За последние сто лет у физиков-теоретиков выработалась странная привычка: они стали хвастаться парадоксами. А между тем обнаружение парадокса означает наличие ошибки в рассуждениях и поводом для гордости служить никак не может.
Например, целый ряд парадоксов связан с размерами фотонов.
Первоначально после открытия фотонов физики полагали, что размер фотона соизмерим с длиной соответствующей световой волны, однако в настоящее время принято считать, что фотон вообще не имеет ни структуры, ни размеров, ни формы.
Цитата из Википедии:
Современная наука рассматривает фотон как фундаментальную элементарную частицу, не обладающую строением и размерами.
Подобные довольно забавные (шутка из серии «замнем для ясности») современные представления о фотонах связаны с тем, что старое определение размера фотона позволяло выявить наличие целого ряда парадоксов.
Когда-то считалось, что фотоны испускают и поглощают атомы вещества, но после открытия синхротронного излучения выяснилось, что электроны и сами по себе могут испускать фотоны.
Видимым светом называют электромагнитное излучение с длинами волны от 380 до 760 нм. В то же время принято считать, что радиус электрона меньше 10-18 метра, а радиус атома водорода составляет 53 пм.
В теории антенн утверждается, что размеры излучателя электромагнитной волны должны быть сопоставимы с длиной волны, однако длины волн у фотонов видимого света в тысячи раз больше размеров атома водорода и в миллиарды раз больше размеров электрона.
Межатомные расстояния в кристаллах измеряются десятыми долями нанометра. Как, например, фотоны видимого света проходят сквозь стекло или прозрачные кристаллы? Как они там протискиваются, если их размеры в тысячи раз больше промежутков между атомами?
Расстояние между щелями в двухщелевом опыте Томаса Юнга, результаты которого были опубликованы в 1803 году, измерялось миллиметрами. С тех пор предложенная Юнгом схема эксперимента применяется для демонстрации интерференции, например, при проведении лабораторных работ.
Опыт Юнга:
В настоящее время принято считать, что фотон интерферирует сам с собой. Тогда как он проходит одновременно через две щели, расстояние между которыми в тысячи раз больше его длины волны?
В 1967 году была опубликована статья об интерференции лучей двух лазеров: R.L. Pfleegor, L. Mandel. Interference of independent photon beams.
Рисунок из вышеуказанной статьи:
Таким образом, о том, что фотоны могут взаимодействовать друг с другом, известно было еще полвека тому назад.
Если же попробовать объяснить результаты опыта Юнга взаимодействием фотонов, то при каких условиях оно наблюдается?
Должны ли фотоны двигаться строго в одном направлении или направления их движения могут расходиться на некоторый угол? Если да, то каково максимальное расхождение (величина угла)?
На каком расстоянии друг от друга должны находиться фотоны, чтобы стало возможным взаимодействие?
Должны ли фотоны иметь одинаковую длину волны? Если да, то насколько длина волны одного фотона может отличаться от длины волны другого?
Должны ли они иметь одинаковую поляризацию?
Какую форму должны иметь фотоны, чтобы возможно было взаимодействие? В научных публикациях предлагаются, например, такие варианты формы для фотонов, как радиоимпульс или бублик (тор).
До сих пор над физиками-теоретиками подспудно довлеют представления позапрошлого века: обычно частицу чего-либо воображают, как нечто круглое.
Так появляются ошибки в рассуждениях и возникают основанные на них логические ловушки заморочки. Последовательность получается примерно следующая: частицы круглые, фотон – это частица, следовательно, фотон круглый.
Пример статьи, в которой обсуждается размер фотона:
О размере и области локализации фотона
А вот картинка из этой статьи, на которой фотон изображен как радиоимпульс:
Посмотрим внимательно на рисунок.
Если фотон чем-то похож на радиоимпульс, то он включает несколько периодов колебаний, то есть по одной из координат будет гораздо шире, чем длина волны.
В данном случае на рисунке изображена только электрическая компонента поля, на которой можно насчитать десять периодов колебаний, то есть длина фотона в десять раз больше длины волны.
А что с магнитной компонентой, совпадает она по фазе с электрической или сдвинута на 90 градусов?
