¿Se puede explicar el efecto fotoeléctrico sin fotones?

¡Sí, el efecto fotoeléctrico se puede explicar sin fotones!

Uno puede leerlo en

L. Mandel y E. Wolf, Coherencia óptica y óptica cuántica, Cambridge University Press, 1995,

una referencia estándar para la óptica cuántica. Las secciones 9.1-9.5 muestran que el campo de electrones responde a un campo de radiación electromagnético externo clásico emitiendo electrones de acuerdo con las probabilidades de la ley de Poisson, muy similar a la interpretada por Einstein en términos de partículas de luz. Por lo tanto, el detector cuántico produce clics discretos distribuidos por Poisson, aunque la fuente es completamente continua y no hay fotones en absoluto en el modelo mecánico cuántico. El espacio de estado de este sistema cuántico consta únicamente de estados multielectrónicos. Así que aquí el sistema multielectrónico (seguido de un proceso de decoherencia macroscópica que conduce a la localización de puntos múltiples del campo de electrones emitido) es responsable de la creación del patrón de puntos. Esto prueba que los clics no pueden tomarse como una prueba de la existencia de fotones.

Una interesante colección de artículos que explican diferentes puntos de vista actuales se encuentra en

The Nature of Light: What Is a Photon?
Optics and Photonics News, October 2003
https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_14/issue_10/

En la entrada ''El efecto fotoeléctrico'' de mis preguntas frecuentes sobre física teórica se incluye una discusión más detallada en http://arnold-neumaier.at/physfaq/physics-faq.html . Ver también las diapositivas de mis conferencias http://arnold-neumaier.at/ms/lightslides.pdf y http://arnold-neumaier.at/ms/optslides.pdf .

Por supuesto, se necesitan QED y fotones para explicar los efectos cuánticos especiales de la luz revelados en los experimentos modernos (discutidos en el número de Optics and Photonics News citado anteriormente), como los estados de luz no clásicos o la conversión paramétrica descendente, pero no para el efecto fotoeléctrico.

El artículo de Lamb-Scully es un buen ejemplo de cómo incluso un ganador del Premio Nobel puede ocasionalmente escribir un mal artículo.

El contexto histórico es importante. Einstein planteó la hipótesis del fotón en 1905, pero su artículo se adelantó a su tiempo y no fue ampliamente aceptado. Durante décadas después, incluso una vez que todos los físicos asumieron la naturaleza mecánica cuántica del átomo , la naturaleza mecánica cuántica de la luz se consideró sospechosa. Bohr influyó en impulsar una teoría en la que los átomos estaban cuantificados, pero la luz que absorbían y emitían era clásica. Lamb comenzó su carrera durante esta época.

Si lee el artículo de Lamb-Scully, lo primero que notará es que afirman explícitamente que los fotones son absolutamente necesarios para explicar fenómenos como la radiación de cuerpo negro, la dispersión de Compton, la emisión espontánea y el cambio de Lamb. Cualquier chiflado de Internet que esté tratando de citar a Lamb y Scully como autoridades en contra de la cuantificación de la luz está muy equivocado.

Como en el enfoque anticuado y sin salida de Bohr, tratan al átomo como un sistema mecánico cuántico y al campo electromagnético como uno clásico. Son capaces de reproducir la relación de Einstein.$E=hf-W$, dónde$E$es la energía máxima del electrón una vez que sale del cátodo,$h$es la constante de Planck de la mecánica cuántica,$f$es la frecuencia de la luz, y$W$es la energía necesaria para que el electrón escape a través de la superficie del cátodo. Esto no es particularmente sorprendente o impresionante en un cálculo cuántico/clásico bastardo como este; esencialmente solo dice que la onda de luz tiene que tener la energía extraída de ella a una frecuencia resonante del átomo, esa frecuencia tiene que coincidir con su propia frecuencia.

También muestran que la tasa de transición es distinta de cero incluso cuando la luz se enciende por primera vez, diciendo que su resultado "ciertamente no implica el 'retraso de tiempo' que algunas personas solían esperar para los fotoelectrones producidos por un campo electromagnético clásico". Este resultado no es tan impresionante como parece, ya que la predicción clásica es lo que uno espera para una onda de luz clásica que incide sobre los átomos clásicos .

