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光的粒子说中第四个致命的问题
[楼主] 作者:yeboyebo  发表时间:2004/05/19 21:33
点击:339次

光的粒子说中第四个致命的问题

 

光的波粒问题已经争论了几百年,尽管光的波粒二象性已被大多数人所接受,并不能说明人们对光的本性有了彻底的认识,其中问题多多,有些还是致命的。

1909年泰勒曾做了一个很奇特的实验。他先在强光下拍摄了一根细针的衍射像,然后减弱光束的强度,延长曝光时间,有一次达三个月之久。当他把光束衰减到只有一个光了进入仪器时,所得到的衍射像与强光短时拍摄的完全相同。泰勒的实验表明,干涉与衍射,并不象人们通常认为的那样,是多个光子同时存在并相互作用而产生的,相反,单个的光子也能产生干涉与衍射。此后,他又作了单光子的双缝干涉试验,结果相同。

单光子干涉试验给光的粒子说提出了这样一个致命的问题:设想当弱光束打在双缝上实现单光子干涉时,一个光子怎么能“部分”地穿过一个缝,同时又“部分”地穿过另一个缝,然后自己的一部分和自己的另一部分发生干涉呢?

1970年狄拉克明确表明,对于单个光子干涉现象,完全可以用几率幅的概念作出回答。当光子射向双缝屏时,每一个光子穿过每一个缝都有一个几率幅,而在光屏上的每一点也将对应一定的几率幅,这些几率幅的叠加,就形成了干涉图样。

泰勒的试验和狄拉克的解释,向人们提出了一个老问题,这就是如何认识光的本质,当用量子理论描述光子时,究竟什么是最根本的概念呢?是波粒二象性,还是几率幅呢?这的确是长久以来一直没有弄清楚的问题。

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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/05/19 23:57 

不要说第四个问题。这样的问题可以有无穷多个。粒子与波动是物质的两个表象,您非要用粒子表象去解释波动现象,或者用波动表象解

【【【【【不要说第四个问题。这样的问题可以有无穷多个。粒子与波动是物质的两个表象,您非要用粒子表象去解释波动现象,或者用波动表象解释粒子现象,那么可以提出无穷多个“致命问题”。

】】】

泰勒的试验和狄拉克的解释,向人们提出了一个老问题,这就是如何认识光的本质,当用量子理论描述光子时,究竟什么是最根本的概念呢?是波粒二象性,还是几率幅呢?这的确是长久以来一直没有弄清楚的问题。

【【【【【【【【您的问法也有问题!!波粒二象性就导致几率幅,几率幅就导致波粒二象性。您怎么会问“是波粒二象性,还是几率幅呢?”

如果光波仅仅是波,那么就无几率幅的概念了。水波,绳子波,空气声波也是波,就谈不上几率幅,这是因为它们没有波粒二象性。只有波粒二象性,那么才有几率幅的概念。几率幅的概念与波粒二象性是统一的。

我硕士导师曾问我一个问题:经典电动力学有四维电磁矢量,量子电动力学也有四维电磁矢量,那么是同一个东西吗?有无区别?

答案是:它们尽管是同一个物理量,但是经典电动力学的四维电磁矢量无几率幅含义,但是量子电动力学的四维电磁矢量具有几率幅含义。我多次说过:波表象与粒表象各具有局限性,它们是长波短波、高能低能下的极端行为,但是它们统一于量子电动力学。而量子电动力学的四维电磁矢量就是几率幅。故而,波粒二象性与几率幅是一致的概念。

Yebo先生问“是波粒二象性,还是几率幅呢?”无异于自己打自己耳光。】】】】】】】】

 [3楼]  作者:和满  发表时间: 2004/05/20 04:39 

建其你讲过多次“量子电动力学”是特指“狄拉克相对论量子力学”吗?

如果不是同一个概念那么这两个理论体系在“光量子”这个概念上有什么不同?

 

 [4楼]  作者:和满  发表时间: 2004/05/20 05:06 

建其 我们上面的问题还没谈完

1 你提出“光的动能被旁边原子吸收,动量被电子吸收”我们刚刚进入讨论。

“其它原子”具体是“原子什么部分”?如果是“电子”,为什么是吸收光子动能的电子不能吸收动量?如果是“原子核”,光子怎么来这么大的能量?

你说明“动量被一个物体吸收,动能被另个物体吸收”举的例子是“小球对墙的完全弹性碰撞”。在我看来这个类比不成立。从微观上看,是墙完全吸收了小球的PE,再给予小球一个新的-P与新的E。在墙弹性变形最大值时,小球的PE为0,如果光子的PE为0,光子就不存在了。

2 你承认“在迈仪中,无论发不发生干涉,旁置的观测屏都会发现散射光”。

现在我想问,发不发生干涉,散射光的强度一样吗?你自己测过吗?

