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当涉及光束的不寻常实验时,经典物理学被证明

新闻速递 | 2018-12-29 | 标签:当,涉及,光束,的,不寻常,实验,时,经典物理学,
 
从涡旋光束中测量的光的横向动量(右)重建光子轨迹(左)。图片来源:转载自Ref。1在dx.doi.org/10.1088/1367-2630/15/7/073022下获得CC 3.0许可。©2013 K. Bliokh等。
与经典物理学相比,量子力学提供了对世界的不同描述,甚至阿尔伯特爱因斯坦也难以理解该理论的含义。然而,有时仅仅归因于量子力学效应的预测实际上符合经典物理学的框架和预测。来自RIKEN紧急物质科学中心的Franco Nori,Konstantin Bliokh及其同事现在已经为光束实验得到了经典的理论解释,这些实验之前只通过复杂的量子力学论证来解释。


量子力学的基本原理之一是量子力学对象的某些性质,如光子或电子,不能同时精确测量。例如,这些粒子的位置不能与其动量同时确定:测量一个属性会在确定另一个属性时产生某种“模糊性”。

几年前,一项同时测量光子路径及其干涉图案的实验引起了相当多的关注。“这是因为该实验似乎克服了量子力学的基本限制。在标准量子理论中,同时测量路径信息和干涉图像是不可能的,例如同时确定粒子的坐标和动量。”

双缝干涉实验的结果 - 如已知的 - 通过安排测量结果与量子力学一致,使得结果在使用多个光子进行的若干实验中取平均值。这意味着实际上没有测量单个光子的精确位置。相反,通过对相同颗粒进行多次测量,回顾性地推导了其性质。

解释这些实验需要复杂的量子理论论证。Nori和他的同事现在提出了另一种观点。“我们对这个实验及其他相关问题进行了经典光学解释,”Bliokh说。

研究人员经典解释的关键是基于光动量密度的实验描述(图1)。因为许多光子是平均的,所以可以在经典理论中处理光波的方式中考虑结果。

根据研究人员的说法,这种方法也可以解释在经典光的复杂传播中看到的许多其他效应如何同样提供光子轨迹的测量。尽管量子物理学有时可能非常不直观,但经?;嵊卸嗌僬庋男в梢杂镁淅砺劾唇馐?。
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