Фізичний вакуум

Матеріальне квантове поле

Сучасна теорія поля дотримується матеріалістичних поглядів на природу фізичного вакууму, розглядаючи його як не збудженому стані польової матерії, що дозволяє з єдиної точки зору представити природу різних польових процесів. Фізичний вакуум, представляючи польову форму матерії, може чинити тиск на речовинну матерію, що спостерігається експериментально в ефекті Казимира. Таким чином, те, що фізичний вакуум представляє одну з форм матерії - це експериментальний факт.

«Дуже важливу роль відіграє стан поля з найменшою енергією, що називається вакуумом. »

Фізична енциклопедія. ФІЗИКА.

Тобто Фізичний вакуум - це польовий вид матерії, що знаходиться в не збудженому стані. "Вакуумне стан поля" правильніше називати "скалярним станом поля", тому що немає залежно від повороту системи координат, на відміну від електричних, магнітних і гравітаційних потоків індукції, які представляють векторні стану поля.

«Слово" скаляр "означає, що ці поля не чутливі до напрямку в просторі, на відміну від електричних, магнітних та інших полів Стандартної Моделі. Це відкриває можливість таким полям заповнювати весь простір, без суперечностей одному з найбільш доведених принципів фізики, згідно з яким всі просторові напрями однаково хороші. "

Стівен Вайнберг. (Нобелівська премія з фізики за 1979 рік)

«... Дірак припустив, що станом з мінімальною енергією (вакуумним станом) є стан, в якому всі рівні з негативною енергією заповнені. »

Фізична енциклопедія. Рівняння Дірака.

Тобто енергія вакуумного стану поля умовно прийнята за мінімальний нульовий рівень енергії, так як можуть бути рівні як з позитивною, так і з негативною енергією щодо нульового стану. Таким чином, нульове значення енергії вакууму - це умовність, так само як, наприклад, нульова лінія на шкалою Цельсія.

«... до уявлення про вакуумі як про особливий тип матеріального середовища. »

Фізична енциклопедія. Дірок Теорія Дірака.

«... фізичному вакуумі як специфічному виді матерії. »

Фізична енциклопедія. МАТЕРІЯ І РУХ.

«З сучасної точки зору вакуум (вакуумне стан) має деякі властивості звичайної матеріального середовища. »

Фізична енциклопедія. ЕФІР.

середу не може бути трохи матеріальної, вона або матеріальна, або ні. Якщо вакуум володіє хоча б однією фізичною властивістю, то він вже є матеріальною середовищем, представляючи фізичний вакуум.

«... вакуум є універсальною середовищем, в якому порушується електромагнітне поле. »

Загальний курс фізики. Електрика. Д. В. Сивухин. 1996. Т.3. Ч.1. С.11.

«Однак пізніше з'ясувалося, що пустота -" колишній ефір " - Носій не тільки електромагнітних хвиль; в ній відбуваються безперервні коливання електромагнітного поля ( "нульові коливання"), народжуються і зникають електрони і позитрони, протони і антипротона і взагалі всі елементарні частинки. Якщо стикаються, скажімо, два протони, ці мерехтливі ( "віртуальні") частинки можуть стати реальними - з "порожнечі" народжується сніп частинок. Пустота виявилася дуже складним фізичним об'єктом. По суті, фізики повернулися до поняття "ефір", але вже без протиріч. Старе поняття не було взято з архіву - воно виникло заново в процесі розвитку науки. Новий ефір називають "вакуумом" чи "фізичної порожнечею ".»

Академік А. Мігдал.

«Нульові коливання - флуктуації квантової системи (звичайно квантового поля) в основному (вакуумному) стані. ... Це важливо при облік гравітації, універсально що взаємодіє з будь-якою формою енергії, у тому числі і з вакуумної, ... ефект Казимира робить нульові коливання спостерігаються. »

Фізична енциклопедія. НУЛЬОВІ КОЛИВАННЯ.

