July 24th, 2018

мачо

К вопросу о размере фотона.

Непустое подмножество множества моих коллег, среди которых наблюдаются ажно целые профессора университетов, пытаются убедить меня и общественность в том, что фотон это частица, размер коей строго равен нулю. Поскольку такая точка зрения не просто неверна, но и вредна для неокрепших студенческих голов, приведу мои доводы против такого утверждения.

Как правило ссылка на нулевой размер следует из двух утверждений:

А) Свет распространяется по изотропной геодезической (т.е. говорим о некоей модели Мира)

Б) Фотоны описываются КТП (опять, кстати, моделька).

Рассмотрим эти утверждения (и не только их) в виде ответа адептам «нулевого размера фотона»:

Во-первых «изотропная геодезическая» (ИГ) это определение движения безмассовой частицы. Т.е. безмассовая частица распространяется по ИГ по определению. Отсюда никак не получить ни свойства фотона, ни его размер (для определения размера надо рассматривать взаимодействие). Во-вторых мы не знаем метрику Мира в котором живём, поэтому говорить о реальной изотропной геодезической весьма затруднительно,т.е. модели – модели, а как они соотносятся с реальностью - неизвестно... Иными словами из определения «фотон движется по изотропной геодезической» никак не следует равенство нулю его размера.

Во-вторых, даже если мы приговариваем магическое слово «фотон», то опять-таки никак не получится снабдить его нулевой длинной. Даже просто маленькой и то не выйдет. Вся КТП построена на том, что фотон (квант ЭМ поля) имеет объём лямбда куб. Чтобы не быть голословным сошлюсь на того же Ландафшица четвёртый том, или на Боголюбов-Ширков «Теория Квантовых полей». Прежде чем проквантовать поле построив формализм вторичного квантования сначала выписывают те самые операторы рождения-уничтожения, которые получают фурье-преобразованием интегрируя по объёму d3x. Нет там точечных фотонов! (не путать реальное пространство с пространством импульсов!) Собираем поле по всему объёму, каждый фотончик в его лямбда-куб.

В-третьих. Даже на пальцах понятно, что ЭМ поле или фотон в частности – должен быть испущен/поглощён движущейся заряженной частицей. Объясните мне как заряженная частица движущаяся с конечной скоростью V может поглотить/испустить точечный фотон? Там же время взаимодействия будет равно нулю! Ну элементарно – антенны зачем делают ненулевого размера? Это-ж какая экономия металла была бы если бы антенна была нулевого размера? Ан нет – инженеры упорно тратят медь на антенны... Делается это для того, чтобы (не точечный) электрон успел пройти _не_нулевой_ путь L и поглотить / испустить фотон, распространяющийся со скоростью С.

В-четвёртых, если устремить размер фотона к нулю, возникает та же проблема что и в случае электрона. А именно – при стремлении объёма к нулю напряжённости полей стремятся к бесконечности. По аналогии с электроном придётся вводить формфактор, в результате всё равно размер не нулевой... Ну и зачем весь этот огород? Ради чего?

Ну и в—пятых. Если мы произносим слова «размер фотона равен нулю», мы ставим себя перед трудным выбором – либо иметь размер фотона нуль, либо возможность наблюдать красное смещение. Что-то одно надо выбрать из этого скудного списочка. Поскольку красное смещение – это наблюдаемый факт, мы вынуждены отказаться от «нулевого размера фотона».

Так что приходится признать, что фотон – это свободное ЭМ поле распределённое по объёму лямбда куб.