Квантовая электростатика свободных частиц в вакууме.

[Dm177]

В книге Фейнмана про квантовую электродинамику написано, что все электромагнитные явления можно представить в виде сочетания трёх основных действий:

1) Электрон испускает или поглощает фотон.
2) Фотон летит из одного места в другое.
3) Электрон летит из одного места в другое.

Интересует, как в таком виде должна выглядеть электростатика.

Мне приходит на ум только что-то вроде следующего.

Для начала рассмотрим "тестовую вселенную", в которой на момент возникновения вселенной имеется всего один свободный электрон в вакууме. Поскольку у электрона есть заряд - он должен сразу начать формировать электрическое поле, распространяющееся во все стороны со скоростью света, т.е. электрон должен начать излучать фотоны. Направление излучения фотонов равномерно случайно, поэтому их средний импульс равен нулю, как и средний импульс электрона.

Теперь рассмотрим "тестовую вселенную", в которой имеются два электрона, неподвижные друг относительно друга в начальный момент времени. Средний импульс каждого из электронов будет оставаться нулевым до тех пор, пока электрон не поглотит первый "чужой" фотон, унаследовав его импульс и начав двигаться в направлении от другого электрона.

Но кое-что в такой модели выглядит непривычно. Например, электрон нулевой энергии, непрерывно излучающий фотоны. Какова интенсивность этого излучения, каков диапазон энергий излучаемых фотонов?

Как должно выглядеть аналогичное представление электростатического взаимодействия электрона и позитрона, позитрона и позитрона?

[Munin]

Dm177 в сообщении #1386202 писал(а):

Интересует, как в таком виде должна выглядеть электростатика.

Так у Фейнмана же это и рассказано. Почему бы не почитать, а не выдумывать домыслы?

[Dm177]

Munin в сообщении #1386206 писал(а):

Так у Фейнмана же это и рассказано. Почему бы не почитать, а не выдумывать домыслы?

Если укажете, в какой публикации и на какой странице читать - с удовольствием скопирую сюда цитату в качестве ответа.

Но если Вы уже знаете ответ и можете рассказать не хуже Фейнмана - будьте добры.

Какие бозоны отвечают за передачу электростатического взаимодействия фермионов и как именно это выглядит в виде сочетания трёх указанных действий?

[Munin]

Вы же сами называете какую-то конкретную книгу:

Dm177 в сообщении #1386202 писал(а):

В книге Фейнмана про квантовую электродинамику

Я подозреваю, это научно-популярная книга
Фейнман. КЭД: странная теория света и вещества.

Но в общем, в любой книге Фейнмана про квантовую электродинамику - написано про виртуальные частицы. Именно они - ключевой элемент для существования электростатики.

Dm177 в сообщении #1386208 писал(а):

Но если Вы уже знаете ответ и можете рассказать не хуже Фейнмана - будьте добры.

Боюсь, Фейнман всё-таки непревзойдён в этом деле - тем более, что он вообще автор этой теории.

Dm177 в сообщении #1386208 писал(а):

Какие бозоны отвечают за передачу электростатического взаимодействия фермионов и как именно это выглядит в виде сочетания трёх указанных действий?

Обычные фотоны. С тем уточнением, что виртуальные фотоны. Одна заряженная частица испускает виртуальный фотон, он летит к другой частице, и та его поглощает.

Дальше вы можете поискать "виртуальные частицы" и "частицы-переносчики взаимодействия" что в Гугле, что даже на этом форуме. Излагалось многократно.

[Dm177]

Munin в сообщении #1386212 писал(а):

Одна заряженная частица испускает виртуальный фотон, он летит к другой частице, и та его поглощает.

Вот что пишут в некоторых книгах про виртуальные частицы:

Цитата:

Появление любой виртуальной частицы нарушает закон сохранения энергии на некую величину $\Delta$Е$, однако, такие нарушения допускаются квантовой механикой в течение интервалов времени $\Delta t$, разрешённых соотношением неопределённостей $\Delta$Е/\Delta t > \hslash$ ($\hslash = h/2\pi$, $h$ – постоянная Планка). В течение интервалов времени $\Delta t < \hslash/\Delta$Е$ эти нарушения принципиально ненаблюдаемы, как ненаблюдаемы и сами промежуточные частицы, называемые, поэтому, виртуальными. В момент исчезновения (поглощения) виртуальной частицы баланс энергий восстанавливается. У полей с квантами-переносчиками, имеющими нулевую массу — таких, как электромагнитное и гравитационное, комптоновская длина волны кванта-переносчика, а следовательно, и радиус действия, не ограничены.

