Заговор в квантовой Механике :)

[npduel]

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

Предположим есть такая вот задача: На атом падает импульс света.

Импульс света состоит из моночастотных фотонов, обладающих одной из частот непрерывного спектра импульса. Делали специальные эксперименты: пропускали поток фотонов от лазера через затвор, формирующий весьма короткий прямоугольный импульс. Те фотоны, которые прошли через затвор, оказались моночастотными, но каждый из них по случайному закону "приобрёл" одну из частот спектра импульса.

[Helium]

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

Однако, меня одолевает праздное любопытство. Предположим есть такая вот задача: На атом падает импульс света, атом находится в каком ни будь своем состоянии. Как будет меняться функция электрона во времени?
Она очевидно будет меняться, будет какая-та суперпозиция собственных состояний с коэффициентами зависящими от времени.
Потом, раз волновая функция будет меняться, значит будет меняться и распределение заряда!, значит будет излучать у будет реакция и самодействие, все эти мелочи....
я хочу увидеть как электрон переходит на следующий уровень, в "классическом смысле" если так можно выразится.
Где та грань перешел не перешел ? какой должен быть импульс чтобы он перешел ?

А Вас устроит такой вариант объяснения этого процесса?

Helium в сообщении #867218 писал(а):

Численное и аналитическое решение показывает, что при постепенном увеличении или уменьшении энергии, волновая функция постепенно деформируется, пока энергия не достигнет значения перехода в другое состояние.

Так что вопрос остается актуальным. Почему считается, что в атоме (в частности в атоме водорода) не может существовать механизм накопления энергии? Когда
решения уравнений показывают что может.

[AlexNew]

npduel писал(а):

Импульс света состоит из моночастотных фотонов, обладающих одной из частот непрерывного спектра импульса. Делали специальные эксперименты: пропускали поток фотонов от лазера через затвор, формирующий весьма короткий прямоугольный импульс. Те фотоны, которые прошли через затвор, оказались моночастотными, но каждый из них по случайному закону "приобрёл" одну из частот спектра импульса.

интиресно, можно ссылку на экспримент ? не та ли это книга ?

Helium писал(а):

Численное и аналитическое решение показывает, что при постепенном увеличении или уменьшении энергии, волновая функция постепенно деформируется, пока энергия не достигнет значения перехода в другое состояние.

Что за расчеты ?

"при постепенном увеличении или уменьшении энергии" фотона ?
"волновая функция постепенно деформируется", ну как бы она суперпозиция всех базисных функции если ее возмущать, но потом остается одно состояние, наверное есть какой-то механизм приводящий к равновесию.

Helium писал(а):

Почему считается, что в атоме (в частности в атоме водорода) не может существовать механизм накопления энергии?

А куда ее накопить? энергия вырастет, электрон перейдет на более высокий уровень. Почему перейдет я не знаю... навернео потому как фермион (это конечно не ответ).

-- Пт июл 25, 2014 10:33:48 --

Prikol писал(а):

В очень грубом виде двухуровневая система под действием поля рассмотрена у Фейнмана. Грубо - потому что без конкретного вида собственных функций состояния. Но переход между уровнями уже прослеживается.

Не думаю что там расматриват переход электрона, скорее его со стороны приносят, мол энергии достаточно поэтому идет туда.
Хотя можно решить задачу точно, ввести уравнение для элетрона (не просто уравнение Шреденгера) и рассмотреть взаимодействие с ЭМ полем в простейчем случае.

[Zmey_Petrov]

npduel в сообщении #889946 писал(а):

Физическая энциклопедия, т. 5, С. 354:

Цитата:

ФОТОН...- элементарная частица, квант эл.-магн. поля.
...ни наличие волновых свойств, проявляющихся в волновых свойствах света, ни способность исчезать или рождаться в актах поглощения и испускания не выделяет Ф. среди др. элементарных частиц.

