[论文解读] On the notion of the photon

Volodyymyr Krasnoholovets|ArXiv.org|Feb 28, 2002

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文提出光子是具有约10⁻²⁸ cm细胞尺寸的细粒度三维弹性空间网络中的基本激发态，类似于晶体晶格中的声子。该模型将光子视为在空间单元间跃迁的激发态，携带偏振并通过对因顿云（inerton clouds）表现出波粒二象性，为衍射和光子相互作用等量子现象提供微观机制。

ABSTRACT

It is shown that the photon, the quantum of electromagnetic field, allows the consideration in the framework of the scheme which in some aspects is typical for the phonon, an excitation of the crystal lattice of a solid. The conclusion is drawn that the photon may be interpreted as an elementary excitation in a fine-grained space. The corollary is in excellent agreement with the space structure and submicroscopic quantum mechanics, which have recently been constructed by the author in a series of works.

研究动机与目标

• 解决在波粒二象性之外理解光子空间结构的理论概念鸿沟。
• 基于尺寸约10⁻²⁸ cm的离散空间网络，建立光子的微观、亚微观模型。
• 通过空间激发的统一框架，解释衍射、引力透镜效应和量子纠缠等量子现象。
• 通过将光子视为具有偏振自由度的有质量因顿子（inerton），统一量子力学与电动力学。

提出的方法

• 将空间建模为三维弹性晶胞网络，晶胞尺寸约10⁻²⁸ cm，其中粒子与光子为稳定的形变。
• 应用拉格朗日力学，利用广义坐标 Aₖₛ 和动量 Pₖₛ，推导光子在晶胞间跃迁的运动方程。
• 引入‘因顿云’概念——空间网络的亚微观激发态——作为光子与物质相互作用的媒介。
• 使用公式 (11) 和 (12) 描述光子核心在空间晶胞间跃迁的偏振动力学与运动行为。
• 将光子视为局域激发态，通过将偏振从一个晶胞传递至下一个晶胞而传播，每个晶胞中的寿命 τ ~ 10⁻³⁵ s。
• 类比分子晶体中的弗伦克尔激发子（Frenkel excitons），描述光子在空间网络上的跃迁行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在标准量子场论框架之外，如何在亚微观尺度描述光子的空间结构？
• RQ2 在离散空间网络的背景下，光子波粒二象性的物理机制是什么？
• RQ3 光子与物质在微观层面如何相互作用？因顿云在此过程中扮演什么角色？
• RQ4 光的衍射现象能否通过涉及光子在颗粒状空间中跃迁的亚微观机制加以解释？
• RQ5 光子的偏振如何在空间网络中传播？其波长与相位恢复由什么决定？

主要发现

• 光子被建模为细粒度空间网络中单个晶胞内的局域激发态，晶胞尺寸约10⁻²⁸ cm，与跨越多个晶胞的声子形成对比。
• 对于波长 λ ~ 10⁻⁸ cm 的光学光子，其在单个空间晶胞中的寿命估计为 τ ~ 10⁻³⁵ s。
• 光子的波长 λ 对应于其偏振态在穿越 N = λ/a ≈ 10³⁶ 个晶胞后恢复的距离。
• 光子的运动由方程组 (11) 和 (12) 联立描述，控制偏振与质心跃迁，传播速度为 c。
• 该模型将光子的波动行为解释为在空间晶胞间依次传递偏振的结果，类似于弗伦克尔激发子。
• 该理论为衍射、引力透镜效应和量子纠缠等现象提供了微观基础，表明光的统一亚微观描述是可能的。