Объясняется одно- и двухфотонный опыт Юнга с помощью 6-компонентной квантовой и 1-компонентной «квазиклассической» волновых функций фотона в координатном представлении, которые моделируются различными механизмами дифракции фотона на отверстиях или одновременного излучения двух фотонов (двумя) независимыми источниками. Это объяснение сопоставляется с хорошо известным вариантом объяснения интерференции частицы «сама с собой» при ее прохождении «сразу через оба отверстия» в опыте Юнга с помощью постулированных амплитуд Фейнмана. Утверждается, что эти амплитуды не могут быть волновыми функциями, в прямом смысле, описывающими некоторые состояния квантовых частиц. Во всех случаях, в предположении линейной поляризации фотонов, получена схожая ярко выраженная интерференционная картина, позволяющая сделать вывод, что координатная волновая функция фотона способна объяснить явления одно- и двухфотонной интерференции. В свою очередь, этот вывод дает возможность ассоциировать измеряемую координатную волновую функцию фотона (и двух фотонов в запутанном состоянии), в некоторых недавних экспериментах, с «квазиклассической» волновой функцией фотона (и двух фотонов), хотя она и не учитывает его (их) поляризационных свойств. Young's single- and two-photon experiments are explained using 6-component quantum and 1-component "quasi-classical" photon wave functions in coordinate representation, which are modeled by various mechanisms ofphoton diffraction on holes or types of simultaneous emission of two photons by (two) independent sources. This explanation is compared with the well-known version of the explanation of the interference of a particle "with itself when it passes "through both holes at once" in Young's experiment using Feynman's postulated amplitudes. It is argued that these amplitudes cannot be wave functions, in the literal sense, describing some states of quantum particles. In all cases, under the assumption of linear polarization of photons, a pronounced interference pattern was obtained, allowing us to conclude that the coordinate wave function of the photon is capable of explaining the phenomena of single- and two-photon interference. In turn, this conclusion makes it possible to associate the coordinate wave function of the photon (and two photons in an entangled state), measured in some recent experiments, with the "quasi-classical" wave function of the photon (and two photons), although it does not take into account its (their) polarization properties.
Объясняется одно- и двухфотонный опыт Юнга с помощью 6-компонентной квантовой и 1-компонентной «квазиклассической» волновых функций фотона в координатном представлении, которые моделируются различными механизмами дифракции фотона на отверстиях или одновременного излучения двух фотонов (двумя) независимыми источниками. Это объяснение сопоставляется с хорошо известным вариантом объяснения интерференции частицы «сама с собой» при ее прохождении «сразу через оба отверстия» в опыте Юнга с помощью постулированных амплитуд Фейнмана. Утверждается, что эти амплитуды не могут быть волновыми функциями, в прямом смысле, описывающими некоторые состояния квантовых частиц. Во всех случаях, в предположении линейной поляризации фотонов, получена схожая ярко выраженная интерференционная картина, позволяющая сделать вывод, что координатная волновая функция фотона способна объяснить явления одно- и двухфотонной интерференции. В свою очередь, этот вывод дает возможность ассоциировать измеряемую координатную волновую функцию фотона (и двух фотонов в запутанном состоянии), в некоторых недавних экспериментах, с «квазиклассической» волновой функцией фотона (и двух фотонов), хотя она и не учитывает его (их) поляризационных свойств. Young's single- and two-photon experiments are explained using 6-component quantum and 1-component "quasi-classical" photon wave functions in coordinate representation, which are modeled by various mechanisms ofphoton diffraction on holes or types of simultaneous emission of two photons by (two) independent sources. This explanation is compared with the well-known version of the explanation of the interference of a particle "with itself when it passes "through both holes at once" in Young's experiment using Feynman's postulated amplitudes. It is argued that these amplitudes cannot be wave functions, in the literal sense, describing some states of quantum particles. In all cases, under the assumption of linear polarization of photons, a pronounced interference pattern was obtained, allowing us to conclude that the coordinate wave function of the photon is capable of explaining the phenomena of single- and two-photon interference. In turn, this conclusion makes it possible to associate the coordinate wave function of the photon (and two photons in an entangled state), measured in some recent experiments, with the "quasi-classical" wave function of the photon (and two photons), although it does not take into account its (their) polarization properties.
