"Виртуальные" частицы ?

[BSA]

Расскажите, если кто-ниудь знает ...
В вакуме могут самопроизвольно рождаться частицы и античастицы, но время их существования очень мало.
Вопрос: успевают ли они за время своего существования создать гравитационное поле?
А если да, то может ли этот вид материи быть той "темной"  недостающей частью материи, которую ищут и не могут найти?

[Stepa]

Да, успевают. Только вот на очень маленькое расстояние, поскольку скорость света никто не отменил. И легкие они, страшно легкие для гравитации.
Насколько слабо, попробую вам объяснить.
Есть явление в спектрах атомов, называется сдвиг Лэмба. Возникает оно от того, что в поле электрона рождаются электрон-позитронные пары, а электрон притягивает их к себе, и становится как бы сферой из большого количества электронов. Заряд электрона увеличился, и на масштабе атома влияние таково, что спектр, рассчитанный по уравнению Шредингера немного сдвигается. Для характерных частот спектра (5-7)*1е15 Гц ,т.е. видимый свет, сдвиг бывет около 5е9 Гц, т.е. эффект очень малый. Теперь, гравитация гораздо слабее, чем электричество, и этот эффект гравитации в атоме будет очень мал. Раз в 1е120 слабее ). Поэтому темной материей это быть не может.
Вообще, вопрос о темной материи возник тогда, когда обнаружили, что диски галактик имеют плоские(прямые) кривые вращения (flat rotational curves), когда этого не должно быть. Так что этот вопрос имеет макроскопический характер, и гравитация от виртуальных частиц не успевает покинуть место, где они образовались.

Почему галактические кривые, по идее, не должны быть плоскими(прямыми), видно из следующего экскурса:
Считая, что ядро притягивает все остальное в галактике:
G*M/R**2=V**2/R, т.е. V ~ 1/sqrt(R),  а на деле V ~ R. Это можно объяснить наличием распределенной темной материи с большой массой.

Вообще говоря, из вакуума можно родить все. Нвдо только приложить энергию, и все появится.

[sergei]

Вообще, вопрос о темной материи возник тогда, когда обнаружили, что диски галактик имеют плоские(прямые) кривые вращения (flat rotational curves), когда этого не должно быть.

А по-моему, этот вопрос возник тогда, когда стали измерять скорости галактик в их скоплениях. Оказалось, что при массе скопления, определенной на основе видимого вещества, галактики не смогут удерживаться вместе силами гравитации, так как имеют слишком большие скорости. Однако этого не происходит.

Вообще говоря, из вакуума можно родить все. Нвдо только приложить энергию, и все появится.

Как все просто у Вас. Зачем же тогда астрофизики "ломают" себе голову над теориями о происхождении Вселенной?

Кстати, в моей теме лежит ссылка на статью, посвещенную этому вопросу. Посмотрите, если интересно.

[bob]

Виртуальные частицы успевают создать гравитационное поле, но точно пропорционально энергии электрослабого. опять порекомендую Леона Бриллюена "Новый взгляд на теорию относительности". Хоть этому "новому" ВЗГЛЯДУ уже 40 лет, но актуальности он не утратил.

[Stepa]

>но точно пропорционально энергии электрослабого.
А почему вы сильное выбросили? Чем оно вам не по душе? И знал ли Бриллюэн о объединении? В его время спорили насчет способа взаимодействия в феноменологической теории Ферми (S,V,A,T), и только много позже нашли, что это V-A теория.

[Stepa]

Вообще говоря, из вакуума можно родить все. Нвдо только приложить энергию, и все появится.

Как все просто у Вас. Зачем же тогда астрофизики "ломают" себе голову над теориями о происхождении Вселенной?

Кстати, в моей теме лежит ссылка на статью, посвещенную этому вопросу. Посмотрите, если интересно.

Интересная статья. В конце я даже прослезился...
Они ломают голову над тем, где такие энергии брать и над вероятностями процессов. Когда был БВ, тепература была такой, что рождались любые частицы. Когда начало все расширятся и охлаждаться, то равновесие нарушилось, и те тяжелые реликты, которые выпали из равновесия, начали распадатся на легкие. И т.д. Может, какие-нибудь реликтовые частицы и остались во Вселенной, особенно если они только слабо взаимодействуют (WIMPы). Вообще, приложив энергию, равную массе покоя гаечного ключа, можно получить гаечный ключ . Но, чтобы поднять вероятность, нам придется резко поднять энергию, да и может оказаться, что процесс образования гаечных ключей подавлен, а вылезают только отвертки . Поэтому лучше возьмем кусок стали, и обработаем на станке. Можно даже анти гаечный ключ получить.

[Che]

Позвольте ,я покажу, почему  галактические кривые должны быть плоскими(прямыми):
G*M/R**2=V**2/R,
1. Для равномерно заполненной веществом центральной части  М=1,33pi po R**3. откуда V ~ R.
2. Соответственно, для плоского диска  или удаленных частей галактики М=4pi po R**2. откуда V ~ sqrt(R),
Ну а если центральная часть галактики  слаба (например, выгорела или взорвалась), то само po ~  R **а ,  a>0
.Откуда для случая 1 : V ~ R**(1+а/2) – обратный загиб ветвей,
. А для случая 2 : V ~ R**(1/2+а/2) –  все три возможности для  a<1, a=1, a>1
 
Темная материя остается не при чем.
 
А кто ввел термин "темная материя",  и почему?

Дальше-то как раз понятно, когда до плоской Вселенной стало не хватать светлого вещества, ухватились за идею темной материи.

Осталось сделать последний шаг.
Раз темной материи нет в достаточном количестве, а Вселенная плоская, то ...
...  
...  
...  
...  
...  
...  
...  
нет БВ.
 

[Alex P]

    Проблема связи энергии вакуума с гравитацией по моему ности больше концептуальный, чем физический характер. Дело в общем-то как мне представляется состоит в следующем. По современным представлениям материя описывается квантовыми полями (операторными обобщенными фунциями), которые действуют в некотором гильбертовом пространстве состояний физической системы. Эти квантовые поля можно разбить на операторы рождения и уничтожения квантов поля. При этом для того, чтобы материя вообще существовала, необходимо наличие базового вакуумного состояния |0>, в котором нет частиц (квантов) и из которого операторы рождения производят частицы. Но тем не менее это состояние обладает энергией, более того эта энергия бесконечна. Даже если применить некоторое разумное обрезание расходящихся интегралов, то все равно эта энергия оказывается коллосальной. В квантовой теории поля с этой бесконечностью худо-бедно научились справляться "перенормировками". Но применительно к ОТО возникает вопрос: Если энергия вакуума не фикция, то по принципу эквивалентности, она должна давать вклад в правую часть уравнений ОТО, тогда почему этого по видимому не происходит? С другой стороны в уравнениях ОТО можно ввести член, прямо пропорциональный метрике, в левую часть, который часто ассоциируют с энергией вакуума (лямда - член). Тогда если он имеет смысл, то каким боком он связан с вакуумным сосотоянием квантовой теории поля?

 Alex P

[BSA]

Спасиббо всем, кто ответил!
Но у меня остался маленький вопрос - что означают слова, что гравитационное поле создастся на маленькое расстояние.
Ведь если частицы уже исчезли, но созданная ими "гравитационная волна" распространяется во все стороны со скоростью света, или это не так?

[Дмитрий Вибе]

Ну а если центральная часть галактики  слаба (например, выгорела или взорвалась), то само po ~  R **а ,  a>0

Никак я не пойму, Che, когда Вы говорите серьезно, а когда --- нет. На всякий случай отвечу. Во-первых, что значит, выгорела? С точки зрения гравитации не важно, что притягивает, --- звезда или оставшиеся от нее уголья (кстати, звездные "огарки" --- одни из кандидатов в темную материю). Во-вторых, у нашей Галактики (чтобы далеко не ходить) кривая вращения --- плоская. И никакого выгорания в центре не наблюдается. Плоские кривые вращения --- типическое явление, а вот галактик с отсутствующим центром я что-то не припоминаю.

