現実の基礎についての簡単な説明 - 量子場

人類の進化的視点から見て、世界はより複雑な構造に結合する小さな粒子（原子、化学物質の分子、肉眼で見える構造、さらには惑星や星などのメガ構造）です。
しかし、マイクロワールドを調査する際、この視点は徐々に崩れており、物質が粒子なのか波なのかを特定することがますます難しくなっています。
人間が触れ合うものの大部分は、プロトン、電子、中性子、光子に帰着できます（ただし、プロトンと中性子は複雑な構造を持っており、後述します）。
したがって、私たちが（普通に）出会うものは、4つの要素にまで簡約することができました。
私たちの祖先（19世紀のもの）はこれについて知りませんでした。彼らにとって、世界は数十種類の原子から構成されていました（私たちがどれだけ歴史的にさかのぼるかによって、このイメージはもちろん絶えず変化していました）。
私たちの祖先は、自分たちが触れるほとんどのものを理解していませんでした。
私たちは異なる状況にいます。 "物質的"なものの中で、私たちは本当に暗黒物質と暗黒エネルギーしか理解していません。これらは基本的に私たちの生活に直接関わりがなく、その役割は銀河や宇宙のスケールでのみ認識されます。 プロトンと中性子は、グルーオンの「スープ」に配置された上方と下方のクォークの形式の内部構造を持っていることがわかりました。
これはまだ簡略化されたイメージです（AIを使用した最新のシミュレーションと、人類が行ったすべての実験結果によれば、プロトンは魅力的なクォークからも構成されているという仮定もされます）、しかし私たちは常に前進しています。 個々のパーティクルは、内部構造が多くの実験にもかかわらず調査できないものとみなされます。これらは基本的な素粒子です。 それらは次のようになります：
- ボゾン：その他のパーティクルとの相互作用（フォトン、グルーオン、その他のボゾンなど）
- クォーク：物質の質量を構成するパーティクル（プロトンおよび中性子を構成）
- レプトン：物質にわずかな質量を補うパーティクル（電子やニュートリノなど）
これらすべてのパーティクルには、それぞれの反粒子があります。 反粒子の存在は、我々を量子場理論（QFT）に完璧に合致させます。つまり、適切な場の励起が粒子として観測できる場合、対応する励起は反粒子として観測されます。
QFTの中では、パーティクルは、使用する量子場がどのように相互作用するかによって生成される結果に過ぎません。
ただし、常に二つまたはそれ以上のフィールドの相互作用があります。
この意味では、パーティクルは存在しません。量子場だけが存在します。QFTの光で、現実は物質的な特性を持ちません。 私たちが感じる日常の物質的な特性は、相互作用が十分に大きい場合に現れます。 量子場の正確な本質は私たちにはわかりません。フィールドという名前は、通常の畑から来ています。私たちは一部のフィールドの値の配分を不完全な方法で測定できることと、それが実験的に非常に適していることを知っています。
一部の測定結果は、理論と15桁まで一致します。それというのも、ほとんどの場合、計算が困難であり、我々は摂動論を適用してかなり正確に近似することしかできません。正確な解を得ることはできません。
一般的に次の量子場が存在すると仮定されています：
- 6つのクォークフィールド
- 6つのレプトンフィールド
- 8つのグルオンフィールド（強い相互作用）
- ヒッグスフィールド
- フォトンのためのEMフィールド
- Wボゾンフィールド（弱い相互作用）
- Zボゾンフィールド（弱い相互作用）
合計24つの量子場が、マイクロスケールの実世界全体を形成しています。
ただし、この分割は異なる場合もあります。
量子重力が存在する場合、25つと述べる必要があります。
グルオンフィールドが1つしかないと仮定した場合、24つが17つになります。
さらに、WとZボゾンフィールド（弱い相互作用）をEM相互作用と統一すると、15つになります。
さらに遡及的に、Higgsフィールドによる相互作用のみが異なる世代のクォークとレプトンを統合できると仮定すれば、7つになります。
完全に統一されている場合、私たちの利用できる量子場の数は7に削減できます。 そのようになっているかはまだわかりません。
ただし、これはかなり面白い達成であるでしょう：当たり前のものすべてを7つの量子場にまで簡約できることができます。
＊暗黒物質と暗黒エネルギーが、標準模型ではなく私たちの重力理論の欠陥の結果であるという前提のもとで。 アインシュタインの重力理論に欠陥があることと、新しい未知の相互作用が存在する可能性についての根拠があります。 ですので、まだまだ続くものがたくさんあります。 しかし、あまり興奮しすぎないでください。私たちの祖先は99.99％の周りのものの基本を理解していませんでした。私たちが99.99％を理解しています。 私たちの祖先は存在しなかった強い相互作用を知らなかったが、それは小さいスケールで最も強力です。私たちは知っています。我々が知らないことが何かが弱い場合、それは私たちの日常生活にはほとんど影響を与えません。もちろん、それは銀河スケールで発生する可能性があります（重力のように）非常に大きな力を持ちます。