Was ist – aus Sicht eines Physikers – gute Erklärung der allen Quantenfeldtheorien zugrundeliegenden, gemeinsamen Modellierungsidee?
2 Antworten
Aus Sicht eines Physikers liegt der Kerngedanke, der allen Quantenfeldtheorien zugrunde liegt, in der Modellierung der Natur als Wechselwirkungsfeldern, die auf elementaren Teilchen wirken. Quantenfeldtheorien versuchen, die fundamentalen Kräfte und Teilchen der Natur in einem einzigen theoretischen Rahmen zu beschreiben.
Die gemeinsame Modellierungsidee basiert auf zwei grundlegenden Prinzipien: der Quantenmechanik und der Relativitätstheorie. Die Quantenmechanik beschreibt das Verhalten von Teilchen auf subatomarer Skala und besagt, dass physikalische Systeme nicht eindeutig vorherbestimmbare Eigenschaften haben, sondern vielmehr durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben werden. Die Relativitätstheorie von Albert Einstein wiederum beschreibt die Physik im Bereich von extremen Geschwindigkeiten und Gravitation.
Die Idee der Quantenfeldtheorien besteht darin, dass alle fundamentalen Teilchen und Kräfte durch Quantenfelder repräsentiert werden. Ein Quantenfeld ist ein mathematisches Konzept, das sich über den gesamten Raum und die Zeit erstreckt und an jedem Punkt eine quantisierte Eigenschaft aufweist, wie beispielsweise elektrische Ladung oder Spin. Diese Felder werden durch spezielle mathematische Objekte, sogenannte Feldoperatoren, beschrieben.
Die Wechselwirkungen zwischen den Teilchen und Feldern werden durch Austausch von virtuellen Teilchen vermittelt. Diese virtuellen Teilchen werden auch Eichbosonen genannt und repräsentieren die Träger der fundamentalen Kräfte, wie beispielsweise das Photon für die elektromagnetische Kraft oder das W-Boson für die schwache Kernkraft.
Die Quantenfeldtheorien ermöglichen es Physikern, Phänomene auf subatomarer Ebene zu erklären und Vorhersagen über das Verhalten der Teilchen und deren Wechselwirkungen zu machen. Sie bieten ein einheitliches mathematisches Rahmenwerk, das die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie miteinander vereint und somit die Grundlage für die moderne Teilchenphysik bildet.
Es ist wichtig zu beachten, dass Quantenfeldtheorien sehr komplex sind und ein tieferes Verständnis von fortgeschrittenen mathematischen Methoden erfordern. Die oben genannten Erläuterungen bieten nur einen groben Überblick über die zugrundeliegende Modellierungsidee, und eine vollständige Beherrschung der Quantenfeldtheorien erfordert weitergehende Studien und Forschung.
Danke. Könnten bitte auch Sie meine Fragen und Argumente im ersten Kommentar zur Antwort von Littlethought kommentieren? Thanks.
Ein bestimmter Zustand ist nicht exakt feststellbar und deshalb sind aus den experimentellen Ergebnissen nur Wahrscheinlichkeiten der zukünftigen Entwicklung ableitbar.
Eine Ausnahme macht diesbezüglich möglicherweise die nicht vollständige Theorie der Uralternativen ( von C.F. v. Weizsäcker) in der die Quantemechanik auf die Informationstheorie zurückgeführt werden soll.
Das Kausalitätsprinzip ist schon in der klassischen Mechanik nicht aufrecht zu erhalten. Es gibt starke und schwache Kausalität. Die Voraussetzungen für die schwache Kausalität sind nicht erfüllbar. Für die starke Kausalität gibt es Gegenbeispiele.(siehe auch Norton’s Dome)
Die Urtheorie geht im Sinne der Quantenmechanik von der Universalität der Zeit aus. Die Relativitätstheorie kriegt dabei etwas Bauchschmerzen. Die Urtheorie ist noch eine im Werden. Kräfte und Felder werden in den von Weizsäcker veröffentlichten Konzepte noch nicht beschrieben. Die Urtheorie wird in Amerika momentan unter dem Namen "From Qubit" weiterentwickelt. Weiteres entzieht sich meiner Kenntnis.
P.S.: Das Graviton ist natürlich noch nicht nachgewiesen, sondern nur Konsequenzen, die sich aus einer Existenz von Gravitonen ergeben würden. Experimentell ist ein Graviton wahrscheinlich grundsätzlich nicht nachweisbar. Dazu müsste wahrscheinlich eine Zustand existieren der von gravitativen Störungen frei sein muss, da sonst der Nachweis eines Gravitons in dem "Rauschen" der Störungen untergeht.
Kein Ur im Sinne von Weizsäcker – und keine einzige harmonische Teilwelle einer de-Broglie-Welle – ist einzeln nachweisbar. Sämtliche fermionischen Elementarteilchen im Sinne des Standardmodells sind weit davon entfernt mehr zu sein als nur effektiv unteilbar.
Weizsäcker und nach ihm auch Thomas Görnitz wollen errechnet haben, dass z.B. jedes Elektron als Summe von etwa 10 hoch 30 (wenn ich mich recht erinnere) wirklich unteilbarer Feldanregungen besteht. Dass sich da überhaupt ein endliche Zahl ergibt, wird wohl daran liegen, dass sie nur bis hinunter zur Planckskala gezählt haben. Aus Sicht der Fourier-Entwicklung der de-Broglie-Welle jeden Elektrons sind es ja abzählbar unendlich viele. Sie entstehen und vergehen i.A. einzeln durch Quantenfluktuation.
Sorry, ich hatte bei der Fragestellung deinen Namen grtgrt nicht beachtet. Du verstehst davon wohl mehr als ich.
Ich nehme an, das ist der Grund dafür, dass die de-Broglie-Wellen der Elementarteilchen als Wahrscheinlichkeitswellen sieht. Stimmt das?
Nun müssen diese Wahrscheinlichkeiten aber doch irgendwelche Ursache haben. Meiner Ansicht nach ist dies Ursache die Tatsache, dass jedes Elementarteilchen Anregung des Feldes der physikalischen Grundkräfte ist. Stimmt das?
Nachdem man sich jede Feldanregung als durch Fourier-Transformation in eine Summe s(t) abzählbar vieler harmonischer, d.h. als Energieportion unteilbarer, Feldanregungen zerlegt denken kann, nehme ich an, dass die Ure in Weizsäckers Sinne eben diese harmonischen Feldanregungen sind. Stimmt das?
Es wundert mich deswegen, dass so viele Physiker schreiben, Gravitonen wären immer noch nicht entdeckt.