場の量子論を考えてみた。

場の量子論(quantum field theory)は、物理学における理論的枠組の1つです。

場という物理量に、量子力学を適用した理論です。

　物理学でいう場は、物理量が空間的に分布している場所のことね。

かつては、帯電粒子と電磁場のように、粒子間の力を媒介する媒質空間をさしたのです。

現在では、粒子と場とは一元化されて相互に付随しあうものとされます。

　肉体と魂、見たいな感じですか。

　生命体とは受肉した魂である、といったふうな。

魂だけの存在は、死後の世界、いわゆるあの世の存在と解釈すれば、生命体とは受肉した魂である、というのはそうですね。

　魂だけの生命体もある、聖書の聖霊や受肉前のイエスであるヤハウエとか。

塊として扱える粒子と、エネルギーに満たされた存在である場とは、一体として振舞うというイメージなのですね。

　じゃ、肉体とオーラ、見たいな。

視覚的イメージとしては近いかも、でも、科学としてはちょっとオカルト過ぎて例えとしては却下されそうですね。

物体あるいは粒子間に働く重力・電磁力などの相互作用が、重力場・電磁場など、力を媒介する場との相互作用を通して行われるとする立場の理論なのです。

　電磁場に対しては光子が、核力の場に対してはπ中間子が対応し、逆に陽子や中性子も場として表現されるのでしょ。

場の量子論とは、場を量子化し、場の量子と粒子との相互作用を量子論的に扱う場合をいいます。

場の理論には、もうひとつ、場を非量子論的に扱う場合をさす場の古典論があります。

いまでは、場の理論といえば場の量子論のことになりました。

　ところで、集合論と確率論は、場の量子論と関係あるのでしょ。

場の理論と確率論は、大いに関連あります。

量子力学的には素粒子も場として記述されるので、素粒子と場とは統一的に扱われ、素粒子論も場の理論といいます。

場の理論は、素粒子物理学、原子核物理学、物性物理学などの多くの物理学の分野で、多体系を記述するための基礎的な道具として用いられています。

多体系とは、複数、特に三体以上質量の関わりあう系をいいます。

特に素粒子物理学においては、場の量子論とは量子化された場の性質を扱う理論です。

素粒子物理では、量子化された場は素粒子そのものに対応します。

もともと場の量子化は、量子力学の多体系への拡張を目指して発展したのです。

多体系での反応では、粒子数が保存するとは限らなかったのです。

また、多体系での反応では、位置と運動量との間にある不確定性原理により、粒子の生成や消滅が起きるので、それらも含めて扱う必要性がありました。

不確定性原理とは、ある2つの物理量の組み合わせにおいては、測定値にばらつきを持たせずに2つの物理量を測定することはできない、という理論のことです。

位置と運動量は、時間とエネルギーという形でしばしば表されます。

なお、粒子の生成／消滅現象の代表例として対生成、対消滅などが知られており、この対生成により生じる粒子を仮想粒子と呼びます。

この場合、この仮想粒子が物質の間でやり取りされる現象が力の相互作用に対応します。

　そして、量子が確率論的に扱われるから、場の量子論も確率論的になる。

確率は、どれが実現性が高くって、どれが実現性が低いか、ってことでしょうね。

そして、集合論は、大まかに言うなら、集合と集合の重なりを論じる理論ですね。

　確立も集合で表せば、実現性の高さは集合の重なりで表現できるでしょ。

　確立集合の重なりを実現性の高い順で言えば、こうなる。

　実現する確率の高い集合と実現する確率の高い集合。

　実現する確率の高い集合と実現する確率の低い集合。

　実現する確率の低い集合と実現する確率の低い集合。

　このうち粒子として振舞うのは、実現する確率の高い集合とみたらどう。

そして粒子を取り巻く場を、実現する確率の低い集合に対応すると見る。

　まるで、周囲のぼやけた影絵のような感じ。

そして相互作用は、影絵の周囲のぼやけた部分が重なったイメージということですかね。

　重なった部分は、あたかも物があるように濃くなるでしょ。

相互作用を担当する粒子は、動きますよ。

視覚的イメージとしては、直感的にわかりやすいから面白いですけど。

時間とは変化であり、変化とは可能性が現実性を生み続ける過程の連続である、とみたならどうでしょうね。

時間とは、実現する確率の高い集合と実現する確率の高い集合の重なりの連続と、言い換えられないでしょうか。

　連なった確率集合の実現の確率の高さに差があれば、まるで山脈の尾根の連なりね。

量子力学を解釈するモデルの中には、実際、確率の山が尾根のように連なるように見えるものもありますよ。