Confusión en la comprensión de las fluctuaciones cuánticas y la energía del vacío [duplicado]

Casi todo, desde la página de wikipedia que vinculas, es simplemente falso o, en el mejor de los casos, muy engañoso. En mi humilde opinión, esa página fue escrita por alguien que no sabe nada sobre mecánica cuántica más allá de lo que uno podría encontrar en los documentales de televisión. "Ni siquiera está mal" me vino a la mente muchas veces mientras leía el artículo.

En física cuántica, una fluctuación cuántica (o fluctuación del vacío cuántico o fluctuación del vacío) es el cambio temporal en la cantidad de energía en un punto del espacio, como se explica en el principio de incertidumbre de Werner Heisenberg.

No, en absoluto. En la mecánica cuántica, no hay fluctuaciones en absoluto. Una fluctuación es un concepto estadístico; desafortunadamente, hay muchas palabras en QM tomadas de la mecánica estadística. Por ejemplo, las "funciones de correlación" en QM no miden las correlaciones. Es simplemente una terminología engañosa.

La energía no fluctúa de un punto a otro o de vez en cuando. La energía se conserva localmente, se conserva exactamente localmente, no en promedio. QM no es mecánica estadística. No es como en la mecánica clásica, cuando se estudia un gas de partículas, donde puedes tener fluctuaciones térmicas. El hecho de que, en QM, no se pueda medir simultáneamente la posición y el momento de una partícula es radicalmente diferente del hecho de que, en mecánica estadística, la velocidad del gas fluctúa alrededor del valor promedio.

Ah, y el HUP no tiene nada que ver con la energía.

De acuerdo con una formulación del principio, la energía y el tiempo pueden estar relacionados por la relación$\Delta E\Delta t\ge\frac{1}{2}\hbar$. Esto permite la creación de pares de partículas virtuales partícula-antipartícula. Los efectos de estas partículas son medibles, por ejemplo, en la carga efectiva del electrón, diferente de su carga "desnuda".

No. Eso no es cierto. Nada aquí es cierto.

Las fluctuaciones cuánticas pueden haber sido muy importantes en el origen de la estructura del universo: según el modelo de inflación, las que existían cuando comenzó la inflación se amplificaron y formaron la semilla de toda la estructura observada actualmente. La energía del vacío también puede ser responsable de la actual expansión acelerada del universo (constante cosmológica).

Ni una sola razón (teórica ni experimental) para creer que esto es cierto.

Una fluctuación cuántica es la aparición temporal de partículas energéticas en el espacio vacío, como lo permite el principio de incertidumbre. El principio de incertidumbre establece que para un par de variables conjugadas como posición/cantidad de movimiento o energía/tiempo, es imposible tener un valor determinado con precisión de cada miembro del par al mismo tiempo. Por ejemplo, un par de partículas puede salir del vacío durante un intervalo de tiempo muy corto.

No. (Casi) Todo aquí es falso. Las partículas no aparecen y desaparecen temporalmente. Y, si eso fuera cierto, no tendría nada que ver con el HUP. No existe una relación lógica en las diferentes oraciones de este párrafo. La parte "Por ejemplo" no se deriva de lo que se dijo antes.

Una extensión es aplicable a la "incertidumbre en el tiempo" y la "incertidumbre en la energía"

No, no es. ¿Por qué lo haría?

En la teoría cuántica de campos, los campos experimentan fluctuaciones cuánticas.

No. No encontrará esta afirmación en ningún libro sobre QFT. Solo en ciencia pop.

Ahora, a tu pregunta.

Entonces, decir que un campo cuántico está fluctuando es simplemente una declaración manual del hecho de que su valor (en el vacío) en un punto dado en el espacio-tiempo no está determinado con precisión (es decir, no está bien definido) y esto da como resultado un ¿energía de vacío distinta de cero?

El valor de cualquier campo en un punto no está determinado con precisión, pero no tiene nada que ver con las fluctuaciones. Tiene que ver con el hecho de que los campos son distribuciones y, por lo tanto, para extraer un número de ellos, debe integrarlos con una función extendida espacialmente:

Ah, y en QFT la energía del vacío es un concepto irrelevante. Puede tener el valor que quieras. No puede medirlo y puede establecerlo en cero si lo desea. Esto no es en modo alguno diferente del hecho de que, en la mecánica clásica, el origen de las energías está subdeterminado. No sé por qué la gente piensa que en QFT esto cambia.

¿O son las fluctuaciones cuánticas simplemente el nombre que se le da a las correcciones de orden superior a las funciones de correlación (por ejemplo$\langle 0\lvert T\lbrace\hat{\phi}(x)\hat{\phi}(y)\rbrace\rvert 0\rangle$) en la teoría de perturbaciones, debido al hecho de que estas correcciones están representadas por bucles en los diagramas de Feynman correspondientes, que heurísticamente pueden considerarse como partículas virtuales producidas por fluctuaciones en el estado de vacío del campo cuántico?

AFAIK, no. Pero es posible. La verdad es que los físicos reales no hablan de fluctuaciones de vacío. No es un concepto importante. Si yo fuera tú, simplemente lo olvidaría. Hasta donde sabemos, la constante cosmológica no tiene nada que ver con la mecánica cuántica.