光子在一定空间内数量问题

来源：学生作业帮编辑：神马作文网作业帮分类：物理作业时间：2024/11/06 06:32:33

光子在一定空间内数量问题
有没有上限,光子在一定空间体积内可以存在多少个?
实际就是光子体积问题的讨论,我知道光子是玻色子,不遵循泡利不相容原理,但认为尽管2个光子的量子数级可以同时相同的存在,但是也不能帮助回答这个问题.
其实我想引出的就是,2个光子可否在空间中同一点重合.
光如果具有运动质量,那根据经典物理的逻辑思维,光子一定具有一定形态（不知道这种想法可不可取）.如果不可,希望给出合理的解释
谢谢!
首先谢谢宇筠锋仁兄的常规经典回答.根据你的回答,小弟仍有几处不解,希望你能抽空帮忙解惑,感激.
1.小弟觉得,测不准原理是由人类感知能力的极限造成的,既赞同案因斯坦所说的上帝不投骰子,但是当一个陷入有限势井的粒子穿越壁垒的时候,确实是使用了测不准原理.不知阁下对这种类似空间跳跃的现象是怎么理解的呢?
2.假设1个粒子从表面到内部是一个势能趋近于无穷大的势井,那么另外一个粒子便具有很接近于零的概率穿越这个壁垒,表现的实际模型就是,1个粒子和另一个粒子具有接近于零但不等于零的概率同时重合在空间上的某一点.不知道这种模型假设成功吗?
3.如果把问题改成:2个光子具不具有一定概率同时出现在空间上的同一点?
(会不会和薛定谔的猫中的原理相似阿?既当实验者观察时和试验者不观察时物体所在的状态不同?就是说,2个光子暗地里有可能同时出现在空间上的某个点但是我们永远观察不到?)
谢谢!有追加

首先你要明白“光子到底是什么”这个问题不是一个简单的问题,可以说,没有谁能够真正说清楚.伟大的爱因斯坦在他晚年曾说过,他自觉地思考这个问题已达五十年,但仍然没有接近其答案.
其次你要抛弃经典力学关于轨道、体积、形态等观念,它们在量子力学里几乎是没有意义的,偶尔提到也不过是为了叙述方便.要尽量以全新的观念来思考问题：一个要点就是,量子力学中微粒的位置成为概率性的,粒子的体积则因此变得模糊到没有什么意义的地步.因为位置都难以确定,由无数个位置确定的“粒子的边界”自然更是难以确定.有时粒子的大小就用它的德布罗意波长来表示（光就用光波的波长）,有时又把基本粒子（光也是一种基本粒子）看作无体积的点粒子.这种“随意性”也说明了体积概念在微观世界的无意义.
最后直接回答你的两个问题：
1）“光子在一定空间内的数量有没有上限,光子在一定空间体积内可以存在多少个?”——没有上限.这个问题缺乏严格的意义,详见下问.
2）“2个光子可否在空间中同一点重合?”——这个问题没有意义.测不准原理告诉我们：以无限的精确度确定一个光子处于空间的某个点（数学意义上的点）上时,该光子的动量将无限的不确定,亦即其动量为0到无穷间的任意值,这样的光子已变得毫无意义.谈论一个无意义的东西占据着某个空间点自然也是无意义的,谈论2个无意义的东西占据着某个空间点更是无意义.

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