Виртуальные процессы

Процессы, идущие в природе, с энергетической точки зрения подразделяются на два противоположных класса – с выделением энергии и с её поглощением. Первые осуществляются легко, сами собой, в результате их прохождения материальная система переходит в более низкое энергетическое состояние, отличающееся большей устойчивостью. Например, таковы химические реакции, идущие с выделением энергии в виде тепла. Они называются экзотермическими. Энергия может выделяться не обязательно в тепловой форме – это может быть и световое излучение, и механическая работа, как при падении тела. Когда форма выделяющейся энергии не определена, то реакция называется экзоэргической. Во всех случаях слово “экзо” означает “выделение вовне” либо тепла, либо вообще энергии. Процессы, требующие для светового осуществления затрат энергии, называются эндоэргическими, а если эти затраты производятся в тепловой форме, путём подогрева, то эндотермическими. Слово “эндо” означает “поглощение внутрь”. В качестве примеров таких процессов вспомним поднятие груза на некоторую высоту, плавление льда, кипение воды. В результате эндоэргических процессов система переходит в состояние с большей энергией. Протекание эндоэргических процессов возможно только под влиянием других тел или систем, сообщающих необходимую энергию. Так как энергия микрочастицы является величиной не вполне определённой, то и в поведении микрочастицы возможно своеобразие, никогда не встречающееся и просто невозможное в макромире. Прежде всего, закон сохранения энергии, незыблемый и один из наиболее фундаментальных в макромире, для микрочастиц оказывается необязательным. В самом деле, о каком сохранении можно вести речь, если сама величина энергии неопределенна.

С неопределённостью энергии при малых промежутках времени связаны так называемые виртуальные процессы. Это обратимые процессы, проходящие в прямом и обратном направлениях за время, меньшее h\ E, где E – энергия, необходимая для осуществления данного процесса или, по крайней мере, его эндоэргической стадии, которая всегда присутствует – либо “туда”, либо “ обратно”. Так как эти процессы, во-первых, за один цикл “туда-обратно” не меняют состояние системы, а во-вторых, происходят “внутри” соотношения неопределённостей, т.е. без каких-либо затрат энергии, то они макроскопически ненаблюдаемы. Однако по такому механизму осуществляются все фундаментальные взаимодействия. Виртуальными процессами в этом случае являются процессы испускания кванта взаимодействия, пролёта его от одной взаимодействующей частицы до другой, поглощение, затем снова испускание, пролёт в обратном направлении и поглощение. Всё- это происходит за время t h\ E. (1).