про виртуальные частицы (физическое)

[avva]

Virtual Particles: What are they?

Неплохое, кажется, объяснение про виртуальные частицы, на уровне читателя научпопа (без математики).

Comments

[bortans.livejournal.com]

Мне лично не особенно понравилось. "disturbance in a field that is not a particle" это, конечно, правильно, но разве так и не пишут в научно-популярных книгах и статьях? Сомневаюсь, что кто-то там пишет, что это реальные частицы. Хотя утверждать не могу, давно уже не читал ничего популярного. Может кто-то и пишет, но это не значит, что вместо одной неправды надо запутывать еще больше.

Думаю можно было раскрыть laymen правду, что "виртуальные частицы" это просто условность, которая используется в подходе теории возмущений для того, чтобы вычислять нужные нам величины по диаграммам Фейнмана. Это было бы и более корректно, ведь в данной статье так и не говорится, что представленные там диаграммы - это только первый порядок теории возмущений, и "виртуальных частиц" при таких взаимодействиях, на самом деле, бесконечно много. А наглядно объяснить что такое теория возмущений, мне кажется, было бы можно. На примере тех же качелей, или вообще любых колебаний. Заодно можно было бы рассказать, что в других формулировках квантовой теории поля - никаких виртуальных частиц нет. При этом выражение "disturbance in a field that is not a particle" можно оставить, оно останется корректным и ничему не будет мешать.

А то появляются "electron field" и "photon field", которые, боюсь, не лучше, чем "виртуальные частицы". Зачем придумывать явно некорректные названия? Физик может понять их условность, а вот layman так и будет считать, что есть "electron field" и "photon field".

В квалификации автора сомнений нет, но мне кажется ему просто хотелось представить какую-то новую интерпретацию для понятия виртуальных частиц. Судя по всему, он пишет много популярных статей, выступает с популярными лекциями и т.д (By the way, I often give public lectures on science. If you are interested in having me speak, for a short twenty minutes or for an hour, or just want me to answer some questions for an hour or so, feel free to get in touch). Возможно он посчитал, что нужно представить "свое" объяснение, чтобы быть оригинальным и чтобы на него ссылались.

Хотя может я и не прав с критикой. Если laymen такие объяснения нравятся и стимулируют их читать больше о физике, может так и надо писать. Просто хотелось бы все-таки, чтобы кто-то написал и более корректное объяснение. Может оно еще больше всем понравится.

[kray-zemli.livejournal.com]

А надо ли нам, чтобы было много физиков? Это же конкуренция и снижение оплаты нашего же труда, не?

[muh2.livejournal.com]

/Думаю можно было раскрыть laymen правду, что "виртуальные частицы" это просто условность/

Я думаю, что в русском изложении для этого достаточно перевести слово virtual.

[bortans.livejournal.com]

То, что это условность - автор и сам говорит. Первые несколько его параграфов, когда он в различных выражениях повторяет, что это не частицы, а нечто иное - возражений у меня не вызывают. И как я и написал, я думаю что в любой приличной научно-популярной книге или статье говорится, что виртуальные частицы - это условное понятие.

Мой пойнт был не просто в том, что это "условность", а в последующих словах "условность, которая...".

[kray-zemli.livejournal.com]

А обычные частицы (особенно всякие там фотоны-кварки-глюоны) -- разве не условность?

[bortans.livejournal.com]

Нет, поскольку они наблюдаются, в отличие от виртуальных (единичные фотоны может видеть даже человеческий глаз). Если вы про корпускулярно-волновой дуализм, то это другой вопрос.

[kray-zemli.livejournal.com]

Человек как бы не наблюдает сам фотон, а только его воздействие на сетчатку. Нас на квантах учили, что координата фотона не может быть определена. Скажем, электрон можно разогнать побыстрее, чтобы он летел как кирпич, и потом по полю наблюдать, как он летит по прямой как частица. С фотоном, вроде бы, такой фокус проделать нельзя.

Кварки с глюонами -- те вообще наблюдаются только как составляющая мезонов и барионов, но никогда по отдельности. Так что нельзя вообще сказать определенно, что они реально существуют, а не представляют собой оптический обман какие-то квазичастицы, являющиеся на самом деле коллективным поведением каких-то других неизвестных нам частиц и полей.

[bortans.livejournal.com]

Ну мы всегда наблюдает только воздействие чего-то на что-то, даже когда смотрим на кирпич или измеряем его.

Вас на квантах учили не вполне правильно. Координату нельзя точно определить не только у фотона, но и у электрона и любой другой элементарной частицы. Так что в этом отношении принципиальной разницы между ними нет. Они отличаются в другом: фотон это квант некоего поля, в отличие от электрона.

Как именно наблюдаются кварки с глюонам - не имеет значения в контексте того, существуют они или нет. И являются ли кварки составными и встречаются ли по отдельности - тоже не влияет на факт их существования. Кирпич же составной, но существует. Когда в физике говорит о каких-то частицах "элементарные" - это всегда подразумевает текущее состояние науки.

