关于光量子的频率问题
来自: 大统一之梦(真正的战斗,现在才开始。)
2012-10-11 14:44:37
有没有人知道,光量子频率的上下限是多少????? 最低的是1Hz吗?有能量仅为h这个作用量子数值的光量子吗???? 我想寻求一下大家的意见.......
-
int cmp (const void*, const void*) 2012-10-12 14:12:30
虽然你的头像跟我有一些关系,但是看起来我们对物理的感觉不太一样… 比如说关于引力波,我觉得它频率低还是挺正常的,因为线性近似的引力辐射,多极展开,最低阶贡献是四极辐射。能董张量要以这么复杂的方式,产生能激发可观测引力波的巨大幅度振动,很难想象其周期能小于一秒。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-12 14:58:15
也许吧,,,,我和你对于物理的感觉不一样。。。。。 我现在大一,还没有机会去学习高等物理的,现在也只是刚接触高等数学。不过由于高中时对物理很有兴趣,就看了一些关于相对论,量子力学,弦论,标准模型,GUT,超弦理论,以及圈量子理论等方面的知识,,我非常崇敬未来的万物之理——TOE的完美理论,,因而,由于高等理论知识的缺乏,我对于这些高等物理的认知都是首先建立在自己的感性认知上,其次再用自己所能了解的知识去理解它。。 所以,在这方面,我们对于物理的感觉可能很不一样。。。。。。 比如说,对于量子电动力学中,描述电磁力的量子场论就说,电磁力的传递媒介子——光量子,由于其频率没有下限(这里也说光量子无频率下限的),光量子的能量可以任意小,因而电磁力的力程是远程的。。。。对于这种解释,我却不能认同,我想,在远程处的电磁力作用,为什么不能是某个较低频率的光量子(我认为这种光量子,就是最低频率的光量子,亦即能量最下限的光量子,且能量就是h)来传递,虽然有ExT=h,这样的低频光量子会使T无法满足,但是,在两荷电子之间,既然媒介子是虚的光量子,那为什么不能有很多个这样的低频光量子同时作用,这样,在所要求的T时限内,就既能满足完成力的传递作用,又不破坏ExT=h的限制,这样解释,不是也可以的吗。。何必要说光量子频率无下限这样的条件。。况且,关于光量子频率下限的实验测量,好像实验室中测得的最低值目前也只是7.8Hz左右不是吗。。。。。
-
Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 组长 2012-10-12 18:12:36
能量量子化的意思是对于给定频率的模式,光子数可以可以一个一个地数,因此许多光子的能量是每个光子能量的整数倍。但是单个光子的能量可以是任意的数,这个数正比于光子的频率,比例系数是h. 只有对于给定频率的光,才有可能讨论其能量的最小单位、离散化等等。历史上确实从能量量子化开始的,但这种说法不准确。量子化的意义在于指出粒子数是量子化的,而不是能量或者动量是量子化的。事实上按你的思路,能量其实仍然是连续的而不是离散的,但是粒子数是离散的是没有争议的。
-
Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 组长 2012-10-12 18:28:22
也许吧,,,,我和你对于物理的感觉不一样。。。。。 我现在大一,还没有机会去学习高等物理的 也许吧,,,,我和你对于物理的感觉不一样。。。。。 我现在大一,还没有机会去学习高等物理的,现在也只是刚接触高等数学。不过由于高中时对物理很有兴趣,就看了一些关于相对论,量子力学,弦论,标准模型,GUT,超弦理论,以及圈量子理论等方面的知识,,我非常崇敬未来的万物之理——TOE的完美理论,,因而,由于高等理论知识的缺乏,我对于这些高等物理的认知都是首先建立在自己的感性认知上,其次再用自己所能了解的知识去理解它。。 所以,在这方面,我们对于物理的感觉可能很不一样。。。。。。 比如说,对于量子电动力学中,描述电磁力的量子场论就说,电磁力的传递媒介子——光量子,由于其频率没有下限(这里也说光量子无频率下限的),光量子的能量可以任意小,因而电磁力的力程是远程的。。。。对于这种解释,我却不能认同,我想,在远程处的电磁力作用,为什么不能是某个较低频率的光量子(我认为这种光量子,就是最低频率的光量子,亦即能量最下限的光量子,且能量就是h)来传递,虽然有ExT=h,这样的低频光量子会使T无法满足,但是,在两荷电子之间,既然媒介子是虚的光量子,那为什么不能有很多个这样的低频光量子同时作用,这样,在所要求的T时限内,就既能满足完成力的传递作用,又不破坏ExT=h的限制,这样解释,不是也可以的吗。。何必要说光量子频率无下限这样的条件。。况且,关于光量子频率下限的实验测量,好像实验室中测得的最低值目前也只是7.8Hz左右不是吗。。。。。 ... 大统一之梦假设光子的频率下限是7.8Hz,那么虚光子的寿命上限是(1/7.8)=0.13s,这段时间内虚光子最多传播 3E8 m/s * 0.13 s = 3.8E7 m 差不多是地球的直径的三倍。所以楼主大概相信电磁相互作用的力程不超过若干个地球直径,好吧,很有意思……希望有一天这个猜想可以被实验检验。 “什么不能有很多个这样的低频光量子同时作用” 如果有很多这样的光子的话,能量的测不准量就是很多7.8Hz,那么你还是要囧掉。你不可能用一个光子的能量涨落去产生很多光子来实现你设想的多光子虚过程。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-12 20:39:30
,,,我的意思是说,如果单个光量子的能量可以是任意的话,那么量子化的能量子假设也就没有意义了,,,因为这样看来它只不过是“为了解释实验现象而提出的无奈之举”罢了。。。因为实验室中始终无法探测到远程电磁力传递子——那种低频光量子,所以我对理论作出的“光量子能量无下限”的预测还是保留怀疑。。。。。 另外还有,其实远程电磁力间的媒介虚光量子不一定要有确定的能量值,两远程荷电子之间的力传递其实不一定非得要虚光量子经过两者之间的距离,用量子纠缠作用就行了,两方的虚子只要在T=h/E的时限内发生纠缠,瞬间就可以把力的作用传达。。。。不过,这得首先假设,发生电磁相互作用的两虚光量子在产生之初,就要相互纠缠(或者说,他们之所以会产生,就是在电磁力场的激发作用下,以相互纠缠的方式同时产生,同时相互作用的)。。。。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-12 20:55:17
假设光子的频率下限是7.8Hz,那么虚光子的寿命上限是(1/7.8)=0.13s,这段时间内虚光子最多传播 3 假设光子的频率下限是7.8Hz,那么虚光子的寿命上限是(1/7.8)=0.13s,这段时间内虚光子最多传播 3E8 m/s * 0.13 s = 3.8E7 m 差不多是地球的直径的三倍。所以楼主大概相信电磁相互作用的力程不超过若干个地球直径,好吧,很有意思……希望有一天这个猜想可以被实验检验。 “什么不能有很多个这样的低频光量子同时作用” 如果有很多这样的光子的话,能量的测不准量就是很多7.8Hz,那么你还是要囧掉。你不可能用一个光子的能量涨落去产生很多光子来实现你设想的多光子虚过程。 ... Everett具体远程电磁力作用的过程这里也说不清楚,不是说“用一个光量子的能量涨落去产生很多的光量子”,也可以用量子纠缠来说吧,这些许多的虚光量子同时产生,可以同时作用,这样是为了保证在规定的时限内把力的作用传递到,事实上,我们也区分不了到底是一个光量子还是多个光量子,可能就是原来的那个虚的光量子,只不过,在同一时间里他同时出现在了不同的位置,不过总的概率为1,,自然它的能量也就可以允许是低频的,而不是无限低频的。。。。。。
-
硬币 (一面一面又一面……) 2012-10-12 22:02:17
