Kann jemand erklären, was WE Lamb in seinem Artikel „Anti-Photon“ meint?

Kann jemand erklären, was WE Lamb in seinem Artikel Anti-Photon meint , wenn er davon spricht, dass Photonen eine schreckliche und schlechte Art sind, das Licht zu beschreiben? Die Zusammenfassung lautet,

Aus dem Titel dieses Artikels sollte ersichtlich sein, dass der Autor den Gebrauch des Wortes "Photon" aus dem Jahr 1926 nicht mag. Seiner Ansicht nach gibt es so etwas wie ein Photon nicht. Nur eine Komödie von Fehlern und historischen Unfällen führte zu seiner Popularität bei Physikern und optischen Wissenschaftlern. Ich gebe zu, dass das Wort kurz und bequem ist. Seine Verwendung ist auch Gewohnheit bildend. In ähnlicher Weise könnte man es bequem finden, von „Äther“ oder „Vakuum“ zu sprechen, um für leeren Raum zu stehen, selbst wenn so etwas nicht existierte. Es gibt sehr gute Ersatzwörter für „Photon“ (z. B. „Strahlung“ oder „Licht“) und für „Photonik“ (z. B. „Optik“ oder „Quantenoptik“). Ähnliche Einwände sind gegen die Verwendung des Wortes "Phonon" möglich, das aus dem Jahr 1932 stammt. Objekte wie Elektronen, Neutrinos endlicher Ruhemasse oder Heliumatome können unter geeigneten Bedingungen als Teilchen betrachtet werden, da ihre Theorien dann tragfähige nicht-relativistische und nicht-quantenmechanische Grenzen haben. Dieses Papier skizziert die Hauptmerkmale der Quantentheorie der Strahlung und zeigt, wie sie zur Behandlung von Problemen in der Quantenoptik verwendet werden können.

Zitat: Lamm, "Anti-Photon", Appl. Phys. B60 , 77-84 (1995); pdf-Link

Ich verstehe seine Behauptung, dass Licht nicht aus einem "Teilchen" im modernen Sinne des Wortes besteht, aber meine Frage ist, warum er das für eine schlechte Beschreibung hält? Das Papier fährt fort, grundlegende Ideen von QED zu erklären, aber ich sehe aus seinem Papier keine Punkte, die seine Argumentation stützen.

Wenn ich den Punkt zu übersehen scheine, den er macht, könnte mich bitte jemand darauf hinweisen? Außerdem macht er die Behauptung: „Lesen Sie den Fermi-Artikel, oder denken Sie für immer, dass Photonen existieren“, könnte mich jemand auf das spezifische Papier verlinken: (16. E. Fermi, L. Marshall: Phys. Rev. 72, 1139 (1947)), von der er spricht? (Oder mir zumindest zeigen, wo ich es finden könnte?)

Ich denke, dies ist eine vernünftige Frage (+1), aber es könnte hilfreich sein, hier im Fragentext ein oder zwei Schlüsselzitate aus dem Papier zu geben, damit man sich ein Bild davon machen kann, was die Frage ist, bevor man auf den Link klickt.
In diesem Artikel diskutiert er das Strahlungsfeld und findet diese normalen Moden (wie harmonische Oszillatoren) mit diskreten Energien. Er stellt jedoch fest, dass diese normalen Modelle "nicht auf sinnvolle Weise lokalisiert sind und sich überhaupt nicht wie Teilchen verhalten". Zählungen in Photodetektoren können einfach durch Quantenbeschreibung von Feldern erklärt werden. Ich spüre, dass er die Bedingung stellt, dass etwas als Teilchen bezeichnet wird, wenn es für eine bestimmte kurze Zeit im Raum lokalisiert ist, was nicht der Fall ist.
@JanBos Danke, ich glaube, ich konnte das nicht aufgreifen.
@march Konnte nicht mehr zustimmen. Neben der Beschreibung seiner Einwände gegen die Bezeichnung dieser EM-Felder als Quantenteilchen gibt er eine der besten Kurzgeschichten der Physik, die ich gesehen habe. Klar geschrieben von einem Meister auf diesem Gebiet.

