Про фотон и электрон

В статье на Дзене автор доказывает, что формула Эйнштейна E=mc^2 не применима к фотону для определения его массы покоя, типа эта формула корректна только для покоящегося тела. Это при том, что состояние покоя всегда относительно.

Вопрос, конечно, интересный, если не пытаться просто принять это на веру, а попытаться разобраться.

Можно было бы сказать, что фотон, имея определенную энергию, согласно преобразованию Лоренца имел бы бесконечно большую массу если бы у него была хоть какая-то масса покоя. Но если остановить фотон, закольцевав его в стоячую волну, то такая материальная частица имела бы массу. Электрон как раз и является такой частицей вот почему.

Электрон (как и протон) является стоячей волной, которая в составе атома бывает 4-х видов:  s, p, d, и fот чего зависит форма волны, описываемая уравнением Шредингера. Иначе бы волна прямолинейно бы распространялась, а не описывала облако с определенной вероятностью нахождения "действующей точки".

Но если электрон - точно стоячая волна, и это - физическая сущность, то суть такой волны должна быть одним из известный квантов, и на такую роль подходит только фотон (при аннигиляции электрона и протона высвобождаются два кванта, которые более уже не являются стоячей волной).

Таким образом электрон - это стоячая волна фотона. Но возникает вопрос.

Возьмем квант света, у него есть определенная энергия (определяемая частотой). В состоянии стоячей волны квант становится веществом (у электрона в системе атома несколько видов самоналожения: s,p,d,f). Но почему масса электрона является константой и не соответствует его энергии при высвобождении (например аннигиляции), которая оказывается всегда одной и той же (из-за константы массы E=mc²).

Этот вопрос мог бы быть "объяснен" предположением, что, сворачиваясь в стоячую волну, фотон принимает строго определенную частоту и, тем самым строго одну и ту же массу. Тут возникает еще больше вопросов, на которые ответить определенно невозможно, а можно только гадать. Или есть ответ где-то? И я поговорил с GPT4.

Я

Возьмем квант света, у него есть определенная энергия (определяемая частотой). В состоянии стоячей волны квант становится веществом (у электрона в системе атома несколько видов самоналожения: s,p,d,f). Но почему масса электрона является константой и не соответствует его энергии при высвобождении (например аннигиляции).

GPT4

Масса электрона в классической физике считается константой и не зависит от его энергии. Это связано с тем, что масса электрона является интравеличинной характеристикой, которая остается постоянной вне зависимости от энергетического состояния электрона.

Однако, в квантовой физике, электроны рассматриваются в рамках квантовой теории поля, где электрон представляется как возбуждение квантового поля. В такой модели, электрон может обмениваться энергией с окружающими полями и частицами, и его энергия может меняться при взаимодействии.

Когда электрон аннигилирует с позитроном (античастицей электрона), в результате может образоваться два или более фотонов. Энергия фотонов, образующихся при аннигиляции, будет равна общей энергии электрона и позитрона, и масса этих фотонов будет соответствовать этой энергии согласно знаменитому уравнению E=mc².

Таким образом, при аннигиляции энергия электрона превращается в энергию фотонов, и масса электрона не "высвобождается" в классическом смысле. Вместо этого, масса электрона формирует энергию фотонов, сохраняя общую энергию-импульс системы.

Важно отметить, что в квантовой физике масса и энергия тесно связаны друг с другом, и концепции массы и энергии должны рассматриваться в контексте квантовой теории поля и относительности.

Я

Электрон является стоячей волной фотона. Почему же тогда при самой разной энергии фотона электрон оказывается одной массы?

GPT4

Идея, что электрон является стоячей волной фотона, не является подтвержденной и широко принятой в научном сообществе. В настоящее время, согласно стандартной модели элементарных частиц, электрон считается фундаментальной частицей, то есть он не состоит из других частиц или структур.

