1【月色物理问题教室】任何东西都能发出电磁波么？ 12 月色溶溶 2008-06-13 09:41:52
各位老师好，我，以前是一个不爱科学的学生，初中高中物理一团糟，是个典型的文科生。不过，我最近进步了，不知道为什么，对物理学感起兴趣来。知道我在研究什么吗？说出来吓死你们，《量子力学史话》！

研究刚刚开始，可是问题已经出现了，请各位老师来帮助我理解啊。乐于助人是好习惯，您自己明白，可要把别人也教明白了那更是一种本事：

1. 书里说，光也是电磁波的一种。波，在我的理解里，那是需要别的东西来表现一种传播形式，比如，水波，波就是通过水这种物质来表现它的传播的。既然光是电磁波的一种，也是一种波，那么它传播的介质是什么呢？高中物理书上有所谓的“波粒两重性”，又是波又是粒，实在不好理解，这电磁波到底是什么东西，它是摸得着的物质吗？看不见我是知道的。

2. 是不是任何东西都会发出电磁波？我记得有什么红外线探测仪器，那是什么东西都能探测出来的吧？红外线当然是光的一种，那么当然也是电磁波的一种吧？那说任何东西都会发出电磁波是不是没错？不过不同的东西大家波长不同而已？

本物理问题教室以让我看懂《量子力学史话》为最终目标，谢谢各位老师。

闲看蚂蚁上树 转自科经茶社。最后于2008-06-13 11:13:58改,共1次;

2有时间回去看看 琼豆 2008-11-12 04:25:12
可能很多内容都会看不懂吧

2终于"看完"了<量子史话>. 2 月色溶溶 2008-10-10 06:43:48
最后几章一直放着,既因为这一段忙,也因为越看越迷惑.不过,做事情总要有始有终,今天,我终于算是把它看完了,哥本哈根、多宇宙、隐变量、系综、GRW、退相干历史等等,科学家们绞尽脑汁在那儿解释世界的不确定性,起先,我看起来还是基本能明白在讲什么,也能前后联系,越到后来,越是力不能及,即使明白这一段在将什么,在整本书中的体系位置也已经糊涂了.

掩卷一想,我了解了一些什么,我了解了,世界是不确定的,关于为什么不确定还是没有定论的.可是虽然没有定论,书里说,根据量子理论,已经有个超导超流,集成电路电子管等发明,有没有科学家能给我讲一个基于量子理论的发明?没有量子理论就不会出现的东东,能解释一下原理的.

3没有量子理论，就没有的技术：激光, 核能, 所有和半导体 1 深大 2008-11-20 17:38:09
有关的（电脑，手机，电视，收音机。。。），所有和光电效应有关的（数码相机，光电池。。。），所有用粒子做探测的（核磁共振，电子显微镜。。。）。量子理论从根本上解释了化学，因而也从根本上解释了生物，但是我不知道它对化学工程和制药工程的直接指导作用，据我所知，这些更多时候靠灵感、经验和试错。
其实我觉得文科生，或者不是做物理的，才会对量子理论有“高深莫测”的感觉。对我们而言，量子理论就和我呼吸的空气吃的饭一样实实在在。而且量子理论决不是说世界是不确定的，不然就不会有这个理论了，它只是指出，世界不是1+1=2这样确定的。嗯，我觉得如果你数学不好的话，是很难理解量子理论的。

最后于2008-11-20 18:42:20改,共1次;

4是啊,我的数学太差了,基本就是初中高中还得打折扣. 月色溶溶 2008-11-20 21:14:38

5没那么严重叭 喵咪呜 2008-12-02 01:06:23

量子理论是一种看事物的全新角度而已，很容易懂滴 要选对书看

3应该看老美写的那本 喵咪呜 2008-11-20 07:06:20
《量子史话》

而且吧，关注那些牛人，海森堡、费米、玻尔、德布罗意、费曼……比那些名词要动人得多。

多宇宙、隐变量、系综、GRW、退相干历史  这些更多是在忽悠。

“法国人用钙原子作为光子对的来源，他们把钙原子激发到一个很高的量子态，当它落回到未激发态时，”这样的文字，实在很烂

了解那几个佯谬，像薛定谔的猫，麦克斯韦妖，对量子论才会有点理解。

2光子是可见可数的? 1 月色溶溶 2008-08-01 06:47:29


一个个的微粒比如质子、中子、光子等是用什么办法得到的？一群我还可以理解啊，就像书上说的，用能量激发。要得到一个个、一对对微粒怎么控制呢？还可以控制距离？

3有点没看懂你这个问题 2 冷原子 2008-08-01 10:27:17


不知你这个疑惑是什么层面上的？你是想知道在技术上如何制备少数粒子，还是说你认为在原理上我们就不可能得到少数的粒子？

原理上我觉得没什么问题吧。至少到目前为止的物理理论中，质子，中子还有电子，最小的数目都是一个。光子跟刚才那几个粒子有点不一样，因为光子这个词严格来说是没有定义的，但是一切包含光子的词组却都有严格的定义。。。这个问题我自承三五句话说不清楚，不过，anyway，光子的最小数目也是一个（“光子数目”，这是个包含光子的词组，是有严格定义的）。所以理论上单个粒子的存在不成问题。

