Основное состояние квантовых полей

[jlecter]

Ms-dos4 в сообщении #963611 писал(а):

Это всё философия, зависит от того, как они понимают "реальность". А смотреть надо в уравнения.

Знаю. Но если, как Вы сказали, прибор это регистрирует, значит это реально. А виртуальные частицы прибором не регистрируются.

[Ms-dos4]

jlecter
Регистрируется их влияние. Но дело в том, что прибор не регистрирует САМУ "реальную" частицу, а он тоже регистрирует лишь её влияние на прибор

[Munin]

jlecter в сообщении #963590 писал(а):

К примеру, квантовое поле это математическая конструкция, или нечто реально существующее?

Это нечто реально существующее.

jlecter в сообщении #963590 писал(а):

Если бы была возможность оказаться на квантовом уровне и наблюдать основное состояние полей, что бы мы наблюдали?

Учёные и так могут оказаться на квантовом уровне, и наблюдать основное состояние полей. Безо всяких "если бы".

Но на этом уровне исчезает такое понятие "наблюдать", которое вы себе воображаете, похоже, не лучше семиклассника. Вы можете думать про какой-то микроскоп, но это на самом деле невозможно: микроскоп работает до предела, который равен длине волны видимого света, 400-700 нм. Дальше этого предела "наблюдение" возможно только приборами, которые измеряют что-то, и показания этих приборов - чисто математические. Их можно как-то интерпретировать, но не в терминах вашего обыденного языка. Там возникает новая реальность, не похожая на вашу повседневную. С ней надо отдельно знакомиться, чтобы понять, как она устроена. Учёные - знакомятся (ещё когда учатся в вузе). И после этого они говорят про эту реальность, чего они наблюдают, какими-то словами. Но для вас эти слова ничего не значат, потому что вы не изучили, что они означают. Никаких "дрожаний" и "пустоты" в этих описаниях наблюдений нет. А вот "основное состояние полей" - это как раз описание того, что наблюдается.

Ms-dos4 в сообщении #963593 писал(а):

В некотором смысле - виртуальные частицы это переносчики взаимодействий.

Я бы подчеркнул, что не только. Перенос взаимодействий объясняют через виртуальные частицы - это да, но на самом деле они отвечают за много чего ещё.

jlecter в сообщении #963595 писал(а):

Но ведь в таком состоянии в нем есть виртуальные частицы, а это тоже частицы.

Не обязательно есть. Можно основное состояние описать разными способами: и когда в нём есть виртуальные частицы, и когда их нет. Эти описания эквивалентны, в том смысле, что дают одни и те же ответы при расчётах, и взаимозаменяемы как физические теории.

Суть дела здесь очень упрощённо можно объяснить так: вот есть уравнение, допустим,
$a+c=b+c,$
и есть другое уравнение
$a=b.$
Эти уравнения - во всём одинаковые, с точки зрения их решений, с точки зрения вытекающих из них следствий и т. п. Поэтому, глядя на такие уравнения, не имеет смысла спрашивать, есть в них вот эта $c,$ или нет: что есть она, что нет её - нет никакой разницы.

jlecter в сообщении #963600 писал(а):

Виртуальные частицы это не частицы вовсе

Это вы говорите чушь. Обычно такую чушь произносят дилетанты, начитавшись плохих популяризаторских текстов, и дополнительно всё перепутав в голове. А разговариваете вы со специалистами. Так что, постыдитесь утверждать что-то ему в лицо: это не более умно, чем твердить $2+2=5$ учителю математики.

jlecter в сообщении #963605 писал(а):

А как тогда описываются возбуждения данного поля?

Соответственно, как возбуждённые уровни этих осцилляторов. У осциллятора равномерная "лестница" уровней, от $n=0$ до $n=1,2,$ и так далее. Вот про них и говорят: "один фотон", "два фотона"... У электронно-позитронного поля осцилляторы устроены иначе, у них всего два уровня: "ноль электронов" и "один электрон" (причём этот электрон может быть и позитроном).

jlecter в сообщении #963605 писал(а):

В чем разница между флуктуациями и виртуальными частицами?

А в чём разница между грузовиками и немецкими автомобилями?

jlecter в сообщении #963608 писал(а):

Вот как я представлял это себе. В каждой точке поля есть квантовый гармонический осциллятор (электрическое поле и магнитное поле), не зависящий от соседних.

