Mô tả ngắn về cơ sở của thực tế - các trường liên tục

Từ quan điểm của chúng ta, một phần từ quá trình tiến hóa sinh học, thế giới được xem như là các hạt nhỏ kết hợp thành cấu trúc phức tạp hơn (từ nguyên tử, qua các phân tử hợp chất hóa học đến cấu trúc có thể nhìn thấy bằng mắt thường và thậm chí là siêu cấu trúc như các hành tinh và ngôi sao). Tuy nhiên, khi đi sâu vào thế giới vi nhỏ, quan điểm này dần bị xói mòn và chúng ta gặp khó khăn ngày càng lớn trong việc xác định liệu vật chất có phải là các hạt hay là sóng. Hầu hết những gì mà con người tiếp xúc có thể được giảm xuống thành: proton, electron, neutron, photon (với việc proton và neutron có cấu trúc phức tạp, sẽ được đề cập sau đó). Do đó, những gì chúng ta gặp phải (phổ biến) - chúng ta đã giảm xuống còn 4 phần tử. Tổ tiên của chúng ta (thế kỷ XIX) không biết điều này. Đối với họ, thế giới được tạo thành từ vài chục loại nguyên tử (tuỳ thuộc vào việc chúng ta đi tìm lịch sử nhưng hình ảnh này đã không ngừng thay đổi). Tổ tiên của chúng ta không hiểu hầu hết mọi thứ mà họ tiếp xúc. Chúng ta lại ở trong tình thế khác. Với các thứ "vật chất", chúng ta thực sự chỉ không hiểu về vật liệu tối và năng lượng tối, chúng về cơ bản không đóng vai trò trực tiếp trong cuộc sống của chúng ta - vai trò của chúng chỉ được nhận biết ở mức thang ga-lát-xi và vũ trụ. Proton và neutron được phát hiện có cấu trúc nội bộ dưới dạng các phần tử quark trên và quark dưới được đặt như trong một "súp" gluon. Đây vẫn chỉ là một cách tiếp cận đơn giản (các mô phỏng mới nhất sử dụng trí tuệ nhân tạo và tất cả kết quả của các thí nghiệm mà loài người đã thực hiện - gợi ý rằng proton cũng bao gồm một phần tử quark quyến rũ), nhưng chúng ta vẫn tiếp tục đi tới phía trước. Đến lúc chuyển từ tiếp cận hạt tính sang sóng - thực chất là sang các trường lượng tử. Sóng là cái trung gian giữa các hạt và các trường lượng tử. Các hạt, cấu trúc nội bộ của chúng mặc dù đã được nhiều thí nghiệm nhưng chúng ta không thể khám phá được được công nhận là các hạt cơ bản. Cụ thể là: bozon, hay còn gọi là các hạt tương tác (như foton, gluon và các bozon khác), quark, là các hạt tạo ra khối lượng vật chất (tạo thành proton và neutron) lepton, là các hạt bổ sung vật chất bằng một phần nhỏ khối lượng (như electron và neutrin) Tất cả các hạt này đều có antihạt tương ứng. Sự tồn tại của antihạt khớp hoàn hảo với lý thuyết trường lượng tử (QFT). Nếu ta có thể quan sát một kích thích đúng của trường, chúng ta sẽ nhìn thấy nó như một hạt, kích thích đối ngược sẽ là antihạt. Các hạt trong QFT chỉ là kết quả của tương tác của trường lượng tử đang được nghiên cứu với trường lượng tử mà chúng ta sử dụng như một công cụ đo lường. Nếu ta hướng một trường lượng tử (trong dạng một hạt như electron hoặc foton) vào một trường lượng tử khác (được nghiên cứu), tác động này sẽ cho chúng ta kết quả dưới dạng một tính chất của trường lượng tử đang làm nhiệm vụ nghiên cứu. Đôi khi có thể xảy ra rằng chúng ta không có bất kỳ kết quả nào. Khi thực hiện nhiều lần đo đạc, chúng ta có thể xác định được các tính chất thống kê của trường lượng tử đang nghiên cứu - như xác