by 
Πενήντα ολόκληρα χρόνια συνειδητής περισυλλογής δεν με έφεραν πιο κοντά στην απάντηση του ερωτήματος:
Τι είναι τα κβάντα φωτός; Φυσικά σήμερα κάθε κατεργάρης νομίζει ότι γνωρίζει την απάντηση, αλλά παραπλανά τον εαυτό του.
A. Einstein 1951 (από γράμμα στον Besso)
Δημήτρη καλησπέρα.
Τα φωνόνια τα χαρακτήρισα οιονεί σωματιδίων γιατί δεν προκύπτουν από την κβάντωση ενός θεμελιώδους πεδίου δυνάμεων, όπως το Η/Μ, αλλά από την κβάντωση του πεδίου των διαταραχών ενός κρυσταλλικού πλέγματος.
Εκείνο που είπα είναι ότι ούτως ή άλλως ένα κβαντικό σωματίδιο, ακόμη και αν έχει μάζα, διαφέρει παρασάγγας από ένα κλασσικό σωματίδιο και έδωσα για παράδειγμα την αρχή της απροσδιοριστίας. Η τελευταία δεν απαντάται μόνον στην μορφή ορμής –θέσης αλλά και σε άλλα ζεύγη, στο ζεύγος ενέργεια –χρόνου για παράδειγμα. Δεν γνωρίζω πολλά για τα φωτόνια ώστε να αξιολογήσω το ότι δεν έχουν τελεστή θέσης, αλλά αυτό δεν τα κάνει λιγότερο κβαντικά σωματίδια από τα ηλεκτρόνια, απλά διαφορετικά σωματίδια από αυτά (φερμιόνια τα μεν μποζόνια τα δε). Αυτό πιστεύω.
Καλησπέρα Στάθη. Μια ερώτηση. Με ποια κριτήρια καταλήγεις στο ότι τα φωτόνια είναι σωματίδια; Ο σημαντικός σοβιετικός θεωρητικός φυσικός J. Frenkel που εισήγαγε την έννοια των φωνονίων τα θεωρούσε μαζί με τα φωτόνια ψευδοσωματίδια. Επίσης ο Robert Mills που έγραψε ότι τα φωτόνια δεν είναι σωματίδια δεν ήταν , όπως ασφαλώς γνωρίζεις , κάποιος τυχαίος. Τέλος αν σε ρωτούσε ένας μαθητής σου αν ένα φωτόνιο που εκπέμπει κεραία μακρών κυμάτων είναι σωματίδιο τι θα του έλεγες; Για το πεδίο των ταλαντώσεων των ατόμων του κρυστάλλου να παρατηρήσω ότι μπορεί να μην είναι θεμελιώδες αλλά είναι τόσο πραγματικό όσο και το ηλεκτρομαγνητικό.
Δημήτρη καλησπέρα.
Δεν καταλήγω στο ότι τα φωτόνια είναι σωματίδια, απλά δεν με ενοχλεί να τα αποκαλεί κάποιος σωματίδια -φορείς του Η/Μ πεδίου. Αν και θα μπορούσα να αντιπαραθέσω αποσπάσματα πολύ γνωστών φυσικών που αποκαλούν τα φωτόνια σωματίδια, δεν θα το κάνω γιατί δεν έχει νόημα αυτού του είδους η αντιπαράθεση απόψεων.
Αν με ρωτούσε ένας μαθητής μου αν μία κεραία εκπέμπει σωματίδια, θα απαντούσα ότι εκπέμπει ένα κλασσικό Η/Μ κύμα. Αυτό το κύμα σε μία βαθύτερη περιγραφή εμπλέκει την έννοια του φωτονίου, αλλά αυτό δεν θα βοηθούσε σε τίποτα τον μαθητή μου. Αν όμως αυτό το κύμα χρησίμευε στο να αποσπάσει ηλεκτρόνια από ένα μέταλλο, τότε θα αναγκαζόμουν να περιγράψω στον μαθητή το φωτόνιο ως ένα κβάντο ενέργειας του Η/Μ κύματος.
Τέλος όσον αφορά το πεδίο των ταλαντώσεων των ιόντων ενός κρυστάλλου, συμφωνώ ότι είναι εξίσου πραγματικό με το Η/Μ πεδίο αλλά … δημιουργείται από τις αλληλεπιδράσεις των ιόντων μέσω του Η/Μ τους πεδίου. Βλέπεις την διαφορά; Και τα δύο είναι πραγματικά, αλλά το δεύτερο είναι μία αναδυόμενη ποσότητα που οφείλεται στο πρώτο. Τα φωνόνια είναι το αποτέλεσμα της ανταλλαγής φωτονίων μεταξύ των ιόντων, ενώ τα φωτόνια δεν προκύπτουν με κάποιον ανάλογο μηχανισμό από μία βαθύτερη οντότητα. Για αυτό χαρακτήρισα τα πρώτα οιονεί σωματίδια και τα δεύτερα σωματίδια.
