Виртуальная частица (физика)

Данная статья первоначально была написана Владимиром Горунович для сайта "Викизнание", до того, как статья была переписана противником. Копия была помещена на мои сайты, и как оказалось не напрасно. Теперь я могу добавлять информацию в данной статье только на моих сайтах.

Полевая теория элементарных частиц, действуя в рамках НАУКИ, опирается на проверенный ФИЗИКОЙ фундамент:

• • Классическую электродинамику,

  • Квантовую механику,

  • Законы сохранения - фундаментальные законы физики.

В этом принципиальное отличие научного подхода, использованного полевой теорией элементарных частиц - подлинная теория должна строго действовать в рамках законов природы: в этом и заключается НАУКА.

Использовать не существующие в природе элементарные частицы, выдумывать не существующие в природе фундаментальные взаимодействия, или подменять существующие в природе взаимодействия сказочными, игнорировать законы природы, занимаясь математическими манипуляциями над ними (создавая видимость науки) - это удел СКАЗОК, выдаваемых за науку. В итоге физика скатывалась в мир математических сказок. Сказочные кварки со сказочными глюонами, сказочными гравитонами и сказками "Квантовой теории" (выдаваемые за действительность) уже проникли в учебники физики - и вводят в заблуждение детей, подсовывая им сказки, под видом научных данных. Сторонники честной Новой физики пытались этому противостоять, но силы были не равны. И так было до 2010 года до появления полевой теории элементарных частиц, когда борьба за возрождение ФИЗИКИ-НАУКИ перешла на уровень открытого противостояния подлинной научной теории с математическими сказками, захватившими власть в физике микромира (да и не только).

Оглавление

• • 1 Виртуальная частица в квантовой теории

  • 2 Виртуальная частица и закон сохранения энергии

  • 3 Виртуальная частица и закон сохранения импульса

  • 4 Виртуальная частица и электродинамика

  • 5 Виртуальная частица и фундаментальные взаимодействия

  • 6 Виртуальная частица и гипотетические кварки с глюонами

  • 7 Виртуальная частица и полевая теория

  • 8 Виртуальная частица и теория гравитации элементарных частиц

  • 9 Виртуальная частица - Итог

1 Виртуальная частица в квантовой теории

Под виртуальной частицей (англ. Virtual particle) в квантовой теории поля понимают некоторый абстрактный объект, обладающий квантовыми числами одной из реально существующих элементарных частиц, для которого не выполняется связь между энергией и импульсом.

• • Утверждается, что виртуальные частицы не могут улететь в бесконечность: они рождаются и обязаны быть поглощенными другой элементарной частицей либо распасться.

  • Утверждается, что взаимодействия осуществляются путем обмена виртуальными частицами.>

  • Утверждается, что в целом виртуальные частицы не нарушают закон сохранения энергии, поскольку они существуют только короткое время определенное принципом неопределенности Гейзенберга.

Сторонники Квантовой теории рассматривают гипотетическую виртуальную частицу как "квант релятивистского квантового поля имеющий квантовые числа реальной элементарной частицы, однако для которой не выполняется равенство между энергией и импульсом (E² ≠ c²p² + m²c⁴). Виртуальная частица рассматривается как принципиально ненаблюдаемое промежуточное состояние системы взаимодействующих квантовых объектов." Кроме того, нам предлагается принять на веру наличие в природе, как отрицательной, так и мнимой энергии (ΔE). Взяли и отключили закон природы - всего-то, как боги. - А кто доказал существование в природе квантового поля. Электромагнитное поле в природе есть, гравитационное поле - тоже имеется, а дальше начинаются математические сказки, которые требуется ПРИНЯТЬ НА ВЕРУ.

Цитата из Википедии: "Виртуальные частицы не могут «улететь на бесконечность»; они рождаются и обязаны либо поглотиться какой-либо частицей, либо распасться на реальные частицы. Можно сказать, что виртуальные частицы - это и есть то, как происходит взаимодействие."

Итак, допустим, что виртуальная частица образовалась и куда-то полетела - а там нет другой частицы и некому ее поглощать. Если виртуальная частица распадется на реальные частицы - вопрос за счет какой энергии произойдет образование новых реальных частиц, если у источника не было дополнительной энергии. - Налицо прямое нарушение закона сохранения энергии. Ну а если частица самопроизвольно исчезнет - тогда где доказательства (кроме Я ВЕРУЮ и иначе объяснить нельзя), что данная частица вообще существовала. Утверждение о том, что так происходит взаимодействие элементарных частиц НЕ соответствует действительности. Здесь замалчивается, что взаимодействия полей в природе могут носить дальнодействующий характер - таким взаимодействиям не требуются переносчики, тем более, игнорирующие законы природы.

