Про попытку понять виртуальные частицы: совсем чуть-чуть

[Twidobik]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!

Прошу Вас, пожалуйста, уделить минутку Вашего времени, если Вы открыли этот пост, и хотя бы очень кратко прокомментировать то, что я изложу ниже.
Хотелось бы понять, хоть сколько-нибудь адекватное ли у меня сложилось представление о виртуальных частицах (как части формирования картины мира через научно-популярную литературу) или я неизбежно далек.
Насколько я понял, данный раздел позволяет разместить вопрос здесь ("Прочие околофизические научно-популярные обсуждения")

Я прочел четыре темы на этом форуме, посвященные данному вопросу, читал русскоязычные и англоязычные популяризаторские объяснения, изучал научно-популярную литературу. И пришел к выводу, что чем проще и банальнее модель, описывающая квантовую физику, тем более она неверна. Потом, когда пытаешься углубиться в вопрос, детали не совпадают с изначальной моделью, в связи с чем многие "философы" начинают обвинять квантовую физику во лжи. Виной всему, как мне теперь кажется, собственно, слишком упрощенная научно-популярная модель (например, "перекидывание электронами виртуальных фотонов как мячиков")
Поэтому, не претендуя на глубокое понимание того, что зовется "виртуальная частица", и не задавая вопрос "существуют ли они" (как показывают просмотренные мною ответы, они ровно противоположные), я очень кратко сформулирую то, к каким выводам я пришел относительно виртуальных частиц.
Прошу прокомментировать, являются ли мои выводы хоть крайне отдаленно похожими на правду или я совершенно всё неверно понял.

1. Есть понятие частица. И является ли она колебанием какого-либо поля или еще чем-либо (зависит от того, как ее рассматривать), так или иначе она наделена определенным набором признаков (качественных и количественных). И если что-то удовлетворяет этому набору признаков, можно утверждать, что это частица. Если нет - то и не частица.
2. Когда два электрона приближаются друг к другу, самим своим существованием они вызывают между собой некое действие (вряд ли слово адекватное здесь, но лучше, увы, не подберу). Действие (в данном случае) - нечто, что происходит между электронами и вызывает их отталкивание. Возмущение поля в пространстве. Еще что-либо. Само по себе такое возмущение (такое "действие") без частиц (в данном случае - электронов) существовать, наверно, не может. По крайней мере, засечь его можно только благодаря частицам.
3. Это "действие", то есть то, что вызывает отталкивание электронов, поддается математической интерпретации и расчету. Свойства этого "действия" в физике до определенной степени известны и формализуются в виде цифр.
4. Но является ли понятие "виртуальные фотоны" как раз словесным описанием вот этого самого состояния поля между двумя электронами? То есть заложено ли в понятие "виртуальный фотон" возмущение поля, которое вызвано приближением двух электронов? Понятно, что нет там "перебрасывания чем-либо" от одного электрона к другому. Я так понял, что да, "виртуальные фотоны" - это то, что происходит с пространством между электронами, как бы это возмущение.
5. И частицы (как колебания поля, если допустимо так говорить) и то, что происходит между частицами (возмущение поля, если допустимо так говорить) порождены полями, они во многом схожи между собой. Но то, что происходит между двумя электронами (возмущение) не обладает всеми признаками (как я отметил в п.1), чтобы называться частицей. А конкретно, нарушается связь энергии и импульса. Поэтому и названо "виртуальной частицей".
Такими рассуждениями я пришел к выводу, что понятие "виртуальна частица" описывает некое реальное изменение поля, в общем, нечто, что имеет место быть в действительности. Нечто, что возникает в пространстве, но не является частицей.

Часто говорят, что виртуальная частица - это просто математический инструмент. Наверно, к описанию того, что происходит между электронами (то, что я назвал "действием" и "возмущением поля"), можно подойти с разных позиций. Так вот с определенной позиции это описание возможно с точки зрения "виртуальной частицы" (ей соответствует свой набор математических конструкций), а с другой позиции - иначе.

Буду благодарен любым комментариям! Если я в корне не прав, не хочется жить в иллюзиях, буду стараться переосмыслить и углубляться в тематику.

[Mikhail_K]

Twidobik в сообщении #1576944 писал(а):

Действие (в данном случае) - нечто, что происходит между электронами и вызывает их отталкивание. Возмущение поля в пространстве. Еще что-либо. Само по себе такое возмущение (такое "действие") без частиц (в данном случае - электронов) существовать, наверно, не может.

Да нет, вполне могут существовать электромагнитные волны (распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля), не имеющие источника или давно потерявшие какую бы то ни было связь с источником. Примером таких волн является свет (состоящий из реальных фотонов).

Twidobik в сообщении #1576944 писал(а):

"виртуальные фотоны" - это то, что происходит с пространством между электронами, как бы это возмущение.