De hecho, la tasa de transición que derivan muestra el problema real con su cálculo. Su cálculo trata a cada átomo como independiente de todos los demás átomos. Por lo tanto, si un clásico destello de luz con energía$W$ilumina el cátodo, puede ionizar más de un átomo, violando la conservación de la energía. Este resultado no físico muestra lo contrario de lo que afirman; muestra que su Frankenstein mixto cuántico-clásico no proporciona una explicación físicamente aceptable del efecto fotoeléctrico. Lo que realmente necesitan es un entrelazamiento de la mecánica cuántica entre las diferentes partes del paquete de ondas del fotón, de modo que si el fotón se observa en el átomo A, se garantiza que no se observará en el átomo B. Sin esta "acción espeluznante" de la mecánica cuántica a distancia", su teoría viola la conservación de la energía.

Este problema se reconoció muy pronto en el desarrollo de la teoría cuántica "antigua" y condujo a la teoría de Bohr-Kramers-Slater (BKS), en la que se conjeturaba que la energía y el momento se conservaban solo sobre una base estadística. Los experimentos realizados en Bothe en 1925 falsificaron la teoría BKS al mostrar que cuando se emitían rayos X en una onda esférica en dos detectores hemisféricos, los dos detectores estaban completamente anticorrelacionados.

Greenstein 2005 da una discusión moderna de estos temas. En la sección 2.1, primero presentan un resumen del argumento de Lamb-Scully, y luego discuten la verificación experimental de la existencia de las anticorrelaciones requeridas para mantener la conservación de la energía (Grangier 1986). El hecho de que esta anticorrelación no se observara con éxito con la luz visible hasta 1986 se debió a limitaciones técnicas en la capacidad de producir fuentes de luz que fueran estados propios del número de fotones. Sin embargo, el resultado de anticorrelación equivalente con rayos X ya había sido demostrado por Bothe en 1925.

Por lo tanto, se podría argumentar que las observaciones del efecto fotoeléctrico no fueron suficientes para establecer la existencia de fotones sin la posterior verificación de las anticorrelaciones algunos años después. Sin embargo, esto sería engañoso. Desde el punto de vista de los físicos que leyeron el artículo de Einstein de 1905, antes de que se estableciera la naturaleza mecánica cuántica del átomo, no se disponía de un modelo híbrido como el de Lamb o la teoría BKS y, por lo tanto, el efecto fotoeléctrico realmente requería la cuantificación de la luz. Se podría argumentar que, en el contexto histórico del período de 1913 (el modelo de Bohr) a 1925 (Bothe), había una teoría BKS viable que evitaba la cuantización del campo electromagnético, pero esto es extremadamente engañoso cuando autores modernos como Lamb dejar de admitir que la falta de conservación de la energía era un ingrediente.

Surgen dificultades similares si se intenta construir una teoría consistente en la que el campo gravitatorio simplemente no esté cuantizado, a diferencia de las otras fuerzas fundamentales (Carlip 2008).

Bothe y Geiger, "Experimentelles zur Theorie von Bohr, Kramers und Slater", Die Naturwissenschaften 13 (1925) 440. El experimento se describe en la conferencia del Premio Nobel de 1954 de Bothe .

Carlip, "¿Es necesaria la gravedad cuántica?", http://arxiv.org/abs/0803.3456

Grangier, Roger y Aspect, "Evidencia experimental de un efecto de anticorrelación de fotones en un divisor de haz", Europhys. Letón. 1 (1986) 173 -- se puede encontrar en línea buscando en Google

Greenstein y Zajonc, "El desafío cuántico: investigación moderna sobre los fundamentos de la mecánica cuántica", Jones y Bartlett, 2005.

Sí, los libros de texto lo están entendiendo muy mal.

La narrativa común sobre estas cosas se resume mejor con el enfoque de los "tres clavos en el ataúd": el cadáver es la teoría ondulatoria de la luz y los tres clavos son el espectro del cuerpo negro, el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton. Cualesquiera que sean las dificultades que la teoría ondulatoria pueda tener o no con los experimentos modernos de anticorrelación, están completamente equivocados en los argumentos que presentan para rechazar la teoría ondulatoria sobre la base de los "tres clavos".