,,,我的意思是说,如果单个光量子的能量可以是任意的话,那么量子化的能量子假设也就没有意义 ,,,我的意思是说,如果单个光量子的能量可以是任意的话,那么量子化的能量子假设也就没有意义了,,,因为这样看来它只不过是“为了解释实验现象而提出的无奈之举”罢了。。。因为实验室中始终无法探测到远程电磁力传递子——那种低频光量子,所以我对理论作出的“光量子能量无下限”的预测还是保留怀疑。。。。。 另外还有,其实远程电磁力间的媒介虚光量子不一定要有确定的能量值,两远程荷电子之间的力传递其实不一定非得要虚光量子经过两者之间的距离,用量子纠缠作用就行了,两方的虚子只要在T=h/E的时限内发生纠缠,瞬间就可以把力的作用传达。。。。不过,这得首先假设,发生电磁相互作用的两虚光量子在产生之初,就要相互纠缠(或者说,他们之所以会产生,就是在电磁力场的激发作用下,以相互纠缠的方式同时产生,同时相互作用的)。。。。 ... 大统一之梦我只存疑关于量子纠缠的设想 量子纠缠大概不能用来传播力。纠缠态是有神奇的非局性质没错 不过他不能瞬间传播任何东西,包括信息,能量,力什么的 对这种瞬时的利用其实是十分十分有限的
-
酱腩菜籽 (格致在左,风月在右) 2012-10-12 22:51:38
假设光子的频率下限是7.8Hz,那么虚光子的寿命上限是(1/7.8)=0.13s,这段时间内虚光子最多传播 3 假设光子的频率下限是7.8Hz,那么虚光子的寿命上限是(1/7.8)=0.13s,这段时间内虚光子最多传播 3E8 m/s * 0.13 s = 3.8E7 m 差不多是地球的直径的三倍。所以楼主大概相信电磁相互作用的力程不超过若干个地球直径,好吧,很有意思……希望有一天这个猜想可以被实验检验。 “什么不能有很多个这样的低频光量子同时作用” 如果有很多这样的光子的话,能量的测不准量就是很多7.8Hz,那么你还是要囧掉。你不可能用一个光子的能量涨落去产生很多光子来实现你设想的多光子虚过程。 ... Everett虚光子应该是可以超过光速的吧。这样电磁相互作用依然是长程的
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 09:37:06
这个应该和频率是有关系的,,,,量子场论是对传递力的媒介子质量(能量)有严格限定的。。。。传递力的量子能量与作用距离是有关系的。。。。
-
int cmp (const void*, const void*) 2012-10-13 13:15:33
如果你考虑有限空间中的电磁波,比如说黑体空腔中,那么频率是离散的。但是当黑体空腔无限变大,这些离散频率的间隔会变得非常接近,实验上难以区分。我们为了处理方便,就认为每一个正实数都对应一个可取的频率。
-
硬币 (一面一面又一面……) 2012-10-13 13:37:19
你也说了“量子并没有被真得瞬间传送”, 这里有一个很重要的难点,远处的的那颗纠缠粒子在我们决定解纠缠量之前不能和外界有任何相互作用,否则就退相干。所以我们不能指望靠那颗纠缠的兄弟传递什么力,能量的东西。因为如果兄弟粒子要传递什么东西,都需要先和他那边的外界耦合上,但是为了保证纠缠不被破坏与外面的耦合是要不得的 p.s. 我对量子化的理解一直是像Everett说的那样。你的质疑我确实从来没想过,你的理解像是一种更加朴素的直观相信,要将“量子进行到底”的感觉。光子最低频率我不是很清楚,但是我大概知道对电子,他的频率或者波矢,是可以要多少就有多小的。光子与电子的量子化处理应该没有什么大的区别,除了一为玻色一为费米外
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 13:58:30
