Нулевое состояние полей

[ivanhabalin]

Ivanin в сообщении #819826 писал(а):

Состояние физической системы можно изменить, и "число" уже не просто число,
а того ... .

- другое число.. .

[Munin]

...а другое число.

[Ivanin]

Числа можно складывать и вычитать, изменения объема нельзя измерить(в метрах кубических), можно только вычислить(по модели).

[Munin]

Как ни странно, можно иногда и измерить.

[Ivanin]

Munin, вы меня обманываете, это почти невозможно!
Я пока не знаю как измерить!

[Munin]

Ну, я почти что пошутил. Я подразумевал метод dimensional regularization (размерной регуляризации) в квантовой теории поля, в котором размерность пространства-времени $d$ является параметром. И интересно то, что для вычислений приходится предположить $d=4-\varepsilon,$ где $\varepsilon$ - малая величина.

Но потом я сообразил, что это всё равно укладывается в ваши слова "можно только вычислить(по модели)".

[Ivanin]

У вас, хоть такая(dimensional regularization), но есть. У меня даже плохих идей пока нет.

[ivanhabalin]

Ivanin в сообщении #821235 писал(а):

У вас, хоть такая(dimensional regularization), но есть. У меня даже плохих идей пока нет.

И сделать ни чего нельзя.. . Впрчем подождать пока Munin про свою забудет.

"Все перемены в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет материи, то умножится в другом месте…"

[Lvov]

masha-90 в сообщении #816581 писал(а):

В квантовой теории поля элементарные частицы и кванты взаимодействия рассматриваются как локальные возбуждения разных полей (если ошибаюсь, поправьте). Нулевое состояние поля есть его вакуум, то есть в нем нету ни одного возбуждения. Где-то в этом форуме прочитала, что пространство есть некая абстракция, с помощью которой воспринимаются метрические и иного рода отношения между частицами: иными словами, пространство, как нечто физически реальное, не существует. Если же поля находятся в нулевом состоянии, то 1) отсутствуют частицы и кванты взаимодействия, а значит 2) отсутствует пространство? Я правильно понимаю?

Уважаемая г-жа masha-90, уважаемые господа, с Вашего позволения я изложу здесь определение и основные свойства вакуума, а также нулевых состояний полей с точки зрения инженера, усвоившего азы физики и математики. Уважаемые же оппоненты пусть меня поправят, если я в чем-то ошибаюсь.

Вакуум (физический) - универсальная мировая среда, образующая трехмерное физическое пространство. Главнейшая характеристика вакуума - наличие метрических свойств, т.е. расстояний и угловых размеров между его точками. Простейшая математическая модель вакуума, отражающая его метрические свойства - трехмерное евклидово пространство. Вакуум характеризуется релятивистской инвариантностью, т.е. все процессы в подвижной системе отсчета (подвижной лаборатории) выглядят точно так, как в исходной базовой системе отсчета.
Важное свойство вакуума - способность пребывать в различных возмущенных состояниях, т.е. способность образовывать различные физические поля. Это либо неизменные во времени статические поля, либо распространяющиеся в пространстве динамические поля. Наиболее важными являются электромагнитные поля и поля элементарных микрочастиц. Элементарные частицы могут преобразовываться друг в друга. Во многих случаях поля элементарных частиц характеризуются распределенными электрическими зарядами и токами, являющимися источниками электромагнитных полей.
Зачастую элементарные частицы образуют связанные ансамбли. Это - сложные микрочастицы, ядра атомов, атомы, молекулы и, наконец, макроскопические тела. Связь элементарных частиц в конгломераты происходит за счет их взаимодействия посредством глюонных и электрических полей.

Помимо вышеназванных детерминированных (регулярных полей) вакуум также характеризуется наличием случайных динамических полей: электромагнитного и полей некоторых элементарных частиц, называемых лептонами. Это так называемые нулевые вакуумные колебания и состояния. Флюктуации нулевых полей воспринимаются как виртуальные частицы. Так что вакуум всегда находится в возбужденном состоянии. Случайные вакуумные поля играют большую роль в протекании квантовых процессов.

