Гипотетическая частица с отрицательной энергией, вызывающая нестабильность в теории.В теоретической физике дух — это гипотетическая частица или поле, кинетическая энергия которого отрицательна. Это означает, что, в отличие от обычных частиц, дух обладает меньшей энергией в движении, чем в покое. Наличие духа в теории приводит к серьёзным нестабильностям: вакуум может самопроизвольно распадаться на каскад частиц с положительной энергией и духов с отрицательной энергией, что приводит к разрушению теории. Из-за этого духи обычно считаются фатальным недостатком любой физической модели, которая их содержит.
Концепция духов в физике известна с середины XX века, появившись в контексте квантовой электродинамики, а затем и в попытках квантования гравитации. Термин «дух» популяризировал Ричард Фейнман. Проблема духов в модифицированных теориях гравитации была в центре внимания в последние десятилетия.
В квантовой теории поля энергия поля связана с его частотой. Для обычного поля энергия положительна. Для поля-духа энергия отрицательна. Это допускает процессы, в которых дух и обычная частица рождаются из ничего, сохраняя полную энергию. Скорость таких процессов настолько высока, что теория становится бессмысленной. В некоторых модифицированных теориях гравитации духи могут появляться как дополнительные степени свободы, и физикам приходится искать способы их изгнания, например, добавляя специальные члены высших порядков в уравнения движения.
Духи не наблюдаются в природе; это теоретическая конструкция. Основное «применение» — в качестве диагностического инструмента: если предложенная физическая теория содержит духа, она, скорее всего, ошибочна, что избавляет исследователей от тупиковых направлений.
В некоторых теориях наличие духа можно «излечить», сделав его бесконечно тяжёлым, фактически удаляя его из теории; этот процесс известен как механизм «конденсата духов».
