. Dari teori murni sudut pandang tampaknya kualitas. variasi teori semacam itu dapat diabaikan: untuk setiap model yang dapat direnormalisasi, semua efek interaksi - untuk konstanta kopling kecil dan energi sedang - terbatas pada perubahan karakteristik partikel bebas yang tidak dapat diamati dan fakta bahwa transisi kuantum terjadi antara keadaan dengan partikel tersebut, dengan probabilitas perkiraan terendah yang sekarang mungkin untuk menghitung koreksi (kecil) dari yang lebih tinggi. Untuk konstanta kopling besar atau energi besar asimtotik, teori yang tersedia - sekali lagi, terlepas dari model spesifiknya - tidak dapat diterapkan. QED tetap satu-satunya (sangat brilian) aplikasi ke dunia nyata yang memenuhi keterbatasan ini. Situasi ini berkontribusi pada pengembangan metode non-Hamilton (seperti teori medan kuantum aksiomatik, pendekatan aljabar di KTP, teori medan kuantum konstruktif). Harapan besar ditempatkan pada metode relasi dispersi dan analitik penelitian. sifat matriks S. M N. peneliti mulai mencari jalan keluar dari kesulitan-kesulitan di jalan revisi utama. ketentuan renormalisasi lokal QFT dengan bantuan pengembangan non-kanonik. arah: pada dasarnya non-linear (yaitu, non-polinomial), non-lokal, tidak pasti (lihat Teori medan kuantum nonpolinomial, Teori medan kuantum nonlokal, Metrik tak tentu), dll. Sumber pandangan baru tentang situasi umum di QFT adalah penemuan teori baru. fakta yang berhubungan dengan non-abelian bidang kalibrasi. 7. Bidang kalibrasi Bidang pengukur (termasuk non-Abelian Yanga - Ladang penggilingan) terkait dengan invarians sehubungan dengan beberapa kelompok G transformasi pengukur lokal. Contoh paling sederhana dari bidang pengukur adalah el-magn. bidang A m di QED terkait dengan grup abelian kamu(l). Dalam kasus umum simetri tak terputus, medan Yang-Mills, seperti foton, memiliki massa diam nol. Mereka dikonversi oleh representasi grup terlampir G, membawa indeks yang sesuai B ab m ( x) dan mematuhi persamaan gerak non-linier (yang dilinierkan hanya untuk grup Abelian). Interaksi mereka dengan medan materi akan menjadi invarian pengukur jika diperoleh dengan memperluas turunan (lihat Gambar. turunan kovarian): dalam Lagrangian bebas dari medan dan dengan konstanta tak berdimensi yang sama g, yang masuk ke bidang Lagrangian PADA. Seperti e-mag. lapangan, bidang Yang-Mills adalah sistem yang dibatasi. Ini, serta ketidakhadiran yang nyata dari partikel vektor tak bermassa (selain foton), minat terbatas pada bidang semacam itu, dan selama lebih dari 10 tahun mereka dianggap sebagai model elegan yang tidak ada hubungannya dengan dunia nyata. Situasi berubah ke lantai 2. 60-an, ketika mereka dapat dikuantisasi dengan metode integrasi fungsional (lihat. Metode integral fungsional) dan temukan bahwa baik medan Yang-Mills murni yang tidak bermassa dan medan yang berinteraksi dengan fermion dapat dinormalisasi ulang. Setelah ini, sebuah metode diusulkan untuk pengenalan massa "lunak" ke dalam bidang ini menggunakan efek pemutusan simetri spontan. Berdasarkan itu Mekanisme Higgs memungkinkan kita untuk mengomunikasikan massa ke kuanta bidang Yang-Mills tanpa melanggar renormalisasi model. Atas dasar ini, dalam kon. 60-an dibangun teori renormalizable terpadu yang lemah dan el-magn. interaksi (lihat Interaksi elektrolemah), di mana pembawa interaksi lemah berat (dengan massa ~ 80–90 GeV) kuanta bidang pengukur vektor dari grup simetri elektrolemah ( boson vektor menengah W 6 dan Z 0 diamati secara eksperimental pada tahun 1983). Akhirnya, di awal 70an catatan ditemukan. milik QFT non-Abelian - kebebasan asimtotik.Ternyata, berbeda dengan semua QFT yang dapat direnormalisasi yang dipelajari sejauh ini, untuk bidang Yang-Mills, baik yang murni maupun yang berinteraksi dengan jumlah fermion, Ch. logaritma. kontribusi pada biaya invarian memiliki tanda total yang berlawanan dengan tanda kontribusi tersebut ke QED:

