Интерференция

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

Сприл Munin со мной, спорил.... И вдруг разродился почти тем же самым :-)

Я спорил не по сути (в ней вы полностью правы). Я спорил по тому, какими словами вы это называете, а какими - запрещаете называть. Мне показалось, что вы перегнули палку. Разошлись с общепринятым словоупотреблением.

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

А вообще, на таком языке это все просто не описывается.

Конечно.

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

Тут бы процитировать очень важный кусочек из упомянутой книжки Гайзенбрега "Часть и целое", но у меня только в бумажной версии, долго переписывать. Поэтому ограничусь лишь точной ссылкой: стр. 87-91 в издании УРСС 2004 года.

У меня цитаты в голову лезут только из Скалли-Зубайри. Ссылка вам, наверное, не нужна :-)

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

Конечно, Munin волен называть фотон волной.

Мне ещё и удобней так про него думать. Выкладки проще понимать. Их физический смысл. Хотя, конечно, о многих нюансах приходится постоянно напоминать себе, например, о том, что суперпозиция - это не смесь...

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

Собственно, само понятие "волна" является чисто классическим.

Баба-Яга против. Для меня понятие "волна" является чисто математическим. Это экспонента, решение волнового уравнения. Именно в этом понимании волна демонстрирует все известные нам её свойства: интерференцию, дифракцию, волновые пакеты, дисперсию и т. п. И однофотонный гауссов пучок - для меня прекрасный пример волны.

Alex-Yu в сообщении #987164 писал(а):

Вообще, то, что зачастую пишут в учебниках, полно исторических атавизмов, от которых неплохо бы уже и отказаться. Кстати, и "волна де Бройля" из того же числа. И не только она. Можно еще вспомнить античастицы по Дираку, например (Вайнберг об этом, кстати, писал, причем в учебнике).

Нечего-нечего. Это не атавизм. Это один из эквивалентных способов представления формализма. Дающий тот же самый результат. Более того, имеющий яркий физический смысл (вспомните полупроводники и дырки). Позволяющий проводить много рассуждений - не уверен, но возможно, в том числе и такие, которые по "более правильному" представлению проводить затруднительно. Опишите-ка, например, пробой вакуума на "правильном" языке? И сравните с дираковским.

[leslie.nilsen]

А разве осциллятор не подразумевает колебания около точки равновесия?

[Munin]

В квантовом случае - нет. Но в квантовом случае есть так называемые "когерентные состояния" - они да, колеблются около положения равновесия. И кстати, не они одни: этим свойством обладают и другие состояния, например, сжатые. Но обычно начинают изучение с самых простых состояний - стационарных, и они не "колеблются" (в бытовом смысле, который можно понимать как движение $\langle x\rangle(t)$).

[leslie.nilsen]

А как в природе формируются эти когерентные состояния? То есть без их экспериментального искусственного создания, а спонтанно, в итоге природных явлений. И такие состояния стабильны?

[Munin]

А вот как формируются - не всегда ясно. Кстати, экспериментально сформировать заданное квантовое состояние не так-то и просто, и скорее здесь разницы между "спонтанно формируются в природе" и "создаются искусственно" практически нет.

Да, когерентные состояния остаются когерентными с течением времени; сжатые - сжатыми. Хотя они и эволюционируют (меняются), но продолжают называться таким образом. Эти понятия специально так выбраны, для удобства.

[leslie.nilsen]

Munin в сообщении #987313 писал(а):

А вот как формируются - не всегда ясно.

Я задал такой вопрос, чтобы понять, когерентные состояния в природе существуют, или нет, представляя собой лишь некое формальное представление. К примеру, обычный свет или же тепловое излучение не когерентные состояния поля. Но лазер, как я понял, когерентное, однако создается искусственно. Есть ли другие примеры таких состояний (кроме лазера)? Какие необходимы условия, чтобы излучение стало или было таковым, то есть могут ли некогерентные состояния стать когерентными?

