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量子的退相干与光子的自干涉现象

2012-04-03

在人间按:这篇文章所说的一切问题将被“延迟实验”解决并证明。确实是主观的介入,改变了客观的世界。

 

在人间:高月明先生在核心秘密:波粒二相性一文中,关于"量子退相干"这个实验,得出的结论过于草率。这个实验的关键是在那个光源,而不是主观的介入。量子的不确定性和不可测量性,是因为现在科学的测量手段都会对被测量物产生干扰啊~~其实问题的关键是光子的自干涉现象,我觉得因为粒子移动自身产生的电磁场反过来又影响了它自身的运动,感兴趣的话可以看看下面的文章。

 

核心秘密:波粒二相性原文如下:

实验7.

 

当科学家在缝隙处放上监视器,再用电子枪向带有两个缝隙的挡板发射许多电子的时候,竟然惊讶地看到,电子们(或者说一道光波)在监视器处突然变成了如台球(即颗粒状)一样的粒子嗖嗖地飞过,而且在后面的屏上不再形成干涉条纹,而是如同在实验2中用台球枪向带有两个缝隙的挡板发射台球时的情况一样,在屏上会形成两道电子条纹。就是说,在缝隙处放上监视器的实验完全证明了电子是个粒子,而且其波的属性立刻消失了。

 

也即如同在实验2中发射台球的情况一模一样,一个电子粒子一次也只能穿过一个缝隙。即一个电子绝不会像波一样同时穿过两个缝隙。比如说,假如你只发射一个电子,那么如果在缝隙1处看到一个电子通过了,那么在缝隙2就绝不会有电子通过。如果在缝隙2处看到有电子通过了,那么缝隙1处就绝不会有电子通过。

 

非常清楚地说,如果装上了监视器,电子就变成了一个我们非常熟悉的常识性的状态——它是一个实在的粒子。而且如同实验2中的台球一样,一个电子粒子一次也只能穿过一个缝隙。这个实验非常清楚地证明了,电子是一个点状的粒子。(简短延伸一个问题:即是当你发射1个电子时,你无法通过什么样的规律去预测和确定这个电子是会穿过缝隙1,还是会穿过缝隙2。无法确定即是不能确定,也就是具有不确定性。这就是非常著名的“不确定性定理”。这个定理好像很平凡,实际它所带来的意义极为深奥。爱因斯坦在反对这一定理时曾说过著名的一句话:“上帝不掷股子”(今天早已证明爱因斯坦在这一问题上犯了个错误)。因为这一问题太深奥,尤其与因缘果报的联系,所以先留下这一问题,以后篇章会逐步解析。)

 

实验8.

 

关键的地方出现了:当科学家一但在缝隙处撤出任何监视器,再发射许多电子的时候,那么在后面的屏上“干涉条纹”突然又出现了。

 

因为是看到“干涉条纹”的出现,所以人们又必须认为“电子”是个波。虽然人们撤出了监视器而无法看到两处缝隙处的情况,但通过“干涉条纹”的出现,完全100%地确定,当许多电子在穿过两处缝隙的时候是以波的形式运动的。

 

 实验9.

 

也就说,情况发生了改变,当你没有去“看”的时候,就算是一个电子也是以波的形式在空间中穿行,而且在穿过带有两个缝隙的挡板的时候,也是以波的形式——好像使用了分身术一样,穿过两个缝隙,在后面的屏上显示出干涉效应(这一干涉效应很复杂,以后篇章会进一步论述)。

 

以上的实验有什么神奇的地方吗?