С поправкой на то, что даже если поле статическое (т.е. в нём ничего не происходит, не возмущается и не изменяется, оно просто есть) - его можно описывать на языке виртуальных фотонов.

В целом, то что Вы написали, можно короче сформулировать так: виртуальные фотоны - это нечто, с помощью чего можно описать взаимодействие между заряженными частицами (хотя точно это взаимодействие описывается через квантовое электромагнитное поле). Ну да, так и есть.

[LLeonid3]

Mikhail_K в сообщении #1576948 писал(а):

виртуальные фотоны - это нечто, с помощью чего можно описать взаимодействие между заряженными частицами

Что такое "виртуальный фотон" и чем он отличается от реального?
Если это "нечто" привело бы к расчёту постоянной Кулона из одноимённого закона, можно было воскликнуть "Эврика!".
Давление Казимира существует и реально измерено, а вот насчёт виртуальных фотонов гложут сомнения (хорошо бы только у меня)

[Mikhail_K]

LLeonid3 в сообщении #1577210 писал(а):

Если это "нечто" привело бы к расчёту постоянной Кулона из одноимённого закона, можно было воскликнуть "Эврика!".

При описании кулоновского взаимодействия на языке виртуальных фотонов требуется своя константа, показывающая интенсивность испускания виртуальных фотонов. Она пропорциональна константе из закона Кулона. Зная одну из этих констант, можно рассчитать другую (но если не знать ни одной, то рассчитать ни одну из них не получится).
О том, как закон Кулона выводится на языке виртуальных фотонов - см. post1233757.html#p1233757

LLeonid3 в сообщении #1577210 писал(а):

Давление Казимира существует и реально измерено, а вот насчёт виртуальных фотонов гложут сомнения (хорошо бы только у меня)

Для многих понятий современной физики вообще размыто понятие "существует". Есть некая реальность (до конца непонятно что из себя представляющая), которую можно приближённо описывать на языке виртуальных фотонов, а можно и на другом языке.

[LLeonid3]

Mikhail_K в сообщении #1577224 писал(а):

показывающая интенсивность испускания виртуальных фотонов

Или импульс одного
Рассматривать взаимодействие зарядов как один квантовый процесс (чтобы избавиться от "шубы" виртуальных частиц), конечно, облегчает восприятие его (процесса), но осадочек остаётся. Скажем, протон и электрон на расстоянии 10м -- электрон по закону Кулона испытывает ускорение ~2.5 [м/сек^2] и долетит до протона за ~2.2 [сек]. Информация о местоположении электрона (10 м!) не может передаваться быстрее, чем за10/300000000 сек, а это весьма больше планковских минимальных значений.
Ваше определение "это нечто" мне нравится больше, чем "виртуальный фотон"
(Квантовую физику надо рассказывать с младенчества, чтобы её представления не вводили в ступор из-за отсутствия бытовых аналогов.)
Спасибо за разъяснения.

[quanto]

Как я понимаю, вся суть виртуальных частиц заключается в принципе "быстро исчезнувшее не считается существующим"

[amon]

LLeonid3 в сообщении #1577210 писал(а):

Что такое "виртуальный фотон" и чем он отличается от реального?

На этот вопрос можно ответить точно, но, боюсь, ясности ответ Вам не добавит. На теоретическом сленге виртуальная частица - это частица, не лежащая на массовой поверхности. Это заклинание означает вот что. Для любой "нормальной" наблюдаемой свободной частицы должно быть выполнено соотношение

$$E^2-p^2c^2=m^2c^4$$

($m$ - масса, $E$ - энергия, $p$ - трехмерный импульс а $c$ - скорость света). Для виртуальной частицы это соотношение может нарушаться. Соответственно, виртуальная частица ненаблюдаема.

[LLeonid3]

amon в сообщении #1584018 писал(а):

.. боюсь, ясности ответ Вам не добавит ..

Да, Вы правы
А можно-ли сказать так:
"Виртуальные частицы кипят в вакууме, возникают (в силу неопределённости) парами (для сохранения симметрии) и аннигилируют, восстанавливая первоначальный баланс энергии." ?

[schoolboy]

Нельзя так сказать. Виртуальные частицы – по сути внутренние линии диаграмм Фейнмана. Электроны обмениваются виртуальными фотонами и этим отталкиваются, а электрон и протон, обмениваясь виртуальными фотонами, притягиваются. Так что слово «кипят» не уместно, возникают они не обязательно парами, слово «аннигилируют» тоже не всегда подходяще. Можно почитать что-нибудь про диаграммы Фейнмана, но без достаточного понимания математики квантовой теории поля может сложиться ложная иллюзия понимания виртуальных частиц.

[LLeonid3]

schoolboy, спасибо!
Такой математикой заниматься мне уже поздно, таблицу умножения не забыть бы