Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,31094.0/topicseen.html
Дата изменения: Mon Apr 11 22:33:32 2016
Дата индексирования: Mon Apr 11 22:33:33 2016
Кодировка: Windows-1251
Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного поля - стр. 1 - Горизонты науки о Вселенной

Голосование

 Согласны ли Вы, что нынешнее состояние квантовой теории не дает должного понимания физической сущности микрочастиц фотонов, и в этой части необходима дополнительная теоретическая и экспериментальная проработка теории.

да
3 (60%)
нет
2 (40%)

Проголосовало пользователей: 5

Голосование закончилось: 20.02.2010 [13:03:37]

A A A A Автор Тема: Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного поля  (Прочитано 55468 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
   Уважаемые коллеги, вообще-то у меня было намерение рассмотреть вопрос в более широкой постановке: что представляют собой частицы-корпускулы, и еще шире - вопрос о сущности квантовых явлений. Однако, сначала представляется разумным обсудить свойства наиболее хорошо изученного волнового электромагнитного поля и соответствующих ему частиц - фотонов.
  Будучи неудовлетворенным состоянием дел в части оснований квантовой теории Копенгагенской школы и относясь критически к названному положению дел, я уже не раз обращался к вышеуказанным проблемам. В частности, в этом плане 2-3 года назад выставлялась тема "Наблюдались ли фотоны экспериментально?", в которой обсуждался вопрос о возможности наблюдения треков фотонов.
  В результате обсуждения был сделан отрицательный вывод: проявляясь разово в физических экспериментах, фотоны либо полностью поглощаются, либо излучается сильно отличный от исходного вторичный фотон, что исключает возможность наблюдения фотонной траектории, и, на мой взгляд, ставит под сомнение само существование фотонов в виде микроскопических частиц-корпускул.
  Фотон в моем представлении является квантом электромагнитного поля, а не материальным физическим объектом типа частицы-корпускулы. Наблюдение же фотона представляет акт поглощения или образования кванта волнового электромагнитного поля.

  Я также неоднократно ставил на рассмотрение вопрос о сущности квантовых явлений, предполагая, что фактически частицы-корпускулы представляют собой физические поля, квантующиеся под действием случайных вакуумных полей (электромагнитного, электронно-позитронного и других), характеризующихся постоянной спектральной плотностью действия, равной постоянной Планка. (См. http://wolnmkm.penza.ru).
  В рассматриваемом аспекте я полагаю, что волновые уравнения элементарных частиц, описывающие их вероятностные свойства, имеют также физический смысл. А именно,  фигурирующая в уравнении волновая функция представляет в той или иной степени опосредованный потенциал некоторого релаксирующего физического поля, характеризующегося световой скоростью распространения волновых возмущений и действием, равным постоянной Планка.
  И наоборот, потенциал электромагнитного поля может рассматриваться в качестве волновой функции в координатном представлении, пригодной для описания вероятностных свойств квазичастиц - фотонов, представляющих собой кванты волнового ЭМП. Однако сами электромагнитные поля я считаю не обязательно квантованными, а проявление их в квантованном виде - обязанным исключительно квантовым свойствам других массовых (m>0) частиц и случайных вакуумных полей.

  Хочу отметить, что указанные представления о квантовых явлениях не "высосаны из пальца". Они получены путем осмысливания уравнений и расчетных соотношений квантовой электродинамики. При пересмотре физического смысла отдельных членов указанных расчетных соотношений новые положения хорошо объясняют сущность соотношений КЭД. При рассматриваемом подходе объясняются многие "нелогичные" положения квантовой механики, в частности, дуализм волна-частица, сущность волновых уравнений элементарных и сложных частиц, постоянство проекций моментов частиц на любую координатную ось и некоторые другие квантовые явления. 

  Однако имеется одна серьезная "неувязочка". А именно, предложенная интерпретация квантовой механики находится в противоречии с результатами ЭПР-экспериментов, "однозначно доказывающих" нелокальный характер квантовых явлений.
  Но уж очень божественно выглядит мгновенный переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией после того как за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары. И это при том, что скорость распространение возмущений всех волновых полей, а также любых микрочастиц не может превышать скорости света. Представляется более разумным предположить, что мы неверно интерпретируем результаты ЭПР-экспериментов, чем согласиться с наличием квантовой нелокальности.
  Поэтому в рамках данной темы хотелось бы увидеть детальное обсуждение сути ЭПР-экспериментов с электромагнитным излучением и фотонами, цель которого - понять, о чем же в действительности эти эксперименты свидетельствуют при учете нового понимания сущности квазичастиц электромагнитного поля - фотонов.

  С уважением О.Львов
« Последнее редактирование: 13.02.2008 [12:31:00] от lvov »

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
    В данном сообщении я хочу поставить на обсуждение несколько конкретных вопросов (для начала 3), касающихся проявления и наблюдения отдельных фотонов и соответствующих им электромагнитных волн.

