FAQ fizyka teoretyczna

Original: http://www.mat.univie.ac.at/~neum/physfaq/physics-faq.html

zawierający moje odpowiedzi na pytania dotyczące fizyki teoretycznej omówione przez wiele lat w różnych grupach dyskusyjnych fizyki (patrz podziękowaniach na końcu tej strony).

Większość tematy związane z mechaniki kwantowej, kwantowej teorii pola, renormalizacji, problem pomiaru, przypadkowości i filozoficznych zagadnień w fizyce. Ponieważ różne przekroje napisane w różnych czasach (niektóre sięgają do ostatniego wieku), istnieją pewne nakładanie się na siebie w leczeniu tematów.

Pomoc znajduje się na http://www.mat.univie.ac.at/~neum/physfaq/physics-faq.html

Proszę zadawać pytania związane z przepełnieniem FAQ na Fizyki.

Jeśli zauważysz błędy lub masz pomysły na poprawę, proszę napisz do mnie (na [email protected]).

Jeśli podoba Ci się z FAQ i / lub stwierdzono, że przydatne, proszę link do niego ze strony głównej, aby szerzej znane.

Jeśli znalazłeś FAQ przydatna jest prawdopodobne, aby skorzystać także z lektury bezpłatny Rezerwacja online

Arnold Neumaier i Dennis Westra,
Klasyczne i Mechanika kwantowa poprzez algebr Liego,
2008, 2011. http://lanl.arxiv.org/abs/0810.1019
Jeśli chcesz poznać moje (bardzo niestandardowe) poglądy na temat interpretacji mechaniki kwantowej, powinieneś przeczytać moja interpretacja Thermal FAQ.

Miłego czytania!

Arnold Neumaier (Uniwersytet Wiedeński)

W tym FAQ, staram się być dokładne, spójne i zrozumiałe. Wiele tematów omówione dość szczegółowo; ale choć od wielkości książki, FAQ nie jest książka – bardziej specjalistycznej encyklopedii. Ale nie oczekuj kompletność lub kompleksowość w jakimkolwiek sensie. Ponadto, w ramach każdego rozdziału sekcje powstały niemal samodzielnie w ciągu wielu lat, a więc nie mów ciągłą historię. W ramach sekcji, organizacja jest zwykle spójne, ale w długich odcinkach, materiały zgromadzone przez lata i może być powtarzalne lub potrzebują lepszego rozwiązania. (To wszystko odbywa się w wolnym czasie, a więc ma pewne ograniczenia ….)
Bardzo niewiele mówi się o bardziej spekulacyjnych stronach fizyki teoretycznej, takich jak teoria strun, grawitacji kwantowej, fizyki i innych poza standardowym modelu.

Na tematy, w których społeczność fizyki jeszcze nie osiągnęły porozumienia w mój punkt widzenia jest oczywiście tylko jedna z możliwości, i zazwyczaj (choć nie zawsze) na stanowisku głównego nurtu. Ale staram się dyskutować również ważne alternatywne poglądy. W szczególności szeroko dyskutować na różne podejścia do podstaw mechaniki kwantowej.

W dniu 22 stycznia 2014 r FAQ zawierał 236 tematy zgrupowane w trzech częściach z 22 rozdziałów i ponad 120.000 słów, co odpowiada około 340 książki stron z 50 wierszy na stronie. W 21 tematów w pierwotnej wersji z 28 kwietnia 2004 wzrosła
do 88 do 1 stycznia 2005 roku
do 116 przed 4 stycznia 2006 roku,
do 128 na 03 stycznia 2007,
140 od ​​03 stycznia 2008,
do 147 30 stycznia 2009 roku,
154 od 10 stycznia 2010,
do 178 do 1 stycznia 2011 roku,
218 od 29 lutego 2012,
do 231 do 1 stycznia 2013 r
236 od 22 stycznia 2014,
do 237 do 1 stycznia 2015 r
i prawdopodobnie dalej rosnąć.
Skróty:
Mechanika kwantowa, QM =
QFT = kwantowa teoria pola,
Elektrodynamiki kwantowej, QED =
CCR = kanoniczne relacje komutacji,
s.p.r. = Sci.physics.research (grupa dyskusyjna).
Struny jak quant-ph / 0303047 lub arXiv: 0810.1019 odnoszą się do dokumentów elektronicznych w archiwum e-Print.
p_0 i \ p (backslash wskazuje pogrubionego czcionkę) oznacza czas i przestrzeń, część 4-wektora p.
Minkowski wewnętrzna produktu jest zawsze przyjmuje się p ^ 2 = p_0 ^ 2 \ s ^ 2.