Ширина фотона какая? Если считать с учетом скорости света в вакууме, то получится, что за четверть периода поле не может распространиться больше чем на четверть длины волны в обе стороны от средней линии, то есть толщина фотона составляет половину длины волны.
Тогда отношение длины к ширине будет 20:1, а представление фотона в виде шарика становится некорректным и вводящим в заблуждение.
Какой образ лучше использовать вместо шарика? Веретено?
Комментарии
6,626×10-34 м, так устроит?
Это вы о чем?
Если о размерах фотона, то откуда было получено такое значение?
А тот факт, что фотоны из разных источников света не интерфирируют, кого-то волнует? Даже из одинаковых лазеров. Да всем пофик.
Может фотона как частицы вообще нет? Т. Е. есть возбужденное состояние атома, например, а потом это состояние передаётся на другую частицу и тд а передача этого состояния происходит со скоростью света. У Гришаева поподробнее это все описано. Вообще, у него много претензий к современной науке собрано.
Всё правильно пишите, в системе отсчёта, в которой фотон бы покоился, расстоние между источником и приёмником строго равно 0. То есть это просто передача энергии с задержкой во времени. Структуру фотона невозможно нарисовать, так как нет стакой истемы отсчёта, в которой можно было бы сделать этот рисунок.
В Славяно-Тигриных Ведах написано, у М. Планка спросите...Фотон удобно рассматривать как волну, возбуждаемую электроном при движении с ускорением. Да, при движении в электромагнитном поле. Ну или просто, в окружающем его пространстве. Что, в общем-то, является одним и тем же.
Если мы возьмём в качестве источника фотонов одиночный атом, тогда форму волны, в первом приближении, можно считать сферической. )
Я не просто так решил обратить внимание читателей на несоответствие размеров атомов, электронов и фотонов.
Находящийся в атоме электрон создает волну?
Тогда он в процессе создания волны должен вылетать из атома на расстояние в четверть длины волны, что в сотни раз может превышать размеры атома.
Один оборот электрона вокруг ядра равен одному периоду возбуждаемой им волны. Просто ведь... )
Нет – не просто!
Размеры излучателя в таком случае будут много меньше длины волны, а для того, чтобы создать фотон, потребуется много оборотов электрона (гораздо больше десяти периодов, показанных на рисунке). Соответственно, длина фотона будет уже не в десятки, а в сотни или тысячи раз больше длины световой волны.
За время, в течении которого атом излучает фотон видимого света, электрон успевает сделать 100 000 оборотов вокруг ядра. Можете сами посчитать, какая при этом получается частота и длина волны излучаемого фотона.)
Сами то поняли, что написали?
Тогда частота излучения была бы в 100000 раз больше, а длина волны - в 100000 раз меньше.
И вообще, нужно посчитать не длину волны света, а длину фотона в длинах этой волны.
Короче, «длину удава в попугаях».
Релятивистская масса фотона m=hv/c2.
Плотность вещества в ядре атома p=2,3*1011 кг/см3
Определяем объем, занимаемый фотоном V=hv/c2 /p, частоту возьмем 500 ТГц(5*1014с-1)
V=6,6⋅10−34 кг·м2·с−1 * 5⋅1014с-1/9⋅1016 м2/с2 /2,3*1011 кг/см3= 1,6*10-47 см3
для сравнения - объем атома 10-24 см3, объем ядра атома 10-36 см3
Предположим, что фотон - сферический в вакууме, упростим себе задачу, тогда радуис фотона:
R=(V*4/3/pi)1/3 = 0,2*10-15, а диаметр 0,4*10-15см или 0,4*10-17м
для сравнения размер атома 10-8см, размер ядра атома 10-12см
Минимальное расстояние между атомами в кристаллической решетке алмаза 0,15нм или 15*10-11м. То есть расстояние между атомами в прозрачном кристалле графита в миллион раз больше чем фотон - а вы спрашиваете как фотон пролетает через кристаллы...
Оценка хороша, но гипотеза про "сферическая" форма фотонов ничем экспериментальным не подтверждается
В ФИАН считают, что область локализации фотонов как минимимум размером с длину волны.
В ваккууме всё сферическое, даже кони!