suất tương tác, mà chúng ta sẽ gọi là xác suất tồn tại của một hạt tại một vị trí nào đó. Tuy nhiên, luôn luôn là tương tác giữa hai hoặc nhiều trường lượng tử. Trong ý nghĩa này - các hạt không tồn tại. Chỉ có các trường lượng tử tồn tại. Thực tế theo lý thuyết trường lượng tử không có bản chất vật chất. Đặc tính vật chất hàng ngày mà chúng ta nhìn thấy chỉ xuất hiện khi có sự tương tác của một số lớn quá đủ lớn các trường lượng tử không còn đóng vai trò trực tiếp. Chúng ta không biết chính xác bản chất của các trường lượng tử. Chính tên gọi của trường - từ một cánh đồng thông thường. Chúng ta chỉ biết rằng chúng ta có thể đo lường phân phối giá trị của một số trường lượng không trong không gian một cách không hoàn hảo và chúng hoạt động cực kỳ hiệu quả cho chúng ta thí nghiệm. Một số kết quả đo đạc phù hợp đến 15 chữ số với lý thuyết. Hay chính xác hơn là với sự hấp dẫn của lý thuyết - vì trong hầu hết các trường hợp - việc tính toán quá khó khăn với chúng ta và chúng ta chỉ có thể gần đúng chúng bằng phương pháp tính nối tiếp. Chúng ta không thể có lời giải chính xác từ phân tích. Nói chung người ta chấp nhận rằng có các trường lượng tử sau: - 6 trường lượng quark - 6 trường lượng lepton - 8 trường lượng gluon (tương tác mạnh) - trường Higgs - trường EM - cho foton - trường bozon W (tương tác yếu) - trường bozon Z (tương tác yếu). Tổng cộng 24 trường lượng quantum - tạo nên thế giới thực vật có thể đo lường được ở miền vi nhỏ. Nhưng phân chia này có thể khác nhau. Nếu có trường lượng siêu hấp (graviton) thì chúng ta cần viết 25. Nếu giả sử chỉ có duy nhất một trường lượng gluon thì trong số 24 trở thành 17. Nếu kết hợp thêm các trường bozon W và Z (tương tác yếu) với tương tác EM - còn lại 15. Nếu giả sử rằng các thế hệ tiếp theo của quark và lepton cũng có thể được kết hợp vì họ chỉ khác biệt với tương tác từ trường Higgs thì chúng ta còn lại: 7. Với sự unification đầy đủ mà con người có thể kì vọng, chúng ta có thể giảm số trường lượng quantum đến 7. Liệu có thực sự như vậy - chưa ai biết. Nhưng nếu như thế thì đó sẽ là một thành tựu khả thi: giảm xuống 7 trường lượng quantum với tất cả những gì chúng ta tiếp xúc hàng ngày. * Với giả định rằng vật liệu tối và năng lượng tối thực chất là kết quả của những thiếu sót trong lý thuyết hấp dẫn của chúng ta hơn là sự thiếu sót trong Mô hình Tiêu chuẩn. Và có những dấu hiệu nói về sự thiếu hụt trong lý thuyết hấp dẫn của Einstein cũng như về một tương tác mới không rõ, mà bạn đã không biết vâng lấy mẫu đầy đủ và sẽ bổ sung cho Mô hình Tiêu chuẩn. Vì vậy, chúng ta còn phải đi rất xa. Nhưng tuyệt đừng quá phấn khích. Tổ tiên của chúng ta không hiểu rõ 99,99% của những gì xung quanh họ. Chúng ta hiểu rõ 99,99% của những gì xung quanh chúng ta. Tổ tiên của chúng ta không biết về tương tác mạnh - chúng ta hiểu về nó. Nếu có điều gì đó đang che giấu trước chúng ta - điều đó không thể là gì mạnh mẽ. Và nếu điều chúng ta không biết yếu như thế - thì nó có ít ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nó có thể biểu hiện tất nhiên ở miền ga-lát-xi (tương tự như sự hấp dẫn) với một lực lượng khủng khiếp.