      1. Об электромагнитном поле одного фотона.
  Пусть происходит процесс испускания одного единственного фотона, например, при спонтанном переходе электрона в возбужденном атоме водорода на более низкую свободную оболочку. Переход совершается из некоторого конкретного электронного состояния в новое известное состояние. Спрашивается, можно ли в таком случае вести речь об излученном электромагнитном поле, его пространственном распределении, напряженностях электрической и магнитной составляющих этого поля?
  Насколько я понимаю, электромагнитное поле одного фотона существует. А что скажут оппоненты?
 
    2. О редукции волновой функции при детектировании фотона.
  Есть информация, что единичный фотон представляется большим числом волновых периодов. Например, в книге В.Тирринга "Принципы квантовой электродинамики" утверждается (во введении), что при спонтанном переходе атомного электрона на более низкую свободную оболочку процесс излучения охватывает порядка 107 периодов колебаний. При этом пространственная протяженность волнового пакета имеет порядок 1 см. Разумно предположить, что испускаемые при этом электромагнитные волны распространяются в достаточно широком телесном угле. Но вот излученный фотон обнаруживается в некоторой точке на довольно большом расстоянии от места излучения. И что-же, сильно расплывшаяся в угловом направлении  соответствующая фотону электромагнитная волна мгновенно исчезает или же она постепенно угасает?   Поясните мне, пожалуйста, уважаемые знатоки квантовой теории.
 
    3. О наблюдении света в виде фотонов.
  Не столь давно наш уважаемый модератор и главный мой оппонент Хартиков Сергей предложил нам ознакомиться с работой А. А. Гриба "Неравенства Белла и экспериментальная проверка квантовых корреляций", касающейся проблем квантовой нелокальности (http://www.ufn.ru/ufn84/ufn84_4/Russian/r844d.pdf).
  К сожалению, в статье не объясняется вразумительно цель проверки так называемых неравенств Белла при выполнении ЭПР-экпериментов, а также недостаточно детально описаны оптические эксперименты, и их конкретные результаты. Все это не способствует убедительности доказательств наличия фотонов и квантовой нелокальности при манипуляциях с их волновой функцией.

  В заключение указанной статьи говорится следующее: "...в оптических ЭПР-опытах, использующих каскадный переход, согласно квантовой теории отношение скорости совпадений, когда имеются оба анализатора, к аналогичной величине в отсутствие анализаторов есть R  = (1/2) cos2φ, т. е. при φ = π/2 (оптические оси перпендикулярны) эта величина равна нулю.
  В классической теории лишь в исключительном случае, когда оси анализаторов точно согласованы с направлением вектора поляризации, получится нуль. При любом повороте обоих анализаторов с сохранением перпендикулярности осей получится другой результат (оба анализатора начнут пропускать фотоны). В квантовой же теории нулевой результат будет во всех случаях. Экспериментальное доказательство этого факта побудило даже известного сторонника неоклассической теории излучения Джейнеса  написать: 'Хотелось бы, чтобы фон Нейман (прим. lv: видный ученый-квантовик,  внесший большой вклад в развитие положений копенгагенской школы) был здесь, чтобы видеть это!'".

  Сказанное выше звучит эффектно. Вопрос же мой о том, известны ли непосредственные эксперименты со связанными фотонами, которые убедительно показывают, что при любом совместном развороте указанных анализаторов (с относительным их разворотом на угол π/2) всегда обнаруживается фотон, причем только одним из анализаторов? Или же цитированная фраза представляет собой продукт умозрительного осмысливания экспериментов с нарушением неравенств Белла? Может ли кто-либо из участников форума указать доступные в сети материалы по данной тематике или просто разъяснить мне ситуацию? 

     С уважением  О.Львов 
« Последнее редактирование: 19.09.2007 [08:27:39] от lvov »

Оффлайн george telezhko

  • *****
  • Сообщений: 5 359
  • Рейтинг: +27/-6
  • Мне нравится этот форум!
    • George Telezhko. Gravitation and Perception
Прежде чем начинать дискуссию о сложном, мне хотелось бы разобраться в простом: как Вы объясните локальными механизмами интерференционную картину, получающуюся от множества единичных фотонов, проходящих поочередно двухщелевой экран?

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 4 365
  • Рейтинг: +23/-2
 lvov:
" Но уж очень божественно выглядит мгновенный переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией после того как за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары."

Дык нет такого. Переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией никак не связан с временем, в которое за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары.

" В классической теории лишь в исключительном случае, когда оси анализаторов точно согласованы с направлением вектора поляризации, получится нуль. При любом повороте обоих анализаторов с сохранением перпендикулярности осей получится другой результат (оба анализатора начнут пропускать фотоны). В квантовой же теории нулевой результат будет во всех случаях. Экспериментальное доказательство этого факта побудило даже известного сторонника неоклассической теории излучения Джейнеса  написать: 'Хотелось бы, чтобы фон Нейман (прим. lv: видный ученый-квантовик,  внесший большой вклад в развитие положений копенгагенской школы) был здесь, чтобы видеть это!'".

