: : : : : : С классической точки зрения все это выглядит иначе. Имеются атомы в возбужденном состоянии. Состояние атомов, хотя и возбужденное но устойчивое. В том смысле, что токи в электронной оболочке стационарные и не излучают. Появляется ЭМ поле нужной частоты. Он воздействует на электрон в атоме и волновая функция немного изменяется. Она превращается в линейную комбинацию начальной волновой функции и маленькой добавки из конечной волновой функции. Поскольку волновая функция теперь суперпозиция волновых функций, соответствующих разным энергиям и разным частотам, то токи становятся переменными с частотой равной разности энергий уровней, деленной на постоянную Планка. Атом излучает тем интенсивнее, чем больше различие между коэффициентами волновых функций в их линейной комбинации. Атом излучает до тех пор, пока в линейной комбинации не исчезнет волновая функция исходного состояния. При этом атом излучит энергию, равную разности энергий двух термов, и частота излучения будет такая как это требуется, т.е. \nu , а энергия сгустка поля будет h\nu.
: : : : :
: : : : : Вот если бы вы изучали квантовую механику, вы бы знали, что в этот момент процессы не прекращаются, а наступает обратный переход из нижнего состояния в верхнее, и весь процесс повторяется циклически. Если не включить квантование ЭМ поля, то атом отдать энергию полю так и не сможет, а будет колебаться туда-сюда.
: : : : :
: : : : Обратный переход из нижнего состояния в верхнее невозможен, потому что излучение уходит и уносит энергию.
: : :
: : : Увы, для этого ЭМ поле необходимо проквантовать. Классическое - переводит в верхнее состояние. Расчеты достаточно просты и общеизвестны, см. напр. ЛЛ-3 40 задача 1.
: : :
: : Та задача, что рассмотрена в ЛЛ - это несамосогласованная задача о переходе электрона под действием внешнего излучения. Электромагнитным полем, создаваемым самим электроном, пренебрегается.
:
: Без квантования электромагнитного поля учесть поле электрона нельзя, поскольку для электрона выполняется суперпозиция квантовых состояний.
:
: : Если Вы желаете аккуратно решить задачу об ЭМ излучении атома, то надо решать самосогласованную задачу. Это означает, что к уравнению Шредингера нужно добавить уравнения Максвелла, где в качестве источника стоят ток и заряд, создаваемые атомным электроном. Задача математически сложная (нелинейная).
:
: Если вы это сделаете как предлагаете, то нарушите принцип суперпозиции, хорошо известный из экспериментов.
:
Ссылка на квантовые принципы в данном случае (как и в предыдущем абзаце) неправомерна. Действительно, добавление уравнений Максвелла делает задачу нелинейной и не согласуется с принципом линейной суперпозиции, который является одним из принципов КМ. Однако если требовать согласия с принципами КМ, то не надо все 'эти огороды городить'. Достаточно сослаться на то, что согласно принципам КМ квантовать надо все, в том числе и ЭМ поле. После этого прекратить дискуссию. Однако, вопрос о необходимости квантования ЭМ поля возник потому, что имеется концепция, в которой нет принципов КМ, но возникает квантовая динамика: возникает уравнение Шредингера, возникают выражения для плотности заряда, плотности тока и тензора энергии-импульса, причем они совпадают с теми выражениями, которые возникают в квантовой механике. Соответственно все расчеты совпадают с квантово-механическими расчетами и с экспериментальными данными, поскольку для расчета экспериментов нужна только динамика. Что касается принципов КМ, то в квантовой механике они нужны только для получения этой самой динамики. Что касается волновой функции, то она принципиального значения не имеет. Волновая функция это просто удобный способ описания динамической системы, называемой статистическим ансамблем. Статистический ансамбль представляет собой некую сплошную среду (жидкость Маделунга), в которой обычные квантово-механические выражения для плотности и тока представляют собой плотность и ток этой среды. Волновая функция представляет собой удобный способ описания, при котором динамические уравнения становятся линейными. Однако, линейными они становятся только при потенциальном течении описанной сплошной среды. Если течение завихренное, то появляется спин (как завихренность течения среды), и динамические уравнения становятся нелинейными в терминах волновой функции (т.е. нарушается КМ принцип суперпозиции). Другими словами, традиционная квантовая механика является частным случаем более общей концепции. В этом частном случае рассматривается только та часть концепции, где динамические уравнения описывают потенциальное течение и динамические уравнения линейны в терминах волновой функции. Почему не рассматриваются завихренные течения? Пока не знаю. Может быть, потому, что завихренность излучается в виде ЭМ излучения, и остается только потенциальное течение. Может быть просто потому, что нелинейную задачу трудно исследовать. Может быть, есть какие-то другие причины. В данном контексте все это значения не имеет.
