Ситуация
Представьте, что мы размещаем два заряженных объекта на очень большом расстоянии друг от друга, делая их точечными зарядами. Как ЭМ-сила взаимодействует между двумя точечными зарядами, если виртуальные фотоны не могут существовать в течение длительного времени?
Что я знаю
Согласно теории частиц, электромагнитная сила «активируется» обменом виртуальными фотонами. В соответствии с КМ и принципом неопределенности: ΔE*Δt > h (приблизительно). Виртуальные фотоны могут появиться только в том случае, если они существуют в течение очень, очень короткого промежутка времени, потому что ошибка в энергии становится очень большой, и, таким образом, закон сохранения Массы и Энергии не нарушается. Если мы поместим два точечных заряда очень далеко друг от друга, временная составляющая станет очень большой, в результате чего энергетическая составляющая будет иметь небольшое отклонение, сужая ее до определенной энергии.
Мысленный эксперимент
Поместите два точечных заряда на расстоянии 1 светового года друг от друга и дайте двум точкам одинаковые заряды так, чтобы общая электростатическая сила между ними составляла 1 ньютон. Для обмена силой «виртуальные частицы» теперь должны жить 1 год (Δt = 3,15569e + 7 секунд), придавая каждому фотону очень определенную энергию и, следовательно, очень конкретную длину волны. Если мы посмотрим на пространство между этими двумя объектами, увидим ли мы свет в этой пустоте?
Связывая все это вместе
Извините за блок текста, но я так думал об этой проблеме.
Итак, в заключение:
Может ли ЭМ сила быть заменена реальными фотонами, а НЕ виртуальными фотонами?
Могут ли виртуальные фотоны превратиться в реальные фотоны?
Увидим ли мы на больших расстояниях излучение фотонов, исходящих от электромагнитной силы?
Виртуальные частицы не реальны. Они происходят, как я уже говорил во многих ответах на этом сайте, из наивной интерпретации диаграмм Фейнмана, которые не следует воспринимать как фактическое точное описание того, как работает физика.
Фактическое описание взаимодействия в квантовой теории поля сложнее, чем «обмен фотонами». В частности, «виртуальные частицы» являются пертурбативными «объектами», поскольку они связаны с линиями на диаграмме Фейнмана , которые являются мнемоническими средствами для запоминания того, какие интегралы и каким образом следует брать. Это не то, как сила определяется в квантовой теории поля, и не ее фундаментальный, точный способ передачи (такой вещи не существует, потому что квантовое понятие силы нелегко связать с классическим понятием силы).
Тем не менее, на больших расстояниях и при низких энергиях мы можем восстановить классический электромагнетизм и, например, закон Кулона из квантовой теории поля (и, в частности, из диаграммы, которая означает «обмен виртуальным фотоном»), как я кратко обрисовываю. в этом ответе . Следовательно, вполне реально говорить об «обмене виртуальными фотонами» и на больших расстояниях, если говорить об этом и на коротких расстояниях (я бы вообще не советовал употреблять эту терминологию). Но это по-прежнему виртуальные фотоны, а не настоящие фотоны, так что вы не увидите никакого излучения, потому что, насколько нам известно, ничто поддающееся обнаружению на самом деле не «обменивается». Реальные фотоны не являются посредниками электромагнитной силы, они световые .
Тимей