  Сказанное выше звучит эффектно. Вопрос же мой о том, известны ли непосредственные эксперименты со связанными фотонами, которые убедительно показывают, что при любом совместном развороте указанных анализаторов (с относительным их разворотом на угол π/2) всегда обнаруживается фотон, причем только одним из анализаторов? Или же цитированная фраза представляет собой продукт умозрительного осмысливания экспериментов с нарушением неравенств Белла?"

Как то интересовался этим.
Мне ответили, что это стандартный тест источника на наличие пар запутанных
фотонов.


Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
 
Цитировать
george telezhko:  Прежде чем начинать дискуссию о сложном, мне хотелось бы разобраться в простом: как Вы объясните локальными механизмами интерференционную картину, получающуюся от множества единичных фотонов, проходящих поочередно двухщелевой экран?
 
  Если вопрос ко мне, то ответ уже имеется в головном сообщении. Реальностью является электромагнитное волновое поле, обладающее свойством интерференции волн. Далее цитата из головного сообщения: "Фотон в моем представлении является квантом электромагнитного поля, а не материальным физическим объектом типа частицы-корпускулы. Наблюдение же фотона представляет акт поглощения или образования кванта волнового электромагнитного поля". Добавлю, что в процессе регистрации фотонов важную роль играет случайное вакуумное ЭМП (нулевые вакуумные состояния  ЭМ поля согласно терминологии КЭД).

 
Цитировать
Vallav: Переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией никак не связан с временем, в которое за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары.

    В таком случае когда же происходит переход в определенное квантовое состояние того фотона связанной пары, над которым мы не проводим опыта?

     С уважением  О.Львов 

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 4 365
  • Рейтинг: +23/-2
 lvov:
" В таком случае когда же происходит переход в определенное квантовое состояние того фотона связанной пары, над которым мы не проводим опыта?"

Вы имеете ввиду изменение в модели, описывающей этот фотон?
В тот момент, когда поддерживающий модель узнает о результате измерения
над другим фотоном.
Или изменение самого фотона?
С фотоном никаких изменений не происходит.

Оффлайн EVV

  • *****
  • Сообщений: 2 850
  • Рейтинг: +6/-3
Уважаемый г-н О.Львов,  хотя я не являюсь 'знатоком квантовой теории', тем не менее, попробую ответить на пару Ваших вопросов, ответы на которые кажутся мне очевидными.
Вопрос 1. 'Пусть происходит процесс испускания одного единственного фотона :можно ли в таком случае вести речь об излученном электромагнитном поле, его пространственном распределении, напряженностях электрической и магнитной составляющих этого поля?
  Насколько я понимаю, электромагнитное поле одного фотона существует.'

Ответ. Нет. 'Поля одного фотона' в смысле 'его пространственного распределения, напряженностях электрической и магнитной составляющих' - не существует. Вы же сами пишете, что 'Фотон в моем представлении является квантом электромагнитного поля', но не электромагнитным полем как таковым. Зачем же противоречить самому себе?

Вопрос 2. 'О редукции волновой функции при детектировании фотона.
вот излученный фотон обнаруживается в некоторой точке на довольно большом расстоянии от места излучения. И что-же, сильно расплывшаяся в угловом направлении  соответствующая фотону электромагнитная волна мгновенно исчезает или же она постепенно угасает?'

Пожалуйста, определитесь, рассуждаете ли Вы в терминах классической физики (электромагнитная волна) или в терминах квантовой физики (фотон). Тогда сразу же сами и получите ответ. Я считаю, что волновая функция - это чисто математический объект, которому ничто (физически) не мешает 'редуцировать' при 'детектировании фотона'.


Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата lvov: "Поэтому в рамках данной темы хотелось бы увидеть детальное обсуждение сути ЭПР-экспериментов с электромагнитным излучением и фотонами, цель которого - понять, о чем же в действительности эти эксперименты свидетельствуют при учете нового понимания сущности квазичастиц электромагнитного поля - фотонов."