Неправильно. Вам же сказали, сначала надо поле преобразовать по Фурье. Каждый осциллятор - во всём пространстве, а не в каждой точке. Можно считать, что он в каждой точке пространства импульсов - если вы сможете себе это представить.

jlecter в сообщении #963608 писал(а):

Только вот в одном источнике, с пеной у рта, твердят, что виртуальные частицы не реальны, а в других-что они реальны.

Тут надо научиться разбираться в источниках, и перестать называть вообще "источниками" всякие мусорные ямы.

Настоящие источники - это учебники и научные статьи. Либо читайте их сами, либо слушайте тех, кто их читал. А всё, что произносится журналистами, например, можно не открывая отправлять в мусор.

[Cos(x-pi/2)]

jlecter

Да, Вам тут всё растолковали, что можно в этом вопросе на словах пояснить. Добавлю пару картинок, в квантовой электродинамике называемых "диаграммами Фейнмана". Но их точный смысл даётся сложными формулами квантовой физики; квантовую теорию необходимо изучить как следует, чтобы понять смысл диаграмм. Вот когда эта формула Вам станет абсолютно понятна



тогда поймёте, что представлять себе основное состояние ЭМ-поля в квантовой электродинамике можно как бесконечную совокупность вакуумных флуктуаций, изображаемых бесконечной последовательностью следующих диаграмм Фейнмана:



Волнистые линии здесь символизируют виртуальные фотоны, а линии со стрелками - виртуальные электроны и позитроны.

Аналогичные обозначения и на верхнем рисунке; там символически представлен электронный пропагатор $G$ - он описывает 1-электронное состояние ЭМ-поля. Внутренние линии на этих диаграммах изображают фотоны, электроны и позитроны: они тоже соответствуют математическому описанию квантовых флуктуаций электромагнитного и электрон-позитронного поля в квантовой электродинамике.

Пока Вы не научитесь детально разбираться в указанной системе понятий квантовой физики (причём не по "источникам", где незнайки друг другу что-то "твердят с пеной у рта", а по серьёзным учебникам для студентов со всеми необходимыми математическими выкладками), ничего толкового на этот счёт не придумаете.

Квантовая теория (и эксперимент) это не говорильня какя-нибудь, а сложнейшая система профессиональных знаний. Ведь Вам наверное очевидно, что, к примеру, не зная принципов обработки электрических сигналов, цифровых кодов, схемотехники, нельзя понять какие процессы и почему происходят в компьютере, мобильном телефоне, сетевой плате...

Такая же ситуация и с квантовой физикой. Пока не приобретёте профессиональных знаний хотя бы на студенческом уровне, ситуация для Вас будет оставаться примерно такой, как если бы трёхлетний малыш спрашивал, как работает телевизор: "в телевизоре дяденьки и тётеньки настоящие или игрушечные, и вообще как они туда забрались?"

[Nemiroff]

(Оффтоп)

Cos(x-pi/2) в сообщении #963647 писал(а):

Вот когда эта формула Вам станет абсолютно понятна

Первое равенство прелестно.

[jlecter]

Munin в сообщении #963618 писал(а):

Не обязательно есть. Можно основное состояние описать разными способами: и когда в нём есть виртуальные частицы, и когда их нет. Эти описания эквивалентны, в том смысле, что дают одни и те же ответы при расчётах, и взаимозаменяемы как физические теории.

Суть дела здесь очень упрощённо можно объяснить так: вот есть уравнение, допустим,
$a+c=b+c,$
и есть другое уравнение
$a=b.$
Эти уравнения - во всём одинаковые, с точки зрения их решений, с точки зрения вытекающих из них следствий и т. п. Поэтому, глядя на такие уравнения, не имеет смысла спрашивать, есть в них вот эта $c,$ или нет: что есть она, что нет её - нет никакой разницы.

То есть в одной модели они есть, в другой их нету. Вот и невозможно понять, вне модели, в реальности, они есть, или их нету? Это реальные явления, или части модели, при этом, не обязательные?

Cos(x-pi/2)
Спасибо большое.

Cos(x-pi/2) в сообщении #963647 писал(а):

представлять себе основное состояние ЭМ-поля в квантовой электродинамике можно как бесконечную совокупность вакуумных флуктуаций, изображаемых бесконечной последовательностью следующих диаграмм Фейнмана:

"Представлять себе" и "на самом деле" ведь разные вещи. Знает ли кто либо, каким является основное состояние ЭМ поля в реальности? Так, как Вы описали? Бесконечная совокупность флуктуаций?

