Kuantum Alan Teorisi Maddenin Doğasını Çok Daha İyi Açıklayabilir

"Dönme", elektron gibi temel parçacıkların temel bir niteliğidir ve küçülmüş bir güneş sistemindeki bir gezegen gibi kendi ekseni etrafında hızla dönen küçük bir kürenin görüntülerini çağrıştırır.

Ama işin aslı öyle değildir. Elektronlar maddenin küreleri değil, olasılık matematiği tarafından tanımlanan noktalardır.

California Institute of Technology fizik filozofu Charles T. Sebens, fizikteki en doğru teorilerden birine böyle parçacık temelli bir yaklaşımın yanıltıcı olabileceğini savunuyor.

Maddenin temelini öncelikle alanlar açısından çerçevelendirerek, parçacık merkezli bir görüşten ortaya çıkan bazı tuhaflıklar ve paradokslar ortadan kalkıyor.

Sebens, "Filozoflar, gerçekten uzun süredir çözülmemiş sorunlara ilgi duyma eğilimindedir" diyor.

Kuantum mekaniğinde, elektronlar için çok iyi çalışan ve bir dönüşü açıklayan deneylerin sonuçlarını tahmin etmenin yollarına sahibiz, ancak önemli temel sorular yanıtsız kalıyor: Bu yöntemler neden işe yarıyor ve bir atomun içinde neler oluyor?

Yüzyılın büyük bir bölümünde fizikçiler, gerçekliğin en küçük parçalarının günlük hayatımızdaki nesneler gibi görünmediğini veya davranmadığını öne süren deneylerin sonuçlarıyla boğuştular.

Spin bu niteliklerden biridir. Bilardo masasının iç duvarına çarpan dönen bir bilardo topu gibi, açısal momentum taşır ve hareket eden bir parçacığın yönünü etkiler. Yine de, isteka topunun aksine, bir parçacığın dönüşü asla hızlanamaz veya yavaşlayamaz - bunun yerine her zaman belirli bir değerle sınırlıdır.

Maddenin temel doğasını tasvir etmeyi daha da zorlaştırmak için, bir elektronun boyutunun o kadar küçük olduğunu ve fiilen hacimden yoksun olduğunu düşünün. Hacmi olacak kadar büyük olsaydı, o uzaya yayılan negatif yük, elektronu parçalayarak kendi kendini iterdi.

Temel fiziğin haritasını biraz daha kolay hale getirmenin bir yolu, maddenin noktalarını bir alanın örgüsüne gömülü eylemler olarak tanımlamak ve sonra bu eylemleri parçacıklar olarak yorumlamaktır.

Kuantum alan teorisi (QFT), Einstein'ın özel görelilik teorisinin, klasik alan teorisinin ve kuantum fiziğinin parçacık önermelerinin yönlerini bir araya getirerek bunu başarıyla yapıyor.

Bu tartışmalı bir teori değil, yine de bu alanların temel olup olmadığı veya hayati bilgileri temsil eden ana aktörlerin parçacıklar olup olmadığı ve alanların sadece kullanışlı olup olmadığı konusunda hala tartışmalar var.

Bize göre önemsiz bir ayrım gibi görünebilir. Ancak Sebens gibi filozoflar için sonuçlar keşfedilmeye değer.

Kuantum alan teorisinin bu yeniden incelenmesi, elektronları davranışlarını daha iyi anlamamızı sağlayacak şekilde yeniden tasavvur eden bir model de dahil olmak üzere, alanları fizikte parçacık öncelikli bir yaklaşıma göre bir öncelik haline getirmenin birkaç önemli avantajını vurguluyor.

Bu makale Synthese'de yayınlandı.