Публикация научных работ

Физико-математические науки

ФОТОН КАК КВАЗИЧАСТИЦА ФИЗИЧЕСКОГО ВАКУУМА

Давыдов А.П., Злыднева Т.П.

Email: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Давыдов Александр Петрович – кандидат физико-математических наук, доцент,

кафедра прикладной и теоретической физики;

Злыднева Татьяна Павловна – кандидат педагогических наук, доцент,

кафедра прикладной математики и информатики,

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

Аннотация: обосновывается физическая природа фотона в рамках квантовой механики. Утверждается, что фотон не является элементарной (или фундаментальной) частицей, а по сути представляет собой квазичастицу – результат распространения в физическом вакууме спиновой квантово-механической волны, которую необходимо рассматривать на планковских расстояниях и временах. Взаимодействие этой волны с веществом, тем не менее, формально можно описывать посредством волновой функции фотона в координатном представлении. Такой подход в значительной мере проясняет корпускулярно-волновой дуализм фотонов и электромагнитных волн.

Ключевые слова: квантовая механика, волновая функция, координатное представление, спин, планковские параметры, корпускулярно-волновой дуализм, физический вакуум, квазичастица.

PHYSICAL NATURE OF PHOTON

Davydov A.P., Zlydneva T.P.

Davydov Alexandеr Petrovich – PhD in Physics and Mathematics, Associate Professor,

DEPARTMENT OF APPLIED AND THEORETICAL PHYSICS;

Zlydneva Tatiana Pavlovna – PhD in Pedagogy, Associate Professor,

DEPARTMENT OF APPLIED MATHEMATICS AND INFORMATICS,

NOSOV MAGNITOGORSK STATE TECHNICAL UNIVERSITY, MAGNITOGORSK

Abstract: the physical nature of the photon is substantiated within the framework of quantum mechanics. It is asserted that a photon is not an elementary (or fundamental) particle, but in essence it is a quasiparticle - the result of the propagation in a physical vacuum of a spin quantum-mechanical wave that must be considered at Planck distances and times. The interaction of this wave with matter, however, can be formally described by means of the wave function of the photon in the coordinate representation. Such approach largely clarifies the wave-particle duality of photons and electromagnetic waves.

Keywords: quantum mechanics, wave function, coordinate representation, spin, Planck parameters, corpuscular-wave dualism, physical vacuum, quasiparticle.