以以上实验为基础,一个让包括科学家在内的所有人都感到不可思议的现象出现了:

如果在缝隙处放上监视器,每一道电子波都会被逼着显身为一个粒子,在穿过两处缝隙中的一处后打在后面的屏上形成一个亮点。你绝不会看到这个电子会同时穿过两处缝隙:即如果你在缝隙1看到电子,缝隙2就绝不会在有电子通过。如果你在缝隙2看到电子,缝隙1就绝不会有电子通过。这是非常浅显的道理,即是一个显身为粒子的电子绝不会同时穿过两个缝隙。

 

但是,一但撤除监视器,那么瞬间“粒子”消失了。打在屏幕上的不再是一个粒子,而是干涉条纹。也就是由这个干涉条纹的出现,我们必须承认当电子穿过两处缝隙的时候不再是一个粒子,而是一道波。

也就是说,现在的情况发生了根本的改变,如果你不去看它的时候,这个电子就以波的形式同时穿过来两个孔。更形象地说,即如同一个台球同时穿过了两处缝隙。

 

核心秘密出现了:更加清楚地说,一个电子在你没有去看它的时候,它是一个球状波。或者再更加清楚地说,一个电子以球状波的虚无的形式存在于宇宙中的任何地方(注意:你、我、石头、玫瑰花瓣、清风,都是由电子组成的)。一旦你去看它了,它就瞬间成为了一个实在的东西——确定为一个实在的点粒子,即由虚无成为物质。

 

为什么会成为一个实在?

答案是,是你“逼着”它成为实在东西的。没有你的存在,宇宙中任何一个物质都是没有介质的虚无的波。而且,因为有了你的存在,任何的虚无都必须成为实在。

最终,是什么决定一个电子是粒子还是波的?答:是你!是观察!是一个有意识的人!而这就是实相!这就是心物一体!觉者佛也,心即是佛,如此,既是生命存在的意义!

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4c9c7ee10100dp9o.html

 

单电子通过双缝干涉图样形成过程的直接观察 


   1988年,日本人A.Tonomura、J.Endo、T.Matsuda和T.Kawasaki利用带有电子双棱镜和位置感光电子计数系统的电子显微镜成功地记录了一系列单个电子通过时干涉图样的建立过程〔10〕,证明了电子的波粒二象性,而这类实验曾被认为是不可能实现的思想实验.实验装置如图4所示,实验有如下特色:

 

   1) 电子枪发射电子采用场发射方式.一般干涉图样的质量对电子束有两个要求:①单色性尽可能好以避免其经电子透镜后产生较大的色差;②亮度足够大以保证被放大1 000 000倍之后的像仍可见.电子枪可分为两类:热发射型(主要靠加热钨丝发射热电子)和场发射型(利用强电场从未加热的金属尖端将电子拉出).场发射型电子枪发射的电子束的单色性要优于热电子. 
  2) 采用了二维位置感光电子计数系统.这是一个荧光底片与光子计数成像搜索系统(PIAS)的组合,其计数损失和检测噪声均小于1%,即当一个50 kV的电子打到荧光底片上时,在电子到达处约有500个光子产生,光子通过纤维板激活光阴极而产生光电子.光电子通过静电透镜被加速至3 kV,在多通道板(MCP)的表面成点像,其上电子数目的积累和电子到达的位置由位置传感器记录.电子到达每一个通道的信号被送到存储器中且积累的光电子像点被显示在电视监视器的荧光屏上.装置如图5所示.干涉图上清晰地记录下了单电子通过双缝时干涉图建立的完整过程.与光子相比这一技术的难度要大得多,单个光子的到达可直接记录在移动底片上,而光子的波长比电子波长大得多,对于电子需使用高灵敏度的电视摄像机才能记录下来. 
  3) 通过改变中间透镜的焦距控制电子流量.此实验平均可达每秒1 000个电子,可使电子干涉图的形成有一个合理的时间,例如20 min,电子枪到屏的距离是1.5 m,连续通过的两个电子间平均距离150 m,电子波包长度约1 μm,可推断出两个电子同时出现在电子枪与屏之间的机会非常之小,两波包相遇的机会也很小. 
  这个实验成功地证明了电子的波粒二象性.由于单电子通过双缝,电子-电子相互作用在干涉图形成过程中不存在,因为下一个电子尚未从电极中出来,前一个电子已被接收器检测到,这证明了电子的波性.又因为电子被观测到时有确定的位置,这证明了电子的粒子性.电子计数系统和放大技术的结合使Feynman的纯“思想实验”成为现实,干涉图建立过程准确地与量子力学的预言一致.单电子干涉图的形成如图6所示.  
图6 单电子双缝干涉图的形成:(a)8个电子,(b)270个电子,(c)2 000个电子,(d)60 000个电子

