Как "выглядит" частица?

[monoelectric]

m_еugene в сообщении #693410 писал(а):

...в природе существует "явление", которое принято называть Фотон\Электромагнитная волна,
которое описывается в различных областях физики то как фотон, то как Э-М волна.
Как умеет, так и описывает.

Точнее сказать, как удобней так и описывают.В одних случаях удобнее представлять фотон как волну, в других как частицу.

[Munin]

m_еugene в сообщении #693410 писал(а):

Мунин, в природе существует "явление", которое принято называть Фотон\Электромагнитная волна, которое описывается в различных областях физики то как фотон, то как Э-М волна. Как умеет, так и описывает.

В природе существует явление "фотон" и существует явление "электромагнитная волна". Их нельзя приравнивать. Электромагнитная волна, в общем случае, это много фотонов. Иногда, ещё сложнее.

m_еugene в сообщении #693410 писал(а):

Только зря Вы абсолютизируете отдельные области физики.

Некоторые области физики целиком покрывают другие области физики. При этом покрывающие - называются более фундаментальными, и в каком-то неформальном смысле - "более истинны". Квантовая электродинамика покрывает собой всю классическую электродинамику, радиофизику, оптику, заодно квантовую механику и ещё ряд вещей, как бык овцу. Это, конечно, не повод её абсолютизировать, но повод к ней прислушиваться во многих вопросах.

-- 10.03.2013 00:13:50 --

monoelectric в сообщении #693420 писал(а):

Точнее сказать, как удобней так и описывают.В одних случаях удобнее представлять фотон как волну, в других как частицу.

И ни то, ни другое не правильно. Правильно - как квантовую частицу, квант электромагнитного поля. И это обеспечивает квантовая электродинамика.

[monoelectric]

Munin в сообщении #693431 писал(а):

В природе существует явление "фотон" и существует явление "электромагнитная волна". Их нельзя приравнивать. Электромагнитная волна, в общем случае, это много фотонов. Иногда, ещё сложнее

Вообще-то я именно это и хотел сказать, но только немного коряво выразился.Munin спасибо, что поправили меня.

[Alex_J]

Подкопаюсь к формулировке задачи и от этого приду к "правильному" ответу.

"Выглядит" частица - значит нас интересует её форма, фактура поверхности и т.д.

Но нужно понимать, что наше зрение устроено так, что зрительная информация - продукт интегрального анализа большого объёма данных. А для этого мы собираем довольно много фотонов (ну или ЭМ волн, как удобнее) в глаза.

Поэтому, чтобы "увидеть" частицу, мы, как и делается в экспериментах, ловим отражённые от интересующей частицы другие частицы и волны. Так? Так. Природа вещей такова, что именно таким образом мы и узнаём форму. Ещё можно "пощупать", но щупание опять-таки происходит через взаимодействие, в данном случае ЭМ. Есть электронные микроскопы, которые могут "увидеть" отдельные атомы. Но для этого нужно, всегда, взять что-то, направить на объект, получить это обратно в изменённом виде и проанализировать отражённую/вернувшуюся субстанцию. Всё равно мы получаем опосредованно любую информацию!

А теперь представим, что мы смотрим на объект в свете Солнца, в свете водородного фильтра, в свете УФ лампы и т.д. В каждый раз объект немного другой, ну хотя бы цвет его другой, поверхность по-иному выглядит. Или мы "щупаем" объект то рукой, а то в толстой варежке, а то супер тонким инструментом. И каждый раз информация немного разная!

Так же мы смотрим на частицу и щупаем её - и от характеристик ого "света", которым мы её "освещаем", очень различается и результат! Электрон, Например, вообще, тем меньше, чем более сильно мы на нём рассеем другие электроны - и если наш глаз видит отражённые электроны - то мы увидим некий размытый шарик, вот такой вот электрон. Но он почему-то тем больше, чем меньше энергия нашего "электронного света". А потом, когда класическая ЭД перестёт работать, на высоких энергиях, там вообще чудеса начинаются. См. матчасть.

Вот если вам так интересно, как же выглядят частицы, возьмите и соберите воедино все эти данные, для разных энергий, и составьте некий общий образ.

И делать вы это будете полюбому через привычные ваши представления о зрении или, хотя бы, с учётом представлений о физических экспериментах.

Но ещё нужно понять, что мы видим МНОГО ЭЛЕКТРОНОВ, хоть они и все одинаковые. Мы, вспомним притчу, берём много слонов и каждого из них однократно трогаем с одной какой-то стороны. Затем составляем из этого общую умозрительную картину. Ведь каждый электрон после столкновения улетает куда-то и всё! Вы именно его снова не вынете, да и не нужно это никому - электроны (ну мы считаем так ) все одинаковые.

(Индивидуализация наблюдаемого возможна только при правильном выборе методики наблюдения, таком, который "разрешает" отличающиеся параметры, если таковые есть. Хотя, вспомните правильно фермионов - и вот вам индивидуализация.)