Φυσικά όλα τα παραπάνω απηχούν το πώς προσωπικά αντιλαμβάνομαι το όλο θέμα και μπορεί σε κάποια σημεία να πέφτω έξω. Παρ’ όλα αυτά χαίρομαι που τα συζητάμε.
Καλό βράδυ.
Καλησπέρα σε όλους
Στάθη θα συμφωνήσω αρχικά ότι μια συζήτηση πρέπει να γίνεται κυρίως με επιχειρήματα και όχι με …τσιτάτα (που λέγαμε παλιά). Όμως σε αυτή τη συζήτηση νομίζω πως έχει θέση η άποψη του πατέρα των φωτονίων (Einstein) «Δεν πιστεύω ότι τα κβάντα φωτός είναι πραγματικά με τον ίδιο άμεσο τρόπο που είναι τα ηλεκτρόνια (….) ο σωματιδιακός χαρακτήρας του φωτός – κατά τη γνώμη μου – θα πρέπει να γίνεται κατανοητός με έναν πιο έμμεσο τρόπο, όχι ως άμεση φυσική πραγματικότητα» . Το ίδιο ισχύει και για την θέση του πατέρα των φωνονίων (Frenkel) που ανέφερα στο προηγούμενο σχόλιο μου.
Ας αναπτύξω τώρα περισσότερο προηγούμενο επιχείρημά μου. Υποθέτουμε ότι μέσα σε κύβο ακμής 1m , που έχει πλήρως ανακλαστικά τοιχώματα , υπάρχει μονοχρωματική ακτινοβολία δηλαδή με ένα κανονικό τρόπο ο οποίος βρίσκεται στην 1η διεγερμένη κατάσταση (ένα φωτόνιο). Επειδή δεν υπάρχει τελεστής θέσης για το φωτόνιο (Newton-Wigner) δεν υπάρχει και κυματοσυνάρτηση. Άρα δεν έχει νόημα να μιλάμε για πιθανότητα εύρεσης του φωτονίου σε μια μικρή περιοχή του χώρου μέσα στον κύβο. Θα πρέπει λοιπόν να δεχτούμε ότι το φωτόνιο απλώνεται σε όλο το χώρο μέσα στον κύβο. Στην περίπτωση αυτή τι σωματιδιακό χαρακτήρα μπορούμε να αποδώσουμε στο φωτόνιο;
Καλησπέρα πάλι. Να συνεχίσω το προηγούμενο σχόλιο μου.
Στάθη στην υποθετική ερώτηση του μαθητή λες ότι θα απαντούσες « ότι (η κεραία μακρών κυμάτων) εκπέμπει ένα κλασσικό Η/Μ κύμα. Αυτό το κύμα σε μία βαθύτερη περιγραφή εμπλέκει την έννοια του φωτονίου, αλλά αυτό δεν θα βοηθούσε σε τίποτα τον μαθητή μου» Αν ο μαθητής όντας επίμονος συνεχίσει ρωτώντας , αυτό το φωτόνιο ανεξάρτητα από το αν με βοηθά , τι μορφή έχει , είναι σωματίδιο; τι θα απαντούσες; Επίσης αν σου ξεφούρνιζε ότι κάπου είδε ότι η εξαγωγή ηλεκτρονίων από μέταλλο λόγω ΗΜ κύματος , μπορεί να εξηγηθεί με κάτι που λέγεται ημικλασική θεωρία , τι θα του έλεγες;
Σχετικά με τα φωνόνια. Από την μορφή της Χαμιλτονιανής ως συνάρτησης των τελεστών δημιουργίας και καταστροφής , της ακτινοβολίας μέσα σε κουτί και του πεδίου των ταλαντώσεων του κρυστάλλου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα κβάντα του ενός πεδίου είναι σωματίδια και του άλλου ψευδοσωματίδια;
Καλησπέρα Δημήτρη.
Δυστυχώς δεν μπόρεσα μέχρι τώρα να γίνω κατανοητός, αν σου άφησα την εντύπωση ότι θεωρώ τα φερμιόνια (ηλεκτρόνια) και τα μποζόνια (φωτόνια) ως ίδιες οντότητες, ίδια σωματίδια (τα τελευταία για παράδειγμα είναι μονίμως σχετικιστικά, δεν μπορώ να τα επιβραδύνω, εν αντιθέσει με τα πρώτα). Και απορώ γιατί, εφ’ όσον τα έχω ξεχωρίσει σε κάθε μου σχόλιο. Παραθέτεις συνεχώς επιχειρήματα για να δείξεις ότι το ένα είδος είναι διαφορετικό από το άλλο. Δεν χρειάζεται, συμφωνώ μαζί σου.