Oleh karena itu, dalam batas | k 2 |"": muatan invarian dan tidak ada kesulitan untuk melewati batas UV. Fenomena pemutusan diri dari interaksi pada jarak kecil (kebebasan asimtotik) ini memungkinkan untuk dijelaskan secara alami dalam teori pengukur interaksi kuat - kromodinamika kuantum(QCD) struktur bagian dari hadron (lihat Parton), yang telah memanifestasikan dirinya pada saat itu dalam percobaan pada hamburan inelastis dalam elektron oleh nukleon (lihat Proses inelastis dalam). Basis simetri QCD adalah grup SU(3) s, bertindak dalam ruang yang disebut. variabel warna. Bilangan kuantum warna bukan nol dikaitkan dengan quark dan gluon. Kekhususan status warna adalah ketidakmampuannya untuk diamati pada jarak spasial yang besar secara asimtotik. Pada saat yang sama, baryon dan meson yang dimanifestasikan dengan jelas dalam percobaan adalah singlet dari kelompok warna, yaitu, vektor keadaannya tidak berubah selama transformasi dalam ruang warna. Saat membalikkan tanda b [lih. (17) dengan (16)] kesulitan kutub hantu berpindah dari energi tinggi ke energi kecil. Belum diketahui apa yang diberikan QCD untuk energi biasa (dari orde massa hadron), - ada hipotesis bahwa dengan bertambahnya jarak (yaitu, dengan berkurangnya energi), interaksi antara partikel berwarna tumbuh begitu kuat sehingga justru inilah yang tidak memungkinkan quark dan gluon menyebar pada jarak /10 - 13 cm (hipotesis non-terbang, atau kurungan; lihat. Retensi warna). Sangat banyak perhatian diberikan untuk mempelajari masalah ini. Dengan demikian, studi model medan kuantum yang mengandung medan Yang-Mills mengungkapkan bahwa teori yang dapat direnormalisasi dapat memiliki kekayaan konten yang tidak terduga. Secara khusus, kepercayaan naif bahwa spektrum sistem yang berinteraksi secara kualitatif mirip dengan spektrum sistem bebas telah dihancurkan dan berbeda darinya hanya dalam pergeseran level dan, mungkin, dalam penampilan sejumlah kecil keadaan terikat. . Ternyata spektrum sistem dengan interaksi (hadron) mungkin tidak memiliki kesamaan dengan spektrum partikel bebas (quark dan gluon) dan oleh karena itu bahkan mungkin tidak memberikan indikasi apa pun tentang hal ini. bidang yang varietasnya harus termasuk dalam mikroskopis dasar. Lagrangian. Membangun kualitas-kualitas penting ini. fitur dan memegang sebagian besar jumlah. perhitungan dalam QCD didasarkan pada kombinasi perhitungan teori gangguan dengan persyaratan invarians kelompok renormalisasi. Dengan kata lain, metode kelompok renormalisasi telah menjadi, bersama dengan teori gangguan renormalisasi, salah satu alat komputasi utama modern. KTP. dr. metode QFT, yang menerima mean. Perkembangannya sejak tahun 70-an, khususnya dalam teori medan pengukur non-Abelian, seperti telah disebutkan, merupakan metode yang menggunakan metode integral fungsional dan merupakan generalisasi untuk mekanika kuantum QFT. metode integral jalur. Dalam QFT, integral tersebut dapat dianggap sebagai rata-rata terbang dari klasik yang sesuai. ekspresi (misalnya, fungsi Green klasik untuk partikel yang bergerak dalam medan eksternal tertentu) dalam hal fluktuasi medan kuantum. Awalnya, gagasan untuk mentransfer metode integral fungsional ke QFT dikaitkan dengan harapan untuk memperoleh ekspresi tertutup yang ringkas untuk dasarnya. besaran medan kuantum yang cocok untuk perhitungan konstruktif. Namun, ternyata karena kesulitan Matematika. karakter, definisi yang ketat hanya dapat diberikan untuk integral tipe Gaussian, yang merupakan satu-satunya yang cocok untuk perhitungan yang tepat. Oleh karena itu, representasi integral fungsional telah lama dianggap sebagai formalisasi kompak dari teori gangguan medan kuantum. Kemudian (mengalihkan dari