Если же вы поменяете само определение слова "выглядеть", но так, чтобы вывести из этого другую методику наблюдений, то, возможно, вы сможете "увидеть" частицы по-другому.

[Sergey K]

Цитата:

да и не нужно это никому - электроны (ну мы считаем так ) все одинаковые.

они в самом деле одинаковые. были бы разные, природа вела себя бы по другому. Они ведут себя так, как частицы без индивидуальных особенностей.

Цитата:

Хотя, вспомните правильно фермионов - и вот вам индивидуализация

правило не про это.

[BISHA]

monoelectric в сообщении #693420 писал(а):

В одних случаях удобнее представлять фотон как волну, в других как частицу.

Если это электрон, то он частица и волна, т.к. один электрон проявляет и волновые свойства. Хотя электрон и не движется со скоростью света, но он описывается плоской волной. Почему у всех движущихся частиц появляется это свойство? Многим удобнее не думать как устроен электрон, все его свойства известны и для описания всех известных явлений этого достаточно. А у части, идущих по столбовой дорогой физики, это вызывает горькую неприязнь и взрывы эмоций. Шаг влево или вправо ....опасно. Но электрон имеет массу покоя, а фотон нет.

[Munin]

BISHA в сообщении #693695 писал(а):

Если это электрон, то он частица и волна

Я вас триста семьдесят два раза просил не лезть в темы, в которых вы не разбираетесь. Электрон - это не частица и не волна.

[graviton]

Munin в сообщении #693893 писал(а):

BISHA в сообщении #693695 писал(а):

Если это электрон, то он частица и волна

Электрон - это не частица и не волна.

Может быть BISHA имел ввиду, что электрон это и частица и волна одновременно?

[Munin]

И в этом случае - тоже неверно.

[graviton]

А как тогда верно?

[Munin]

Электрон - это сущность, не являющаяся ни волной, ни частицей. Для такой сущности в физике есть два термина: квантовая частица, и квант поля. Вот электрон этим самым и является.

(Примечание)

В термин "квантовая частица" входит слово "частица", но это историческая случайность, на которую не следует обращать внимания. В этом смысла не больше, чем в слове "дыра" в термине "чёрная дыра", в слове "свет" в термине "скорость света", в слове "взрыв" в термине "Большой Взрыв", в слове "смерть" в термине "тепловая смерть Вселенной", в слове "цвет" в термине "цвет кварка", и т. д. и т. п.

Фейнман упоминал в шутку, что если бы в качестве нового термина сделали, например, "волницу", то было бы очевидно, что это ни то и ни другое, а нечто новое третье. А так, у несведущих людей возникают ошибочные ассоциации.

Такая сущность, как квантовая частица, в некотором приближении похожа на волну. И в некотором другом приближении похожа на частицу. Это примерно как сказать, что цилиндр при взгляде сверху похож на круг, а при взгляде сбоку - на прямоугольник. Но от этого он не становится ни кругом, ни прямоугольником. Он остаётся цилиндром. Отдельной новой сущностью.

[graviton]

Munin в сообщении #693918 писал(а):

Для такой сущности в физике есть два термина: квантовая частица, и квант поля. Вот электрон этим самым и является.

Munin спасибо, довольно доходчиво.Но если электрон это квант поля, то какое поле имеется ввиду? Электромагнитное вроде не годится, так как отвечает за взаимодействие частиц.

[Munin]

graviton в сообщении #693920 писал(а):

Но если электрон это квант поля, то какое поле имеется ввиду? Электромагнитное вроде не годится, так как отвечает за взаимодействие частиц.

Это поле, которое вводится только в квантовой теории поля - электронное поле. Оно математически сложнее электромагнитного поля, поэтому раньше примерно 2-3 курса студенты даже физических специальностей не готовы его обсуждать. А в школе и в нефизических вузах его даже просто не упоминают.

В этом поле существуют элементарные возбуждения ("волны"), двух видов: электроны и позитроны. Но в то время как в электромагнитном поле элементарные возбуждения могут складываться, образовывая волны большей интенсивности, в электронном поле математика этого поля запрещает это делать: если возбуждения наложатся, то они просто исчезнут. Поэтому они избегают накладываться. Возникает такая вещь, как запрет Паули. Это всё называется квантовой статистикой Ферми-Дирака. Частицы типа электронов-позитронов называются фермионами.

