為什麼光子沒有坐標表象中的波函數?
我看的是 Scully 的量子光學,感覺他對光子波函數的局域化不能令人滿意。這其中存在什麼問題導致難以搞出光子的坐標表象波函數呢?
Scully那本書關於光子波函數的那一段(第一章末尾)確實語焉不詳,讓人容易產生誤解,事實上,任何光子態是有波函數的, 以一維為例,如果我們有量子態 ,那麼由二次量子化的場算符傅里葉變換 可以直接得到光子在坐標表象下的波函數 。事實上,第六章處理spontaneous emission的光子的場強分布就是這麼做的。順帶一提,這種做法在處理光子的輸運性質時非常常見。
最後吐槽一句,這本書求廣不求精,不適合新手入門,適合研究的時候作查閱資料所用。新手入門推薦Gerry和Knight的introductory quantum optics,白痴都能看懂。
光子是相對論性的,相對論量子力學中不存在坐標表象
其實是有的,只是不常用。例如壓縮態的部分,在動量空間和坐標空間都有分布,這其實就是波函數了,在計算的時候也要考慮坐標空間波函數的。
Scully的書重點是原子光學,比較好的討論了光和原子相互作用的問題,基本上是Scully早年工作的集合。現在看可能有點過時,對光子很多性質的討論其實是缺失或者不夠完備的。建議參考其他教材,比如他的學生Wolfgang的《相空間量子光學》,對光場的性質講的更加到位。
不是沒有波函數,是沒有束縛態波函。
束縛態和自由態,區別很大。
光子只有自由態波函數,沒有束縛態波函數。
目前為止,光子還不受其它作用力的影響。電磁力本身就依靠光子來傳遞,光子不能給自身施加作用力,當然就沒有束縛態波函數。
現在沒有答案的,就是光子和引力之間的作用,無法用量子力學來表達,這個是引力量子化的問題,目前還沒有解決。
很多物理教材,很多學物理的,兩者之間的區別,都沒區分清楚。大談光子無法用波函數表示,都是錯誤的。
對於我來說,這個問題真的超出了知識範圍。或者說,好巧啊,這個剛好是我的知識盲區。
感覺你是不是把「光子」真的當成是一種我們生活的這個宇宙自然界真實存在的「粒子」了?如果那樣的話你就大錯特錯了。我們生活的這個宇宙自然界中不存在「光子」這樣一個「基本粒子」!因為「光」是宇宙自然界中的「一定頻率段電磁波」的「總稱」。請你靜下心來仔細想一想這裡面包含了多少單一頻率的電磁波呀?能夠用「光子」這一個「稀里糊塗」的物理名詞都包含進來嗎?又或者有無數多種「光子」嗎?顯然是不可能的呀!估計也正因為如此所以雖然這麼多年來那麼多人吵吵來吵吵去到現在仍然沒有給「光子」下一個清晰準確的「物理定義」!是不是很搞笑呀?現實就是如此!都是愛因斯坦先生惹的禍。
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