masalah matematika pembenaran) mereka mulai menggunakan representasi ini di dekomp. tugas-tugas umum. Dengan demikian, representasi integral fungsional memainkan peran penting dalam pekerjaan kuantisasi bidang Yang-Mills dan bukti renormalisasinya. Hasil menarik diperoleh dengan menggunakan prosedur yang dikembangkan lebih awal untuk masalah statistik kuantum untuk menghitung integral fungsional dari fungsi metode lulus, mirip dengan metode titik pelana dalam teori fungsi variabel kompleks. Untuk sejumlah model yang cukup sederhana, dengan menggunakan metode ini, ditemukan bahwa besaran medan kuantum, yang dianggap sebagai fungsi dari konstanta kopling g, sudah mendekati titik g=0 singularitas tipe karakteristik exp(- 1 /g) dan bahwa (sepenuhnya sesuai dengan ini) koefisien f n ekspansi daya S f n g n teori gangguan tumbuh pada umumnya P faktorial: f n~n!. Dengan demikian, pernyataan yang dibuat di awal telah dikonfirmasi secara konstruktif. 50 detik hipotesis non-analisis teori sehubungan dengan biaya. Analitis memainkan peran penting dalam metode ini. solusi klasik nonlinier ur-tion yang memiliki karakter lokal ( soliton dan - dalam versi Euclidean - instanton) dan memberikan minimum untuk tindakan fungsional. Di lantai 2. 70an dalam kerangka metode integrasi fungsional, muncul arah untuk mempelajari bidang pengukur non-Abelian dengan bantuan apa yang disebut. kontur , dalam k-poii sebagai argumen alih-alih poin 4D X kontur tertutup dalam ruang-waktu dipertimbangkan. Dengan cara ini, dimungkinkan untuk mereduksi dimensi himpunan variabel bebas menjadi satu dan, dalam sejumlah kasus, secara signifikan menyederhanakan perumusan masalah medan kuantum (lihat Sec. pendekatan kontur). Penelitian yang sukses telah dilakukan dengan bantuan perhitungan numerik pada komputer integral fungsional, kira-kira diwakili dalam bentuk integral berulang multiplisitas tinggi. Untuk representasi seperti itu, kisi diskrit diperkenalkan di ruang awal konfigurasi atau variabel impuls. Serupa, sebagaimana mereka disebut, "perhitungan kisi" untuk realistis. model memerlukan penggunaan komputer dengan daya sangat tinggi, sebagai akibatnya mereka baru mulai tersedia. Di sini, khususnya, perhitungan massa dan magnet anomali yang menggembirakan dilakukan dengan menggunakan metode Monte Carlo. momen hadron berdasarkan kromodinamika kuantum. representasi (lihat Metode kisi).
8. Gambaran besar Perkembangan ide-ide baru tentang dunia partikel dan interaksinya semakin mengungkapkan dua hal mendasar. tren. Ini adalah, pertama, transisi bertahap ke semakin banyak konsep tidak langsung dan semakin sedikit gambar visual: simetri pengukur lokal, keharusan renormalisasi, konsep simetri rusak, serta pemutusan simetri spontan, dan gluon alih-alih hadron yang benar-benar diamati, jumlah kuantum warna yang tidak dapat diamati dan lain-lain. Kedua, bersama dengan kerumitan gudang metode dan konsep yang digunakan, ada manifestasi yang tidak diragukan dari fitur kesatuan prinsip yang mendasari fenomena yang tampaknya sangat jauh satu sama lain , dan sebagai akibat dari ini, itu berarti. penyederhanaan gambaran keseluruhan. Tiga dasar interaksi dipelajari dengan menggunakan metode QFT menerima formulasi paralel berdasarkan prinsip invarian pengukur lokal. Sebuah properti terkait renormalizability memberikan kemungkinan jumlah. perhitungan efek e-magn., interaksi lemah dan kuat dengan metode teori gangguan. (Karena interaksi gravitasi juga dapat dirumuskan berdasarkan prinsip ini, maka interaksi tersebut mungkin bersifat universal.) Dengan praktis. dari sudut pandang teori gangguan, telah lama memantapkan diri dalam QED (misalnya, tingkat kesesuaian antara teori dan eksperimen untuk momen magnet anomali elektron Dm adalah Dm/m 0 ~10 - 10 , di mana m 0 adalah magneton Bohr). Dalam teori interaksi