2 Виртуальная частица и закон сохранения энергии

Квантовая теория утверждает, что в целом виртуальные частицы не нарушают закон сохранения энергии, поскольку они существуют только короткое время определенное принципом неопределенности Гейзенберга. - Рассмотрим этот вопрос более подробно.

Пусть у нас имеется пара покоящихся элементарных частиц. Одна частица испустила виртуальную частицу с энергией ΔE, она полетела в сторону второй и последняя элементарная частица ее поглотила. На все это взаимодействие ушло время Δt. - Что будет потом? Поскольку элементарные частицы продолжают взаимодействовать (силы притяжения или отталкивания не исчезают при постоянном расстоянии между частицами) - значит в следующий интервал времени Δt будет опять испущена виртуальная частица с энергией ΔE. И так будет в каждый последующий интервал времени Δt. - Имеет место постоянное нарушение закона сохранения энергии на величину ΔE каждой элементарной частицей возникающее в следствие испускания виртуальной частицы. И чем ближе будут располагаться элементарные частицы тем сильнее будет нарушаться закон сохранения энергии. При столкновениях элементарных частиц, когда расстояние стремится в нуль, нарушение закона сохранения энергии будет стремиться в бесконечность.

Если к двум элементарным частицам добавить третью, то нарушение закона сохранения энергии еще больше вырастет за счет взаимодействий и с третьей частицей.

Рассмотрим случай, когда одна элементарная частица вращается вокруг другой - атом водорода. Пусть протон испустил виртуальный фотон с энергией ΔE, который полетел в сторону электрона и был поглощен последним. Куда будет направлена сила взаимодействия - у фотона электрического заряда нет. Согласно закону сохранения импульса, электрон должен был получить импульс отдачи и начать отдаляться от протона. - А квантовая теория утверждает, что это будет сила притяжения. В течение интервала времени Δt электрон переместился по орбите на некоторое расстояние, теперь его центр находится в новой точке орбиты и сила притяжения должна быть направлена иначе. Следовательно протон снова испускает виртуальный фотон с энергией и так будет каждый интервал времени Δt. Здесь также имеет место постоянное нарушение закона сохранения энергии на среднюю величину ΔE (расстояние между частицами может меняться).

Но у протона и электрона имеются и собственные магнитные моменты (величины которых с высокой точностью измерены физикой), которые взаимодействуют своими магнитными полями. Величина силы взаимодействия двух магнитных моментов пропорциональна их произведению, обратно пропорциональна кубу (а не квадрату) расстояния между их центрами и зависит от их взаимной ориентации. Представляете: поменялось направление спина одной частицы на противоположное и сила взаимодействия изменила свой знак - а что при этом изменилось в обмене сказочными виртуальными фотонами: ничего. Но природа на этом не остановилась. В природе еще имеются атомы дейтерия, в которых электрон вращается уже не вокруг протона, а вокруг ядра, состоящего из протона и нейтрона, и каждая из частиц ядра обладает собственным магнитным моментом. Как поделить виртуальные фотоны испущенные электроном между протоном и нейтроном, если к одному из них электрон будет притягиваться, а от другого (в то же время) отталкиваться. На этом сюрпризы природы, неприятные для сказочной "Квантовой теории", не закончились.

Сторонники Квантовой теории утверждают, что интервалы времени Δt складывать нельзя, поскольку это будет не соответствовать принципу неопределенности Гейзенберга. - Физика говорит обратное: любой интервал времени t₂ - t₁ можно разбить на определенное число одинаковых интервалов Δt, если t₂ - t₁ = nΔt (где n - целое положительное число), а потом взять среднее значение измеряемого параметра - в нашем случае ΔE и оно будет отлично от нуля, поскольку в каждый интервал времени Δt оно было ненулевым. Да и математика позволяет складывать одинаковые физические величины одинаковой размерности.