Таким чином, у природі не існує порожнечі, а фізичний вакуум представляє матеріальну польову середу, де навіть в основному вакуумному стані спостерігаються нульові коливання (флуктуації) поля. Усі види матерії мають флуктуації, тому що на будь-якому рівні, як мікро, так і макро, не існує матерії без руху.

«Такий вакуум не можна розглядати як просто пусте місце. Фізичний вакуум є особливим станом поля з важливими фізичними властивостями, які проявляються в реальних процесах. »

Енциклопедія елементарної фізики. Вакуум.

Таким чином, у фізиці склався дуалізм - з одного боку, для деяких теорій немає необхідності у фізичному вакуумі, з іншого боку, експериментально встановлено і на сьогодні вже загальновизнано, що вакуум не є порожнечею, представляючи матеріальне середовище, що володіє фізичними властивостями.

З сучасної точки зору вакуум має властивості матеріального середовища, будучи станом поля з найменшою енергією. Згідно квантових уявлень, у вакуумі можуть утворюватися стану (обурення) з позитивними або негативними рівнями енергії щодо нульового стану. Матеріальний фізичний вакуум є універсальною середовищем, яка "прозора" для будь-яких електромагнітних хвиль (поперечних, поздовжніх, стоячих), тобто і для частинок речовини - збуджених станів поля. Згідно з електродинаміки, електричне зміщення - це відносне зміщення позитивних і негативних електричних зарядів в електрично нейтральною середовищі Кл/м2. У вакуумі, як в діелектрику, аналогічно струмам поляризації може текти струм зміщення - виникати електричне зміщення, тобто вакуум володіє такою фізичною властивістю, як діелектрична проникність (в діелектриках можуть поширюватися поперечні хвилі поляризаційного зміщення, при цьому не має значення стан діелектрика - тверде, рідке або газоподібне). Так як можуть поширюватися поперечні обурення (хвилі), кванти поля, здійснюючи коливання як гармонійні осцилятори (відхиляючись від положення рівноваги), знаходяться у зв'язаному стані, тобто кванти поля, представляючи елементарні електричні заряди, при збурюваннях поля зміщуються (струм зсуву) в залежності від орієнтації збурень у поздовжньому або поперечному напрямку. Хоча на сьогодні відомі багато властивостей квантового поля і можна умовно уявити його будову, питання про його фізичної природи залишається відкритим. У першому наближенні квантове поле можна представити як простір, заповнене квантами заряду, тобто всі рівні фізичного вакууму заповнені квантами одного знака (теорія дірок Дірака). Таке польове простір із зарядів одного знака можна розглядати як пружну польову середу, так як заряди знаходяться у зв'язаному між собою стані, тобто зсув кванта заряду призводить до зміщення оточуючих його зарядів, представляючи відхилення від положення рівноваги, що як обурення поля може поширюватися в польовому просторі. Кванти заряду завжди рухаються (немає матерії без руху), тобто з квантами пов'язано також магнітне поле (потік). Таким чином, квант поля являє як електричний, так і магнітний квант - електромагнітний осцилятор. Наприклад, Максвелл в розробленої ним теорії електромагнітного поля порівнював електродинамічний вакуум з рідиною, умовно представляючи його складається з "молекулярних" (дискретних) зв'язаних електричних зарядів (на той час ще не було термінів "кванти", "осцилятори поля", а "молекулярної" означала "дискретність"), які можуть зміщуватися від положення рівноваги, створюючи струм зміщення (вихровий електричне поле). Токи при цьому завжди замкнуті, так як заряди знаходяться у зв'язаному стані. було достатньо, щоб передбачити електромагнітні хвилі. Надалі, після того, як було встановлено, що всі електричні заряди (струми) дискретних, відповідно, і властивості електромагнітних хвиль також стали дискретними через дискретності струмів зміщення пов'язаних електричних зарядів, які при поширенні хвиль здійснюють коливання як гармонійні осцилятори. Дискретність електромагнітних хвиль виявлена експериментально, що підтверджує правильність теорії електромагнітного поля Максвелла про "молекулярної" (корпускулярної) природі електродинамічного вакууму, тобто про квантову (дискретної) природі поля. Тому теорію електромагнітного поля Максвелла з сучасної точки зору можна вважати квантової, а введений їм електричний струм зміщення - квантовим струмом, тобто будь-який струм завжди пов'язаний з рухом (зміщенням) квантів поля - елементарних електричних зарядів. Треба нарешті визнати, що Максвелл передбачив не тільки електромагнітні хвилі, але і по суті передбачав квантову ( "молекулярну") природу електродинамічного вакууму, тобто заклав основи матеріалістичної квантової теорії поля. Максвелл у своїй теорії на багато років випередив час. Уявити, що вакуум насправді є діелектриком, де пов'язані заряди представляють поле осциляторів і, відповідно, всі частинки можуть бути тільки у вигляді хвиль, це дуже незвично, навіть зараз, коли експериментально встановлено, що всі частинки мають хвильовими властивостями, тобто є хвилями квантового поля.

