五千年(敝帚自珍)

主题:【月色物理问题教室】任何东西都能发出电磁波么? -- 月色溶溶

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          • 家园 没那么严重叭

            量子理论是一种看事物的全新角度而已,很容易懂滴 要选对书看

            • 家园 呵呵,基本的概率和矩阵知识还是要的

              科普书籍最大的问题就是把物理问题哲学化。

              其实只要正儿八经上过物理课就知道,那些佯谬啊名词啊都没啥意思,量子力学说到底就是波函数。会写会解波函数,量子力学自然就懂了。

      • 家园 应该看老美写的那本

        《量子史话》

        而且吧,关注那些牛人,海森堡、费米、玻尔、德布罗意、费曼……比那些名词要动人得多。

        多宇宙、隐变量、系综、GRW、退相干历史 这些更多是在忽悠。

        “法国人用钙原子作为光子对的来源,他们把钙原子激发到一个很高的量子态,当它落回到未激发态时,”这样的文字,实在很烂

        了解那几个佯谬,像薛定谔的猫,麦克斯韦妖,对量子论才会有点理解。

    • 家园 光子是可见可数的?

      法国人用钙原子作为光子对的来源,他们把钙原子激发到一个很高的量子态,当它落回到未激发态时,就释放出能量,也就是一对对光子。实际使用的是一束钙原子,但是可以用激光来聚焦,使它们精确地激发,这样就产生了一个强信号源。阿斯派克特等人使两个光子飞出相隔约12米远,这样即使信号以光速在它们之间传播,也要花上40纳秒(ns)的时间。

      一个个的微粒比如质子、中子、光子等是用什么办法得到的?一群我还可以理解啊,就像书上说的,用能量激发。要得到一个个、一对对微粒怎么控制呢?还可以控制距离?

      • 家园 有点没看懂你这个问题

        要得到一个个、一对对微粒怎么控制呢?还可以控制距离?

        不知你这个疑惑是什么层面上的?你是想知道在技术上如何制备少数粒子,还是说你认为在原理上我们就不可能得到少数的粒子?

        原理上我觉得没什么问题吧。至少到目前为止的物理理论中,质子,中子还有电子,最小的数目都是一个。光子跟刚才那几个粒子有点不一样,因为光子这个词严格来说是没有定义的,但是一切包含光子的词组却都有严格的定义。。。这个问题我自承三五句话说不清楚,不过,anyway,光子的最小数目也是一个(“光子数目”,这是个包含光子的词组,是有严格定义的)。所以理论上单个粒子的存在不成问题。

        在技术上呢,我不了解单个质子和中子的制备方法。说说光子吧。

        先说说什么叫光子数目。简单的说,对于任何一个光脉冲,原则上你都可以定义这个脉冲中包含的光子数目。也就是说你可以问,刚才激光器里面出来那道光,包含多少个光子?粗略的讲,光子数目和脉冲的强度成正比。光越强,包含的光子数目越多。越弱的话,包含的光子数目越少。所以说,单光子,其实就是非常非常非常弱的光脉冲。

        我们实际中看到的光,包含的光子数都远远大于1.要想得到单光子(也就是那个很弱的脉冲),必须采用特殊的手段。有一大类手段,是基于概率的方法。就是说我用一个透光性很差的材料,比方说透光性是千分之一。然后我用一个包含一千个光子的光脉冲,打在这个材料上,那么绝大多数光都会被吸收或者反射掉,能穿透材料的光只有千分之一,那么穿过去的这一点点光,就平均来说只包含一个光子了。于是我们在材料的另外一边,就能得到一个单光子的脉冲。

        当然这是一个很粗略的描述,实际的技术要复杂一些。不过原理相近。至于一对光子,那要用一些特殊的材料来得到。也是用光照在材料上。原理跟上面说的类似。

        至于两个光子的距离,其实就是两个光脉冲的距离,或者说,两团光的距离。只不过这两个脉冲都很弱,各自只包含一个光子罢了。

        • 家园 光可以说一团,一缕,或者也可以说一个.

          这一个,可以大点,可以小点,像切蛋糕, 然后就说几个几个光子在里面了.

