En QFT, si las partículas no existen, ¿por qué los investigadores hablan sobre el tamaño de ellas?

No entiendo la respuesta de David Kahana, así que, como un hombre QFT teñido de lana, te daré mi respuesta. Estoy sorprendido de cuántos físicos que dicen aceptar QFT todavía creen que hay partículas. En mi QFT no hay partículas, solo hay campos. Cuando un cuanto de campo, por muy extendido que sea, se colapsa en un átomo absorbente, simula una partícula, por lo que tantos físicos creen que es una partícula.

De todos modos, mi respuesta es que los cuantos “estacionarios” no se extienden por el espacio sino que están vinculados a una ubicación específica con intensidad de campo concentrada en una región muy pequeña cuyo tamaño está determinado por las ecuaciones de campo. Por supuesto, el campo no está limitado por un límite, pero podríamos definir arbitrariamente un “borde” en un radio donde, por ejemplo, el 99% del campo está concentrado y tomar esto como una medida aproximada del tamaño. O si tomáramos el 90% como la definición de borde, no habría mucha diferencia.

Entonces, aunque no existe el “tamaño” exacto de un campo cuántico, existe una medida aproximada, y esto es importante porque algunos campos se concentran en regiones mucho más pequeñas que otras.

QFT modela con éxito partículas como “excitaciones del campo”, para calcular las respuestas correctas. Algunos practicantes interpretan incorrectamente que esto significa que las partículas simplemente no existen como tales. De hecho, sin embargo, las partículas existen. Entonces, en otros contextos, continúan y hablan sobre partículas, porque no se puede hacer física sin ellas. ¿Por qué no pueden ver la inconsistencia? Porque no saben razonar. Google “disonancia cognitiva” para conocer esta deficiencia mental.

[ EDITAR ] Quizás debería explicarlo. Este problema no tiene (casi) nada que ver con la física. En cambio, se trata de metafísica y la forma en que usamos el lenguaje.

QFT modela la realidad como campos, pero si realmente “existen” es una pregunta ontológica. Maxwell modeló los fenómenos EM como ondas o campos. Todos suponemos que esas ondas tienen existencia real. Pero eso no está probado, probablemente nunca pueda serlo. Todo lo que sabemos es la forma en que los fragmentos de materia fermiónica (como los receptores) se comportan cuando otras partículas materiales (como las antenas) se comportan de cierta manera. EM podría ser “acción a distancia”, retrasado según la velocidad de la luz. No malinterpreten; También “creo en” las ondas EM. Pero eso no es física, es ontología. Ahora, dado que es cierto para un fenómeno tan conocido como EM, es aún más cierto para los campos de materia QFT. “Creer en ellos” es una preferencia ontológica. Podría haber partículas reales, como pequeñas bolas de billar, o cuerdas, subyacentes al fenómeno. O etc.

Se ha dicho que el “misterio” del enredo está “resuelto” por la ontología de campo. No hay “misterio”, pero incluso si lo hubiera, no se ve afectado al llamar a los campos de partículas. La disputa profundiza en la física, salteémosla.

Bien, supongamos que la ontología de campo es correcta, aunque no podamos saberlo. Aun así, todavía es razonable decir que existen partículas. Tanto el campo como la partícula son meramente metáforas de fenómenos que nunca entenderemos realmente. Las partículas se comportan de manera muy parecida a las partículas en muchos entornos. Siempre será aceptable (para las personas que saben razonar) llamarlos así. Aquí hay algunos ejemplos aclaratorios.

Supongamos que digo “hay una nube”. Un físico teórico (TP) dice “no, es solo un montón de vapor / gotas de agua que, reunidas, parecen una nube”. Todavía es una nube! Pero no es demasiado irrazonable.

Supongamos que digo “hay una mesa”. TP dice “No, es solo una colección de átomos unidos por fuerzas moleculares. ¿Puedes decir exactamente dónde termina la mesa? ¿Incluyes moléculas de agua, que pueden evaporarse? ¿Qué pasa si raspo parte del barniz? la misma tabla? “, etc. Su único error es esa palabra” no “. Todo lo demás es correcto. Estos detalles simplemente no cambian el hecho de que el objeto es, de hecho, una tabla.

Supongamos que digo “hay una partícula”. TP dice “No, es solo una excitación de un campo” … Creo que se entiende la idea.

Un ejemplo mas. Yo digo “¡mi hija tiene el doble de energía!” TP dice “No, E = Mc ^ 2, pesas un 50% más, por lo que tienes mucha más energía. De hecho, si la diferencia se convirtiera de repente, ¡sacaría la costa este!” Si TP está bromeando, bien. De lo contrario, es un idiota, ¿verdad? Los físicos no poseen de repente la palabra “energía” porque la usan metafóricamente para describir un concepto relacionado, pero distinto.

¡Esa es exactamente la situación cuando insisten en que las partículas no existen! No poseen las palabras “partícula” o “existen”. A menos que bromeen, simplemente no saben cómo razonar. Podría seguir así para las páginas, estoy dejando de lado puntos importantes, pero TMI.

Algo borroso aún puede tener un tamaño, por ejemplo, hay un 90% de posibilidades de que interactúe dentro de un radio específico. Estos números pueden ser exactos, aunque en la práctica sean propiedades probabilísticas. Esto le da un tamaño característico, no un tamaño exacto como un objeto clásico. Esto puede parecer un problema lógico hasta que acepte que así son las cosas. Las partículas no tienen que adaptarse a nuestras intuiciones macro mundo.

Esto es similar a conceptos como la desviación estándar de una distribución. Especifica la posibilidad de que una medida de muestra esté en un cierto rango, pero no exactamente lo que será. Sigue siendo un número muy útil con un significado físico.

Las partículas no fundamentales tienen un tamaño, para cosas como el protón. El protón es un grupo de superposiciones difusas de función de onda de partículas puntuales, por lo que se puede medir la extensión de esas partículas puntuales: ¿qué tan lejos tienden a llegar, en promedio? (Esta es la misma pregunta que el radio de un átomo: las funciones de onda van al infinito, pero esencialmente podemos hablar de dónde son “razonablemente grandes”).

Para las partículas fundamentales, podemos suponer que no son en sí mismas partículas puntuales difusas, sino más bien haces de partículas puntuales difusas, y colocamos límites superiores sobre qué tan grandes pueden ser esos haces. Esa es una forma de entender el “radio” mientras que todo sigue siendo partículas puntuales (estoy seguro de que también hay una imagen más general).

Ninguno de estos son límites superiores duros; más bien, son todas descripciones borrosas de la duración característica de la descomposición de estos parámetros.

Los estados de partículas son superposiciones de estados de campo. No son las únicas superposiciones de los estados de campo, e insistir en ellas como realidad fundamental, como lo hacen algunos de los demás comentaristas, puede meterte en un mundo de problemas. Por ejemplo, hace que el enredo sea innecesariamente misterioso.

Son tan buenos como reales y son lo suficientemente reales. Si algo es real (aparentemente real) cuando lo estamos viendo, usándolo o interactuando con él, entonces eso es todo lo que importa, realmente.

La mejor manera de operar en un mundo que solo existe cuando interactúas con él, es pretender que siempre es real. Dicho esto, conocer el tamaño de las partículas puede ayudar a tomar varias decisiones.