Kort beskrivning av fundamenten för verkligheten - kvantfält.

Från vår mänskliga synvinkel som uppstod genom biologisk evolution - är världen små partiklar som förenar sig till mer komplicerade strukturer (från atomer till molekyler av kemiska föreningar till synliga strukturer med blotta ögat som planeter och stjärnor). Men när vi undersöker mikrovärlden, börjar denna synvinkel gradvis att kollapsa och vi har allt större problem med att avgöra om materia är partiklar eller vågor. Det mesta av det vi har att göra med kan reduceras till: protoner, elektroner, neutroner, fotoner (där protoner och neutroner har en komplex struktur, vilket kommer att förklaras senare). Så det vi möter (vanligtvis) - har vi lyckats reducera till 4 element. Våra förfäder (från 1800-talet) visste inte detta. För dem var världen uppbyggd av ett tiotal typer av atomer (beroende på hur långt tillbaka i historien vi går, förändrades denna bild naturligtvis kontinuerligt). Våra förfäder förstod nästan ingenting av det de rörde vid. Vi är i en annan situation. Från de "materiella" sakerna förstår vi verkligen bara mörk materia och mörk energi, som i grunden inte spelar någon direkt roll i våra liv - deras roll upptäcks endast på galax- och universumskalor. Protoner och neutroner visade sig ha en inre struktur i form av upp- och nedkvarker placerade som om de vore i "gluonsoppa". Detta är fortfarande en förenklad bild (de senaste simuleringarna med användning av AI och alla resultat från experiment som mänskligheten har utfört - antyder att protonen också består av en charmig kvark), men vi går alltid framåt. Det är dags att överge det partikelbaserade tillvägagångssättet och övergå till vågor - eller snarare till kvantfält. Partiklar, vars inre struktur trots många experiment vi inte kunde undersöka, erkänns som grundläggande elementarpartiklar. Dessa är: - bosoner, eller så kallade växelverkande partiklar (som fotoner, gluoner och andra bosoner), - kvarker, partiklar som utgör massa av materia (som bildar protoner och neutroner) - leptoner, partiklar som kompletterar materia med en liten del av massan (som elektroner och neutriner) Alla dessa partiklar har sina antipartiklar. Förekomsten av antipartiklar passar bra in i kvantfältteorin (QFT). Ty om vi kan observera en partikel som ett lämpligt exciterat fält, då kommer motriktningen att vara en antipartikel. Partiklar i QFT är bara resultatet av interaktionen av det undersökta kvantfältet med det kvantfält vi använder som ett mätverktyg. Om vi riktar ett kvantfält (i form av en partikel som t.ex. en elektron eller foton) mot ett annat kvantfält (som är undersökt) kommer resultatet av interaktionen att ge oss en egenskap hos det undersökta kvantfältet. Men det kan också hända att vi inte får något resultat. När vi upprepar en viss mätning många gånger - kan vi bestämma de statistiska egenskaperna hos det undersökta fältet - som t.ex. sannolikheten för interaktion, vilket vi kommer att kalla sannolikheten att partikeln existerar på en viss plats. Det är alltid en interaktion mellan två eller flera fält. På detta sätt - existerar inte partiklar. Det finns bara kvantfält. Verkligheten enligt QFT har inte en materialistisk karaktär. Den materialistiska vardagskaraktären som vi observerar framträder först när det finns så många interaktioner att halvkarakteren av verkligheten slutar spela en direkt roll. Vi vet inte exakt vad naturen av kvantfälten är. Själva namnet på fältet - kommer från ett vanligt åkerfält. Vi vet bara att vi kan mäta fördelningen av värden av vissa fält i rummet på ett ofullkomligt sätt och att detta fungerar bra experimentellt för oss. Vissa mätresultat överensstämmer med teorin upp till 15 decimaler. Eller snarare med förenklingarna av teorin - eftersom i det överväldigande flertalet fall är beräkningarna för svåra för oss, och vi kan bara uppskatta dem ganska noggrant genom att tillämpa störningsberäkning. Vi kan inte få exakta analytiska lösningar. Det allmänt accepterade antalet kvantfält är följande: - 6 kvarkfält - 6 leptonfält - 8 gluonfält (stark interaktion) - Higgsfältet - EM-fältet - för fotoner - W-bosonfältet (svag interaktion) - Z-bosonfältet (svag interaktion). Tillsammans 24 kvantfält - utgör hela den mätbara verkligheten i mikrovärlden. Men denna uppdelning kan också vara annorlunda. Om det finns kvantgravitation måste vi skriva 25. Om vi antar att det bara finns ett gluonfält blir det 17 från 24. Om vi ytterligare unifierar W- och Z-bosonfälten (svag interaktion) med electromagnetismens interaktion - blir det 15. Om vi antar att de olika generationerna av kvarker och leptoner också kan unifieras bara genom interaktion med Higgsfältet, då får vi: 7. Med full unifiering som mänskligheten kan hoppas på, kan antalet kvantfält reduceras till 7. Är det verkligen så - det vet ännu ingen. Men det skulle vara en ganska intressant prestation: att minska allt vi har att göra med till 7 kvantfält. Vid antagandet att mörk materia och mörk energi är mer av ett resultat av brister i vår gravitationsteori än brister i Standardmodellen. Och det finns bevis som talar för både brister i Einsteins gravitationsteori och om en ny okänd interaktion som undgår oss och som skulle komplettera Standardmodellen. Så det finns fortfarande en del saker framför oss. Men jag skulle inte rekommendera att bli för upphetsad. Våra förfäder förstod inte grunderna för 99,99% av allt runt omkring dem. Vi förstår 99,99% av allt runt omkring oss. Våra förfäder kände inte till den starka interaktionen - vilket är den starkaste på små skalor. Vi känner till den. Om det finns något som gömmer sig för oss - kan det inte vara något starkt. Och om det okända är svagt - har det liten inverkan på vår vardag. Det kan manifestera sig i galaxskalor (likt gravitationen) med enorm kraft.