 

量子力学哲学诠释概述 

  在哲学层面上思考量子力学,则无需涉及复杂的数学细节,一个简单的双缝干涉实验已包含了量子力学的全部奇异之处。 
  考虑光子由一个光源出发,通过与光源等距的两条平行狭缝,射到感光屏上,在屏上呈现出光子的分布。在实验中,先分别打开一条狭缝,关闭另一条,这时感光屏上的强度分布为光子通过单缝的衍射图样。然后将双缝同时打开,这时在屏上得到的是光子通过双缝后形成的干涉图样。这个实验反映了光的波动性。 
如果在光源处换上一架机(百度)枪,则子(百度)弹通过双缝后的分布等于两个单缝分布的直接相加,这里不发生干涉现象,反映了经典粒子的特性。 

   如果在光源处换成电子枪,则结果与光子干涉实验相一致,而与经典粒子的结果不一致。 
  那么是否就可以把电子理解成波呢?按这种解释,电子波到达双缝时,形成两个子波,这两个子波相互叠加产生干涉花样。但是,这样的解释意味着电子在双缝处被分成了两部分,分别通过双缝,这显然与电子的粒子性相矛盾。同时,如果电子是波,那么单电子的衍射条纹应该是分散的分布着,但事实上,却是单个的点。 
  那么是否可以把电子理解成粒子呢?按这种解释,电子在双缝处不会分解为两个,而是只从其中一条通过,并射到感光屏上形成一个感光点。这虽然解释了电子的粒子性,但也会产生一个矛盾,既然电子只经过一条狭缝,那么另一条缝的启闭不应该对电子的运动有什么影响,因此,先分别打开一条狭缝得到两种衍射图样,它们的相互叠加应该与同时打开双缝相同,不应该出现干涉。同时,按粒子观点,电子应该落在屏上同一个点上,而不是呈衍射条纹,这也与实验结果矛盾。 
  所以,用经典的波或粒子概念理解上述实验现象都会产生矛盾,现在流行的是一种波粒二象性的解释:和微观粒子相联系的波是一种概率波,波函数在空间中某一点的强度与在该点找到粒子的概率成比例。按这种理论,当双缝同时打开时,电子有可能通过其中任何一条,不会分成两个。只打开一条缝时,对电子来说只有一种机会,与双缝同时打开是有区别的,应用不同的概率波来描写。电子通过双缝后,概率波相干而产生干涉图样,亮条纹的地方波的强度大,电子落在这里的概率也大,电子数目多;暗条纹的地方波的强度小,电子落在这里的概率小,电子数目少。 
 
   这种解释实际上是对经典粒子解释的一种改进,粒子不是按经典力学的规律运动,而是按一种概率的规律运动,这种概率用波函数描写。由于这种解释能说明各种实验现象,因而被广泛接受。但也有很多人对它不满意,因为波函数只能描述电子在空间各点出现的概率,而不能给出确定的位置,如果问电子射到屏幕之前在什么位置,则难以回答:作为粒子它只能在空间中的某一个点,但是,如果电子在某一个点上,则意味着电子在这一点的概率为1而在其它各点的概率为0,而这与波函数矛盾。流行解释对此的回答是,在某一点找到电子的概率和电子在某一点的概率是两回事,在某一点找到电子的概率不是1不等于电子不可以在某一点。这样的解释显然不能令人满意。 
  粒子与波两种物理图景就这样被整合到了一起,物理学家们学会了不去追问为什么,而是记住一套规则,在该用粒子性的时候用粒子性,在该用波动性的时候用波动性,这样就可以保证计算结果和实验结果一致了。