В упомянутой концепции КМ принципов нет, они не нужны, и это достоинство концепции. Появление квантовых эффектов обусловлено многовариантностью геометрии пространства-времени, которая генерирует появление специфических квантовых сил. Дело в том, что если игнорировать реальную многовариантную геометрию пространства-времени и считать, что мы имеем дело с геометрией Минковского, то для правильного описания движения частиц, мы должны ввести дополнительно некоторые квантовые силы. Это эффект совершенно аналогичен описанию гравитации. Если свободная частица движется в кривом римановом пространстве-времени, то ее мировая линия описывается геодезической в этом пространстве-времени. Представьте себе, что мы игнорируем кривизну пространства-времени и считаем, что имеем дело с пространством Минковского. Тогда для правильного описания мировой линии частицы, мы должны ввести дополнительную силу - силу гравитации. В любом случае, когда мы игнорируем истинную геометрию пространства-времени и заменяем ее удобной и, привычной нам, геометрией (геометрией Минковского) мы получаем 'в награду' дополнительные силы. Риманова геометрия является локально одновариантной. По этой причине соответствующая сила имеет 'вменяемый' вид. В случае, когда истинная геометрия многовариантна локально, соответствующая сила пространстве Минковского имеет такой вид, что ее и силой то не назовешь. Движение частицы многовариантном пространстве-времени оказывается многовариантным (случайным), а описание этого движения в пространстве Минковского называется квантовой механикой. Не думайте, пожалуйста, что это мои фантазии или гипотезы. За всем этим стоит 'железная математика'. Хотите - верьте, хотите - проверяйте. Это есть в архивах (ищите на мою фамилию Rylov) либо на моем сайте. Сразу предупреждаю, что работ много (около 4 десятков) и не сразу найдешь то, что хочешь.
Причем тут квантование электромагнитного поля? Дело в том, что квантования нет, вообще, но частицы 'квантуются' из-за многовариантности их движения, а гравитационное и электромагнитное поля являются метрическими полями, т.е. полями, описывающими геометрию пространства времени. Они никакие не многовариантные и их 'квантовать не надо' Почему в квантовой теории квантуют ЭМ поле? Потому, что если его не квантовать, то, как уже было замечено, нарушается принцип суперпозиции. Но это было бы еще полбеды. Если ЭМ поле не квантовать, то уравнения будут нелинейными уже в шредингеровском представлении. Их решить будет очень трудно.
Если же ЭМ поле проквантовать, то получится квантовая электродинамика. Ее построили и проверили на эксперименте. Получилось хорошо! И, слава Богу! Меня пытаются уверить, что квантовая электродинамика - хорошая и правильная наука. Я с этим согласен, и не надо меня в этом уверять.
Из того, что квантовая электродинамика правильная наука, никак не следует, что не может быть другой науки столь же правильной, но в которой квантования ЭМ поля нет. Согласно квантовой электродинамике ЭМ поле состоит из квантов независимо от того, как приготовлено ЭМ поле излучения. Имеется другая точка зрения, как правило, ЭМ излучение состоит из квантов, но это есть результат того, что поле излучения получается в результате излучения независимых атомов. Если излучение приготовлено излучением коррелированных атомов, то возможно результат будет иной. Это и предлагается проверить на опыте. При этом вовсе не обязательно рассчитывать, какой будет результат, если считать, что ЭМ поле не надо квантовать. Если результаты Комптон эффекта будут разными для рассеяния лазерного рентгеновского излучения и излучения от независимых атомов, то без всяких расчетов будет ясно, что ЭМ поле квантовать необязательно, поскольку квантованность ЭМ поля есть результат приготовления.
: : Она описывает переходный процесс. Описание перходных процессов является сложным во всех разделах физики. Электродинамика и КМ не являются в этом смысле исключением. Такие задачи, насколько я понимаю, никто не решает. Проблему обходят, заменяя переходный процесс скачком, т.е. квантованием ЭМ поля.
:
: У вас ошибочное представление о квантновании поля. Оно не связано с "заменой переходного процесса скачком". Переходный процесс остается, но становится полноценным квантовым переходным процессом.
:
Мне не хотелось бы дискутировать этот вопрос, он не имеет отношения к проблеме, поставленной на обсуждение.
: : : : То, о чем Вы говорите, действительно можно найти в учебниках, где рассматривают поведение атома в поле плоской волны надлежащей частоты. Там действительно будет колебательный процесс, поскольку энергии в плоской волне сколько угодно.
: : :
: : : Вообще-то рассматривается поведение атома в любом переменном ЭМ поле нужной частоты (и других тоже), что полностью удовлетворяет вашему условию "Появляется ЭМ поле нужной частоты.".
: :
: : Не понял, что Вы хотите этим сказать.
:
: Что ваш данный аргумент ни к селу, ни к городу.
Какой аргумент? Мое возражение было против несамосогласованности задачи, Рассмотрение произвольного поля не устраняет несамосогласованности задачи. |
» Общий форум