Размер фотона: О размере фотонов (первая редакция)

К вопросу о размере фотона.: anton_lipovka — LiveJournal

Непустое подмножество множества моих коллег, среди которых наблюдаются ажно целые профессора университетов, пытаются убедить меня и общественность в том, что фотон это частица, размер коей строго равен нулю. Поскольку такая точка зрения не просто неверна, но и вредна для неокрепших студенческих голов, приведу мои доводы против такого утверждения.

Как правило ссылка на нулевой размер следует из двух утверждений:

А) Свет распространяется по изотропной геодезической (т.е. говорим о некоей модели Мира)

Б) Фотоны описываются КТП (опять, кстати, моделька).

Рассмотрим эти утверждения (и не только их) в виде ответа адептам «нулевого размера фотона»:

Во-первых «изотропная геодезическая» (ИГ) это определение движения безмассовой частицы. Т.е. безмассовая частица распространяется по ИГ по определению. Отсюда никак не получить ни свойства фотона, ни его размер (для определения размера надо рассматривать взаимодействие). Во-вторых мы не знаем метрику Мира в котором живём, поэтому говорить о реальной изотропной геодезической весьма затруднительно,т.е. модели – модели, а как они соотносятся с реальностью — неизвестно… Иными словами из определения «фотон движется по изотропной геодезической» никак не следует равенство нулю его размера.

Во-вторых, даже если мы приговариваем магическое слово «фотон», то опять-таки никак не получится снабдить его нулевой длинной. Даже просто маленькой и то не выйдет. Вся КТП построена на том, что фотон (квант ЭМ поля) имеет объём лямбда куб. Чтобы не быть голословным сошлюсь на того же Ландафшица четвёртый том, или на Боголюбов-Ширков «Теория Квантовых полей». Прежде чем проквантовать поле построив формализм вторичного квантования сначала выписывают те самые операторы рождения-уничтожения, которые получают фурье-преобразованием интегрируя по объёму d3x. Нет там точечных фотонов! (не путать реальное пространство с пространством импульсов!) Собираем поле по всему объёму, каждый фотончик в его лямбда-куб.

В-третьих. Даже на пальцах понятно, что ЭМ поле или фотон в частности – должен быть испущен/поглощён движущейся заряженной частицей. Объясните мне как заряженная частица движущаяся с конечной скоростью V может поглотить/испустить точечный фотон? Там же время взаимодействия будет равно нулю! Ну элементарно – антенны зачем делают ненулевого размера? Это-ж какая экономия металла была бы если бы антенна была нулевого размера? Ан нет – инженеры упорно тратят медь на антенны… Делается это для того, чтобы (не точечный) электрон успел пройти _не_нулевой_ путь L и поглотить / испустить фотон, распространяющийся со скоростью С.

В-четвёртых, если устремить размер фотона к нулю, возникает та же проблема что и в случае электрона. А именно – при стремлении объёма к нулю напряжённости полей стремятся к бесконечности. По аналогии с электроном придётся вводить формфактор, в результате всё равно размер не нулевой… Ну и зачем весь этот огород? Ради чего?

Ну и в—пятых. Если мы произносим слова «размер фотона равен нулю», мы ставим себя перед трудным выбором – либо иметь размер фотона нуль, либо возможность наблюдать красное смещение. Что-то одно надо выбрать из этого скудного списочка. Поскольку красное смещение – это наблюдаемый факт, мы вынуждены отказаться от «нулевого размера фотона».

Так что приходится признать, что фотон – это свободное ЭМ поле распределённое по объёму лямбда куб.

Размер фотона : Дискуссионные темы (Ф)

pohius в сообщении #469701 писал(а):

И еще он говорит что это не нужно, так как физический смысл имеет только импульсное представление.

