Виртуальные фотоны

[Maks008]

Добрый вечер!

Не совсем разобрался с темой виртуальных фотонов как переносчиков ЭМ взаимодействия. Есть такое очевидное явление как силовые линии. Также постулируется, что ЭМ поле распространяется со скоростью света. Отсюда три вопроса:
1) Верно ли, что виртуальные фотоны движутся по силовым линиям?
2) Если да, то скорость их распространения для диполя должна быть меньше скорости света как минимум в Пи раз?
3) Если нет, то что такое виртуальные фотоны в контексте силовых линий как направлений вектора ЭМ поля?

Просьба на Вики и к Ландсбергу не отсылать. Там тема не раскрыта.
Заранее благодарю,
Максим.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[Munin]

Maks008 в сообщении #1122107 писал(а):

Не совсем разобрался с темой виртуальных фотонов как переносчиков ЭМ взаимодействия.

Чтобы с этим разобраться, надо доучиться где-то до 3-4 курса физического вуза, до предмета "Квантовая электродинамика". Перед этим: теормеханика, электродинамика, ураматы, СТО, квантовая механика.

Maks008 в сообщении #1122107 писал(а):

1) Верно ли, что виртуальные фотоны движутся по силовым линиям?
2) Если да, то скорость их распространения для диполя должна быть меньше скорости света как минимум в Пи раз?
3) Если нет, то что такое виртуальные фотоны в контексте силовых линий как направлений вектора ЭМ поля?

1) Нет.
2) "Скорости распространения" для фотонов вообще не существует. Её можно ввести только в предельном случае реальных фотонов. А для виртуальных - нет такой величины. Есть несколько её аналогов, которые переходят в скорость в этом пределе. Один из аналогов - отношение импульса к энергии $p/E$ - может меняться от нуля до бесконечности. Точнее даже, переходить через бесконечность :-)
3) Каждый фотон задаёт некоторое поле в пространстве, и оно может быть в некотором смысле ассоциировано с картиной силовых линий (увы, в квантовом смысле - то есть, реально там неопределённость, много вариантов со своими квантовыми амплитудами). Например, для фотонов плоских волн, каждый фотон имеет поляризацию, которая может быть интерпретирована как направление силовых линий во фронтах волн. Но волны распространяются поперёк своих силовых линий, разумеется :-)

Maks008 в сообщении #1122107 писал(а):

Просьба на Вики и к Ландсбергу не отсылать. Там тема не раскрыта.

Ещё бы. Чтобы она была раскрыта, надо прочитать:
1. "Общую физику" или Тамма.
2. Ландау-Лифшица, тома 1, 2 и 3.
3. КЭД по какому-нибудь хорошему учебнику (Ландау-Лифшиц том 4 - не самый лучший учебник).

[Alex-Yu]

Maks008 в сообщении #1122107 писал(а):

1) Верно ли, что виртуальные фотоны движутся по силовым линиям?

Неверно. Силовые линии к фотонам вообще никакого отношения не имеют.

Без достаточной предварительной подготовки пытаться что-либо понять о виртуальных фотонах вообще невозможно. Ну, скажу я Вам, что виртуальные фотоны не находятся на массовой поверхности и поэтому понятие о их скорости вообще бессмысленно. И что, Вы хоть что-нибудь из этого поняли? Уверен, что нет. Чтобы понять эту фразу нужно сначала поучиться (после полного школьного курса) года так 4, как минимум. И очень напряженно поучиться. А понять здесь хоть что-нибудь "на халяву" не получится, и не надейтесь.

-- Пн май 09, 2016 05:21:12 --

Maks008 в сообщении #1122107 писал(а):

Просьба на Вики и к Ландсбергу не отсылать.

Лансберга здесь не достаточно. Совсем не тот уровень, слишком примитивный. Что касается виртуальных фотонов, это значительно "более круто заверченный сюжет".

[Cos(x-pi/2)]

А чтобы стимулировать себя к серьёзной учёбе можно попытаться читать книжку из серии для школьников "Библиотечка "Квант":

"Альфа, бета, гамма... Z", Окунь Л.Б. (Элементарное введение в физику элементарных частиц).

