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¿Los fotones son deterministas?

Propongo el siguiente escenario:

En $t=0$, un fotón es emitido por una estrella. En $t=n$, dijo el fotón es recibida e interpretada por algunos detector.

Mi pregunta es si es o no es correcto decir que en $t=0$, el fotón emitido en un ángulo correcto y el tiempo que tenía que haber aterrizado en el detector. En otras palabras, es fotones de viaje determinista de tal forma que si usted sabía que el ángulo de emisión de los fotones, se podría determinar donde el fotón debe, finalmente, acabar? Es bastante fácil de predecir donde los fotones va a terminar en pequeñas escalas (de lo contrario, los láseres sería bastante inútil), pero esta capacidad se traducen bien a escalas cósmicas (asumiendo que se conoce con exactitud la emisión de ángulo)?

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titanous Puntos 1601

No es exacto decir esto. De lo contrario, el experimento de dos hendiduras no podría funcionar. Si cada fotón tuviera una sola dirección cuando se emitiera, no podría pasar por ambas ranuras e interferir consigo mismo; Tendría que atravesar la hendidura a la que fue dirigida originalmente.

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seb Puntos 157

Podemos satisfacer sus necesidades "el fotón emitido en un ángulo correcto" por "el fotón fue preparado en un impulso eigenstate". Si el fotón tiene definitivo impulso a $\bf{k}$, luego de que su dirección de viaje está bien definido, como se ha especificado. Un fotón es un discreto excitación de un "modo", es decir, una solución de las ecuaciones de Maxwell. Para un fotón en un impulso eigenstate, de este modo será una onda plana (que también tendrá un vector de polarización).

Ahora si he entendido correctamente, usted también quiere ser capaz de decir que un fotón, después de haber detectado en algún lugar que usted podría decir donde fue producido en su punto de emisión tendría que estar en algún lugar a lo largo de la línea trazada desde su punto de detección en la dirección de su impulso. Ahora el problema es con "su punto de emisión". Ya hemos especificado que el fotón fue preparado en un impulso eigenstate, no se ha definido un punto de emisión - de su punto de emisión fue completamente indeterminado debido al principio de incertidumbre de Heisenberg. (También hay un problema relacionado, es decir, que los fotones no admitir incluso la posición de los operadores, pero esta sutileza no es necesario para esta discusión).

Usted puede objetar que, sin duda, sabemos (más o menos) la posición de la emisión de un fotón, que se origina a partir de una transición atómica - debe estar en la ubicación del átomo (que será conocido a un cierto grado de precisión). Esto es cierto, pero atómica de las transiciones no excitar los fotones en el plano de onda de los estados, por lo que el impulso (en particular la dirección de los fotones emocionado por estas transiciones es desconocido, no está plano de la onda de impulso autoestados.

En el láser ejemplo, la propagación del haz es, de hecho, aproximadamente clásica a lo largo de líneas rectas, pero no se puede rastrear la actividad de un único fotón en un estado. De hecho, en el estado coherente, el número de fotones presente no es aún definitiva.

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Fernando Briano Puntos 3704

Seamos claros acerca del problema.

Un fotón es un cuanto de mecánica de la entidad y sigue las leyes de la mecánica cuántica. Siempre hay una probabilidad conectado a cualquier posible camino que pueden tomar para el estricto respuesta es "no, la trayectoria de los fotones es no determinista".

PERO el problema de los cambios cuando se habla de un gran conjunto de fotones, que es cualquier luz que podemos ver. Estos se describen muy bien por la electrodinámica clásica en forma determinística. Existe una transición suave entre el fotón mecánica cuántica marco y la teoría clásica de Maxwell,a pesar de que tiene un montón de física de fondo para entender

Es por eso que los láseres funcionan tan bien, que emiten conjunto enorme de fotones correlacionados y en la fase de prácticamente actúan como rayos de luz, de la óptica clásica.

Uno podría decir, entonces, que si se conoce el ángulo de la estrella de la trayectoria del rayo está totalmente determinado, PERO aquí lo golpeó en la Relatividad General para aclarar lo determinado medio. En la Relatividad General masa cero objetos siga geodesics, así que no es sólo de los ángulos que entrar en el problema, sino también los cuerpos masivos, antes de que uno puede determinar el determinismo.

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Eric Minkes Puntos 1051

No olvides que el fotón es una onda así como una partícula. Para que se extienda hacia los lados (transversalmente), y de ahí viaja a su destino por más de un camino, que puede ser verificada por el disco de Airy en un telescopio y otros efectos de difracción*. El exacto punto de aterrizaje es probabilístico, por lo que argumenta en contra de determinismo incluso si usted después de seleccionar para un determinado punto de partida y un punto final.

*Además, si usted cree en las ideas de Feynman, el fotón viajado a través de todo espacio y tiempo.

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