 
  量子理论的不自然还体现在波包坍缩问题上:在微观世界出现了两种物理过程,在电子射到屏幕上之前,它的运动遵循连续的薛定谔方程;但在射到屏上的一瞬间,连续的过程发生了中断,描述电子运动的波函数发生了坍缩,电子好象忽然进行了一次决策,选中了它要投射的那个点。这一过程是怎样发生的,又该怎样理解它与前面连续过程的关系,对这一问题量子力学不作回答。 
  反对主流解释的著名物理学家有薛定谔和爱因斯坦。薛定谔直到晚年都在尝试用一种波包理论解释电子的粒子性,他希望建成一个只有波没有粒子的物理图景,但最终没能成功。爱因斯坦没有建造什么有关理论,但他与波尔长达几十年的持久论战更为著名,其最终的表现形式就是著名的EPR悖论。爱因斯坦认为,现在的量子理论只能算是一个过渡,现有理论与其说是把问题解释清楚了不如说是用一个精心设计的概念网把质疑的人暂时阻住了,他认为,不管这个概念网构造的多么精巧,最终总是要被攻破的,所以,他在同波尔的论战中一直采取进攻的策略,他要揭示量子力学的矛盾,把哥本哈根的追随者从梦乡中惊醒。奇怪的是他为此努力了多年竟然没能成功,但他还是把一句话深深刻入了人们的脑海,“量子力学是不完备的”。波尔在去世前一天的晚上,仍然在画一张爱因斯坦量子箱的草图,画在他实验室的黑板上。他曾经和爱因斯坦就此问题争论了多年,当他将要离开这个世界的时候,念念不忘的还是这个问题。

 

由上述材料整理一下思路 
1.电子与子弹类的普通粒子显然不同,由单电子双缝衍射实验得到的分布,它呈现出波粒二向性,既人们可以在脑中想象它按照波函数的概率运动,而人们进入实际观测时,它呈现明确的粒子特性.会明确的由某个缝穿过,落到观测的感光板上. 

2.大量的单电子(每次相隔一段时间发射一个电子)累积后.感光板显示出干涉条纹,表明单电子的落点仍然由想象中的波控制.想象中的波还在潜在的发挥效力,造成了电子落点分布明显呈现出干涉条纹 

3.我想假设一种观点,在这里,讨论的关键可以换个思路,可以落在电子分布受一种潜在规则的控制上.原先的思路,想要单电子形成干涉条纹,一定要它以波函数方式同时由两个缝穿过才能自己相互干涉.这显然是太具象的一种思路.换个角度,如果我们不那么具象,我们试着假设有隐秘的规则(尽管实验条件是真空,但是我们不能否认世界上存在一种可能性,存在有我们现在还理解不了的隐秘物质)形成了通过两条缝分别有两个潜在的波相互干涉,干涉的结果就是单电子落点受到影响.这也是一种可能性,基本上哲学和物理的分歧也出现在这里.对于那些隐藏的力量,物理学的观点总是不太欢迎它们,但是这样一来,把自己也逼进了死胡同.我们注意一下,波粒二象性里的波,也是粒子运动的"概率"规则,这里,有隐秘规则隐秘力量存在已经很明显了 

 

http://tieba.baidu.com/f?kz=470414740

 

附:

量子退相干实验
http://baike.baidu.com/view/1036100.htm

 

  费曼说的双缝衍射现象所包括的“量子力学唯一的奥秘”,不仅因为它似乎显示了“经典概率论”不适用于微观过程,还因为它似乎显示了更令人绞尽脑汁的“量子退相干”现象。

  在《费曼物理学讲义III》一书中,作者构思了一系列理想实验,其中之一是:如果在电子的双缝衍射实验中加上一个光源,放置在第一块隔板的后面的两条窄缝之间,使我们“看得见”每一个通过电子到底通过的是第一条缝还是第二条缝,则屏上的衍射图形就失去干涉条纹。如果移去光源,则又会重新出现干涉条纹。“量子退相干”就是指这种由于“观测”而导致的相干性消失的现象。