La razón por la que los libros de texto y los físicos de esa época aceptaron esos argumentos erróneos es que hasta 1926 no había una teoría viable que permitiera a la gente hacer cálculos de onda sobre onda. Una vez que Schrödinger descubrió las ecuaciones de onda, se dispuso de explicaciones claras para los tres fenómenos. Los describiré brevemente aquí.

Primero, el efecto fotoeléctrico. Incluso hoy en día, los libros de texto modernos dan mucha importancia al umbral de frecuencia, como si eso fuera inexplicable por las ondas clásicas. La teoría de Schrödinger dejó en claro de inmediato que los estados de diferentes niveles de energía se acoplan solo cuando son excitados por frecuencias correspondientes a la diferencia en esos niveles. Sin embargo, los libros de texto continúan profesando desconcierto por el efecto de frecuencia.

El otro error evidente de los libros de texto está en usar la sección transversal física de un solo átomo para calcular la sección transversal de absorción. Incluso Scully es culpable de esto en un artículo tan reciente como 2002 (si mal no recuerdo el año). La sección transversal física es completamente incorrecta, incluso en la teoría de la antena; si fuera cierto, una radio de cristal nunca podría recolectar suficiente energía para hacer funcionar incluso los auriculares más pequeños. Explico esto en mi entrada de blog en la radio de cristal . (Y no creo que nadie quiera argumentar que se necesitan fotones para explicar la radio de cristal).

En segundo lugar, el Efecto Compton. Cuando descubrí una explicación semiclásica del Efecto Compton, pensé que ganaría el Premio Nobel . Así que me decepcionó descubrir que Schrödinger había publicado exactamente la misma explicación en 1927. Tomas la luz y el electrón en un sistema de centro de masa, y consideras el sistema en el punto medio de la interacción... cuando el electrón está en una superposición de estados, la mitad moviéndose hacia la izquierda y la otra mitad moviéndose hacia la derecha. Puede ver de inmediato que esta superposición establece capas de carga igualmente espaciadas a una distancia de$\frac{1}{2}\lambda$, creando una rejilla de difracción perfecta para la reflexión total.

Por supuesto, Compton no pudo haber dado con esta explicación porque no sabía nada sobre las ondas de electrones. Su "prueba" que desacreditaba la teoría ondulatoria de la luz trataba al electrón como una pequeña pelota de ping-pong cargada.

Finalmente, el espectro del cuerpo negro es un caso interesante. Curiosamente, se sabe que la Ley de Planck debe prevalecer incluso si no existiera el electromagnetismo, como lo ejemplifica el calor específico de baja temperatura de los sólidos. La desviación de la ley de Dulong y Petit fue (creo) reconocida por Einstein en un artículo de 1905. Pero es difícil argumentar que es causado por "fotones". Seguramente debemos creer que la supresión de los modos de alta frecuencia es aquí solo una consecuencia mecánica de la Ecuación de Schrödinger.

Y si es así, entonces no hay necesidad de invocar "fotones" para explicar la extensión de la Ley de Planck al espectro electromagnético, porque un argumento clásico cuidadoso muestra que la energía por modo en cualquier frecuencia dada del campo electromagnético clásico debe ser igual a la energía por modo de los osciladores mecánicos a esa misma frecuencia. Muestro cómo funciona este cálculo en una serie de artículos que culminan aquí .

En buena medida, también muestro explícitamente en una serie posterior de publicaciones de blog que el "salto cuántico" de Copenhague entre estados propios da el mismo campo de radiación que el modelo de transición continua de Schrödinger con los átomos que irradian de forma semiclásica .

Gracias a Helder Vélez por marcar algunos de mis artículos. Sí, soy el chiflado identificado como tal por Ben Crowell, así que siéntete libre de ignorar mi publicación.

No estoy de acuerdo con OP en que no considero la conservación de energía como un defecto fatal.

si uno deja$t\to\infty$en el cálculo perturbativo, se obtiene una buena función delta$\delta(\epsilon_f-\epsilon_i-\hbar\omega)$pero en tal caso, el suministro de energía externo es infinito y no se puede formular un argumento significativo de conservación de energía, por lo que supongo que OP debe estar hablando del resultado de tiempo finito, así que concentrémonos en esto.

