A teoria das cordas e eletrodinâmica quântica
Embora os princípios da eletrodinâmica quântica foram trabalhados por três indivíduos, o mais famoso fundador da QED era inegavelmente Richard P. Feynman. Feynman foi igualmente bom em matemática e explicação de uma teoria, que resultaram em sua criação de diagramas de Feynman - uma representação visual da matemática o que aconteceu no QED.
Video: QED -- Eletrodinâmica Quântica
Richard Phillips Feynman é um dos personagens mais interessantes da física do século 20, facilmente ranking com Einstein na personalidade, se não em fama pura. Logo no início de sua carreira, Feynman tomou a decisão consciente para funcionar apenas em problemas que ele encontrou interessante, algo que certamente serviu-lhe bem. Felizmente para o mundo da física, um destes problemas foi a eletrodinâmica quântica.
Porque o eletromagnetismo é uma teoria de campo, o resultado da QED foi uma teoria quântica de campos - uma teoria quântica que contém um valor em cada ponto do espaço. Você pode imaginar que a matemática de tal teoria era intimidante, para dizer o mínimo, mesmo para aqueles formados em física e matemática.
Feynman foi brilhante não só com a teoria física e matemática, mas também com a explicação. Uma maneira que ele simplificou as coisas foi através da aplicação de seus diagramas de Feynman. Embora a matemática era ainda complexa, os diagramas significava que você poderia começar a falar sobre a física sem necessidade de toda a complexidade das equações. E quando você fez precisa os números reais, os diagramas ajudou a organizar seus cálculos.
Nesta figura, você pode ver um diagrama de Feynman de dois elétrons se aproximam uns dos outros. O diagrama de Feynman é definido em um espaço de Minkowski, que retrata eventos no espaço-tempo. Os electrões são as linhas de sólidos (chamados propagadores), E como eles ficam próximos um do outro, um fóton (a squiggly propagador) é trocada entre os dois elétrons.
Em outras palavras, em QED duas partículas comunicar a sua informação electromagnética, emitindo e absorver um fotão. Um fóton que age dessa maneira é chamado de fótons virtuais ou um mensageiro de fótons, porque ele é criado exclusivamente para a finalidade de trocar informações.
Esta foi a visão fundamental da QED, porque sem esta troca de um fóton, não havia forma de explicar como a informação foi transmitida entre os dois elétrons.
Além disso (e talvez mais importante do ponto de vista da física), uma teoria quântica de campos (pelo menos aqueles que parecem coincidir com o nosso mundo real) atinge rapidamente o infinito se distâncias tornam-se muito pequeno. Para ver como essas infinidades podem surgir, considerar tanto o fato de que as forças eletromagnéticas se tornam maiores em pequenas distâncias (infinitamente maior em infinitamente pequenas distâncias) e também a relação de distância e ritmo de princípio da incerteza da mecânica quântica.
Mesmo falar sobre os casos em que dois elétrons são incrivelmente próximos uns dos outros (como dentro de um comprimento de Planck) torna-se efetivamente impossível em um mundo governado pela física quântica.
Por electromagnetics quantização, como QED faz, Feynman, Schwinger e Tomonaga foram capazes de usar a teoria apesar destes infinitos. Os infinitos ainda estavam presentes, mas porque o fóton virtual significa que os elétrons não precisa ficar tão próximos uns dos outros, não havia como muitos infinitos, e os que ficaram não entrou previsões físicas.
Feynman, Schwinger e Tomonaga tomou uma teoria infinito e extraído previsões finitos. Uma das principais motivações para a unidade para desenvolver uma teoria das cordas de sucesso é ir ainda mais longe e obter uma teoria realmente finito.
O processo matemático de remoção de infinidades é chamado renormalização. Este é um conjunto de técnicas matemáticas que podem ser aplicadas para fornecer um limite muito cuidadosamente definida para o continuum de valores contidos no campo.
Em vez de adicionar-se todos os termos infinitos no cálculo e obter um resultado infinito, os físicos descobriram que a aplicação renormalization lhes permite redefinir os parâmetros dentro do somatório por isso acrescenta-se a uma quantidade finita!
Sem a introdução de renormalização, os valores tornam-se infinito, e nós certamente não observar essas infinidades na natureza. Com renormalization, no entanto, os físicos obter previsões inequívocas que estão entre os resultados mais precisos e mais bem testados em toda a ciência.