Posted By: Lumo (** Lumidek **) on 'CZscience' Title: Vakuum kvantove elektrodynamiky Date: Fri Jul 25 15:13:57 1997 > Otazky > 1.Z hlediska kvantove elektrodynamiky neni vakuum (kvantove vakuum) absolutni > nic bez energie ----- Co si mam obecne pod timto predstavit ? Souvisi > tato "nulova energie" vakua s nepresnosti v procesu mereni v kvantove > mechanice. Jakou hodnotu (rozmezi) ma tato "nulova energie" ? Castecne souvisi. Vakuum fotonu se totiz sklada z nekonecne mnoha kvantovych harmonickych oscilatoru - pro kazdy stav, v nemz muze foton byt, jeden. Klasicky harmonicky oscilator s energii p^2/2m+kx^2/2 muze mit nulovou nebo libovolnou jinou kladnou energii. Kvantovy oscilator nemuze mit nulovou energii, protoze bychom museli castici napresovat presne do pocatku souradnic a pak by musela mit velmi nepresnou hybnost, tj. velkou kinetickou energii. Energie kvantove oscilatoru je hbar.omega.(k+1/2), kde hbar je mala Planckova konstanta, omega klasicka frekvence kmitani, k je cele cislo 0,1,2..., ktere lze ztotoznit s poctem fotonu v danem stavu, odpovidajicim oscilatoru. Realna energie kvantoveho vakua je ovsem samozrejme nulova, a to presne nulova. Dana nekonecna konstanta, ktera vznikne poscitanim energii hbar.omega/2 od vsech oscilatoru, nema fyzikalni smysl a musi se regularizovat na nulu. Kdyby energie nebyla nulova, tak vakuum neni invariantni vuci Lorentzovym souradnicim (energie je jen jednou ze slozek energie-hybnosti, ktere lze navzajem do sebe transformovat). Presto ostatni zavery o "nulove energii" plati. Tak kuprikladu elektrony mohou s temito "nulovymi kmity" (ktere jiz nejde vice uklidnit) interagovat, a tyto interakce davaji vzniknout ruznym jevum, korekcim atp. > jeho konci je predstava vakua jako cehosi neprazdneho, ale to zase odporuje > tvrzeni, ze ve vakuu neni vubec nic). Cetl jsem, ze z hlediska kvantove No tak s takovymi laickymi predstavami, jako ze ve vakuu neni "vubec nic", musis byt ve fyzice opatrny. Ve vakuu je ve skutecnosti potencialne uplne vsechno, co ve svete muze byt. :-) Jinak receno, jakmile teoreticti fyzici pochopi strukturu vakua, pochopi cely svet. Kazda castice, ktera muze v prostoru letat, je vibraci nejakeho kvantoveho pole, ktere je pritomne i ve vakuu. Ve vakuu tato pole kmitaji minimalni moznou merou. V teorii superstrun se tyto vyklady jaksi neprebiraji, to ovsem nic nemeni na tom, ze kvantove teorie pole (i s touto ideologii nulovych kmitu apod.) dobre popisuji nizkoenergeticky svet - a tudiz tyto predpovedi musi dat i lepsi teorie. > mechniky se vakuum da predstavit jako pole oscilatoru a z toho me > vyplyva, ze musi vysilat elektromagneticke vlny. Ale sakra co tam kmita ? Kdyz nebudes materialista, ale naopak das rozehrat svoji matematickou fantazii, vec rychle pochopis. Kmitaji zde primo parametry elmg. pole - elektricka a magneticka intenzita. Obycejny oscilator (pruzinka) je popisovan polohou x a hybnosti (m.rychlost) p, ktere jsou vzajemne dualni. Hybnost je umerna casove derivaci polohy a naopak. V pripade elektromagnetickeho pole se situace matematicky lisi pouze tim, ze techto "poloh" a k nim dualnich "hybnosti" je nekonecne mnoho, pro kazdou Fourierovu komponentu jeden par. Proto tato matematicka analogie prinasi i podobnosti ve fyzikalnich zaverech. Konkretne, poloze oscilatoru odpovida slozka vektoroveho potencialu elmg. pole a hybnosti slozka elektrickeho pole. > 2. Vubec nerozumim tomu, co jsou to v 1.odstavci citovane "virtualni fotony, > ktere vznikaji a zanikaji" a jakym zpusobem mohou virtualni castice > interagovat s realnymi casticemi Virtualni castice je jakasi myslena castice, ktera zpusobuje interakce. Kdyz se treba od sebe odrazi elektrostatickou silou dva elektrony, v reci kvantove elektrodynamiky si "vymenily virtualni foton". V reci Feynmanovych diagramu / / >------------< / foton / zdola priletaji elektrony, ktere jsou spojeny vodorovnym virtualnim fotonem, a zase nahore vyletuji realne elektrony, ale s jinymi hybnostmi. Casimiruv efekt nemam v malicku, tak ho necham na dele nebo na nekoho jineho. ;-) ///// Superstring/M-theory is the language in which God wrote the world. /// O __ Your Lumidek. mailto:motl@karlin.mff.cuni.cz /// --------------------------------------------------- ///_______/ http://www.kolej.mff.cuni.cz/~lumo/ Mazte zbytecne casti replikovanych postu. Uzijte hmat CTRL/K pro smazani radky! -------------------------------------------------------------------------------