Не очень понятно.
ИМХО разница между фотоном и электроном в этом смысле все же есть.
Волновая функция электрона описывает вероятность появления(обнаружения?) точечной частицы в заданной точке пространства в некий момент. Т.е. электрон не есть физическая волна.
Волновая функция ЭМ-излучения описывает вполне конкретные физические величины - напряженность ЭМ поля. И можно ли при этом сказать, что фотон точечная частица, как и электрон?
Вот AlexNew говорит, что фотон это волновой пакет, ЭМ импульс в пространство-времени, испущенный электроном при переходе.Если так, то он не м.б. точечной частицей. Из этого так же следует(выражаясь бытовым языком, лучше сформулировать я не могу), что всё-таки фотон состоит из ЭМ-поля, а не наоборот, раз это, грубо говоря, кусок ЭМ-волны.

-- 25.07.2014, 09:55 --

Prikol в сообщении #889953 писал(а):

В антенне излучают "непрерывные" электроны, лучше сказать электроны проводимости несвязанные с конкретным атомом.

Так всё-таки что представляют собой фотоны излучения длинноволнового передатчика? И есть ли они там вообще?

[epros]

npduel в сообщении #890067 писал(а):

Те фотоны, которые прошли через затвор, оказались моночастотными, но каждый из них по случайному закону "приобрёл" одну из частот спектра импульса.

Мда.... уж ... Вообще-то этот известный эффект называется «коллапс волновой функции»: Если детектор измеряет именно частоту, то в результате измерения мы получим «одну из частот по случайному закону». Но это никак не доказывает, что фотоны всегда моночастотные.

[Zmey_Petrov]

AlexNew в сообщении #889961 писал(а):

Можно сказать проще "фотон " это удобная мат конструкция.
Другое что у этой конструкции своя область применения, и когда ее путаются натягивать на две дырки получается то что получается.
Нельзя в рамках готовой мат конструкции выйти за пределы ее применения.

А не следует ли из этого, что нет реальной частицы фотон, а есть только мат.модель разработанная для описания опр. явлений?

[Red_Herring]

Munin в сообщении #890008 писал(а):

С моей лично точки зрения, всем остальным (кроме студентов теоретических специальностей физических вузов) вообще не стоило бы сообщать о существовании такого понятия, как "фотон". Не было бы лишнего бурления в неподготовленных мозгах

И правильно: плебсу вообще знать ничего не положено, а жрецам—в зависимости от сана и дана. А тех, кто любопытен не по чину—в жертву богам.

Но вообще-то это сюр, когда в 5ом классе наиболее популярным топиком для "научного" эссе является "черные дыры".

[Munin]

AlexNew в сообщении #890054 писал(а):

Меня немного удивило то что мои утверждения не встретили в штыки, похоже мы все на одной волне (по сути если не придираться).

Ну, Prikol вообще оригинал, местами вроде правильно всё знает и говорит, а местами как отмочит - так и непонятно, то ли это феерическая ошибка, то ли шутка.

Prikol в сообщении #890061 писал(а):

Ландау, том. 3, КМ, теория излучения, дипольные, квадрупольные переходы. Направленность, поляризация и т.д.

Какая именно глава, параграф? Как раз этого всего в Ландау-то и нет. Есть в других учебниках (Давыдов, Фейнман).

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

видно что атом есть первопричина.

Излучение бывает не только у атомов, но и у произвольных движущихся зарядов, в том числе, свободных электронов (в присутствии других зарядов). При этом излучатель нифига не имеет дискретных уровней, и вообще никакие его свойства не могут быть "первопричиной" статистики Бозе-Эйнштейна для фотонов.

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

Там ведь грубые расчеты? Посчитали матричные элементы, туда сюда и все.

Нет, там упрощённые расчёты для студентов, в то время как известна и абсолютно точная теория - КЭД.

Просто само изложение КЭД со всеми подробностями занимает не один семестр, а иногда и не два.

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

Однако, меня одолевает праздное любопытство. Предположим есть такая вот задача: На атом падает импульс света, атом находится в каком ни будь своем состоянии. Как будет меняться функция электрона во времени?
Она очевидно будет меняться, будет какая-та суперпозиция собственных состояний с коэффициентами зависящими от времени.

Эта задача решается в том "полуклассическом" приближении, которое есть в ЛЛ-3, и о котором выше говорил Prikol.

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

Потом, раз волновая функция будет меняться, значит будет меняться и распределение заряда!, значит будет излучать у будет реакция и самодействие, все эти мелочи....