          这跟质子那样的微粒是完全不一样的啊,质子是完全可分离的.

          谢谢原子,写很详细,我就这么理解了.

          • 家园 不客气

            呵呵,准确的说,我们不说“一个光”,但是我们可以说一缕光里面包含了一个光子。

            如同我前面说的,一个光脉冲里面的光子数目,跟这个脉冲的强度相关。换句话说,其实这个光子数目跟脉冲涵盖的体积关系不大。理论上可以存在这样的光脉冲,它跟地球一样大,但是只包含一个光子。

            你说到光子和质子的不同,其实这涉及一个挺重要的问题。在更为深层次的理论,也就是量子电动力学中,确实这两者有一点小区别。这个小区别造成了你说的不同,就是说在大多数情况下,我们的质子电子这些粒子,是一个一个可以数出来,而光子的话,一般难以做到这一点。

            其实我帖子里说的,也只是制备单光子的一个方法。还有很多方法。事实上,有效的制备单光子脉冲,是一个现在仍然很有挑战性的课题。人们仍然在寻找更为有效更为准确的制备单光子脉冲的手段。类似的,对于单光子脉冲的探测,也是一个吸引很多人努力解决的技术问题。

            这么晚,还没睡?

            • 家园 展开说说光脉冲的体积?

              你这个是指光子概率分布的积分吗?那平面波岂不是无限大了。

              • 家园 我觉得基本上说

                如果真的把平面波当作一个脉冲来看的话,那它的体积就是无穷大。事实上实际的脉冲都是有有限体积的。实际中不存在真正意义上的单一的平面波,但是我们可以把任何一个脉冲写成若干平面波的叠加,这会为我们的计算带来很多方便。

                光子概率分布,这不是个有严格定义的概念。事实上光子和普通粒子的重要区别之一,就在于光子是没有“位置”这个概念的,至少很多人认为没有。我觉得把光脉冲的体积定义为能量分布的特征体积可能更为合理。

            • 家园 但是我根据狭义相对论推导出光子只能是无穷小的?

              狭义相对论不是有什么尺缩钟慢效应吗?你运动达到光的速度的时候,尺度就无穷小了?

              • 家园 狭义相对论应该还是经典理论吧

                大概有个印象,如果把物理分成经典和量子两大块,相对论应该是前者。

              • 家园 大仙 把推导过程发上来?
                • 家园 懒惰,搜索并且加了自己的一些内容

                  以下部分来自于百度搜索(上下标我标示了一下)

                  在经典的洛伦兹变换中(参见《场论》,同上,第16—17页):假设K系统内有一根平行于X轴的静止的棍子。假定它在K系统内测定的长度为Δx = x_2 – x_1(x2 和 x1为棍子两端在K系统内的坐标)。我们现在求这个棍子在K’系统内的长度。为了这个目的,我们需要在同一瞬间t_2’ 找出棍子两端在K’中的坐标x’_2和x’_1 。由(7)式我们得到

                    x_1= (x’_1+ Vt’)/(1 – V^2/c^2)^(1/2 )(33)

                    以及

                    x_2= (x’_2+ Vt’)/(1 – V2/c2)^(1/2) (34)

                    棍子在K’ 内的长度是Δx’ = x’_2 – x’_1;由x_2减去x_1,得

                    Δx = Δx’/(1 – V^2/c^2)^(1/2) (35)

                    棍子的“固有长度”是它在相对它为静止的那个参考系内的长度。以L_0 =Δx代表这个固有长度,以L代表它在任何其他参考系K’内的长度。那么,

                    L=L_0 (1 – V^2/c^2)^(1/2) (36)

                    因此,一根棍子在同它保持相对静止的那个参考系K内最长。在同它以速度V运动的那个参考系统K’内,长度就要减少到

                  (1 – V^2/c^2)^(1/2)倍。相对论把这个结果称为洛伦兹收缩。

                  洛伦兹收缩的由来

                  狭义相对论隐含一个假设就是光针对于任何物体,哪怕是以光速前进的物体,它的相对速度为光速,因此可以认为光子相对于任何物体的相对速度都是光速,因此光子必须要收缩到(1-c^2/c^2)^(1/2)倍,即0 倍,即光子为无穷小

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