光子真是简单的无质量粒子吗？( 二 ) _小知识

2、经典物理中的物质粒子与光场
在经典物理中，物质粒子与光场有着完全分歧的物理内在。为了更清晰地舆解此处关切的问题，不妨先回首一下经典物理框架下的相关描述。有质量的物质粒子具有有限体积和有限质量。当有限体积效应可以忽略时，可引入点粒子的概念，系统的质量以及电荷等称为荷的内容集中于一个几何点上。粒子的所有物理量亦定域在该点上。点粒子的活动由动力学方程，即牛顿第二定律，
F=ma， (2)
描述。反不雅光场，其是由麦克斯韦方程组描述的。与物质分歧，光场不具有存在于有限体积内进而可抱负化为几何点这一根基特点。电场和磁场是场，要点在于其是空间中的分布，将来引入电磁势4-矢量的概念还会带来规范场论，其与物质粒子的区别就更较着了。真空中电磁场的动力学由麦克斯韦方程组描述，

进一步地，引入洛伦兹 (Ludvig Lorenz) 规范，可导出真空中电磁场知足的波动方程

光是电磁波，以及光速具有不变性，时空知足洛伦兹 (Hrik Antoon Lorentz) 变换，等等，都与方程(4)有关。
3、电磁场及有质量粒子的量子力学
或许我们可以觉得，从经典物理过渡到量子理论框架，物质粒子和光场量子化得来的光子都具有波粒二象性。这种设法过于想当然了。为了说清晰问题，让我们先回首关于有质量粒子 (能量) 的和关于电磁场的量子化方案。
在经典物理中，粒子有两个根基力学量，位置和动量。在正则量子化方案中，记住从玻尔 (1913) 到薛定谔 (1926) 的量子化尽力针对的都是电子能量的分立性问题，位置和动量被当当作了算符，量子化前提即为它们之间的对易关系

上述的光场量子化方案的一个主要的结论是, 如T. D. Newton和E.P. Wigner曾指出的那样，光子不存在定域性[5] 。切当地说, 光子不具有位置表象的波函数。 J. E. Sipe曾提出了一个光子波函数[6]，不外他出格强调，他提出的光子波函数没有物质粒子那样的几率诠释，而只是表征光场能量的空间几率分布，与薛定谔、泡利和狄拉克各自关于电子的量子力学方程里的波函数不成同日而语。 J. E. Sipe的光子波函数为

4、光子的可计数性
对于有质量粒子，可计数性是一个轻易辨明的问题。对于有质量粒子，若何从量子力学的意义上区分两个粒子组成的系统与波函数被归一化 (normalized) 为2的单粒子系统呢？这个问题可从两个方面来看。其一，就按照

计较质量、电荷这类物理量来说，固然对于两个粒子构成的系统和波函数归一为2的单粒子系统，成果都为2，但可能还存在其它性质可以区分这两种景象，好比还存在其它的某种荷 (轻子数，重子数， …)，对前者的成果为2而对后者可能只为1 。再者，好比对于电子这样的自旋1/2的粒子，前者的波函数同后一种景象有更底子性的分歧。前者对应的总自旋应为0或1，尔后者对应的自旋只应该是1/2 。其二，物质粒子间一般是有彼此感化的。两粒子系统会因为彼此感化引入其它内容，故不会混同于波函数归一于2的单粒子系统。量子理论中物质粒子的可计数性是没有问题的。

光子真是简单的无质量粒子吗？( 二 )

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