Там есть раздел про виртуальные частицы; но читать надо не "по диагонали", а всю книжку с самого начала... и морально приготовиться к тому, что всё равно не всё будет понятно, пока не начнёте в институте изучать квантовую теорию поля, - как Вам уже пояснили выше.

[Osmiy]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1122177 писал(а):

А чтобы стимулировать себя к серьёзной учёбе можно попытаться читать книжку из серии для школьников "Библиотечка "Квант":

"Альфа, бета, гамма... Z", Окунь Л.Б. (Элементарное введение в физику элементарных частиц).

Там есть раздел про виртуальные частицы; но читать надо не "по диагонали", а всю книжку с самого начала... и морально приготовиться к тому, что всё равно не всё будет понятно, пока не начнёте в институте изучать квантовую теорию поля, - как Вам уже пояснили выше.

Походу я один тут на форуме читал внимательно эту книгу (или другую его подобную книгу). И там четко сказано виртуальных фотонов как объектов физического мира (в противовес полям*) не существует.

*для расчета которых и вводится чисто математическое понятие виртуальный фотон.

[Munin]

"По ходу", это не вся правда, а только часть правды. И не надо слишком заноситься от того, что вы внимательно прочитали какую-то популярную книгу. Ваши собеседники - читали специальные книги: учебники, монографии, статьи.

На виртуальные фотоны можно смотреть по-разному. Можно - как на чисто математические конструкции. Можно - как на объекты физического мира. Это не имеет значения, потому что в любом случае в расчётах появляются либо они, либо какие-то их эквиваленты.

Никакого "противовеса" между полями и виртуальными фотонами не существует. Их нельзя противопоставлять так же, как воздух и ветер, как воду и волны на воде.

[Maks008]

Спасибо ребята за ответы, было много полезных, хотя конечно пафоса вам не занимать)) Кроме шести семестров физики и электротехники в техническом ВУЗе, у нас еще была радиоэлектроника, и её физические основы. Так что не со столовки я к вам сюда зашёл))

Было сказано, что виртуальные фотоны не имеют скорости или же имеют любую скорость. В этом случае не совсем понятно, как это соотносится со скоростью передачи ЭМ взаимодействия, где такой вирт.фотон выступает как бозон, который должен двигаться со скоростью света.
Также не ясно, что именно формирует силовые линии, их форму и почему виртуальный фотон, он же ЭМ бозон, не имеет к этому никакого отношения?

[Alex-Yu]

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

Так что не со столовки я к вам сюда зашёл))

Что-то не похоже по последующим рассуждениям.

-- Пн май 09, 2016 22:44:25 --

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

Также не ясно, что именно формирует силовые линии,

Какие еще силовые линии!!! Оставьте это для 9-го класса! Это не тот язык, на котором о фотонах можно думать и разговаривать. Слишком примитивен этот язык для таких серьезных вещей.

-- Пн май 09, 2016 22:47:01 --

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

В этом случае не совсем понятно, как это соотносится со скоростью передачи ЭМ взаимодействия, где такой вирт.фотон выступает как бозон, который должен двигаться со скоростью света.

Скорость передачи взаимодейсствия, конечно, никогда не превышает скорости света. Вот только фундаментальным принципом квантовой физики является то, что скорость (не обязательно фотона) может вообще не существовать, в некоторых состояниях она неопределена. Про принцип неопределенности Гайзенберга слышали что-нибудь?

Вы пытаетесь расссуждать (и, видимо, думать тоже) о фотонах в терминах, которые вообще не подходят для этого. Квантовая физика --- это нечто значительно более серьезное (и сложное), чем Вам представляется.

ВТУЗ говорите, радиоэлектроника? Ну вот и представте себе, как Вы будете объяснять что такое микропроцессор и как он устроен ребенку из детсада... Причем сразу что такое конвейер команд, не разобрав вначале все предыдущее, начиная с элементарных логических элементов (а лучше с транзисторов).