Список литературы / References

1. Piazza L., Lummen T.T.A., Quiñonez E., Murooka Y., Reed B.W., Barwick B. & Carbone F. Simultaneous observation of the quantization and the interference pattern of a plasmonic near-field. Nature Communications 6, Article number: 6407 (2015). doi:10.1038/ncomms7407.
2. Landau L., Peierls R. Quantenelectrodynamik im Konfigurationsraum // Zeit. F. Phys., 1930.
3. Mandel M., Wolf E. Optical coherence and quantum optics. Cambridge University Press, 1995.
4. Sipe J.E. Photon wave functions // Physical Review A., 1995. V. 52. Pp. 1875-1883.
5. Давыдов А.П. Квантовая механика фотона // НАУКА И ШКОЛА: тезисы докладов XXXIII науч. конф. препод. МГПИ / под ред. доц. З.М. Уметбаева. Магнитогорск: Изд-во МГПИ, 1995. С. 206-207.
6. Bialynicki-Birula I. Photon Wave Function // Progress in Optics, edited by E. Wolf (North-Holland, Elsevier, Amsterdam, 1996). Vol. XXXVI. Pp. 248-294.
7. Давыдов А.П. Волновая функция фотона в координатном представлении // Вестник МаГУ: Периодический научный журнал. Вып. 5. Естественные науки. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. ун-та, 2004. С. 235-243.
8. Saari P.Photon localization revisited //Quantum Optics and Laser Experiments, Edited by S. Lyagushyn S. In Tech, Open Access Publisher. Croatia. Pp. 49-66, 2012.
9. Давыдов А.П. Квантовая механика фотона: волновая функция в координатном представлении // Электромагнитные волны и электронные системы, 2015. Т. 20. № 5. С. 43-61.
10. Давыдов А.П. О релятивистской инвариантности уравнения непрерывности в квантовой механике фотона / А.П. Давыдов, Т.П. Злыднева // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 4 (46). Часть 6. С. 134-137. doi: 10.18454/IRJ.2016.46.145
11. Давыдов А.П. О волновой функции фотона в координатном и импульсном представлениях / А.П. Давыдов, Т.П. Злыднева // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 11 (53). Часть 4. С. 152-155. doi: 10.18454/IRJ.2016.53.104
12. Давыдов А.П. Линеаризация волновых уравнений для потенциалов свободного электромагнитного поля с целью его квантовомеханического описания / А.П. Давыдов // Проблемы физ.-мат. образования в педагогич. вузах России на соврем. этапе: тез. докл. межвуз. науч.-практич. конф. / Магнитогорский гос. пед. ин-т. Магнитогорск: МГПИ, 1996. С. 116-120.
13. Давыдов А.П. О волновой функции фотона в координатном представлении в терминах электромагнитных потенциалов // Современные проблемы науки и образования: материалы L внутривузовcкой научной конференции преподавателей МаГУ. Магнитогорск: МаГУ, 2012. – С. 228–229.
14. Давыдов А.П. Выбор комплексных потенциалов электромагнитного поля при моделировании эволюции однофотонного волнового пакета // Информационные технологии в науке, управлении, социальной сфере и медицине : сб. науч. трудов III Межд. конф. «Информационные технологии в науке, управлении, социальной сфере и медицине». Часть I. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2016. С. 25-27.
15.  Давыдов А.П. Эволюция в пространстве и во времени волнового пакета фотона фемтосекундного излучения с точки зрения квантовой механики // Современные проблемы науки и образования: тез. докл. XLIII внутривуз. науч. конф. преподавателей МаГУ. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. ун-та, 2005. С. 269-270.
16. Давыдов А.П. Моделирование распространения в трехмерном пространстве волнового пакета фотона // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 73-й международной научно-технической конференции / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. Т.3. С. 133-137.
17. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. Однофотонный подход к моделированию короткоимпульсного лазерного излучения // Вестник науки и образования Севера-Запада России: электронный журнал, вып. 1, № 4, 2015. URL: http://vestnik-nauki.ru/.
18. Davydov A., Zlydneva T. Modeling of short-pulse laser radiation in terms of photon wave function in coordinate representation [Electronic resource] / A. Davydov, T. Zlydneva // Instrumentation engineering, electronics and telecommunications – 2015: Paper book of the International Forum IEET-2015. P. 51-63. – Izhevsk: Publishing House of Kalashnikov ISTU, 2016. 208 p. 7 MB. URL: http://pribor21.istu.ru/proceedings/IEET-2015.pdf (accessed: 30.10.2016).
19. Давыдов А.П. Волновая функция фотона в координатном представлении: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2015. 180 с.
20. Давыдов А.П. О снижении скорости свободных фотонов при моделировании их распространения в пространстве с помощью волновой функции в координатном представлении / А.П. Давыдов, Т.П. Злыднева // Труды XIII междунар. научно-технической конф. АПЭП – 2016. Том 8. Новосибирск. 2016. С. 50-57.
21. Davydov A.P. On the reduction of free photons speed in modeling of their propagation in space by the wave function in coordinate representation/ A.P. Davydov, T.P. Zlydneva // 2016 13th International scientific-technical conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE) – 39281 proceedings – V. 1. Novosibirsk. 2016. P. 233-240.
22. Davydov A.P., Zlydneva T.P. The Young’s interference experiment in the light of the single-photon modeling of the laser radiation [Electronic resource] // Information Technologies in Science, Management, Social Sphere and Medicine (ITSMSSM 2016). 2016. P. 208-215. URL: http://www.atlantis-press.com/php/pub.php?publication=itsmssm-16(accessed: 30.10.2016). doi:10.2991/itsmssm-16.2016.100
