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解密暗物质共有400集,此为第111集。
经典场论是研究宏观物质和场的作用规律的理论框架。它将物质和场看作连续可变的物理量,通过泛函和变分原理来描述它们的运动方程。经典场论包括了电磁场论、引力场论、流体力学等多个分支。其中,电磁场论是最为经典的例子,它描述了电磁场的传播和相互作用规律。经典场论的基本方程是场的运动方程,如麦克斯韦方程组描述了电磁场的演化,欧拉-拉格朗日方程描述了流体的运动等。经典场论是建立在经典时空观上的场理论,场的性质、作用和运动都遵循经典规律和绝对时空观。
经典场是典型的现象描述。但不得不佩服经典场的先驱,尤其是电磁场的麦克斯韦方程组的建立。他们只知道场物质的存在,但对场物质的构成与结构都一无所知。根本不了解场的本质,通过为数不多的实测数据,竟然能较为精准地建立并统一了电磁场。
经典场论与量子场论最大的区别就是连续性与离散性。经典场论是对场的表现形式进行了全面系统的总结。场的形成与传播在时间上和空间上都表现出连续性。也就是说,经典场论是场的现象描述。观察到的场无处不在,是连续的。
然而,当前的量子场论是通过对经典场进行量子化得到的。在根本没有找到场物质的前提下对空间进行各种扭曲,然后再对扭曲的空间进行切割。没有找到场的本源的量子场论仍然停留在现象描述的层级上。只有真正了解场态粒子,才能对场进行追本溯源。
目前,量子场论仍存在一个很严重的问题——它甚至还不是一个数学上自洽的理论。这是因为有相互作用的量子场论是通过微扰级数展开来描述的。尴尬的是,这一级数展开根本就不收敛。在标准模型中,如果只取级数展开的前几项,标准模型会给出与实验非常接近的结果;但展开项越多,标准模型的结果就与实验差距越大,甚至会趋近于无穷大。
量子场论最大的问题是没有找到真正的场物质。在量子场论中,场的激发态被解释为粒子和反粒子。对于每种类型的场,都需要定义产生算符和湮灭算符来描述粒子和反粒子的产生和湮灭过程。粒子凭空产生与粒子湮灭消失,这种思想就已经抹杀了场物质的存在,所以这样定义的量子场论并不自洽。
经典场论一直研究场物质。哪怕无法真正找到场物质,量子场论也应该把场物质进行量子化,而不是把真空进行量子化。场态粒子是离散的,空间是连续的。用连续的空间取代离散的场态粒子必然出现无穷大的结果。
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