Philosophical Foundations of Quantum Field Theory

Philosophical Foundations of Quantum Field Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Brown, Harvey R./ Harre, Rom (EDT)
出品人:
页数:196
译者:
出版时间:1990-7
价格:$ 67.80
装帧:
isbn号码:9780198242895
丛书系列:
图书标签:
  • 量子场论
  • 哲学
  • 物理学
  • 基础理论
  • 量子力学
  • 哲学史
  • 科学哲学
  • 数学物理
  • 理论物理
  • 形而上学
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具体描述

The aim of this volume of essays is to delineate and examine a range of topics which represent a systematic account of the nature and implications of QFT. The contributors, who include Michael Redhead, James T. Cushing, Paul Teller, and Gordon Fleming, approach QFT from a variety of standpoints. Part I offers two different interpretations of the value of studying the foundations of QFT as an area of separate metaphysical research. Parts II and III consider the metaphysical and methodological implications of such issues as the problem of the status of virtual particles; the technique of renormalization; and the role of covariance principles. Part IV examines the mathematical foundations of QFT.

量子场论的哲学探寻:重塑实在的基石 量子场论(QFT)是现代物理学最深刻、最成功的理论之一,它不仅统一了量子力学和狭义相对论,更提供了一个理解宇宙基本构成和运作的全新视角。然而,在其令人瞩目的数学严谨性和非凡的预测能力背后,隐藏着一系列同样深刻且充满挑战的哲学难题。本书《量子场论的哲学基础》(Philosophical Foundations of Quantum Field Theory)并非旨在深入讲解QFT的数学技巧或物理应用,而是将目光投向其核心概念所引发的哲学反思,旨在探究QFT对我们理解实在、因果、实在性、可观测量以及知识本身的根本性影响。 本书的研究出发点,在于认识到QFT并非仅仅是对粒子及其相互作用的描述,它是一种全新的“实在观”。在传统的牛顿力学或甚至量子力学中,我们习惯于将实在理解为由独立存在的“粒子”构成的。然而,QFT颠覆了这一图像,它将基本实在视为“场”。这些场遍布时空,它们拥有能量和动量,并且可以通过量子化的过程激发和湮灭,表现为我们观察到的“粒子”。这种“场作为实在”的观念,引发了关于“粒子”概念的哲学困境:粒子究竟是什么?它们是基本的实在,还是场的激发态?如果场是基本实在,那么我们如何理解这些场的性质,例如它们的“本体论地位”(ontological status)? 本书将深入探讨QFT中的“本体论”问题。例如,QFT中的“裸奇点”(bare singularity)和“重整化”(renormalization)过程,它们在数学上能够处理理论中的无穷大问题,但其哲学含义却引人深思。重整化过程似乎暗示,我们看到的物理定律是某种“有效理论”(effective theory),它们在我们当前可观测的能量尺度下是准确的,但在更高的能量尺度下可能需要修正。这引发了一个关键问题:我们所描述的物理实在,是否仅仅是某种宏观表现,而其内在的、更深层次的实在则隐藏在重整化过程的背后?本书将考察不同的哲学解释,包括结构实在论(structural realism)等,试图理解QFT如何塑造我们对“基本实在”的认识。 本书还将聚焦于QFT中的“因果性”(causality)和“局域性”(locality)。狭义相对论明确规定了光速是信息传播的上限,这构成了我们对因果传播的基本理解。QFT在融合了狭义相对论后,保留了这一特性,即在任意两个光锥外的时空点之间,不存在因果联系。然而,QFT中的“量子纠缠”(quantum entanglement)现象,却给这种直观的局域因果性带来了深刻的挑战。纠缠粒子即使相距遥远,测量其中一个粒子会瞬时地影响另一个粒子的状态,这似乎暗示了一种“非局域关联”(non-local correlation),尽管这种关联本身并不能用于超光速信息传递。本书将深入探讨如何调和QFT中的局域因果律与量子纠缠的非局域性,考察相关的哲学论证,例如贝尔不等式(Bell’s inequality)及其违反所带来的哲学启示。 此外,本书还会探讨QFT中的“可观测量”(observables)和“测量问题”(measurement problem)。在量子力学中,可观测量对应于数学算符,而测量的过程则涉及波函数塌缩。QFT在更复杂的框架下,进一步细化了可观测量和测量过程的描述。例如,对于场论而言,我们如何定义一个“粒子数”算符?在涉及粒子产生和湮灭的过程中,测量的意义又是什么?本书将审视QFT在解决量子力学测量问题方面所面临的挑战,并讨论不同的解释,如退相干(decoherence)理论、多世界解释(many-worlds interpretation)等,在QFT框架下的适用性和哲学含义。 更进一步,本书还将探讨QFT中的“对称性”(symmetry)与“规范不变性”(gauge invariance)的哲学意义。在QFT中,对称性扮演着至关重要的角色,它们不仅指导了理论的构建,更深刻地揭示了自然的基本结构。例如,庞加莱对称性(Poincaré symmetry)与狭义相对论和粒子概念密切相关,而规范对称性则深刻地影响了我们对基本相互作用(如电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用)的理解。本书将考察对称性在QFT中的本体论地位:对称性是实在的内在属性,还是我们描述世界的数学工具?规范不变性又如何影响我们对“基本实体”的认识? 本书还将触及QFT中的“真空”(vacuum)的哲学意义。在经典物理学中,真空通常被理解为空无一物。然而,在QFT中,真空并非空无一物,而是充满了“虚粒子”(virtual particles)的涨落,并且具有复杂的性质,例如真空能量(vacuum energy)和真空极化(vacuum polarization)。这种“非空”的真空观念,对我们理解宇宙的起源、基本力的性质乃至暗能量等现代宇宙学问题都具有深远的意义。本书将探讨QFT中的真空概念如何挑战我们对“存在”与“虚无”的直观理解。 此外,本书还将审视QFT在“归约主义”(reductionism)与“涌现”(emergence)之间的张力。一方面,QFT致力于将所有基本粒子和力归约到最基本的场及其相互作用。另一方面,宏观世界的许多复杂现象,例如固体材料的性质、生命的形成等,似乎是从基本QFT框架中“涌现”出来的,它们不能简单地被归约到基本粒子的行为。本书将探讨QFT如何重塑我们对归约主义的理解,并讨论“涌现”在QFT框架下的哲学解释。 最后,本书也将关注QFT的“认识论”(epistemology)问题。QFT的数学形式主义高度抽象,其概念往往难以用日常语言或直观图像来把握。我们如何理解QFT的知识有效性?它的成功预测是否意味着我们对其所描述的“实在”有了真正的认识?或者,QFT只是一个极其成功的“计算工具”,它能够准确地预测实验结果,但其背后的“本体论”解释则可能多种多样,甚至存在根本性的不确定性?本书将探讨QFT在知识获取、理论验证以及哲学解释的局限性等问题。 通过对这些核心哲学问题的细致梳理和深入分析,本书旨在为读者提供一个理解量子场论所带来的深刻哲学挑战的框架。它鼓励读者超越理论的数学形式,去思考QFT如何深刻地改变了我们对实在、因果、知识以及宇宙基本结构的理解,从而为理解现代物理学的世界观提供一个更深邃的视角。本书适合于对物理学哲学、科学哲学以及量子场论本身有浓厚兴趣的读者,它将引导读者进行一场关于“实在”的根本性思考。

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