Квантовая физика построена на идее взаимодействия частиц посредством физических полей, которые рождают частицы. (Возможно, обнаружат виртуальность полей, ее участие в рождении частиц.) Изучаются квантовые капли – «молекулы», экситоны (электроны + «дырки»), увеличение напряженных дырок в результате лазерного излучения. Весь мир – взаимодействие полей (и частиц). П. Дирак вычислил, что в области отрицательной энергии заняты все уровни, а потому находящиеся на нем электроны представляют собой квантовый вакуум. Когда в течение малых промежутков времени квантовый вакуум сам испытывает достаточно большие колебания, то из него рождаются электроны и другие элементарные частицы. П. Дирак их назвал виртуальным «туманом» («морем»). Индивидуально они себя никак не проявляют, но как системный ансамбль влияют на различные свойства (на магнитный момент электрона, спектральные характеристики атомов). В «тумане» найдены «дырки» – частицы во всем похожие на электрон, но только с положительным зарядом. В 1932 г. К. Андерсон. исследуя космические лучи, открыл такую «дырку» и назвал ее позитроном. Наличием виртуальных обменных мезонов (пионов) японский физик Х. Юкава в 1935 году объяснил появление сильного взаимодействия, обусловливающего устойчивость атомных ядер.
М. Планк подчеркивал условный характер различия «внутренних» состояний системы и «внешних» факторов. Он считал, что «все есть колебания и результат их воздействия». Внутреннее пространство системы невидимо, в нем «исчезают» материальные частицы, «нарушая» закон сохранения массы и энергии. В то же время какие-то барьеры, воздвигнутые природой, внезапно «разрушаются» и из «ниоткуда» возникают вдруг излучения неизвестной природы и «исчезнувшие» частицы. Например, частицы протонасо скоростями, превышающими скорость света или возбудители «неизлечимых» болезней.
Идея виртуальности изменила понимание картины мира, когда во второй половине ХХ века физики приступили к изучению процессов квантования высоких энергий, особого рода частиц, проявляющих себя во время взаимодействия преобразующихся более крупных элементарных частиц. По мнению В.А. Кайдалова виртуальные частицы не особый класс частиц, существующих в возможности, но суть всеобщий универсальный аспект существования реальных частиц, проявляющийся во взаимодействиях элементарных частиц. Х. Эверрет и Дж. Уиллер полагают, что каждая актуализация, реализация (допускаемая квантовой вероятностью) дает расщепление существовавшей (до этой реализации) Вселенной на две (или более) параллельных «теневых» Вселенных – двойников. В этих бесчисленных дублерах могут быть реализованы все теоретически допустимые виртуальные возможности.
Виртуальные частицы вакуума «бьют», например, из глубин Земли через разломы коры и изменяют силу тяжести. Каждая элементарная частица окружена виртуальным облаком всех остальных частиц и содержит их в себе: каждая «состоит» из всех остальных. Однако виртуальные частицы не являются составной частью взаимодействующих элементарных частиц. От виртуальных частиц не остается следа в частицах, появившихся при взаимодействии порождении, хотя они участвуют в нем. Объективность процессов в микромире раскрывается изучением электромагнитных полей, зарядовой поляризации вакуума, гравитационных полей, продольно упорядоченных по спину фотонов. Фотон – волна-частица непрерывно движущаяся со скоростью 300 000 км /сек. Он распространяется как волна, а излучается и поглощается как частица. Фотон – частица, так как замкнут по контуру электромагнитным моментом, и локализуется в пространстве. Его колебания относительно геометрического центра придают ему волновые свойства. Фотон движется прямолинейно, одновременно вращается и колеблется, формирует кинетический момент – спин, чем удерживается на прямолинейной траектории. Фотоны – переносчики волн электромагнитного взаимодействия электронов. Физики полагают, что фотонные состояния возникают из вакуума при помощи операторов рождения с t k a. Фотонная «нить» расщепляется, нити сцепляются (эффект интерференции). Квантовая физика изучает процессы обмена электронов фотонами. Можно предположить, что в микромире фотоны чем-то отличаются друг от друга. Не отличающиеся были бы «не интересны» друг другу. Испуская «свои» фотоны, электроны вбирают в себя «чужие» фотоны, поглощают их, обмениваются фотонами друг с другом. («Сам» электрон – это левоспиральный фотон, замкнутый «кольцами», частица – волна.) Квантово-полевая теория электронов и фотонов описывает взаимодействия электромагнитных полей и электрически заряженных частиц. Взаимодействие двух электронов происходит в результате обмена виртуальными фотонами. Виртуальный фотон первого электрона «устремляется» ко второму электрону, а тот одновременно «посылает» свой фотон к первому электрону. Вокруг протона и нейтрона имеется сложное поле сил. Такое поле наглядно можно представить как виртуальное облако, своеобразную мезонную «шубу». Это «облако» существенно определяет свойства протона и нейтрона, поскольку мезоны входят в структуру этих элементарных частиц. Виртуальное облако электронно-протонного поля и нейтрино вносят свой вклад в свойства протона и нейтрона. Протон и нейтрон «обязаны» своим существованием всем остальным частицам. Принцип – «все состоит из всего» – принцип ядерной демократии справедлив для сильно взаимодействующих частиц. Свойства протона и нейтрона тождественны в отношении ядерного взаимодействия. Эти частицы – два различных состояния одной и той же частицы. Одна заряженная частица (протон), другая – нейтральная (нейтрон) составляют изотопический дуплет, в котором различаются проекции изотопического спина в некоем «внутреннем» изотопическом пространстве. «Возникновение – исчезновение» фотонов, порождение фотонами электронно-позитронной пары, аннигиляция этой пары потребовали развития представления о квантово-волновом поле как системе с бесконечным числом степеней свободы, квантовых волн (или частиц) возбуждения и поглощения возбуждения. Переносчиками взаимодействия служат восемь «цветных» самодействующих глюонов – квантов сильного взаимодействия. Адроны при высоких энергиях взаимодействуют друг с другом путем обмена комплексом виртуальных частиц. Каждый акт поглощения и испускания виртуальных частиц невозможен без нарушения связи между импульсом и энергией.