  波尔的“互补原理”对“量子退相干”作了如下解释:微观物体的运动具有粒子与波的双重属性,但在同一实验中二者是相互排斥的。在电子的双缝衍射实验中,测量粒子通过哪一条缝强调了电子的粒子属性,与粒子性互补的波动性便被排除了,从而导致干涉条纹的消失。

  海森堡则用他的“测不准关系”对“量子退相干”作了如下解释:根据测不准关系,准确知道某一电子垂直于路径方向的位置,意味着不能准确知道该电子垂直于路径方向的动量,从而造成屏上干涉条纹的消失。费曼因此而把测不准关系表成:“不可能设计出这样的仪器,它能确定电子通过双缝中的哪一条缝,同时又不扰动干涉条纹。”

  如果说量子力学是物理学的难点,那幺“测量理论”就是量子力学的难点。而量子退相干现象就是量子力学的测量理论的中心问题。量子物理学家们关于“量子退相干现象”的意见可大致分成两种类型。

  一种以冯?诺伊曼为代表,他在《量子力学的数学基础》一书中提出了或许是最早的测量理论,其中有如下命题:

  “观察者在测量终结时看到仪器指针的读数,是导致被测量的对象从不确定状态过渡到确定状态的决定性因素。因此,如果不提到人类意识,就不可能表述一个完备的、前后一贯的量子力学的‘测量理论’”。

  按照冯?诺伊曼的这种意见,“主观的介入”乃是量子退相干的根本原因,换句话说,量子相干性消失,归根结底是由于“人眼的一瞥”。

  德国物理学家吉?路德维希则持的相反的观点,他拒绝“感觉”、“知识”和“意识”等用语出现在物理学中,并且把宏观仪器看成一个处于热力学亚稳态的宏观系统,把测量理解为宏观仪器受到微观系统的扰动向热力学稳态演化。因此,测量不再是“客体与主体之间的一个不可分的链环”,而是一个“微观系统与一个宏观系统之间的一个不可分的链环”。

  意大利物理学家丹内里、朗格和普洛斯佩里在路德维希的工作的基础上建立了一种精致的测量理论,简称为D-L-P理论。按照这种理论,测量之所以导致量子态相干性的消失,是被观测的微观系统自身经历的一个具有“各态历经”特征的过程,并不需要“人眼的一瞥”。

  在路德维希的工作的基础上建立另一种的测量理论是“退相干理论”,它把测量过程中量子态相干性的消失理解为由于“量子纠缠”而导致的一个动力学过程,即使观察者不在场也照样发生,其中仪器只不过起着“记录”的作用。

  在这里,我们不去考察D-L-P理论与“退相干理论”之间的异同,仅提出如下问题:能不能用实验来判定路德维希的观点与冯?诺伊曼的观点孰是孰非?

  让我们回到费曼的关于“观察电子”导致干涉条纹消失的理想实验。在这个实验中,我们满可以放置上光源而不观察电子,从实验结果是否出现干涉条纹就能判定测量过程是否要求“主观的介入”了。

  费曼本人没有对这一问题给出确切的回答。他一方面说:“也许这是由于点上光源而把事情搞乱了?……我们知道,光的电场作用在电荷上时会对电荷施加一个作用力。所以也许我们应当预期运动要发生改变。不管怎样,光对电子有很大的影响。在试图跟踪电子时,我们改变了它的运动。也就是说,光对电子的反冲足以改变其运动,……这就是为什幺我们不再看到波状干涉效应的原因。”按照这种作用机制,只要点上光源,不论我们观察不观察电子,干涉条纹都会消失。可另一方面,费曼又说:“假如电子没有被看到,我们就会发现干涉现象。”还说:“当我们观察电子时,它们在屏上的分布没有干涉条纹;当我们不观察电子时,它们在屏上的分布有干涉条纹。”照这幺说,即使点上光源,只要我们不观察电子,干涉条纹就不会消失。