Διαφωνείς με την χρήση του όρου σωματίδιο και για τα μέν και για τα δε. Εμένα αυτό δεν μου φαίνεται τόσο μεγάλης σημασίας. Όποτε λέω ένα φωτόνιο σωματίδιο έχω πλήρη επίγνωση ότι είναι κάτι τελείως διαφορετικό από ότι το ηλεκτρόνιο. Όπως όταν αποκαλώ σωματίδιο ένα ηλεκτρόνιο έχω πλήρη επίγνωση ότι διαφέρει παρασάγγας από ένα κλασσικό σωματίδιο. Συνεπώς και εκεί δεν έχω αντίρρηση, όποτε αναφερόμαστε στα φωτόνια να τα αποκαλούμε όπως αλλιώς συμφωνήσουμε. (Ενδεικτικά αναφέρω ότι για πάρα πολλά χρόνια αποκαλούσα και άκουγα να αποκαλούν (ακόμα και σε συνέδρια) τα φωνόνια σωματίδια που υπακούνε στην στατιστική Bose, και κανείς δεν είχε πρόβλημα. Όλοι καταλάβαιναν τι ακριβώς εννοείτο).
Εκείνο όμως που δεν καταλαβαίνω είναι το εξής: Γράφεις ότι
«…Επειδή δεν υπάρχει τελεστής θέσης για το φωτόνιο (Newton-Wigner) δεν υπάρχει και κυματοσυνάρτηση. Άρα δεν έχει νόημα να μιλάμε για πιθανότητα εύρεσης του φωτονίου σε μια μικρή περιοχή του χώρου μέσα στον κύβο. Θα πρέπει λοιπόν να δεχτούμε ότι το φωτόνιο απλώνεται σε όλο το χώρο μέσα στον κύβο. Στην περίπτωση αυτή τι σωματιδιακό χαρακτήρα μπορούμε να αποδώσουμε στο φωτόνιο;…»
Αν αφήσουμε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στον κύβο, δεν θα απλωθεί σε ολόκληρο τον διαθέσιμο χώρο του; Δεν απλώνεται ως νέφος γύρω από μία στάσιμη κατάσταση στο άτομο του υδρογόνου; Αυτό πως συνάδει, σύμφωνα με το σκεπτικό σου (σύμφωνα με το λοιπόν), με το ότι για το ηλεκτρόνιο ορίζουμε κυματοσυνάρτηση και τελεστή θέσης;
Επίσης δεν καταλαβαίνω το επιχείρημα περί της ημικλασσικής θεωρίας. Το ημικλασσικό μοντέλο του Bohr εξηγεί ικανοποιητικά το άτομο του υδρογόνου, αυτό πάει να πεί ότι τα ηλεκτρόνια δεν εμφανίζουν κβαντικό χαρακτήρα;
Προφανώς θα συνεχίσουμε να έχουμε διαφορετικές απόψεις στο θέμα και να λέμε διαφορετικά πράγματα στους μαθητές μας.. Δεν είμαι ειδικός στα φωτόνια (δεν μπορώ να αρχίσω κουβέντα στην κβαντική θεωρία πεδίων, εύκολα γίνεσαι γραφικός αν το κάνεις), οπότε δεν έχω να προσθέσω κάτι άλλο.
Στάθη φοβάμαι ότι δεν διάβασες αρκετά προσεκτικά τα σχόλιά μου (ή εγώ δεν ήμουν αρκετά σαφής). Πουθενά δεν υπονόησα πως θεωρείς τα ηλεκτρόνια και τα φωτόνια ως ίδιες οντότητας. Το επιχείρημά μου δεν είναι για να δείξω ότι ‘το ένα είδος είναι διαφορετικό από το άλλο’ γενικά και αόριστα αλλά ότι έχουν διαφορετικό σωματιδιακό χαρακτήρα (το ένα έχει και το άλλο δεν έχει). Λες μετά ότι αν αφήσουμε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στον κύβο, θα απλωθεί σε ολόκληρο τον διαθέσιμο χώρο του και ότι στο άτομο του υδρογόνου το ηλεκτρόνιο απλώνεται ως νέφος κτλ. Αυτό όμως είναι η αρχική λανθασμένη ερμηνεία του Schrödinger για την κυματοσυνάρτηση. Ένα τροχιακό δεν είναι βέβαια ένα απλωμένο ηλεκτρόνιο (απλωμένη μάζα και απλωμένο φορτίο). Για αυτά που γράφεις για την ημικλασική θεωρία. Στο ζήτημα της αλληλεπίδρασης ύλης και ακτινοβολίας με τον όρο ημικλασική θεωρία είναι γνωστή η θεωρία όπου τα άτομα της ύλης υπακούουν στους νόμους της κβαντικής μηχανικής και η ακτινοβολία είναι ένα κλασικό ΗΜ κύμα του οποίου η επίδραση στα άτομα αντιμετωπίζεται με τον φορμαλισμό των χρονοεξαρτημένων διαταραχών. Η θεωρία του Bohr δεν έχει καμιά σχέση με αυτά.