Разумеется, есть, но они действительно будут "мелочи". Всё управляется рядом по величине $\alpha=1/137,$ и следующие члены в этом ряду быстро убывают (не говоря уже о других коэффициентах, которые могут сделать их ещё более быстроубывающими). КЭД это всё позволяет точно рассчитать.

AlexNew в сообщении #890065 писал(а):

я хочу увидеть как электрон переходит на следующий уровень, в "классическом смысле" если так можно выразится.
Где та грань перешел не перешел ? какой должен быть импульс чтобы он перешел ?

В точном смысле, следующий уровень нестабилен, так что грани нет: электрон, перейдя на следующий уровень, норовит свалиться обратно. Переход на следующий уровень существует только в вероятностном смысле: на графике взаимодействия атома с падающим светом есть резонансный пик. Но этот пик возвышается не над нулём, а над фоном, где фон - упругое рассеяние света на атоме. Так что, про каждый конкретный атом нельзя сказать, то ли с ним произошёл резонансный процесс, то ли фоновый. Можно сказать только, что с вероятностью $p$ - одно, а с вероятностью $1-p$ - другое, причём в резонансе $1-p$ может достигать величин $0{,}0000\ldots x.$

[Zmey_Petrov]

Munin в сообщении #890119 писал(а):

Излучение бывает не только у атомов, но и у произвольных движущихся зарядов, в том числе, свободных электронов (в присутствии других зарядов). При этом излучатель нифига не имеет дискретных уровней, и вообще никакие его свойства не могут быть "первопричиной" статистики Бозе-Эйнштейна для фотонов.

А разве взаимодействие зарядов происходит не всегда по энергетическим уровням? Т.е. электрон удаляясь от протона увеличивает свою энергию всегда скачками по уровням, но чем дальше, тем скачки эти меньше. Это не так?

[Munin]

npduel в сообщении #890067 писал(а):

Импульс света состоит из моночастотных фотонов, обладающих одной из частот непрерывного спектра импульса.

Увы, это всё вранье.

Helium в сообщении #890074 писал(а):

А Вас устроит такой вариант объяснения этого процесса?
Helium в сообщении #867218 писал(а)...

Увы, это всё вообще неграмотный бред.

AlexNew в сообщении #890078 писал(а):

Не думаю что там расматриват переход электрона, скорее его со стороны приносят, мол энергии достаточно поэтому идет туда.

Чем "не думать", лучше взять и прочитать.
Фейнман "Квантовая электродинамика".

Zmey_Petrov в сообщении #890099 писал(а):

Не очень понятно.
ИМХО разница между фотоном и электроном в этом смысле все же есть.
Волновая функция электрона описывает вероятность появления(обнаружения?) точечной частицы в заданной точке пространства в некий момент. Т.е. электрон не есть физическая волна.
Волновая функция ЭМ-излучения описывает вполне конкретные физические величины - напряженность ЭМ поля. И можно ли при этом сказать, что фотон точечная частица, как и электрон?

Изучайте КТП. На самом деле, разницы между фотоном и электроном в этом смысле всё же нет. И волновая функция электрона, и "волновая функция" фотона (с тем, чтобы её так называть, есть сложности, но впрочем, и для электрона тоже, но там дань традиции), обе показывают вероятность обнаружения точечной частицы в заданной точке пространства в некий момент. В одном случае электрона, в другом случае - фотона.

И в то же время, для фотона она описывает вполне конкретные физические величины - напряжённость электромагнитного поля. Но и для электрона тоже! Можно составить вполне конкретные физические величины - плотность заряда и плотность тока. Кроме того, электрон участвует не только в электромагнитном взаимодействии, так что можно рассматривать и слабый заряд. Кроме того, есть и энергия, импульс, масса - всё, что полагается электрону как механической частице.

Отличие между фотоном и электроном в статистике (у фотона Бозе, у электрона Ферми), в пороге рождения (у фотона ноль, у электрона - довольно существенная величина 0,5 МэВ - не во всяком эксперименте она достигается). Но если от этих отличий отвлечься, например, взять очень разогретую плазму, со средней температурой $>0{,}5\text{ МэВ}\approx 0{,}5\cdot 10^{10}\text{ К},$ то фотоны и электроны начинают вести себя практически одинаково.