Однако, авторы подобных утверждений (на мой взгляд) не вполне правы - никакие частицы не наблюдаемы вне взаимодействия, поэтому фотоны, переносящие электростатическое взаимодействие, называют "виртуальными" потому, что они имеют нулевую энергию при ненулевом импульсе. Относительно частиц - переносчиков любого взаимодействия выбор прост - или есть реальные частицы и есть реальное близкодействие, или реальных частиц нет и близкодействие - выдумка.

[Munin]

Dm177 в сообщении #1386240 писал(а):

Вот что пишут в некоторых книгах про виртуальные частицы

А зачем вы читаете "некоторые"? А не Фейнмана?

Dm177 в сообщении #1386240 писал(а):

Однако, авторы подобных утверждений (на мой взгляд) не вполне правы

Ну пока вы не освоили учебника по КТП (квантовой теории поля), воздержитесь от оценок, кто там правы, а кто неправы. (Кстати, не советую браться за него, предварительно не освоив учебников по квантовой механике, по классической теории поля, по специальной теории относительности, и по функциональному анализу.)

В учебнике, разумеется, соответствующие утверждения сформулированы более строго. Но вам сейчас эту строгую формулировку давать бесполезно, вы её не поймёте. (Виртуальная частица соответствует внутренней линии на диаграмме Фейнмана, и поэтому не лежит на массовой поверхности (mass shell).)

Dm177 в сообщении #1386240 писал(а):

поэтому фотоны, переносящие электростатическое взаимодействие, называют "виртуальными" потому, что они имеют нулевую энергию при ненулевом импульсе.

Эти вещи взаимосвязаны, но не так, как вы подумали. Как бы то ни было, обе верны в данном частном случае.

Dm177 в сообщении #1386240 писал(а):

Относительно частиц - переносчиков любого взаимодействия выбор прост - или есть реальные частицы и есть реальное близкодействие, или реальных частиц нет и близкодействие - выдумка.

А вот это заявление - полная чушь.

[Dm177]

Munin в сообщении #1386248 писал(а):

А вот это заявление - полная чушь.

Хотелось бы увидеть более раскрытое объяснение.

Принцип близкодействия требует, чтобы любое взаимодействие было локальным и конкретным. Для квантовой физики это означает, что и поле, и вещество взаимодействуют не как "поле вообще" и "вещество вообще", а как конкретные взаимодействующие частицы.

Вы утверждаете, что физическое взаимодействие может иметь иные формы, кроме формы взаимодействия частиц, без утраты локальности и конкретности?

[Munin]

Знаете, на форум в целом приходят люди двух сортов: одни хотят что-то узнать, другие - чего-то подоказывать окружающим. Для первых тут всегда готова помощь. Для вторых - нет ничего интересного.

Человек, не читавший учебника, никогда не докажет человеку, читавшему учебник, что в учебнике что-то неправильно, или что второй человек что-то понимает неправильно.

Dm177 в сообщении #1386264 писал(а):

Принцип близкодействия требует, чтобы любое взаимодействие было локальным и конкретным.

Ещё одна ерунда. Что за "конкретным"?

Dm177 в сообщении #1386264 писал(а):

Для квантовой физики это означает, что и поле, и вещество взаимодействуют не как "поле вообще" и "вещество вообще", а как конкретные взаимодействующие частицы.

Вообще-то нет, для квантовой физики это значит другое.

Dm177 в сообщении #1386264 писал(а):

Вы утверждаете, что физическое взаимодействие может иметь иные формы, кроме формы взаимодействия частиц, без утраты локальности и конкретности?

Квантовые взаимодействия имеют много форм, кроме формы взаимодействия частиц:
- рождение и уничтожение частиц;
- превращение одних частиц в другие частицы, или изменение свойств частиц;
и много чего ещё.

Это не я утверждаю, это говорит стандартная теория - КТП. Тут не место выдумкам, ни моим, ни вашим. Разумеется, всё это наблюдается в экспериментах.