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #987220 писал(а):

Alex-Yu в сообщении #987164

писал(а):
Конечно, Munin волен называть фотон волной.
Мне ещё и удобней так про него думать. Выкладки проще понимать. Их физический смысл.

Говоря, что фотон --- не волна, я хотел подчеркнуть, что физически глубоко неверно представлять его как некий "кусочек" классической волны, волновой пакет, импульс (в смысле pulse, а не linear momentum) классического поля. Увы, такое представление довольно широко распространено. И оно принципиально неверно. Если бы это было верно, то квантовая теория (во всяком случае ЭМ поля) сводилась бы к классической теории, а это не так.

[Munin]

leslie.nilsen в сообщении #987316 писал(а):

Я задал такой вопрос, чтобы понять, когерентные состояния в природе существуют, или нет, представляя собой лишь некое формальное представление. К примеру, обычный свет или же тепловое излучение не когерентные состояния поля.

А вот обычная радиоволна - когерентное. Достаточно потечь где-нибудь току, и излучится именно такая радиоволна. Где в природе? Да хотя бы в плазменных шнурах протуберанцев Солнца!

leslie.nilsen в сообщении #987316 писал(а):

Но лазер, как я понял, когерентное, однако создается искусственно.

Лазер - это достаточно редкий пример, потому что в области оптических частот (и длин волн) чаще встречается некогерентное излучение, чем когерентное. Но лазеры встречаются и в природе, это не только искусственный прибор. (Мазерное излучение вообще довольно рядовое явление в космосе.)

leslie.nilsen в сообщении #987316 писал(а):

Какие необходимы условия, чтобы излучение стало или было таковым, то есть могут ли некогерентные состояния стать когерентными?

Как я уже сказал, состояние одного типа остаётся такого же "типа" и дальше - так что некогерентное излучение не может стать когерентным.

-- 08.03.2015 11:34:18 --

Alex-Yu в сообщении #987327 писал(а):

Говоря, что фотон --- не волна, я хотел подчеркнуть, что физически глубоко неверно представлять его как некий "кусочек" классической волны, волновой пакет, импульс (в смысле pulse, а не linear momentum) классического поля. Увы, такое представление довольно широко распространено. И оно принципиально неверно. Если бы это было верно, то квантовая теория (во всяком случае ЭМ поля) сводилась бы к классической теории, а это не так.

Разумеется, я так не делаю. Я его представляю как "некий "кусочек" волны, волновой пакет, импульс (в смысле pulse)", но не классического поля. И кроме того, держу в голове, что это не вся правда о нём. Но как часть правды, это очень помогает, и я не знаю что бы я делал без таких вспомогательных "лесов и костылей".

[Alex-Yu]

leslie.nilsen в сообщении #987316 писал(а):

когерентные состояния в природе существуют,

Сколько угодно. Например радиоизлучение пульсара --- когеррентное излучение. Вообще любое излучение, порожденное классическим источником --- это когеррентное излучение. На квантовом языке классический источник переводит вакуум в когеррентное (глауберговское) состояние. А никак не в фотонное. Космические мазеры (естественно природы), на сколько я знаю, тоже существуют.

[leslie.nilsen]

Munin в сообщении #987332 писал(а):

А вот обычная радиоволна - когерентное. Достаточно потечь где-нибудь току, и излучится именно такая радиоволна. Где в природе? Да хотя бы в плазменных шнурах протуберанцев Солнца!

Они тоже присутствуют во всем пространстве, как тепловое излучение?

Alex-Yu в сообщении #987327 писал(а):

Говоря, что фотон --- не волна, я хотел подчеркнуть, что физически глубоко неверно представлять его как некий "кусочек" классической волны, волновой пакет, импульс (в смысле pulse, а не linear momentum) классического поля. Увы, такое представление довольно широко распространено. И оно принципиально неверно. Если бы это было верно, то квантовая теория (во всяком случае ЭМ поля) сводилась бы к классической теории, а это не так.