Вообще, таких "знатоков", как npduel и AlexNew, по этим вопросам лучше не слушать.

Zmey_Petrov в сообщении #890099 писал(а):

Вот AlexNew говорит, что фотон это волновой пакет, ЭМ импульс в пространство-времени, испущенный электроном при переходе.Если так, то он не м.б. точечной частицей.

Всякая точечная частица на уровне квантовой механики есть волновой пакет в пространстве-времени. Это не мешает ей быть точечной частицей. Понятие "точечная частица" при этом несёт другой смысл.

Zmey_Petrov в сообщении #890099 писал(а):

Из этого так же следует(выражаясь бытовым языком, лучше сформулировать я не могу), что всё-таки фотон состоит из ЭМ-поля, а не наоборот, раз это, грубо говоря, кусок ЭМ-волны.

"Выражаясь бытовым языком", всё-таки ровно наоборот. Электромагнитная волна - это куча фотонов. $E=n\hbar\omega.$ Классическая электромагнитная волна - это куча фотонов, когерентных между собой. При этом $\langle(\vec{E})^2\rangle\sim n^2.$ Видимый свет от большинства источников (Солнце, огонь, лампы) - это, наоборот, куча фотонов, некогерентных между собой. При этом $\langle(\vec{E})^2\rangle\sim n.$ В этом заключается "враньё" школьной программы по физике: да, свет - это электромагнитная волна, но чаще всего это не классическая электромагнитная волна, предсказанная Максвеллом, а квантовая - более сложный предмет.

Zmey_Petrov в сообщении #890099 писал(а):

Так всё-таки что представляют собой фотоны излучения длинноволнового передатчика? И есть ли они там вообще?

Они представляют собой ровно то же, что и любые другие фотоны. Вопрос не в том, что они представляют собой, а в том, как они связаны между собой. В классической электромагнитной волне они между собой когерентны. Точно так же, как когерентны между собой квантовые состояния электронов в куске сверхпроводника, или состояния атомов гелия в сверхтекучем жидком гелии.

Red_Herring в сообщении #890115 писал(а):

И правильно: плебсу вообще знать ничего не положено, а жрецам—в зависимости от сана и дана.

Нет, не перевирайте. Я не против открытых знаний. Я против именно сюра. Пусть книги про фотоны свободно стоят на книжных полках. Но пусть это будут только честные книги. Которые написаны так, что любому открывшему их сразу ясно, что он ни черта не поймёт, если перед этим не прочитает:
- классическую механику (1-2 курс);
- классическую электродинамику (1-2 курс);
- уравнения математической физики (3 курс);
- квантовую механику (2-3 курс);
а опционально ещё и начала функана.

Сюр в том, что слово "фотон" знает каждый школьник, а слово "пропагатор", или "тождества Уорда-Такахаши" - нет. Да даже статистику Бозе-Эйнштейна не знает, что мы тут видим на печальном примере AlexNew.

-- 25.07.2014 12:56:21 --

Zmey_Petrov в сообщении #890130 писал(а):

А разве взаимодействие зарядов происходит не всегда по энергетическим уровням?

Эта фраза больше похожа на какое-то бездумное заклинание, чем на нечто осмысленное.

Zmey_Petrov в сообщении #890130 писал(а):

Т.е. электрон удаляясь от протона увеличивает свою энергию всегда скачками по уровням, но чем дальше, тем скачки эти меньше. Это не так?

Электрон, удаляясь от протона, как перешёл на более высокий энергетический уровень, так на нём и остаётся. Если его ударили с достаточной энергией, чтобы атом ионизировать.

[Red_Herring]

Munin в сообщении #890132 писал(а):

Red_Herring в сообщении #890115
wrote:
И правильно: плебсу вообще знать ничего не положено, а жрецам—в зависимости от сана и дана.
Нет, не перевирайте. Я не против открытых знаний. Я против именно сюра. Пусть книги про фотоны свободно стоят на книжных полках. Но пусть это будут только честные книги. Которые написаны так, что любому открывшему их сразу ясно, [url]что он ни черта не поймёт[/url], если перед этим не прочитает:
- классическую механику (1-2 курс);
- классическую электродинамику (1-2 курс);
- уравнения математической физики (3 курс);
- квантовую механику (2-3 курс);
а опционально ещё и начала функана.