      Я бы хотел начать с описания того, как в экспериментах получают максимально запутанные пары фотонов (белловские состояния). используется так называемое спонтанное параметрическое рассеяние в нелинейных кристаллах. О теории данного эффекта можно прочитать, например, здесь: http://qopt.phys.msu.su/kitaeva/jetplett2005.doc. Для получения поляризационно-запутанных пар фотонов используется эффект II-типа. Обычно берется кристалл бета-бората бария, который отличается высокой оптической нелинейностью. Кристалл освещается лазерным излучением накачки под определенным углом к его оптической оси. В кристалле происходит спонтанное образование пар фотонов, причем частоты этих фотонов в 2 раза меньше частоты излучения накачки, и фотоны в каждой паре имеют взаимно ортогональную поляризацию - одна (обычная) совпадает с поляризацией излучения накачки, а вторая (необычная) - перпендикулярна ей. Нелинейность кристалла проявляется в том, что для разных поляризаций он имеет разный коэффициент преломления. Это приводит к тому, что "обычные" фотоны отклоняются в одном направлении, а "необычные" - в другом.
     В итоге, на выходе из кристалла появляются два пучка в виде конусов: "обычный" и "необычный". В "обычном" конусе - только "обычные" фотоны, а в другом - только "необычные". Эти два конуса пересекаются друг с другом по двум прямым. Теоретически, в каждой из этих прямых фотоны не поляризованы, так как невозможно определить, какому из двух конусов принадлежит данный фотон - это следствие квантовой механики, фотоны там находятся в суперпозиции двух чистых состояний c1*|H> + c2*|V> (это доказывается наблюдением пучков через поляризационные фильтры).
     Реальность несколько сложнее. К сожалению, нелинейность кристалла проявляется еще и в том, что "необычный" и "необычный" фотоны в каждой паре движутся с разными скоростями. Это дает возможность их отличать на выходе, что частично разрушает состояние суперпозиции c1*|H> + c2*|V>. Еще одна проблема состоит в том, что отклонение пучков зависит от места, где пара была создана в кристалле. Устраняются данные эффекты следующим образом. На выходе каждого пучка (на двух прямых пересечения) ставят пластины λ/2 под углом 45 градусов. Эти пластины обращают поляризации фотонов. После пластин ставят еще по кристаллу бета-бората бария, но половинной толщины. Теперь оба неприятных эффекта в среднем устраняются (дополнительно еще применяются фильтры, которые увеличивают время когерентности фотонов, что опять же приводит к их неразличимости во времени).
     Если теперь выходы обоих пучков соединить с регистрирующим прибором при помощи одномодовых световодов с одинаковой оптической длиной, то по прибытии фотоны будут полностью неразличимы ни во времени, ни в пространстве. С точки зрения квантовой механики это означает, что прибывшая пара фотонов находится в запутанном состоянии, которое описывается волновой функцией:

     |ψ> = ( |H>|V> + e|V>|H> ) / √2

При помощи наклона одной из пластинок λ/2 меняют фазу φ так, чтобы получить состояния:

     Ψ1 = ( |H>|V> + |V>|H> ) / √2
     Ψ2 = ( |H>|V> -  |V>|H> ) / √2

А если в одном из пучков на выходе поставить еще одну пластинку λ/2, то можно получить состояния:

     Ф1 = ( |V>|V> + |H>|H> ) / √2
     Ф2 = ( |V>|V> -  |H>|H> ) / √2

Указанные четыре состояния называются белловскими состояниями. Они образуют ортогональный базис в пространстве состояний. Именно эти состояния и используются в экспериментах по белловским неравенствам.

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Теперь о способе регистрации указанных белловских состояний. Берутся две одинаковые призмы-светоделители, которые обладают тем свойством, что фотон с одной поляризацией они пропускают в одном направлении , а с другой поляризацией - отражают в другом направлении. Обе призмы стыкуются по одной грани и получается светоделитель (сплиттер) 50:50 с двумя входами и двумя выходами. Теперь на каждый из двух входов подают по пучку, сформированному способом, указанным в предыдущем сообщении (пары фотонов в одном из белловских состояний). Выходы делителя соединяют с регистрирующими фотодетекторами (лавинными фотодиодами) при помощи одномодовых световодов равной длины.
     Неразличимость амплитуд вероятности по разным путям приводит к тому, что даже если пара фотонов, одновременно поступивших на делитель, не находились в запутанном состоянии, то они переходят в него. При этом одно белловское состояние Ψ2 отличается тем, что разные фотоны из запутанной пары пойдут в разные выходы делителя и будут одновременно зарегистрированы детекторами. В парах же с другими состояниями оба фотона уходят через один выход, что не приводит к совпадению отсчетов детекторов. Меняя условия поляризации на делителе, можно сконструировать белловский анализатор и для любого из оставшихся трех белловских состояний. Авторами данной конструкции являются Anton Zeilinger и др.
     Еще раз обращаю внимание, что указанный анализатор можно использовать, как для регистрации конкретных белловских состояний, так и для создания белловского состояния и его регистрации. Неприятность - эффективность теоретически не может превышать 50 процентов. Именно такой анализатор был использован Thomas Jennewein, Gregor Weihs, Jian-Wei Pan, and Anton Zeilinger в их знаменитых экспериментах по "телепортации" произвольного квантового состояния и по "телепортации" белловского состояния (например, http://arxiv.org/abs/quant-ph/0201134v1).
« Последнее редактирование: 20.09.2007 [23:17:48] от Хартиков Сергей »

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Что такое белловские неравенства. Для их составления делается известное полуклассическое предположение о том, что разлетающиеся в разные стороны на большое расстояние фотоны из пары в белловском состоянии, заранее имеют некоторый случайный, но определенный набор параметров, в результате чего при регистрации каждого фотона детектором получается чисто случайное значение, но, во-первых, согласованное со значением фотона-партнера (заранее согласованное по параметрам, например - ортогональная поляризация), и, во-вторых, вероятность регистрации некоторого значения для каждой частицы зависит лишь от параметров данной конкретной частицы и от ориентации регистрирующего детектора, но не зависит от условий регистрации фотона-партнера (из-за большого разделяющего расстояния).
     При этих предположениях (естественных для классики) составляются достаточно простые статистические соотношения, которые следуют из уравнений для вероятностей различных исходов. Если же расчет делается при помощи правил квантовой механики, то указанное неравенство нарушается. Что дает эксперимент? Вся масса экспериментов по неравенствам Белла указывает на однозначное нарушение белловских неравенств. Как бы это было не обидно для классического сознания, оно приводит к не верным предсказаниям.
     Обо всем об этом написано также и в статье http://www.ufn.ru/ufn84/ufn84_4/Russian/r844d.pdf, поэтому мне непонятно, Олег, что же Вам там непонятно.

