Что подразумевается под «Ничто» в физике/квантовой физике?

Я не физик, так что простите мою неосведомленность. Это связано с моими постами и этим .
Я пытаюсь понять, что подразумевается под термином «Ничто» в физике или квантовой теории поля (КТП), поскольку мне кажется, что этот термин не используется в том смысле, в каком мы его понимаем в повседневном языке.
Таким образом, QFT, кажется, предполагает (в двух словах), что «вещи возникают из ничего ».
Но из вики я вижу следующую цитату:

«Согласно квантовой теории, вакуум не содержит ни материи, ни энергии, но он содержит флуктуации, переходы между чем-то и ничем, в которых потенциальное существование может быть преобразовано в реальное существование путем добавления энергии. (Энергия и материя эквивалентны, поскольку все материя в конечном счете состоит из пакетов энергии.) Таким образом, абсолютно пустое пространство вакуума на самом деле представляет собой кипящую суматоху созидания и уничтожения, которая в обычном мире кажется спокойной, потому что масштаб флуктуаций в вакууме крошечный, а флуктуации имеют тенденцию компенсировать каждую другой аут.

Так что же такое «Ничто» в QFT? Если эта цитата верна, я могу интерпретировать ее только следующим образом:
«Ничто» не используется в повседневной речи, а состоит из «переходов», т. е. чего-то, что «вот-вот станет».
Верно ли это? Если да, то почему это определяется как «Ничего»? Что-то, что «вот-вот станет», есть не что иное, как предпосылка.
В очень неубедительных терминах: Эйнштейн родился нефизиком, но стал физиком, так что, если это правильная аналогия, то

  1. есть что-то лежащее в основе того, что не было чем-то, что стало чем-то
  2. Не-что-то вошло в что-то, потому что что-то другое (не ничто) позволило ему стать . Например, талант Эйнштейна (или Моцарта) был бы потерян, если бы он родился в Африке или в стране, где нет образования. Так что физиком бы он не стал (но нужный талант присутствовал бы, но не реализовался бы)

Может ли кто-нибудь помочь мне понять эту (возможно, тривиальную для вас) концепцию?

Связано: physics.stackexchange.com/q/34049/2451 и ссылки в нем.

Ответы (5)

В физике «ничто» обычно считается самым низким энергетическим состоянием теории. Обычно мы не используем слово «ничего», а вместо этого описываем самое низкое энергетическое состояние как «вакуум». Я не могу придумать интуитивный способ описать вакуум КМ, потому что все очевидные аналогии имеют «что-то» вместо «ничего» «ничего», поэтому я сделаю все возможное, но вам все еще может быть трудно понять эту идею. Это не только вы - всем трудно это понять.

Начните с классического описания электрического поля ( уравнения Максвелла ). Нетрудно представить себе электрическое поле как поле, заполняющее пространство. Вы даже можете почувствовать поле: например, если вы поднесете руку к экрану телевизора в старинном стиле, вы почувствуете статическое электричество. Вы можете вообразить уменьшение электрического поля до тех пор, пока оно полностью не исчезнет, ​​и в этом случае у вас останется вакуум, то есть ничего.

Теперь представьте то же поле, но на этот раз мы используем квантовое описание поля ( Квантовая электродинамика вместо уравнений Макселла). На классическом уровне поле примерно такое же, как его описание дают уравнения Максвелла, но теперь мы имеем флуктуации поля из-за принципа неопределенности энергия-время. Как и раньше, представьте, что электрическое поле уменьшается до тех пор, пока оно не исчезнет. В отличие от классического описания, (среднее) электрическое поле может исчезнуть, а флуктуации — нет. Это означает, что квантовый вакуум отличается от классического вакуума, потому что он содержит флуктуации даже после того, как вы уменьшите поле до нуля.

Ключевым моментом является то, что, когда я говорю «уменьшить поле», я имею в виду уменьшение энергии до минимально возможного, т. е. вы не можете уменьшить энергию электрического поля. По определению это то, что мы называем «вакуумом», хотя он и не пуст (т. е. содержит флуктуации). Невозможно сделать вакуум более пустым, потому что флуктуации всегда присутствуют, и вы не можете их устранить.

Итак, первый вывод, который я делаю из первого прочтения вашего ответа (спасибо за вашу помощь), заключается в том, что то, что физик имеет в виду, когда говорит, что «Ничто» не имеет точного эквивалента термину «Ничто», который мы, обычные люди, используем в нашей повседневной речи. Я понял эту часть?
Ну, физики используют слово «вакуум», когда они конкретно имеют в виду основное состояние квантовой теории поля. Слово «ничего» не имеет конкретного значения в физике. Однако вы в основном правы в том, что для большинства людей «вакуум» и «ничто» — одно и то же, а для физиков «вакуум» и «ничто» означают разные вещи.
Второй момент заключается в том, что "nothing" is generally taken to be the lowest energy state of a theory1) каждая «теория» имеет разное понятие «ничего» 2) lowest energy stateне то же самое, что no energy state. Эти (2) тоже верны?
Взгляните на мой обновленный ответ на physics.stackexchange.com/questions/30965 , поскольку я думаю, что он решает некоторые из ваших проблем.
Я знаю, что это стандартный язык, но действительно ли слово «флуктуации» подходит? Я имею в виду, что вакуумное состояние было бы собственным состоянием гамильтониана (и, следовательно, было бы стационарным состоянием). Я никогда не понимал, почему мы используем слово «флуктуации».
@FeynmansOutforGrumpyCat согласился, но я пытаюсь дать простое объяснение. См . Действительно ли колебания вакуума происходят все время? для моего неупрощенного объяснения.

