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)
@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.
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.
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
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
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