* Wskazuje nowy temat dodanej (lub starą znacznie rozszerzoną) od 22 stycznia 2014.
Drobne zmiany / dodatki do starych tematów nie są wskazane.

Nowy (od stycznia 2014 roku) jest również termiczny Interpretacja FAQ dyskusja mojej własnej interpretacji mechaniki kwantowej cieplnej.

“ Zastanów się wszystko, i zachować dobre. ”
(St. Paul, 1 Tes. 5:21)

Spis treści

Poszczególne tematy tego FAQ jest podzielona na rozdziały z luźno powiązanych tematów. Jednak poszczególne wątków można zwykle niezależne od siebie nawzajem.

Etykiety i układ tematów zmieniło się z czasem i może się zmienić, a odpowiedzi na dalsze pytania będą dodawane i stare odpowiedzi zgrupowane. Tak więc, aby przytoczyć część FAQ, odnoszą się do tytułu rozdziału lub części i nie tylko na jego etykiecie.

Początkowo wszystkie składki do FAQ zostały napisane w prostym formacie tekstowym. Jestem stopniowo konwersji do formatu wpisy html. Ale przekształcenie wpisu wymaga czasu, ponieważ trzeba zrobić konwersji ręcznie są bardziej czytelne niż oryginał. Jeśli chcesz mieć tylko jeden lub dwa wpisy zamienione, napisz do mnie (w [email protected]), wskazując poszukiwanych wpisów. Spowoduje to zmianę priorytetów moje edycji.

Część A: Mechanika kwantowa i jej interpretacja
(9 rozdziałów z 114 sekcjach [116 tytułów, dwa powtarzane w kilku rozdziałach])

Rozdział A1: Podstawowe pojęcia w mechanice kwantowej
(15 odcinki)

 Dlaczego zasada kwadratu amplitudy dla prawdopodobieństw?
 Jakie są biustonosze i marketach?
 Geometrii rzutowej i mechanika kwantowa
 Jakie jest znaczenie zapisów macierzy gęstości?
 Postulaty formalnego rdzenia mechaniki kwantowej
 Czy można mówić o funkcji falowej podsystemu?
 Fale czy cząstki?
 Dlaczego mechanika kwantowa sformułowane w kategoriach operatorów liniowych?
 Jak bardzo potrzebna jest analiza funkcjonalna zrozumieć mechanikę kwantową?
 QM zdjęcia i oświadczenia
 Otwarte systemy kwantowe
 Interakcje z wanną ciepła
 Rozpraszające dynamika i Lagrangians
 Czy są skoki kwantowe?
 Czy wszystkie stany kwantowe być realizowane w naturze?
 * Definiowanie wszechświat
Rozdział A2: Mechanika klasyczna i mechanika kwantowa
(7 odcinków)
Zobacz także moje samouczek papieru termodynamiki fenomenologicznej.

 Klasyczny limit mechaniki kwantowej
 Limit poprzez klasyczny stanów spójnych
 Dwuznaczność Operator zamawiania
 Kwantyzacji w praktyce
 Mechanika kwantowa-klasyczne
 Tunelowanie klasycznej i kwantowej
 Kwantyzacji nie-współrzędnych kartezjańskich
Rozdział A3: prawdopodobieństwo klasyczne
(14 odcinki)