Строго говоря, вакууму отвечает модель не плоского евклидова пространства, а искривленного риманова пространства. Искривление вакуумного пространства проявляется в виде наличия гравитационных полей, иначе полей тяготения. Искривление вакуумного пространства происходит в окрестности массивных тел. Считается, что системой движущихся тел могут излучаться динамические поля тяготения, свободно распространяющиеся в пространстве.

О.Львов

[Munin]

Lvov в сообщении #821371 писал(а):

Уважаемая г-жа masha-90, уважаемые господа, с Вашего позволения я изложу здесь определение и основные свойства вакуума, а также нулевых состояний полей с точки зрения инженера, усвоившего азы физики и математики. Уважаемые же оппоненты пусть меня поправят, если я в чем-то ошибаюсь.

Ошибаетесь вы в том, что такие вещи относятся к азам физики и математики. Нет. Надо освоить физику достаточно глубоко, и тогда можно "излагать определение и основные свойства". А пока у вас случайный набор слов.

[Lvov]

Munin в сообщении #821511 писал(а):

Надо освоить физику достаточно глубоко, и тогда можно "излагать определение и основные свойства". А пока у вас случайный набор слов.

Г.Мунин, спасибо за критику. Я-то хотел все объяснить г-же masha-90 простыми словами, так как мне показалось, что Вы и другие авторы сообщений излишне сложно отвечаете на ее вопросы.
Однако, не скажите ли подробнее, какие мои утверждения ошибочны? Неужели абсолютно все неправильно?

С уважением О.Львов

[Munin]

Lvov в сообщении #821547 писал(а):

Я-то хотел все объяснить г-же masha-90 простыми словами

Попытка похвальная. Но превращая всё в простые слова, вы выбросили и смысл. "Вместе с водой выплеснули из купели ребёнка." Вот это, увы, неприемлемо.

Lvov в сообщении #821547 писал(а):

Однако, не скажите ли подробнее, какие мои утверждения ошибочны? Неужели абсолютно все неправильно?

Не абсолютно всё, но почти всё, так что лучше всё выбросить и написать заново.

Примерно так:

Вакуум - не одно понятие, а много разных понятий. Их не надо между собой путать. Тем более, не надо путать вакуум и пространство - это ещё другие понятия.

Физика смотрит на мир сквозь призмы разных теорий. В каждой теории свои понятия. Не всегда эти понятия можно перевести из одной теории в другую. Например, механике нет никакого дела до цвета и вкуса предмета, и она не может описать их.

Ещё со времён Ньютона (17 век), в физике чётко различаются понятия вещества и пространства. Пространство описывает точки, расстояния и угловые размеры. А вещество находится в пространстве, как актёр на сцене. Веществу не нужно задавать расстояния и угловые размеры. Примерно во времена Ньютона учёные научились откачивать воздух, и познакомились с понятием (и явлением) пустоты, называя её по-латыни вакуумом (тогда латынь была международным языком науки, как сейчас английский). С тех пор вакуумом (в техническом смысле) принято называть откачанный воздух.

Известно, что через пустоту под стеклянным колпаком не проходит звук, но проходит свет. В начале 19 века Юнг и Френель развили волновую теорию света, и физика постановила, что в пустоте есть некоторая среда, в которой и распространяются волны - светоносный эфир. Оказалось, это ошибка, но её исправление потребовало ещё сто лет - до начала 20 века, когда появилась специальная теория относительности (Лоренц, Эйнштейн, Пуанкаре, Минковский), и от идеи среды отказались. Вместо неё, стала использоваться идея поля. Физическое поле (также называемое "динамическое поле") "унаследовало" многие черты и математического поля, и эфира, но отказалось от того, чтобы быть материальной средой. Слово "среда" используется с этого момента только для вещества, состоящего из обычных атомов и частиц. А поле - это другой вид материальной сущности, не сводимый к частицам. Вся материя бывает в виде поля и частиц. Наконец, и частицы и поле расположены в пространстве. Частицы - в каких-то точках пространства, а поле заполняет собой всё пространство. Но свойства у поля и пространства всё-таки разные.

