根据量子场论粒子是什么呢?

Question

如题所述

Answer 1

量子场论中，粒子态是指在希尔伯特态空间中，能够提供庞加莱群不可约表示的射线。换言之，粒子态是数学描述上的抽象概念。在这个框架下，电子、光子、引力子、希格玻色子等都是基本粒子的不同表现形式，它们在庞加莱群中以不同方式存在，并可能带有内部电荷。
这种描述与我们熟悉的单粒子量子力学模型（如量子点粒子在势阱中的行为）的行为在定性上是相符的。因此，传统量子力学中关于粒子的直观概念在量子场论中同样适用。在量子场论中，粒子被视为希尔伯特空间中的抽象状态，携带如质量、自旋、电荷等物理量。这些粒子不占据具体位置，没有大小，也不是波或点状物体。
波粒二象性并非一个“问题”，而是反映了我们对量子世界的无知。它是我们试图将经典直觉与量子世界混为一谈的结果。在量子场论中，粒子被认为是“量子”，这一概念起源于1900年马克斯·普朗克的观点，他提出电磁场不是连续的，而是由离散的量子组成的。
量子可以相互重叠，但每个量子都保持其独立性；它们有生有死，在这个意义上，场量子与粒子相似。20世纪20年代，人们发现物质粒子表现出波的特性，这促进了量子力学的发展，揭示了波粒二象性。随着量子场论（QFT）的建立，关于粒子的困惑得以解决。在QFT中，没有传统意义上的粒子，只有场。1954年，Julian Schwinger完成了QFT的数学公式化，将力场和物质场统一处理。