Δημήτρη διάβασα με ενδιαφέρον το πολύ αναλυτικό άρθρο σου. Με την ευκαιρία αυτή έψαξα και κάποια σχετικά θέματα και μια και συνεχίζεται η κουβέντα είπα να πω κάποιες σκέψεις, εδώ .
Αύριο όσα αφορούν τι να διδάξουμε.
Καλό μεσημέρι σε όλους.
Άρη ενδιαφέρουσα η παρέμβασή σου και γιατί επιχειρείς απαντήσεις σε ζητήματα που δεν απάντησε ο Στάθης. Να κάνω τις ακόλουθες επισημάνσεις.
1) Με έκπληξη διάβασα να μου αποδίδεις την θέση ότι δεν υπάρχουν φωτόνια! (Γράφεις: «πως ζητάς (…) να λέμε ΔΕΝ υπάρχει φωτόνιο;») Από πού προκύπτει αυτό; Το να λέει κανείς ότι τα φωτόνια έχουν διαφορετικό σωματιδιακό χαρακτήρα από τα ηλεκτρόνια πχ , είναι ισοδύναμο με το ότι τα φωτόνια δεν υπάρχουν; Αναφέρθηκα στο πείραμα των Grangier , Roger και Aspect το οποίο στηρίζει καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο την ύπαρξη των φωτονίων. Επίσης μια παράγραφος του κειμένου μου έχει τίτλο Τι είναι όμως τα φωτόνια; (που δεν υπάρχουν;;;)
2) Αρχικά προτείνω να αφήσουμε τις άλλες αλληλεπιδράσεις στην άκρη. Η ημικλασική θεωρία (συντ.ΗΘ) είναι μια πολύ χρήσιμη προσεγγιστική θεωρία που χρησιμοποιείται στην σύγχρονη κβαντική οπτική αποκλειστικά για την αλληλεπίδραση ακτινοβολίας ύλης. Με μια προσεκτικότερη ανάγνωση του κειμένου μου θα είχες δει πως τονίζω ότι η θεωρία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει όλα τα σχετικά με την ακτινοβολία φαινόμενα (πχ αυθόρμητη εκπομπή ακτινοβολίας κατά την αποδιέγερση ατόμου , η οποία οφείλεται στις διακυμάνσεις της ενέργειας του κενού και η οποία μπορεί να εξηγηθεί μόνο με τον πλήρη φορμαλισμό της QED). Η σύγκριση που κάνεις πάρα κάτω της ΗΘ με το σχήμα του Πτολεμαίου να μου επιτρέψεις να σου πω ότι είναι μάλλον ατυχής. Το σχήμα αυτό βασίζεται σε παραδοχές (επίκυκλοι) που δεν έχουν σχέση με την πραγματικότητα και βέβαια δεν χρησιμοποιείται στην σύγχρονη αστρονομία. Αντιθέτως η ΗΘ χρησιμοποιείται στην σύγχρονη κβαντική οπτική και προσεγγίζει πολύ καλά πολλά οπτικά φαινόμενα.
3) Αναφέρεσαι μετά σε μια πολύ οξυδερκή κατά την γνώμη μου θέση του Einstein. Πιστεύεις ότι ο Einstein ήταν τόσο αφελής ώστε στην παρατήρηση του αυτή να συγκρίνει το φωτόνιο με το κλασικό ηλεκτρόνιο;
4)Αρχικά για να έχουμε μια βάση συζήτησης δέχεσαι την εγκυρότητα του αποτελέσματος των Newton – Wigner; Συμφωνείς ότι οι τιμές της κυματοσυνάρτησης μιας κατάστασης |ψ> ενός κβαντικού σωματιδίου είναι οι προβολές του |ψ> στα γενικευμένα ιδιοδιανύσματα του τελεστή θέσης του σωματιδίου;
5) Στην υποθετική ερώτηση του μαθητή (αν η ακτινοβολία με λ= 1km αποτελείται από φωτόνια και αν ναι είναι σωματίδια;) Δεν έδωσες απάντηση.
6) Στην ερώτησή μου στον Στάθη αν για τα φωτόνια ισχύει και με ποια μορφή η αρχή απροσδιοριστίας θέσης- ορμής που ισχύει για τα κβαντικά σωματίδια (στην οποία αναφέρθηκες), επίσης δεν έδωσες απάντηση.
Άρη περιμένω τις θέσεις σου για τα προηγούμενα για να συνεχίσω.
