Как результаты классической оптики могут быть получены из КТП?

Недавно мне пришло в голову, что у меня есть некоторые базовые знания о КТП и я в принципе знаю, как вычислять амплитуды рассеяния (по крайней мере, для ф 4 -теория), но понятия не имеют, как понимать большинство явлений в природе.

Рассмотрим, например, отражение света на зеркале. Понятно, что для расчета амплитуд рассеяния приходится использовать КЭД, но как это сделать? Есть миллионы атомов, которые рассеивают свет, поэтому мне, вероятно, придется использовать статистический подход?

Это не срочно, но тем не менее мне было бы интересно. По крайней мере, я хотел бы знать, возможно ли в принципе получить хорошо известные результаты, такие как отражение или преломление, непосредственно и строго из (взаимодействия) КТП. Я знаю аргументы из книги КЭД Фейнмана и не ищу правдоподобных аргументов.

Вы должны спросить Фейнмана, правда! Фейнман отвечает на вопросы (что действительно связано с вашей конкретной проблемой в понимании вещей) после завершения своей лекции о КЭД в Окленде. См.: http://www.youtube.com/watch?v=eLQ2atfqk2c&list=PLi8UukytWC07rxW6Q9tLCMp1ofxcSRJAb&index=2 около 1:08:00.
Я ищу математические методы для реального расчета амплитуд рассеяния (таких как элементы S-Matrix). Он должен быть математически строгим насколько это возможно. Я не боюсь долгих и неприятных вычислений, но не понимаю, как это можно сделать.
Дополнительные вопросы Phys.SE об оптике и QED: физика.stackexchange.com/search?q=is%3Aq+optics+ qed

Ответы (1)

Любош Мотл, участник этого сайта, сделал запись в блоге о том, как классические поля возникают из КТП.

Из введения:

Я рассмотрю две несколько разные ситуации, которые, тем не менее, охватывают почти все примеры классической логики, вытекающие из квантовой отправной точки:

  1. Классические когерентные поля (например, световые волны), появляющиеся как состояние многих частиц (фотонов)
  2. Декогеренция, которая заставляет нас интерпретировать поглощаемые частицы как точечные объекты и делает общие суперпозиции макроскопических объектов непригодными для четко определенных вопросов о классических фактах.

.......

Однако в оставшейся части этого раздела я хочу сосредоточиться на другом способе увидеть, как классическая физика полей возникает из больших ансамблей фотонов, имитирующем термодинамический предел статистической физики (даже в контексте классической механики).

.....

для меня суть аргумента заключается в наблюдении

Фотоны также имеют поляризацию, поэтому волновая функция тоже имеет много компонентов. Я не хочу пугать вас индексами, но волновая функция одиночного фотона математически выглядит как (усложненный) классический электромагнитный потенциал A⃗(x,y,z) с некоторыми дополнительными тонкостями. (Но его интерпретация отличается!)

которая связывает классическое электромагнитное поле с отдельными фотонами.

Не нужно приводить громоздкий ансамбль фотонов при обсуждении макроскопических наблюдений, как, например, отражения, рассеяние света и рисование оптических лучей. Достаточно того, что это возможно, но гораздо удобнее использовать классический вариант, так как мы используем термодинамику, а не статистическую механику, когда обсуждаем поведение материи в объеме, хотя существует зависимость один к одному микроскопической механики к макроскопическим эмерджентным переменным и распределениям.

Спасибо, почитаю, но похоже не то, что ищу. Я знаю, как описать ЭМ-поле в КТП и (по крайней мере) в принципе взаимодействие с электронами. Я ищу методы для расчета процессов рассеяния на поверхностях. Мне не очень понятно, как я могу использовать методы статистической физики в этом случае. Возможно, сначала мне придется изучить КТП систем многих тел.
Я подчеркиваю, что «вам не нужно этого делать. Классические расчеты достаточны. Если вы хотите рассчитать температуру массы, вам не нужно думать об энергии отдельных молекул. Классические термодинамические инструменты — это то, что вам нужно». Использование QFT для изображений было бы похоже на использование лазерного луча для рытья тоннеля поезда.
Я знаю, что это не обязательно и ничего нового вы не узнаете, тем не менее, мне интересно, если это возможно.