Siguiendo el argumento de OP, en realidad, ni siquiera necesitamos dos átomos para ver que la energía no se "conserva", un átomo es suficiente. El resultado de la perturbación armónica da la probabilidad de transición desde el estado fundamental$|g\rangle$hacia$k$estado excitado$|k\rangle$como (citando la ecuación de Lamb & Scully (13)),

dónde$E_0$es la intensidad del campo E de la onda EM externa. Normalmente el elemento de la matriz$\langle k|\hat x|g\rangle$puede ser distinto de cero hasta$|k\rangle$con energía arbitrariamente alta. Para la luz clásica, podemos hacer$E_0$arbitrariamente cerca de$0$, esto significa en un finito$t$el suministro de energía puede ser arbitrariamente pequeño, pero la probabilidad es distinta de cero para la transición a un$|k\rangle$con muy alta energía (es decir,$\epsilon_k-\epsilon_g>\text{ external energy supply}$). Si después de una medición, el átomo efectivamente termina en$|k\rangle$, entonces se viola la conservación de la energía.

Sin embargo, ¿cuál es la razón de esta violación? Esto se debe a que nuestra medición de energía para ondas EM externas es clásica, mientras que la medición de energía para el átomo es mecánica cuántica. En otras palabras, estamos comparando la energía inicial con algún valor propio$\epsilon_k$del hamiltoniano cuántico. En un sistema totalmente mecánico cuántico (es decir, no semiclásico), esto es exactamente lo que no deberíamos hacer; lo que debemos comparar son los valores de expectativa de energía, es decir, algo como inicial$\langle i|H|i\rangle$y final$\langle f|H|f\rangle$, pero nunca solo algunos valores propios (a menos que ambos sean estados propios). Entonces, si hacemos lo mismo en el tratamiento semiclásico del efecto fotoeléctrico, vemos que la conservación de la energía se satisface cualitativamente, porque de la ecuación$(13)$vemos que el valor de la expectativa de energía será proporcional a$|E_0|^2$. Creo que el mismo argumento se aplica al experimento de dos átomos de OP.

Debo decir que el argumento de OP está justificado para un sistema semiclásico, porque ciertamente es operativamente posible. Pero mi punto es que este es un problema genérico de todos los sistemas semiclásicos (de hecho, ha habido un argumento similar que muestra que si la luz se trata de manera clásica, entonces se puede violar el principio de incertidumbre para el electrón. Consulte la página "Mecánica cuántica avanzada" de Sakurai 34~35). Así que creo que es lo suficientemente bueno que Lamb y Scully puedan reproducirse$E=\hbar\omega-\phi$y la emisión sin retardo de electrones. Si uno quiere usar la conservación de la energía como una objeción, también podría simplemente decir que el acoplamiento cuántico-clásico es imposible, no hay necesidad de asignar ningún significado especial al efecto fotoeléctrico.

Me gustaría mover mi último comentario al texto principal para que esté completo. La dificultad de conservación de la energía es solo conceptual, no experimental, porque el efecto fotoeléctrico muy original solo podía medir los valores esperados de energía, y de mi análisis anterior vemos que los valores esperados de energía se conservan. Incluso en un nivel conceptual, todavía hay una salida, es decir, tomar la conservación de la energía como verdadera solo en un nivel estadístico (que por supuesto necesita una prueba experimental, y de hecho las hubo, como mencionó Ben), y esto fue exactamente lo que Bohr propuesto, debido exactamente a la misma razón. En una palabra, creo que Lamb & Scully explicaron todos los aspectos experimentales del efecto fotoeléctrico.