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата lvov: "Но уж очень божественно выглядит мгновенный переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией после того как за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары."

     Так называемый "мгновенный переход" - это лишь способ выразить словами указанные ранее статистические соотношения для запутанных пар фотонов и еще подчеркнуть, что это не описывается классическим способом.

     Цитата lvov: "О редукции волновой функции при детектировании фотона... И что-же, сильно расплывшаяся в угловом направлении  соответствующая фотону электромагнитная волна мгновенно исчезает или же она постепенно угасает?"

     Редукция - это лишь одна из составляющих описания квантовых процессов. Проблема у Вас возникает потому, что Вы очень хотите мыслить волновую функцию частицы или фотона в виде классического облака, в то время как это чисто квантовое понятие и ее можно так мыслить лишь в узко специальных экспериментах. Волновая функция есть и она реальна в том же смысле, в каком мы понимаем реальность импульса или энергии частицы. В то же самое время ее нет и она абстрактна в том смысле, что ее нельзя понимать, как классический объект.

     Цитата lvov: "В таком случае когда же происходит переход в определенное квантовое состояние того фотона связанной пары, над которым мы не проводим опыта?"

     Вы опять пытаетесь описать это классическими терминами. Но это невозможно - неравенства Белла, составленные по классическим правилам, не выполняются. Просто, так устроена природа.

     Цитата lvov: "Насколько я понимаю, заявление ув. Combinator'а о мгновенной передаче квантового состояния на большие расстояния не его выдумка. Об этом явлении говорится во многих работах, касающихся ЭПР-экспериментов и телепортации квантовых состояний. В цитированных отрывках сообщения С. Хартикова я усматриваю попытку нового осмысливания результатов ЭПР-экспериментов, что мне импонирует. Если "имеется некая статистика, которая не объясняется классикой", то возникает предложение уточнить классические представления (например, уточнить модель фотона, учесть влияние нулевых вакуумных колебаний ЭМП и т.п.) с целью объяснения статистических результатов ЭПР-опытов."

     Дело в том, что при так называемой "мгновенной передаче квантового состояния" нет классических причины и следствия. Как правильно уже заметил Vallav, можно поменять местами время регистрации, можно перейти в другую Лоренцеву систему отсчета и поменять время регистрации таким образом и т.д. От этого изменится только описание процесса, но не сам процесс и его результат.

     Цитата lvov: "Я также неоднократно ставил на рассмотрение вопрос о сущности квантовых явлений, предполагая, что фактически частицы-корпускулы представляют собой физические поля, квантующиеся под действием случайных вакуумных полей (электромагнитного, электронно-позитронного и других), характеризующихся постоянной спектральной плотностью действия, равной постоянной Планка. (См. http://www.wolnmkm.penza.ru).
  В рассматриваемом аспекте я полагаю, что волновые уравнения элементарных частиц, описывающие их вероятностные свойства, имеют также физический смысл. А именно,  фигурирующая в уравнении волновая функция представляет в той или иной степени опосредованный потенциал некоторого релаксирующего физического поля, характеризующегося световой скоростью распространения волновых возмущений и действием, равным постоянной Планка.
"

      Очень многим именно так и казалось, однако есть очень интересные и обескураживающие эксперименты, например Yoon-Ho Kim: http://arxiv.org/abs/quant-ph/0304030. Здесь делается эксперимент по схеме, очень похожей на схему создания запутанной пары (используется тот же кристалл бета-бората бария), однако тут не создаются запутанные пары (причина состоит как раз в тех "неприятностях", которые мешали неразличимости фотонов).
     Но тут это и не нужно. В первом варианте эксперимента пучки направляются на светоделитель таким образом, чтобы фейнмановские амплитуды вероятностей двух разных 2-фотонных конфигураций были неразличимы. Опять регистрируются совпадения/несовпадения в детекторах. При тонкой подстройке параметров (для достижения указанной неразличимости амплитуд) регистрируется пик совпадений или несовпадений - то есть интерференция фотонов.
     Широко распространенное объяснение указанной интерференции состоит в том, что фотоны интерферируют на светоделителе. Однако фокус в том, что в данном варианте эксперимента интерферирующие фотоны вообще никогда не встречаются - ни в делителе и нигде! Второй вариант опыта состоит в том, что, наоборот, схема меняется так, чтобы те же фотоны встречались в светоделителе, но при этом амплитуды вероятностей делаются различимыми - и интерференция исчезает!
     Вывод состоит в том, что интерферируют не фотоны, а амплитуды вероятностей! Те самые "мифические" и "абстрактные". А не "распределенные в пространстве поля".
     Но и это еще не предел :) Вот аналогичный эксперимент с двумя фотонами разной частоты: http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/QM/kim_pra_67_054102_03.pdf. Здесь они тоже никогда не встречаются, но интерферируют, когда обеспечивается неразличимость амплитуд вероятностей и наоборот!