23. Давыдов А.П. Строгое доказательство соотношения неопределенностей для энергии и времени в духе доказательства соотношений неопределенностей Гейзенберга // Современные проблемы науки и образования: Матер. докл. XLVII внутривуз. науч. конф. преподавателей МаГУ. Магнитогорск: МаГУ, 2009. С. 338-340.
24. Давыдов А.П. Общее доказательство соотношения неопределенностей для энергии и времени в дисперсионной трактовке в квазиклассическом и квантовом случаях // Современные проблемы науки и образования: Матер. докл. XLVIII внутривуз. науч. конф. препод. МаГУ. Магнитогорск: МаГУ, 2010. С. 323-325.
25. Давыдов А.П. О соотношении неопределенностей для энергии и времени при квазиклассическом описании электромагнитного излучения / А.П. Давыдов // Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Том 1. – Материалы VII Международного симпозиума. М.: РАН, 2012. С. 80-88.
26. Давыдов А.П. Дисперсионная интерпретация соотношения неопределенностей для энергии и времени и короткоимпульсное лазерное излучение в квазиклассическом подходе // Инновации в науке / Сб. ст. по материалам XXXII междунар. науч.-практ. конф. № 4 (29). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2014. С. 6-14.
27. Давыдов А.П. О дисперсионной трактовке соотношений неопределенностей для энергии и времени в квантовой механике // Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Т. 2. – Материалы IX Международного симпозиума, посвященного 90-летию со дня рождения академика В. П. Макеева. М.: РАН, 2014. С. 17-24.
28. Давыдов А. П. Оператор энергии и соотношение неопределенностей для энергии и времени в квантовой механике // Инновации в науке / Cб. ст. по материалам XLIII междунар. науч.-практ. конф. № 3 (40). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. С. 7-19.
29. Давыдов А.П. Курс лекций по квантовой механике. Математический аппарат квантовой механики: учеб. пособие / А.П. Давыдов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. 188 с.
30. Давыдов А.П. О соотношении неопределенностей для энергии и времени для однофотонных состояний с гауссовским импульсным распределением // Инновации в науке / Cб. ст. по материалам LV междунар. науч.-практ. конф. № 3 (52). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2016. С. 115-123.
31. Эйнштейн А. Об эфире // Собрание научных трудов. Т. 2 / Под ред. И.Е. Тамма, Я.А. Смородинского, Б.Г. Кузнецова. М.: Наука, 1966. 878 с.
32. Клышко Д.Н. Квантовая оптика: квантовые, классические и метафизические аспекты // УФН. 1994. Т. 164, № 11. С. 1187-1215.
33. Давыдов А.П. Фотон как квазичастица при возбуждении спиновой волны в физическом вакууме на планковских расстояниях // Современные проблемы науки и образования: тез. докл. XLIV внутривуз. науч. конф. преподавателей МаГУ. Магнитогорск: МаГУ, 2006. С. 174.
34. Давыдов А.П. Волновая функция фотона, вакуумные процессы на планковских расстояниях и современная квантовая механика // Современные проблемы науки и образования: тез. докл. XLIV внутривуз. науч. конф. преподавателей МаГУ. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. ун-та, 2006. С. 175.
35. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. Физическая природа фотона // Проблемы современной науки и образования. 2017. № 13(95). С. 19-25. doi: 10.20861/2304-2338-2017-95-003
36. Давыдов А.П. Новая классическая интерпретация спина электрона и его энергия связи // Наука - вуз - школа: Тезисы докладов XXXI науч. конф. препод. МГПИ / Магнитогорск. пед. инт; Под ред. доц. З.М. Уметбаева. Магнитогорск: Изд-во МГПИ, 1993. С. 308-311.
37. Давыдов А.П. Гипотеза черной дыры в центре электрона и неинвариантность электрического заряда (при его вращении) как следствие КЭД, ОТО, СТО // Проблемы физ.-мат. образования в пед. вузах России на соврем. этапе: Тез. докл. межвуз. науч. конф. 19-21 марта 1996. Магнитогорск: Изд-во МГПИ, 1996. С. 120-126.
38. Давыдов А.П. Новые квантовые объекты космомикрофизики – элементарные бессингулярные черные дыры – как следствие КЭД и ОТО // Фундаментальные и прикладные исследования: сб. науч. труд. Магнитогорск: Изд-во МГПИ, 1997. С. 22-41.
39. Давыдов А.П. Квазиклассический подход к проблеме структуры лептонов // Современные проблемы науки и образования: Сб. тез. докл. науч. конф. Магнитогорск: МГМИ, 1997. С. 137.
40. Давыдов А.П. Возможность квантовых бессингулярных черных дыр с планковскими параметрами и экстремальной метрикой в физике и космологии // Электромагнитные волны и электронные системы. 1998. Т. 3, № 2. С. 67-78.
41. Давыдов А.П. Экстремальные максимоны, структура фундаментальных частиц, КЭД, ОТО и РТГ А. А. Логунова // Электромагнитные волны и электронные системы. 2001. Т. 6, № 5. С. 4-13.
42. Давыдов А.П. О построении специальной теории относительности (СТО) из симметрии пространства и времени без постулатов СТО // Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т. 8, № 1. С. 49-58.

Ссылка для цитирования данной статьи

		Тип лицензии на данную статью – CC BY 4.0. Это значит, что Вы можете свободно цитировать данную статью на любом носителе и в любом формате при указании авторства.
Давыдов А.П., Злыднева Т.П. ФОТОН КАК КВАЗИЧАСТИЦА ФИЗИЧЕСКОГО ВАКУУМА // Проблемы современной науки и образования  №15 (97), 2017. - С. {см. журнал}.

Поделитесь данной статьей, повысьте свой научный статус в социальных сетях