¿Las partículas virtuales están interconectadas con la incertidumbre de Heisenberg, la noción de que no se puede saber simultáneamente que un campo tiene energía cero y tasa de cambio cero?

Usted ha tergiversado el principio de incertidumbre de Heisenberg en la parte de su pregunta después del “-“, pero la respuesta a la primera parte es .

Lo que dicho principio dice realmente sobre el tiempo y la energía es [matemáticas] \ Delta E \ Delta t \ ge \ hbar / 2 [/ matemáticas], es decir, lleva cierto tiempo estar seguro de la energía de un sistema. Como consecuencia, uno puede “malversar del banco de energía” la energía requerida para hacer una partícula virtual “temporalmente”, siempre y cuando la “redeposite” (reabsorba dicha partícula virtual) antes de que el “auditor de energía” advierta que falta.

Esta es la noción fundamental detrás de la teoría cuántica de campos en general, y ha tenido aplicaciones dramáticas desde 1937, cuando Yukawa la usó para deducir la masa del pión del diámetro de los núcleos más pesados. (Los nucleones se mantienen unidos mediante el intercambio de piones virtuales, cuya masa limita la distancia que pueden viajar, incluso a la velocidad de la luz, antes de ser reabsorbidos).

Sí, las partículas virtuales están conectadas con el Principio de incertidumbre de Heisenberg.

En la primera cuantización, donde [matemática] \ hat {x} [/ matemática] y [matemática] \ hat {p} [/ matemática] son ​​los operadores de posición y momento en la mecánica cuántica, satisfacen la relación de conmutación:

[matemáticas] [\ hat {x}, \ hat {p}] = i \ hbar [/ matemáticas]

Esto también es válido a nivel de campos, suponiendo que tenga un campo escalar bosónico [matemático] \ phi (x) [/ matemático] y el momento conjugado [matemático] \ pi (y) [/ matemático]:

[matemáticas] [\ phi {x}, \ pi {y}] = i \ hbar \ delta (xy) [/ matemáticas]

donde el impulso conjugado está relacionado con la tasa de cambio del campo para el campo de Klein-Gordon. Las partículas virtuales entran en escena más notablemente por la relación entre energía y tiempo, vea la publicación de Jess.

Tengo entendido que las partículas virtuales existen en los estados complejos numerados entre el momento en el tiempo y el espacio donde las cosas se pueden medir con números reales. Lo que ve un observador (tanto en relatividad espacio-temporal como en física cuántica) difiere con los diferentes observadores o formas de ver las cosas. Pero hay un mundo complejo y numerado en el que todos los observadores estarían de acuerdo en teoría. Este aspecto inmutable en la Relatividad Especial es el intervalo espacio-tiempo entre eventos, pero las experiencias individuales de espacio y tiempo difieren. Este concepto de espacio-tiempo es similar a la idea de materia-energía donde la cantidad de materia más energía en cualquier sistema será la misma antes y después de una interacción o para diferentes formas de medición, pero las cantidades de materia o energía pueden parecer diferentes.

No solo están interconectados, sino que son consecuencia de la incertidumbre principal de Heinsenberg. Como sabrán, la incertidumbre heinserbg conecta la energía y el tiempo. ¡Aparecen solo por este hecho!