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
| СПЕКУЛЯТИВНАЯ НАУКА Каков размер фотона? Ян Гордон, Кроухерст, Суссекс
| ||||||||||||||||||||||||||||

и гуманитарные науки
org
org
Он несет энергию, импульс и угловой момент; также частота. Это не частица и не волна, а и то, и другое!
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.
ничего, кроме прямого проникновения в суть реальности.
Учитывая, что все теории о реальности действительно являются теориями, каковы критерии для суждения одной против другой?
е. квантовой физики), я каким-то образом не осознаю чисто теоретическую природу своего аргумента (т. е. классической физики). Это неправда.
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.