Ну это передержка, конечно. От фурье-преобразования физический смысл не появится, так же как и не исчезнет. Смысл отсутствия смысла амплитуды вероятности пространственной локализации частицы — в том, что фотоны — вообще не бывают в виде отдельных частиц. Для электронов это свойство проявляется при энергиях больше а для безмассовых фотонов — при любых энергиях. Когда мы хотим задетектировать фотон, мы легко порождаем кучу других фотонов (мягких, или инфракрасных — так называются фотоны в пределе низкой энергии). Разумеется, в этой толпе мы не можем ткнуть пальцем в исходный фотон, и сказать: «вот он». А эта толпа имеет размеры не меньше чем — длина волны, например, исходной плоской волны. По сути, мы можем измерять не фотон, а электромагнитное поле, потенциалом которого и является функция а поле и фотоны связаны соотношением неопределённости Гейзенберга: чем точнее задано поле, тем больше неопределённость числа фотонов. Поэтому, говоря об одном фотоне — об однофотонном состоянии поля — мы вляпываемся в максимальную неопределённость измеряемой величины поля, а пытаясь оговорить что-то вменяемо замеряемое, безнадёжно теряем одночастичность.

pohius в сообщении #469701 писал(а):

И далее, именно в импульсном представлении, с помощью этих страшных сферических функций, как раз выводит поляризацию.

Поляризация к сферическим функциям не имеет ни малейшего отношения. В сферических функциях могут быть определённые орбитальные моменты, а спиновые — какие угодно.

pohius в сообщении #469701 писал(а):

Имеем возбужденный электрон в атоме. В релятивистском случае он также имеет волновую функцию причем локализованную в пространстве. Допустим он снимает возбуждение излучением фотона. И тут для фотона мы ниче не можем сказать о амплитуде вероятности.

Что значит «ничего не можем»? Можем сказать, что фотон есть. Более того, по поляризации атома можем определить поляризацию фотона.

pohius в сообщении #469701 писал(а):

Теперь пусть излучается радио-фотон, длинной 1км. Это что в итоге получается: 1 ангстремовый атом создает фотон «с разбросом» в 1 км?Как вообще происходит излучение радио-кванта?

Ну, 1 км не излучит, а 21 см — бывает.

А как происходит излучение километровой радиоволны антенной длиной в 50 см, вас не удивляет? С атомом ровно то же самое. Только у антенны из-за малых размеров ограничивается мощность излучения, а у атома — вероятность испускания фотона. Соответственно, растёт время жизни в возбуждённом состоянии.

— 20.07.2011 00:40:00 —

olegandron в сообщении #469719 писал(а):

При этом выделяется энергия в виде фотона.

«Энергия в виде фотона» — безграмотно и приводит к безграмотным же представлениям у студентов. Правильно: выделяется энергия и излучается фотон (которому энергия и передаётся). На что обратить внимание: фотон — не есть вид энергии. Это вид элементарной частицы, или вид материи.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

  • Биомедицинские и биологические науки.
  • Бизнес и экономика
  • Химия и материаловедение.
  • Информатика. и общ.
  • Науки о Земле и окружающей среде.
  • Машиностроение
  • Медицина и здравоохранение
  • Физика и математика
  • Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

  • Биомедицина и науки о жизни
  • Бизнес и экономика
  • Химия и материаловедение
  • Информатика и связь
  • Науки о Земле и окружающей среде
  • Машиностроение
  • Медицина и здравоохранение
  • Физика и математика
  • Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

  • Представление статьи
  • Информация для авторов
  • Ресурсы для экспертной оценки
  • Открытые специальные выпуски
  • Заявление об открытом доступе
  • Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

  • Представление статьи
  • Информация для авторов
  • Ресурсы для экспертной оценки
  • Открытые специальные выпуски
  • Заявление об открытом доступе
  • Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

клиент@scirp. org
+86 18163351462 (WhatsApp)
1655362766
Публикация бумаги WeChat
Недавно опубликованные статьи
Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

клиент@scirp. org
+86 18163351462 (WhatsApp)
1655362766
Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Вершина

Каков размер фотона? | Примечания и вопросы


Категории
Укромные уголки
Прошлый год
Семантические загадки
Тело красивое
Бюрократия, белая ложь
Спекулятивная наука
Этот остров со скипетром
Корень зла
Этические загадки
Эта спортивная жизнь
Сцена и экран
Птицы и пчелы
СПЕКУЛЯТИВНАЯ НАУКА

Каков размер фотона?

Ян Гордон, Кроухерст, Суссекс

  • Если «размер» означает массу или диаметр, то говорят, что фотон не имеет ни того, ни другого. Он несет энергию, импульс и угловой момент; также частота. Это не частица и не волна, а и то, и другое!

