Вакуум в квантовой теории поля

[module2]

В квантовой теории поля для вычисления взаимодействия между частицами используется теория возмущений - приближенное последовательное решение, в котором присутствует малый параметр  (в КЭД это постоянная тонкой структуры, чем точнее решение, тем он меньше). И в наглядных диаграммах возникают так называемые "виртуальные частицы" - артефакты самого использования теории возмущений, не имеющие никакого физического смысла и необходимые только для описания взаимодействия  (взаимопревращения) частиц. Это все понятно.
Однако, вакуум в КТП, в котором отсутствуют все частицы, по непонятным причинам описывается как состояние с постоянно возникающими и исчезающими "виртуальными частицами". Зачем приписать пустому пространству такие свойства? Нету частиц, нет взаимодействия, нечего описывать - зачем по инерции пихать эти линии диаграмм везде? Чему реальному они могут соответствовать в пустоте?

[module2]

Ни одного ответа

[wandarer]

...Однако, вакуум в КТП, в котором отсутствуют все частицы, по непонятным причинам описывается как состояние с постоянно возникающими и исчезающими "виртуальными частицами". Зачем приписать пустому пространству такие свойства? Нету частиц, нет взаимодействия, нечего описывать - зачем по инерции пихать эти линии диаграмм везде? Чему реальному они могут соответствовать в пустоте?

Вакуум описывается как вакуум 3, то есть состояние с наименьшим, но не нулевым уровнем энергии. А если есть потенциальная яма с ненулевым барьером, то и возможен симметричный проход через этот барьер, то есть одновременное появление частицы и античастицы, с соблюдением закона сохранения энергии за время, за которое не изменятся существенные параметры окружения. То есть постоянно действующий оператор порождения-уничтожения отрабатывает своё колебание, обусловленное связностью пространства, обеспеченную частичным упорядочиванием по уровню энергии (потенциальная яма) частицы-Вселенной, относительно МультиВселенной.

[bob]

Ни одного ответа

Из Вашего заглавного сообщения я понял, что идея виртуальных частиц Вам не нравится, и Вы считаете их чисто теоретическим артефактом. Однако, я напомню один простой опыт, который однозначно показывает,  что это не так, и поля виртуальных частиц - физическая реальность. Дело в том, что виртуальная частица мгновенно становится реальной, если нарушается условие её виртуальности. Пока пробное тело движется по инерции, оно виртуальных частиц источника поля не чувствует. Но стоит придать ему ускорение, поле начинает действовать мгновенно, без затрат времени на обмен сигналами между пробным телом и источником поля. То есть виртуальная частица поля заранее стоит на месте и ждёт, когда ей настанет время стать реальной частицей и толкнуть пробное тело. Виртуальное поле оно как минное поле - его не видно, пока Вы на него не наступите. Если бы обмен шёл только реальными частицами, а виртуальных бы не было, то между моментом ускорения пробного тела и моментом реакции поля на него, проходило бы ощутимое время, за которое пробное тело и источник поля обменялись бы реальными переносчиками взаимодействия.

[аФон+]

Из Вашего заглавного сообщения я понял, что идея виртуальных частиц Вам не нравится, и Вы считаете их чисто теоретическим артефактом. Однако, я напомню один простой опыт, который однозначно показывает,  что это не так, и поля виртуальных частиц - физическая реальность. Дело в том, что виртуальная частица мгновенно становится реальной, если нарушается условие её виртуальности. Пока пробное тело движется по инерции, оно виртуальных частиц источника поля не чувствует. Но стоит придать ему ускорение, поле начинает действовать мгновенно, без затрат времени на обмен сигналами между пробным телом и источником поля. То есть виртуальная частица поля заранее стоит на месте и ждёт, когда ей настанет время стать реальной частицей и толкнуть пробное тело

Это всего лишь интерпретация.
Пробное тело при ускорении должно начать испытывать Лоренцево сокращение, в ходе которого начинается перестройка "атомных рядов", вот это перестроение и воспринимается как ускорение.

[bob]

Это всего лишь интерпретация.
Пробное тело при ускорении должно начать испытывать Лоренцево сокращение, в ходе которого начинается перестройка "атомных рядов", вот это перестроение и воспринимается как ускорение.

Мда... У Вас интерпретация даже не всего лишь, а даже не знаю, как и сказать... "Перестройка атомных рядов" - это, наверное новейшее слово в физике. 

[аФон+]

"Перестройка атомных рядов" - это, наверное новейшее слово в физике. 

Не пугайтесь, этим страшным для Вас словом названо сокращение Лоренца-Фицджеральда

[module2]

Дело в том, что виртуальная частица мгновенно становится реальной, если нарушается условие её виртуальности.

А до этого её просто не существует, не так ли? Моё сообщение касается вакуума, в котором отсутствуют реальные частицы  (никаких пробных тел). Зачем в таком состоянии вводить то, чего не существует?

[Serg53]

Немного информации из учебника Савельева:

Уравнение Шредингера не удовлетворяет требованиям теории относительности – оно не инвариантно по отношению к преобразованиям Лоренца. В 1928 году английский физик П. Дирак нашел релятивистское волновое уравнение, которое имеет несколько интересных следствий...