Подведем итог: квантовая теория игнорирует закон сохранения энергии, когда ей требуется найти не существующие в природе переносчики взаимодействий. Именно поэтому элементарным частицам, путем математических манипуляций с принципом неопределенности Гейзенберга, приписываются не существующие в природе свойства. Таким образом, виртуальная частица и закон сохранения энергии несовместимы.

3 Виртуальная частица и закон сохранения импульса

При испускании и поглощении виртуальной частицы будет нарушаться закон сохранения импульса, поскольку частица, обладающая массой и скоростью, будет обладать и импульсом, равным произведению массы частицы на скорость движения (в данном случае скорость света).

Распад промахнувшейся виртуальной частицы также будет происходить с нарушением закона сохранения импульса (если гипотетическая виртуальная частица просто исчезает, промахнувшись мимо цели).

4 Виртуальная частица и электродинамика.

Пусть у нас имеются две достаточно тяжелые стабильные покоящиеся элементарные частицы с электрическим зарядом +e (например, два протона), находящиеся друг от друга на расстоянии R, достаточном, чтобы не учитывать их магнитные взаимодействия и структуру их полей. Согласно электродинамике, между частицами будет действовать сила отталкивания, пропорциональная произведению электрических зарядов этих частиц и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Нам утверждают, что это является следствием обмена виртуальными фотонами.

Предположим, что одна частица испустила виртуальную частицу (фотон) с энергией ΔE, она полетела в сторону второй и последняя элементарная частица ее поглотила. Вторая частица в результате этого получила импульс силы отталкивания. Аналогично, вторая частица испустила свою виртуальную частицу (тоже фотон) с той же энергией ΔE, она полетела в сторону первой и первая элементарная частица ее поглотила. Первая частица в результате этого также получила импульс силы отталкивания. На все это взаимодействие ушло время Δt. Пока шел этот интервал времени (Δt) виртуальные частицы летели на встречу друг другу и где-то они встретились - а что было потом. Фотоны обладают электромагнитными полями, а электромагнитные поля (согласно электродинамике) взаимодействуют. Результатом взаимодействия электромагнитных полей фотонов будет изменение их траектории движения, в результате чего они промахнутся, не долетев до конечной цели. Ну а если фотоны прошли один через другого (не взаимодействовав), то где гарантия, что они будут поглощены частицами, в сторону которых их направили в момент испускания - а не пролетят насквозь.

Теперь изменим знак электрического заряда одной из взаимодействующих частиц, на противоположный. Согласно электродинамике, между частицами теперь будет действовать сила притяжения, пропорциональная произведению электрических зарядов этих частиц и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Предположим, что одна частица испустила виртуальную частицу (фотон) с энергией ΔE, она полетела в сторону второй и последняя элементарная частица ее поглотила. Вторая частица в результате этого получила импульс силы, только вот какой. Аналогично, вторая частица испустила свою виртуальную частицу (тоже фотон) с той же энергией ΔE, она полетела в сторону первой и первая элементарная частица ее поглотила. Первая частица в результате этого также получила импульс силы, непонятно какой. На все это взаимодействие ушло время Δt.

Обмен виртуальными фотонами в обоих случаях идентичен, но в природе в одном случае имеют место силы отталкивания, а в другом притяжения. У фотонов нет электрического заряда, и они не могут сообщить: частица какого знака электрического заряда их послала.

Рассмотрим задачу трех покоящихся частиц, одинакового заряда, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга. Согласно электродинамике, появление частицы 3 не должно повлиять на силу взаимодействия частиц 1 и 2 между собой.

Предположим, что частица 1 испустила виртуальную частицу (фотон) с энергией ΔE, она полетела в сторону какой-то частицы: 2 или 3. Если виртуальная частица полетела в сторону частицы 2, тогда в течение интервала времени Δt не получит очередного импульса силы частица 3, что уменьшит силу взаимодействия. Ну а если виртуальная частица полетела в сторону частицы 3, тогда в течение интервала времени Δt не получит очередного импульса силы частица 2, что также уменьшит силу взаимодействия. Поскольку одна и та же виртуальная частица не может одновременно находиться в двух разных местах и взаимодействовать с несколькими частицами одновременно и быть поглощенной несколько раз (если конечно не сочинили такую сказочку, выдавая ее за достижение науки), а принцип неопределенности Гейзенберга накладывает ограничение на величину ΔE, то: добавление новой заряженной частицы приводит к увеличению конкуренции за испущенными виртуальными частицами, поскольку их приходится делить на большее число поглотителей. Следовательно, в результате добавления частицы 3, уменьшится сила взаимодействия частиц 1 и 2 приблизительно в 2 раза.