Я не перевираю, а шучу. Но если посмотреть на Вашу программу, то в ней тоже есть сюр: классическую ЭД (т.е. ур-ния Максвелла) невозможно изучать без хотя бы функций многих переменных (т.е. это 2й курс—как в США/Канаде), отнюдь не первый. А с точки зрения математики квантовая механика это не просто функциональный анализ (3-4 курс), а достаточно продвинутый (спектральная теория неограниченных операторов). Но, кстати, и математики небезгрешны: например, изучение УЧП и, в частности вариационных методов, до функционального анализа тоже не совсем…

Мне кажется что "ни черта не поймет" слишком сильно. Скорее "что-то поймет, но очень неполно и частично". Вообще-то скорее всего совершенно строгое обучение невозможно в принципе, и один и тот же топик следует изучать зачастую несколько раз, на разных уровнях, переосмысляя.

[npduel]

AlexNew в сообщении #890078 писал(а):

интиресно, можно ссылку на экспримент ? не та ли это книга ?

Ссылки у меня нет, т.к. первоисточников с описанием этих экспериментов не читал, а основываюсь на пересказах других авторов. Не вижу необходимости искать первоисточники, поскольку такие результаты таких экспериментов предсказывает КЭД, справедливость которой давно уже не вызывает сомнений.
В книге Гринштейна и Зайонца описания этих экспериментов нет по этой же, по-видимому, причине. Зато в их книге описано много экспериментов, помогающих читателю понять, насколько разительно отличается бытовое представление о слове "состоит" от этого же слова в фразе "э. м. поле состоит из фотонов". Задумайтесь ещё раз об экспериментах с затвором. Длина волны тех фотонов, которые прошли через затвор была значительно меньше временного промежутка открытия затвора, умноженного на скорость света. Тем не менее, детектор зафиксировал на выходе затвора фотоны со значительно большей и со значительно меньшей длиной волны, т.е. после затвора в потоке появились фотоны, отсутствовавшие в исходном почти моночастотном лазерном потоке.

[Zmey_Petrov]

Munin в сообщении #890132 писал(а):

Изучайте КТП. На самом деле, разницы между фотоном и электроном в этом смысле всё же нет. И волновая функция электрона, и "волновая функция" фотона (с тем, чтобы её так называть, есть сложности, но впрочем, и для электрона тоже, но там дань традиции), обе показывают вероятность обнаружения точечной частицы в заданной точке пространства в некий момент. В одном случае электрона, в другом случае - фотона.

Т.е. фотон точечная частица и ЭМ-излучение с ДВ 10км состоит из огромного количества чрезвычайно малоэнергичных фотонов? При этом ввиду чрезвычайно малого импульса каждый фотон чревычайно "размазан" в пространстве в соотв. с волновой функцией. Так?

Цитата:

И в то же время, для фотона она описывает вполне конкретные физические величины - напряжённость электромагнитного поля.

Можно ли это понимать так, что напряженность ЭМ-поля определяется вероятностью появления реальной точечной частицы фотон в данной точке и волновая функция физической ЭМ волны определяется волновой функцией волны вероятности?

Цитата:

Но и для электрона тоже! Можно составить вполне конкретные физические величины - плотность заряда и плотность тока.

Но если электрон точечная частица, то о какой плотности заряда можно говорить? Нет же объема для определения плотности.
Если имеется в виду напряженность кулоновского поля вокруг заряда, то разве она определяется волновой функцией?

Цитата:

Отличие между фотоном и электроном в статистике (у фотона Бозе, у электрона Ферми), в пороге рождения (у фотона ноль, у электрона - довольно существенная величина 0,5 МэВ - не во всяком эксперименте она достигается). Но если от этих отличий отвлечься, например, взять очень разогретую плазму, со средней температурой $>0{,}5\text{ МэВ}\approx 0{,}5\cdot 10^{10}\text{ К},$ то фотоны и электроны начинают вести себя практически одинаково.

Но ведь при этом электрон все же НЕ теряет массу покоя и полуцелый спин, а фотон их не приобретает? Т.е. в какой-то момент электронный газ становится вырожденным, а фотонный - нет.