Δημήτρη τι ακριβώς εννοείς με την πρώτη πρόταση στο προηγούμενο σχόλιό σου; Όταν νοιώσω ότι έχω κάτι παραπάνω να πω, θα το κάνω. Δεν ειναι όλα κόντρα ξέρεις…
Συμπληρωματικά στο προηγούμενο σχόλιο μου
Άρη είδα την παραπομπή σου για την κυματοσυνάρτηση. Ένα ανυπόγραφο κείμενο χωρίς βιβλιογραφία όπου γίνεται λόγος για κυματοσυναρτήσεις virtual φωτονίων χωρίς αναλυτική έκφραση και αιτιολόγηση. Ένα τέτοιο κείμενο τι αξιοπιστία μπορεί να έχει για την συζήτηση μας;
Με την ευκαιρία να σε ρωτήσω κάτι που ξέχασα στο προηγούμενο σχόλιο. Συμφωνείς με την άποψη του Στάθη ότι ένα ηλεκτρόνιο απλώνεται σαν νέφος και καταλαμβάνει όλο τον διαθέσιμο χώρο;
Στάθη δεν εννοώ κάτι περισσότερο από αυτό που αναφέρει αυτή η διαπιστωτική πρόταση. Πχ δεν απάντησες στο ότι η θέση σου για το άπλωμα του ηλεκτρονίου είναι λανθασμένη. Αυτό με την κόντρα δεν το κατάλαβα.
Καλησπέρα Δημήτρη.
Έχεις δίκιο , δεν απάντησα.
Θα απαντούσα αν καταλάβαινα τι εννοείς με το ότι το κύμα πιθανότητας το οποίο συνοδεύει κάθε κβαντικό σωματίδιο είναι λάθος. Δηλαδή αν έγραφες τι θεωρείς ότι κάνει το ηλεκτρόνιο, ποια είναι η "φύση" του, για παράδειγμα, στην βασική στάθμη του ατόμου του υδρογόνου. Επίσης θα απαντοούσα αν έγραφες τι εννοείς ακριβώς με το ότι το φωτόνιο δεν είναι σωματίδιο επειδή δεν ορίζεται τελεστής θέσης για αυτό. Θα απαντούσα αν έγραφες εσύ τι εννοείς και όχι οι Newton – Wigner! Και φυσικά θα απαντούσα αν έκρινα ότι έχω να σχολιάσω κάτι.
Όσον αφορά την κόντρα: Τι άλλο να σκεφτώ, όταν επιχειρηματολογείς κατά πρώτον με ερωτήσεις υποδεικνύοντας "λάθη" (ρώτησες, ως αντεπιχείρημα, ακόμη και τον Άρη αν συμφωνεί με κάτι που είπα εγω), και κατά δεύτερον με αναφορές σε βαρύγδουπα ονόματα φυσικών.
Ελπίζω να σε κάλυψα. Αν όχι, ειλικρινά λυπάμαι, αλλά για την ώρα δεν έχω να προσθέσω κάτι.
Καλησπέρα Στάθη. Προσπαθώ πάντα να εκφράζομαι με καθαρό τρόπο. Η φράση σου «Θα απαντούσα αν καταλάβαινα τι εννοείς με το ότι το κύμα πιθανότητας το οποίο συνοδεύει κάθε κβαντικό σωματίδιο είναι λάθος.» βγάζει κάποιο νόημα; Αναφέρθηκα εγώ κάπου σε κύμα πιθανότητας; Η επίμαχη φράση σου διατυπωμένη με την μορφή ρητορικού ερωτήματος ήταν επί λέξει η ακόλουθη «Αν αφήσουμε ένα ηλεκτρόνιο μέσα στον κύβο, δεν θα απλωθεί σε ολόκληρο τον διαθέσιμο χώρο του; Δεν απλώνεται ως νέφος γύρω από μία στάσιμη κατάσταση στο άτομο του υδρογόνου;» Αυτή ακριβώς η φράση είναι σωστή ή λανθασμένη; Κατά την γνώμη μου είναι σοβαρό λάθος.( Φαντάσου ένα ηλεκτρόνιο που επιταχύνεται στο βήτατρο. Τι είναι αυτό που επιταχύνεται , ένα νέφος που καταλαμβάνει όλο το χώρο της συσκευής;) Αυτό που απλώνεται είναι η πυκνότητα πιθανότητας εντοπισμού του ηλεκτρονίου στο χώρο.
Για το αποτέλεσμα των Newton – Wigner τι δεν κατάλαβες; Δεν είπα με σαφή τρόπο ότι δεν μπορεί να οριστεί τελεστής θέσης για το φωτόνιο;
Ρώτησα τον Άρη για την θέση σου γιατί ασχολήθηκε και με άλλες ερωτήσεις που σου είχα απευθύνει.