Нам могут заявить, что частица непрерывно испускает поток виртуальных частиц по всем направлениям. Тогда придется сложить все ΔE испущенные по всем направлениям за интервал времени Δt и мы сходу превысим лимит, определяемый принципом неопределенности Гейзенберга. А если вспомнить, что размеры элементарных частиц очень сильно отличаются, следовательно, мимо частиц с малыми размерами, виртуальные фотоны будут просто промахиваться, а значит и силы электрического взаимодействия будут определяться не величиной электрических зарядов частиц, а их размерами, что противоречит электродинамике. Если же предположить, что виртуальные фотоны обладают размерами, превышающими размеры взаимодействующих частиц, то сходу возникает вопрос: а как они создаются, где, чем и из чего. И вообще, что это такое, если это не электромагнитная форма материи. Только, пожалуйста, с доказательствами - сказками в 20 веке нас досыта накормили.

Ну а если третья частица будет обладать электрическим зарядом другого знака (чем первая и вторая частицы) - наступит коллапс виртуального обмена. Когда виртуальный фотон, предназначенный для частицы с зарядом +e, достанется частице с зарядом -e, импульс силы взаимодействия поменяет свой знак. В результате этого вообще пропадет взаимодействие частицы 1 с частицей 2, поскольку одна половина поглощаемых виртуальных частиц будет фотонами притяжения (не известными природе), а вторая половина поглощаемых виртуальных частиц будет фотонами отталкивания (также неизвестными природе). Ну а если все испускаемые виртуальные частицы одинаковые, а с ними по-разному взаимодействуют частицы с разным знаком заряда, тогда возникает вопрос: а почему, ведь, согласно экспериментальным данным, фотон электрически нейтрален. Конечно, можно выдумать псевдонаучную сказочку, что закон сохранения электрического заряда может нарушаться на время Δt на величину Δq, придумав новый принцип неопределенности. Но сказок можно сочинить столько, сколько есть авторов, желающих это сделать, вот только природе до такого «научного» творчества нет никакого дела.

Еще несколько моментов.

Сила электрического взаимодействия пары заряженных частиц (не обязательно элементарных) пропорциональна произведению их электрических зарядов - а как быть в том случае, когда электрический заряд частицы равен несколько единиц e, ведь лимит ΔE установлен на единичный заряд. Если для каждой величины электрического заряда вводятся собственные лимиты ΔE, то, как быть с принципом неопределенности.

Классическая электродинамика прекрасно описывает взаимодействия заряженных частиц и ей не требуются сказочные переносчики взаимодействий. Но кому-то очень сильно хочется, подменить своими сказочками НАУКУ.

Подведем итог: гипотеза виртуальной частицы противоречит Классической электродинамике - НАУКЕ.

5 Виртуальная частица и фундаментальные взаимодействия

Экспериментально установлено существование в природе следующих фундаментальных взаимодействий и их физических полей:

Фундаментальные взаимодействия и их (физические поля)

• Электромагнитные взаимодействия (электромагнитные поля)

• Гравитационные взаимодействия (гравитационные поля элементарных частиц)

Данным взаимодействиям и полям не нужны переносчики, игнорирующие законы природы.

Постулированные квантовой теорией гипотетические сильное взаимодействие и слабое взаимодействие существуют только в рамках данной теории, а в природе их нет. Поэтому и виртуальные частицы необходимые как переносчики для несуществующих взаимодействий природе не нужны.

6 Виртуальная частица и гипотетические кварки с глюонами

Начнем с того, что гипотетические кварки в природе не были найдены, несмотря на все обещания и ожидания - в природе нет дробного электрического заряда, равного заряду гипотетических кварков, и "ЭТО ЕСТЬ ФАКТ". Этот электрический заряд никуда не спрятать и ничем не скомпенсировать - его просто не нашли в природе, нигде не нашли. Это смертный приговор Стандартной модели - кварковой модели, удар в самое ее основание.

