Всем привет! Сегодня мы поговорим про нулевые колебания, или как их ещё называют квантовые флуктуации. Но для начала вам надо узнать немного про ложный вакуум и квантовую теорию поля.
Ложный вакуум.
Начнем с ложного вакуума, ложный вакуум - это состояние пространства в котором оно не обладает нулевой энергией (истинный вакуум). Да, пустое пространство имеет энергию, энергию полей (об этом позже). Если бы вакуум был истинным, а во всей вселенной он ложный, то все частицы, и вообще вселенная исчезли бы...
Как известно всё стремится к стабильности, во время большого взрыва энергия была на самом верху этого графика, но со временем, с остыванием вселенной, энергия "скатилась" в нишу ложного вакуума (на изображении над надписью false), но в случае если в локальной точке вселенной энергия поднимется выше определённого предела, и энергия поднимется выше барьера между ложным и истинным вакуумом (на картинке между надписью true и false), то энергия может вернутся не в ложный вакуум, а в истинный. А разница энергий между ложным и истинным вакуумом высвободится, то этой энергии будет достаточно чтобы запустить необратимую цепную реакцию, которая переведёт вселенную в состояние истинного вакуума, и тогда наступит конец... (только в радиусе сферы Хаббла относительно точки начала конца). Но что-то мы отошли от нашего сегодняшнего разговора о квантовых флуктуациях.
Квантовая теория поля.
Квантовая теория поля - это теория, по которой каждая частица является колебанием своего поля, а каждое взаимодействие происходит с помощью волн в этих полях. То есть, электрон это особое колебание электромагнитного поля, фотон это волна электромагнитного поля. Для начала этих знаний достаточно... Потом, может быть сделаю полноценную статью про квантовую теорию поля...
Квантовые флуктуации.
Наконец мы подошли к квантовым флуктуациям! теперь вы сможете понять что это такое, и откуда они берутся.
Читая про ложный вакуум вы узнали, что пустота обладает энергией, а согласно Принципу неопределённости Гейзенбе́рга энергия на квантовом уровне не может быть постоянной, и и именно эта непостоянность и создаёт флуктуации, флуктуации - это случайные отклонения от какой либо величины или нормы.
То есть, квантовые флуктуации - это случайные отклонения от среднего показателя энергии каждого из существующих, по квантовой теории поля, полей. А как мы знаем любые достаточно сильные колебания полей - это частицы. И в итоге квантовых флуктуаций образуются пары виртуальных частиц, которые аннигилируют друг друга, и исчезают, этот эффект образования и аннигиляции виртуальных частиц называется квантовой пеной.