Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему свет - это одновременно и волна и частица?

ФизикаНаука+1
Александр
  ·   · 2,7 K
КФМН (физика тведого тела), сейчас пенсионер-инжен...  · 11 авг 2022
Даже если отбросить всякие  -оны (электроны, протоны….) и переформулировать вопрос  с "почему" на "с чего это взяли", то ответ потянет на тома библиотеки приключений.
Попробую кратко.
Одним из великих достижений Ньютона были эксперименты с цветом. Он показал, что белый свет можно разобрать на составляющие (цвета), а потом снова собрать. Он же считал что свет это корпускулы (частицы). Авторитет Ньютона был настолько высок, что эта точка зрения стала господствующей. Кроме авторитета работал здравый смысл. Закон отражения? Как у мячика. Преломления? Скорость в разных средах у частиц разная (Снеллиус  скатывал шарики с наклонных плоскостей и смотрел углы скорость/линия раздела)
Френель безуспешно спорил и никакие разговоры про интерференцию не проходили, но , не было бы счастья, на заседании академии Пуассон убедительно показал, что, если интерференция света есть, то в центре тени от круглого экрана должно быть светлое пятно (но это абсурд!). Через пару недель светлое пятно было продемонстрировано Араго (1818год). А потом был Максвелл и было окончательно признано, что свет волна.
Очень интересно следить, как все наблюдаемые фокусы со светом от отражения до  дифракции объясняют с волновой и корпускулярной точек зрения. Где-то на этом пути родились блестящие идеи типа принципа Ферма и Гамильтониана, рассмотрение геометрической оптики как предельного случая волновой…
Но с появлением красной границы фотоэффекта, излучения чёрного тела, т.е. когда выяснилось, что свет излучается и поглощается порциями/квантами началось самое интересное. И продолжается до сих пор. С групповой и фазовой скоростью разобрались и "решающих" экспериментов по измерению скорости и коэффициентов преломления уже не ставят (Шпольский, Атомная физика, т.1), но детские вопросы остаются.
Собрать частицу как волновой пакет получается плохо. Он расплывается. Остаётся интерпретировать законы её поведения как статистические/вероятностные. И можно уверенно сказать, что они отлично работают. Но сейчас появилась возможность работать с единичными частицами и  вопрос о дифракции фотона, ОДНОГО ФОТОНА  (микрочастицы), на щелях перешёл в практическую плоскость. Насколько мне известно, на сегодняшний день накопились экспериментальные работы, которые показывают - не интерфирурует ни одиночный фотон, ни электрон   (Bach R., Pope D., Liou S.H., Batelaan H., Nebraska U. Controlled Double-Slit Electron Diffraction // New J. Phys. 2013. V.15, No.3. P.033018; arXiv:1210.6243.;   Jönsson C. Elektroneninterferenzen an mehreren kunstlich hergestellten feinspalten // Z. Phys. 1961. V.161. P.454–474;  Jönsson C. Electron Diffraction at Multiple Slits // Am. J. Phys. 1972. V.42. P.4–11;   Merli P., Missiroli G., Pozzi G. On the Statistical Aspect of Electron Interference Phenomena // Am. J. Phys. 1976. V.44. P.306–307;   Tonomura A. Direct Observation of Thitherto Unobservable Quantum Phenomena by Using Electrons // Proc. Nat. Acad. Sci. 2005. V.102, No.42. P.14952–14959)
Однако, ясно что ответ на вопрос -  как рассматривать отдельную частицу, как волну или корпускулу перешёл в практическую плоскость. Боюсь без его решения творцам кубитов придётся несладко.
Приключения продолжаются!
PS  «Формальное сходство между механикой электрона и законами распространения волн является довольно поверхностным (оно не учитывает принципиальной разницы между волнами как рас-
пространением рентгеновских лучей и волнами в квантовой механике). В связи с этим становится совершенно очевидным, что вопрос «электрон — частица или волна?» можно ставить только по недоразумению. Ведь волна есть процесс, а электрон есть вещь. Отсюда ясно, что выражение «электрон есть элементарная частица» имеет только тот смысл, что никогда нельзя наблюдать дробную долю электрона. ( М. П. Бронштейн, Новый кризис теории кванта)
.
Я как человек далекий от физики провел аналогию корпускулярно волновой теории как эффект волны на поверхности... Читать дальше
@Александр, я аналогии оцениваю не как глупые/умные, а насколько они проясняют дело и насколько далеко ведут. Вот предельный переход от волновой к геометрической оптике дошел до гамильтониана, принцип Ферма дал принцип минимума.
Я так эмоционально написал просто потому, что именно сейчас появилась возможность экспериментальной проверки интерпретаций основ квантовой физики. А это шаг к пониманию как "подружить" её с ОТО. Такие времена бывают нечасто.
Предприниматель (IT-индустрия)  · 5 авг 2022  · itworks.group
Свет (как и все частицы) проявляет как волновые, так и корпускулярные свойства. Например, корпускулярные свойства (свойства частицы) свет проявляет в явлении фотоэффекта, когда происходит выбивание электронов из металла... Читать далее
пенсионер, бывший начальник (давно было), теперь...  · 12 авг 2022
Одновременно для наблюдателя или для света - это совершенно разные величины. Отсюда другой вопрос возможно ли создать инструмент измеряющий и определяющий свойства частицы и волны одномоментно.
С точки зрения Бора (копенгагенской школы) - нет. А покушение на принцип неопределённости идут сейчас и... Читать дальше
Инженер. Медицинская радиационная техника.  · 10 авг 2022
Поведение частиц описывается корпускулярной теорией, поведение волн описывается волновой теорией. Но нужно понимать, что "волна" и "частица" - это понятия, придуманные человеком для макрообъектов. И для этих понятий придуман... Читать далее
По образованию физик, работаю программистом  · 9 авг 2022
Никто не знает, почему. В настоящее время обраружилось, что этим свойством обладают все, достаточно маленькие частицы. То есть, любая частица, например, электрон, может быть как волной, так и частицей. Именно для этого... Читать далее
Как то Вы очень на ходу ответ писали. Всё-таки кванты придумали для описания дискретных порций энергии. Электрон... Читать дальше
Простой советский инженер. 35 лет разработки и пр...  · 8 авг 2022
Наука, изучая окружающий мир, строит модели явлений эти модели, как правило, упрощены для возможности их практического применения и имеют свою область достоверности. Квантовая теория в микромире оперирует малым количеством... Читать далее
Инженер-электроник, пенсионер. Интересы: физика...  · 7 авг 2022
А не только свет. Любое материальное тело обладает и корпускулярными, и волновыми свойствами. Даже такие массивные тела, как Земля, Солнце, все другие планеты и звёзды имеют свою длину волны. Эту длину волны можно рассчитать по... Читать далее
Всё верно, но следует уточнить, что для макро мира длина волны объектов значительно меньше характерных размеров... Читать дальше