Когда свет рассматривается только как частица, считается ли он по-прежнему колеблющимися электрическими и магическими волнами?

Чисто квантовый эффект, волна и частица, в то же время, все примерно правильно (хотя и не волна в том смысле, что она похожа на водяную волну, и не частица в смысле крошечного бильярдного шара). Идея «иногда волна» и «иногда частица» довольно устарела. Вот как я люблю думать о вещах.

Во всем этом есть один фундаментальный объект - это второе квантованное ЭМ поле.

Этот вездесущий и вездесущий объект помогает определять поведение, которое мы наблюдаем в нашем Мире, взаимодействуя с другими квантовыми полями, которые заполняют (и определяют) пространство.

Именно коммуникации являются дискретными частицами. Взаимодействия ЭМ и других полей осуществляются за счет «сообщений», которыми обмениваются поля. Эти «сообщения» мы называем фотонами. Так же, как телефонный звонок или пакет данных через Интернет, эти сообщения являются «дискретными». Вы не можете иметь половину телефонного звонка! Но точно так же, как телефонный звонок или пакет данных, фотон может иметь различные эффекты в зависимости от того, какие моды второго квантованного ЭМ поля составляют его и с какими весами суперпозиции в этих модах он имеет. Квантовые наблюдаемые определяют статистические распределения результатов взаимодействия второго квантованного электромагнитного поля с другими фундаментальными полями.

Представьте ЭМ поле в однофотонном состоянии: скажем, оно ранее находилось в квантовом основном состоянии, и возбужденный атом спонтанно излучал в него, т.е. послал «однофотонное» сообщение в уникальное квантовое основное ЭМ состояние. Тогда средние значения наблюдаемых электрических и магнитных полей распространяются в пространстве и времени точно в соответствии с уравнениями Максвелла. Для простого однофотонного состояния средние значения наблюдаемых электрических и магнитных полей как функций положения и времени полностью и однозначно определяют состояние вторичного квантованного электромагнитного поля точно так же, как простое распределение вероятности Пуассона однозначно определяется (но не эквивалентен) его среднему значению.

Таким образом, в нашем втором квантованном электромагнитном поле есть одна «частица», а средства$\vec{E}$и$\vec{B}$наблюдаемые полностью определяют поле в этом состоянии. Эти средства удовлетворяют уравнениям Максвелла, которые ТОЧНО представляют собой релятивистское волновое уравнение для одного фотона в свободном пространстве. Вы не можете получить «волнистее», чем то, чьи декартовы компоненты удовлетворяют волновому уравнению Даламбера!

Я думаю, именно поэтому Дирак сделал свое знаменитое заявление «каждый фотон интерферирует только с самим собой», потому что, если нет запутанности, можно предсказать поведение классического поля, делая то же самое для каждого фотона и интерпретируя плотность вероятности как классическую плотность энергии для каждого фотона. соответствующие фотонные состояния, которые его составляют. Его утверждение не совсем верно, потому что оно не выполняется при наличии запутанности. См. мой ответ на вопрос Physics SE Как мы можем интерпретировать поляризацию и частоту, когда имеем дело с одним фотоном? .

Мое понимание таково: волна — это описание вероятности появления фотона в определенном месте и в определенное время. Его корпускулярная природа не выражена до тех пор, пока волновая функция не рухнет, когда ее обнаружит детектор.