1984 г. Апрель Том 142, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗМ ЧЕС КМХ НАУК 530.145О НЕЛОКАЛЬНОСТИ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ -Б.И. Спасский, А. В. Московский / В современной теории поля действует принцип локальности, предполагающий «такой механизм взаимодействия между полями, при котором влияние одного из полей, например и, на другое, например v, имеет локальную в пространстве-времени структуру, т. е. поведение поля v в точке х пространства-времени определяется значением поля и (и, возможно, его производных) в той же точке пространства-времени» 68 .В этом смысле под нелокальными теориями имеют в виду целый класс обобщений квантовой теории поля, основанных на предположении о неточечности взаимодействия 62 .Термин нелокальность используется в современной литературе еще и в несколько ином смысле.Дело в том, что существует целый ряд квантовых явлений, которые с точки зрения классической можно интерпретировать как проявление особого рода нелокальности, присущей квантовым объектам.Мы имеем в виду эффект Ааронова -Бома, парадокс Эйнштейна -Подольского -Розена, эффект Брауна -Твисса и другие подобного рода явления.Их обсуждению и посвящена данная статья.Одна из особенностей возникновения и развития квантовой теории состоит в том, что сначала был создан математический аппарат этой теории, а затем началось выяснение физического смысла этого аппарата.Прежде всего появились попытки построить интерпретацию, основанную на классических представлениях, однако очень быстро стало ясно, что эта задача неразрешима.Так, уже в 1910 г.Г. А. Лоренц, обсуждая гипотезу о корпускулярных свойствах света, пришел к заключению о невозможности дать непротиворечивое объяснение корпускулярно-волнового дуализма света.Он рассуждал примерно так г : Если предположить, что пучок световых лучей является потоком частиц, то как можно тогда объяснить интерференцию, дифракцию и тому подобное?Устойчивую интерференционную картину дают только когерентные лучи, поэтому, например, при прохождении пучком полупрозрачного зеркала нужно предположить, что либо один фотон делится на два, и интерферируют между собой эти две половины, или же интерферируют разные фотоны, являющиеся когерентными.Но первое предположение было трудно принять, так как известны были случаи интерференции при большой (порядка метра) разности хода.Отсюда следовало бы, что фотоны должны иметь размеры такого же порядка, что представлялось явно неразумным.Но и другое предположение, согласно которому фотоны в световом пучке образуют когерентный ансамбль, встречало затруднение, так как сразу же возникал вопрос: почему одни фотоны отражаются, а другие преломляются, или почему два фотона, попадая в то место экрана, где наблюдаются темные полосы, уничтожают друг друга.После открытия корпускулярно-волнового дуализма частиц (электронов) подобные вопросы стали еще более острыми.Некоторые физики *) Статья написана весной 1983 г. **) Разумеется, можно предположить, что они просто ошибочны.***) Если оно, разумеется, вообще имеет место.
Две методологические революции в физике - ключ к пониманию
оснований квантовой механики1 ... Дана свободная от парадоксов формулировка базовой системы
понятий и постулатов квантовой механики. Показывается, что
основания проблем квантовых измерений и редукции волновой
функции являются философскими, а не физическими, и их решение
состоит в правильной постановке вопроса и учете
теоретико-операциональной гетерогенности структуры физики, а не во
введении сознания в основания квантовой механики. ... Free of paradoxes representation of the basic system of the
concepts and foundations of the mechanics is done. It is
shown that foundations of 'problems' of quantum measurements and
reduction (collapse) of wave function are philosophical, not
physical. Their solution lies in working out a correct question
statement and also taking into account theoretic-operational
heterogeneity of structure of physical knowledge, but not in
introducing conscience in the foundations of mechanics. ... КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: научная революция, теоретическая физика,
основания квантовой механики, интерпретации квантовой механики,
парадоксы квантовой механики, коллапс (редукция) волновой функции,
измерения в квантовой механике, место наблюдателя, структура
физического эксперимента, соотношения неопределенностей, принцип
дополнительности. ... KEYWORDS: scientific revolution, theoretical physics,
foundations of mechanics, interpretations of quantum
mechanics, collapse (reduction) of wave function, measurement in
mechanics, place of observer, structure of physical
experiment, uncertainty relations, complementarity principle ... Если вы хотите кое-что выяснить у физиков-теоретиков о методах,
которые они применяют, я советую вам твердо придерживаться одного
принципа: не слушайте, что они говорят, а лучше изучайте их