На еще более абстрактном уровне (и вдохновленном телевизионной аналогией Джона Ренни): вы, кажется, думаете о «Ничто» как об эквиваленте черного экрана телевизора. В современной физике «Ничто» похоже на шум между телеканалами.

Если мы примем «ничто» за то же самое, что «ноль», «что-то» за то же самое, что «не-ноль», то вакуумное состояние будет одновременно «ничего» и «нечто».

Часть «ничего» состояния вакуума как теоретического объекта состоит в том, что среднее значение серии измерений поля будет равно нулю. «Что-то» в состоянии вакуума заключается в том, что значение любого отдельного измерения, как правило, не равно нулю. Когда мы не можем предсказать результаты отдельных измерений и то, как они будут меняться с течением времени, мы часто обнаруживаем, что можем предсказать средние значения и то, как эти средние значения будут меняться с течением времени.

Здесь, скорее всего, будут технические аспекты ответа любого физика. В вышесказанном следует понимать, что «измерения поля» имеют чисто теоретический смысл. Джон Ренни героически трудился, но в конечном счете вы должны работать над тем, чтобы стать близким другом математики и ее связи с экспериментом.

Похоже, вы пытаетесь представить «ничто» чем-то отдаленно отличным от любой математической идеи.

a theoretical object is that the average value of a series of measurements of the field will be zeroРазве это не зависит от масштаба? Возможно, это из-за отсутствия у меня опыта, но мне кажется, что термин «Ничто» является неправильным. На самом деле это «удобное» название для чего-то настолько маленького, что можно пренебречь. Но на самом деле это «что-то» есть.
Я думаю нет. Среднее значение, предсказываемое теорией для измерений поля в вакуумном состоянии, равно нулю. Не настолько мало, чтобы им можно было пренебречь. Однако измерения, которые мы действительно записываем в лабораторных журналах и в памяти компьютера, никогда не являются измерениями состояния вакуума, потому что всегда существует нетривиальная среда, всегда тепловые флуктуации и т. д., и все это необходимо моделировать. Вакуум является максимально симметричной отправной точкой для идеализированной теоретической модели, точно так же, как нулевое классическое поле является отправной точкой для моделирования классических систем.

Простой ответ на простой вопрос Да, это определенно неправильное название.

Ничто не стало обозначать в физике базовое состояние. Я постараюсь не использовать слово «ничего» в своем описании.

Мягкий ответ:

Проще говоря, если я начну с нуля яблок и добавлю одно яблоко, а затем съеду это яблоко, прежде чем вы его увидите (и постоянно прибавляете и вычитаете так же быстро, как они добавляются), это то, для чего используется это слово, что-то было, но когда вы проверили, вы получили нулевой ответ, с которого я начал (базовое состояние), это просто почти точное описание вакуума QED .

Необходимая физическая часть такова:
«Квантовая теория утверждает, что вакуум, даже самый совершенный вакуум, лишенный какой-либо материи, на самом деле не пуст. Скорее квантовый вакуум можно изобразить как море постоянно появляющихся и исчезающих [пар] частиц, которые проявляются в кажущемся толчке частиц, совершенно отличном от их теплового движения. Эти частицы являются «виртуальными», а не реальными частицами. ...В любой данный момент вакуум полон таких виртуальных пар, которые оставляют после себя свою подпись, воздействуя на энергетические уровни атомов».

Интересная аналогия. Но откуда взялось это яблоко, которое вы добавляете и едите?
Если бы я или кто-либо на этом сайте знал ответ на этот вопрос, это было бы во всех новостях.
Достаточно справедливо. Но я думаю, что вы говорите здесь о том, что наблюдение заключается в том, что во время X там ничего не было, а во время X + δτ есть яблоко. Чего я не понимаю, так это почему считается, что яблоко появилось внезапно (и потом пропало) и не то, чтобы оно было всегда, но мы не могли его обнаружить? Мне кажется более разумным, что поддержка того, что ничто не является «рождением» чего-то. Имеет ли это для вас смысл? У меня нет вашего опыта, и, возможно, это кажется вам упрощенным / глупым
По большей части потому, что мы обнаруживаем (в настоящее время) влияние этого вакуума только в том, что касается энергии атомов.
Моя предыстория включает в себя 1 неделю на уроке истории в старшей школе, описывающую Исаака Ньютона, сидящего под деревом. Так что нет ничего слишком упрощенного, на мой взгляд. Лол, но спасибо за то, что заставил меня чувствовать себя умным.
моя аналогия немного кривая, не одно яблоко, а пара яблок, которые разделяются, а затем рекомбинируются, и в этом рекомбинации проявляется энергия атомов.
Опять же, рождение существования и то, что вызвало это рождение, является еще одним из тех, которые еще никто точно не понял.
Рождение частицы и античастицы в вакууме связано с заимствованием энергии из основного поля (возможно, из космоса). Таким образом, они заимствуют энергию и возникают, а затем разрушаются вместе и возвращают энергию этому основному полю. К тому же я не физик.

Я не физик, но на основании проведенных мной исследований: все типы элементарных частиц и взаимодействий также имеют поля во всей Вселенной. и поля всегда есть, так что даже если мы не видим никакой частицы в каком-то месте, это не значит, что в этом месте нет «ничего», потому что поля всегда есть. на основе принципа неопределенности Поскольку мы не можем точно рассчитать энергию конкретной системы в определенное время, вывод состоит в том, что энергия системы не может быть абсолютно нулевой. Поэтому изменения происходят в полях даже в тех местах, которые, как мы думаем, пустой. в этом случае виртуальные частицы и виртуальные античастицы заимствуют энергию у системы для своего возникновения, а затем через короткое время сталкиваются друг с другом и отдают эту энергию системе. Так что на самом деле «ничего» не существует. Простите меня за мой плохой английский.

Что подразумевается под «Ничто» в физике/квантовой физике?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v