Καμία διάθεση δεν έχω (ούτε χρόνο) για αντιπαράθεση. Απλώς προσπαθώ να υπερασπίσω τις θέσεις του κειμένου μου.
Καλησπέρα στους παρακολουθούντες.
Να απαντήσω στα ερωτήματα πρώτα.
1) Με έκπληξη διάβασα να μου αποδίδεις την θέση ότι δεν υπάρχουν φωτόνια! (Γράφεις: «πως ζητάς (…) να λέμε ΔΕΝ υπάρχει φωτόνιο;») Από πού προκύπτει αυτό; Το να λέει κανείς ότι τα φωτόνια έχουν διαφορετικό σωματιδιακό χαρακτήρα από τα ηλεκτρόνια πχ , είναι ισοδύναμο με το ότι τα φωτόνια δεν υπάρχουν; Αναφέρθηκα στο πείραμα των Grangier , Roger και Aspect το οποίο στηρίζει καλύτερα από οποιοδήποτε άλλο την ύπαρξη των φωτονίων. Επίσης μια παράγραφος του κειμένου μου έχει τίτλο Τι είναι όμως τα φωτόνια; (που δεν υπάρχουν;;;)
Αν η συνολική αίσθησή μου, για το αν πιστεύεις ότι μπορούμε να δεχτούμε ότι υπάρχουν φωτόνια, είναι λάθος τότε έχουμε κάνει ένα βήμα προσέγγισης.
Αν το άρθρο σου είχε σαν στόχο…..και να πει ότι «τα φωτόνια έχουν διαφορετικό σωματιδιακό χαρακτήρα από τα ηλεκτρόνια» ποιος έχει άλλη άποψη; Με μηδενική μάζα, τρέχοντας συνέχεια με την ταχύτητα του φωτός είναι μοναδικά στο υποατομικό σύμπαν
Εγώ έγραψα
«Για την συνήθη ύλη έχουμε τα στοιχειώδη σωμάτια ύλης: Πάνω και κάτω κουάρκ, το ηλεκτρόνιο, το νετρίνο.
Υπάρχουν τεσσάρων ειδών αλληλεπιδράσεις: H/M, ισχυρή πυρηνική, ασθενής πυρηνική, βαρυτική. Η αλληλεπίδραση γίνεται με εκπομπή και απορρόφηση σωματίων φορέων των αλληλεπιδράσεων: φωτόνια για την Η/Μ, W+, W–, Z0 για την ασθενή, γλοιόνια για την ισχυρή, βαρυτόνια για την βαρυτική.»
Να προσθέσω και τα μεν σωμάτια ύλης είναι φερμιόνια τα δε σωμάτια φορείς των αλληλεπιδράσεων είναι μποζόνια με όλα όσα σημαίνουν αυτά για τις ιδιότητες και την συμπεριφορά τους στις αλληλεπιδράσεις.
Να πω με την σειρά μου ότι δεν νομίζω ότι είναι ικανοποιητική απάντηση σου στο ερώτημά μου
Με βάση την ημικλασική θεωρία που αναφέρεις, και που την είδα στις πηγές που αναφέρεις όπως θα δεις παρακάτω, τι λέμε για τα άλλα σωμάτια φορείς W+, W–, Z0 , γλοιόνια; Μπορούμε να τα αντιμετωπίσουμε με τον φορμαλισμό των χρονοεξαρτημένων διαταραχών; Τα θεωρούμε σωμάτια; Αλλιώτικα θα έχουμε άλλο μοντέλο για τις τρεις και άλλο για την Η/Μ.
«Αρχικά προτείνω να αφήσουμε τις άλλες αλληλεπιδράσεις στην άκρη.»
Διότι το standard model έχει μια συνολική εσωτερική λογική δεν προσφέρεται αλλά καρτ.
2) Αρχικά προτείνω να αφήσουμε τις άλλες αλληλεπιδράσεις στην άκρη. Η ημικλασική θεωρία (συντ.ΗΘ) είναι μια πολύ χρήσιμη προσεγγιστική θεωρία που χρησιμοποιείται στην σύγχρονη κβαντική οπτική αποκλειστικά για την αλληλεπίδραση ακτινοβολίας ύλης. Με μια προσεκτικότερη ανάγνωση του κειμένου μου θα είχες δει πως τονίζω ότι η θεωρία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει όλα τα σχετικά με την ακτινοβολία φαινόμενα (πχ αυθόρμητη εκπομπή ακτινοβολίας κατά την αποδιέγερση ατόμου , η οποία οφείλεται στις διακυμάνσεις της ενέργειας του κενού και η οποία μπορεί να εξηγηθεί μόνο με τον πλήρη φορμαλισμό της QED). Η σύγκριση που κάνεις πάρα κάτω της ΗΘ με το σχήμα του Πτολεμαίου να μου επιτρέψεις να σου πω ότι είναι μάλλον ατυχής. Το σχήμα αυτό βασίζεται σε παραδοχές (επίκυκλοι) που δεν έχουν σχέση με την πραγματικότητα και βέβαια δεν χρησιμοποιείται στην σύγχρονη αστρονομία. Αντιθέτως η ΗΘ χρησιμοποιείται στην σύγχρονη κβαντική οπτική και προσεγγίζει πολύ καλά πολλά οπτικά φαινόμενα.