elektrolemah, perhitungan semacam itu juga ternyata memiliki efek prediksi yang luar biasa. kekuatan (misalnya, massa diprediksi dengan benar W 6 - dan Z 0 -boson). Akhirnya, di QCD di wilayah energi yang cukup tinggi dan transfer 4-momentum Q (|Q| 2 / 100 GeV 2) berdasarkan teori gangguan yang dapat direnormalisasi yang diperkuat dengan metode renormalisasi. kelompok, adalah mungkin untuk secara kuantitatif menggambarkan berbagai fenomena dalam fisika hadron. Karena kecilnya parameter ekspansi yang tidak mencukupi: akurasi perhitungan di sini tidak terlalu tinggi. Secara umum, kita dapat mengatakan bahwa, bertentangan dengan pesimisme kontra. 50-an, metode teori gangguan renormalisasi ternyata berhasil, setidaknya untuk tiga dari empat fundamental. interaksi. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa sebagian besar Kemajuan yang signifikan, dicapai terutama pada 1960-an-1980-an, berkaitan dengan pemahaman mekanisme interaksi medan (dan partikel). Keberhasilan dalam mengamati sifat-sifat partikel dan keadaan resonansi telah menghasilkan materi yang berlimpah, yang telah mengarah pada penemuan bilangan kuantum baru (keanehan, pesona, dll.) dan pada konstruksi yang disebut bilangan yang sesuai dengannya. simetri yang rusak dan sistematika partikel yang sesuai. Ini, pada gilirannya, memberikan dorongan untuk mencari banyak substruktur. hadron dan, pada akhirnya, pembuatan QCD. Akibatnya, "50-an" seperti nukleon dan pion tidak lagi bersifat elementer dan menjadi mungkin untuk menentukan sifat-sifatnya (nilai massa, momen magnetik anomali, dll.) melalui sifat-sifat quark dan parameter interaksi quark-gluon. Ilustrasinya adalah, misalnya, tingkat gangguan isotop. simetri, yang memanifestasikan dirinya dalam perbedaan massa D M mengenakan biaya dan meson dan baryon netral dalam satu isotop. multiplet (misalnya, p dan n; Alih-alih yang asli, dari sudut pandang modern naif, gagasan bahwa perbedaan ini (karena rasio numerik D M/M~ a) memiliki majalah elektronik. asal, kepercayaan datang bahwa itu karena perbedaan massa dan- dan d-quark. Namun, bahkan jika jumlahnya berhasil. implementasi ide ini, pertanyaannya tidak sepenuhnya terpecahkan - hanya didorong lebih dalam dari tingkat hadron ke tingkat quark. Rumusan teka-teki lama muon diubah dengan cara yang sama: "Mengapa muon dibutuhkan dan mengapa, karena mirip dengan elektron, dua ratus kali lebih berat darinya?". Pertanyaan ini, dipindahkan ke tingkat quark-lepton, telah memperoleh keumuman yang lebih besar dan tidak lagi mengacu pada pasangan, tetapi pada tiga generasi fermion, tetapi tidak mengubah esensinya. 9. Prospek dan masalah Harapan besar ditempatkan pada program yang disebut. penyatuan yang hebat interaksi - menggabungkan interaksi QCD kuat dengan interaksi elektrolemah pada energi urutan 10 15 GeV dan lebih tinggi. Titik awal di sini adalah pengamatan (teoretis) dari fakta bahwa ekstrapolasi ke wilayah energi supertinggi dari f-ly (17) adalah asimtotik. kebebasan untuk kromodinamik. konstanta kopling dan tipe f-ly (16) untuk muatan invarian QED mengarah pada fakta bahwa nilai-nilai ini pada energi orde |Q| = M X~10 15 b 1 GeV dibandingkan satu sama lain. Nilai yang sesuai (serta nilai muatan kedua dari teori interaksi elektrolemah ) ternyata sama dengan dasar. fisik hipotesisnya adalah bahwa kebetulan ini bukan kebetulan: di wilayah energi yang lebih besar dari M X, ada beberapa simetri yang lebih tinggi yang dijelaskan oleh grup G, yang pada energi yang lebih rendah terpecah menjadi simetri yang dapat diamati karena istilah massa, dan massa yang melanggar simetri adalah orde M X. Mengenai struktur kelompok pemersatu G dan sifat dari istilah pemecah simetri dapat dibuat desember. asumsi [naib. jawaban sederhananya adalah G=SU(5 )], tetapi dengan kualitas. sudut pandang naib. Sebuah