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 4 365
  • Рейтинг: +23/-2
Хартиков Сергей:
" Вот аналогичный эксперимент с двумя фотонами разной частоты: http://physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/QM/kim_pra_67_054102_03.pdf. Здесь они тоже никогда не встречаются, но интерферируют, когда обеспечивается неразличимость амплитуд вероятностей и наоборот!"

Не понятно, что понимается под - интерферируют два фотона?
Это потому, что интерференция двухлучевая?
На экране ( в детекторе ) наблюдаются одновременные пары фотонов?
Или полосы создаются расталкиванием неодновременно приходящих фотонов?
А если интерференция многолучевая - интерферируют много фотонов?
Интерферирует один фотон ( сам с собой ).

Оффлайн Patrice

  • ***
  • Сообщений: 105
  • Рейтинг: +0/-0
    • www.antigravity.ru
В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ КОРПУСКУЛЯРНО- ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

В результате опытов на основе идеи А.Х. Комптона выявлено, что электрон обладает свойствами частицы, характеристической величиной которой является комптоновская длина волны этой частицы (заостряем внимание на этом факте). С другой стороны на основе идеи де-Бройля установили, что электрон может вести себя как фотон, давая дифракционную картину при прохождении через кристалл никеля. При этом электрону как фотону сопутствует определенная длина волны, названная дебройлевской длиной волны электрона. Мы понимаем вашу позицию. В квантовой механике частицу массой m, импульсом p = m*v

и полной энергией E = p^2/2*m +U представляют как волновой пакет, который рассматривается как суперпозиция или как результат интенференции большого числа волн. Групповая скорость пакета как целого определяется проиэводной энергии E
по импульсу p. Вы думаете примерно так: 'Проявит ли данная система свою волновую или корпускулярную природу, это зависит от способов наблюдения и постановки задачи при проведении эксперимента. Проблема двойственности возникает из-за слишком упрощенного характера математических расчетов. С применением более сложной квантовой теории эта проблема теряет свою актуальность'. Противоречие в том, что квантовая механика рассматривает частицу как суперпозицию большого числа волн, а мы ее рассматриваем как стоячую волну, состоящую из двух фотонов. Данный подход позволяет реализовать теорию элементарных частиц. Например, фотон с энергией

E = h*W0/2, где
W0/2 - угловая частота бегущей волны

взаимодействуя с ядром, образует электрон- позитронную пару. Из условия сохранения энергии, энергия падающего фотона равна

- h*W0 = 2c^2*m0 = 2*H*W1, где
H - постоянная Дирака
W1 - угловая частота стоячей волны
m0 - масса покоя гравитационного кванта (5*10е-40 кг)
с - скорость света
h - постоянная планка

В данном случае фотон останавливается тяжелым ядром, около которого происходит реакция образования пары. Реализуется уравнение для фотона обратной волны, когда фотон тормозится

-W0 = 2*W1*sqrt(1-B^2), при этом выполняется равенство

1/(2Пи*sqrt(1-B^2)) = (sqrt(1-B^2))/2Пи

В этом уравнении

W0 = 1/t0 = c/J0 - угловая частота фотона,
t0 - относительное время фотона,
J0 - дебройлевская длина волны фотона,
W1 = 1/tд частота покоя - фотона,
tд - время движения фотона.

Данное уравнение можно представить в виде
- h*W0/2 = c^2*m0 = H*W1

которое можно интерпретировать как уравнения для фотона в состоянии покоя, т.е. для частицы. Величина c^2*m0 в радиальной стоячей волне представляет энергию стоячей волны между ее двумя соседними узлами. Так как все взаимодействия происходят с участием стоячей волны, то данная энергия как дискретная часть радиальной стоячей волны, является тем количеством энергии, которая называется квантом и представляет из себя покоящийся фотон. В свою очередь, тело взаимодействующее с полем можно представить как сумму квантов, количество которых в теле равно

N = M/m0, где
m0 - см выше
M - масса тела

Это позволяет рассмотреть взаимодействие не всего тела , а одного кванта. Все взаимодействие можно свести к взаимодействию кванта с фотоном,т.е. проявляется корпускулярно-волновой дуализм в полной мере. Потому мы говорим,что существует только одно взаимодействие - это взаимодействие между движением и покоем. В этом в полной мере проявляется корпускулярно - волновой механизм.

Оффлайн Vallav

  • *****
  • Сообщений: 4 365
  • Рейтинг: +23/-2
"Вы думаете примерно так: 'Проявит ли данная система свою волновую или корпускулярную природу, это зависит от способов наблюдения и постановки задачи при проведении эксперимента. Проблема двойственности возникает из-за слишком упрощенного характера математических расчетов. С применением более сложной квантовой теории эта проблема теряет свою актуальность'."

