ภาพร่วมสมัยของโลกทางกายภาพถูกล้อมรอบ
ด้วยเว็บสล็อตทฤษฎีสนามควอนตัม (QFT) ซึ่งรวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ ภารกิจของ Frank Wilczek ในการจัดทำบัญชีที่ไม่ใช่ด้านเทคนิคของ QFT ซึ่งมุ่งเป้าไปที่นักฟิสิกส์ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในทฤษฎีอนุภาค อยู่ที่หัวใจของหนังสือFantastic Realitiesของเขา สำหรับผู้ที่ไม่ใช่นักฟิสิกส์ หนังสือเล่มนี้คงเป็นเรื่องยาก
แนวคิดที่น่าสนใจ: Frank Wilczek ได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานเรื่องปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาค เครดิต: B. SNYDER/REUTERS
Wilczek ชี้ให้เห็นว่า QFT อธิบายข้อเท็จจริงสำคัญสามประการเกี่ยวกับโลก ประการแรกอนุภาคมูลฐานทั้งหมดของแต่ละประเภท (เช่นอิเล็กตรอน) แยกไม่ออกจากกัน สิ่งนี้นำไปสู่การปรับแต่งแนวคิดเชิงปรัชญาของ ‘ความเหมือนกัน’ ประการที่สอง อนุภาคนั้นสามารถประพฤติได้สองวิธีเมื่อถูกแลกเปลี่ยน: คลื่นที่อธิบายพวกมันจะยังคงเหมือนเดิม (โบซอน) หรือพวกมันสามารถเปลี่ยนเครื่องหมาย (เฟอร์มิออน) QFT ยังสามารถอธิบายได้ว่าทำไมโบซอนจึงเป็นอนุภาคที่มีสปินเป็นจำนวนรวมของหน่วยพลังค์ ในขณะที่สำหรับเฟอร์มิออน สปินนั้นเป็นจำนวนเต็มครึ่งหนึ่ง (แม้ว่า ‘ทฤษฎีบทสปิน-สถิติ’ นี้อาจมีพื้นฐานพื้นฐานมากกว่า) ข้อเท็จจริงที่สามคือ สำหรับแต่ละอนุภาคจะมีปฏิปักษ์ที่สอดคล้องกัน โดยมีค่าประจุตรงข้ามกันและเลขควอนตัมอื่นๆ
ในภาพนี้ ความเป็นจริงเบื้องต้น (ที่ ‘มหัศจรรย์’) คือสนามควอนตัม และอนุภาค — การกระตุ้นเบื้องต้น — เป็นปรากฏการณ์อีพีพี Wilczek โต้แย้งอย่างโน้มน้าวใจสำหรับการตีความนี้ ซึ่งแตกต่างจากมุมมองที่แสดงโดย Richard Feynman ว่าอนุภาคนั้นเป็นพื้นฐาน และ QFT เป็นกลไก (รวมถึงสิ่งที่ Wilczek เรียกว่า “จุดสำคัญแห่งการฟื้นฟู”) สำหรับการคำนวณว่าพวกมันทำงานอย่างไร อนุภาคต่าง ๆ สอดคล้องกับฟิลด์ต่าง ๆ หัวใจของทฤษฎีสสารสมัยใหม่คือทฤษฎีภาคสนามของควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (QCD) ซึ่งอธิบายอนุภาคมูลฐาน – ควาร์ก โดยมีกลูออนเป็นสื่อกลางในการปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ซึ่งประกอบเป็นนิวเคลียสของอะตอม นี่เป็นลูกพี่ลูกน้องที่ซับซ้อนมากขึ้นของควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิก ซึ่งอธิบายอิเล็กตรอนที่ทำปฏิกิริยากับโฟตอน
โดยพื้นฐานแล้ว QCD นั้นอธิบายได้ค่อนข้างง่าย
แต่การทำนายทางกายภาพนั้นเกี่ยวข้องกับการคำนวณที่น่ากลัวและแนวคิดที่ค่อนข้างยาก ผลงานของวิลเชคในด้านภาคสนามคือการอธิบายว่าทำไมควาร์กถึงไม่ถูกสังเกตแยกจากกัน: พวกมันปรากฏเป็นอิสระในระยะทางสั้น ๆ แต่จะถูกผูกมัดอย่างแน่นหนาเมื่อแยกออกจากกัน พฤติกรรมที่ขัดแย้งนี้เกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่อง ‘เสรีภาพที่ไม่มีการแสดงอาการ’ ซึ่งทำให้วิลเชคได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2547 พิธีมอบรางวัลและวัฒนธรรมอันน่าพิศวงรอบๆ นั้น อธิบายไว้ตอนท้ายของหนังสือในบล็อกโดย Betsy Devine ภรรยาของวิลเชค