你也说了“量子并没有被真得瞬间传送”, 这里有一个很重要的难点,远处的的那颗纠缠粒子在 你也说了“量子并没有被真得瞬间传送”, 这里有一个很重要的难点,远处的的那颗纠缠粒子在我们决定解纠缠量之前不能和外界有任何相互作用,否则就退相干。所以我们不能指望靠那颗纠缠的兄弟传递什么力,能量的东西。因为如果兄弟粒子要传递什么东西,都需要先和他那边的外界耦合上,但是为了保证纠缠不被破坏与外面的耦合是要不得的 p.s. 我对量子化的理解一直是像Everett说的那样。你的质疑我确实从来没想过,你的理解像是一种更加朴素的直观相信,要将“量子进行到底”的感觉。光子最低频率我不是很清楚,但是我大概知道对电子,他的频率或者波矢,是可以要多少就有多小的。光子与电子的量子化处理应该没有什么大的区别,除了一为玻色一为费米外 ... 硬币对于玻色子和费米子的区别之一,我认为是这样的:玻色子以光速运动的形态,显现出频率值的特征(即表征能量),而费米子却是以静止质量的状态表征其能量的。。 其实在更深的层次上,我认为静止的费米子也是运动的的,可以认为,玻色子是以直矢光速形态运动的量子,而费米子是以环圈形式光速运动的量子,,,。这样,费米子有静止质量,和玻色子有光速频率值实际就是一样的了。。。 所以,如果所有费米量子的静止质量都在一个有限范围内的话,那么,所有玻色子(自然也包括光量子)的频率值也必在某个有限的范围内。。。。。
-
Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 组长 2012-10-13 15:12:46
多数人都同意光子的频率是有上限的,这一点上你和主流没有差别。 但是你好像特别希望光子频率有下限,用主流的话说就是光子有静质量。当然光子到底有没有静质量确实是一个有趣的问题,楼主可以看这里:http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html 我查了一下Wikipedia,目前的光子质量上限是1E-18 eV,也就是0.0001Hz (看这里http://en.wikipedia.org/wiki/Photon#cite_note-12) 所以说实验已经突破了1Hz的频率下限,楼主是不是很纠结。
-
硬币 (一面一面又一面……) 2012-10-13 15:42:17
对于玻色子和费米子的区别之一,我认为是这样的:玻色子以光速运动的形态,显现出频率值的特征( 对于玻色子和费米子的区别之一,我认为是这样的:玻色子以光速运动的形态,显现出频率值的特征(即表征能量),而费米子却是以静止质量的状态表征其能量的。。 其实在更深的层次上,我认为静止的费米子也是运动的的,可以认为,玻色子是以直矢光速形态运动的量子,而费米子是以环圈形式光速运动的量子,,,。这样,费米子有静止质量,和玻色子有光速频率值实际就是一样的了。。。 所以,如果所有费米量子的静止质量都在一个有限范围内的话,那么,所有玻色子(自然也包括光量子)的频率值也必在某个有限的范围内。。。。。 ... 大统一之梦楼主提醒的对,的确,我拿电子和光子比不大准确 我说的那个也是非相对论量子力学里的电子行为,应该不可做为参考比较 继续看你们的讨论
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 16:24:11
多数人都同意光子的频率是有上限的,这一点上你和主流没有差别。 但是你好像特别希望光子频率有 多数人都同意光子的频率是有上限的,这一点上你和主流没有差别。 但是你好像特别希望光子频率有下限,用主流的话说就是光子有静质量。当然光子到底有没有静质量确实是一个有趣的问题,楼主可以看这里:http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html 我查了一下Wikipedia,目前的光子质量上限是1E-18 eV,也就是0.0001Hz (看这里http://en.wikipedia.org/wiki/Photon#cite_note-12) 所以说实验已经突破了1Hz的频率下限,楼主是不是很纠结。 ... Everett你错了,,,这个只是目前实验室“测得”光量子的静止质量下限值。。这是为了证实光量子静止质量为零的实验,,,,而且这个数据并不准确,,,因为他是计算出来的。。。。。。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 16:35:34
