虚粒子
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虚粒子(英语:virtual particle),意即虚构粒子、假想粒子,是在量子场论的数学计算中建立的一种解释性概念,指代用来描述亚原子过程例如撞击过程中粒子的数学项。但是,虚粒子并不直接出现在计算过程的那些可观测的输入输出量中,那些输入输出量只代表实粒子。虚粒子项代表那些所谓离质量壳(off mass shell)的粒子。例如,它们沿时间反演、能量不守恒、以超光速移动,每条看起来都和物理基本原理相悖。虚粒子发生在那些大致可被实输出量相消的组合项中,因此才产生前述那些不实的冲突。虚粒子的虚“事件”通常看起来是一个紧接著另一个发生,例如在一次撞击的时长中,所以他们显得短命。如果在计算中略去那些被诠释为代表虚粒子的数学项,计算结果将变成近似值,有可能较大地偏离完整计算得到的正确而且精确的结果。[1][2][3]
量子理论不同于经典理论。区别在于对于亚原子过程的内部机制的计算。经典物理不能处理这种计算。海森堡认为,在亚原子过程例如碰撞中,到底“实际上”“真正”发生什么,是不可直接观测的,也没有可用以描述的单一而且物理明确的图像。量子力学具有这样的特质:即它可以避开关于内部机制的思考。它把自己限制在那些实际上可观测可感知的方面。但是,虚粒子则是一种概念化的手段,通过给亚原子过程的内在机制提供假设性的诠释性图像,它试图绕过海森堡的洞察。
虚粒子不必具有和对应实粒子相等的质量。这是因为它短命而且瞬变,所以不确定性原理允许它不必守恒能量和动量。虚粒子存活得越久,它的特征就越接近实粒子。
虚粒子出现在许多过程中,包括粒子扩散和卡西米尔效应。在量子场论中,即使是经典力_例如电荷间的电磁吸引力和推斥力_也可被认为是源于荷间的虚光子交换。
不应将反粒子跟虚粒子或者虚反粒子相混淆。