แม้ว่าหนังสือเล่มนี้จะไม่ใช่เนื้อหาทางเทคนิคเป็นส่วนใหญ่ แต่งานเขียนของวิลเชคก็มีความฉลาดอย่างลึกซึ้ง เรียงความมีศูนย์กลางอยู่ที่ QFT แต่มีขอบเขตกว้างกว่ามาก พวกเขาแสดงความชื่นชมอย่างละเอียดอ่อนต่อคุณลักษณะที่ละเอียดอ่อนของวัฒนธรรมของวิทยาศาสตร์กายภาพสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิลเชคเคลื่อนไปมาระหว่างระดับทฤษฎีต่างๆ ที่อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย นี่คือ ‘การลดทอน’ ซึ่งเป็นคำที่วิลเชคเกลียดเพราะมันหมายถึงการลดลงของความเข้าใจของเรา มากกว่าที่จะเป็นการเสริม หรือใช้วลีของนิวตัน ‘การวิเคราะห์และการสังเคราะห์’
Wilczek อธิบาย QCD เวอร์ชันที่ง่ายกว่า – “QCD lite” – ซึ่งมวลของควาร์กสามารถละเลยได้ สิ่งนี้อธิบายปรากฏการณ์มากมายที่รวมอยู่ใน QCD ฉบับสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันคิดเป็น 90% ของมวลโปรตอนและนิวตรอนและด้วยเหตุนี้จึงเป็นของสสารธรรมดา ดังนั้นมวลส่วนใหญ่ของเราจึงสอดคล้องกับพลังงานของการเคลื่อนไหวที่บริสุทธิ์ตามm = E / c 2ซึ่งในขณะที่เขาชี้ให้เห็นว่าเป็นรูปแบบดั้งเดิมของสมการสัญลักษณ์ของไอน์สไตน์: “อย่างน้อยเราก็เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไร้ตัวตนในระดับนี้”
อีกประเด็นหนึ่งในหนังสือของวิลเชคคือความเชื่อมโยงระหว่างทฤษฎีพลังงานสูงกับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น สิ่งเหล่านี้รวมถึงการเปลี่ยนเฟสและปรากฏการณ์ควอนตัมโดยรวม เช่น ตัวนำยิ่งยวดและของเหลวยิ่งยวด (“โลกคือตัวนำยิ่งยวดจักรวาลหลายชั้น หลากสี”) ในพื้นที่สามมิติ ความเป็นไปได้เพียงอย่างเดียวสำหรับอนุภาคที่เหมือนกันคือโบซอนและเฟอร์มิออน แต่สำหรับฟิสิกส์ในสองมิติ มีช่วงของความเป็นไปได้ระดับกลางที่ต่อเนื่องกัน (‘anyons’) ตามที่หนึ่งในบทความอธิบายไว้ โดยมีการใช้งานที่สำคัญในสนามแม่เหล็กแบบโซลิดสเตต ฉันรู้สึกผิดหวังที่ไม่มีเรื่องราวเกี่ยวกับงานอันน่าทึ่งของ Wilczek กับ Alfred Shapere ที่ใช้แนวคิดเชิงเรขาคณิตสมัยใหม่กับการว่ายน้ำของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กและการปรับทิศทางของร่างกายที่ตกลงมา เช่น แมว
บทความหลายเรื่องครอบคลุมพื้นที่ทางปัญญาเดียวกันเป็นหลัก แต่ด้วยแนวคิดที่ยากเช่นนี้ การกล่าวซ้ำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จึงไม่ใช่เรื่องเลวร้าย ไม่ว่าในกรณีใด เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ได้เห็นวิลเชควนเวียนอยู่ในแนวคิดชุดเดียวกัน มีปัญญาที่เข้มข้นมากที่นี่ และเขามีความชำนาญในการใช้คำพูด
คำปราศรัยที่น่ายินดีสำหรับนักเรียนประกอบด้วยเรื่องตลกที่ชื่นชอบของไอน์สไตน์และอัลกอริทึมสำหรับการเลือกระหว่างคู่แต่งงานที่เป็นไปได้ ที่นี่ Wilczek ทรยศต่อธรรมชาติที่แก้ไขไม่ได้ของเขาในฐานะนักทฤษฎี เนื่องจากอัลกอริธึมต้องการความรู้ล่วงหน้าเกี่ยวกับจำนวนชีวิตที่น่าจะเป็นไปได้คือNของคู่ครองที่น่าเชื่อถือ เขาไม่แนะนำนักเรียนถึงวิธีปฏิบัติตนเมื่ออัลกอริทึมล้มเหลว (อย่างที่บางครั้งอาจทำ) หรือเมื่อทั้งคู่ใช้อัลกอริทึม (อาจมีN ต่างกัน ) แต่สำหรับวิลเชคเอง “มันได้ผล”เว็บสล็อต
