Philosophy of Physics

Front Cover......Page 1
Title Page......Page 4
Copyright Page......Page 5
Table of Contents......Page 10
General Preface......Page 6
Introduction......Page 14
List of Contributors......Page 24
1 Introduction......Page 26
2 Symplectic reduction: an overview......Page 33
3 Some geometric tools......Page 54
4 Actions of lie groups......Page 81
5 Poisson manifolds......Page 104
6 Symmetry and conservation revisited: Momentum maps......Page 128
7 Reduction......Page 144
Bibliography......Page 155
1 Introduction......Page 158
2 Hamiltonian and lagrangian mechanics......Page 164
3 Symplectic matters......Page 171
4 Lagrangian field theory......Page 179
5 Time and change in well-behaved field theories......Page 187
6 Complications......Page 196
7 The problem of time in general relativity......Page 221
Bibliography......Page 246
1 Introduction......Page 254
2 The structure of relativity theory......Page 255
3 Special topics......Page 281
Acknowledgements......Page 296
Bibliography......Page 297
Non-Relativistic Quantum Mechanics......Page 300
1 The theory......Page 301
2 Whence the kinematical formalism?......Page 334
3 Empirical content......Page 346
4 Uncertainty......Page 364
5 The ‘measurement problem’......Page 380
6 Non-locality......Page 406
7 Mathematical appendix......Page 422
Bibliography......Page 434
1 Introduction......Page 442
2 Early history......Page 447
3 Copenhagen: A reappraisal......Page 458
4 Quantization......Page 471
5 The limit ℏ → 0......Page 496
6 The limit N → ∞......Page 517
7 Why classical states and observables?......Page 540
8 Epilogue......Page 555
Bibliography......Page 556
1 Introduction......Page 580
2 Classical information......Page 582
3 Quantum information......Page 590
4 Entanglement assisted quantum communication......Page 615
5 Quantum cryptography......Page 619
6 Quantum computation......Page 639
7 Quantum foundations from the perspective of quantum information......Page 657
Bibliography......Page 680
1 Introduction to the notion of quantized fields......Page 686
2 Scalar fields......Page 688
3 Spinor fields......Page 703
4 Gauge fields......Page 709
5 The brout-englert-higgs mechanism......Page 719
6 Unitarity......Page 724
7 Renormalization......Page 732
8 Anomalies......Page 737
9 Asymptotic freedom......Page 741
10 Topological twists......Page 744
11 Confinement......Page 748
12 Outlook......Page 750
Bibliography......Page 752
Introduction......Page 756
1 Algebraic prolegomena......Page 757
2 Structure of the net of observable algebras......Page 765
3 Nonlocality and open systems in AQFT......Page 777
4 Prospects for particles......Page 783
5 The problem of value-definiteness in AQFT......Page 788
6 Quantum fields and spacetime points......Page 793
7 The problem of inequivalent representations......Page 805
8 The category Δ of localized transportable endomorphisms......Page 810
9 From fields to representations......Page 833
10 From representations to fields......Page 841
11 Foundational implications of the reconstruction theorem......Page 867
Bibliography......Page 882
A  Categorical preliminaries......Page 890
B  Abstract duality theory for symmetric tensor *-Categories......Page 908
1 Introduction......Page 993
2 Orthodox thermodynamics......Page 1002
3 Kinetic theory from bernoulli to maxwell......Page 1011
4 Boltzmann......Page 1022
5 Gibbs’ statistical mechanics......Page 1062
6 Modern approaches to statistical mechanics......Page 1075
7 Stochastic dynamics......Page 1108
Bibliography......Page 1133
1 Introduction......Page 1145
2 Early successes......Page 1147
3 Axiomatic prunings......Page 1158
4 The KMS condition for equilibrium......Page 1184
5 KMS condition, QSP and thermodynamics......Page 1192
6 Whence and whither QSP?......Page 1225
Bibliography......Page 1240
1 Introduction......Page 1253
2 Outline of cosmology......Page 1255
3 Issue A: The uniqueness of the universe......Page 1286
4 Issue B: The large scale of the universe in space and time......Page 1290
5 Issue C: The unbound energies in the early universe......Page 1302
6 Issue D: Explaining the universe — The question of origins......Page 1304
7 Issue E: The universe as the background for existence......Page 1308
8 Issue F: The explicit philosophical basis......Page 1312
9 Key issues......Page 1318
10 Conclusion......Page 1342
Acknowledgement......Page 1344
Bibliography......Page 1345
Summary table of issues and theses......Page 1354
1 Introduction......Page 1357
2 Approaches......Page 1360
3 Methodological issues......Page 1373
4 The nature of space and time......Page 1376
5 Relation with other open problems......Page 1390
6 Conclusion......Page 1393
Bibliographical note......Page 1394
Bibliography......Page 1395
1 Introduction......Page 1401
2 Symmetries of objects and of laws......Page 1402
3 Symmetry and group theory: Early history......Page 1407
4 What are symmetries in physics? Definitions and varieties......Page 1412
5 Some applications of symmetries in classical physics......Page 1415
6 General covariance in general relativity......Page 1419
7 Noether’s theorems......Page 1425
8 The interpretation of symmetries in classical physics......Page 1429
Bibliography......Page 1434
2 Preliminaries......Page 1439
3 Determinism and indeterminism in classical physics......Page 1445
4 Determinism in special relativistic physics......Page 1463
5 Determinism and indeterminism in ordinary QM......Page 1469
6 Determinism in classical GTR......Page 1479
7 Determinism in relativistic QFT......Page 1493
8 Determinism and quantum gravity......Page 1494
9 Conclusion......Page 1498
Bibliography......Page 1499
Index......Page 948