Как могут квантоваться фотоны, если их причина непрерывна?

Так как же возможно получить квантованный результат симметричного непрерывного события?

Легко. Настолько легко, что я опишу самый простой пример для меня. Это описание того, что происходит, когда устройство Штерна-Герлаха взаимодействует с частицей со спином 1/2.

У вас может быть частица с любым спином, но независимо от того, какое состояние отдельной частицы вы выберете, оно будет собственным (с положительным собственным значением) для$n_x\hat\sigma_x+n_y\hat\sigma_y+n_z\hat\sigma_z$для некоторого действительного единичного вектора$(n_x,n_y,n_z),$поэтому скажем, что это собственное значение$\hat\sigma_x.$Затем мы отправляем его в устройство Штерна-Герлаха, ориентированное в$\hat z$направление.

Мы посылаем его как луч, путешествующий в$\hat y$направлении, расширяется в$\pm\hat z$направлении, а затем разделяется на два. Между тем, поскольку спиновое состояние всегда является собственным (с положительным собственным значением) для$n_x\hat\sigma_x+n_y\hat\sigma_y+n_z\hat\sigma_z$для некоторого действительного единичного вектора$(n_x,n_y,n_z)$мы можем описать, как изменяется этот вектор, чтобы описать, как изменяется спиновое состояние.

Что оно делает? Это вектор в каждой точке (точно так же, как пространственная волна представляет собой комплексное число в каждой точке), и с течением времени, когда луч расширяется и разделяется, вектор вращается. Он поворачивается, указывая на$\hat z$направление для одной ветви Y и поворачивается, чтобы указать в$-\hat z$направление на другую ветку Ю.

У вас был луч со спином, и луч непрерывно делился на два, и спин непрерывно менялся от одного результата к паре результатов, по одному для каждой ветви. Это выдумано? Нет, устройство Штерна-Герлаха, которое вы делаете в лаборатории, имеет неоднородное магнитное поле, и я только что буквально описал то, что предсказывает уравнение Шредингера для эволюции частицы со спином 1/2 в неоднородном магнитном поле. Вот что происходит.

Два дискретных результата (вектор спина, указывающий на$+\hat z$направление и вектор вращения, указывающий в$-\hat z$направление сформировалось из симметричной непрерывной эволюции.

Что происходит, так это то, что состояние развивается так, что возникают новые свойства ($\pm\hat z$спины), которых раньше не было, но которые коррелируют с другими свойствами, и эти корреляции позволяют установить новые связи с новыми вещами. Когда достаточное количество новых вещей связано с одним результатом по сравнению с другим результатом до такой степени, что каждая ветвь ведет себя так, как будто она единственная ветвь, тогда вы можете ввести асимметрию, асимметрию, которую вы получили бы, если бы вы были одноклеточным организмом и разделились. надвое, и две новые половинки разошлись и больше никогда не виделись, а потом просто предположили, что твоя вторая половинка никогда не была настоящей. Если вы никогда не будете влиять друг на друга, даже косвенно, то с научной точки зрения нет ничего неправильного в предположении, что с точки зрения каждого из вас это даже эффективно.

Я имею в виду, что определяет направление и момент высвобождения фотона, если он не высвобождается непрерывно во всех возможных направлениях с соответствующей величиной?

Если вы предполагаете, что существует фотон, который рождается и путешествует, а затем взаимодействует, то в какой-то момент вы столкнетесь с проблемами, потому что эта история доказуемо неверна. Дело не в том, что где-то есть фотоны, и мы просто не знаем, где они находятся, и что они делают случайные вещи.

У вас есть вселенная с частями, и части иногда взаимодействуют, а иногда нет. Вы можете создавать новые вещи, но когда они взаимодействуют, они могут взаимодействовать, разделяя вселенную на части, которые развиваются, чтобы стать неуместными и неспособными взаимодействовать друг с другом.

Затем, поскольку каждая часть видит только часть возможных исходов, она может со своей ограниченной точки зрения увидеть, что произошло что-то асимметричное.

Я знаю, что фотоны квантованы, они не непрерывны.

Фотоны не квантуются и не являются непрерывными. Они являются носителями заряда электромагнитного поля, возникающего в квантовой теории поля. Ускоренный заряд порождает электромагнитное поле, носителями которого, в свою очередь, являются фотоны, энергию которых можно квантовать.

Так как же возможно получить квантованный результат симметричного непрерывного события?

Нет никаких ограничений, почему это может быть не так. Результат, согласно квантовой механике, является одним из множества собственных векторов оператора в гильбертовом пространстве, и то, является ли это множество счетным или нет, зависит только от математической формы такого оператора. Существует целая область математики, занимающаяся спектральной теорией операторов в гильбертовых пространствах, и все ответы можно найти в ней. Любая общая (и непрерывная) физическая система описывается с помощью некоторых операторов, которым, тем не менее, разрешено иметь дискретный спектр (это обычно происходит, когда состояния систем являются связанными состояниями, а именно состояние может находиться везде в пределах ограниченного пространственного пространства). область).

Я имею в виду, что определяет направление и момент высвобождения фотона, если он не высвобождается непрерывно во всех возможных направлениях с соответствующей величиной?

Просто напишите и решите уравнения излучения ускоренной частицы: по этому поводу есть масса литературы (любой учебник по квантовой механике или даже по классической электродинамике).

Не странно ли, что квантованные частицы возникают в результате симметричного события? (пока они квантованы, они явно несимметричны относительно источника)

У вас, кажется, несколько странное представление о том, что означает квантование. Оно вообще не имеет ничего общего с симметриями и непрерывным движением, а скорее означает, что наблюдаемые величины по каким-то причинам имеют дискретные (а именно, квантованные) значения. Странно это или нет, просто так устроена Вселенная: физика (и наука в целом) не описывает, почему это так, а описывает, как предсказывать измерения с помощью математических уравнений.