[arseniiv]

Интеграл по траекториям популяризовать, может статься, исторически было вредно. У некоторых получается какое-то обожествление частиц (притом неизвестно, классических или квантовых) вместо того чтобы записать какие-нибудь соотношения для полей самих по себе, а лично мне в популярном изложении этот подход например вроде никакого понимания не давал.

-- Сб апр 06, 2019 19:21:55 --

(Хотя нет, книжка Фейнмана тогда вроде нормально пошла. Хм. С другой стороны, это было даже не в школе. Хм-2.)

[Dm177]

Munin в сообщении #1386285 писал(а):

Квантовые взаимодействия имеют много форм, кроме формы взаимодействия частиц:
- рождение и уничтожение частиц;
- превращение одних частиц в другие частицы, или изменение свойств частиц;
и много чего ещё.

Поэтому и возник вопрос, является ли электростатическое взаимодействие квантовым. Если реальное электростатическое поле квантовано и распространяется от электрона со скоростью света на принципах близкодействия (т.е. появление поля в точке излучения не зависит от наличия "приёмника" в какой-то другой точке, а наличие поля в любой точке распространения не зависит от наличия "источника" в точке излучения), то можно ли утверждать, что электрон, формирующий квантованное поле - излучает кванты?

[Munin]

Dm177 в сообщении #1386420 писал(а):

Если реальное электростатическое поле квантовано и распространяется от электрона со скоростью света на принципах близкодействия (т.е. появление поля в точке излучения не зависит от наличия "приёмника" в какой-то другой точке, а наличие поля в любой точке распространения не зависит от наличия "источника" в точке излучения)

Вы выдумываете отсебятину. Реальное квантованное электростатическое поле не имеет ничего общего с вашими домыслами.

Dm177 в сообщении #1386420 писал(а):

Поэтому и возник вопрос, является ли электростатическое взаимодействие квантовым.

Для этого надо понимать смысл слов, а вы его не понимаете. Можете задавать такие вопросы сколько угодно, от этого ни капли знаний в вашей голове не прибавится.

Да, электростатическое взаимодействие является квантовым. Что такое "квантовым" - вы ни на грош не в курсе.

[Dm177]

Munin в сообщении #1386452 писал(а):

Да, электростатическое взаимодействие является квантовым.

Пусть имеется тестовая установка, состоящая из экранированного объёма, в котором расположен управляемый источник электростатического поля и два датчика - один ближе к источнику, а другой дальше. Исключим возможность ошибочного срабатывания датчиков. Верны ли следующие утверждения:

1. Среднее время между включением источника и срабатыванием ближнего датчика - меньше, чем среднее время между включением источника и срабатыванием дальнего датчика.

2. При любом расстоянии между датчиками есть ненулевая вероятность, что дальний датчик зарегистрирует электростатическое взаимодействие раньше ближнего.

3. Причиной возможного упреждающего срабатывания дальнего датчика является квантовый характер электростатического взаимодействия.

[Alex-Yu]

Dm177 в сообщении #1386473 писал(а):

Причиной возможного упреждающего срабатывания дальнего датчика является квантовый характер электростатического взаимодействия.

Ой, какие восхитительные глупости! Просто прелесть

[Munin]

Dm177 в сообщении #1386473 писал(а):

Пусть имеется тестовая установка, состоящая из экранированного объёма, в котором расположен управляемый источник электростатического поля

Боюсь, вы просто не знаете, что такое электростатика.

В электростатике нет никаких "управляемых источников". В ней нет включения и выключения источника. В ней нет срабатывания датчиков. В ней нет вообще никакого времени, и никаких "раньше" и "позже".

Боюсь, Фейнмана читать вам просто рано (ну, кроме Фейнмановских лекций по физике, выпуски 5 и 6), как и всё что угодно про квантовую физику.

[wrest]

Dm177 в сообщении #1386473 писал(а):

Пусть имеется тестовая установка, состоящая из экранированного объёма, в котором расположен управляемый источник электростатического поля

Если вы думаете что заряд может возникнуть ниоткуда, как-то "включиться", то это не так. Это запрещено законом сохранения заряда. Никто не знает что будет, если где-то вдруг изничего возникнет заряд которго там не было раньше...