在技术上呢，我不了解单个质子和中子的制备方法。说说光子吧。

先说说什么叫光子数目。简单的说，对于任何一个光脉冲，原则上你都可以定义这个脉冲中包含的光子数目。也就是说你可以问，刚才激光器里面出来那道光，包含多少个光子？粗略的讲，光子数目和脉冲的强度成正比。光越强，包含的光子数目越多。越弱的话，包含的光子数目越少。所以说，单光子，其实就是非常非常非常弱的光脉冲。

我们实际中看到的光，包含的光子数都远远大于1.要想得到单光子（也就是那个很弱的脉冲），必须采用特殊的手段。有一大类手段，是基于概率的方法。就是说我用一个透光性很差的材料，比方说透光性是千分之一。然后我用一个包含一千个光子的光脉冲，打在这个材料上，那么绝大多数光都会被吸收或者反射掉，能穿透材料的光只有千分之一，那么穿过去的这一点点光，就平均来说只包含一个光子了。于是我们在材料的另外一边，就能得到一个单光子的脉冲。

当然这是一个很粗略的描述，实际的技术要复杂一些。不过原理相近。至于一对光子，那要用一些特殊的材料来得到。也是用光照在材料上。原理跟上面说的类似。

至于两个光子的距离，其实就是两个光脉冲的距离，或者说，两团光的距离。只不过这两个脉冲都很弱，各自只包含一个光子罢了。

4光可以说一团,一缕,或者也可以说一个. 1 月色溶溶 2008-08-01 10:37:51
这一个,可以大点,可以小点,像切蛋糕, 然后就说几个几个光子在里面了.

这跟质子那样的微粒是完全不一样的啊,质子是完全可分离的.

谢谢原子,写很详细,我就这么理解了.

5不客气 1 冷原子 2008-08-01 10:53:05
呵呵，准确的说，我们不说“一个光”，但是我们可以说一缕光里面包含了一个光子。

如同我前面说的，一个光脉冲里面的光子数目，跟这个脉冲的强度相关。换句话说，其实这个光子数目跟脉冲涵盖的体积关系不大。理论上可以存在这样的光脉冲，它跟地球一样大，但是只包含一个光子。

你说到光子和质子的不同，其实这涉及一个挺重要的问题。在更为深层次的理论，也就是量子电动力学中，确实这两者有一点小区别。这个小区别造成了你说的不同，就是说在大多数情况下，我们的质子电子这些粒子，是一个一个可以数出来，而光子的话，一般难以做到这一点。

其实我帖子里说的，也只是制备单光子的一个方法。还有很多方法。事实上，有效的制备单光子脉冲，是一个现在仍然很有挑战性的课题。人们仍然在寻找更为有效更为准确的制备单光子脉冲的手段。类似的，对于单光子脉冲的探测，也是一个吸引很多人努力解决的技术问题。

这么晚，还没睡？

6昨晚周末,看书看连续剧. 1 月色溶溶 2008-08-01 21:03:51


够稀薄的.

看了你的解释以后的感觉:一句短短的话一个小小的疑问里,也可以科学得很强大,够一个专业生存的.

6nod 2 海豚 2008-08-01 14:08:14
单光子光源无论是科学上，还是技术上用处都太大了。没有单光子光源，量子加密在理论上就存在被破解的可能。不过靠衰减的方法不能保证得到单光子，由于光子的聚簇效应，即便光强衰减的很厉害，也不能保证光路里在某个时间只存在单光子。相比来说，用单个量子点（半导体材料，单原子或者单分子）做光源要更加有效一些。

7多谢海豚的斧正 1 冷原子 2008-08-02 01:17:28
单光子制备确实是个很有价值的技术问题。不知道现在基于量子点的单光子源成熟到什么程度了？

8基于单分子的单光子光源 1 海豚 2008-08-02 02:17:54
多半刚刚过了proposal的阶段，好几个组应该都在悄悄的做，啥时候能出来就不知道了。基于半导体量子点的单光子光源应该离大规模工业生产不太遥远了，控制量子点生长的均匀性，还有用腔电动力学的原理改善发光品质，已经不是能不能做到，而是怎么才能做的更好的问题。03年的时候我听阿尔卡特的人说打算用5到10年的时间投入商用，估计就是跳票也不会差太多。

2也可以这么理解：由于人类使用了光作为自己认识世界的第一拐杖 海纳 2008-07-29 11:08:11
所以我们感觉到的物体都是具有电磁性的。

不具备电磁性的物质我们感觉不到，可能是暗物质的一部分。

3这个没办法,先天所限. 月色溶溶 2008-07-29 23:40:33
光,实在是一个太玄的话题...世界也许根本不是我们习见的世界.

2旁听生请老师接着讲，学生听课 不同的蚕 2008-07-29 09:25:01
我站在教室外，听你们上课我容易吗？
我脚脖子都站僵了，怎么老师也不来，学生也不问啊？