    Джон К. Бромилоу, Эксборн, Девон

  • Фотонов на самом деле не существует: это чисто концептуальная сущность, не занимающая физического пространства. Я смиренно заявляю, что они являются «фактором скрипки», используемым учеными, чтобы заставить свои суммы работать. Свет имеет длину волны, хотя вопрос о том, как распространяются такие «волны», уводит нас в темный квантовый мир, где ничто не имеет никакого очевидного смысла. Длина волны не приравнивается к размеру, а существование фотонов «выводится» из физических эффектов света, которые нельзя объяснить иначе. Физический объект не может быть нефизическим объектом по определению. Эйнштейн говорил, что любой физический объект, движущийся со скоростью света, будет иметь бесконечную массу. Следовательно, фотоны, явно не имеющие массы, не являются физическими телами. Двойственность волна/частица — это афера.

    Гаррик Алдер, Лондон

  • Эйнштейн, мистер Алдер, сказал (примерно), что масса покоя тела умножается на бесконечность на СОЛ.
    Фотоны имеют нулевую массу покоя, и поэтому могут путешествовать по SOL. Очевидная ошибка давно была бы замечена, тебе не кажется?

    Питер Джонс, Брюссель

  • Размер фотона, мистер Бромилов, это то, что наблюдается в время проведения измерения. Она не фиксирована и не имеет ни нижней, ни верхней границы.

    Питер Джонс, Брюссель

  • Двойственность волна-частица — это всего лишь афера, как и вся физика — афера. Фотоны не являются ни волной, ни частицей, ни тем и другим, они фотоны, они обладают волновыми свойствами (щели Юнга) и свойствами частиц (у них есть измеримый импульс). Изучая квантовую механику, я думаю, что попытка связать квантовые сущности с миром, каким мы его видим, слишком запутанна. Я смотрю на математику, это имеет смысл, и предсказания в какой-то степени сбываются, так что теория верна, но это не значит, что она содержит какую-то лежащую в основе «истину»

    Бен, Лондон

  • О, соус! Я хорошо осведомлен, мистер Джонс, о том, что сказал Эйнштейн, и такие (забавно) яростные возражения не касаются ключевого момента: т. е. того, что мы исследуем две разные стороны одной и той же медали. Мистер Джонс утверждает, что фотоны могут двигаться со скоростью света, потому что у них нет массы покоя. Я утверждаю, что все, что не имеет массы покоя, самоочевидно не является физическим телом и, следовательно, не имеет разумного размера. Аргумент о том, что физический размер фотона не определен (нет ни нижней, ни верхней границы), ясно показывает, что существующие измерения находятся в вопиющем противоречии, допуская (теоретически) возможность существования фотона размером со вселенную или вообще без размера. Наука часто презирает верующих; Я не могу придумать лучшего примера слепой веры, чем верить — на основании одних только умозаключений — в объективную реальность крошечной/огромной точки/ряби ничего/чего-то. Дело не в том, что фотоны обладают дуальностью волна/частица, а просто в том, что инструменты, предназначенные для измерения поведения волн, и инструменты, предназначенные для измерения свойств частиц, по-разному реагируют на одно и то же явление.
    Это важное различие, которое предполагает, что наблюдаемое явление не является ни частицей, ни волной. Биолог, который классифицировал крокодилов как демонстрирующих «двойственность рыб и млекопитающих» (имеющих четыре ноги, а также чешуйчатых и откладывающих яйца), был бы высмеян из его/ее профессии, особенно если бы его/ее отступная позиция заключалась в том, чтобы классифицировать их просто в терминах. себя. Когда-нибудь вся идея «волнокрыла» будет выглядеть так же причудливо, как старые записи в бестиариях, в которых жираф считался гибридом «верблюд-леопард». Дуальность волна/частица — это физика вуду.

    Гаррик Алдер, Лондон

  • Вы правы, мистер Алдер, когда указываете, что, объявляя фотоны безмассовыми, я говорю с точки зрения конкретной теории. Однако вы также считаете само собой разумеющимся ваше собственное убеждение в том, что все физические тела массивны.

    На самом деле, вы просто пытаетесь представить теоретическую перспективу физики до 20-го века как не являющуюся теорией. ничего, кроме прямого проникновения в суть реальности. Учитывая, что все теории о реальности действительно являются теориями, каковы критерии для суждения одной против другой?

    Я стремлюсь к способности теории делать точные, новые предсказания (например, предсказание Эйнштейна). предсказание отклонения света гравитационным полей) как счет для теории; и склонность делать ложные прогнозы (подобно классической теории атома, которая предсказывает, что электроны должны по спирали в ядро, заставляя каждый атом во Вселенной схлопываться за доли секунды) в счет против него.

    По этим критериям ХХ в. физика явно работает лучше чем классическая физика.

    Питер Джонс, Брюссель, Бельгия

  • Теперь произошло интересное изменение характера этой записки и запроса.

    Мистер Джонс утверждает, что он говорит с точки зрения одного направления физики, а я говорю с точки зрения другого. Это — для целей настоящего расследования — верно.

    Однако г-н Джонс, кажется, предполагает, что, в то время как он осознает чисто теоретическую основу своей позиции (т. е. квантовой физики), я каким-то образом не осознаю чисто теоретическую природу своего аргумента (т. е. классической физики). Это неправда.

    Я просто отмечаю все это мимоходом, так как настоящий интерес в этом последнем «повороте» состоит в том, что он подводит нас к реальному вопросу, на который мистер Джонс, возможно, хотел бы теперь ответить: почему эти, казалось бы, точные и противоречащие друг другу ответвления физика (классическая и квантовая) все еще применима в том, что сейчас является двадцать первым веком?

    Если уж на то пошло, он мог бы объяснить явно неопределенный размер «фотона». В конце концов, это был изначальный вопрос!

    Гаррик Алдер, Лондон

  • Вполне допустимо одновременное использование классической и квантовой физики. И квантовая физика, и теория относительности возникли не потому, что классическая физика была неточной, а потому, что мы начали открывать явления, которые она просто не могла объяснить. Уравнения Максвелла нельзя использовать для проектирования лазеров с квантовыми ямами; однако, если вы хотите построить мост, ньютоновская механика все равно скажет вам, сколько бетона нужно использовать. Какой бы причудливой ни казалась квантовая механика, если рассматривать ее с точки зрения макроскопических явлений, которые мы наблюдаем в повседневной жизни, нельзя не признать, что сейчас это самая проверенная теория в истории науки. На этой планете больше транзисторов, чем насекомых, и каждый из них был разработан и продолжает работать в соответствии с предсказаниями квантовой механики, неотъемлемой частью которой является дуальность волновых частиц. Утверждение о том, что жирафы были гибридами леопарда и верблюда, было совершенно разумным — теория держалась до тех пор, пока кто-то не заметил, что леопарды и верблюды почти никогда не спариваются, — после чего должна была появиться новая теория. Так же и с дуальностью волновых частиц — если вы сможете предложить лучшую теорию, я уверен, физики будут рады ее услышать — но она должна выдержать тот же штурм экспериментальной проверки, что и КМ на протяжении семидесяти лет. или около того лет потребовалось, чтобы сформулировать. Вся наука является приближением — вот в чем суть: предположи — проверяй — делай еще предположение — снова проверяй — повторяй для всей истории человечества. Хитрость заключается в том, чтобы понять, какие догадки сработают.

    Джеймс Хойланд, Гилфорд, Суррей

  • В ответ на вопросы г-на Алдера: «Почему эти, по-видимому, точные и взаимно противоречащие друг другу разделы физики (классическая и квантовая) все еще применимы в том, что сейчас является двадцать первым веком?»

    Классическую физику можно использовать, потому что: а) дает то же самое результаты как квантовая физика для подмножества явлений б) Математика проще.

    QP работает для более широкого различных случаев и поэтому считается лучшей теорией. Так как из этого нет способа что классические предположения могут «опровергнуть» квантовые предположения.

    «Если уж на то пошло, он мог бы объяснить явно неопределенный размер «фотона». В конце концов, это был первоначальный вопрос!»

    В рамках QP является предположением что свойства определяются только в момент наблюдения. Возможно, вы могли бы «объяснить» классический предположение, что все свойства всегда определены?