«Інтерференція і дифракція спостерігалися для електронів, нейтронів, атомних ядер, атомів, молекул. »

Фізична енциклопедія. Квантова механіка.

Таким чином, експериментально встановлено, що частинки мають хвильову природу.

Після того, як з'ясувалося, що всі частинки представляють порушені (хвильові) стану поля, стало зрозуміло, чому частинки можуть безперешкодно рухатися (розповсюджуватися) в польовому просторі (фізичному вакуумі). Тобто всі частинки, аналогічно фотону, переміщуються в польовому просторі як хвильові освіти.

«... досвід показує, ... у поля виявляються корпускулярні властивості, ...»

Фізична енциклопедія. ПОЛЯ ФІЗИЧНІ.

«... шлях переходу від класичного до квантовому опису електромагнітного поля лежить в класичному розкладі поля на осцилятори. »

Квантова механіка. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. 1972. С.267.

«... електромагнітне поле може бути представлено як сукупність нескінченно великого числа гармонійних осциляторів. »

ОТФ. Квантова механіка. І. В. Савельєв. 1996. Т.2. С.343.

Тобто квантове електромагнітне поле можна представити у вигляді поля осциляторів.

«Уявімо, що весь простір заповнений пов'язаними між собою гармонійними осциляторами. Кожен з них характеризується координатами точки, в якій він знаходиться. Вийшло поле осциляторів, очевидно, має нескінченно велике число ступенів свободи. У розглянутій системі можуть розповсюджуватися хвилі коливань цих пов'язаних між собою осциляторів. При переході до квантової механіки класичні величини, характеризують кожен осцилятор (наприклад, відхилення від положення рівноваги), стають операторами, а з кожною хвилею зіставляється (згідно з корпускулярно-хвильовому дуалізму) частка, що володіє такими ж, як і хвиля, енергією та імпульсом (а отже, і масою). Цю частку не можна ототожнювати ні з одним з осциляторів поля окремо: вона представляє собою результат процесу, захоплюючого нескінченно велике число осциляторів, і описує якесь збудження поля. Таким чином, вивчення поля можна звести до розгляду квантованими хвиль (або частинок) збуджень, їх народження і поглинання. »

Фізичний енциклопедичний словник. КВАНТОВА ТЕОРІЯ ПОЛЯ.

Тобто з точки зору квантової теорії частинки - це квантованими хвильові освіти, порушені стану квантового поля. Кванти поля (заряду) знаходяться у зв'язаному стані, представляючи осцилятори електромагнітні поля. Таким чином, поле, яке знаходиться в збудженому стані, представляє спостережувані елементарні частинки, а збудженому поле осциляторів є неспостережний вакуумним станом квантового поля, незважаючи на нескінченне число квантів заряду, якими заповнений фізичний вакуум.

«Такий розподіл часток вважається неспостережний (незважаючи на нескінченну величину його щільності енергії, щільності заряду і т.д.), граючи роль початку відліку для фізичних величин. Тому що спостерігається значення фізичної величини A для будь-якої системи дорівнює різниці A (система + Вакуум) - A (вакуум ).»

