УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ 535.14 СКОРОСТЬ СИГНАЛА В КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ М. И, Широков 1. Введение.Принцип релятивистской причинности 697 2. История задачи о скорости сигнала в квантовой электродинамике 699 3. Внешний ток как ИСТОЧНИК сигнала и нерелятивистский электрон как детектор 703 4. Общее доказательство конечности скорости сигнала в квантовой электродинамике 707 Приложения 711 А. Вычисление амплитуды вероятности возбуждения атома-детектора сигнала (711).Б. Точное вычисление разностей Aj
УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ 535.14 СКОРОСТЬ СИГНАЛА В КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ М. И, Широков 1. Введение.Принцип релятивистской причинности 697 2. История задачи о скорости сигнала в квантовой электродинамике 699 3. Внешний ток как ИСТОЧНИК сигнала и нерелятивистский электрон как детектор 703 4. Общее доказательство конечности скорости сигнала в квантовой электродинамике 707 Приложения 711 А. Вычисление амплитуды вероятности возбуждения атома-детектора сигнала (711).Б. Точное вычисление разностей Aj
УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК ПРИНЦИП ВОЗРАСТАНИЯ ЭНТРОПИИ И КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ РЕЛАКСАЦИИ В. Ж. Фаин СОДЕРЖАНИЕ § 1. Введение 641 § 2. Энтропия и информация.Общие теоремы 643 § 3. Квантовые уравнения баланса в Г-пространстве 648 § 4. Вывод классических уравнений баланса в Г-пространстве 653 § 5. Кинетические уравнения в μ-пространстве 654 § 6. Принцип возрастания энтропии 656 § 7. Квантовая теория процессов релаксации 662 § 8. Релаксация из-за взаимодействия с полем излучения 672 § 9. Релаксация поля в реальных резонаторах 678 § 10.Спин-решеточная релаксация.Уравнения Блоха 680 § 11.Релаксация в ферро-и антиферромагнетиках 682 Приложение 684 Цитированная литература 688 § 1. ВВЕДЕНИЕ Переход системы из неравновесного состояния в равновесное -релаксация -сопровождается изменением энтропии.Обычно происходит возрастание энтропии.Это обстоятельство естественным образом связывает два вопроса, указанные в заглавии настоящего обзора.Вопрос об обосновании принципа возрастания энтропии имеет довольно большую историю.Можно, например, сослаться на подробный обзор тер-Хаара 1 .Однако уже после опубликования этого обзора вышел в свет ряд оригинальных работ, посвященных теории релаксационных процессов.Ниже будет дан более или менее подробный анализ этих работ.Сейчас отметим лишь, что в этих работах производится вывод уравнений, описывающих необратимые релаксационные процессы, нз динамических уравнений.К этим работам относятся работы Ван-Хова а ~4, серия работ Пригожина с сотрудниками s • в (см.также сборник докладов 7 ).Сюда же следует отнести более раннюю, но не отраженную в г работу Боголюбова 8 и ряд других работ (см.ниже).Анализ предположений, лежащих в основе вывода уравнений, описывающих релаксацию, даст возможность установить границы применимости принципа возрастания энтропии.Это и является одной из целей настоящего обзора.Другая цель состоит в изложении ряда конкретных приложений квантовой теории процессов релаксации.В ряде мест обзора мы имеем дело с замкнутой системой.Мы предполагаем, что такая идеализация всегда возможна, т
РАССЕЯНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ КВАНТОВОЙ СИСТЕМОЙ В СИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЕ *) Я. Б. Зельдович СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 139 2. Эволюция системы 141 3. Излучение собственных состояний 3ϋ (г) 143 4. Двухуровневая система 145 5. Спонтанные переходы 147 6. Квазиэнергия и линейный штарк-эффект 147 7. Численные оценки 149 8. Заключительные замечания 149 'Список обозначений 150 Цитированная литература 151 1. ВВЕДЕНИЕВзаимодействие сильной монохроматической электромагнитной волны с квантовомеханической системой (атомом, молекулой) представляет особый интерес в связи с развитием мазеров и лазеров.Когерентное рассеяние монохроматической волны, зависимость сечения рассеяния и показателя преломления от амплитуды, когерентная тенерация гармоник, некогерентное излучение на собственных частотах атома, изменение этих частот под.влиянием волны -вот краткий неполный перечень возникающих вопросов.Эти эффекты рассмотрены в целом ряде работ, из которых назовем наиболее интересные 1 , в которых приведены также ссылки на предыдущие работы.При этом использовались различные методы: теория возмущений (с зависящим от времени потенциалом), матрица плотности (с учетом диссипации) и другие.В последнее время подробный и строгий обзор нестационарной теории возмущений дан Лангхоффом и др.2 .Вопросы излучения возмущенных состояний в обзоре 2 не рассматриваются.Однако наиболее последовательным, систематическим и в то же время простым методом является использование квазиэнергии и квазиэнергетических состояний (ниже кратко -КЭС).Поэтому в качестве методического усовершенствования, не претендуя на новые результаты, изложим метод квазиэнергии.В этом методе влияние классической электромагнитной волны на атом учитывается точно (по крайней мере в принципе), а спонтанное излучение -как малое диссипативное возмущение.Такой метод в точности эквивалентен стандартной теории свободного атома,