 Liczby losowe i inne przypadkowe przedmioty
 Jaki jest sens prawdopodobieństwa?
 Czy względnych prawdopodobieństw granice częstotliwości?
 Jak znaczące są prawdopodobieństwa pojedynczych zdarzeń?
 Statystyki pojedynczych systemów
 Cel prawdopodobieństwa
 Jak prawdopodobne są realizacje procesów stochastycznych?
 Jak prawdopodobieństwa zastosowania w praktyce?
 Entropia w Priors i rachunku prawdopodobieństwa
 Co to jest entropia?
 Co z subiektywnej interpretacji prawdopodobieństwa?
 Niepełna wiedza i statystyki
 Entropia i wiedza
 Rola ergodycznej hipotezy
Rozdział A4: interpretacja mechaniki kwantowej
(23 odcinki)
Dla własnej interpretacji mechaniki kwantowej cieplnej, zobaczyć Thermal Interpretacja FAQ
 Postulaty formalnego rdzenia mechaniki kwantowej
 Jakie znaczenie dla fizyki z aksjomatów?
 Klasycznej i kwantowej prawdopodobieństwa
 Mechanika kwantowa bez tajemnic
 Efekt fotoelektryczny
 Doświadczenie Younga
 Zaobserwować upadek
 Upadek i pomiar kwantowy
 Świadomość i upadek
 Uzasadniając fundamenty teorii
 Podstawy, teoria i eksperyment
 Która interpretacja mechaniki kwantowej jest najbardziej spójna?
 Który podręcznik mechaniki kwantowej jest najlepsze dla fundacji?
 Fundacje niezależnych pomiarów
 Czy mechanika kwantowa dotyczy pojedynczych systemów?
 Obserwując obserwatora
 Czy istnieje teoria relatywistyczna pomiar?
 Kołowość pomiarów w teorii Everetta
 Na wielu światów-Ustne
 Jaka jest rola logiki kwantowej?
 Mechanika kwantowa i kości
 Jak można mechanika kwantowa jest stochastyczny podczas Równanie Schroedingera nie jest?
 Mechanika kwantowa stochastyczne
Rozdział A5: Problem pomiaru kwantowego
(9 odcinków)

 Zwięzłe sformułowanie problemu pomiaru QM
 Pokój szczeliny i upadek
 Doświadczenie Sterna-Gerlacha
 Minimalne (statystyczna) interpretacja
 Preferowane podstawą problemem
 Równanie wskaźnik Mistrz i zmienne
 Czy dekoherencja rozwiązać problem pomiaru?
 Kwantowa teoria pomiaru ciągłych wykrywalności
 Czy wynik pomiaru liczb rzeczywistych?
Rozdział A6: budowa obiektów fizycznych
(10 odcinki)

 Czy atom składał się głównie z pustej przestrzeni?
 Jak atomy i cząsteczki wygląda?
 Gdy obiekt makroskopowy jest?
 Dlaczego są obserwowalne gęstości zależnej od stanu?
 Gdy cząstki można wyróżnić?
 Czym jest pole?
 Znaczenie klasycznych dziedzinach relatywistycznej
 Ile informacji jest w cząstki?
 Entropia i brakujące informacje
 Ignorancja w mechanice statystycznej
Rozdział A7: Czas i przestrzeń
(8 odcinków)

 Tu i teraz
 Pojęcie ” Teraz ”
 Czas i przestrzeń
 Czym jest czas?
 Czas w mechanice kwantowej
 Czy cząstki cofnąć się w czasie?
 Co cząstki szybsze niż światło (Tachiony)?
 Superluminal impulsy światła
Rozdział A8: wirtualne cząstki i fluktuacje próżni
(17 odcinki)
zobacz także moje dokładne omówienie rzeczywistych i wirtualnych cząstek w mojej odpowiedzi na pytanie ” są bozony W i Z wirtualny, czy nie? ” na physics.stackexchange.com
 Stabilne, niestabilne, a cząstki wirtualne
 Interpretacja diagramów Feynmana
 Można wyróżnić rzeczywistych i wirtualnych fotonów?
 Cząstki wirtualne
 Czy próżnia zmieniają?
 Są cząstki wirtualne cząstki i rozkładające się sam?
 Może stać się realne cząstki wirtualne? Studium przypadku
 Czy Efekt Casimira udowodnić istnienie cząstek wirtualnych?
 Wirtualne cząstki i interakcji Coulomba
 Wirtualne cząstki i promieniowanie Hawkinga
 Jak prawdziwe są “wirtualne cząstki”?
 Widok cząstka fizyka cząstek wirtualnych (Hendrik van Hees)
 Wyświetl następne cząstek fizyka i moje komentarze (Gordon Kane)
 Jednak widok innego cząstek fizyka i moje komentarze (Michael Peskin)
 Wirtualne cząstki w wykładzie Frank Wilczek Nobla
 Jak realne są ścieżki Feynmana?
 Jak znaczące są to pojedyncze diagramy Feynmana?
Rozdział A9: Inne kwestie koncepcyjne
(11 odcinki)

