Неопределенность энергии Гейзенберга [дубликат]

Я биолог и просто новичок в области квантовой механики и пытаюсь понять предмет, читая. Говорят, что виртуальные частицы создаются из-за неопределенности энергии, если рассматривать сопряженную пару время-энергия. Что приводит к временному нарушению принципа сохранения энергии. Но как огромная неопределенность в энергии создает виртуальные частицы? Как это может нарушить принцип сохранения энергии?

Ответы (3)

Это отличный вопрос, который ясно продемонстрировал ложь, увековеченную многими людьми, о том, что соотношение неопределенности энергии и времени имеет то же значение, что и соотношение неопределенности импульса и положения.

Во-первых, нет энергетической и временной неопределенности. Напомним, что принцип неопределенности для операторов А ^ и Б ^ иметь вид

о А о Б ≥ | 1 2 я ⟨ [ А ^ , Б ^ ] ⟩ | знак равно 1 2 | ⟨ [ А ^ , Б ^ ] ⟩ |

Сейчас в квантовой механике нет оператора «время», поэтому говорить о неопределенности «времени» не имеет смысла. Лучшее, что вы можете сделать, это следующее для независимого от времени оператора Вопрос ^ :

Δ ЧАС ^ Δ т ≥ ℏ 2 , Δ т ≡ Δ Вопрос ^ | д ⟨ Вопрос ^ ⟩ д т |

и это то, что люди имеют в виду, когда говорят о неопределенности энергии-времени. Как вы видете Δ т на самом деле не имеет ничего общего с «неопределенностью во времени», а скорее говорит вам, грубо говоря, насколько велика неопределенность оператора по сравнению с вариацией его ожидаемого значения.

Во-вторых, вы должны знать, что виртуальных частиц тоже не существует. По сути, это вычислительные инструменты, которые используются для теории возмущений. Идея о том, что два электрона видят друг друга, «выбрасывают» «виртуальный фотон» и, следовательно, отталкивают друг друга, ужасна. Эта точка зрения исходит из чрезмерной интерпретации диаграмм Фейнмана, которые, по сути, представляют собой изображения, упрощающие комбинаторные вычисления в теории возмущений. Есть прекрасный эпизод от BPS Spacetime о виртуальных частицах, если вы хотите узнать больше о виртуальных частицах.

Однако в результате утверждение о том, что «виртуальные частицы нарушают закон сохранения энергии на очень короткое время из-за принципа неопределенности энергия-время», лишено смысла, поскольку не существует ни виртуальных частиц, ни принципа неопределенности энергии-времени.

«Это отличный вопрос, который ясно продемонстрировал ложь, увековеченную многими людьми, о том, что соотношение неопределенности энергии и времени имеет то же значение, что и соотношение неопределенности импульса и положения». Спасибо тебе за это. Одна из моих любимых физиков.
Это отличный ответ. @Gonenc, спасибо, что нашли время ответить на мой вопрос. Честно говоря, когда я впервые прочитал о паре неопределенности времени и энергии, это не имело для меня никакого смысла. Я понял концепцию неопределенности положения импульса, но связь неопределенности энергии времени не имела для меня никакого смысла. Моим первым впечатлением было то, что неопределенность во времени должна заключаться в том, насколько мы далеки от ожидаемого значения. Я считаю, что то, что я понял, было правильным, хотя дальнейшее чтение смутило меня.
На самом деле я оспаривал свою собственную идею, так как я не большой физический мозг. В любом случае спасибо за объяснение.
@AaronStevens Да, если бы мне пришлось ранжировать вещи в физике, которые меня раздражают, «отношение неопределенности Et = отношение неопределенности xp» явно было бы ближе к вершине. К сожалению, я не виню никого (особенно неспециалистов, хотя физикам лучше знать), кто верит в это утверждение, поскольку даже на уроке физики по физике элементарных частиц это утверждение было сделано.
конечно есть интерпретация Δ т как неопределенность времени жизни состояния, которое используется для получения среднего ⟨ Вопрос ⟩ и стандартные отклонения.
Ваши возражения кажутся чрезмерно упрощенными и в конечном счете спорными. Например, см. это: arxiv.org/pdf/quant-ph/0105049.pdf .

Виртуальные частицы, как говорит Гоненц Могол, не являются частицами, они являются заполнителями для квантовых чисел в интегралах, необходимых для расчета вероятностей взаимодействия для квантово-механических сущностей.

Вот практический пример:

еемуму

Виртуальная частица помечена как фотон, но на самом деле она является заполнителем для квантовых чисел фотона в интеграле по переменным, показанным на графике, это означает, что фотон находится вне массовой оболочки, а масса изменяется в пределах интегрирования который даст действительные числа (обратите внимание на мнимые числа) для сравнения с экспериментом. Ссылка дает подробности. Что может быть измерено, так это входные четыре вектора частиц и четыре вектора выходных частиц, внутренние линии, как γ здесь, не доступны для измерения.

Популяризация этой математической концепции создает путаницу в отношении неопределенностей и сохранения энергии. Чтобы иметь виртуальные «частицы», всегда должна быть реальная энергия, поступающая от входящих реальных частиц, и реальная энергия, выводимая исходящими реальными частицами. В промежутках это математика и неверные интерпретации размахивания руками.

Спасибо за комментарий. Вы имели в виду внутренние линии или наклонные линии?
внутренний, как γ на диаграмме. он соединяется с внешними ногами через вершину
Спасибо, что нашли время ответить на мой вопрос. Но я немного запутался сейчас. Согласно этой теории фотон является виртуальной частицей. И как позитрон вступает в игру? почему оно появляется? Так почему же мы тогда называем виртуальные частицы уравновешенными?
@Kosala То, как диаграммы Фейнамна возникают из формализма QFT, действительно эзотерично для большинства людей и использует относительно тяжелую технику. Так что просто думайте о «виртуальных частицах» как о математическом трюке, а не как о части реальности.
Косала это пример того, как мы вычисляем реальные числа для сравнения с экспериментом. Эксперимент, описываемый этой конкретной диаграммой, представляет собой рассеяние е+ на е-, два луча в коллайдере частиц, чтобы получить мю + мю − энергия и импульс мюона, измеренные в детекторах эксперимента. Теория представляет собой квантовую теорию поля и дает рецепт для сравнения чисел с экспериментами с использованием диаграмм Фейнмана в качестве инструмента для простой математической организации.
. Виртуальные внутренние линии появляются из-за необходимости сохранения квантовых чисел и других законов сохранения, помечая функции, влияющие на интегрирование, термином «виртуальные», чтобы было ясно, что они находятся вне массовой оболочки, в вышеприведенном случае масса не равна нулю, а изменяется в соответствии с к показанной функции.

Это действительно зависит от того, что вы подразумеваете под сохранением энергии. Классическая идея состоит в том, что полная энергия всегда постоянна. Однако, как только была открыта квантовая механика, люди поняли, что наша классическая идея обмена энергией на самом деле является лишь приближением к квантовому принципу сохранения. В квантовой механике сохранение энергии — это утверждение об ожидаемом значении (представьте себе среднее значение) энергии; это говорит о том, что математическое ожидание энергии не меняется. Квантовые флуктуации энергии со временем компенсируются, поэтому средняя энергия изолированной системы никогда не меняется.

По сути, физики переформулировали свою идею сохранения энергии, чтобы она согласовывалась с квантовой механикой, потому что они обнаружили, что классическое представление не работает.

Что касается того, как создаются виртуальные частицы, я не совсем уверен. Кто-то, кто более знаком с QFT, вероятно, может ответить.

Неопределенность энергии Гейзенберга [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v