Из уравнения Дирака получается, что энергия свободной частицы может быть не только положительной, но и отрицательной. Чтобы объяснить этот абсурдный результат, Дирак предположил, что переходы электронов в состояние с отрицательной энергией обычно не наблюдаются по той причине, что все имеющиеся уровни с отрицательной энергией уже заняты электронами. Согласно Дираку вакуум есть такое состояние пространства, в котором все уровни отрицательной энергии заселены электронами, а уровни с положительной энергией свободны.

Если одному из электронов, находящихся на отрицательных уровнях, сообщить энергию, превышающую ширину запрещенной зоны (1,02 Мэв), то этот электрон перейдёт в состояние с положительной энергией. Вакансия, образовавшаяся в совокупности отрицательных уровней, будет восприниматься как частица с положительным зарядом. Такая гипотетическая частица была названа позитроном. В 1932 году американский физик К. Андерсон обнаружил такую частицу в составе космических лучей. В камере Вильсона, позитрон оставлял такой же след, как и рождавшийся одновременно с ним электрон, только след этот был закручен в противоположную сторону.

[wandarer]

Немного информации из учебника Савельева:
...
Из уравнения Дирака получается, что энергия свободной частицы может быть не только положительной, но и отрицательной.
...

Эти утверждения интересны только с исторической точки зрения. Ещё раз рекомендую прочитать первую главу: Вайнберг С. Квантовая теория полей. Том 1 (2001) http://padabum.com/d.php?id=14767 .

[module2]

Эти утверждения интересны только с исторической точки зрения. Ещё раз рекомендую прочитать первую главу: Вайнберг С. Квантовая теория полей. Том 1 (2001) http://padabum.com/d.php?id=14767 .

Я прочитала, и не только первую. Там неу ответа на мой вопрос.

[wandarer]

Я прочитала, и не только первую. Там нету ответа на мой вопрос.

Как это нет? Ликвидация расходимостей в теории, "шубы" у заряженных частиц и многое другое, что позволяет объяснить аномальные магнитные моменты. Да и само происхождение Вселенной - флуктуация.

[module2]

Как это нет? Ликвидация расходимостей в теории, "шубы" у заряженных частиц и многое другое, что позволяет объяснить аномальные магнитные моменты. Да и само происхождение Вселенной - флуктуация.

Значит я не так прочла.
Вы можете ответить на этот вопрос Основное состояние электромагнитного поля

[bob]

А до этого её просто не существует, не так ли?

Почему? Существует в рамках квантовой неопределённости. Но обнаружение её возможно только измерением, при котором энергия измеряющей частицы нарушит состояние её виртуальности, и сделает её реальной. До измерения мы можем судить о её присутствии только косвенно ( как раз постольку, поскольку акта измерения с изменением её энергии при помощи пробной частицы -  нет).

[module2]

Почему? Существует в рамках квантовой неопределённости. Но обнаружение её возможно только измерением, при котором энергия измеряющей частицы нарушит состояние её виртуальности, и сделает её реальной.

То есть эти флуктуации существуют сами по себе, вне зависимости от того, измеряем мы их, или нет?

[bob]

флуктуации существуют сами по себе, вне зависимости от того, измеряем мы их, или нет?

Мы их можем ожидать, в рамках уравнений. Но измеряем мы их только, когда они из виртуальных становятся реальными, провзаимодействовав с запущенным нами пробным телом. То есть, о свойствах минного поля Вы можете строить только теоретические догадки, на основании возможностей стороны, которая его закладывала. Но проверить догадку на практике можно только, попытавшись по полю пройти.

[аФон+]

Уравнение Шредингера не удовлетворяет требованиям теории относительности – оно не инвариантно по отношению к преобразованиям Лоренца

Потому что оно описывает поведение волновой функции относительно среды-носителя взаимодействий и время там соответствующее, чтобы появилась Лоренц-инвариантность нужно перейти ко времени (к часам), измеряемому часами, находящимися в ИСО

[ulitkanasklone]

Дело в том, что виртуальная частица мгновенно становится реальной, если нарушается условие её виртуальности.

А до этого её просто не существует, не так ли? Моё сообщение касается вакуума, в котором отсутствуют реальные частицы  (никаких пробных тел). Зачем в таком состоянии вводить то, чего не существует?

Я тут не сильно вам помогу, поскольку не специалист, но есть предположение, что в искривленном пространстве времени процесс появления виртуальных частиц идет более интенсивно  в сильных полях (большая кривизна), хотя по прежнему вакуум. Кроме того , даже в плоском пространстве-времени ( в Минковском) предполагается, что можно наблюдать излучение Унру при переходе в неинерциальную систему отсчета. Это связано с тем , что в ускоренных СО для наблюдателя появляется "мертвая зона" , где он не видит события и может оказаться так, что одна виртуальная частица пары окажется в этой зоне, а вторая будет наблюдаться. В этом смысле
поляризация вакуума может иметь последствия для наблюдения и даже  для физических явлений. Но я так понимаю, что пока это не проверено.