Цитата:

да, свет - это электромагнитная волна, но чаще всего это не классическая электромагнитная волна, предсказанная Максвеллом, а квантовая - более сложный предмет.

Ну, исходя из вышесказанного любая ЭМ волна квантовая. Кстати лазерное излучение практически когерентно, можно ли его рассматривать как классическую ЭМ-волну несмотря на большую энергию фотонов?

Цитата:

Zmey_Petrov в сообщении #890130 писал(а):

А разве взаимодействие зарядов происходит не всегда по энергетическим уровням?

Эта фраза больше похожа на какое-то бездумное заклинание, чем на нечто осмысленное.

Вопрос простой - электрон удалясь от протона всегда увеличивает свою энергию по дискретным уровням, или с какого-то расстояния дискретность исчезает?
Для первого раза достаточно такого же простого ответа - да/нет.

Цитата:

Электрон, удаляясь от протона, как перешёл на более высокий энергетический уровень, так на нём и остаётся. Если его ударили с достаточной энергией, чтобы атом ионизировать.

Уточню. Электрон находится достаточно далеко от протона. На него налетает достаточно мелкий фотон - электрон после этого перейдет на другой энергетический уровень или приобретет некую произвольную доп.энергию?

[Munin]

Red_Herring в сообщении #890143 писал(а):

Но если посмотреть на Вашу программу, то в ней тоже есть сюр: классическую ЭД (т.е. ур-ния Максвелла) невозможно изучать без хотя бы функций многих переменных (т.е. это 2й курс—как в США/Канаде), отнюдь не первый.

Начать изучать её можно с 1 курса, в рамках "Общей физики", на уровне "знакомства на пальцах" с явлениями электричества и магнетизма. Я не имел в виду, что её можно и изучить на 1 курсе.

Red_Herring в сообщении #890143 писал(а):

А с точки зрения математики квантовая механика это не просто функциональный анализ (3-4 курс), а достаточно продвинутый (спектральная теория неограниченных операторов).

Ну, эти сложности физики не замечают или заметают под ковёр. Для начального знакомства с квантовой механикой, эти тонкости не нужны, и даже могут отвлекать от физической сути происходящего. По сути, надо-то научиться понимать волны и волновые явления, векторы и суперпозицию, унитарную эволюцию в векторном пространстве.

Red_Herring в сообщении #890143 писал(а):

Мне кажется что "ни черта не поймет" слишком сильно.

Мне кажется, в самый раз. Вспомните, что такое на самом деле фотон, и сопоставьте с сопливым школьным невнятным бормотанием.

Как в сборнике "Физики продолжают шутить":

Цитата:

«Нейтрон? О, это очень просто. Он является частью фундаментального октета $SU_6\times SU_6\times SU_6\times SU_{12}$ со спином 1/2, изотопическим спином 1/2, барионным числом 1, лептонным числом 0, гиперзарядом 0 и странностью 0. В общем, возьмите несколько разных кварков, и вот он перед вами!»

Red_Herring в сообщении #890143 писал(а):

Вообще-то скорее всего совершенно строгое обучение невозможно в принципе, и один и тот же топик следует изучать зачастую несколько раз, на разных уровнях, переосмысляя.

Но всё же есть уровень, ниже которого опускаться бессмысленно. Можно рассказать, что "вектор - это отрезок со стрелочкой", но нельзя при этом не сказать про операцию сложения векторов. Можно рассказать, что Земля - шар, но нельзя - без объяснения, почему люди не падают с его нижней стороны.

[Zmey_Petrov]

Munin, да ещё по поводу аналогии со сверхпроводимостью/сверхтекучестью.
Вы говорите, что с т.з. КМ фотоны в когерентной ЭМ-волне по сути аналогичны электронам в сверхпровднике или атомам гелия при сверхтекучести.
Но идеально когерентной ЭМ-волны вроде реально никто не наблюдал. Что радиопередатчик - частота/амплитуда хоть как-то но гуляет; что лазер - рабочее тело всяко имеет некую температуру. И такая некогерентность поддается измерению.
А вот сверхпроводимость вроде бы идеальна, т.е. до сих пор не зафиксировано какого либо омического сопротивления в сверхпроводнике.