Фізична енциклопедія. Дірок Теорія Дірака.

Наприклад, якщо полю, що знаходиться в вакуумному стані, повідомити достатню енергію для зсуву кванта поля (заряду), то відбудеться його збудження - у вакуумі утворюються два різнойменні області обурення поля: (вакуум + квант) і (вакуум - квант), де потік електричного зміщення між різнойменними областями дорівнює елементарному електричному заряду. Таким чином, у вакуумі виникає спостерігається потік електричного зміщення поля в один квант заряду - квантове обурення поля, тобто скалярний квантове поле переходить в векторне - виникає квантовий потік напруженості.

«Скалярний поле - поле фізичне, що описується функцією, в кожній точці простору не змінюється при повороті системи координат. »

Фізичний енциклопедичний словник. Скалярний ПОЛЕ.

«Коливання таких полів переносять енергію і імпульс з одного місця простору в інше, а квантова механіка стверджує, що ці хвилі збираються в пакети, або кванти, які спостерігаються в лабораторії як елементарні частинки. ... Слово "скаляр" означає, що ці поля не чутливі до напрямку в просторі, на відміну від електричних, магнітних та інших полів Стандартної Моделі. Це відкриває можливість таким полям заповнювати весь простір, без суперечностей одному з найбільш доведених принципів фізики, згідно з яким всі просторові напрями однаково хороші. "

Стівен Вайнберг. (Нобелівська премія з фізики за 1979 рік)

Енергія поля - це енергія напруженості поля, тобто там, де є потік напруженості, енергія поля не дорівнює нулю. Енергія поля, розповсюджується у вигляді вихрових потоків напруженості, представляє електромагнітні хвилі. Так як частинки - це порушені стану поля, можна припустити, що будь-яка форма енергії (маси) в кінцевому підсумку є енергією поля.

«Прийнято вважати, що маса елементарної частинки визначається полями, які з нею пов'язані. »

Фізичний енциклопедичний словник. МАСА.

Тобто маса елементарної частинки визначається енергією збудженого стану поля, що з нею пов'язано. Збудженому (вакуумне) стан поля представляє нематеріальній формі матерії.

Квантова (дискретна) природа електродинамічного вакууму як квантового поля проявляється в дискретності електромагнітних хвиль.

Фізичний вакуум (електродинамічний вакуум) - це скалярний квантове електромагнітне поле (електродинамічні поле), тобто там, де немає збурень, що поле знаходиться в нульовому вакуумному (скалярному) стані. При зсуві квантів поля виникає електричний потік напруженості поля. Магнітна індукція виникає як релятивістський ефект в результаті руху електричного потоку (заряду) B = m0 [vD] . Ядерні сили - резонансні процеси, пов'язані з Партон структурою адронів, резонанс, посилюючи електромагнітне взаємодія, робить його сильним, але залежним від орієнтації спина. Гравітація - результат вакуумних флуктуацій поля, Флуктуативно коливання підштовхують тіла до зближення.

«Магнетизм - особлива форма взаємодії електричних струмів ...»

Фізична енциклопедія. Магнетизм.

«В результаті магнітне поле можна розглядати як неминучий релятивістський результат руху електричних зарядів ...»

Фізична енциклопедія. ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ.

«Таким чином, поява магнітного поля струмів є чисто релятивістський ефект і ніякої нової фізичної субстанції (наприклад, в вигляді магнітних зарядів) з'являтися не повинно, що і підтверджується експериментально. »

Основи фізики. Л. А. Грибов, Н. І. Прокоф 'єв. 1995. С.299.

«Ядерні сили формуються вкладами центральних, спін-орбітальних і тензорних компонент. Сили нуклон-нуклонів взаємодії залежать від взаємної орієнтації спинів нуклонів. »

субатомній фізиці. Б. С. Ішханов. 1994. С.25.

«При описі ядерних реакцій, що йдуть через складене ядро, використовувалися теорії резонансних ядерних процесів ...»

Фізична енциклопедія. ЯДЕРНА?? ФІЗИКА.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.comail.ru:8081/