действия... ... А. Эйнштейн ... Современная физика является продуктом двух научных революций -
XVII в. и границы XIX-XX вв. Обычно вторая рассматривается как
революция в физической картине мира, произведенная появлением
теории относительности и квантовой механики. Я хочу указать на
более глубокую революцию, революцию методологическую. ... Увидеть эту методологическую революцию проще всего на фоне
проходившей параллельно подобной революции в геометрии. В геометрии
можно разделить на два класса или типа: первичные, к
которым относятся точка и прямая и вторичные, к которым относятся
составленные из них фигуры. Вторичные явным образом
определяются первичные. Проблема оснований геометрии
состоит в определении первичных. До середины XIX в. они
рассматривались как неопределимые, но интуитивно ясные (очевидные)
понятия2. Однако во второй половине XIX в. в связи с
появлением неэвклидовых геометрий опора на очевидность перестала
удовлетворять (работать). В результате в геометрии возникла
проблема оснований. Д. Гильберт решил ее, введя неявный тип
совместного определения системы исходных (первичных) понятий -
точки, прямой и др. - систему аксиом геометрии, в каждую из
которых входило несколько исходных понятий (например, через две
точки всегда можно провести прямую и только
одну). ... То же имело место и в физике. Здесь (идеальные,
поскольку речь идет о теории) можно разделить на два класса (типа):
первичные идеальные (ПИО), к которым относятся
частица (тело) в механике, жидкость в гидродинамике и т.п., и
вторичные идеальные (ВИО), к которым относятся
модели различных сложных объектов и явлений. Сначала первичные
идеальные объекты считались интуитивно ясными (этот подход лежит в
основе курсов общей физики). Для Галилея и Ньютона главным
предметом поиска был закон движения, объект движения был очевиден.
Ситуация меняется во второй половине XIX в. в связи с появлением
электродинамики и термодинамики, где вопрос стоял уже и о самом
объекте. ... Для выхода из возникшего в результате этого кризиса оснований
(и связанного с ним гносеологического кризиса) был сделан
фактически тот же ход, что и в геометрии (поскольку физика
ориентировалась на заданный в математике уровень строгости) -
переход к неявному типу определения первичных идеальных
объектов. В результате в физике произошли существенные
перестроения структуры ее оснований, которые приобрели наиболее
четкое выражение в современных курсах теоретической физики, первым
среди которых является многотомник Теоретической физики Л. Д.
Ландау и Е. М. Лифшица (в этом мировое значение этого издания). К
сожалению, этот переход не нашел адекватного описания в методологии
и философии науки и не очень четко осознан самими физиками.
Отсутствие этого осознания лежит в основании мнимых парадоксов
квантовой механики (для решения которых предлагают включить
сознание в ее основания [Менский 2000, 2004, 2005; Wheeler 1977]) и
ее непонимания: Квантовую механику никто не понимает, -
утверждает нобелевский лауреат по квантовой механике Р.
c Т. С. Тинюкова РАССЕЯНИЕ В СЛУЧАЕ ДИСКРЕТНОГО ОПЕРАТОРА ШРЕДИНГЕРА ДЛЯ ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ КВАНТОВЫХ ПРОВОЛОК В статье рассматривается дискретный оператор Шредингера на графе с вершинами на двух пересекающихся прямых, возмущенный убывающим потенциалом.Данный оператор является гамильтонианом электрона вблизи структуры, образованной квантовой точкой и выходящими из нее четырьмя квантовыми проволоками в приближении сильной связи, широко используемом в настоящее время в физической литературе для изучения подобных наноструктур.Доказаны существование и единственность решения соответствующего уравнения Липпмана-Швингера, для решения получена асимптотическая формула.Изучена нестационарная картина рассеяния.Исследуется задача рассеяния для данного оператора в случае малого потенциала, а также в случае, когда малы как потенциал, так и скорость квантовой частицы.Получены асимптотические формулы для вероятностей распространения частицы во всех возможных направлениях.Ключевые слова: дискретное уравнение Липпмана-Швингера, амплитуда прохождения и отражения. ВведениеВ последнее время при описании транспорта электронов через наноразмерные электронные устройства часто используются дискретные модели на графах.Обычно исследуются системы из квантовых проволок и квантовых точек (cм., например, [1-3]), которые моделируются с помощью вершин графа (узлов).Оператор Шредингера в приближении сильной связи представляет собой разностный оператор, область определения которого состоит из функций, заданных на узлах.В физической литературе (см., например, [4]) дискретные модели активно обсуждаются.Но, несмотря на физическую актуальность упомянутых задач, математических работ, исследующих данные модели, мало (см.[5, 6]Оператор H ε является гамильтонианом электрона вблизи пересечения двух квантовых проволок, потенциал εV описывает влияние примесей.
