假如典范的狄拉克场具有总电荷−2e的球对称电荷密度,那末人们能够经由过程多种方法设想将电荷密度合成为来自两个差别电子的零丁奉献量。能够有两个电子具有不异的电荷散布,大概,一个电子卖力总电荷散布的上半部门,另外一个电子卖力下半部门。第二种挑选将具有较大的自斥力能量和较小的电子之间的排挤能量(静电排挤的总能量与第一种挑选不异)。材料滥觞:arXiv(2022 年)。DOI: 10.48550/arxiv.2206.09472
在宇宙中一切物资的深处,电子都在嗡嗡作响,表示得仿佛它们像陀螺一样在轴上扭转。这些“扭转”的电子是量子物理学的根底,在我们对原子和份子的了解中起着中心感化。其他亚原籽粒子也自旋,自旋的研讨在化学、物理、医学和计较电机子学范畴有手艺使用。
但很多物理学家会报告你,电子并非真的在扭转——它们只是像它一样扭转。比方,电子具有角动量,这是某些工具连结扭转的趋向 - 比方挪动的自行车轮或扭转的溜冰者 - 而且由于它们具有这类特征,人们能够会得出结论,它们正在扭转。进一步的证据来自如许一个究竟,即电子就像小磁铁一样,磁场来自扭转的带电体。
电子自旋观点的成绩在于,因为它们的尺寸很小,电子必需以超越光速的速率扭转才气婚配察看到的角动量值。(把电子设想成一个扭转的溜冰者,他们的手臂向内折叠:团体尺寸越小,它扭转得越快。
加州理工学院哲学助理传授奇普·塞本斯(Chip Sebens)期望回到画图板并从头考虑这个观点。作为一位物理学哲学家,他想弄分明在天然界最深处到底发作了甚么。
“哲学家偏向于被持久未处理的成绩所吸收,”塞本斯注释说。“在量子力学中,我们有法子猜测尝试成果,这些尝试对电子十分有用,并注释了自旋,但主要的根本成绩仍未获得解答:为何这些办法有用,原子内部发作了甚么?”
在天然界中,既有粒子,也有场。物理学家偏向于以为场比粒子更根本,但物理学哲学家仍在争辩哪一个实体更根本。比方,光能够被形貌为一束光子或电磁场中的波。这个科学范畴被称为量子场论。已故的理查德·费曼(Richard Feynman)是加州理工学院的物理学家和诺贝尔奖得到者,他经由过程创立出名的费曼图来研讨这一实际的各个方面,该图绘制了电子和光子等粒子之间的互相感化,直接形貌了场。“量子场论是我们具有的最好的物理学,”塞本斯说。
在几项研讨中,包罗近来揭晓在《分解》杂志上的一篇论文,塞本斯概述了为何他以为电子不是一个点巨细的粒子且不扭转,而是一个真的在,扭转的分散电荷团。回到溜冰者的类比,电子就像一个双臂向外伸开的溜冰者。
“在一个原子中,电子凡是被描画成一个云,显现电子能够在那里找到,但我以为电籽实际上是物理的真的散布在云上,”Sebens说。
跟着电子的尺寸分离,电子如今充足大,能够免必需以超越光速的速率挪动的成绩。塞本斯注释说,在这类状况下,有两个主要的场:电磁场和物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)以后的狄拉克场。“就像电磁场形貌光子一样,狄拉克场形貌电子和正电子,”他说。正电子是电子的反粒子。
这项研讨是Sebens团体勤奋的一部门,旨在从底子上答复天然终究是由场仍是粒子构建的成绩。在统一篇Synthem论文中,Sebens以为场在素质上更根本。
他的部门论点是基于扭转的。如上所述,场办法能够了解扭转电子惹起的混合。他还以为,场办法有助于处理有关电子的另外一个主要成绩:电子怎样呼应它们发生的电磁场?假如电子是一个点巨细的电荷球,那末它在电子的地位发生的场是有限强的。这意味着场将没有界说的标的目的,因而没有界说的力,这招致了很难去计较这类力(巨细和标的目的)。可是,假如电子是一个扩大的电荷场,那末电子差别部门上的力将是有限的,具有明肯定义的标的目的。
“这使得自我活动成绩不那末严峻,so米体育平台”Sebens在Aeon关于天然根本构成部门的文章中写道。“但另有未处理的成绩。假如电子的电荷分离开来,为何电子的各个部门不互相排挤,使电子疾速爆炸呢?”
Sebens正在他停止的研讨中处理这个自我排挤成绩。他正在研讨的这个和其他成绩的谜底终极能够会带来新的更好的办法来计较和丈量量子物理学中的量。这项工何为至能够招致新的办法往返答量子物理学中一个连续存在的成绩,称为量子丈量成绩。当丈量量子体系时,比方该体系处于叠加形态(同时处于两种形态)的电子,体系将瓦解,电子将显现一种或另外一种形态。物理学家仍在争辩为何会发作这类状况。研讨粒子和场怎样事情的根本根底能够有助于解开这个谜团。
Sebens在Aeon文章中写道:“偶然物理学的前进需求起首备份,以从头查抄,从头注释和修正我们曾经具有的实际。为了停止这类研讨,我们需求交融物理学家和哲学家脚色的学者,就像几千年前在古希腊所做的那样。
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