Помните корпускулярно-волновой дуализм? Сложная штука, однако. Что ж, можно на время о ней забыть. На самом деле ни частиц, ни волн не существует. Есть просто поля. А «частицы», и «волны» — это всего лишь два способа, которыми мы интерпретируем квантовые поля.
Для каждого типа частиц существует свое поле. Одно поле для всех фотонов во Вселенной, одно поле для всех электронов и так далее. И эти поля повсюду. Буквально.
Чтобы «извлечь» частицу из поля, нужно сообщить полю энергию. Если вы дадите ему достаточно энергии, поле перейдет в более высокое энергетическое состояние. Это и есть то, что мы интерпретируем как частицы.
Точка в поле, где вы передали ей энергию, будет выглядеть как частица, и по мере того, как энергия распространяется через поле, будет казаться, что частица движется.
Некоторым полям требуется больше энергии, некоторым меньше, чтобы создать частицу. Количество энергии пропорционально массе ассоциированной частицы.
Например, бозон Хиггса намного массивнее электрона. Так что электроны создавать очень легко, но бозоны Хиггса очень сложно.
Вот почему нам потребовалось так много времени, чтобы открыть бозон Хиггса. Мы должны были построить огромную машину, Большой адронный коллайдер, способную дать полю Хиггса достаточно энергии, чтобы создать из него бозоны Хиггса.
Аналогия с автоматом по продаже Сникерсов
Думайте о полях как об торговых автоматах. Вкладываешь достаточно денег, получаешь Сникерс. Вкладываешь больше денег, получаешь больше Сникерсов.
Деньги в этой аналогии — энергия, Сникерсы — частицы. Итак, если у вас достаточно энергии, вы можете получить столько частиц, сколько захотите.
Обратите внимание, что деньги (энергия) всегда сохраняются: если у вас есть 10 монет и вы положили 5 в автомат, то теперь у вас 5 монет, в автомате 5, но общее количество монет по-прежнему равно 10!
Однако количество конфет (частиц) не сохраняется: вы можете их съесть, и они исчезнут, фабрика же сделает новые шоколадки, а доставщик пополнит автомат по продаже.
Таких машин в природе, насколько нам известно, – 18. Вы можете пойти, например, к электронной машине, заплатить немного денег и получить электрон. Так же вы можете пойти к фотонной машине, заплатить другую сумму и получить фотон. И так далее.
Важно отметить, что поля также взаимодействуют и обмениваются энергией друг с другом. Представьте себе сложную сеть трубок между разными машинами, по которым можно передавать монеты с одной машины на другую.
Однако все эти обмены происходят внутри труб, скрытых от глаз. Конфеты в процессе не обмениваются. То же самое происходит и с полями: они взаимодействуют «за кадром», не обмениваясь частицами, а обмениваясь энергией между собой.
Конечно, все намного сложнее, но это все, на что способна аналогия…