Не, не так. Дуализм в лругом.
Частица распостраняется как волна а взаимодействует как корпускула.
И это не зависит ни от способов наблюдения ни от постановки задачи.
От этого зависит другое - иногда распостранение можно приближенно считать
как распостранение корпускул и взаимодействие приближенно считать как
взаимодействие с волной.

Оффлайн Хартиков Сергей

  • *****
  • Сообщений: 7 329
  • Рейтинг: +33/-2
  • Мне нравится этот форум!
     Цитата Vallav: "Не понятно, что понимается под - интерферируют два фотона? Это потому, что интерференция двухлучевая? На экране ( в детекторе ) наблюдаются одновременные пары фотонов? Или полосы создаются расталкиванием неодновременно приходящих фотонов? А если интерференция многолучевая - интерферируют много фотонов? Интерферирует один фотон ( сам с собой ). "

     В данном случае слово "интерференция" понимается немного шире, чем при обычной интерференции света от двух щелей на экране. Регистрируются совпадения отсчетов в двух детекторах: совпали - 1, не совпали - 0. Подсчитывается число в виде отношения количества совпадений к общему количеству отсчетов хотя бы одного детектора. "Классический" уровень, очевидно, 50%. Интерференционная картина получается в виде графика, где по горизонтальной оси откладывается временное смещение (рассогласование), вносимое в одно из плеч прибора, а по вертикальной оси - указанное отношение совпадений. График получается в виде горизонтальной прямой на уровне 50% ("классический" уровень), а вблизи нулевого смещения - ярко выраженный пик до 90% (или провал до 10% - в зависимости от вида эксперимента). При этом "окно" для регистрации совпадений между двумя детекторами установлено в 3 наносекунды, а ширина пика или провала - около 100 фемтосекунд.

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!

Цитировать
   Vallav: Переход фотона из неопределенного в некоторое состояние с определенной поляризацией никак не связан с временем, в которое за "тридевять земель" произведены исследования поляризации второго фотона рассматриваемой связанной пары.

   lvov:  В таком случае, когда же происходит переход в определенное квантовое состояние того фотона связанной пары, над которым мы не проводим опыта?

  Vallav:  Вы имеете ввиду изменение в модели, описывающей этот фотон? В тот момент, когда поддерживающий модель узнает о результате измерения над другим фотоном.

   Или изменение самого фотона?  С фотоном никаких изменений не происходит.
 
   Г. Vallav, объясню, что я имел в виду. После генерации связанной пары согласно КМ их единая волновая функция не определяет поляризации каждого из фотонов. Более того, считается, что никакой поляризации у фотонов вообще не существует.  После значительного разлета фотонов, проводится эксперимент и выявляется поляризация одного из них. В тот же мгновенье становится определенной поляризация и второго фотона, ортогональная к поляризации первого фотона.
  Я говорю: поляриризации были определенными сразу после генерации связанной пары. Но мне возражают: проявляется квантовая нелокальность, т.е.второй фотон как-то узнает о результатах эксперимента, потому что белловская статистика иная, чем в случае моего предположения о доопытно существующей поляризации. А ув.  Сергей Хартиков добавляет: "Так называемый "мгновенный переход" - это лишь способ выразить словами указанные ранее статистические соотношения для запутанных пар фотонов и еще подчеркнуть, что это не описывается классическим способом."
   Вы отвечаете мне - см. начало сообщения, я отвечаю Вам, но с вашей стороны возникает непонимание. Давайте же попробуем разобраться!
   
    Я поставил вопрос: согласно современной квантовой механике корректно ли говорить об электромагнитном поле одного фотона? Я из своих убеждений, отвечаю утвердительно.

    Г. EVV отвечает: "Нет нельзя. ...Вы же сами пишете, что 'Фотон в моем представлении является квантом электромагнитного поля', но не электромагнитным полем как таковым. Зачем же противоречить самому себе?".
    Отвечу, что в моих словах нет никакого противоречия. Я считаю, что при классическом описании фотон представляется вполне конкретной квантованной электромагнитной волной, т.е. действие этой волны равно постоянной Планка.

  Сергей Хартиков, не обращая внимания, что я ставлю в соответствие с фотоном электромагнитную волну, исчезающую после регистрации фотона, разъясняет мне:
  "Проблема у Вас возникает потому, что Вы очень хотите мыслить волновую функцию частицы или фотона в виде классического облака, в то время как это чисто квантовое понятие и ее можно так мыслить лишь в узко специальных экспериментах. Волновая функция есть и она реальна в том же смысле, в каком мы понимаем реальность импульса или энергии частицы. В то же самое время ее нет и она абстрактна в том смысле, что ее нельзя понимать, как классический объект".
  Насчет абстрактной волновой функции я могу согласиться с Сергеем. Но я то вел речь не о волновой функции фотона, которую копенгагенская школа в координатном представлении не признает, а о соответствующей фотону электромагнитной волне. Возможно, Сергей не считает корректным говорить об электромагнитном поле фотона? Но прямо это не сказано.
 