1983 г. Август Том 140, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСЕЙX НАУВ МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ .535О ПРИРОДЕ СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В. Л. Гинзбург1. Спонтанное излучение, наряду с поглощением и индуцированным (вынужденным) излучением, принадлежит к числу основных, наиболее элементарных процессов, и с ним приходится иметь дело, особенно в оптике, буквально на каждом шагу.Как найти вероятность или интенсивность •спонтанного излучения, скажем, в случае атома при переходе электрона из какого-либо верхнего состояния в более низкое, хорошо известно: для этого нужно лишь вычислить некоторый матричный элемент, зависящий от волновых функций верхнего и нижнего состояний.Какова, однако, природа спонтанного излучения?Чем оно вызвано, является ли оно квантовым или классическим эффектом?Если читатель знает правильный ответ, который в достаточной мере тривиален, то пусть все же не спешит обвинить автора настоящей заметки в том, что он ломится в широко открытую дверь.Для того чтобы убедиться в существовании ^весьма распространенных недоразумений в вопросе о природе спонтанного излучения, достаточно, вероятно, будет «спросить соседа».Прежде чем решиться написать эту заметку, я и сам произвел такой «опрос», причем -с тем же результатом, о котором недавно сообщалось в литературе 1 .Именно, значительная часть опрошенных считает, что спонтанное излучение представляет собой результат существования нулевых колебаний электромагнитного поля, т. е. является квантовым эффектом.Между тем подобное мнение представляется неверным, поскольку спонтанное излучение света заведомо имеет место в классической теории и, вообще говоря, не может считаться квантовым явлением в большей мере, чем поглощение или индуцированное испускание.Недоразумения, с которыми приходится сталкиваться в вопросе о природе спонтанного излучения, порождены ходом исторического развития квантовой теории в целом и квантовой теории излучения в частности.Несколько конкретнее можно также отметить роль того факта, что в классической и квантовой теории излучения часто применяются разные методы, иначе ставится задача.Поэтому классический характер того или иного результата, получаемого квантовым путем (скажем, методом теории возмущений), может оказаться завуалированным.Вот почему нижеследующие замечания, быть может, представят известный интерес в историческом и методическом отношениях.2. Квантовые представления, особенно понятие о фотонах, пробивали •себе путь с исключительным трудом а > 3 .Достаточно напомнить, что введенная Эйнштейном в 1905 г.4 гипотеза о квантах света, развитая им 5
основанные понятия квантовой механики, такие как «волны материи» де Бройля, «принцип неопределенности» Гейзенберга, отсутствие размеров и траектории движения у элементарных частиц, универсальность постоянной Планка, а также уравнение Шредингера, до сих пор недостаточно логически обоснованы. Интерес к истокам квантовой механики обусловлен еще тем, что передовые рубежи науки в области изучения структурной организации материи – струнные теории, базирующиеся на квантовой механике, – находятся в практически непреодолимых, по мнению автора статьи, затруднениях. Это заставляет вернуться к переосмыслению основ квантовой физики. В данной работе предложена модель хаотически блуждающей материальной частицы (обладающей размером и траекторией движения), на основании которой удалось выразить постоянную Планка ħ через основные характеристики стационарного случайного процесса; обосновать переход от координатного представления состояния частицы к ее импульсному представлению без привлечения идеи о существовании «волн материи» де Бройля и «принципа неопределенности» Гейзенберга; вывести уравнение Шредингера на основании принципа экстремума усредненного действия хаотически блуждающей частицы. При этом выявлены условия и границы применения обобщённого уравнения Шредингера к описанию явлений как микромира, так и макромира. Промежуточный результат «определение плотности распределения вероятности производной n-го порядка для n раз дифференцируемого, случайного, стационарного процесса» может быть применим во многих областях теории вероятности и статистической физики.
1. Введение.Создание нерелятивистской квантокой механики было завершено в основном к концу 1927 г. и стало уже достоянием истории.Принятые тогда радикальные вероятностно-волновые концепции детально и всесторонне изложены в монографиях и учебниках.В противоположность этому до сих пор остаются недостаточно известными альтернативные идеи и решения, выдвигавшиеся в тот же период.Некоторые из них, предложенные Эйнштейном, Дуэном, Шрёдингером и Гейзенбергом, по-видимому, заслуживают внимания.В этой статье рассматривается роль Шрёдингера, которую освещают обычно далеко не в полной мере.Шрёдингер не только построил фундаментальное сравнение, носящее его имя.Он предложил свою модель атома и физическое истолкование волновой функции, названное им электродинамической интерпретацией.Шрёдингеровская модель атома в то время не получила признания и была отвергнута в сущности без сколъко-нибудь серьезного обсуждения.Интерес к ней возродился лишь спустя многие десятилетия в связи с развитием нового плодотворного направления II квантовой электродинамике (см.п. 4).С января по июнь 1926 г.Шрёдингер направил в печать четыре сообщения, объединенных под общим названием «Квантование как задача о собственных значениях» [1].Шрёдингер исходил из идей де Бройля о волнах материи, хотя и не разделял гипотезы о двойственной корпускулярно-волновой