Представьте себе идеально сбалансированные весы. На их чашах ничего нет, они в состоянии абсолютного покоя. Теперь, на мгновение, на одной чаше весов появляется и тут же исчезает объект. Он как будто возник из ниоткуда и пропал в никуда, нарушив на доли секунды хрупкое равновесие. Этот мимолетный гость, едва различимый, но оставивший свой след - это, в некотором смысле, аналогия виртуальной частицы.
Виртуальными частицами в физике называются некоторые объекты, которые позволяют описать нечто непонятное, но похожее на работу реальных частиц.
В мире квантовой физики, где действуют парадоксальные законы, виртуальные частицы – это не совсем “настоящие” частицы в привычном понимании. Это кратковременные, мимолетные квантовые флуктуации, возникающие из “пустоты” (квантового вакуума) и тут же исчезающие. Они появляются как “взрыв” энергии, разрешенный принципом неопределенности Гейзенберга, и аннигилируют практически мгновенно, не успев проявить себя как реальные, наблюдаемые частицы.
Ключевое отличие виртуальных частиц от реальных – это нарушение закона сохранения энергии-импульса. Реальные частицы подчиняются этому закону строго, а виртуальные – лишь кратковременно. Они как бы “занимают” энергию у вакуума на очень короткий срок, а затем “возвращают” ее обратно.
Так что это такое? Очень многие сходятся к тому, что так проявляет себя математика. Есть некоторый скрытый механизм, который примерно описывется математическим аппратом. Но не ясно, как обернуть это в некоторую реальность. Другие склонны полагать, что виртуальная частица - это реальность.
Ужас ситуации в том, что все правы. Нельзя сказать на современном уровне развития физики, что виртуальных частиц нет или что они реально существуют.
Реальная частица имела бы массу, объем и гравитацию. Виртуальные частицы не имеют этого (фотоны, формирующие виртуальное изображение слона на плоском зеркале). Виртуальные частицы, о которых мы говорим, являются бозонами, которые являются переносчиками силы, как, например, фотон.
Фотон переносит силу в точке «c» в вакууме пространства. Энергия фотона переносится в перпендикулярном отклонении синусоидальных поперечных волн, которое мы также называем возмущением физических констант свободного пространства или возмущением в матрице изотропной среды. Здесь фотон является возбуждением, имеющим дискретный квант энергии. Никакого объема (абсурдно думать о шарике весом 1 микрограмм и диаметром 1000 метров, мчащемся через пространство в точке «c»).
И никакой массы или гравитации. Это виртуальные частицы и, безусловно, физические частицы с дискретным квантом энергии. Не чисто математические. Но и не чисто физические.
Тут очень интересно, что при существующей ситуации вопрос можно отнести к философскому. Не ясно, как отличить материю от не-материи. А ведь именно отношение к реальным объектам делает частицы из виртуальных реальными.
Ну и пару слов про эффект Казимира, на который обычно ссылаются. Эффект Казимира - это квантово-механическое явление, при котором две незаряженные проводящие пластины, расположенные очень близко друг к другу, испытывают силу притяжения.
Эта сила возникает из-за квантовых вакуумных флуктуаций электромагнитного поля между пластинами. Это демонстрирует наличие виртуальных частиц в свободном пространстве. Но это не показывает, что фотоны реальны в прямом смысле. Это показывает, что энергию в свободном пространстве можно заставить совершать работу, прикладывая силу к двум пластинам, находящимся на расстоянии в нанометровом диапазоне друг от друга.
Что же, получается виртуальные частицы - это странная сущность, которая обладает всеми свойствами и как её описывать решать вам. Это реальность и не-реальность сразу.
⚠️ На всякий случай потихоньку переношу материалы с ДЗЕНа в Телеграм и делаю архив. Мало ли что...Читайте лучшие статьи с канала здесь и не забывайте подписаться!
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!