Částice nevidíte. Když vám někdo řekne, abyste se podívali na atom holýma očima, nebudete mít moc štěstí. Totéž rozhodně platí, když mluvíme o kvantové mechanice. Pokud se potřebujete podívat na cokoli v kvantovém měřítku, zjistíte, že je to obzvlášť obtížné – a to se samozřejmě týká i interakcí částic.
Takže nejlepší, co budete muset udělat, je sehnat si diagram. Jedním z nejčastěji diskutovaných a odkazovaných diagramů je Feynmanův diagram, který se vyskytuje především v kvantové fyzice částic. Je to proto, že Feynmanův diagram dokázal revolučním způsobem zobrazit diagramy interakcí v kvantové fyzice, jak je známe, přičemž demonstroval přechod energie i přenos částic způsobem, který dříve ve skutečnosti nebyl fyzikálně znázorněn.
Feynmanovy diagramy by se daly rozdělit do dvou různých „řádů“ myšlení. Tyto řády (a oblasti mezi nimi) si můžete představit jako pyramidy s různými úrovněmi. Čím více porozumění získáte v závislosti na tom, kde se na pyramidě nacházíte, protože tím více jste schopni vidět pod sebe.
- Diagram nižšího řádu. V těchto diagramech získáte nejzákladnější přehled o tom, co potřebujete vědět, a budete mít základní teorii a pochopení fungování částic.
- Diagram vyššího řádu. Čím k diagramu vyššího řádu se dostanete, tím více informací o poruchách pravděpodobně získáte, stejně jako pochopení pohybu částic. Nicméně zatímco jeden diagram má schopnosti pochopit určitý bod, ve fyzice je téměř nezbytné mít více zobrazení, abyste pochopili všechny rovnice.
Vzhledem k tomu je lepší si Feynmanovy diagramy představit jako perturbační řadu, což znamená, že jde o řadu funkcí, které navazují tam, kde předchozí skončila, aby vytvořily větší porozumění určitému vláknu rovnic nebo tématu.
Při pohledu na diagramy se neprojevují neperturbační efekty, jako je tunelování, což je důležité si uvědomit při snaze o jejich pochopení. Děje se tak proto, že jakýkoli efekt jdoucí rychleji než nula je polynom neovlivňuje Taylorovu řadu, která se do Feynmanových diagramů poměrně často vejde.
Pokud se podíváte na skutečný diagram, je v rozdělení několik hlavních částí.
První, na co se podíváte, jsou přímky. Ve výše uvedeném diagramu tyto čáry představují elektrony nebo pozitron, což je v podstatě něco jako zlé dvojče elektronu – je to jeho opak. Šipky znázorňují způsob, jakým proudí energie, nebo spíše směr, kterým se elektrony pohybují. Klikatá čára představuje fotony a také energii záření gama a ve výše uvedených diagramech slouží k přemostění pohybu elektronů.
Každý diagram je viděn ve dvou rozměrech, z nichž jeden je čas a druhý je konkrétní poloha v prostoru.
Ačkoli se přesné umístění může v jednotlivých diagramech lišit podle toho, zda je vertikální nebo horizontální, tyto rozměry platí v podstatě pro každý Feynmanův diagram, který tam uvidíte. Kromě toho se diagramy mohou vyskytovat v různé složitosti. Například jednodušší diagram, jako jsou ty výše uvedené, by byl považován za diagram nižšího řádu, zatímco něco složitějšího spadá do vyššího řádu.