Beste antwoord
Veel mensen weten wat mede-Quorans hebben gezegd over kwanta. Veel mensen denken dat een foton een deeltje is.
Een elektron is een deeltje, want bij elektromagnetische interactie wordt energie behouden, momentum en impulsmoment (orbitaal en 1/2 spinimpulsmoment) behouden, maar ook elektrische lading blijft behouden. De lading kan niet worden veranderd bij normale elektromagnetische botsingen, alleen de zwakke kernkracht kan elektron en proton samenvoegen tot een neutron of omgekeerd. Niettemin worden elektronen in de kwantummechanica beschreven als velden met een complexe potentiaal, waarvan de norm de complexe getallen de waarschijnlijkheidsdichtheid beschrijven van het deeltje dat daar interactie heeft.
Een foton draagt energie en spin 1, maar niet veel meer. Wanneer een foton interactie heeft, is het meestal verbruikt om nooit meer terug te komen. Is het foton een deeltje, of werkt het elektromagnetische veld gewoon op een gekwantiseerde manier samen alsof er deeltjesachtige fotonen zijn zonder dat er daadwerkelijk iets tussen twee interacties zit?
We zeggen dat het elektromagnetische veld soms zo werkt als een golf en soms als een deeltje. Het foto-elektrische effect zou onomstotelijk aantonen dat fotonen soms als deeltjes werken, en dat Compton-verstrooiing hetzelfde doet. Welnu, is een zuivere golftheorie van een foton nog steeds mogelijk in het licht [sic] van deze effecten?
Antwoord
Heel eenvoudig, maar laten we eerst het woord “deeltje” vergeten, want het is erg misleidend. Laten we het woord “golf” gebruiken, ook al is dat ook misleidend, omdat het woord bij ons het beeld oproept van een golf op water en een golf van energie heeft een heel andere geometrie. Maar belangrijker dan de juiste geometrie om het golffront van EM-quanta (of massaquanta) te visualiseren, is het principe dat een golf één volledige cyclus moet zijn, een volledige piek en een dieptepunt. We kunnen geen stukje van een golf detecteren; het is een alles of niets voorstel. Zelfs .9999999\% van een golf is geen golf. Daarom worden golven, wanneer ze geïsoleerd zijn als een enkele golf in een golfveld, gekwantiseerd. Het is niet dat het er niet is, het is dat de detector voor een enkele golfeenheid (kwantum) een EM-veld is en dat het alleen een verandering van toestand van één hele golf kan registreren, niet een stuk van een golf, wat niet een golf. Dus als dat wordt begrepen, dan heb je het basisbegrip waarom QM.
Nu, geometrie en visualisaties: