Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Что такое квантовый вакуум?

ФизикаАстрономия
Анонимный вопрос
  · 2,2 K
Первый
Программист, увлекаюсь физикой  · 10 сент 2020

Один из фундаментальных результатов квантовой теории поля, стал факт того, что поле (электромагнитное, глюонное и т. д.) никогда полностью не исчезает.

То есть например электромагнитное поле даже в отсутствии токов, зарядов и источников постоянного магнитного поля все же остается в виде нулевых колебаний (см. более подробно https://ru.wikipedia.org/wiki/Нулевые_колебания). Это и называется квантовым (физическим) вакуумом.

Из соотношений неопределенности Гейзенберга следует, что в состоянии вакуума поля совершают нулевые колебания, которые рассматриваются, как состояния с виртуально возникающими парами частица-античастица (виртуальные частицы). Благодаря неопределенности Гейзенберга, виртуальные частицы существуют очень короткое время. В частности в случае электромагнитного поля в вакууме рождаются и исчезают виртуальные фотоны, соответствующие всем длинам волн электромагнитного спектра. Поэтому, в случае вакуума, энергия электромагнитного поля является суммой энергий виртуальных фотонов, с коэффициентом 1/2 (из-за неравенства Гейзенберга).

Поле в вакуумном состоянии не может быть поставщиком энергии, но оно может быть причиной различных наблюдаемых физических явлений. Известно явление Лэмбовского сдвига, когда из-за взаимодействия с виртуальными фотонами изменяется уровень энергии электрона в атоме.

Или эффект Казимира когда при появлении двух плоских незаряженных проводящих границ на эти границы начинают действовать силы (притяжения между ними). Это можно объяснять тем, что между границами рождается меньшее число виртуальных фотонов чем "снаружи" и в результате на границы оказывается давление "лишних" виртуальных фотонов, заставляющее их притягиваться к друг другу.

Через квантовый вакуум даже можно передавать температуру (зафиксировано экспериментально https://www.popmech.ru/science/news-531654-uchenye-smogli-peredat-teplo-cherez-vakuum-bez-pomoshchi-izlucheniya/)

Для избежания путаницы добавлю. Конечно квантовый (физический) вакуум в современном понимании очень близок к понятию "эфира", но есть существенно отличие к квантовому вакуум невозможно привязать абсолютную систему координат.

Поясню на примере если вы летите над шпалами (вдоль них как Супермен или Нео :)), то при разных скоростях вы будете видеть разные картинки, в конце концов, на скорости допустим 1000 км/с вы вообще перестанете различать шпалы. Тогда как в квантовом (физическом) вакууме как бы вы не ускорялись, вы будете видеть один и тот же квантовый (физический) вакуум, как будто вы не летите с некой скоростью, а покоитесь. И в этом заключается важнейшее отличие квантового (физического) вакуума от понятия эфира как его понимали в XIX веке.

1 эксперт согласен