Путаница в понимании квантовых флуктуаций и энергии вакуума [дубликат]

Почти все на странице википедии, на которую вы ссылаетесь, просто ложно или, в лучшем случае, вводит в заблуждение. ИМХО, эта страница была написана кем-то, кто ничего не знает о квантовой механике, кроме того, что можно найти в телевизионных документальных фильмах. «Даже не неправильно» много раз приходило мне на ум, когда я читал статью.

В квантовой физике квантовая флуктуация (или квантовая флуктуация вакуума или флуктуация вакуума) — это временное изменение количества энергии в точке пространства, как объясняется в принципе неопределенности Вернера Гейзенберга.

Нет, совсем нет. В квантовой механике вообще нет флуктуаций. Флуктуация — это статистическое понятие; к сожалению, в КМ много слов, взятых из статистической механики. Например, «функции корреляции» в QM не измеряют корреляции. Это просто вводящая в заблуждение терминология.

Энергия не колеблется от точки к точке или время от времени. Энергия сохраняется локально, именно локально сохраняется, а не в среднем. QM - это не статистическая механика. Это не так, как в классической механике при изучении газа частиц, где могут быть тепловые флуктуации. Тот факт, что в КМ нельзя одновременно измерить положение и импульс частицы, коренным образом отличается от того, что в статистической механике скорость газа колеблется около среднего значения.

О, и HUP не имеет ничего общего с энергией.

Согласно одной формулировке принципа, энергию и время можно связать соотношением$\Delta E\Delta t\ge\frac{1}{2}\hbar$. Это позволяет создавать пары виртуальных частиц частица-античастица. Эффекты этих частиц измеряются, например, эффективным зарядом электрона, отличным от его «голого» заряда.

Неа. Это не правда. Ничто здесь не верно.

Квантовые флуктуации, возможно, сыграли очень важную роль в происхождении структуры Вселенной: согласно модели инфляции, те, которые существовали, когда началась инфляция, усилились и сформировали зародыш всей наблюдаемой в настоящее время структуры. Энергия вакуума также может быть ответственна за текущее ускоренное расширение Вселенной (космологическая постоянная).

Нет ни одной (теоретической или экспериментальной) причины полагать, что это правда.

Квантовая флуктуация — это временное появление энергичных частиц из пустого пространства, допускаемое принципом неопределенности. Принцип неопределенности утверждает, что для пары сопряженных переменных, таких как положение/импульс или энергия/время, невозможно одновременно иметь точно определенное значение каждого члена пары. Например, пара частиц может выскочить из вакуума за очень короткий промежуток времени.

Неа. (Почти) Все здесь неправда. Частицы не появляются временно и не исчезают. И, если бы это было правдой, это не имело бы ничего общего с HUP. В различных предложениях из этого абзаца нет логической связи. Часть «Например» не следует из того, что было сказано ранее.

Расширение применимо к «неопределенности во времени» и «неопределенности в энергии».

Нет, это не так. С чего бы это?

В квантовой теории поля поля подвержены квантовым флуктуациям.

Неа. Вы не найдете этого утверждения ни в одной книге по КТП. Только в поп-науке.

Теперь к вашему вопросу.

Таким образом, утверждение о том, что квантовое поле флуктуирует, является просто констатацией того факта, что его значение (в вакууме) в данной точке пространства-времени точно не определено (т. е. оно не определено точно), и это приводит к ненулевая энергия вакуума?!

Величина любого поля в точке точно не определена, но к флуктуациям она отношения не имеет. Это связано с тем, что поля являются распределениями, поэтому, чтобы извлечь из них число, вы должны интегрировать их вместе с пространственно расширенной функцией:

Да, и в КТП энергия вакуума не имеет отношения к делу. Он может иметь любое значение, которое вы хотите. Вы не можете измерить его, и вы можете установить его равным нулю, если хотите. Это ничем не отличается от того факта, что в классической механике происхождение энергий недоопределено. Я не знаю, почему люди думают, что в QFT это меняется.

Или квантовые флуктуации — это просто название, которое дается поправкам более высокого порядка к корреляционным функциям (например,$\langle 0\lvert T\lbrace\hat{\phi}(x)\hat{\phi}(y)\rbrace\rvert 0\rangle$) в теории возмущений из-за того, что эти поправки представлены петлями на соответствующих диаграммах Фейнмана, которые эвристически можно представить себе как виртуальные частицы, порождаемые флуктуациями вакуумного состояния квантового поля?

АФАИК, нет. Но это возможно. Правда в том, что настоящие физики не говорят о флуктуациях вакуума. Это не важная концепция. Если бы я был тобой, я бы просто забыл об этом. Насколько нам известно, космологическая постоянная не имеет ничего общего с квантовой механикой.