Заблуждения в физике: ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ

Разберемся с одним из мифов физики 20 века под названием "Виртуальные частицы" напрямую связанным с квантовой теорией.

1. Виртуальные частицы - введение
2. Виртуальные частицы и фотоны
3. Виртуальные частицы и мезоны
4. Виртуальные частицы и кварки с глюонами
5. Виртуальные частицы - итог

1. Виртуальные частицы - введение

В основе квантовой теории лежит утверждение, что все взаимодействия носят дискретный характер и передаются с помощью квантов. Но никаких квантов (кроме фотонов) в свободном виде в природе не наблюдается. Ну а поскольку квантовая теория без квантов существовать никак не может, так как поля без квантов - это не квантовые поля, то было сделано предположение, что в качестве переносчиков взаимодействий могут выступать сами элементарные частицы, находясь в виртуальном состоянии. Иными словами квантовая теория утверждает, что элементарные частицы, из которых состоит все вещество, могут находиться как в реальном состоянии, так и в виртуальном. В первом состоянии они реально существуют во вселенной, могут быть обнаружены, измерены их характеристики. Во втором состоянии они являются переносчиками взаимодействий между частицами находящимися в реальном состоянии и перемещаются со скоростью света (как фотоны). Считалось, что виртуальные фотоны являются переносчиками электромагнитных взаимодействий, а виртуальные мезоны - ядерных. Ну а поскольку виртуальное состояние обнаружить невозможно - то его существование принято на веру, без доказательства. Хочу напомнить, что классическая теория отрицает возможность существования виртуальных частиц, так как оно будет противоречить известным законам природы кроме "законов" квантовой теории, разумеется.

Начнем по порядку.

Утверждается, что в основе существования виртуальных частиц лежит соотношение неопределенностей Гейзенберга, вводящее ограничение на одновременное измерение координат и импульса частиц. Рассмотрим это. Берем указанное соотношение

∆p ∙ ∆x ≥ h

и подставим в него импульс фотона

∆mc ∙ ∆x ≥ h

Затем умножаем и делим на "c" левую часть

∆mc² ∙ ∆x/c ≥ h

Откуда получим

∆E ∙ ∆t ≥ (т.к. E=mc², а x/c=t)

Считается, что закон сохранения энергии может нарушаться на время ∆t на величину ∆E=h/∆t.

Интересно получается. Начали с невозможности одновременного точного измерения координат и импульса элементарных частиц, поскольку в микромире любое измерение вносит искажения в измеряемую величину, а кончили нарушением закона природы. Пойдем далее.

2. Виртуальные частицы и фотоны

Рассмотрим теперь виртуальные фотоны.

Пусть в какой-то момент времени t сердцевина элементарной частицы (например, π⁺ мезона) испустила виртуальный фотон с энергией ∆E, и он полетел в сторону от частицы со скоростью света. Через некоторое время меньшее, чем ∆t он наткнулся на другую частицу (например, π^-мезон), был поглощен ею, и таким образом произошло взаимодействие обоих частиц. Результатом взаимодействия может быль либо проявление сил притяжения между частицами либо сил отталкивания (если обе частицы имеют заряд одного знака).

Первый вопрос (к виртуальным частицам):

• как частицы узнают, что надо притягиваться, или отталкиваться, если фотоны заряда не имеют.

Второй вопрос (к виртуальным частицам):

• если пока летел виртуальный фотон, вторая частица переместилась в сторону или далее и фотон промахнулся или не долетел. Тогда частицы вообще не будут взаимодействовать - но это полностью противоречит экспериментальным данным. Если фотон имеет размеры такие, что не может промахнуться тогда, как его поглощает сердцевина другой частицы, которая по размерам на несколько порядков меньше.

Третий вопрос (к виртуальным частицам):

• если второй частицы вообще нет рядом, тогда что виртуальные фотоны не будут испускаться? Но тогда возникает вопрос - как первая частица узнает, что надо испускать виртуальный фотон и откуда она получает информацию о величине энергии и направлении, в котором он должен лететь.

