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能认为可以从经典电磁理论导出能量量子化吗?

已有 1471 次阅读 2019-2-3 19:42 |系统分类:论文交流

    承甘永超老师介绍, 一种观点认为经典电磁理论包含了量子化(或经典电磁场天然具有量子特性、经典电磁学包含了能量量子化、可以从经典电磁理论导出能量量子化),并用文献“W. L. She, Quantization of Light Energy Directly from Classical Electromagnetic Theory in Vacuum, Chinese Physics (Chin. Phys.) 14, 2514-2521(2005),  Online www.iop.org/journals/cp”等作为佐证。

     过去我们确实常从一些文献中听说了“经典电磁理论包含了量子化”、“量子化电磁场可以从经典电磁理论导出”等说法,但是这些做法往往包含了一些额外的假设,而这些假设其实与场量子化是有一定的等效关系的。因此, 我们不能说“经典电磁理论包含了量子化、可以从经典电磁理论导出能量量子化”。

     我们可以来介绍以上这篇论文。该文认为能量量子化是经典电磁波的内秉特性。该文正文和附录公式罗列有四十多个, 有兴趣的读者可以阅读其全文, 但我这里只介绍该文中我认为关键的几个公式和思路:该文认为经典电磁波的能量可以写为谐振子的能量之和:


【【下面见pdf文件】】

WLShe-经典电磁场包含量子化 Chinese physics.pdf


尽管以上数学推导无误, 但是本人认为以上观点(能量量子化可从经典电磁理论中推导出来)值得商榷。理由有二:

()作者以“可接受的物理量需要可被实验测量且实验结果是统计的”为理由, 引入了统计密度。这是创作自由。当然, 经典理论(如热统计物理学)也有概率密度, 所以, 引入统计密度, 并不代表是量子化, 但是作者又进一步引入复值函数让统计密度可写为的形式, 这无疑是量子化的过程, 因为它引入了经典物理学中不存在的要素(复值函数)。

   (二)作者为了导出复值函数所遵守的方程, 引入的泛函作用量其实等价于传统量子力学薛定谔方程的作用量。


分析全文可见:

经典电磁理论包含量子化吗.pdf






    




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2 苏保霞 刘然

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