В рамках квантовой механики фотона рассматривается одно- и двухфотонная интерференция в опыте Юнга путем моделирования однофотонных волновых пакетов, описывающих распространение в пространстве и времени фотонов в результате направленного и электрического дипольного излучения однофотонных точечных источников. При моделировании используется гауссовское распределение плотности вероятности момента времени излучения каждого фотона, которое позволяет ввести в рассмотрение соответствующий параметр - время излучения фотона т. Для т = 4nc одно- и двухфотонная интерференционная картина строится в разные моменты времени для излучения с длиной волны X = 0.05 см, расстояния от отверстий (или источников) до экрана (. = 0.906 см и расстояния между отверстиями (источниками) d = 0.5 см. Получено хорошее совпадение интерференционных кривых, построенных с помощью 6-компонентной квантово-механической координатной волновой функции фотона, путем численного расчета, и с помощью «масштабированной» скалярной комплексной 1-компонентной «квазиклассической» волновой функции фотона, нормированной на единичную вероятность пройти фотону за бесконечное время через сферу достаточно большого радиуса, удовлетворяющей волновому уравнению и уравнению непрерывности, описывающей электрическое дипольное монохроматическое излучение фотона точечным источником... In the framework of quantum mechanics of the photon, one- and two-photon interference in Young's experiment is considered by modeling of one-photon wave packets describing the propagation in space and time of photons as a result of directed and electric dipole radiation of one-photon point sources. The modeling uses a Gaussian probability density distribution of the radiation time instant of each individual photon, which allows us to introduce into consideration the corresponding parameter, the photon emission time т. For т = 4ps one- and two-photon interference patterns are plotted at different moments of time for radiation with wave-length X = 0.05 сп, for the distance £ = 0.906 cm from the holes (or sources, in the case of two-photon interference) to the screen, and the distance d = 0.5 an between the holes (or sources). A good coincidence of interference curves constructed with the 6-component quan-tummechanical coordinate wave function of the photon by numerical calculation and with the "scaled" scalar complex 1-component "quasi-classical" wave function of the photon is obtained, normalized by the unit probability to pass a photon for infinite time through a sphere of sufficiently large radius, satisfying the wave equation and continuity equation describing electric dipole monochromatic radiation of a photon by a point source...
Генерация фотона возбужденным атомом происходит в конечном по времени процессе перестройки внутренних полей напряжений вокруг электрона, меняющего орбиту. Излучение света имеет близкие аналогии с генерацией вихревых структур в сплошной среде и адекватно отражается в рамках традиционной, не квантовой механики. Рассмотрены силовые параметры перехода электрона между термами атома в режиме автоколебаний с излучением фотона. Проведен анализ трансформации исходного момента вращения электрона в спин излучаемого фотона с формированием нового момента вращения за счет работы поля ядра. Из частотных и энергетических зависимостей получены оценки геометрических размеров оптического фотона. The generation of a photon by an excited atom occurs in a fi nite time-dependent process of rearrangement of internal stress fi elds around an electron that changes its orbit. Radiation of light has close analogies with the generation of vortex structures in a continuous medium and is adequately refl ected in the framework of traditional, non-quantum mechanics. Power, energy characteristics of the electron transition between the terms of the atom in the regime of self-oscillations with the emission of a photon are considered. An analysis is made of the transformation of the initial angular momentum of the electron into the spin of the emitted photon with the formation of a new angular momentum due to the work of the nuclear fi eld. From the frequency and energy dependences, estimates of the geometric dimensions of the optical photon are obtained.