Ну а если виртуальные фотоны испускаются, и при отсутствии другой частицы тогда возникает другой вопрос - почему именно идет испускание с данной энергией ∆E, а не с какой либо другой ведь спектр ∆E бесконечен. Как виртуальный фотон узнает, что настала пора само ликвидироваться и вообще что с ним происходит по истечении времени ∆t.

Четвертый вопрос (к виртуальным частицам):

• если сбоку от второй частицы появится третья на чуть большем расстоянии от первой. Она что вообще не будет взаимодействовать с первой. Ведь виртуальный фотон уже поглощен второй частицей. Откуда первая частица узнает, что надо излучать еще один виртуальный фотон для третьей и как между ними будет делиться энергия ∆E, на которую установлен лимит (∆E=h/∆t).

Теперь немного изменим условия, поместив третью частицу за второй, чтобы первая ее не видела. Она что вообще не будет взаимодействовать с первой. Ведь все виртуальные фотоны будет поглощать вторая, а если они пойдут через вторую насквозь, тогда как будет взаимодействовать вторая.

Окружим первую частицу множеством других обоих знаков электрического заряда, но на одинаковом расстоянии от первой. Куда и как первая частица будет излучать виртуальные фотоны, и что сила взаимодействия обратно пропорциональна числу участвующих частиц - но это полностью не соответствует экспериментальным данным.

Пятый вопрос (к виртуальным частицам):

• если излучение виртуальных фотонов ведется во все стороны равномерно и непрерывно, тогда число поглощаемых другой частицей виртуальных фотонов будет обратно пропорционально квадрату расстояния до первой частицы. В этом случае потенциальная энергия взаимодействий будет изменяться по закону 1/r³ , а не как не 1/r.

Шестой вопрос (к виртуальным частицам):

• при излучении виртуального фотона источник должен получить импульс отдачи и полететь в противоположную сторону. В результате частицу должно трясти при каждом акте излучения. А ликвидация виртуальных фотонов вообще будет идти с нарушением закона сохранения импульса.

Седьмой вопрос (к виртуальным частицам):

• у фотона спин равен единице. Излучение и ликвидация виртуальных фотонов идут еще и с нарушением закона сохранения спина?

Восьмой вопрос (к виртуальным частицам):

• как виртуальный фотон одной частицы взаимодействует с виртуальным фотоном другой частицы. Если они не взаимодействуют, а пролетают насквозь, тогда они с таким же успехом могут пролететь и через элементарную частицу, не заметив ее, и никакого взаимодействия не будет. А если они рассеиваются друг на друге, тогда как они долетают до сердцевины другой элементарной частицы - там столкновения не избежать.

Ну а законы электродинамики вообще игнорируются. А ведь фотон это состояние электромагнитного поля и процесс его излучения или поглощения является электромагнитным процессом.

Я не пытаюсь рассматривать взаимодействия заряженных элементарных частиц обладающих магнитными полями. Такую задачу квантовая теория в жизнь не решит.

По-моему все ясно - виртуальные фотоны в природе не существуют, а законы природы выполняются, какие бы математические манипуляции с ними не проводили. Законы природы не нами писаны, и не нам их менять. Таким образом, утверждение квантовой теории о дискретном характере взаимодействий противоречит законам природы и не соответствует экспериментальным данным.

А не лучше ли было вместо того чтобы выдумывать виртуальные фотоны и требовать для них нарушения законов природы просто допустить наличие пересечения электрических полей и обратиться к классической электродинамике не нарушая законов природы. Так согласно классической электродинамике энергия (U), заключенная в электрическом поле напряженностью (E) определяется формулой:

U =1/8π ∫E²dv (интеграл берется по всему полю)

Ну а поскольку напряженности электрических полей от разных источников можно складывать, то мы получим следующее. Если напряженности полей (E₁ и E₂) в пространстве имеют один знак (неважно "+" или "-"), тогда будет (E₁ + E₂)² > (E₁²+ E₂²) - имеют место силы отталкивания. Ну а если напряженности обоих полей в пространстве имеют противоположные знаки, тогда будет (E₁ + E₂)² < (E₁²+ E₂²) - имеют место силы притяжения. И так для любой пары частиц. Все соответствует законам природы и ничего не надо выдумывать.