[rockclimber]

Maks008
Возможно, вам стоит поучаствовать в этом топике: «Мастер-класс: виртуальные частицы»

[Munin]

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

Кроме шести семестров физики и электротехники в техническом ВУЗе, у нас еще была радиоэлектроника, и её физические основы. Так что не со столовки я к вам сюда зашёл))

Электротехника в таком случае скорее вредна.

Ну хорошо, "общая физика" у вас наверняка была. И какие-то основы ураматов, по-видимому.

Надо проверить:
1. Теормеханику. Расскажите, что за система $L=m_1\dot{x}_1^2+m_2\dot{x}_2^2+k_1x_1^2+k_2x_2^2+k_{12}x_1x_2,$ (все коэффициенты положительны) и как она движется.
2. Электродинамику. Напишите действие электромагнитного поля, взаимодействующего с точечными классическими зарядами.
3. СТО. В некоторой точке пространства-времени известны плотность энергии поля $W$ и вектор Пойнтинга $\mathbf{S}.$ Что с ними станет в другой системе отсчёта?
4. Квантовую механику.

4.1. Что за система с гамильтонианом $\hat{H}=\begin{pmatrix}e_1&h_{12}\\ 0&e_2\end{pmatrix}$?
4.2. На бесконечной прямой задан потенциал: всюду 0, кроме прямоугольной ямы конечной глубины. "На пальцах", какой спектр энергии у механической частицы в такой системе?
4.3. В атоме гелия на нижнем энергетическом уровне два электрона. Если $\psi_1(\mathbf{r})$ - в.ф. нижнего уровня водородоподобного атома, и взаимодействием между электронами пренебречь, то каково состояние двухэлектронной системы, и почему?
4.4.* Волновая функция второго уровня атома водорода - решение стационарного уравнения Шрёдингера. Излучает или не излучает водород, находящийся в таком состоянии?

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

Было сказано, что виртуальные фотоны не имеют скорости или же имеют любую скорость. В этом случае не совсем понятно, как это соотносится со скоростью передачи ЭМ взаимодействия

Никак. Для начала, нет никакой "скорости передачи ЭМ взаимодействия". Есть скорость распространения электромагнитных возмущений. Даже хуже: для электромагнитных волн есть несколько скоростей: фазовая, групповая, скорость фронта.

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

где такой вирт.фотон выступает как бозон, который должен двигаться со скоростью света.

Не-а. Не должен. Он вам лично ничего не задолжал, вот и не говорите, что он вам должен.

Maks008 в сообщении #1122290 писал(а):

Также не ясно, что именно формирует силовые линии

Да ничего не формирует! Это условные линии, проведённые карандашиком!

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #1122331 писал(а):

Надо проверить:

99 (если не еще больше) процентов выпускников инженерных факультетов на эти вопросы ответить не смогут. Они даже слов таких не знают. По меньшей мере в провинциальных городах. Во всяком случае так было 35 лет назад, когда я сам окончил такой факультет. Трудно предположить, что за это время образование стало лучше, очевидно, что хуже. Хотя отдельные исключительные личности иногда встречаются.

Кстати, урматы большинству студентов инженерных факультетов вообще не преподают. Ни в каком виде. А когда на некоторых специальностях все же преподают... Ой, страшно вспомнить что из этого получается. Опять же за редким исключением.

В общем не надо инженерам совать свой инженерный нос в теорфизику, рассуждая даже о такой крайне простенькой вещи, как виртуальные фотоны. Во всяком случае не нужно совать нос "креативно", выдвигая свои собственные соображения. Ничего, кроме как, в самом лучшем случае, знать ответы (которые и не ответы по существу, а так, мантры некие), не понимая откуда они берутся, для них просто не возможно.

Впрочем, подавляющее большинство физиков-теоретиков такие же профаны в инженерных вопросах. Ничего не поделать, так мир устроен.