Совершенно верно. А наличие рядышком любого количества вещества, тем более, оформленного в какую-либо поверхность, можно рассматривать как простейшую и не очень оптическую систему, трансформирующую первоначальную сферичность... )
Это в техническом вакууме кони сферические. Судя по всему -- их раздувает остаточным внутренним давлением, и потом они лопаются.
В вакууме глубокого космоса коней ещё не проверяли --- пока не помещаются в космический корабль. Вся надежда на Илона Маска -- он любит всякую крупногабаритную фигню в ближний космос зашвыривать.
Электрон излучает не волну а энергию E = hv, h - постоянная Планка.
А уже эта энергия, квант энергии, существует в нашем пространстве как как фотон с длинной волны v.
Это тот самый курпускулярно-волновой дуализм.
Нельзя сказать, размер фотона. Есть энергия и есть длинна волны фотона. Несоответсвия размеров нет.
Ну зачем так прямо, всю интригу смыли про 6,626×10-34 м
Сформулирую по-другому.
Есть такое понятие, как «область локализации».
Я пишу о том, что для фотона она не шарообразная.
Какая у этого «удава» длина и толщина в «попугаях»?
Да никакие если пытаться это как-то визуализировать. Или наоборот, принимаем любые по условию наглядности и удобства обсуждения.
Приняли фотон, зарегистрировали вот эту энергию фотона, - мы можем судить об этой энергии. Больше ничего нет.
Там где "живут" фотоны пространство свёрнуто в точку а время остановилось. Нет понятия геометрии в понимании стороннего наблюдателя. Ничего нет кроме закона сохранения энергии.
Добавил - и закона сохранения импульса
#отэтоповорот!
Ну вас послушать, так получается что время необходимое для регистрации единичного фотона обратно пропорционально его частоте. Причем линейно. Что соответственно пускает по бороде сам принцип квантования, вами же и введённый
Не, я в принципе понимаю что вы хотите "объяснить" камраду. Просто иногда не могу удержаться от злорадства, когда квантомеханики и прочие эпштенисты путаются в собственных показаниях как цыган на допросе...:-)
Тут я пас. Понятия не имею как можно работать с одиночными фотонами. Просто не моё.
Квантование это всё же о другом, противоречия мне не видно
Да я не настаиваю. Просто статья о парадоксах, так что поплясать на несуразностях, - как гриься сам фотон велел...:-)
🤝
Надо бы определиться с понятиями.
Что такое "размер"?
У них то как раз в том и проблема, что с размерами у них всё изначально не просто плохо, а очень плохо.
Нравится мне, когда строят целые парадигмы на интуитивно подразумеваемом, а потом удивляются, что не могут договориться.
Ну вот, опять плюнули в рожу кванторелятивистам...
Это не какое-то там колхозанское #ИнтуитивноПодозреваемое ;-)) а наше всё его величество #МысленныйэЭкспертмент.!
Панимать надо!☝️😆
ну вы ваще! размер - это то что можно померять линейкой. Или рулеткой...
Ясно. Всё остальное, что не бесконечно - безразмерно.
Кстати.
Меня в последнее время забавляют споры "правильных учОных" с эфирщиками. Раньше я пытался понять, кто из них прав, потом обратил внимание на то, что и те, и другие, находятся в плену одной и той же идеи - пытаются свести все к каким-то шарикам. Этой тупенькой идейке сто лет в обед, а вот поди ж ты...
В моем представлении, вообще-то, волна распространяется в некоторой среде. С этого надо начинать.
Я на эту тему на АШ уже полсотни статей написал: для распространения волн нужна среда.
Но Альберт Эйнштейн при разработке Специальной теории относительности выбросил среду (светоносный эфир) из электродинамики, а большинство современных физиков-теоретиков – релятивисты, то есть фанатичные поклонники Эйнштейна. В результате экспериментальные исследования свойств этой среды были практически прекращены сто лет назад: теоретики «заболтали» и задавили авторитетом экспериментаторов.
Можете вспомнить, о чём говорит опыт Морли-Майкельсона?)
Майкельсон долго и упорно (десятилетиями) «бился лбом об стену» и никак не мог признать, что модель с совершенно неподвижным светоносным эфиром абсурдна. Не проходит он сквозь планету и вблизи поверхности планеты этой планетой увлекается.