[Cos(x-pi/2)]

jlecter в сообщении #963655 писал(а):

Знает ли кто либо, каким является основное состояние ЭМ поля в реальности?

У физиков нет поводов думать, что квантовая теория ошибочна. Такая картина квантовых флуктуаций нужна не сама по себе, чтобы ею только любоваться. Она появляется в квантовых расчётах для многих наблюдаемых величин (например, для магнитного момента электрона, для радиационных поправок к нерелятивистским уровням энергии электрона в атомах) и результаты сходятся с экспериментом прекрасно. Без учёта таких флуктуаций никто не умеет получить такого хорошего согласия теории с экспериментом. Вывод из этого факта делайте сами.

[AlexDem]

Cos(x-pi/2) в сообщении #963647 писал(а):

Да, Вам тут всё растолковали, что можно в этом вопросе на словах пояснить. Добавлю пару картинок, в квантовой электродинамике называемых "диаграммами Фейнмана"

Cos(x-pi/2), это откуда картинка?

[Cos(x-pi/2)]

Подобные картинки (или хотя бы соответствующие формулы для рядов в "числителе" и "знаменателе" электронного пропагатора) должны быть во многих учебниках по КТП. Ту картинку взял из книги "для начинающих": Р. Маттук "Фейнмановские диаграммы в проблеме многих тел".

[AlexDem]

Ага, спасибо. А то может еще что-нибудь на самом простом уровне посоветуете? (Идеально - уровень примерно Соросовского журнала, если эта тема может быть изложена так)

[jlecter]

Cos(x-pi/2) в сообщении #963660 писал(а):

У физиков нет поводов думать, что квантовая теория ошибочна. Такая картина квантовых флуктуаций нужна не сама по себе, чтобы ею только любоваться. Она появляется в квантовых расчётах для многих наблюдаемых величин (например, для магнитного момента электрона, для радиационных поправок к нерелятивистским уровням энергии электрона в атомах) и результаты сходятся с экспериментом прекрасно. Без учёта таких флуктуаций никто не умеет получить такого хорошего согласия теории с экспериментом. Вывод из этого факта делайте сами.

И еще вопрос, чтобы флуктуации стали понятны. Представим некую область пространства, в которой поле находится в основном состоянии. Три группы ученых одновременно измеряют наблюдаемые величины в разных точках этой области (энергию, импульс, напряженность и т.д.).
И так, все три группы начали измерения. Группа $A$ измерила величины в точке $x_1, y_1, z_1$, группа $B$ измерила точку $x_2,y_2, z_2$, а группа $C$-точку $x_3, y_3, z_3$. Все три группы измерили все три точки за время $t_1$. будут ли корелляции в их измерениях, то есть будут ли значения одинаковыми?
Затем, через некоторое время ($t_2$) все три группы повторили измерения. Будут ли они соответствовать значениям, которые были при первом измерении?

[arseniiv]

jlecter в сообщении #963655 писал(а):

То есть в одной модели они есть, в другой их нету. Вот и невозможно понять, вне модели, в реальности, они есть, или их нету? Это реальные явления, или части модели, при этом, не обязательные?

Вне модели есть реальность, ни на что не делящаяся. Модели для того мы, собственно, и делаем, чтобы как-то с ней разобраться.

-- Сб янв 17, 2015 22:13:29 --

(Даже эти слова можно понять неправильно. Уточнение: т. к. у нас нет никакого способа установить абсолютно точное соответствие какой-то модели реальности, и т. к. разные модели могут соответствовать её одинаково хорошо, выделить из моделей какую-то одну и назвать её «реальным положением дел» мы не можем; про реальность же «вне моделей» утверждать что-то бессмысленно: это будет либо частью какой-то модели, либо чем-то не связанным с реальностью (к примеру, как утверждение $2+2=4$, хотя оно тоже является частью чисто математической теории, а вне какой-то теории, опять же, абсолютного способа его интерпретировать и сделать осмысленным нет). Это примерно так же, как в СТО нет абсолютной системы отсчёта — ни одна из ИСО не лучше другой. Примерно — потому что физические теории всё-таки по-разному применимы, да и простота расчётов нам важна.)