  我们看到,费曼的上述回答是自相矛盾的。然而,如果想借助于费曼的理想实验来判断上面两个结论孰是孰非,困难并不在于费曼的上述回答,而在于如下事实:电子太小,我们不能光的照耀下跟踪它。因此,还须作一些技术上的改进我们才能实现费曼的这个理想实验。


http://baike.baidu.com/view/1036100.htm

 

光子自己和自己干涉?——《原子论的历史与现状》读书笔记

船山顶上草/文

Each photon then interferes only withitself. Interference between two different photons neveroccurs.——P. A. M. Dirac

自打我学量子力学以来,有件事就一直没弄明白:所谓“光子自己和自己干涉”究竟是怎么一回事?
凡是学过光学的人都知道,光线打到一对双缝时,只要两缝间隔不太远,就会出现干涉条纹。如果我们把光强减弱,使光源发出的光不是一束光波,而是一个个光子,让光子一个个地发射,在前一个光子打在屏上之后,再让后一个光子发出,那么这少量光子将在屏上形成随机分布的图案。随着光子的增多,屏上逐渐显示出与光子束即光波的情形相同的干涉条纹来。

我们应该怎样解释这种现象呢?一种解释是:每个即将发射的光子都能够与已经打在屏上的光子发生干涉。但是这意味着一个尚未发生的事件能够与已经结束的事件发生相互作用,违反时间因果律,所以这种解释显然是错的。于是我们又有了第二种解释:每个光子都自己和自己干涉。这就意味着每个光子自身都同时经过两个狭缝,所以才能自己与自己干涉。但在打到屏上之前,又变成了一个粒子,随机落到屏上某点。而这个随机点又遵从某种概率分布,使得大量光子呈现出干涉条纹。这第二种解释就是狄拉克在他的名著《量子力学原理》中说的那句神奇的话:“光子只和它自身干涉。干涉不会发生在两个不同的光子间。”

真是匪夷所思!试问,光子是怎样同时经过两条狭缝的?难道它真有分身术不成?惠勒就曾用一幅漫画表示过光子的这种怪异的行为——某滑雪者经过一棵树,他滑过的轨迹在经过树时一分为二,左脚从树的左边经过,右脚从树的右边经过。

中科院某研究所还曾在博士生入学考试中出过这个问题,问干涉是光子之间的干涉还是光子自身的干涉?显然,出题人期待的是后一个答案。然而,这个答案本身却是错的!

曾谨言在他的《量子力学·卷I》中以脚注的形式给过一个解释。他认为,量子力学中干涉的并非粒子,而只是概率幅,对于只涉及单光子的事件,人们可以简单说一个光子自己与自己干涉,而在涉及双光子态的干涉时,人们就难以简单说这个光子与那个光子干涉。这个解释依然很晦涩。固然,量子力学处理的基本对象是概率幅,无论是“波”还是“粒子”,都只是人们对微观世界的一种比喻,并非微观世界的客观实在本身。但是概率幅也很难让人认同为微观世界的那个客观实在,它也只是那个客观实在的表象。那么,那个客观实在究竟是什么?没有人知道,就像康德的“物自体”一样,隐藏在现象的下面令人难以琢磨。而且这种说法还是解决不了我上面的疑惑——光子是怎样自己和自己干涉的?

