Стохастическая электродинамика: Вариации классической электродинамики
Stochastic electrodynamics
Стохастическая электродинамика (SED): расширение классической электродинамики, включающее классическое излучение и нулевые флуктуации. Объяснение эффекта Казимира.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Вариация классической электродинамики
Variation of classical electrodynamics
Стохастическая электродинамика (SED) расширяет классическую электродинамику (CED) теоретической физики, добавляя гипотезу о существовании классического поля излучения, инвариантного относительно преобразований Лоренца, обладающего статистическими свойствами, аналогичными свойствам электромагнитного поля нулевых колебаний (ZPF) квантовой электродинамики (QED).
Stochastic electrodynamics (SED) is extends classical electrodynamics (CED) of theoretical physics by adding the hypothesis of a classical Lorentz invariant radiation field having statistical properties similar to that of the electromagnetic zero point field (ZPF) of quantum electrodynamics (QED).
Основные ингредиенты
Стохастическая электродинамика объединяет две общепринятые классические идеи – электромагнетизм, вытекающий из уравнений Максвелла для точечных зарядов, и движение частиц, обусловленное силами Лоренца – с одной нестандартной гипотезой: классическое поле обладает излучением даже при T=0. Существование этого излучения нулевой точки выводится из наблюдений макроскопических сил Казимира при низких температурах. Экспериментальные измерения силы между двумя незаряженными проводящими пластинами в вакууме, при стремлении температуры к нулю, не обнуляются, как это предсказывает классическая электродинамика. Интерпретация этого результата как свидетельства классического излучения нулевой точки приводит к модели стохастической электродинамики.
Stochastic electrodynamics combines two conventional classical ideas – electromagnetism derived from point charges obeying Maxwell's equations and particle motion driven by Lorentz forces – with one unconventional hypothesis: the classical field has radiation even at T=0. This zero point radiation is inferred from observations of the (macroscopic) Casimir effect forces at low temperatures. As temperature approaches zero, experimental measurements of the force between two uncharged, conducting plates in a vacuum do not go to zero as classical electrodynamics would predict. Taking this result as evidence of classical zero point radiation leads to the stochastic electrodynamics model.
Краткая история
Стохастическая электродинамика – это термин, объединяющий различные исследовательские направления, основанные на предположении о существовании лоренц-инвариантного случайного электромагнитного излучения. Основные идеи существовали давно, но более целенаправленные усилия, начавшиеся в 1960-х годах, по-видимому, были инициированы Маршаллом (1963) и Брэффордом. Впоследствии, Тимоти Бойер, Луис де ла Пенья и Ана Мария Сетто были, пожалуй, наиболее продуктивными авторами в 1970-х годах и позднее. Другие исследователи вносили свой вклад, предлагали изменения и разработки, сосредоточенные на применении СЭД к задачам квантовой электродинамики. Отдельное направление исследований посвящено более раннему предложению Вальтера Нернста, который пытался использовать концепцию СЭД классического ZPF для объяснения инерциальной массы как результата вакуумной реакции. В 2010 году Каваллери и др. представили SEDS (как они называют это, "чистую" СЭД плюс спин) в качестве фундаментального усовершенствования, которое, по их утверждению, потенциально преодолевает все известные недостатки СЭД. Они также утверждают, что SEDS объясняет четыре наблюдаемых эффекта, которые до сих пор не находят объяснения в КЭД, а именно: 1) физическую природу ZPF и его естественный верхний предел; 2) аномалию в экспериментальных исследованиях массы покоя нейтрино; 3) происхождение и количественное описание шума 1/f; и 4) высокоэнергетический хвост (~ 1021 эВ) космических лучей. Для разграничения квантовой механики и SEDS предлагается провести два эксперимента по дифракции электронов на двойной щели. В 2013 году Ауньон и др. показали, что взаимодействия Казимира и Ван дер Ваальса являются частным случаем стохастических сил от электромагнитных источников при выборе широкого спектра Планка и некоррелированных волновых полей. Исследуя флуктуирующие частично когерентные светоизлучатели с заданным распределением спектральной энергии в оптическом диапазоне, была установлена связь между стохастической электродинамикой и теорией когерентности, что открывает возможность оптического создания и управления как полями нулевой точки, так и силами Лифшица тепловых флуктуаций. Кроме того, это прокладывает путь к созданию большего числа стохастических сил с использованием узкополосных источников света для тел с частотно-зависимым откликом.
Stochastic electrodynamics is a term for a collection of research efforts of many different styles based on the ansatz that there exists a Lorentz invariant random electromagnetic radiation. The basic ideas have been around for a long time, but Marshall (1963) and Brafford seem to have originated the more concentrated efforts that started in the 1960s. Thereafter Timothy Boyer, Luis de la Peña and Ana María Cetto were perhaps the most prolific contributors in the 1970s and beyond. Others have made contributions, alterations, and proposals concentrating on applying SED to problems in QED. A separate thread has been the investigation of an earlier proposal by Walther Nernst attempting to use the SED notion of a classical ZPF to explain inertial mass as due to a vacuum reaction. In 2010, Cavalleri et al. introduced SEDS ('pure' SED, as they call it, plus spin) as a fundamental improvement that they claim potentially overcomes all the known drawbacks of SED. They also claim SEDS resolves four observed effects that are so far unexplained by QED, i. e., 1) the physical origin of the ZPF and its natural upper cutoff; 2) an anomaly in experimental studies of the neutrino rest mass; 3) the origin and quantitative treatment of 1/f noise; and 4) the high energy tail (~ 1021 eV) of cosmic rays. Two double slit electron diffraction experiments are proposed to discriminate between QM and SEDS. In 2013, Auñon et al. showed that Casimir and Van der Waals interactions are a particular case of stochastic forces from electromagnetic sources when the broad Planck's spectrum is chosen, and the wavefields are non correlated. Addressing fluctuating partially coherent light emitters with a tailored spectral energy distribution in the optical range, this establishes the link between stochastic electrodynamics and coherence theory; henceforth putting forward a way to optically create and control both such zero point fields as well as Lifshitz forces of thermal fluctuations. In addition, this opens the path to build many more stochastic forces on employing narrow band light sources for bodies with frequency dependent responses.