А как Вы сами представляете фотоны?

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #987335 писал(а):

Сколько угодно. Например радиоизлучение пульсара --- когеррентное излучение. Вообще любое излучение, порожденное классическим источником

А вот с пульсаром, кстати, не всё так просто. Есть радиопульсары, а есть рентгеновские пульсары. Радиоизлучение пульсара - вещь одна, но вообще запоминать только слово "пульсар" здесь было бы неправильно. Пульсар может и другие, некогерентные виды излучения излучать.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #987332 писал(а):

Но как часть правды, это очень помогает, и я не знаю что бы я делал без таких вспомогательных "лесов и костылей".

Это не "часть правды", а скорее "карикатура, шарж на правду". Впрочем, здесь опять проблемы языка: нет в нем ВПОЛНЕ адекватных слов. Я как-то в конце-концов научился думать если не совсем без этих "костылей", то почти без них. Даже могу подсказать путь, на котором этого можно добиться. В качестве измеряемых величин я всегда рассматриваю только $\langle | \dots | \rangle$. Между прочем, всевозможные вероятности тоже можно так рассматривать, как квантовые средние от проекторов. В общем, при некоторой (большой) тренировке можно (хотя и трудно) научиться мыслить чисто в квантовых понятиях, без обращения к "классическим костылям". Если и не совсем, то почти.

-- Вс мар 08, 2015 15:52:34 --

leslie.nilsen в сообщении #987338 писал(а):

А как Вы сами представляете фотоны?

А как я Вам об этом скажу? В языке, на котором мы общаемся, нет слов, с помощью которых это можно выразить. Ну скажу я Вам, что как состояния, диаганализующие гамильтониан. И что, Вам от этого станет легче?

-- Вс мар 08, 2015 15:54:15 --

Munin в сообщении #987344 писал(а):

Есть радиопульсары, а есть рентгеновские пульсары.

Да, конечно. Я имел в виду радиопульсары.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #987346 писал(а):

В качестве измеряемых величин я всегда рассматриваю только $\langle | \dots | \rangle$.

Ну не из одних же измеряемых величин природа состоит.

Вообще, образы классической физики сильно помогают при понимании явлений за пределами КМ. Хотя и "незаконны".

[Xey]

Alex-Yu в сообщении #987037 писал(а):

leslie.nilsen в сообщении #987030 писал(а):

То есть тепловое излучение тоже можно описать как в виде волн, так и в виде фотонов.

В виде волн --- не очень хорошо, лучше в виде частиц. Для данного конкретного типа излучения.
...
А вот если Вы пропустите это излучение черех монохроматор (по простому --- фильтр, выделяющий один цвет) и через отверстие в экране, то получится излучение уже в несколько другом состоянии. Тут уже и интерфернецию можно наблюдать. Состояние изменется, на частицы станет похоже меньше, а на волны --- наоборот больше.

Интересно. Было частично когерентное тепловое излучение - фотоны. От него отрезали лишние спектральные составляющие, потом отрезали лишние пространственные составляющие и в итоге получили новую субстанцию - волну.
Но ведь оставшиеся фотоны присутствовали и в нефильтрованном излучении. И вообще то фотоны не взаимодействуют друг с другом, только через вещество источника или приемника.
Видимо правильнее говорить не об изменении физической сути, а лишь об изменении удобства описания.

[amon]

Xey в сообщении #987990 писал(а):

Но ведь оставшиеся фотоны присутствовали и в нефильтрованном излучении. И вообще то фотоны не взаимодействуют друг с другом, только через вещество источника или приемника.

Во время "обряда обрезания" фотоны взаимодействовали с дифракционной решеткой, щелью монохроматора и еще много с чем. Значит взаимодействовали через вещество и между собой (это можно строго показать). Поэтому фотоны после щели, вообще говоря, другие, не такие как перед щелью монохроматора.