 Czy natura bezbarwny?
 Jeśli drzewo upada w lesie, to wydaje dźwięk, nawet gdy nikt nie jest tam, aby go usłyszeć?
 Pola fizyki w zakresie limitów
 Druga zasada termodynamiki
 Lokalna forma drugiego prawa termodynamiki
 Czy istnieją wolne cząstki?
 Czy fonon kwazicząstka lub zbiorowe wzbudzenia?
 Co to są “gołe” i “cząstki” ubrani?
 Jakie jest znaczenie “w łupinach” i “off-shell”?
 Kwantowa teleportacja
 Jak prawdziwe jest funkcja falowa?
Część B: relatywistyczna mechanika kwantowa i kwantowej teorii pola
(8 z 83 rozdziałów odcinków)

Rozdział B1: grupa Poincare
(10 odcinki)

 Grupy i algebry Liego
 Grupa Galilei, jak kurczenie się grupy Poincare
 Oświadczenia grupy Poincare, wirowania i przyrządów niezmienności
 Cząstki elementarne mają masę i nieujemną skończoną, dyskretną korkociąg
 Pozycje wiórowe i pozycji operatora
 Lokalizacji i pozycji operatorów
 Reszta rama i środek masy
 Helicity i Hopf fibration
 Formy dynamiki relatywistycznej
 Czy istnieje multiparticle relatywistyczna mechanika kwantowa?
Rozdział B2: fotony i elektrony
(12 odcinki)

 Jak interpretować Diagram Feynmana
 Cząstki w elektrodynamiki kwantowej
 Co to jest foton?
 Efekt fotoelektryczny
 Tryby i funkcje falowe wiązek laserowych
 Spójne światło jak stany zespołów
 Czy fotony spowolnić w sprawie?
 Co to jest elektron?
 Są elektrony pointlike / structureless?
 Self-energetyczny
 Kształt fotonów i elektronów
 Czy foton musi bezmasowych?
Rozdział B3: Podstawy na pól kwantowych
(9 odcinków)

 Dlaczego są bardziej podstawowe niż pola cząstek?
 Drugi kwantyzacji
 Odróżnienia cząstki i pola
 Nieodróżnialne cząstki i splątanie
 Podstawowe obiekty w kwantowej teorii pola
 Ewolucja teorii kwantowej czas w polu
 Relatywistyczna QFT w ograniczonym czasie?
 Przestrzeni Hilberta i Hamiltona w relatywistycznej kwantowej teorii pola
 Relatywistyczna i aksjomaty Wightman niezmienność
Rozdział B4: Więcej kwantowa teoria pola
(12 odcinki)

 Oscylator harmoniczny w dziedzinie kwantowej
 Normalna kolejność
 Inequivalent reprezentacje CCR / samochód
 Operatorzy tworzenia i sfałszowane przestrzeń Hilberta
 Nierelatywistycznej kwantowa teoria pola
 Nonperturbative obliczenia w kwantowej teorii pola
 Konstruktywna teoria pola
 Formalna funkcjonalne podejście do QFT integralną
 Całki funkcyjne, funkcje Wightman i rygorystyczne QFT
 2-wymiarowej kwantowa teoria pola
 Klasyczny limit relatywistycznej QFT
 Operatorzy pozycję w relatywistycznej kwantowej teorii pola
Rozdział B5: Rozbieżności i renormalizacja
(14 odcinki)
Zobacz także mój tutorial papieru renormalizacja bez nieskończoności – tutorial, który omawia renormalizacja na znacznie prostszy poziomie niż kwantowej teorii pola.

 Kwadrat funkcji delta
 Zsumowanie rozbieżne serii
 Dlaczego renormalizacja?
 Renormalizacja bez nieskończoności I
 Renormalizacja bez nieskończoności II
 Renormalizacja usłojenie i gruba
 Skala i eksperymentalne skalę renormalizacja energii
 Regularyzacja wymiarowa
 Nonrenormalizable teorii, teorii efektywnych
 Czy jest rygorystyczna interakcji w 4 wymiarach QFT?
 Czy QED spójne?
 Czy teoria Phi ^ 4 w 4 wymiarach istnieją?
 Działanie oparte kwantowa teoria pola i rachunek zaburzeń przyczynowego
 Rachunek zaburzeń i siły chwilowe
 Co na temat rozbieżności w podczerwieni?
Rozdział B6: stany związane i aplikacji
(9 odcinków)