Итого, картина мира с точки зрения классической теории поля состоит из двух основных сущностей: частицы и поля. Частицы - это, например, электроны, протоны. Поля - это, например, электромагнитное. Но с точки зрения квантовой теории поля, частицы - это возбуждения, кванты полей со статистикой Ферми-Дирака (и эти кванты называются фермионы). А поля типа электромагнитного - это поля со статистикой Бозе-Эйнштейна (и тоже имеют кванты, которые называются бозоны). Получается, что и то, и другое - поля, и поэтому очень похожи между собой по структуре и поведению. Сходств получается больше, чем различий. В научно-популярных книжках иногда говорят, что "фермионы - это частицы вещества, а бозоны - частицы взаимодействий", но на самом деле, это не так. Из-за их похожести, возникают разные варианты: бозоны входят в состав вещества (например, протонов, нейтронов, ядер и атомов), фермионы тоже могут осуществлять взаимодействия (например, межатомная химическая связь, осуществляемая обменом электронами). Я не хочу заваливать подробностями, а хочу подчеркнуть основную мысль: квантовая теория поля свела частицы и поля, вещество и взаимодействия, к единому знаменателю: к квантовым полям. Различие между фермионами и бозонами на этом уровне очень второстепенно, это всего лишь один знак в формуле: плюс или минус. Хотя, конечно, на макроуровне он ведёт к далекоидущим последствиям.

-- 11.03.2013 15:12:20 --

P. S. Поля в природе, с точки зрения квантовой теории поля, и их соответствующие элементарные возбуждения:
Поля фундаментальных взаимодействий:

электромагнитное - фотон;
слабое - слабый бозон (3 вида; в старой и популярной литературе встречается также название "векторный бозон", не совсем точное);
цветное (цветовое) - глюон;
гравитационное - гравитон;

Поле Хиггса - бозон Хиггса;
Поля фермионов:

электронное - электрон, позитрон;
мюонное - мюон (и антимюон, дальше "анти-" не упоминаю);
тау-лептонное - тау-лептон;
нейтринное - нейтрино (3 разных поля и 3 сорта нейтрино);
кварковое - кварк (6 разных полей и 6 сортов кварков).

P. P. S. Для начального введения в квантовую теорию поля, скачайте и прочитайте книжку Фейнмана "КЭД: странная теория света и вещества". Кстати, она и переиздана недавно, продаётся в книжных магазинах.

[Alex_J]

hypersphere в сообщении #693728 писал(а):

Подскажите, если катать 3-х мерный шарик по листу бумаги, точка соприкосновения шара и листа 2-х или 3-х мерная? Если попробовать их совместить, вероятно, появится дырка в листе бумаги.

Вы выносите мозг своими вопросами. )) Точка по определению нуль-мерная. Область же соприкосновения "чуть более физических" шарика и бумаги либо 2D круг, либо 3D поверхность 2го порядка (в 1м приближении ) Никаких дырок не появится, откуда? Фантазии уже какие-то.

-- 11.03.2013, 16:15 --

Munin в сообщении #693893 писал(а):

Я вас триста семьдесят два раза просил не лезть в темы, в которых вы не разбираетесь. Электрон - это не частица и не волна.

Это игра слов. Вы вводите в заблуждение и без того заблудившиеся умы. )) Электрон - частица с точки зрения её обнаружения в одних экспериментах, волна с точки зрения поведения в других условиях и экспериментах, ну и квант поля, хорошо, с точки зрения фундаментальной науки, которая залезла так глубоко, что приходится говорить, что электрон оказывается перестал быть тем, чем повсеместно бывает для наблюдателя. Тогда и человек - не человек.

Страсть всё абсолютизировать и раз и навсегда расставить по новым уникальным всеобъясняющим полочкам (ЕТП например - реализация этой страсти), конечно, движет науку, но не нужно отбрасывать здравый смысл. ЭКспериментаторы темиотличаютсяот теоретиков, что существуют в реальном, а не формальном мире. И оперируют реальными понятиями.

И, да, на бумаге электрон может выглядеть вообще экзотично, например в виде закорючек, формул, интегралов, понятных только посвящённым. Вопрос в том, с какой стороны и на что смотреть - на какую часть тела уже вдоль и поперёк нами замученного слона.))

-- 11.03.2013, 16:21 --

В конце концов, лично для себя каждый может решить задачку из названия темы - исходя из своего знания математики и физики, подключив воображение. Этого будет достаточно. А умение разглядеть за формулами нечто реальное и отличает того, кто просто выучил, от того, кто понял суть. И тема, кажется, себя исчерпала.

[BISHA]

Munin в сообщении #694057 писал(а):

Поля фермионов:

электронное - электрон, позитрон;
мюонное - мюон (и антимюон, дальше "анти-" не упоминаю);
тау-лептонное - тау-лептон;
нейтринное - нейтрино (3 разных поля и 3 сорта нейтрино);

Поле - это то, что передает взаимодействие. Как электрон передает сам собой взаимодействие?

Munin в сообщении #694057 писал(а):

Поле Хиггса - бозон Хиггса;

Да в коллайдере увидели несколько явлений подпадающих под теорию распада бозона. Но где эти частицы в природе, все должно быть пронизано этими частицами, их должны всегда фиксировать, как реликтовое излучение?