Почему фотоны (всех длин волн) рассматриваются как инструменты так называемой «электромагнитной силы»?

светЭлектромагнитные волны, если рассматривать классически или в терминах дискретных фотонов, не подвержены влиянию статических электрических или магнитных полей. Они не имеют заряда. Тем не менее, они оказывают электрические и магнитные силы на заряженные частицы и магнитные частицы. Рассматривать классически, в них нет ничего, кроме электрических и магнитных полей, распространяющихся через пространство, так что вполне уместно называть их электромагнитными волнами.

 

фотонФотоны — это маленькие единицы света («кванты» квантовой механики). Их существование было предположено, чтобы объяснить детали фотоэффекта — фотоны с достаточной энергией могут выбивать электроны из материалов. С тех пор фотоны играют центральную роль в объяснения многих физических явлений, например, сколько тепла излучается горячим объекты в современной квантовой криптографии.

В классической модели электричества и магнетизма использует идеи электрического и магнитного полей. Уравнения Максвелла описывают, как ведут себя эти поля, и уравнение силы Лоренца, которое описывает, как поля толкают и тянут заряженные частицы и магниты. Предсказание Максвелла заключается в том, что существуют волны электромагнитного поля, которые распространяются со скоростью света. Эти волны были идентифицированы в экспериментах со светом Герца и других. Таким образом, мы имеем две очень разные идеи о том, как работает свет, как волны в электрическом и магнитном полях, а также как движение частиц — фотонов. Эта пара объяснений называется «корпускулярно-волновой дуализм» и является повторяющейся темой квантовой механики. В зависимости от экспериментальной ситуации, свет действует как волна или как частица (но не оба одновременно).

Страннее то, что статические электрические и магнитные поля также обладают корпускулярно-волнового дуализма. В результате столкновения заряженной частицы с другой (отталкивающей или притягивающей) может быть смоделирован обмен фотонами и вы получите такой же ответ, как если бы вы рассчитали все с классического поля (в пределе, что классический расчет применяется для медленно входящих частиц). Квантовые вычисления с использованием обмена фотонами является более точными для описания реальных столкновений при более высоких энергиях.