这位物理学家说,毕竟量子物理学中的电子是自旋的。这就是为什么:
“自旋”是电子等基本粒子的基本性质,它让人联想到一个微小的球体在其轴上快速旋转的图像,就像缩小的太阳系中的行星。
但事实并非如此。它不能。一方面,电子不是物质球体,而是概率数学所描述的点。
但加州理工学院物理学家查尔斯·塞本斯 (Charles T. Sebens) 认为,这种基于粒子的方法可以解决其中一个问题物理学中最准确的理论可能会误导我们。
他说,通过主要根据场来构建物质的基础,从以粒子为中心的观点中出现的某些特性和悖论就会消失。
“哲学家往往会被长期未解决的问题所吸引,”塞本斯说。
“在量子力学中,我们有办法预测非常有效的实验结果很好地解释了电子和自旋,但重要的基础问题仍未得到解答:Wh这些方法行得通吗?原子内部发生了什么?”
在一个世纪的大部分时间里,物理学家一直在努力研究表明现实中最小的部分看起来或行为不正常的实验结果
自旋是这些特性之一。就像旋转的母球与台球桌的内壁相撞一样,它带有角动量并影响运动粒子的方向。然而,与母球不同的是,粒子的自旋永远不会加速或减速——相反,它总是被限制在一个设定值内。
为了使物质的基本性质更难描绘,请考虑以下事实电子的尺寸是如此之小,以至于它实际上没有体积。如果它足够大以具有体积,则散布在整个空间中的负电荷会推动自身,将电子撕裂。
重要的是,即使我们是仁慈的,将电子作为最大半径实验的粒子考虑到,它的自转速度将超过光速——这在这个尺度上可能会或可能不会成为交易破坏者,但对于许多物理学家来说,这足以让人们不再谈论旋转电子。
一种方法让基础物理学的挂毯更容易绘制的方法是将物质点描述为嵌入场编织中的动作,然后将这些动作解释为粒子。
量子场论 (QFT) 成功地做到了这一点,将爱因斯坦的狭义相对论、经典场论和量子物理学的粒子命题的各个方面交织在一起。
这不是一个有争议的理论,但关于这些场是否是基本的——甚至是否存在,仍然存在争论如果波及它们的光点变得安静——或者如果粒子是代表重要信息和场的主要参与者,那么它们只是一个方便的脚本。
对我们来说,这似乎是一个微不足道的区别。但是对于塞本斯这样的哲学家来说,骗局
正如他在 Aeon 杂志 2019 年的一篇文章中解释的那样:“有时物理学的进步需要首先备份以重新检查、重新解释和修改我们已有的理论。”
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对量子场论的重新审视强调了使场在物理学中优先于粒子优先方法的几个重要优势,包括一个以可能让我们更好地洞察电子行为的方式重新想象电子的模型。
“在原子中,电子通常被描绘成一团云,显示电子可能存在的位置,但我认为电子实际上在物理上散布在云中,”Sebens 说。
通过在一个场中物理散布而不是局限于一个点,电子实际上可能会以较少的数学构造和更多的物理描述的方式旋转。
尽管它仍然不是任何东西就像太阳系中的一颗小行星,这个旋转的电子tron 至少会以不挑战任何定律的速度移动。
这种带负电的物质的扩散如何抵抗自身爆炸是 Sebens 无法回答的问题。但是,通过关注展开电子的场方面,他觉得任何解决方案都比无限限制粒子引起的问题更有意义。
有一句话已经成为民间传说量子理论家——“闭嘴计算。”这已成为量子领域的幻觉景观的代名词,图像和隐喻无法与纯数学的不可思议的精确性竞争。
不过,时不时地暂停我们的计算和沉迷于挑战一些旧的假设——甚至可能会转过身来寻找物理学基础的新视角。
这篇论文发表在 Synthese 上。