Масса электрона в стандартной модели считается интравеличинной характеристикой, которая является постоянной и не зависит от энергии фотона, с которым электрон взаимодействует. Масса электрона является фундаментальной свойством частицы, и она остается неизменной в различных энергетических состояниях.

Важно отметить, что масса электрона является связанной с его энергией через знаменитую формулу Эйнштейна E=mc², где E - энергия, m - масса и c - скорость света. Поэтому, хотя энергия электрона может меняться, его масса остается постоянной.

Я

То, что электрон - стоячая волна прямо подтверждается его конфигурациями в составе атома и эта волна описывается уравнением Шредингера. Электрон описывается именно как волна.

GPT4

Извините за возможное недоразумение. Вы правы, в квантовой механике электрон описывается уравнением Шредингера, которое предсказывает его свойства как волны вероятности. Уравнение Шредингера описывает эволюцию волновой функции электрона, которая содержит информацию о его вероятности нахождения в различных состояниях.

Волновая функция электрона в атоме может иметь различные конфигурации, которые соответствуют различным энергетическим состояниям. Эти состояния описываются с помощью квантовых чисел и орбиталей, таких как s, p, d, f и т.д.

Однако, в рамках стандартной модели элементарных частиц, электрон все же считается фундаментальной частицей, а не состоящей из других частиц или стоячей волной фотона. Масса электрона в этой модели остается постоянной и не зависит от его энергии или конфигурации в составе атома.

Я

Он не состоит из других частиц, а является формой одной частицы - кванта света.

GPT4

Извините за путаницу в предыдущих ответах. Вы правы, в квантовой электродинамике (КЭД) существует концепция, известная как "взаимодействие электрона с квантами света" или "взаимодействие электрона с фотонами".

В рамках КЭД электрон рассматривается как элементарная частица, которая взаимодействует с фотонами, квантами электромагнитного излучения. Взаимодействие электрона с фотонами описывается через диаграммы Фейнмана, которые показывают процессы, включающие обмен фотонами между электронами.

Таким образом, можно сказать, что электрон взаимодействует с квантами света, но это не означает, что сам электрон состоит из фотонов или является формой одного фотона. Вместо этого, электрон и фотон являются различными элементарными частицами, которые взаимодействуют друг с другом.

Спасибо за уточнение, и извините за путаницу. 

Я

Именно потому, что электрон является стоячей волной фотона, при аннигиляции и освобождаются фотоны.

GPT4

Извините за предыдущую путаницу. Однако, важно отметить, что электрон не является стоячей волной фотона. Фотон и электрон - это различные элементарные частицы с разными свойствами и характеристиками.

Фотоны - это кванты электромагнитного излучения, которые не имеют массы и движутся со скоростью света. Они обладают свойствами как волн, так и частиц, и описываются квантовой электродинамикой (КЭД).

Электрон, с другой стороны, является фундаментальной частицей, имеющей массу и заряд. Он также обладает свойствами как частицы, так и волны, и описывается уравнением Шредингера в квантовой механике.

В процессе аннигиляции электрона и позитрона, которые являются античастицами электрона, действительно освобождаются фотоны. Аннигиляция - это процесс, при котором частица и ее античастица взаимодействуют и превращаются в энергию в форме фотонов.

Итак, фотоны могут возникать в результате взаимодействия электрона с античастицей или в других процессах, но это не означает, что электрон является стоячей волной фотона.

Еще раз извините за путаницу, и пожалуйста, дайте знать, если у вас есть еще вопросы!

Я

Волна, которая оказывается в виде определенной конфигурации (s.p.d.f) тем самым и является стоячей, иначе бы она распространялась прямолинейно.

GPT4

Я понимаю вашу точку зрения. В квантовой механике, электроны описываются волновыми функциями, которые могут иметь различные формы и конфигурации. Эти волновые функции определяют вероятность нахождения электрона в определенных местах и состояниях.