 Jaka jest masa luka?
 Dlaczego związany stan bez masy kwarków może być ciężkie?
 Stany związane w relatywistycznej kwantowej teorii pola
 Protony są opisane przez QED?
 Jak daleko jest mechanika kwantowa wyjaśnić okresowym?
 QED i chemia kwantowa relatywistyczna
 Przydatność QED
 Co możemy obliczyć ze standardowego modelu?
 Czy model standardowy przewidzieć chemię?
Rozdział B7: Inne tematy
(7 odcinków)

 Dlaczego QFT wyglądają tak różne od QM?
 Dlaczego QFT oparta na klasycznej akcji?
 Dlaczego tylko pierwsze działania zawierają pochodne?
 Dlaczego normalne zamawianie?
 Dlaczego lokalizację i przyczynowe relacje komutacji?
 Dlaczego? Diagramy Feynmana
 Czym jest pole interpolację?
Rozdział B8: Kwantowa grawitacja
(11 odcinki)

 Jak są matryce i tensory związane?
 Co to jest formalizm tetrada?
 Dlaczego mają spin grawitony 2?
 Dyfeomorfizm mechanika klasyczna niezmiennicze
 Mechanika kwantowa jest kompatybilny z ogólnej teorii względności?
 Trudności w kwantowania grawitacji
 Renormalizacja w kwantowej grawitacji
 Stany Hadamarda i ich przestrzenie Hilberta
 Energii w ogólnej teorii względności
 Co się stało z eteru?
 Czy Wszechświat zostały stworzone z niczego?
Część C: Różne tematy

(6 z 41 rozdziałów sekcji)

Rozdział C1: Niektóre filozofia nauki
(7 odcinków)

 Nazywanie w nauce
 W sprawie postępów w nauce
 Jak różne są nauk fizycznych oraz nauk społecznych
 Gdy jest teoria potwierdzona?
 Czy dobre teorie być sfałszowane?
 Co zatem odróżnia dobrą teorię?
 Gdy teoria korzystne innym?
Rozdział C2: Niektóre filozofia fizyki
(9 odcinków)

 Jak precyzyjny język fizyczna może być?
 Po co męczyć się rygor w fizyce?
 Fizyka i doświadczenie
 Modelowanie rzeczywistości
 Fizyki teoretycznej jak formalnego modelu rzeczywistości
 Co jest prawdziwe?
 Co jest faktem?
 Co to jest system (np gaz doskonały)?
 Wyzwania teoretyczne blisko danych doświadczalnych
Rozdział C3: Kilka prostych pytań
(4 sekcje)

 Dlaczego warto korzystać z liczb zespolonych w fizyce?
 Co to jest wektor?
 Jakie jest znaczenie “konsekwentna”?
 Czy istnieją nieokreślony przestrzenie Hilberta?
Rozdział C4: Jak uczyć się fizyki teoretycznej
(18 odcinki)

 Jak zostać fizykiem teoretycznym GOOD
 Nauka poza poziomu
 Nauka mechaniki kwantowej w wieku 14 lat
 Fizyka dla samodzielnej nauki podczas gdy jeszcze w szkole
 Badania w wieku 16 lat
 Czy zawsze trzeba mieć dobre oceny?
 Uczenie się pojęć naukowych
 Opowieści o fizyków
 Ryzyko w nauce
 Jak uzyskać informacje z fizyki stron dyskusyjnych
 Przydatne tła, forum notatki do wykładów, itp
 Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki
 Inne FAQ fizyki
 Na wiedzy i referencji
 Jak się praca opublikowana
 Jak reagować na raporty sędziego krytycznej
 Jak sprzedać swój rewolucyjny pomysł
 Na numerologii w fizyce
Rozdział C5: Niektóre inne tematy
(2 odcinki)

 Bóg i fizyki
 Ile aniołów zmieści się na czubku igły?
Rozdział C6: Dzięki
(1 punkt)

 Podziękowanie
Od 01 marca 2005, jest też powiązany Pomoc w języku niemieckim,

Ein Theoretische fizyka FAQ,
zawierającego dodatkowe tematy, że nie przetłumaczone.