¿Por qué no hay dos fotones exactamente iguales?

En primer lugar, ¿qué es el fotón? Un modelo físico útil, ondulación más o menos coherente en el campo electromagnético (EMF). Por lo general, se asocia con su frecuencia, pero generalmente esta frecuencia es una frecuencia promedio de un paquete de ondas (que ocupa un rango de frecuencias) que emite o absorbe una carga eléctrica acelerada y depende en gran medida del comportamiento de su fuente / absorbedor.

Cuando ocurre un evento de mecánica cuántica (QM) como la emisión / absorción de un fotón, la redistribución local de las cargas eléctricas que suceden significa que su campo eléctrico cambia localmente, mientras que el resto del Universo se da cuenta de ese evento con un retraso, Desde esta “información”, esta onda en EMF se propaga a la velocidad de la luz.

Por lo general, es un evento QM, un fotón, es decir, un paquete de ondas de energía e impulso que se intercambia entre las cargas de origen y de destino. Si estas cargas son similares, generalmente es más probable que interactúen mutuamente sobre este fotón para resonar a la misma frecuencia. Probable ? Si. A pesar de tener el mismo concepto de probabilidad en la física estadística clásica, aquí se amplía aún más: las funciones de onda QM y los campos son valores estadísticos por sí mismos y en parte surgen de nuestras ecuaciones matemáticas que son muy adoptadas de la mecánica macroscópica clásica. Esto no debería sorprender, ya que QM reproducirá principalmente el comportamiento macroscópico en promedio.

Pero, ¿por qué la naturaleza estadística de las funciones de onda, incluidas estas para los fotones? Hay varias razones, pero parece que una función de onda típica es una envoltura que restringe / determina el comportamiento de una partícula QM en promedio e incluye una información promedio del entorno donde la partícula deambula. No solo hay una aleatoriedad QM incorporada , sino que también está “conformada” por su entorno de interacción. Diferentes potenciales promediados en torno a restringir el paradero de la partícula, por lo que obtenemos un comportamiento promedio de un fotón (partícula) al resolver las ecuaciones de Maxwell (y / o Schrödinger).

Por lo tanto, incluso si se supone que estas partículas son idénticas, existe una gran influencia de su entorno que, por otro lado, es principalmente una imagen promedio de él. Incluso si tuviera fotones verdaderamente idénticos, sus entornos descritos por sus potenciales promediados no serían completamente idénticos .

Supongo que esta explicación coincide en parte con su razonamiento en la pregunta, pero esto es solo una parte de la historia (promedio) .

Solo en mi opinión personal, los fotones son modelos matemáticos completamente virtuales que se introducen para completar el espacio-tiempo virtualmente construido entre su origen y destino, es decir, nuestra noción macroscópica del espacio es puramente virtual. Es posible que desee ver algunas de mis respuestas anteriores sobre el tema, si está interesado.

Bueno, la premisa original es un poco cuestionable. Gracias a la emisión estimulada (el “SE” en “LÁSER”), todos los fotones en un rayo láser se crearon juntos, en fase, y son para todos los efectos, exactamente lo mismo.

Aparte de eso, no estoy seguro de lo que quieres decir con “fluctuaciones cuánticas en el comportamiento de los fotones”. ¿Qué es exactamente lo que estás tratando de explicar con tu premisa?