Λες: Η ημικλασική θεωρία (συντ.ΗΘ) είναι μια πολύ χρήσιμη προσεγγιστική θεωρία που χρησιμοποιείται στην σύγχρονη κβαντική οπτική αποκλειστικά για την αλληλεπίδραση ακτινοβολίας ύλης.
Και σου έγραψα «Άρα αφού δεν μπορώ να αποδείξω ότι η ημικλασική θεωρία είναι λάθος λέω ναι είναι μια μέθοδος να εξηγήσει κανείς κάποια φαινόμενα που αφορούν αλληεπιδράσεις του φωτός με άλλα σωμάτια.»
Λες «…..μπορεί να εξηγηθεί μόνο με τον πλήρη φορμαλισμό της QED).» Σου είχα τα διαγράμματα Feynman
Και σου έγραψα «Από ότι είδα στην ημικλασική θεώρηση δουλεύουν την περίπτωση αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίου φωτονίου. Στην εικόνα φαίνονται όλες οι διαδικασίες όπου μετέχει ένα ελεύθερο φωτόνιο. Μπορεί η θεωρία αυτή να καλύψει όλες αυτές τις περιπτώσεις, ειδικά όπου φωτόνιο που υπήρχε αρχικά εξαφανίζεται και αντίστροφα; Δεν μπορώ να το δω.»
Μπορείς εσύ να μου πεις;
Η αναφορά στο Πτολεμαικό σύστημα, νόμιζα σαφώς, περιέγραφε πως μπορούμε να έχουμε δύο ερμηνευτικά σχήματα για τα ίδια φαινόμενα, και όχι να το συγκρίνω με την ημικλασική, εξάλλου ανέφερα, αμέσως μετά, τις θεωρίες υπερσυμμετρίας και την θεωρία χορδών.
3) Αναφέρεσαι μετά σε μια πολύ οξυδερκή κατά την γνώμη μου θέση του Einstein. Πιστεύεις ότι ο Einstein ήταν τόσο αφελής ώστε στην παρατήρηση του αυτή να συγκρίνει το φωτόνιο με το κλασικό ηλεκτρόνιο;
Σου ορκίζομαι ούτε αφελή ούτε βλάκα θεωρώ τον Einstein, αλλά και εγώ γράφω «Μα ποιος θα ισχυριστεί από την δεκαετία του 1920 και μετά ότι τα στοιχειώδη σωματίδια και πολύ περισσότερο τα φωτόνια είναι συμπαγή μπαλάκια…»
Διαχωρίζοντας τα φωτόνια από τα ηλεκτρόνια. Αλλά και στην πρώτη σου ερώτηση ξαναέγραψα για τις διαφορές γενικά ανάμεσα στα σωμάτια ύλης όπως το ηλεκτρόνιο και τα σωμάτια φορείς των αλληλεπιδράσεων όπως το φωτόνιο
4)Αρχικά για να έχουμε μια βάση συζήτησης δέχεσαι την εγκυρότητα του αποτελέσματος των Newton – Wigner; Συμφωνείς ότι οι τιμές της κυματοσυνάρτησης μιας κατάστασης |ψ> ενός κβαντικού σωματιδίου είναι οι προβολές του |ψ> στα γενικευμένα ιδιοδιανύσματα του τελεστή θέσης του σωματιδίου;
Δεν είμαι ειδικός, δεν μπορώ να το αμφισβητήσω και έτσι θεωρώ σωστά όσα λέει το άρθρο. Δεν καταλαβαίνω όμως τι σχέση έχει με την κουβέντα μας αφού όπως φαίνεται στο abstract ό,τι γράφει το άρθρο αφορά σωμάτια ΜΗ ΜΗΔΕΝΙΚΗΣ ΜΑΖΑΣ άρα δεν αφορά το φωτόνιο.
Localized States for Elementary Systems
T. D. Newton and E. P. Wigner
Rev. Mod. Phys. 21, 400 – Published 1 July 1949
ABSTRACT
It is attempted to formulate the properties of localized states on the basis of natural invariance requirements. Chief of these is that a state, localized at a certain point, becomes, after a translation, orthogonal to all the undisplaced states localized at that point. It is found that the required properties uniquely define the set of localized states for elementary systems of non-zero mass and arbitrary spin. The localized functions belong to a continuous spectrum of an operator which it is natural to call the position operator. This operator has automatically the property of preserving the positive energy character of the wave function to which it is applied (and it should be applied only to such wave functions). It is believed that the development here presented may have applications in the theory of elementary particles and of the collision matrix.
