首先，我們來了解一下虛粒子的由來。量子場論是粒子物理學(xué)標準模型背后的機制，在其中，粒子是存在于空間各處的基本場中的激發(fā)。在粒子相互作用中，能量包在這些場之間交換。例如，兩個電子——電子場中的激發(fā)態(tài)，將通過電磁場交換能量而相互排斥。這個過程有點混亂，每個電子都會抖動電磁場，而這些抖動會產(chǎn)生一個反向反應(yīng)來抖動電子，這反過來又會影響電子抖動電磁場的方式。這是一個無可救藥的反應(yīng)和反作用的反饋循環(huán)，不可能完美地計算出來。

但是，它是可以近似的，而且近似結(jié)果精確得令人吃驚，這就是微擾理論的用武之地。這就是我們的數(shù)學(xué)技巧：通過將一組更簡單的理想化交互疊加在一起來近似這種單一的多層交互混論。這些相互作用中的每一個都是用簡單的粒子（虛粒子）激發(fā)和轉(zhuǎn)移來描述的，通過將足夠多的這些貢獻加在一起，我們就可以在真實交互中近似該場的混亂狀態(tài)。我們將這些理想化的交互稱為場的中間狀態(tài)或虛擬狀態(tài)，但實際上這些場從未存在過。

虛粒子與它們的真實對應(yīng)物共享一些屬性，例如像電荷和自旋這樣的量子數(shù)，但它們不需要遵循愛因斯坦的能量動量的關(guān)系。事實上，它們不具有很多真實粒子的物理特性，它們可以有多種質(zhì)量，它們甚至可以在時間上倒退。這不是什么魔法，這是因為它們不是物理的，虛粒子是我們對場的量子行為的數(shù)學(xué)表示。

事實上，有一個版本的量子場論根本不使用虛擬粒子，它是晶格場論，其中時空本身是在離散網(wǎng)格上定義的。它不依賴于微擾理論，因此它不使用虛粒子，同時最終也會給出相同的結(jié)果。因此，虛粒子可能只是一個數(shù)學(xué)神器。