Maailmataju

ehk kvantide ( s.t. osakeste ) kokkusaamisel. Interaktsiooni tugevuse määrab ära elektroni laeng e.
Kvantsüsteemi energiat kirjeldab hamiltoniaan H. Schrödingeri võrrand on kvantmehaanika
põhivõrrand. Selle järgi kirjeldab hamiltoniaan kvantsüsteemi ajalist arengut. Schrödingeri esituses
antud olekufunktsioonide korral kirjeldab lainefunktsiooni Schrödingeri võrrand. Kuid Heisenbergi
esituses on olekufunktsioonid ajas muutumatud, kuid ajalist arengut kirjeldavad operaatorid. See on
tegelikult sisuliselt sama mis Schrödingeri esitus. Kvantväljateoorias aga kasutatakse interaktsiooniesitust,
mille korral sõltub olekufunktsiooni ajaline areng ainult interaktsioonihamiltoniaanist, mitte
vabade väljade hamiltoniaanist. Hamiltoniaan ise koosneb vabade väljade hamiltoniaanist ja
interaktsioonihamiltoniaanist. Väljavektor sisaldab elektron-positron- ja elektromagnetvälja.
Väljavektori muutust kirjeldatakse mingisuguse operaatoriga S, mida kujutatakse ka
maatriksvõrrandina. Seda nimetatakse hajumise maatriksiks ehk S-maatriksiks. Erinevaid
kvantolekuid erinevates ajahetkedes seob S-maatriksi mingi element. Vastava kvantoleku ülemineku
tõenäosust saab välja arvutada siis, kui on teada vastava maatrikselemendi väärtust.
Kronoloogilise korrutise korral järjestatakse kõik väljaoperaatorid aja kahanemise järjekorras.
Kuid kvantelektrodünaamikas kasutatakse hoopis normaaljärjestust, mille korral paigutatakse kõik
tekkeoperaatorid kao-operaatoritest vasakule. Nii võrdub vaakumi energia ja impulss nulliga.
Vaakumi polarisatsioon seisneb kvantväljateooria järgi selles, et elektroni laeng tekitab enda
ümbritsevas ruumis ehk vaakumis virtuaalsete osakeste toimel intensiivseid protsesse. Elektroni
negatiivse laengu ümbritsevas ruumis organiseeruvad positiivsed laengud üldiselt elektronile
lähemale, kuid negatiivsed laengud aga kaugemale.
Kvantväljateooria järgi on kogu Universumi vaakum täis virtuaalseid osakesi ja seetõttu on
vaakum tegelikult lõpmata kõrge energiatihedusega. Kuid renormeerimise tulemusena võime selle
vaakumi energiatiheduse lugeda ikkagi praktiliselt nulliks, sest selline energianivoo, mis täidab
ühtlaselt kogu meie Universumi ruumi, ei ole tegelikult niikuinii mingil moel avalduv ega
mõõdetav. 0 väärtuse võime lugeda mistahes kohta energiaskaalal.
Elektromagnetlaine ( näiteks valguslaine ) ei ole tegelikult pidev, vaid see liigub ruumis
„portsjonite“ ehk kvantide kaupa. Vastavalt kvantelektrodünaamika ehk kvantväljateooria seaduste
järgi võib elektromagnetvälja vaadelda ka kui virtuaalsete footonite kogumina või nende voona.
Elektriliselt laetud osakeste omavaheline vastastikmõju ehk interaktsioon seisneb tegelikult selles,
et üks osake neelab ühe footonist, mille kiirgas esimene. See tähendab seda, et laetud osakesed
vahetavad omavahel footoneid. Iga laetud osake tekitab enda ümber välja, mis tegelikult reaalselt
seisneb footonite kiirgamises ja neelamises. Need footonid pole aga reaalsed, vaid neid mõistetakse
virtuaalsetena. Neid virtuaalseid osakesi pole võimalik avastada nende eksisteerimise ajal. See
teebki need virtuaalseteks. Tavaliselt on footoni ja mingi laetud osakese summaarne energia suurem
kui paigaloleval laetud osakesel ( footonil endal laengut ei ole ). See aga rikub energia jäävuse
seadust. Kuid kui laetud osakese poolt kiiratud footon neelatakse sama või mõne teise laetud
osakese poolt enne ajavahemiku Δt = h/ΔE möödumist, siis ei ole võimalik avastada energia jäävuse
seaduse rikkumist. ΔE näitab energia kõrvalekallet impulsiga määratud väärtusest E 2 = p 2 c 2 + m 2 c 4 .
Reaalne footon, mis võib kiirguda näiteks kahe laetud osakese põrkel, võib eksisteerida aga
piiramatult kaua. Kahe ruumipunkti vahel, mille vahekaugus on l = cΔt, on virtuaalsel footonil
võimalik anda vastastikmõju ja seda siis Δt jooksul. Elektromagnetjõudude mõjuraadius võib olla
mistahes suur, sest footoni energia E = hf = mc 2 saab olla ükskõik kui väike. Valguse osakesi ehk
footoneid kirjeldabki kvandienergia võrrand E = hf = mc 2 , kus f on laine sagedus ja h on Plancki
konstant väärtusega 6,62 * 10 -34 Js.
Välja vahendavad osakesed ei ole reaalsed, vaid on virtuaalsed, sest nad kannavad edasi energiat
ja impulssi sõltumatult. Elektron võib kanda energiat, mis on väiksem tema seisumassist. Impulss,
mida kantakse parajasti üle, ei pruugi olla suunatud tekkepunktist neeldumispunkti. Virtuaalne
footon võib omada ka pikipolarisatsiooni komponenti. Sellepärast ongi need osakesed ebareaalsed
ja seetõttu kutsutakse neid virtuaalseteks osakesteks. Nende olemasolu ei ole võimalik katseliselt
tõestada.
Kui elektriväljas tekib lahtine aegruumi lõkspind, siis seda pinda läbivad elektrivälja jõujooned.
Kvantelektrodünaamika järgi välja tegelikult pole, vaid eksisteerivad virtuaalsed osakesed footonid,
mida siis vastavalt kiiratakse või neelatakse. Küsimus on nüüd selles, et kuidas osakesed nimega
163