-- Сб янв 17, 2015 22:14:00 --

(Наверно, стоило вместо этого цитату вытащить.)

[jlecter]

arseniiv, понятно, спасибо большое. А как на счет этого?

jlecter в сообщении #963671 писал(а):

Представим некую область пространства, в которой поле находится в основном состоянии. Три группы ученых одновременно измеряют наблюдаемые величины в разных точках этой области (энергию, импульс, напряженность и т.д.).
И так, все три группы начали измерения. Группа $A$ измерила величины в точке $x_1, y_1, z_1$, группа $B$ измерила точку $x_2,y_2, z_2$, а группа $C$-точку $x_3, y_3, z_3$. Все три группы измерили все три точки за время $t_1$. будут ли корелляции в их измерениях, то есть будут ли значения одинаковыми?
Затем, через некоторое время ($t_2$) все три группы повторили измерения. Будут ли они соответствовать значениям, которые были при первом измерении?

[Munin]

jlecter в сообщении #963655 писал(а):

То есть в одной модели они есть, в другой их нету. Вот и невозможно понять, вне модели, в реальности, они есть, или их нету? Это реальные явления, или части модели, при этом, не обязательные?

Вы путаете две вещи: виртуальные частицы в вакууме (которые образуют квадратные скобки в числителе и знаменателе процитированной Cos(x-pi/2) формулы) и виртуальные частицы вообще.

Виртуальные частицы вообще - реальное явление. Но рассчитывать их можно по-разному.

Для сравнения: температура за окном - реальное явление. Но рассчитывать её можно по-разному. Можно взять шкалу Цельсия, и тогда будет нуль градусов, а можно взять шкалу Фаренгейта, и тогда будет 32 градуса.

AlexDem в сообщении #963670 писал(а):

Ага, спасибо. А то может еще что-нибудь на самом простом уровне посоветуете? (Идеально - уровень примерно Соросовского журнала, если эта тема может быть изложена так)

Не уверен, что это уровень СОЖ, но есть хорошая книжка
Хелзен, Мартин. Кварки и лептоны.

jlecter в сообщении #963671 писал(а):

И еще вопрос, чтобы флуктуации стали понятны.

Они вам не станут понятны, пока вы не изучите хотя бы начала квантовой физики. Что такое волновые свойства частиц, неопределённость, волновая функция, как выглядят волновые функции в типичных ситуациях.

jlecter в сообщении #963671 писал(а):

Представим некую область пространства, в которой поле находится в основном состоянии. Три группы ученых одновременно измеряют наблюдаемые величины в разных точках этой области (энергию, импульс, напряженность и т.д.).
И так, все три группы начали измерения. Группа $A$ измерила величины в точке $x_1, y_1, z_1$, группа $B$ измерила точку $x_2,y_2, z_2$, а группа $C$-точку $x_3, y_3, z_3$. Все три группы измерили все три точки за время $t_1$. будут ли корелляции в их измерениях, то есть будут ли значения одинаковыми?
Затем, через некоторое время ($t_2$) все три группы повторили измерения. Будут ли они соответствовать значениям, которые были при первом измерении?

Ответ на этот вопрос заключается в коммутационных соотношениях квантовой теории. Они бывают разными, вообще-то.

Здесь ответ зависит от того, успел ли свет за время от $t_1$ до $t_2$ пройти из одной точки в другую. То есть, от соотношения, например,

$$c(t_2-t_1)\stackrel{?}{\gtrless}\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2}.$$

Если не успел - измерения будут независимыми. Если успел - между ними будут взаимосвязи.

[jlecter]

Munin в сообщении #963715 писал(а):

Вы путаете две вещи: виртуальные частицы в вакууме (которые образуют квадратные скобки в числителе и знаменателе процитированной Cos(x-pi/2) формулы) и виртуальные частицы вообще.

Виртуальные частицы вообще - реальное явление.

А виртуальные частицы в вакууме- явление не реальное?

Munin в сообщении #963715 писал(а):

Здесь ответ зависит от того, успел ли свет за время от $t_1$ до $t_2$ пройти из одной точки в другую. То есть, от соотношения, например,

$$c(t_2-t_1)\stackrel{?}{\gtrless}\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2}.$$

Если не успел - измерения будут независимыми. Если успел - между ними будут взаимосвязи.

Речь о низшем (вакуумном) состоянии ЭМ поля, нету ЭМ волн, нету света.