 [5楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/05/20 09:56 

应当是“能量被一个原子吸收,动量被附近原子共同吸收”。

用宏观的撞击来说,被撞物体整体吸收了撞击物的动量,而撞击点吸收了绝大部分动能变成内能——热能。

微观上是类似的。光子的能量绝大部分被一个原子吸收,动量则被整块物质吸收。当然这中间动量有一个极短的传导过程,传导效率取决于原子或分子间的作用强度。

由于吸收动量后整体物质的速度变化极小,整体动能变化也就极小。中学已经做过这个计算了。

可以预言,刚好能被冰晶共振吸收的光波不能被水蒸汽共振吸收。因为水蒸汽只能单分子去吸收光子能量,但由于吸收同样的动量对应着更大动能,因此只能有较小比例的光子能量能转化为分子内能——分子中的电子能级跃迁。于是被水蒸汽吸收的光子需要比被冰晶吸收的光子具有更大能量。

另外注意,因为电子没有内部能级,所以单个电子不能吸收能量而不吸收对应的动量,吸收能量而不吸收对应动量的是电子-原子核组成的势能系统——原子或分子。

 [6楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/05/20 12:04 

不是。量子电动力学是相对论量子场论。相对论量子力学中光场是静电场,但是相对论量子场论中广场是量子场。
量子电动力学是相对论量子场论。相对论量子力学中光场是静电场,但是相对论量子场论中广场是量子场。
 [7楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/05/20 15:10 

回复:你错他也错!波是观测上人们得到的观感,其实波动性并不存在,它在本质上是粒子性的。二元论是典型的瞎子摸象!
光的粒子说中第四个致命的问题
 [8楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/05/20 15:26 

有什么办法呢?在自然界这头大象面前,我们只能摸象啊!

我曾在现代物理学的模式一帖中指出:我们只能建立物理实在的数学模型,然后从这个模型中导出可观测预言。

粒子性和波动性实际上都是一些可观测预言,或者说看到的是大象的一部分,而不是物理实在本身。

物理实在本身是什么?目前并无定论。

[楼主]  [9楼]  作者:yeboyebo  发表时间: 2004/05/20 18:25 

尽管波归根结底是粒子,但是,波和粒子是有区别的。其一,粒子是单个的,波是大量粒子运动的总结果。其二,波动是连续的,扩展于空间的,而粒子是离散的,集中于一点。因此,粒子和波具有两种截然不同的属性。
 [10楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/05/20 20:22 

回复:波是粒子性的,我已给出了确证,只是电磁波是均匀弥散物质还是彼此联系的粒子构成的我还确人不了.

我们观测到的波是种假象,就象我们看电视连连续画面一样它并不是连续的.我已根据粒子性建立了波动理论作为例证.

 [11楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2004/05/20 23:27 

量子力学的波既是大量粒子运动的总结果,但是也是单个粒子的行为(自我干涉行为),归根结蒂,单个粒子的自我干涉才是量子力学波

尽管波归根结底是粒子,但是,波和粒子是有区别的。其一,粒子是单个的,波是大量粒子运动的总结果。其二,波动是连续的,扩展于空间的,而粒子是离散的,集中于一点。因此,粒子和波具有两种截然不同的属性。
【【【【波粒二象性是连续与离散的统一,不是连续与离散的对立。

量子力学的波既是大量粒子运动的总结果,但是也是单个粒子的行为(自我干涉行为),归根结蒂,单个粒子的自我干涉才是量子力学波的体现,而“大量粒子运动的总结果”倒并不显得重要。

】】】】

 [12楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/05/20 23:34 

回复:你讲的完全是探索未知的方法,我们不能对未知的现象建立理论.
理论来自对大量已知现象规律的总结,它属于已知现象范畴.因为未知规律潜含在未知现象之中,我们也不能先对未知现象建立理论,即给出规律后找到现象.以预言承认理论是唯心的.主观研究得到的只能是方法而不是理论.只有承认这类所谓的理论是方法,才能解开它们的矛盾.我们都承认理论来自实践,就应该明白探索自然界的奥秘要遵从先获得(现象)后认识(本质)的规律,这是个完整的认识过程.我认为,除牛顿力学以外,物理学还处在探索未知现象的阶段.
 [13楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/05/20 23:48 

回复:我说过,波的粒子想的本想决定了波的不连续性.因此与波有关的理论都错了.
光的粒子说中第四个致命的问题
 [14楼]  作者:julia132  发表时间: 2004/05/21 00:00 

回复:之所以叫量子力学,其根本点在于承认作用,因此自我干涉的解释是荒谬的.
单个粒子的自我单涉是因对机制不清给打上的一块补丁.
 [15楼]  作者:清华小猪  发表时间: 2004/05/21 09:10 

你可知越来越多的重大现象是先从理论上预测到的吗?
光的粒子说中第四个致命的问题

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