Темная материя --- потому что гравитирует, но не светится.

[bob]

Уважаемый Дмитрий, Сhe, имел в виду под словами "выгорела" полное или частичное превращение массы в энергию. Испущенная бозонные волны от "выгоревшего объекта" продолжают гравитировать к центру расширения, но продолжение расширения вводит всё большее число объектов "внутрь" их расширяющейся сферы. Если мы живём внутри этой сферы, их масс-энергия потеряна для нас безвозвратно, пока красное смещение не сменится синим. Так сказать, гравитация испущенного электромагнитного поля обратной силы не имеет

[Alex P]

Спасиббо всем, кто ответил!
Но у меня остался маленький вопрос - что означают слова, что гравитационное поле создастся на маленькое расстояние.
Ведь если частицы уже исчезли, но созданная ими "гравитационная волна" распространяется во все стороны со скоростью света, или это не так?

 Эти слова ничего не означают. Чтобы всерьез говорить о связи виртуальных квантовых сосотояний с гравитацией, надо иметь хотя бы наметки квантовой теории гравитации, а ее по (перенормируемой) по сей день нет. И я полагаю, что на проторенных путях ее и быть не может. Здесь возникает фундаментальный вопрос: А как вообще формируются метрические отношения из квантовых состояний?  Но ответить на это вопрос должна теория, которая изначально не может оперировать с таким понятием  "многообразие" (т.е. пространство-время ) ,как базовым.

 Alex P

[bob]

Куда бы ни двигалась гравитационная волна, она никогда не возвращается к источнику. Поэтому, если Вы живёте на поверхности источника, потерявшего часть масс-энергии на излучение, эта масс-энергия больше никогда не окажет на Вас никакого действия. Она просто утеряна. "Выгорела", по меткому выражению Che. Ни гравитация , ни излучение от неё никогда Вас больше не коснутся, так как она расширяется от Вас со скоростью света. По поводу квантовой гравитации, Вы правы - это мечта, не более. Другое дело, что перенормируемая теория гравитации невозможна, что заставляет задуматься и о верности КЭД. Перенормируемые теории - верный путь к нагромождению ошибок. КЭД и КХД должны быть пересмотрены. Перенормируемая теория симметрична и удобна, в ней выполняются законы сохранения, но кто сказал, что реальность должна быть удобна для нас и наших расчётных методов?

[Che]

Никак я не пойму, Che, когда Вы говорите серьезно, а когда --- нет. Во-первых, что значит, выгорела? ...(кстати, звездные "огарки" --- одни из кандидатов в темную материю). Во-вторых, у нашей Галактики (чтобы далеко не ходить) кривая вращения --- плоская. И никакого выгорания в центре не наблюдается.

Здравствуйте, Дмитрий!
Вы и Боб четко чувствуете и понимаете  даже то, что я недосказал.
"Огарок" едва ли содержит процент первоначальной массы, зато маломассивных, но ярких горячих облаков в центре любой галактики должно быть предостаточно.
Конечно, формулы слишком приближенные.
Во-первых, большая скорость вокруг центра галактики требует  релятивисткой попраки к силе  притяжения.
Во-вторых, необходимо учитывать  притяжение свооего "рукава", так как нельзя игнорировать неравномерность распределения массы вокруг конкретной звезды, особенно вне сферы с радиусом, равным расстоянию до центра галактики.
Чтобы далеко не ходить -  где можно посмотреть (с этой точки зрения) распределение вещества (светящегося) в нашей Галактике?

[Дмитрий Вибе]

"Огарок" едва ли содержит процент первоначальной массы, зато маломассивных, но ярких горячих облаков в центре любой галактики должно быть предостаточно.

Огарок, то бишь, белый карлик для малломассивных звезд (скажем, меньше половины Солнышка) забирает в себя практически всю массу звезды. Солнце, став белым карликом, сохранит более половины массы. Так что "огарки" могут составлять весьма заметную долю "темного вещества". Кое-кто даже говорит, что эта доля --- 100 процентов.

А вот утверждение по поводу облаков, извините, безосновательно. Откуда же это они возьмутся в центре любой галактики?