Вместо того, чтобы подчиниться решению природы, и начать искать иные решения, альтернативные рухнувшей Стандартной модели, выдумали новую сказку, под названием "конфайнмент". Согласно ей, оказывается, что глюоны, также не найденные нигде в природе, обладают уникальной способностью: создавать новые глюоны из ничего (или из вакуума, что в сущности означает из пространства, не заполненного электромагнитной энергией). Тогда получается, чем дальше удаляется кварк от соседних кварков, тем крепче он связывается с соседями. С реально существующими в природе взаимодействиями происходит наоборот - с ростом расстояния силы взаимодействия слабеют, обычно по закону 1/r², но бывают и другие закономерности. Так пытаются объяснить ненаблюдаемость кварков в природе.

Но, получается, что на находящийся рядом с первым сказочным кварком, другой сказочный кварк, благодаря уникальной способности глюонов порождать самих себя, обрушивается поток сказочных глюонов со всех сторон, как от других сказочных кварков, так и еще больший поток от рожденных из ничего в пространстве (вопреки законам природы) сказочными глюонами, как чужими, так и своими. - Мы получаем, что все пространство вокруг элементарной частицы и за ее пределами (а точнее вся Вселенная) заполнено сказочными глюонами, а несчастный сказочный кварк рвут на части в разные стороны, и чем позже по времени, тем сильнее рвут. - И это нам подсовывают под видом Науки.

То, что новая сказка ("конфайнмент") является издевательством над законами природы - еще очень мягко сказано.

7 Виртуальная частица и полевая теория

Полевая теория элементарных частиц отрицает возможность даже временного нарушения закона сохранения энергии. Квантовыми числами обладает реально существующее вращающееся электромагнитное поле, а сами по себе квантовые числа с энергией, взятой из ничего и исчезающей в никуда существовать не могут даже временно. Все подобные утверждения квантовой теории поля - есть математические манипуляции с законами природы. Никакие виртуальные частицы в природе существовать не могут.

Рассчитывая вероятность того или иного события квантовая теория в действительности рассчитывает результат взаимодействия переменных электромагнитных полей элементарных частиц (за которыми стоит квантовая механика) - а никак не виртуальные процессы. Виртуальные процессы - это не более чем математическая модель - в природе их нет.

8 Виртуальная частица и теория гравитации элементарных частиц

В ряде квантовых теорий гравитации используется гипотетические переносчики гравитационного взаимодействия гравитон и гравитино. Это абстрактные теоретические построения, описывающие гипотетические гравитационные поля, не создаваемые элементарными частицами, из которых состоит вещество Вселенной и поэтому не существующие в природе. Данные математические абстрактные гравитационные поля существуют исключительно в виртуальном мире математики, там их можно изучать, получать красивые захватывающие картинки, выдавая это за науку - а доказательствами их существования в природе физика НЕ располагает.

Теория гравитации элементарных частиц, установив природу инерционных и гравитационных свойств полевой материи, из которой состоит вещество Вселенной, получив уравнения гравитационных полей и гравитационных волн создаваемых элементарными частицами вещества, подтвердила, что реально существующие в природе гравитационные поля создаются электромагнитными полями элементарных частиц, из которых это вещество состоит и этим полям не нужны сказочные переносчики взаимодействий: виртуальные гравитон, гравитино и аналогичные.

Еще критику виртуальных частиц можно посмотреть в статье из серии «Заблуждения в физике» Заблуждения в физике: ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ

9 Виртуальная частица: Итог

Виртуальные частицы игнорируют закон сохранения энергии и закон сохранения импульса, не требуются реально существующим в природе фундаментальным взаимодействиям и их физическим полям, противоречат Классической электродинамике - поэтому их существование в природе невозможно. Следовательно, в природе отсутствуют также переносчики взаимодействий, предполагаемые квантовой теорией (кроме элементарных частиц, которые не являются переносчиками взаимодействий).

Сказочных "теорий" можно сочинить столько, сколько есть авторов, желающих это сделать - но не стоит всякие математические сказки относить к достижениям физики. Так авторами к настоящему времени было разработано около трех десятков теорий гравитации - прекрасных образцов интеллектуальных ИГР разума, дающих великолепные картинки на компьютере. Но вот гравитационные поля, действительно существующие в природе, создаются элементарными частицами вещества. Мир математики, это мир чисел, а физика изучает природу и ее законы - это два РАЗНЫХ мира.

«Виртуальная частица» - это математическая сказка XX века, как и сама Квантовая «теория», что от Вас пытаются припрятать некоторые поисковики интернета (не всем ПРАВДА приятна).

Владимир Горунович