fitur penting dari asosiasi adalah bahwa dana. lihat (tampilan - kolom) grup G menggabungkan quark dan lepton dari fundam. representasi kelompok SU(3 )c dan SU(2), sebagai akibatnya, pada energi yang lebih tinggi dari M X quark dan lepton menjadi "sama". Mekanisme interaksi pengukur lokal di antara mereka mengandung bidang vektor dalam representasi adjoint (representasi - matriks) dari grup G, kuanta yang, bersama dengan gluon dan boson menengah berat dari interaksi elektrolemah, mengandung partikel vektor baru yang menghubungkan lepton dan quark bersama-sama. Kemungkinan transformasi quark menjadi lepton menyebabkan nonkonservasi jumlah baryon. Secara khusus, peluruhan proton ternyata diizinkan, misalnya, menurut skema p""e + +p 0 . Perlu dicatat bahwa program unifikasi akbar menghadapi sejumlah kesulitan. Salah satunya adalah murni teoritis. karakter (yang disebut masalah hierarki - ketidakmungkinan mempertahankan teori tingkat gangguan yang lebih tinggi dari skala energi yang tidak dapat dibandingkan M X~10 15 GeV dan M W~10 2 GeV). dr. kesulitannya terkait dengan ketidakcocokan eksperimen. data peluruhan proton dengan teori. prediksi. Arah yang sangat menjanjikan bagi perkembangan modern. QTP dikaitkan dengan supersimetri, yaitu, dengan simetri sehubungan dengan transformasi yang "melilit" medan bosonik j ( X) (putaran bilangan bulat) dengan medan fermion y( x) (putaran setengah bilangan bulat). Transformasi ini membentuk grup yang merupakan perpanjangan dari grup Poincare. Aljabar yang sesuai dari generator grup, bersama dengan generator biasa dari grup Poincaré, berisi generator spinor, serta antikomutator dari generator ini. Supersimetri dapat dilihat sebagai kesatuan non-sepele dari grup Poincaré dengan ext. simetri, penyatuan yang dimungkinkan dengan dimasukkannya generator antikomuter dalam aljabar. Representasi dari grup supersimetri - medan super - diberikan pada ruang super, termasuk selain koordinat biasa X aljabar khusus. objek (yang disebut generator aljabar Grassmann dengan involusi) adalah elemen antikomuter yang merupakan spinor terhadap grup Poincaré. Berdasarkan anticommutativity yang tepat, semua kekuatan komponen mereka, mulai dari yang kedua, menghilang (aljabar Grassmann yang sesuai dikatakan nihil), dan oleh karena itu perluasan medan super menjadi seri pada gilirannya menjadi polinomial. Misalnya, dalam kasus paling sederhana dari superfield kiral (atau analitik) yang bergantung pada def. dasar hanya pada q,

(s adalah matriks Pauli) akan menjadi:

Kemungkinan TETAPI(X), ya ( X), F(x ) sudah menjadi medan kuantum biasa - skalar, spinor, dll. Mereka disebut. bidang komponen atau konstituen. Dari sudut pandang bidang komponen, superfield hanya disusun menurut definisi. mengatur sejumlah terbatas bidang Bose dan Fermi yang berbeda dengan aturan kuantisasi biasa. Saat membangun model supersimetris, interaksi juga harus invarian di bawah transformasi supersimetri, yaitu, interaksi tersebut mewakili produk superinvarian dari superfield secara keseluruhan. Dari sudut pandang biasa, ini berarti pengenalan seluruh rangkaian interaksi bidang komponen, interaksi, yang konstantanya tidak sewenang-wenang, tetapi terhubung secara kaku satu sama lain. Ini membuka harapan untuk kompensasi yang tepat untuk semua atau setidaknya beberapa divergensi UV yang berasal dari istilah interaksi yang berbeda. Kami menekankan bahwa upaya untuk menerapkan kompensasi semacam itu hanya untuk serangkaian bidang dan interaksi yang tidak dibatasi oleh persyaratan kelompok akan sia-sia karena fakta bahwa begitu kompensasi yang ditetapkan akan dihancurkan selama renormalisasi. Yang menarik adalah model supersimetris yang mengandung bidang vektor pengukur non-Abelian sebagai komponen. Model seperti itu, yang memiliki simetri pengukur dan