По поводу распределения светящегося вещества, то есть, звезд, по-моему, можно просто брать экспоненциальное распределение, не мудрствуя лукаво, с характерным масштабом, скажем, 4-5 кпс.

[BSA]

Извините, но я хотел бы вернуться к сути вопроса ...
Гравитационная волна распространяется от пары "виртуальных" частиц, и когда они исчезают, не действует на место "рождения".
Но ведь в каждый момент времени "виртуальных"  частиц рождается и пропадает не одна пара, и наверное не две, а гораздо больше.
Поэтому вопрос: а можно ли в принципе зафиксировать возникающее гравитационное поле?
И второй вопрос.
В одной из статей я читал, что из ОТО следует, что пространство неразрывно связано с материей, а точнее: если не было бы материи, то небыло бы и пространства, т.к. не существовало бы гравитации, т.е. пространство может существовать только искривленным.
Так вот, в свете гипотезы о гравитации от "виртуальных" частиц, можно ли предположить, что пространство является самодостаточным, и имеет в отсутствии материи некоторую кривизну?

[Alex P]

Извините, но я хотел бы вернуться к сути вопроса ...
Гравитационная волна распространяется от пары "виртуальных" частиц, и когда они исчезают, не действует на место "рождения".
Но ведь в каждый момент времени "виртуальных"  частиц рождается и пропадает не одна пара, и наверное не две, а гораздо больше.
Поэтому вопрос: а можно ли в принципе зафиксировать возникающее гравитационное поле?

Виртуальные частицы (или лучше говорить - вируальные состояния) возникают, как промежуточные состояния при разложении решений квантовой теории в некие ряды и в общем по видимому не отражают точно, что именно происходит с вакуумом, поэтому лучше не употреблять слова "виртуальные частицы" всуе.
К тому же никто не знает, порождают ли флуктуации метрики вакуумные флуктуации. Вообще то должны по идее, но непосредственно зафиксировать эти флуктуации вряд ли возможно.

И второй вопрос.
В одной из статей я читал, что из ОТО следует, что пространство неразрывно связано с материей, а точнее: если не было бы материи, то небыло бы и пространства, т.к. не существовало бы гравитации, т.е. пространство может существовать только искривленным.

 Это брехня. В ОТО пространство-время обходится прекрасно и без материи, только в отсутствии космологического члена допустимым решением может быть плоское пространство-время, а при его наличии плоским пространство-время быть не может.

Так вот, в свете гипотезы о гравитации от "виртуальных" частиц, можно ли предположить, что пространство является самодостаточным, и имеет в отсутствии материи некоторую кривизну?

 При наличии космологического члена - ответ да ( имеет кривизну). Но возникает вопрос, который уже приводился - как космологический член - "энергия ваккума" связан с энергией квантового вакуума. Подчеркну, что видимо вопрос тут не в квантовых флуктуациях, как таковых, а собственно с энергией вакуума, которая должна по идее быть очень велика.

 Alex P

[bob]

Согласен с BSA в области невозможности детектирования гравитационных волн, но это тема отдельной дискуссии.

[ing]

Добрый вечер. Прозвучала мысль о достаточности пространства для рождения гравитации.
На мой взгляд можно предложить две возможности:
1 В двумерном варианте это слегка помятый лист и поскольку пространство это основа, а масса вторична, то вся масса в виде мусора ссыпается в углубления. Правда трудно объяснить аккуратную форму лунок.
2 Должна существовать среда каторая в своем движении увлекает массы и закручивает ее в "водоворотах".
Выбирайте. ing.

[ing]

P.S. к предыдущему. Предлагаю в подтверждение или опровержение к п.2 провести численную оценку.
Если Пионер недобирает в скорости, то возможно он тормозится из-за вязкости "вакуума". Длина пути и недостаток в уровне кинетической энергии аппарата известны. Далее полученую величину вязкости подставить в выкладки che. Поскольку его оценка не учитывает космологическое расширение получим 3 варианта ответа:
1свет тормозится слишком быстро.
2совпадает с результатом che.
3расширение совмещается со старением света.