Если связать наши конкретные опытные данные экспериментов не с понятием эфира а с понятием свойства пространства, то вопрос закрывается.
Свойства пространства одинаковы что в вакууме что в атоме-молекуле вещества.
Весь вопрос сводится что эти свойства проявляются по разному, в разном сочетании в разных условиях.
Поэтому на все наскоки эфирщиков с торсионщиками чел с мозгом пережившим статобработку эксперимента смотрит с некоторым юмором
Да-да, в электродинамике вместо среды теперь «пространство», которое «искривляется».
А я, в отличие от релятивистов, считаю, что волны могут существовать только в некоторой среде.
Да на здоровье-)
Наш злобный гений правильный на самом деле вопрос вам задаётЬ.
Блин очевидно же что результаты Майкельсона могут интерпретироваться сто и одним способов.
В том числе и так что вблизи поверхности планеты эфир равномерно втягивается в гравитационный центр со всех сторон....
А чем дальше от поверхности, тем заметнее неравномерность....
Ну и как следствие, вещество вообще не является источником гравитации, но может являться её проводником, может обладать гравитационной проницаемостью, и соответственно просто скапливается в местах повышенного грави- потенциала.
Как железные опилки в областях повышенной намагниченности...
Кстати именно поэтому в формулу Ньютона для закона всемирного тяготения и приходится вводить коэффициент, который, зараза, плавает тудемо-сюдемо...
Ясное дело что судить о силе "магнита" лишь на основании количества налипших "опилок" можно лишь с точностью плюс-минус лапоть...
Ну так электромагнитное поле и есть нейтральная электро магнитная среда
электро магнитная волна это дисинхронная волна при которой в одну стороны электро а в другую магнитная составляющая
да что вы говорите!?
Ну тогда вы конечно знаете куда девается энергия и мгновенная мощность, когда колебания "поля" проходят через ноль своего значения :-)))
Ну и заодно вы нам объясните, что в случае с "электромагнитной волной" выполняет роль местных сил упругости, без которых никакое образование и тем более передача волны попросту невозможна...
энергия ни куда не девается
фотон это порождение взаимодействия двух электронов
один электрон уменьшает орбиту второй увеличивает
Вопрос был о другом: вот летит эл.м. волна в пространстве, среды нет, сил упругости нет. Е и Н синфазно увеличились и начинают уменьшаться. В момент когда они становятся равными нулю, у нас произошли два события
Во первых мгновенная мощность и энергия стала равной нулю и куда-то "исчезла".
Во вторых потеряна информация о поляризации и направлении движения....
Вопрос в том, куда это всё пропало, и откуда в следующий полупериод извлекается... :-))
Допустим вы правы. Однако Е и Н у вас под 90°. А спины электрона только +/- 1/2 поясните пожалуйста как так то?
И второе, если это так, то тогда поляризацией и направлением излучения лампы накаливания можно было бы управлять магнитом, а это не так
у Вас какая то своя странная версия физики в голове.
Истинно нейтральные частицы — элементарные частицы или системы элементарных частиц, которые переходят в себя при зарядовом сопряжении, то есть являются античастицами для самих себя. Иногда также говорят, что они не имеют античастиц
если можно так выразиться в "антипространстве" у фотона "Е и Н под 90°" но симметрично отраженное.
п.с. Всегда удивлялся почему зеркало отражает справа налево и не отражает сверху вниз ))
Ну да, я-то надеялся что вы вместо цитирования думать начнёте....
А зеркало отражает всё сразу. Это у вас в голове бинокулярка вот она и видит вертикальную симметрию. Было бы у вас кадрупольное зрение как у раков-щелкунов - видели бы себя в зеркале крестом.
Так что всю эту антропоморфную бредятину про отражения я конечно вынужден читать, но считаю слишком убогой.
вопрос симметрии в физике не такой очевидный как кажется
Ой, да угомонитесь уже... у вас и физики то нормальной нет.
Я инженер.
Мне совершено пофиг на ваши теоретические заумствования, если они не влияют на конструктив изделия.
Так я и говорю, - не лезьте а калашный ряд, раз пофиг.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Я всегда так считал. Фотоны -это поле, в целях удобства разбитое на виртуальные частицы.
Страницы