Por supuesto, estoy de acuerdo con las respuestas que dicen que los bosones pueden estar en el mismo estado y en este caso son absolutamente “idénticos”. Esto, como vemos, es la jerga del físico estándar. Pero déjenme aclarar un problema lógico que en general pasa sin comentarios. QM se formula utilizando ciertas matemáticas. Sin perder la generalidad, podemos suponer que esta matemática es aquella que se puede desarrollar en una teoría de conjuntos estándar como el sistema ZFC (Zermelo-Fraenkel con el Axioma de Elección). En su lugar, podrían usarse otras teorías fundamentales, pero con las mismas consecuencias. ZFC se erige teniendo la lógica clásica como lógica subyacente; por lo tanto, QM también se basa en la lógica clásica (al menos las formulaciones que encontramos en los libros estándar). Pero ZFC es una teoría de los individuos , en el sentido de que dos objetos representados en dicho marco son necesariamente diferentes (uno de ellos tiene una propiedad que el otro no participa) , aunque solo sea en principio. Es fácil demostrar esto: que sea un conjunto (o un Urelement ) lo que sea. Por el axioma de pares, obtenemos el conjunto unitario { a }. Por lo tanto, podemos definir que la ‘propiedad’ sea ​​idéntica a a de la siguiente manera: $ I_a (x): = x \ in \ {a \} $, es decir, x tiene la propiedad $ I_a $ si es idéntico a a . Y la identidad , aquí, significa que si dos objetos son idénticos, no hay dos objetos en absoluto, sino solo uno. En otras palabras, se mantiene alguna forma del Principio de la Identidad de Indiscernibles de Leibniz. En resumen, dentro de un marco lógico matemático de este tipo, no solo hay objetos indiscernibles , es decir, ¡objetos que tienen todas sus propiedades en común y que cuentan como dos! Esto implica que si representamos un BEC en ZFC, debemos suponer que los elementos de un BEC están establecidos o Urelemente (lo que trae el mismo problema). En consecuencia, dos fotones u otros bosones no pueden ser perfectamente iguales si se representan en este marco matemático. OK, puedes decir que los bosones en un BEC comparten todas sus propiedades físicas . Bueno. Pero, ¿qué son las propiedades físicas? Algunos son obvios, pero no existe (en lo que a mí respecta) una definición precisa de ellos. Pero esto no es todo. Hay otro problema con respecto a la lógica que puede hacernos prestar atención a las respuestas dadas. El espacio y el tiempo de QM (no relativista) es el espacio y el tiempo newtonianos, absolutos, lo mismo que la mecánica clásica. Por lo tanto, suponga que tiene dos partículas ubicadas en diferentes regiones de espacio y tiempo. Por la topología del espacio, puede suponer que están ubicados en conjuntos abiertos separados: por lo tanto , son diferentes. El truco proporcionado por QM es el siguiente: que $ \ psi_1 $ y $ \ psi_2 $ sean las funciones de onda de las dos partículas. Si necesitamos considerarlos como “idénticos” (en la terminología del físico, uno malo por supuesto) o indiscernibles como prefiero decir, usamos una función simétrica o antisimétrica, como es bien sabido. Pero este es un truco: trabajando dentro de ZFC, son individuos en el sentido anterior, pero solo estamos suponiendo que algunas de sus propiedades no están siendo consideradas. La física funciona, pero es bastante extraña desde un punto de vista filosófico. El cuantificador en el principio de Leibniz habla de todas las propiedades, y no de algunas propiedades. Si consideramos esto, lo estamos modificando, lo que implica un cambio de lógica. La lógica de la mecánica cuántica (a diferencia de la lógica cuántica ) todavía es algo que debe desarrollarse correctamente.

Ahhhhh … la única pregunta que la ciencia nunca puede responder, y todo filósofo de segundo año puede …

¿Qué pasaría si todo tipo de cosas que ni siquiera puede imaginar, mucho menos cuantificar, podría tener propiedades imaginables o inimaginables y podría hacer que todo lo que todos entienden sea “realidad” sin sentido? ¿Acaso nada de lo que supongo se volvería automáticamente tan probable como cualquier otro “solo una teoría”?

Uh … No.

Esa falacia particular se llama equívoco.

Un fotón no es una “cosa”, como una roca o un árbol. Un fotón es, a todos los efectos prácticos, una unidad de medida.

Como “una pulgada”

Una pulgada no es una cosa. Un fotón no es una “cosa”. Ambas son formas en que medimos cosas que los supersticiosos todavía llaman magia (de una forma u otra)

Realmente odio citar a Korzybski, pero el mapa realmente no es el territorio, la palabra no es la cosa, y tu creencia de que una cosa es tan segura como la mierda no lo hace así.

¡Todas las cosas preciosas! Y el breve comentario de Mark Mullainathan tal vez lo resume.

Mis pequeñas subpreguntas se refieren a cómo dos fotones pueden ser idénticos en la medida en que no solo el locus representado por su función de onda sino también las polarizaciones y los “espines” pueden diferir.

Además, ¿están relacionadas de alguna manera la polarización y el giro?

Además, ¿se puede cambiar el “giro”?

A menudo he dicho que ‘todos los fotones son iguales’, pero esto, por supuesto, tiene el propósito de transmitir el significado de que ‘todas las cosas son iguales’ y cuando se observan de manera idéntica los resultados serían los mismos.

No, no hay dos cosas ‘exactamente iguales’ en el sentido de que si hay dos de ellas son de alguna manera diferentes.

Entonces, lo que se quiere decir es que el ‘fotón’ es el mismo, su posición, energía, etc. pueden ser medidas de manera diferente por un observador fijo, ¡pero diferentes observadores no pueden ponerse de acuerdo sobre las diferencias con solo medir una de ellas a la vez!

En la palabra ‘Notificaciones’, las o son idénticas pero, por supuesto, una es parte de ‘No’ y la otra parte de ‘on’. Son como si fueran idénticos a menos que en algún contexto!

Esto es lo que queremos decir con fotones que son idénticos.

Aquí hay una idea.

En la naturaleza, muchas cosas simplemente están ahí. Puede discutir todo acerca de por qué no es al revés. Y eso esta bien.

La clave es aceptar algunas cosas como son.

Por ejemplo, entiendes las matemáticas más rápido que tu hermano. Puedo preguntar, ¿por qué?

Quizás por tu genética. ¿Por qué?

Tal vez porque ocurrieron diferentes formaciones a nivel de ADN. ¿Por qué?

Tal vez porque acaba de suceder.

A veces la pregunta no debería ser por qué. En cambio, deberíamos tomar eso e intentar entender todo lo demás en la conexión.

Los fotones simplemente aparecen porque lo detectamos, no lo detectamos, no existe. Entonces, cómo lo detectamos, la longitud de onda y muchos otros factores (que podemos conocer o no) afectan esto.

Es por eso que no hay dos fotones iguales, exactamente.