Если фотон не обязательно движется по прямой, разве это не противоречит закону минусов? импульса?

Я только что закончил читать лекции Ричарда Фейнмана по квантовой электродинамике (КЭД: странная теория света и материи ), и они меня очаровали. Тем не менее, после прочтения у меня остался вопрос без ответа.

Если, как утверждает Фейнман, «свет на самом деле распространяется не только по прямой линии; он «нюхает» соседние пути вокруг себя и использует маленькое ядро ​​близлежащего пространства» (хотя в подавляющем большинстве случаев кажется, что он движется по прямой линии). по прямой линии на большие расстояния), как это не противоречит закону сохранения импульса? Насколько я понимаю, этот закон применим и к свету с импульсом, определяемым как p = E/c. Если это так, то легкое искривление явно бросит вызов этому, не так ли?

Интеграл по траекториям — это математический объект, который правильно описывает физику электромагнитного поля. Это не дает вам самосогласованной интерпретации квантовой механики в терминах классической механики точечных частиц, которые движутся по четко определенным траекториям. Сам Фейнман предостерегает от представления интегралов по траекториям за пределами их применимости.
Ссылка к «изгибу света»: когда мы говорим о «волне», импульс определяется «по обеим сторонам луча»? Так как у фотона нет массы - определяется ли импульс и находится ли он в максимумах амплитуд, которые "отклоняются" от "середины дороги"? Импульс вообще локализуется? Или он локализован своим воздействием на массу (которая, кстати, может не быть каким-то свободным электроном, согласно ответу на связанный вопрос). Амплитуды, которые вы видите на волновом графике, просто выражают периодическое изменение поля, которое не является импульсом?

Ответы (1)

Учитывая, что вы читали только QED, это очень проницательный вопрос.

Законы сохранения в квантовом мире работают немного иначе, чем классические законы сохранения, основанные на теореме Нётер (есть своего рода квантовый аналог в тождестве Уорда-Такахаши).

Если квантовая сущность имеет состояние | ψ , то сохраняющиеся величины являются средствами измерения , определяемыми формулой ψ | п ^ | ψ , где п ^ — любая неизменяющаяся во времени наблюдаемая, которая коммутирует с квантовым гамильтонианом. Наблюдаемый импульс является одним из таких наблюдаемых. Это хорошо резюмируется теоремой Эренфеста. г т ψ | п ^ | ψ "=" ψ | [ ЧАС ^ , п ^ ] | ψ .

Соответственно, когда фотон «обнюхивает соседние пути», что является простым объяснением Фейнмана, когда фотон находится в суперпозиции различных собственных состояний импульса (движется во многих направлениях одновременно), сохраняется только среднее значение измерения импульса. Нарушение сохранения не происходит просто потому, что существует «много разных путей»; это только среднее измерение, на которое нам нужно смотреть.