-- Вт май 10, 2016 02:48:20 --

Munin в сообщении #1122331 писал(а):

4.1. Что за система с гамильтонианом $\hat{H}=\begin{pmatrix}e_1&h_{12}\\ 0&e_2\end{pmatrix}$?

Неэрмитов гамильтониан??? Я вот тоже не отвечу на ЭТОТ вопрос

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #1122370 писал(а):

99 (если не еще больше) процентов выпускников инженерных факультетов на эти вопросы ответить не смогут.

Именно. А для обсуждения виртуальных фотонов они нужны (но совсем не достаточны). Исходя из этого, вопросы и выбирались.

Alex-Yu в сообщении #1122370 писал(а):

Кстати, урматы большинству студентов инженерных факультетов вообще не преподают. Ни в каком виде.

Ну, зря вы так. Скажем, электронщикам остро нужны и телеграфное уравнение, и уравнение теплопроводности. Радиоэлектронщикам - волновое уравнение, чтобы понимать, как работает антенна. Хуже всяким механикам-строителям, у которых традиционно вместо ураматов ужасная пародия под названием "сопромат".

Впрочем, не буду офтопить.

Alex-Yu в сообщении #1122370 писал(а):

В общем не надо инженерам совать свой инженерный нос в теорфизику, рассуждая даже о такой крайне простенькой вещи, как виртуальные фотоны.

Рассуждая - не нужно. А интересуясь - почему бы нет? Имхо, инженерное образование - неплохой базис (в том числе и в смысле "знать, что такое высшее образование вообще"), чтобы с него, обложившись десятком книжек, добраться до КЭД. Систематически. За пару лет.

Alex-Yu в сообщении #1122370 писал(а):

Впрочем, подавляющее большинство физиков-теоретиков такие же профаны в инженерных вопросах. Ничего не поделать, так мир устроен.

+1.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #1122377 писал(а):

Ну, зря вы так. Скажем, электронщикам остро нужны и телеграфное уравнение, и уравнение теплопроводности. Радиоэлектронщикам - волновое уравнение, чтобы понимать, как работает антенна. Хуже всяким механикам-строителям, у которых традиционно вместо ураматов ужасная пародия под названием "сопромат".

Я закончил специальность 0701 "Радиотехника". На всем потоке (75 человек) я был, пожалуй, единственным, кто это понимал. Остальные как-то сдали экзамены (экзаменаторы были снисходительны, понимая, что это все этой публике "не по зубам"), ничего не понимая, и тут же забыли. А самое главное заключается в полнейшей и всеобщей убежденности, что это все глупости, в реальной инженерной практике не нужно. В общем даже и да, ну зачем это все цеховому инженеру на заводе... Как у нас говорили, "забудь дедукцию, давай продукцию". А как ее давать написано в технологической документации. Думать же на заводе противопоказано, там не думать, там работать следует.

Кстати, сопромат по отношению к теории упругости вполне аналогичен электротехнике по отношению к электродинамике.

-- Вт май 10, 2016 03:07:53 --

Munin в сообщении #1122377 писал(а):

Имхо, инженерное образование - неплохой базис

Был. Лет так 100 тому назад. Сейчас все иначе.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #1122379 писал(а):

я был, пожалуй, единственным, кто это понимал. Остальные как-то сдали экзамены

Ну, это я понимаю. Но формально-то - давали?

(Оффтоп)

Alex-Yu в сообщении #1122379 писал(а):

Думать же на заводе противопоказано, там не думать, там работать следует.

Это, кстати, не везде. На западных заводах - наоборот.

Alex-Yu в сообщении #1122379 писал(а):

Кстати, сопромат по отношению к теории упругости вполне аналогичен электротехнике по отношению к электродинамике.

Ну наверное. Я в его сортах не копался.

Alex-Yu в сообщении #1122379 писал(а):

Был. Лет так 100 тому назад. Сейчас все иначе.

Сейчас тоже - если инженер попадётся такой, как вы, который "понимает, насколько всё это нужно".

Ладно. Потрепаться, конечно, интересно, но мне хочется услышать ответы начальника транспортного цеха :-)