Las partículas virtuales solo “existen” porque elegimos calcular los resultados en la teoría cuántica de campos usando la teoría de perturbaciones y los diagramas de Feynman. Agregamos “partículas virtuales” como líneas internas en los diagramas de Feynman y sumamos todas las posibilidades para obtener una respuesta con un cierto orden de precisión (un bucle, dos bucles, etc.). Este es solo un método de aproximación ; no hay razón para creer que así es como la naturaleza misma “calcula” las interacciones de partículas. Es solo cómo nosotros, los humanos, con nuestras habilidades limitadas, podemos intentar aproximar el cálculo.
Por definición, la respuesta “exacta” o “real” debe ser el resultado de un cálculo no perturbador , pero simplemente no sabemos cómo realizar dicho cálculo (en la mayoría de los casos). Sin embargo, un cálculo no perturbativo no necesita, en principio, introducir el concepto de partículas virtuales.
Si un concepto solo existe por un método de cálculo particular , y no existe necesariamente si el cálculo se realiza utilizando otros métodos, entonces no podemos afirmar que es una entidad física “real”.
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El punto es que observamos que dos partículas chocan, y luego observamos un montón de partículas que salen de la colisión, pero no observamos nada más. Podemos calcular la interacción usando diagramas de Feynman, y para ese propósito introducimos “partículas virtuales” en las líneas internas, pero no sabemos si eso es lo que “realmente” sucede durante la colisión.
Las superposiciones cuánticas son algo completamente distinto. Podemos crear una partícula en una superposición particular; por ejemplo, podemos crear un qubit en el estado [math] 2 ^ {- 1/2} (| 0 \ rangle + | 1 \ rangle) [/ math]. Sabemos exactamente cuál es la superposición de ese qubit; en ese sentido, es muy real . Lo que no sabemos es lo que obtendremos si lo medimos, pero eso es irrelevante.
Su afirmación de que “las superposiciones se suman de la misma forma en que se suman diferentes amplitudes de dispersión de los diagramas de Feynman con partículas virtuales” es completamente errónea . No hay resumen sobre superposiciones, nunca. Solo un estado particular dentro de una superposición de estados (en la base apropiada) puede ser el resultado de la medición; no sumamos todos los estados y no podemos saber cuál de los estados en la superposición será el que medimos, solo la probabilidad de medir cada estado.
Cuando sumamos sobre diagramas de Feynman, tampoco sumamos sobre superposiciones. Este es un error común. Las reglas de Feynman se pueden derivar utilizando la formulación integral de ruta, donde la integral de ruta es una suma sobre todas las configuraciones de campo posibles. Sin embargo, la suma sobre los diagramas de Feynman se debe a la teoría de la perturbación y no tiene nada que ver con el principio de superposición .
De hecho, la teoría de la perturbación produce una expansión asintótica , lo que significa que, después de sumar un número finito de términos, la aproximación se vuelve menos precisa . Si de alguna manera logras sumar todos los diagramas de Feynman posibles hasta un orden infinito, obtendrás la respuesta incorrecta.
Su argumento sobre las teorías cuánticas interactivas frente a las no cuánticas también es irrelevante. La teoría del campo cuántico, como cualquier otra teoría física, es un modelo matemático ; está de acuerdo con el experimento con una precisión notable, por lo que lo usamos. Si las excitaciones de los campos son o no “reales” es una cuestión filosófica , no física.
El modelo estándar es una teoría de campo que interactúa y, sin embargo, observamos las partículas del modelo estándar todo el tiempo. En una colisión de partículas, un electrón en la línea externa de un diagrama de Feynman es observable, mientras que un electrón en una línea interna (que se considera una “partícula virtual”) no es observable. Si algo es observable o no es una pregunta completamente diferente a si es “real” o no. Una observación en no filosofía, es física con los pies en la tierra.