Распространение механических волн в вакууме

Известно, что в то время как электромагнитные волны могут распространяться в вакууме, поскольку им не нужна среда, механические волны (например, звуковые волны) не могут.

Однако в вакууме есть флуктуации вакуума, где постоянно создаются и уничтожаются (виртуальные) частицы/античастицы. Почему их нельзя сохранить как среду для распространения механических волн?

Ответы (2)

Виртуальные частицы не реальны в том смысле, что они физически не существуют, если в их непосредственном окружении нет реальных частиц. Это математические объекты, которые появляются и исчезают, что позволяет производить вычисления (например, используемые в диаграммах Фейнмана для учета передачи импульса и т. д.). Виртуальные частицы действительно не похожи на классические частицы.

Звук можно рассматривать как колебания давления, напряжения, смещения частиц, скорости частиц и т. д., распространяющиеся в среде с внутренними силами (например, упругими или вязкими), или суперпозицию таких распространяющихся колебаний. Механическая волна представляет собой колебание материи и поэтому передает энергию через среду. Механическая волна нуждается в начальном подводе энергии. Волна проходит через среду до тех пор, пока вся ее энергия не будет передана/рассеяна. Напротив, электромагнитные волны не требуют среды, но могут проходить через нее.

Пока у вас нет реальных частиц для облегчения передачи энергии, вероятность передачи звуковых/механических волн равна нулю.

Согласно Википедии, волна — это возмущение поля .

Поле должно иметь значение для каждой точки пространства-времени.

Например, водная волна возмущает водоем, представляющий собой поле. Это связано с тем, что смещение молекул воды определено в каждой точке.

Например, звуковая волна возмущает давление воздуха, которое представляет собой поле. Это связано с тем, что давление воздуха определено в каждой точке.

Чтобы волна прошла через вакуум, у нее должно быть поле для распространения. Говорят, что электромагнитные волны возмущают электромагнитное поле.

Вакуумные флуктуации, как вы их описываете, не могут служить этим, потому что они по своей природе случайны и поэтому не определены в каждой точке - следовательно, не могут действовать как поле.

Согласен, что даже с ЭМ волнами сомнительно. Один из способов объяснить это, хотя и с помощью света, - это принять корпускулярный (частичный) взгляд. В этом случае энергетический пакет может пройти через вакуум без среды, через которую он мог бы пройти — точно так же, как вы можете бросить камень в космос, и ему будет все равно, что он не движется сквозь что-либо.


Если вам интересно, вот очень удивительное объяснение электромагнитных волн: https://www.youtube.com/watch?v=FjHJ7FmV0M4 .