Точно определить координаты нельзя и у кирпича, тоже будет какая-то погрешность. Просто раньше считалось, что это погрешность только измерительных приборов, а потом оказалось, что у элементарных частиц эта погрешность принципиальна, ее устранить нельзя. А также оказалось, что "элементарные частицы" иногда ведут себя как частицы, а иногда как волны (в зависимости от их энергии, условий наблюдений за ними и т.д.).

В этом смысле, обыденное понятие частица не вполне подходит к "элементарным частицам". Правильнее, например, было бы говорить "элементарные объекты". Это тоже в каком-то смысле условность, которую надо понимать. Однако "обычные" элементарные частицы гораздо более реальны, чем "виртуальные". Когда в научно-популярных объяснениях доходят до виртуальных частиц, то предполагается, что исходная условность понятия "элементарная частица" уже всем понятна. Но в отношении виртуальных частиц, даже такого условного понятия "частица" применить нельзя.

[kray-zemli.livejournal.com]

Про фотон там говорилось что-то типа того, чтобы координату фотона нельзя измерить вообще ни с какой точностью, потому что само понятие координаты для фотона лишено смысла, а волновая функция нефизична в координатном представлении нефизична, или что-то типа того. Как бы получается, что фотон может быть только волной, а с частицами у него общего только квантованность энергии. Я на той лекции спал, поэтому плохо запомнил детали.

Если бы кирпичи летали только косяками, но никогда по одному, то это повод задуматься, что что-то там нечисто.

Или, скажем, во всяких там полупроводниках вводятся различные дырки-экситоны и т.п., которые тоже лишь квазичастицы, хотя говорят о них обычно в таком стиле, будто это что-то настоящее.

[volosaty.livejournal.com]

Фотоны наблюдаются :)? А как они выглядят если не секрет?

[ibsorath.livejournal.com]

условность - в смысле, что фотон - это не элемент непосредственно наблюдаемого/переживаемого мира, а только элемент научной картины мира - то есть, один из способов "говорить о наблюдениях".

кто возражает в таком духе, дескать, фотоны-то мы наблюдаем, ну или атомы вон видны на экране туннельного микроскопа - тот не вполне понимает разницу между наблюдением и интерпретацией (мне так кажется).

мы всегда видим картинки - фотоснимки, которые интерпретируем как "след частицы в пузырьковой камере", или изображение на экране микроскопа, или данные энцефалограмм, которые толкуем как "а вот тут фотон попал на сетчатку - видите, вон нервный импульс пошёл".

я немного упрощаю, но в общем-то дело примерно так и обстоит.

Так что да, и атомы, и фотоны, и поля, и молекулы - в этом смысле условность. Но виртуальные частицы - это условность среди условностей,Ж если можно так выразиться. У них порядок абстракции круче))

[bortans.livejournal.com]

А что по-вашему элементы "непосредственно наблюдаемого/переживаемого мира", если вы отказываете в этом фотонам, атомам, полям и молекулам?

Что такое вообще "наблюдение"? Чем, например, наблюдения в микроскопе отличаются от наблюдений глазами? Если я что-то вижу в бинокль или подзорную трубу - это тоже не считается?

[ibsorath.livejournal.com]

ну как - цветные пятна, звуки, ощущения, вкусы, всякое такое.

что составляет содержание Вашего опыта, помимо слов, абстракций и прочего подобного? Вот это и есть непосредственно переживаемое.

А чтобы с "наблюдением" не путаться - давайте определимся с терминами, да. Ну скажем, не "наблюдение" а "переживание" будем говорить. Есть такие виды переживаний, как переживания цветов, вкусов, звуков, и так далее.

Ну вот среди такого "континуума сырых переживаний" никаких "фотонов" нет - впрочем, что-то там из этого Вы можете назвать словом "фотон", но это уже просто произвол выбора терминов будет))

[ibsorath.livejournal.com]

если не совсем понятна моя мысль, давайте вот об "электроне" поговорим.

он никак не выглядит, верно?
никакого вкуса не имеет. запаха, цвета. на ощупь он тоже никакой.

то есть ощутить его нельзя - в мире непосредственных ощущений его нет.

картинку на экране туннельного микроскопа увидеть можно - но глупо говорить, что вот эта картинка И ЕСТЬ электрон, так? Это некое изображение, полученное в результате эксперимента, и которое мы, в силу принятой теории, интерпретируем как "проявление электрона".

[http://users.livejournal.com/_iga/]

Перевод: "фактический, действительный" :-)

[bortans.livejournal.com]

Нет, это virtually можно так перевести. А virtual это наоборот: недействительный.

[avva.livejournal.com]

Я скажу как тот самый layman (я знаю квантовую механику на базовом уровне, но никогда не учил КТП). В научпоп-книгах я ничего такого не видел, и о виртуальных частицах обычно туманно говорят как о странном виде несуществующих на самом деле частиц, которые возникают на очень короткое время как возмущения полей. Что это именно значит, что они "не существуют на самом деле", в научпоп книгах, из тех, что я видел, не объясняют. Поэтому мне это объяснение показалось полезным. Мне кажется, оно более или менее объясняет, что виртуальные частицы - "просто условность", как вы пишете, хоть и не говорит ничего о теории возмущений - не уверен, можно ли было сказать что-то разумное о ней на таком упрощенном уровне (хотя наверняка вам виднее, потому что вы владеете материалом).