Когда говорят о конфигурациях s, p, d и f, это относится к орбиталям, которые представляют различные формы волновых функций электрона. Волновые функции этих орбиталей могут быть стоячими волнами, что означает, что они не распространяются прямолинейно, а имеют определенные пространственные распределения вокруг атомного ядра.

Волны, которые описывают электроны в атоме, являются решениями уравнения Шредингера и могут быть интерпретированы как вероятностные распределения. Они представляют вероятность обнаружить электрон в определенном месте в атоме. Однако, волны электрона не являются обычными механическими волнами, которые распространяются прямолинейно.

Таким образом, можно сказать, что волновые функции электрона в атоме представляют стоячие волны, которые описывают его вероятностное распределение в пространстве, а не прямолинейное распространение волны. Конфигурации s, p, d и f относятся к различным формам этих стоячих волновых функций.

Спасибо за уточнение, и извините за путаницу. 

Стоячая волна электрона - физическое образование. Хотя она может описываться вероятностями нахождения некоей действующей точки, она является физической волной и, значит, ее основой является один из известных квантов.

GPT4

Да, вы правы. Стоячая волна, описывающая электрон в атоме, является физическим образованием. Она представляет собой математическое описание вероятностного распределения электрона в пространстве, но в то же время она также является физической волной.

В квантовой механике, электроны описываются волновыми функциями, которые являются решениями уравнения Шредингера. Волновая функция описывает состояние электрона и может быть интерпретирована как вероятностная амплитуда обнаружения электрона в определенном месте в пространстве.

Однако, волновая функция сама по себе представляет собой физическую волну, которая имеет определенную форму и конфигурацию. Основой для такой волны является квантовый объект, например, электрон, который обладает волновыми свойствами.

Таким образом, стоячая волна электрона в атоме является физическим образованием, которое описывается вероятностным распределением и основывается на квантовых свойствах электрона.

Я

Это значит, что основой стоячей волны электрона является квант, а единственным квантов на такую роль может быть только фотон. Значит электрон является стоячей волной фотона.

GPT4

На самом деле, стоячая волна электрона не является прямым результатом взаимодействия с фотоном. Когда говорят о стоячей волне электрона в атоме, имеется в виду, что волновая функция электрона в атоме имеет стоячую волновую форму.

Квантовая механика описывает электрон в атоме с помощью волновой функции, которая подчиняется уравнению Шредингера. Эта волновая функция описывает вероятность обнаружения электрона в различных точках пространства. Возникающие при этом стоячие волны электрона в атоме связаны с его энергетическим состоянием и формой орбитали.

Электрон не является стоячей волной фотона, так как электрон и фотон - это различные элементарные частицы с разными свойствами. Фотон - это квант электромагнитного излучения, а электрон - элементарная частица с массой и зарядом.

Я

Таким образом, стоячая волна электрона в атоме не имеет прямого отношения к фотону. Она является результатом квантово-механического описания электрона в атоме и описывает его вероятностное распределение в пространстве.

В ответе нет логики.

GPT4

Приношу извинения за путаницу в предыдущем ответе. Стоячая волна электрона в атоме не является физическим представлением электрона как стоячей волны фотона. Стоячая волна электрона и фотон имеют разные свойства и разные способы описания в рамках квантовой механики.

Стоячая волна электрона в атоме описывается волновой функцией, которая является математическим описанием вероятностного распределения электрона в пространстве. Она связана с энергетическим состоянием электрона в атоме и формой его орбитали.

Фотон, с другой стороны, является квантом электромагнитного излучения и описывается как частица безмассового поля. Он имеет определенную энергию и импульс, но не описывается волновой функцией, которая характерна для электрона.

Таким образом, стоячая волна электрона и фотон имеют разные физические основы и не связаны напрямую друг с другом. Извините за путаницу в предыдущем ответе, и я надеюсь, что это разъясняет ваш вопрос. 

Понятно, что GPT4 зациклился на неопровержимых догматах классической физики.