На этот момент, который сохранился в современной физической теории классическая теория поля, есть понятие "поле в вакууме", которое означает, что поле есть, и может быть ненулевым, а вот частиц нет. В такой теории, в поле могут быть волны - возмущения над нулевым состоянием.

Отдельное отступление в сторону гравитации. В начале 20 века появилась общая теория относительности (ОТО) - классическая теория гравитации и гравитационного поля, аналогичная теории электромагнитного поля Максвелла. Эта теория дала гравитации геометрическую интерпретацию (но вместе с тем не отняла и силовую), и в результате оказалось, что метрические свойства пространства модифицируются либо целиком определяются гравитационным полем. Понятия пространства и гравитационного поля сблизились, что, впрочем, не мешает их различать даже в теории гравитационного поля - в нескольких вариантах терминологии, каждый из которых понятен специалисту. И тем более, пространство остаётся чётко отличающимся от всех других полей. Понятие вакуума в ОТО аналогично понятию вакуума в других классических теориях поля.

В первой половине 20 века возникла квантовая физика, которая требует существования квантовых расширений у любых классических теорий (классический = не квантовый), и утверждает, что всё в мире на самом деле квантовано, а все классические теории - всего лишь приближение к более истинным квантовым. Квантовая теория начиналась с классической теории поля, но быстро перевернула многие понятия и взгляды. Во-первых, оказалось, что нет разделения материи на частицы и поля. Все прежде известные частицы оказались квантами полей, и все прежде известные поля также образуют кванты полей в виде частиц. Это же относится и к новым открытым полям и частицам - их список всё пополняется, теоретически до 3 четверти 20 века, а экспериментально - по наши дни (см. открытие бозона Хиггса в 2012 году). Квант поля - это возмущение над нулевым состоянием, и поэтому для квантовой теории поля оказалось неудобно старое понятие вакуума - когда нет частиц, но есть возмущения полей. И вот в квантовой теории поля вакуумом стали называть состояние, когда нет вообще никаких частиц, и соответственно, квантов полей, и других возмущений. Это называется "вакуум поля". Старое понятие, когда рассматривали поле и волны в отсутствие заряженных частиц, получило название "свободное поле".

Это оказалось довольно сложное понятие и состояние. Хотя можно убрать частицы, изначально существующие в системе, но в полной пустоте из-за квантовых эффектов всё равно рождаются новые частицы - и тут же исчезают. Оказывается, можно передать такому вакууму энергию, "нагреть" его. Можно ставить его в разные условия. Можно добиться его "электрического пробоя". И тому подобное. Весь этот круг свойств и явлений стали называть "физический вакуум". Например, говорят, что в атоме между ядром и электроном находится именно физический вакуум - потому что бурление рождающихся и исчезающих частиц влияет на атом, и может быть замечено в тонких или высокоэнергетических опытах.

[ivanhabalin]

Munin. Подскажите пожалуйста. Мест с нулевой напряжённости стационарных полёй вероятно нет. Изменение напряжённости в каждый момент времени и в конкретном объёме и точке, определяется суммой всех полей формируемых источниками этих полей. В некоторых точках волны градиентов напряжённостей полей различных источников, формируют структуры по некоторым признакам аналогичные частицам. Почему эти кратковременно существующие образования называют частицами? Чем это обосновано?
(может чушь, но всё же.. .)

[Munin]

ivanhabalin в сообщении #821838 писал(а):

Мест с нулевой напряжённости стационарных полёй вероятно нет.

Зависит от того, с какой точностью мерять.

ivanhabalin в сообщении #821838 писал(а):

В некоторых точках волны градиентов напряжённостей полей различных источников, формируют структуры по некоторым признакам аналогичные частицам. Почему эти кратковременно существующие образования называют частицами? Чем это обосновано?

Это просто неправда. Частицами называют другое.
А чем это обосновано - объяснить сложно, особенно вам.

[ivanhabalin]

Спасибо.