正如上面所说的,,实验室中测得光量子的静止质量也没有为零呀,,,。。。 你说严格的理论规范,要求光量子的静止质量必须为零,,,但是,光量子的静止质量为零,这种要求,最初不是量子场论与狭义相对论结合的理论预测吗?/? 可现在,狭义相对论似乎也需要修改呀,,现在不是有一种叫做“双重狭义相对论”的修改版本吗???那里要求的光量子可以允许有静止质量的。。。。。
-
Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 组长 2012-10-13 18:35:32
为什么我不能理解这个定义? 普朗克时间 = 5.39E-44 s 这种周期的振动,频率 = 1/时间 = 1.85E43 Hz 1.85E43 Hz 怎么就被定义成 1Hz 了? ------------- 事实上1.85E43 Hz就是光子频率上限的估计,不是下限……
-
Logogogo (Carry on and on) 2012-10-13 18:37:39
亲,测“零”的实验人类还没有做出来过呢…… 测量是会有误差的,即使仪器允许,量子力学的测不准原理也不会允许。所以,请注意Everret所说的细节,实验给出的是“上限”,也就是误差的界限。 但是这个误差离理论预言(或者说要求)的值已经差不了太远了,所以在“误差允许的范围内”,QED是“可信的”,光子是“可以”被认为是无质量的。而有质量的光子尚无存在的理由。这就是物理学家说光子质量为零的原因。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 21:00:35
如果我们反过来,把光量子在一个普朗克时限内振动一次作为光量子的单位元频率,那么,所有的光量子频率都将是单位元频率的分数级形式,如1/2Hz 元,1/3Hz元,……1/nHz元,这样定义,就是说,不看光量子在一秒内振动多少次,而是看光量子在振动一次中需要多少个普朗克时间。。。。这样,很明显,光量子在振动一次中不可能需要无限多个普朗克时间。。。。
-
大统一之梦 (真正的战斗,现在才开始。) 楼主 2012-10-13 22:20:51
这个上限值,我觉得就得从实验室来检测了,,。 另外,那个7.8Hz 的超低频好像也是几十年前测得的,我也没查到现在最新的光量子频率测量值。。。好像也有的,大概是只有0.1Hz 级左右。不过,我还是觉得,1Hz 比较和谐一些。。。。。。
-
Everett (╮(╯▽╰)╭~(= ̄ U  ̄=)~) 组长 2012-10-13 23:04:21
啊啊啊,楼主~你到底明白国际单位和自然单位的区别没? 楼主醒醒~~~不要再纠结于Hz这个单位了,你把大统一之梦的理论建立在Hz这样一个人为规定的单位之上,我都替你捉鸡啊……
-
K (我将死而又死,以体会生之无穷) 2012-10-13 23:06:58
你如果做了会发现,所有频率的相互作用的虚粒子都对结果有贡献,也就是现实的物理,两个电荷之间传递相互作用的虚粒子所有频率态都对结果有贡献,最后只剩下一个静止质量一个真正的物理量进入理论。当然零静止质量的虚粒子,我们计算的时候必须要取红外截断,也就是假设一个光子的低频极限,使积分收敛,但是这样做的实际意义是我们的探测器跟物理系统的耦合时间总是有限的,低频极限的光子总是无法进入我们的理论,因此这样做。从这个意义上来说,你可以说光子有低频极限,但是确实,这个低频截断不影响任何你得到的物理结果。因为我们做的是相对于实验事实的有效理论,而实验探测器总是有频率下限截断的。
你的回应
回应请先 登录 , 或 注册相关内容推荐
最新讨论 ( 更多 )
- 找大佬 (abu)
- 文科生想学物理,有什么教材可推荐吗? (Jeanne d'Hsiu)
- 有无物理厉害的人帮忙解答问题 (是星星吖)
- 求助:应用物理(微电子) 光电信息工程 (Guanlun)
- 物理光学怎么学 (图南)