Кто-нибудь может объяснить, что имеет в виду У. Э. Лэмб в своей статье «Антифотон»?

Может ли кто-нибудь объяснить, что имеет в виду У. Э. Лэмб в своей статье «Антифотон », когда говорит о фотонах как о ужасном и плохом способе описания света? Аннотация гласит,

Из названия этой статьи должно быть очевидно, что автору не нравится слово «фотон», которое датируется 1926 годом. По его мнению, фотона не существует. Только комедия ошибок и исторических случайностей привела к его популярности среди физиков и ученых-оптиков. Я признаю, что слово короткое и удобное. Его использование также вызывает привыкание. Точно так же можно было бы счесть удобным говорить об «эфире» или «вакууме» для обозначения пустого пространства, даже если бы ничего подобного не существовало. Есть очень хорошие слова-заменители для «фотона» (например, «излучение» или «свет») и для «фотоники» (например, «оптика» или «квантовая оптика»). Аналогичные возражения возможны против использования слова «фонон», которое датируется 1932 годом. Такие объекты, как электроны, нейтрино с конечной массой покоя или атомы гелия можно при подходящих условиях считать частицами, поскольку тогда их теории имеют жизнеспособные нерелятивистские и неквантовые ограничения. В этой статье изложены основные черты квантовой теории излучения и показано, как их можно использовать для решения задач квантовой оптики.

Образец цитирования: Лэмб, "Антифотон", Заявл. физ. В 60 , 77-84 (1995); pdf ссылка

Я понимаю его утверждение, что свет не состоит из «частиц» в современном смысле этого слова, но мой вопрос: почему он считает это описание плохим? Далее в статье объясняются основные идеи КЭД, но я не вижу в его статье пунктов, подтверждающих его аргумент.

Если мне кажется, что я упускаю из виду то, что он делает, может кто-нибудь указать мне на это? Кроме того, он делает утверждение: «Читайте статью Ферми или всегда продолжайте думать, что фотоны существуют». Может ли кто-нибудь дать мне ссылку на конкретную статью: (16. E. Fermi, L. Marshall: Phys. Rev. 72, 1139). (1947)) о чем он говорит? (Или хотя бы указать мне, где я могу найти это?)

Я думаю, что это разумный вопрос (+1), но может быть полезно привести одну или две ключевые цитаты из статьи в тексте вопроса здесь, чтобы можно было получить некоторое представление о том, в чем заключается вопрос, прежде чем щелкнуть ссылку.
В этой статье он обсуждает поле излучения и находит эти нормальные моды (подобные гармоническим осцилляторам) с дискретными энергиями. Однако он заявляет, что эти нормальные модели «не локализованы каким-либо значимым образом и ведут себя совсем не как частицы». Отсчеты в фотодетекторах можно объяснить только квантовым описанием полей. Я чувствую, что он прилагает условия, согласно которым что-то называется частицей, если оно локализовано в пространстве в течение заданного короткого времени, что не так.
@JanBos Спасибо, наверное, я не смог этого понять.
@march Не могу не согласиться. Помимо описания своих возражений против того, чтобы называть эти кванты электромагнитного поля частицами, он дает один из лучших кратких рассказов по физике, которые я когда-либо видел. Явно написано мастером в этой области.

Ответы (2)

Эта статья посвящена тому, как мы сообщаем о квантовой природе света как в исследовательской литературе, так и в образовании. В конечном счете, наши фундаментальные физические теории сформулированы в терминах довольно строгой математики; при изучении квантовой природы света это будет математика КЭД. Некоторые понятия, такие как оператор и лагранжиан , занимают центральное место в теории и напрямую соотносятся с математическим описанием. Другие понятия, такие как лазерный луч и атом , не соответствуют точному математическому описанию, но практически полезны для:

  1. Применение теории к явлениям, наблюдаемым в лаборатории.
  2. Связывание теории с другими теориями для сравнения прогнозов
  3. Образовательных целях

В этой статье Лэмб утверждает, что концепция фотона не является ни фундаментальной для математического описания, ни полезной практической абстракцией. Вот некоторые из аргументов, которые он использует:

  • В научно-популярных текстах термин «фотон» часто используется неправильно.

В 1969 г. в журнале Scientific American «Лазеры и свет» Г. Фейнберг [20] заявил, что «лазер производит огромное количество частиц с точно такой же энергией и длиной волны. Ни одна другая стабильная частица, кроме фотона, не является такой подвиг возможен. Замечательные макроскопические свойства лазерного луча возникают из-за того, что составляющие его частицы абсолютно идентичны. Можно ли было бы изобрести лазер без квантовой механики - интересный вопрос ».

  • В некоторых учебниках по лазерной физике фотон практически не упоминается.

М. Сарджент, М.О. Скалли и В.Е. Лэмб [25] (первое издание, 1974 г.; третье издание, 1976 г.; «Лазерная теория», очень мало фотонов)

  • Многие физические явления лучше описываются в терминах мод и квантовых гармонических осцилляторов (разделы 4,5,6 статьи).

Примечание . Я просто резюмирую аргументы, высказанные в статье; лично я не нахожу ни одного из них очень убедительным

Его аргументы на самом деле очень убедительны. Для объяснения фотоэффекта нет необходимости вводить фотон как частицу. На самом деле для фотоэффекта в газе корпускулярное объяснение даже не работает. Для экспериментов с двумя щелями фотон как частица только создает путаницу. КТП (золотое правило Ферми) может прекрасно объяснить, как фотодетекторы взаимодействуют с полем. В основном фотон как частица в значительной степени развенчан.
@JanBos, но помимо нулевой массы и заряда, он мало чем отличается, например, от альфа-частицы. Так и есть 4 ЧАС е + + также развенчан как частица?
@Ruslan Если вы посмотрите на них в очень малых масштабах и при высоких энергиях, их можно описать только квантованными волнами (например, вам нужны глюонные поля и т. Д., Чтобы описать их нуклоны). Однако, в отличие от фотона в макроскопических масштабах, о них можно говорить как о локализованных телах, которые движутся с конечными скоростями, и понятие частицы имеет больше смысла.
@JanBos Я не нахожу это слишком убедительным. Его аргументация заключается в том, что нам нужно сначала найти нормальные моды. Так что, если я помещу линзу/зеркало (акцент на пут) в «траекторию» фотона, это даже не имеет смысла в его описании того, как иметь дело с полем. Также я считаю, что без слова фотон никто бы не придумал КК (хорошо это или плохо).

Обратите внимание, что альфа-частица (и электрон) могут быть ускорены, они могут существовать с движением или без него. Фотон — это наименьший квант света, который будет взаимодействовать с материей; фотон – это электромагнитное излучение с энергией в одну постоянную Планка, умноженную на частоту. Фотон не может быть ускорен, он не существует без движения, он не обладает всеми свойствами частицы.

Кто-нибудь может объяснить, что имеет в виду У. Э. Лэмб в своей статье «Антифотон»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v