Г.И. Тронина - Сущность виртуальности. От конструкта к онтологическому статусу (Виртуальность мира и миры виртуальных реальностей)

Идея виртуальности изменила понимание картины мира, когда во второй половине ХХ века физики приступили к изучению процессов квантования высоких энергий, особого рода частиц, проявляющих себя во время взаимодействия преобразующихся более крупных элементарных частиц. По мнению В.А. Кайдалова виртуальные частицы не особый класс частиц, существующих в возможности, но суть всеобщий универсальный аспект существования реальных частиц, проявляющийся во взаимодействиях элементарных частиц. Х. Эверрет и Дж. Уиллер полагают, что каждая актуализация, реализация (допускаемая квантовой вероятностью) дает расщепление существовавшей (до этой реализации) Вселенной на две (или более) параллельных «теневых» Вселенных – двойников. В этих бесчисленных дублерах могут быть реализованы все теоретически допустимые виртуальные возможности.

Виртуальные частицы вакуума «бьют», например, из глубин Земли через разломы коры и изменяют силу тяжести. Каждая элементарная частица окружена виртуальным облаком всех остальных частиц и содержит их в себе: каждая «состоит» из всех остальных. Однако виртуальные частицы не являются составной частью взаимодействующих элементарных частиц. От виртуальных частиц не остается следа в частицах, появившихся при взаимодействии порождении, хотя они участвуют в нем. Объективность процессов в микромире раскрывается изучением электромагнитных полей, зарядовой поляризации вакуума, гравитационных полей, продольно упорядоченных по спину фотонов. Фотон – волна-частица непрерывно движущаяся со скоростью 300 000 км /сек. Он распространяется как волна, а излучается и поглощается как частица. Фотон – частица, так как замкнут по контуру электромагнитным моментом, и локализуется в пространстве. Его колебания относительно геометрического центра придают ему волновые свойства. Фотон движется прямолинейно, одновременно вращается и колеблется, формирует кинетический момент – спин, чем удерживается на прямолинейной траектории. Фотоны – переносчики волн электромагнитного взаимодействия электронов. Физики полагают, что фотонные состояния возникают из вакуума при помощи операторов рождения с t k a. Фотонная «нить» расщепляется, нити сцепляются (эффект интерференции). Квантовая физика изучает процессы обмена электронов фотонами. Можно предположить, что в микромире фотоны чем-то отличаются друг от друга. Не отличающиеся были бы «не интересны» друг другу. Испуская «свои» фотоны, электроны вбирают в себя «чужие» фотоны, поглощают их, обмениваются фотонами друг с другом. («Сам» электрон – это левоспиральный фотон, замкнутый «кольцами», частица – волна.) Квантово-полевая теория электронов и фотонов описывает взаимодействия электромагнитных полей и электрически заряженных частиц. Взаимодействие двух электронов происходит в результате обмена виртуальными фотонами. Виртуальный фотон первого электрона «устремляется» ко второму электрону, а тот одновременно «посылает» свой фотон к первому электрону. Вокруг протона и нейтрона имеется сложное поле сил. Такое поле наглядно можно представить как виртуальное облако, своеобразную мезонную «шубу». Это «облако» существенно определяет свойства протона и нейтрона, поскольку мезоны входят в структуру этих элементарных частиц. Виртуальное облако электронно-протонного поля и нейтрино вносят свой вклад в свойства протона и нейтрона. Протон и нейтрон «обязаны» своим существованием всем остальным частицам. Принцип – «все состоит из всего» – принцип ядерной демократии справедлив для сильно взаимодействующих частиц. Свойства протона и нейтрона тождественны в отношении ядерного взаимодействия. Эти частицы – два различных состояния одной и той же частицы. Одна заряженная частица (протон), другая – нейтральная (нейтрон) составляют изотопический дуплет, в котором различаются проекции изотопического спина в некоем «внутреннем» изотопическом пространстве. «Возникновение – исчезновение» фотонов, порождение фотонами электронно-позитронной пары, аннигиляция этой пары потребовали развития представления о квантово-волновом поле как системе с бесконечным числом степеней свободы, квантовых волн (или частиц) возбуждения и поглощения возбуждения. Переносчиками взаимодействия служат восемь «цветных» самодействующих глюонов – квантов сильного взаимодействия. Адроны при высоких энергиях взаимодействуют друг с другом путем обмена комплексом виртуальных частиц. Каждый акт поглощения и испускания виртуальных частиц невозможен без нарушения связи между импульсом и энергией.

Целый ряд физических эффектов объясняется коллективными взаимодействиями реальных частиц с виртуальными частицами. Более того, согласно современным космологическим теориям, происхождение Вселенной обязано гигантской флуктуации энергии квантового вакуума. Он состоит из электрических диаполей, из положительных и отрицательных «элементарных» зарядов, окруженных магнитным (массовым) континуумом. В физическом вакууме непрерывно происходит самопроизвольное рождение и уничтожение виртуальных частиц с массой электрона (материализованных порцией энергии) за промежуток времени порядка 10 -26секунды как следствие квантовых флуктуаций в соответствии с соотношениями неопределенности. Время их существования настолько мало, что ни с одной элементарной частицей они не успевают обменяться энергией и существуют как вакуумный «туман», как «облачко» вокруг более крупных частиц, оказывая реальное воздействие на частицы. Флуктуации энергии квантового вакуума имеют бесконечно широкий диапазон частот. Сложные структуры квантового вакуума – та первооснова, которая определяет фундаментальные свойства нашего мира в целом. Он – наинизшее энергетическое состояние всех полей – потенциальное бытие с высокой степенью хаотичности и неопределенности. В нем нет реальных частиц: появляющиеся в нем частицы (электроны и позитроны) тотчас аннигилируют, а потому о них говорят как о не реальных, а виртуальных (могущих проявиться) частицах. Индивидуально эти частицы не проявляют себя, но как системный ансамбль заметно влияют на различные свойства материи. Вакуумный виртуальный «туман» – совершенно реальный феномен. Можно подсчитать энергию гравитационного взаимодействия виртуальных частиц, обуславливающую отличную от нуля плотность энергии в вакууме. Разделив величину плотности энергии на секунду в квадрате, получим плотность вакуумной «жидкости». Вакуум виртуально содержит все возможные частицы и состояния, которые могут из него, как из «ничего», рождаться. В квантовом поле виртуальные частицы существуют в наинизшем энергетическом состоянии. Сами они выступают «вторичным» возбужденным состоянием вакуума. Виртуальные частицы – совершенно реальные физические феномены.