3. Виртуальные частицы и мезоны

Возражения в вопросах второго, третьего, четвертого, шестого и восьмого (предыдущего раздела) относятся также к виртуальным мезонам и ядерным взаимодействиям. К этим возражениям надо добавить еще следующее:

Во-первых, в природе существуют π⁺, π^- ;и π⁰ мезоны. Допустим, протон испустил виртуальный π⁺ мезон и сам превратился в нейтрон. Тогда π⁺ мезон должен сначала преодолеть электрическое поле другого протона, а на это требуется дополнительная энергия. После поглощения π⁺ мезона другим протоном его электрический заряд станет равным +2e. Ну а если π⁺ мезон не долетит или промахнется, его ликвидация произойдет еще и с нарушением закона сохранения электрического заряда, и как тогда бывший протон вернет свой электрический заряд назад.

Ну а если нейтрон испустит виртуальный π⁺ мезон он что станет антипротоном. Аналогичные возражения есть и к испусканию π^- мезона.

Таким образом, π⁺ и π^- мезоны не могут быть переносчиками ядерных взаимодействий. Так почему тогда π⁰ мезон им является. Ответ один: π⁰ мезон также не является переносчиком ядерных взаимодействий.

Во-вторых, ядерные взаимодействия сначала являются мощными силами притяжения, а затем на меньших расстояниях превращаются в еще более мощные силы отталкивания. Как тут быть - выдумать новых переносчиков взаимодействий, например K - мезонов, но их тоже много больше чем надо. И почему тогда с одними мезонами это силы притяжения, а с другими - силы отталкивания. Где механизм, отвечающий за направление сил.

Как видим виртуальные мезоны, также не выдерживают критики. А что касается объяснения природы ядерных взаимодействий, то ответ на этот вопрос найден в рамках полевой теории - все в соответствии с законами природы.

4. Виртуальные частицы и кварки с глюонами

Тут особый случай, демонстрирующий способность человеческого разума изворачиваться и сочинять сказки, подгоняя рухнувшую Стандартную модель (у которой провалился сам фундамент) под экспериментальные данные, даже находясь в безвыходном положении.

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, сказочники от науки выдумали новую сказку, под названием "конфайнмент". Согласно ей, оказывается, что глюоны, также не найденные нигде в природе, обладают 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.

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

Итак:

• Сказочный кварк создал из ничего (вопреки законам природы) сказочный глюон, который полетел в некоторую сторону.
• Пролетев, некоторое расстояние, сказочный глюон, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) еще кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
• Пролетев некоторое расстояние, каждый из созданных сказочных глюонов, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) свою кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам потом ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
• Пролетев некоторое расстояние, каждый из этих сказочных глюонов, также создал по пути следования из ничего (вопреки законам природы) свою кучку сказочных глюонов, которые полетели в разные стороны, а сам потом ликвидировался (тоже вопреки законам природы).
• И так далее ...
• Тоже самое относится и ко всем сказочным кваркам, находящимся как внутри элементарной частицы, так и в соседних элементарных частицах, например атомного ядра.

На, находящийся рядом с первым сказочным кварком, другой сказочный кварк 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 заполнено сказочными глюонами, а несчастный сказочный кварк рвут на части в разные стороны, и чем позже по времени, тем сильнее рвут. - И это надувательство нам подсовывают под видом Науки. Кто ни будь еще хочет верить математическим СКАЗКАМ?

5. Виртуальные частицы - итог

Итак, если какая либо из "теорий" требует наличия виртуальных частиц и связанного с ними игнорирования законов природы, то ее будущее однозначно определено. Рано или поздно она все равно рухнет, как бы этому не препятствовали сказочники от науки и какие бы новые математические сказки они не выдумывали, выдавая их за науку. Сегодня, ошибочность Стандартной модели не видит тот - кто не желает это видеть.

Владимир Горунович