5) Στην υποθετική ερώτηση του μαθητή (αν η ακτινοβολία με λ= 1km αποτελείται από φωτόνια και αν ναι είναι σωματίδια;) Δεν έδωσες απάντηση.
Χωρίς σχόλιο…… Διότι έγραφα.
«Αν με ρωτούσε ένας μαθητής μου αν μία κεραία εκπέμπει σωματίδια, θα απαντούσα ότι εκπέμπει ένα κλασσικό Η/Μ κύμα Αλλά θα μπορούσα να του υπενθυμίσω ακριβώς τότε ότι αποδεικνύεται ότι η ενέργεια του κύματος είναι πάντα κβαντισμένη, όπως είπαμε ήδη.»
Εννοούσα αυτό που είχα παραπάνω «Όπως αναφέρεις και εσύ η συνολική ενέργεια και η συνολική ορμή ενός επίπεδου Η/Μ κύματος είναι στην πραγματικότητα κβαντωμένες αφού πάντα είναι ακέραια πολλαπλάσια των ε=ђ
ω και p=ђk αντίστοιχα. Αυτή η αδιαίρετη μονάδα (πακέτο) ενέργειας είναι που ονομάζουμε φωτόνιο.»
6) Στην ερώτησή μου στον Στάθη αν για τα φωτόνια ισχύει και με ποια μορφή η αρχή απροσδιοριστίας θέσης- ορμής που ισχύει για τα κβαντικά σωματίδια (στην οποία αναφέρθηκες), επίσης δεν έδωσες απάντηση.
Ο τελεστής θέσης ενός φωτονίου δεν είναι καλά καθορισμένος με οποιαδήποτε συνήθη έννοια. Μια πιο ακριβής δήλωση θα ήταν ότι τα φωτόνια δεν μπορούν να εντοπιστούν τέλεια.
Το ίδιο πρόβλημα εμφανίζεται με οποιοδήποτε σχετικιστικό σωματίδιο όταν προσπαθούμε να το εντοπίσουμε σε μια περιοχή μικρότερη από το μήκος κύματος του Compton. Η αναπαράσταση θέσης Schrodinger ισχύει μόνο για μη σχετιστικά μαζικά σωμάτια.
Υπάρχουν δύο λύσεις στο πρόβλημα, που είναι συμπληρωματικές. Ο ένα τρόπος είναι στα πλαίσια μιας κβαντικής θεωρίας πεδίου να αντιμετωπίσουμε τα φωτόνια ως διεγέρσεις του κβαντικού πεδίου (κάπου το αναφέρεις και εσύ). Τότε δεν μιλάμε ποτέ για τον εντοπισμό φωτονίων στο διάστημα. Να θυμίσω αυτές (κβαντικές θεωρίες πεδίου) είναι οι πιο μοντέρνες θεωρήσεις
Ο άλλος είναι να επαναπροσδιορίσουμε τη θέση ενός φωτονίου στο χωροχρόνο και όχι στο χώρο μια χρονική στιγμή. Στον φορμαλισμό θεωρίας διαταραχών, για τη δημιουργία ενός φωτονίου σε συγκεκριμένο σημείο του χωρόχρονου με πόλωση ϵ, εφαρμόζουμε τον πεδιακό τελεστή του ελεύθερου φωτονίου ϵ⋅A σε ένα δεδομένο σημείο του χωρόχρονου. Ο τρόπος διάδοσης είναι τότε το άθροισμα σε όλες τις δυνατές χωροχρονικές διαδρομές της κίνησης του σωματιδίου. Μοιάζει λίγο με τις πολλές διαδρομές του Feynman και για την κίνιση σωματιδίου από ένα σημείο στο άλλο.
Υπάρχει και η περίπτωση να περιορίσεις τεχνικά ένα φωτόνιο σε οπτική κοιλότητα και μια εκδοχή της αρχής αβεβαιότητας προκύπτει στα στάσιμα που θα δημιουργηθούν στην κοιλότητα.
Τέλος η φράση "Άρη περιμένω τις θέσεις σου για τα προηγούμενα για να συνεχίσω." δεν νομίζω ότι προσιδιάζει σε μια κουβέντα μεταξύ συναδέλφων για οποιοδήποτε θέμα. Με κριτήριο αξιολόγησης μου έφερνε σε ασύγχρονη τηλεκπαίδευση, για να είμαστε και in με την εποχή. Το σωστό, νομίζω, είναι να λέει ο καθένας με θετικό τρόπο τις θέσεις του για να καταλαβαίνουν όλοι τι θεωρεί σωστό και το όχι και ποιο το πιθανό λάθος του άλλου.