Antworten (2)

In diesem Artikel geht es um die Art und Weise, wie wir über die Quantennatur des Lichts kommunizieren, sowohl in der Forschungsliteratur als auch in der Bildung. Letztendlich werden unsere grundlegenden physikalischen Theorien in Begriffen ziemlich rigoroser Mathematik formuliert; Beim Studium der Quantennatur des Lichts wird dies die Mathematik der QED sein. Einige Konzepte wie Operator und Lagrange sind für die Theorie von zentraler Bedeutung und lassen sich direkt auf die mathematische Beschreibung abbilden. Andere Konzepte wie Laserstrahl und Atom entsprechen nicht genau der mathematischen Beschreibung, sind aber praktisch nützlich für:

  1. Anwendung der Theorie auf im Labor beobachtete Phänomene.
  2. Verknüpfung der Theorie mit anderen Theorien, um Vorhersagen zu vergleichen
  3. Bildungs ​​Gründe

In diesem Artikel argumentiert Lamb, dass das Konzept eines Photons weder grundlegend für die mathematische Beschreibung noch eine nützliche praktische Abstraktion ist. Dies sind einige der Argumente, die er verwendet:

  • Populärwissenschaftliche Texte missbrauchen oft den Begriff „Photon“

In einer Scientific American-Sammlung „Lasers and Light“ von 1969 erklärte G. Feinberg [20], dass „der Laser eine große Anzahl von Teilchen mit genau derselben Energie und Wellenlänge erzeugt. Mit keinem anderen stabilen Teilchen als dem Photon ist es so ein Kunststück möglich. Die bemerkenswerten makroskopischen Eigenschaften des Laserstrahls ergeben sich daraus, dass seine konstituierenden Teilchen genau identisch sind. Ob der Laser ohne Quantenmechanik hätte erfunden werden können, ist eine interessante Frage.“

  • Einige Lehrbücher der Laserphysik erwähnen das Photon kaum

M. Sargent, MO Scully und WE Lamb [25] (erste Auflage 1974; dritte Auflage 1976; "Laser Theory", sehr wenige Photonen)

  • Viele physikalische Phänomene werden besser in Bezug auf Moden und harmonische Quantenoszillatoren beschrieben (Abschnitte 4,5,6 in der Arbeit).

Anmerkung : Ich fasse nur die Argumente zusammen, die aus dem Papier hervorgehen; persönlich finde ich beides nicht sehr überzeugend

Seine Argumente sind eigentlich sehr überzeugend. Zur Erklärung des photoelektrischen Effekts braucht man das Photon nicht als Teilchen einzuführen. Eigentlich funktioniert für den photoelektrischen Effekt in einem Gas die Teilchenerklärung nicht einmal. Bei den Doppelspaltexperimenten sorgt das Photon als Teilchen nur für Verwirrung. QFT (Goldene Regel von Fermi) kann es gut erklären, wie Fotodetektoren mit dem Feld interagieren. Grundsätzlich ist das Photon als Teilchen ziemlich entlarvt.
@JanBos, aber abgesehen davon, dass es keine Masse und Ladung hat, unterscheidet es sich nicht wesentlich von zB Alpha-Teilchen. So ist 4 H e + + auch als Partikel entlarvt?
@Ruslan Wenn Sie sie auf sehr kleinen Skalen und hohen Energien betrachten, können sie nur durch quantisierte Wellen beschrieben werden (z. B. benötigen Sie die Gluonenfelder usw., um ihre Nukleonen zu beschreiben). Im Gegensatz zum Photon auf makroskopischen Skalen könnte man sie jedoch als lokalisierte Körper bezeichnen, die sich mit endlicher Geschwindigkeit bewegen, und der Teilchenbegriff ist sinnvoller.
@JanBos Ich finde es nicht zu überzeugend. Seine Argumentation ist, dass wir zuerst die normalen Modi finden müssen. Was also, wenn ich eine Linse / einen Spiegel (Betonung auf Put) in die "Flugbahn" eines Photons setze, macht es in seiner Beschreibung, wie man mit dem Feld umgeht, nicht einmal Sinn. Ich glaube auch, dass ohne das Wort Photon niemand auf QC gekommen wäre (ob das eine gute oder schlechte Sache ist)

Beachten Sie, dass ein Alphateilchen (und ein Elektron) beschleunigt werden kann, sie können mit oder ohne Bewegung existieren. Ein Photon ist das kleinste Lichtquant, das mit Materie wechselwirkt; Ein Photon ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Energie von einer Plank-Konstante mal der Frequenz. Ein Photon kann nicht beschleunigt werden, es existiert nicht ohne Bewegung, es hat nicht alle Eigenschaften eines Teilchens.

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