Квантовая электродинамика

Природа света: свет – это поток частиц с квантовыми свойствами – фотонов. Именно частиц!

Здравомыслящему человеку не просто трудно, а невозможно соединить два представления - частицы и волны – в одном объекте, в данном случае, в свете. Между тем большинство школьных и институтских учебников физики либо вообще не обсуждают этот вопрос, либо предлагают его решать в духе «корпускулярно-волнового дуализма», т.е. всё-таки предлагают думать о свете как об объекте, обладающем и свойствами волны, и свойствами частицы, что, ещё раз повторюсь, в нормальную голову не укладывается. А вот у великих современных физиков голова от этого не болит, они знают, что свет – это поток частиц. Сошлюсь на Ричарда Фейнмана, к сожалению уже умершего, но очень современного физика[3]. Он предлагает сделать опыт – ослаблять свет. Если свет - волна, то ослабление света означает уменьшение его интенсивности, которая в волновой теории пропорциональна квадрату амплитуды световой волны. Т.е. распространение света при его ослаблении должно происходить в непрерывном режиме, лишь амплитуда волны будет уменьшаться. Между тем, всякий современный физик-экспериментатор знает, что при ослаблении света наступает такой момент, когда непрерывность светового потока пропадает, и слабый свет регистрируется (например, фотоумножителем) как дискретный, прерывистый сигнал. Это невозможно проинтерпретировать в рамках волновой теории, зато прекрасно согласуется с представлением света, как потока частиц – фотонов. При слабом свете поток частиц становится всё менее интенсивным, число частиц, достигающих приёмник за единицу времени, становится всё меньше и меньше, и наконец фотоны прилетают так редко (очень слабый свет), что их можно регистрировать буквально по одиночке. Кстати, человеческий глаз после привыкания к темноте способен реагировать на несколько фотонов.

Ещё раз подчеркнём, что фотон – квантовая частица, впрочем, таковыми являются и электрон, протон, нейтрон и другие элементарные частицы. Это означает, что её поведение подчиняется квантовым законам. И чтобы понять поведение фотонов, надо знать квантовую физику, а если быть точнее, то квантовую электродинамику.

Основные принципы квантовой физики следующие:

Идеальным опытом называется такой, в котором начальные и конечные условия полностью определены.

Вероятность события в идеальном опыте даётся квадратом абсолютной величины комплексного числа φ, называемого амплитудой вероятности.

Р – вероятность; φ – амплитуда вероятности; Р=‌ φ ‌ ².