Citat:
Ursprungligen postat av
WbZV
Postulerar vi att elementarpartiklar är fundamentala entiteter som interagerar med andra entiteter så kan vi inte i samma modell förklara hur och varför premisserna ser ut som de gör. Enligt modellen interagerar elektroner med andra elektroner genom att utbyta fotoner. Modellen kan förutsäga sannolikheten för sådana interaktioner, men inte hur de går till eller varför sannolikheten ser ut den den gör.
Rumtidens koordinater emergerar exempelvis ur sannolikheterna eftersom interaktionernas sannolikheter bildar mönster som kräver rumtidens koordinater och dimentionstal för att kunna beskrivas. Hade inte sannolikheten för partiklars interaktioner minskat med det rumsliga avståndet så hade det inte behövts några rumskoordinater för att beskriva världen.
Vi bör välja en modell som utgår från minsta möjliga fundamentala fenomen och försöka beskriva resterande fenomen som emergenta, men sedan ligger det i sakens natur att de fundamentala fenomen vi utgick från inte kan reduceras till något annat.
Jag förstår inte frågan. Fältstyrkan definieras som den kraft en fiktiv enhetspartikel skulle påverkas av om den befann sig på en given position i rummet. Vad mer finns att säga?
Hur fungerar vattenytor och varför bildas det ringformade vågor om jag slänger en sten i vattnet? Eftersom vågor är abstrakta fenomen som bildas längs en abstrakt vattenyta så kan vi inte förklara vågorna genom att studera vattenmolekyler. Likväl är vattenytan och dess vågor bara en abstrakt tolkning av ett system bestående av vattenmolekyler. Eftersom samma vågor kommer att uppstå om vi simulerar alla vattenmolekyler i en sjö så kan vattenytan och dess vågor reduceras till vattenmolekyler och krafterna mellan dessa. Vattenytan och dess vågor är inte fundamentala därför att de kan reduceras till något annat.
Alla förklaringar måste bygga på abstrakta förenklingar därför att förklaringar som utgår från fundamentala krafter inte kommer att vara enklare att förstå än det vi skall förklara. Likt vattenytan på en sjö är elektromagnetiska fält en abstrakt förenkling som gör att vi kan förstå fenomen som uppstår i system av många partiklar. Fälten tillför dock inga nya krafter som inte kan reduceras till de enskilda partiklarnas sannolikheter för att interagera med varandra.
Det ligger i sakens natur att vi inte kan förklara vad partiklarna gör, men en djupare fråga är om energi alls existerar som en fundamental egenskap? Att energin konserveras i ett system tycks alltid koka ned till en tautologisk omskrivning av att alla krafter står i jämvikt, dvs. ett kvitto på att vi räknat rätt.
Nu tycks det ju även gå att beskriva världen utifrån att fälten är fundamentala och partiklarna är fluktuationer i fälten. Förmodligen an dual beskrivning av samma sak och vad som är fundamentalt och vad som är emergent följer då av vilken modell vi postulerar.
När det kommer till modeller och hur dessa fungerar så tycker jag att du är en av de bättre att lyssna på, så min utgångspunkt i den frågan är att jag antar mig ha skäl att ifrågasätta min egen uppfattning om det skulle råda meningsskiljaktigheter mellan oss. Jag håller dessutom med dig i nära allt du säger här om detta, så efter att ha backat ett steg för att försöka se var vi missförstår den andre så tror jag att det handlar om skiljda antaganden som följd av avsaknade alternativ. Jag önskar få fråga dig om din uppfattning om hur jag tror mig ha förstått detta, så jag vill inte argumentera för det jag påstår nu, utan vill först veta om det ens finns någonting vi har olika övertygelse om.
Så här har jag uppfattat det. Maxwells ekvationer specificerar varken fält eller partiklar. Kontinuitetsekvationerna specificerar konserverandet av laddning.
Det går att beskriva EM med både partiklar eller med fält, men inget av dem är utan problem. Din beskrivning med partiklar är lika bra som min med fält, men ingen av dem är bra nog för att kunna fungera helt utan den andre.
Problemet med att beskriva allt som fält är att vi ser lokaliserade interaktioner. Problemet med att beskriva det som partiklar är att vi inte ser några elementarpartiklar. Inte bara det att vi inte kan beskriva partiklar utan vågbeskrivningar, utan även det att de inte är "elementära".