今天读了关洪的《原子论的历史与现状》,书中“电磁场的各种量子状态”一节的叙述,让我彻底明白了其中的奥秘……

既然说光子,它的粒子性就起主导作用,也就是说光子是“局限在空间各点的”(爱因斯坦)。那么这种在空间中定域的微粒怎么样能够既在一支分光束里面,又同时在相隔一段宏观距离之外的另一支分光束里面的问题,以及一颗光子微粒怎么样可以在双缝衍射装置里同时穿越两条相隔一段宏观距离的狭缝的类似问题,将永远说不清楚。

这是因为,在空间传播过程中,光子概念是不适用的!

巴仑泰指出:“严格说来,不是光子在干涉,既不是它们自己在干涉也不是它们之间发生干涉,而是在电磁场中出现干涉图样。”“要记得电场和磁场以及相应的量子力学算符(而不是光子的位置和动量)才是理论的基本变量。光子仅仅作为派生的量,即场的一种元激发进入理论。”不应当“仅仅把场看作是粒子流”,“不可能用一种光子气体去代替电磁场”。

在传统的量子力学里,电磁场是描写电磁相互作用的算符,没有对电磁场状态的描述,没有像写出电子的波函数那样写出光子的波函数。这是因为,原则上不能在坐标空间里描写光子的运动。要描写光子的产生和湮灭,需要运用场的量子化方法,即运用光子的产生算符和湮灭算符的方法。所谓电磁场的量子力学描写或者电磁场的量子状态问题,不是光与微观粒子散射之类的量子电动力学问题,而是如光学器件中的量子光学问题。

我们知道,量子力学里谐振子系统的哈密顿算符是两项的和,一项含有坐标的平方,另一项含有动量的平方。相似地,电磁场的总能量也是两项的和,一项含有电场的平方,另一项含有磁场的平方。于是,把电磁场按简正模展开的分量与谐振子里的坐标或者动量作适当的对应,就可以得到用谐振子问题的升降算符表示的场量,我们把它们解释为光子的产生和湮灭算符。这样我们就得到了光子数本征态。

处在谐振子的定态中的粒子,其坐标的平均值和动量的平均值都等于零。相应地,光子数本征态的电场平均值和磁场平均值也都等于零。由此可见,光子数本征态是与经典电磁场相距甚远的一种状态。不仅如此,一般说来,根据测不准关系,任意状态中粒子的坐标和动量是不可能都取涨落为零的确定值的。与此相对应,处在任意状态中的电场和磁场,亦不可能都取涨落为零的确定值。此外,量子力学里还有关于相位和粒子数的一个类似测不准关系的关系式。根据这一关系式,在光子数本征态即光子数完全确定的状态上,场的相位是完全不确定的。从这个角度也可以看出,光子数本征态的确是一种非经典特性十分突出的状态。想当然地用具有确定光子数的状态的概念即光子的概念去描述光的传播、干涉和衍射等问题,注定要遇到不可克服的困难。

正是为了能够适当地描写光的传播、干涉和衍射等问题,格劳伯于1963年提出了相干态的概念。简单说来,相干态就是湮灭算符的本征态。相干态由无限多个光子数本征态叠加而成,它是一种光子数很不确定的状态。并且计算指出,相干态是电场和磁场的涨落都相当小的状态,而且也是场的相位高度确定的状态。

电磁场具有不同的量子状态,其中一些适宜于用光子语言描述,另一些则不适宜于用光子语言描述。即使是光子数本征态里的光子,一般也不可以在坐标表象里描述它们的运动。但是,电磁场与物质相互作用时必定以光子的形式出现。

借用格劳伯的话给狄拉克这句困扰了物理学家和物理系学生很多年的名言作个总结吧:“总而言之,那几篇讨论文章以及狄拉克的名言本身,从根本上说都是错误的。为了纪念狄拉克,并且表示对他在物理学上的惊人贡献的尊敬,现在是把那句名言束之高阁,并且原谅他在量子力学的早年岁月里写下的那些从那时起就在物理学家中引起混乱的过分简单的议论的时候了。”

 

 http://www.douban.com/group/topic/2941835/

 

这个讨论也很有意义:

http://tieba.baidu.com/f?kz=470414740

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