supersimetri, disebut. superkalibrasi. Dalam model superkalibrasi, perbedaan mencolok diamati. fakta pengurangan divergensi UV. Model ditemukan di mana Lagrangian interaksi, yang dinyatakan dalam bidang komponen, diwakili oleh jumlah ekspresi, yang masing-masing secara individual dapat dinormalisasi ulang dan menghasilkan teori gangguan dengan logaritma. divergensi, bagaimanapun, divergensi yang sesuai dengan jumlah diagram Feynman dengan kontribusi diff. anggota superfield virtual saling mengimbangi. Sifat pengurangan divergensi yang lengkap ini dapat ditempatkan secara paralel dengan fakta yang terkenal tentang penurunan derajat divergensi UV dari nilai-nilai eigen. massa elektron dalam QED dalam transisi dari perhitungan non-kovarian asli pada akhir 20-an. ke teori gangguan hampir kovarian yang memperhitungkan positron di negara bagian. Analogi ini diperkuat dengan kemungkinan menggunakan aturan supersimetris Feynman ketika divergensi tersebut tidak muncul sama sekali. Pembatalan total divergensi UV dalam urutan sewenang-wenang teori gangguan, yang ditetapkan untuk sejumlah model supergauge, memunculkan harapan akan teori. kemungkinan superunifikasi fundam. interaksi, yaitu, penyatuan keempat interaksi, termasuk interaksi gravitasi, dibangun dengan memperhitungkan supersimetri, yang tidak hanya menghilangkan efek gravitasi kuantum "biasa" yang tidak dapat direnormalisasi, tetapi interaksi yang sepenuhnya terpadu juga akan bebas dari divergensi UV. fisik arena superunifikasi adalah skala orde skala Planck (energi ~10 19 GeV, jarak orde panjang Planck R Pl ~10 - 33 cm). Untuk mengimplementasikan ide ini, model supergauge dianggap berdasarkan superfield yang diatur sedemikian rupa sehingga maks. putaran bidang biasa penyusunnya sama dengan dua. Bidang yang sesuai diidentifikasi dengan bidang gravitasi. Model serupa disebut supergravitasi (lih. supergravitasi). upaya untuk membangun supergravitasi terbatas menggunakan ide-ide tentang ruang Minkowski dengan lebih dari empat dimensi, serta tentang string dan superstring. Dengan kata lain, QFT lokal "biasa" pada jarak kurang dari Planck berubah menjadi teori kuantum objek diperpanjang satu dimensi yang tertanam dalam ruang dengan jumlah dimensi yang lebih tinggi. Dalam hal seperti superunifikasi berdasarkan supergravitasi. Jika model yang tidak adanya divergensi UV terbukti terjadi, maka teori terpadu dari keempat fundamental akan dibangun. interaksi, bebas dari tak terhingga. Dengan demikian, ternyata divergensi UV tidak akan muncul sama sekali, dan seluruh peralatan untuk menghilangkan divergensi dengan metode renormalisasi menjadi tidak diperlukan. Adapun sifat partikel itu sendiri, ada kemungkinan teori itu mendekati kualitas baru. sebuah tonggak sejarah yang terkait dengan munculnya gagasan tentang tingkat elementaritas yang lebih tinggi dari tingkat quark-lepton. Kita berbicara tentang pengelompokan quark dan lepton ke dalam generasi fermion dan upaya pertama untuk mengajukan pertanyaan tentang skala massa yang berbeda dari generasi yang berbeda berdasarkan prediksi keberadaan partikel yang lebih mendasar daripada quark dan lepton. Lit.: Akhiezer A. I., Berestetsky V. B., Elektrodinamika kuantum, edisi ke-4., M., 1981; Bogolyubov N. N., III dan rk about in D. V., Pengantar teori medan terkuantisasi, edisi ke-4, M., 1984; mereka, Quantum Fields, Moskow, 1980; Berestetsky V. B., Lifshitz E. M., Pitaevsky L. P., Elektrodinamika kuantum, edisi ke-2., M., 1980; Weisskopf, VF, Bagaimana kami dibesarkan dengan teori medan, trans. dari bahasa Inggris, UFN, 1982, v. 138, hlm. 455; Dan tsikson K., 3 yuber J-B., Teori medan kuantum, terjemahan. dari bahasa Inggris, jilid 1-2, M., 1984; Bogolyubov N. N., Logunov A. A., Oksak A. I., Todorov I. T., Prinsip umum teori medan kuantum, Moskow, 1987. B.V. Medvedev, D.V. Shirkov.