  А вот г. Patrice готов видеть фотон (если это не оговорка) там, где, вроде бы, следует вести речь об электромагнитной волне. Я имею в виду его слова: "электрон может вести себя как фотон, давая дифракционную картину при прохождении через кристалл никеля. При этом электрону как фотону сопутствует определенная длина волны, названная дебройлевской длиной волны электрона".
  Что же касается его сообщения "В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ КОРПУСКУЛЯРНО- ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ", где, в частности, развивается теория строения микрочастиц, то здесь я солидарен с высказыванием г.Vallav:
  "Не, не так. Дуализм в другом. Частица распространяется как волна, а взаимодействует как корпускула". Добавлю от себя, что в случае электромагнитных явлений о фотоне надо говорить как о результате взаимодействия ЭМП с микрообъектами, характеризующимися дискретными уровнями энергии.

  Благодарю С.Хартикова за детальное изложение сущности ЭПР-опытов, но для начала хочу задать ему пару вопросов.
  1. Действительно ли лавинные диоды уверенно ловят единичные фотоны оптического диапазона? Наблюдается ли при этом постоянство амплитуды фотонных импульсов.
  2. На мой третий вопрос: "Известны ли непосредственные эксперименты со связанными фотонами, которые убедительно показывают, что при любом совместном развороте указанных анализаторов (с относительным их разворотом на угол π/2) всегда обнаруживается фотон, причем только одним из анализаторов? Или же цитированная фраза представляет собой продукт умозрительного осмысливания экспериментов с нарушением неравенств Белла?" г. Vallav ответил утвердительно:
  "Как-то интересовался этим. Мне ответили, что это стандартный тест источника на наличие пар запутанных фотонов".
  Сергей, а Вам известно о таких прямых экспериментах без проверки неравенства Белла?

  И еще ответ на одно замечание г. EVV:  "Пожалуйста, определитесь, рассуждаете ли Вы в терминах классической физики (электромагнитная волна) или в терминах квантовой физики (фотон). Тогда сразу же сами и получите ответ".
  Нет, таким образом ответа я не получу. Дело в том, что я пытаюсь найти объективное описание электромагнитных явлений, опираясь на научные достижения как классической, так и квантовой физики. Я согласен с теми специалистами, которые считают, что особое положение квантовой механики - явление временное. Впоследствии, когда квантовые явления будут поняты более глубоко, квантовая теория станет одним из разделов классической физики. Я стараюсь с помощью участников форума сделать вклад в указанном направлении.

  С работами, указанными гг. Хартиковым и Patrice надо серьезно разбираться, и здесь я пока не готов к комментариям.

     С уважением  О.Львов 

Оффлайн Grin

  • ****
  • Сообщений: 277
  • Рейтинг: +2/-0

. Я считаю, что при классическом описании фотон представляется вполне конкретной квантованной электромагнитной волной, т.е. действие этой волны равно постоянной Планка.

Волновой пакет? Цуг волн? Кусочек фронта волны?  ??? По-моему волна не обьект ,а процесс причем бесонкчный.А частица есть ограниченный в пространстве объект.  Понятия 'волна' и 'частица' несовместимы .
« Последнее редактирование: 22.09.2007 [10:35:40] от Grin »

Оффлайн EVV

  • *****
  • Сообщений: 2 850
  • Рейтинг: +6/-3
EVV отвечает: "Нет нельзя. ...Вы же сами пишете, что 'Фотон в моем представлении является квантом электромагнитного поля', но не электромагнитным полем как таковым. Зачем же противоречить самому себе?".
О.Львов:  Отвечу, что в моих словах нет никакого противоречия. Я считаю, что при классическом описании фотон представляется вполне конкретной квантованной электромагнитной волной, т.е. действие этой волны равно постоянной Планка.

Странно, что Вы не видите противоречия. Поле - это непрерывная функция от координат, равно как и волна. А фотон - это частица. Не часть или кусок или отрезок некоей "волны", а частица. Каким же образом единичный фотон может быть полем? Объясните пожалуйста.

Оффлайн Тать

  • *****
  • Сообщений: 9 966
  • Рейтинг: +71/-15
Одиночные фотоны генерируются и исследуются без проблем
http://www.terralab.ru/system/38066/С чем они имеют дело: с частицей или волной? Оказывается ОДИНОЧНЫЙ фотон возможно ращепить на два "Бифотоны получались путем расщепления единичных фотонов в нелинейном кристалле. Измерения на интерферометре Маха-Цендера показали, что бифотон имеет свойства единой частицы с длиной волны, равной половине длины волны каждого фотона."
http://ufn.ioc.ac.ru/news/rus/2002/1202_r.html
Интересный вопрос: что будет, если эти фотоны в свою очередь расщепить? и как долго этот процесс можно повторять?
Второй вопрос: фотон с длиной волны, равной половине длины волны исходного должен иметь двойную энергию( пропорциональна частоте, обратно пропорциональна длине волны) откуда дровишки?
В.Высоцкий: " Ловко пользуется Тать тем, что может он летать"