Det finns ett begrepp som kallas "fraktionalisering"("fractionalization"), vilket beskriver "deconfinement" av elektroner, med "spin-charge"-separering, vilket sker vid kvant-"Hall-effekten", massor med ord där ser jag, men där elektronens position, laddning och spinn separerar från varandra och beter sig som individuella partiklar. Därutöver så separerar elektronen också till några andra saker, vilka teoretiskt inte kan bli det elektronen är.
Utöver vad som vore en fundamental elementarpartikel så är det inte heller så avgjort att det ens finns partiklar som vi antar idag. Experimentet som det hänvisas till som skulle ha avgjort detta, vad han nu hette för ca. 100 år sedan, är inte något mer än observationen av lokaliserade interaktioner. Därefter kom Planck med sin helt orelaterade formulering av svartkroppsstrålningen, som sedan med Einsteins fotoelektriska effekt cementerade fenomenet med partiklar. Uppfattningen som annars rådde på den tiden var att det inte fanns någonting som var fundamentalt, utan allt utgörs av sina relationer till varandra, i en sluten cirkel. Bohr hade en hel del intressant att säga om det, liksom Poincaré och Dirac. Det kallades för, antingen "partikelhypotesen" eller om det kanske var "elektronhypotesen", långt efter då vi idag tror att det antogs som givet.
Även idag, med nuvarande formalism som tar partiklar som givet så kräver ju dessa modeller olika typer av "interaktionsbundna", "imaginära" partiklar som fyller funktionen av fält, vilka kräver alla möjliga exotiska egenskaper för att gå ihop. Dessa "fotoner" som t.ex. elektroner skulle utbyta mellan varandra är ju ingenting som är observerat och inte heller någonting som har några likheter med någon av de andra kanske handfull olika sorters fotoner.
En "vanlig" foton är ju dessutom inte heller fundamental på något sätt utan det är ju en boson, med en mycket komplicerad inre struktur med sina nödvändigt tillskrivna teoretiska egenskaper, där dess avsaknade viloenergi har att göra med någonting om hur en teoretisk intern vektormeson skulle bete sig. Eller hur laddning, om jag inte minns fel, skulle förmedlas genom att fotonen vore "klädd"("dressed") med excitationer från vakuumfältet, så man slipper bära på det man förmedlar men ändå kunna bära med sig information om det hos någonting annat, för att kunna få fram det först när det är nödvändigt men inte innan det var omöjligt.
Det finns ju inga gemensamma rumtidskoordinater, holografiska principen kan beskriva rummet med två rumsdimensioner och strängteori behöver vanligen tio rumsdimensioner.
Sannolikheten för interaktioner eller fältstyrka som vanligen sägs bero på avstånd har mer att göra med hur inversa kvadratlagen beskriver relationen till arean hos den mötande ytan. Det förmedlas ingen information om avstånd till en annan punkt, så vinkelgrader vore mer fundamentala koordinater. Inga partiklar skulle kunna bevara sina förhållanden till allt utan att ha absolut kännedom om allt annat. Det finns ju ingen given position i rummet.
Det fält kan som inte partiklar kan är att de skulle kunna utgöra förhållandena som definierar partiklarna och kunna bevara dessa om de nu inte är lokaliserade och absoluta hos varje partikel.
Energi som du nämner är ju just inte någon fundamental egenskap utan ett förhållande som varje referens definierar till sig, vilket formalism därefter beskrivs bevara. Inte bara ett kvitto på att vi har räknat rätt utan hur vi avgör hur beräkningen ska gå till och av vad, efter att ha kollat i facit. Potentiell energi observeras inte utan definieras.
Som du säger så beskriver partiklar och fält samma sak och är varsina tolkningar av samma okända natur. Men även frågan om vad som skulle vara fundamentalt eller bevarat är en fråga om definitioner och formalism. Massa var en bevarad egenskap innan relativitetsteorin och Newton gjorde skillnad på gravitationell och trög massa. Allt möjligt går att formulera drägligt konsekvent med olika formuleringar men vad som vore bevarat, fundamentalt eller vilka koordinater från vilken referens som beskriver annat från sig är inget naturen visat, utan vad vi valt att kalla den.