[bortans.livejournal.com]

А вот скажите, вы из той статьи что-то поняли (и запомнили твердо на будущее) кроме первых нескольких параграфов о том, что нет виртуальных частиц, а есть только возмущения полей? Т.е. насколько все дальнейшие описания в статье были наглядны и понятны? И если, например, через год вы подумаете снова о виртуальных частицах - как вы думаете, какая картина будет у вас всплывать в голове?

[avva.livejournal.com]

Было понятно (опять-таки на этом упрощенном уровне) все, кроме того, что в конце про диполи. Я надеюсь, что через год я вспомню картину возмущения поля, которое с некоторых точек зрения выглядит похоже на частицу, но не имеет ассоциированной с ней энергии/импульса/координат, которые можно было бы измерить по принципам кванторой механики, а является упрощением, помогающим вычислить эффекты взаимодействия полей.

[bortans.livejournal.com]

В этой картине верно только то, что есть возмущение поля. Отождествлять такое возмущение с *одним* объектом, который похож на частицу нельзя. Таких объектов на самом деле бесконечно много. И возникают эти объекты ("виртуальные частицы") только если разложить весь "спектр" возмущения поля на отдельные "гармоники". Это и делается в специальном методе квантовой теории поля, который называется теорией возмущений и иллюстрируется диаграммами Фейнмана. Одна из проблем в статье в том, что автор пытается рассказать о виртуальных частицах, но не говорит о том методе, в котором они собственно и появляются. И создается впечатление как вы и написали, что возмущение в поле - это нечто, похожее на 1-2 частицы, что идеологически неверно.

Можно привести аналогию с симфонией, которая играется бесконечно большим оркестром. Допустим, на одной ноте звучит труба (летит реальная частица), и в какой-то момент к ней добавился бесконечный хор флейт, каждая из которых играет свою ноту (возмущение в поле). Одна флейта будет играть ноту "до" громче всех (первое приближение теории возмущений), потом будет более тихая флейта с нотой "ре" (второе приближение) и т.д. Нельзя сказать, что этот хор флейт играет какую-то одну "среднюю ноту" (одну "виртуальную частицу"). Будет очень сложный звук, который можно разложить на набор отдельных нот, что и делается в теории возмущений.

Условность этой аналогии в том, что на самом деле флейт нет, есть только трубы. Мы сами придумали хор флейт, чтобы из какафонии звуков, которая в чем-то похожа на игру хора флейт, выделить отдельные ноты.

Уже первое приближение теории возмущений для какого-то процесса (одна диаграмма и 1-2 виртуальные частицы) позволяет вычислить величины (например, тонкий спектр атома водорода, аномальный магнитный момент электрона и т.д.), которые нельзя вычислить какими-либо другими методами, и дает результаты хорошее совпадающие с экспериментами. Еще большее совпадение квантовой теории поля с результатами экспериментов, про которое я писал выше (сотые и тысячные доли процентов), достигается когда использовать не только первое приближение теории возмущений, а несколько приближений: десятки диаграмм и сотни "виртуальных частиц".

Но даже если использовать только первое приближение, надо идеологически понимать откуда появляется само понятие "виртуальных частиц" и что их бесконечно много, даже если мы "длинным хвостом" из этих частиц в вычислениях пренебрегаем, поскольку он дает уже слишком незначительные поправки.

[ygam.livejournal.com]

Моему троюродному дяде 75 лет; он доктор физико-математических наук; в старости он ударился в религию. Я у него остановился в октябре, увидел на полке "Пиркей авос", и сказал, что в Авот 5:6 перечисляются чудесные вещи, которые Бог сотворил накануне первой Субботы. В их числе первые клещи: когда кузнец кует лезвие плуга или косы, он держит болванку клещами; когда он кует клещи - тоже; встает вопрос: откуда взялись первые клещи? Их создал Бог. Троюродный дядя сказал, что согласно квантовой физике, из вакуума возникли виртуальные клещи, ими кузнец выковал настоящие, а потом виртуальные клещи исчезли.

[e2pii1.livejournal.com]

Раз компиляторы языка С обычно написаны на С, то надо полагать, Бог сотворил первый компилятор языка С накануне первой Субботы, либо же из вакуума возникла виртуальная С-машина которая откомпилировала первый компилятор языка С а потом исчезла

[ygam.livejournal.com]

Там на самом деле интересная история про то, как не-Си постепенно превращался в Си.

http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html

[e2pii1.livejournal.com]

Не открывается - ну да я знаю, что С так называется, потому что сначала были "язык А" и "язык В".
Я, понятно, шутил в комменте выше :-)

виртуальные

[guryan48.livejournal.com]

Виртуальные - значит существующие только в сознании. Как бог... В природе нет ничего виртуального, мнимого, отрицательного. Все это существует только в воспаленных мозгах средневековых невежд или квантовых физиков.
http://yadi.sk/d/_pHDdXqY1QFvS