В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Рис. 9.9. На диаграмме Фейнмана две частицы взаимодействуют посредством обмена третьей частицей. В этом конкретном случае перед нами могут быть два электрона, которые

обмениваются фотоном и отталкиваются друг от друга.

Однако откуда появляются частицы, которые переносят взаимодействия? Они происходят из ниоткуда, появляясь из ничего в соответствии с принципом неопределенности.

Рис. 9.10. Старая идея о «действии на расстоянии» (слева) заменяется идеей о частицах - переносчиках силы.

Принцип неопределенности применим к комплементарным свойствам времени и энергии, а также к положению импульса. Чем меньше неопределенность о задействованной в процессе энергии на уровне частиц, тем больше неопределенность о времени события - и наоборот. Электрон не существует сам по себе, поскольку он может нести энергию из соотношения неопределенности лишь короткий промежуток времени и использовать ее для создания фотона. Загвоздка в том, что почти сразу после того, как фотон появился, он должен быть снова поглощен электроном, до того как мир «заметит», что был нарушен закон сохранения энергии. Фотоны существуют лишь крошечную долю секунды, менее чем 10-15 с, однако они постоянно появляются и исчезают вокруг электронов. Электрон словно окружен облаком «виртуальных» фотонов, которым требуется лишь небольшой толчок, небольшая энергия снаружи, чтобы освободиться и стать реальными. Электрон, который движется из возбужденного состояния в более низкоэнергетическое состояние в атоме, сообщает тем самым избыток энергии одному из своих виртуальных фотонов, заставляя его свободно улетать. Электрон, который поглощает энергию, захватывает свободный фотон. Процесс такого же рода склеивает ядро воедино.

Рис. 9.11. Два разных взгляда на одно и то же взаимодействие частиц - достаточно просто заменить входящее нейтрино на исходящее антинейтрино. Это процесс бета-распада, посредством которого нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино.