Модели света

Насколько мне известно, существуют две разные (и почти противоречащие друг другу) модели, описывающие поведение света: свет как волна (ЭМ) и свет как частица (КМ). Из того, что я слышал, в зависимости от контекста можно выбрать, какую модель использовать, и она будет работать.

Например, в эксперименте Юнга с двумя щелями мы смотрим на свет, как на волну. Если мы используем фотоумножитель, свет ведет себя как частица.

Теперь мне интересно следующее: есть ли у нас единая модель/теория, уравнения которой точно описывают поведение света во всех сценариях? (Это то, что делает КЭД?) По сути, имеем ли мы единую модель для описания света (но с множественными интерпретациями относительно того, как «думать» или «воображать» свет), или мы используем две совершенно разные модели для описания его поведения. в зависимости от контекста?

Краткий ответ: с точки зрения квантового поля, «частицы» — это квантованные «возбуждения» поля (поле фотонов, поле электронов и т. д.), которое подчиняется волновому уравнению . Но взаимодействия полей — это события («точки») в пространстве-времени. Я постараюсь дать более подробный ответ, если другие этого не сделают.

Ответы (2)

Теперь мне интересно следующее: есть ли у нас единая модель/теория, уравнения которой точно описывают поведение света во всех сценариях?

Да, во всех смыслах и целях: QED. Ясно, что мы не можем сказать, что КЭД работает во всех сценариях (например, в очень малых масштабах длины и очень высоких масштабах энергии), поскольку мы не можем проверить ее во всех сценариях. Но, насколько нам известно, QED делает свое дело.

(Это то, что делает QED?)

Да, с учетом приведенных выше предостережений.

По сути, есть ли у нас единая модель для описания света (но с множеством интерпретаций того, как «думать» или «воображать» свет), или мы используем две совершенно разные модели для описания его поведения в зависимости от контекста?

Да и нет. Мы применяем полную КЭД, когда этого требуют обстоятельства, но если мы можем отказаться от использования классической электродинамики (которая является предельной формой КЭД), мы обычно делаем это, потому что это часто проще в вычислительном отношении.

Мы также описываем свет по-разному, когда различные описания легче понять интуитивно. Например, гамма-луч часто лучше описывать как «корпускулу света» («фотон»), чем как волну. То есть "жесткий". С другой стороны, если вы проектируете радиоантенну для автомобильной стереосистемы, нет необходимости использовать полную QED. То есть можно относиться к этим мягким радиоволнам совершенно классически и игнорировать квантовые эффекты.

Раньше было две модели: волна и частица. Механика КМ не выбирает частицу вместо волны. QM на самом деле не выбирает ни то, ни другое и говорит либо (все 3 интерпретации одинаково верны), либо то и другое одновременно, или это что-то, что мы еще не можем понять.