El efecto fotoeléctrico se puede explicar sin fotones. Primero, definamos "fotón". No es una cosa como un paquete de ondas. Por favor, tampoco es un clic de detección. Es un fenómeno dualista. Un fotón irá en una dirección u otra en un divisor de haz, pero si vuelves a hacer converger el haz, desarrollarás un patrón de interferencia. Esa es una cita aproximada de Bohr (ref 1) que explica la visión de Einstein de un fotón. Esto resume la forma en que funciona la mecánica cuántica (QM): una onda de probabilidad guía un evento de absorción. La característica clave de este modelo es que una emisión de un cuanto terminará con un total de un cuanto. Si el quanta se divide por la mitad, puede producir dos medios quanta. QM generalmente se maneja en este sentido uno a uno. Hay una alternativa poco conocida a este modelo. Se le ha llamado la hipótesis de la acumulación y la teoría de la carga. Lo llamamos el modelo de umbral (TM). Comprender el efecto fotoeléctrico sin fotones es ver la falla en QM y comprender TM. Mostramos por análisis de experimentos pasados ​​y por nuevos experimentos, cómo falla QM. Mire lo que dicen los experimentos, no las personas. Estos experimentos incluyen el efecto fotoeléctrico, el elemento del tiempo en el efecto fotoeléctrico, el efecto Compton, la difracción de carga, las pruebas de cuerpo negro, la difracción de moléculas gigantes y las pruebas de coincidencia de división de haz (consulte el sitio web, ref. 2).

La más importante de estas pruebas es la prueba de coincidencia de división del haz. Esta prueba es famosa por mostrar la propiedad de las partículas de ir en un sentido u otro en un divisor de haz, al igual que en la definición de fotón de Einstein. Esta prueba se ha descrito con luz visible, pero ahora la hacemos con rayos Gamma. Recientemente se muestra cómo la tasa de clics del detector coincidente que pasa por el divisor de haz puede exceder sustancialmente la tasa de probabilidad accidental. La mecánica cuántica predice el azar. La probabilidad se determina fácilmente mediante (ventana de tiempo)(tasa de sencillos del detector 1)(tasa de sencillos del detector 2) = (tasa de probabilidad), véase la referencia (3). El cadmio-109 emite solo una gamma en decaimiento espontáneo. Sabemos esto por la prueba del sándwich: una prueba de coincidencia con su par de detectores en lados opuestos del radioisótopo, a corta distancia (ver Knoll ref 3). Cd-109 también emite rayos X, pero lo eliminamos con discriminadores electrónicos de altura de pulso. Configuramos los discriminadores para leer pulsos por encima de dos tercios de la altura característica asignada a su foto-pico de rayos gamma de 88 KeV. Pruebas anteriores han demostrado que la altura del pulso es proporcional a la frecuencia electromagnética, y también es proporcional a su llamada energía fotónica, en electronvoltios. Aquí usamos eV solo por conveniencia porque no creemos en los fotones.

Ahora, para mi prueba, usamos el mismo isótopo, detectores, electrónica, configuraciones de altura de pulso que se usaron en la prueba del sándwich, pero hacemos dos cambios. 1) Ponemos los dos detectores a un lado del radioisótopo de forma que la gamma tenga que pasar por el primer detector para ser recibida por el segundo detector. 2) Hacemos el primer detector más delgado para que la probabilidad de alcanzar cualquiera de los detectores sea la misma. Esta geometría en tándem divide la energía de manera similar a la geometría de un divisor de haz, pero funciona mejor. El resultado suele ser 15 veces la tasa de probabilidad accidental. El resultado es altamente repetible, pero depende de los detalles de la configuración. Este no es un caso especial. El efecto funciona con otros isótopos, otros detectores (yoduro de sodio, HpGe) y diferentes geometrías. Si crees en los fotones, este efecto de dos por uno aparentemente viola la conservación de energía. La energía todavía se conserva, pero ahora entendemos cómo debe existir un estado precargado a partir de intercambios de energía anteriores. Si haces esta prueba con luz visible, estás viendo ruido. Hacer la prueba con rayos gamma da el impulso para superar el ruido. Si realiza la prueba con un detector que tiene una eficiencia de efecto Compton superior a la eficiencia fotoeléctrica, verá ruido y pensará que QM es correcto. Los detectores y rayos gamma que usamos fueron elegidos por su respuesta fotoeléctrica dominante. Las nuevas pruebas con rayos gamma muestran que no hay fotones. Si realiza la prueba con un detector que tiene una eficiencia de efecto Compton superior a la eficiencia fotoeléctrica, verá ruido y pensará que QM es correcto. Los detectores y rayos gamma que usamos fueron elegidos por su respuesta fotoeléctrica dominante. Las nuevas pruebas con rayos gamma muestran que no hay fotones. Si realiza la prueba con un detector que tiene una eficiencia de efecto Compton superior a la eficiencia fotoeléctrica, verá ruido y pensará que QM es correcto. Los detectores y rayos gamma que usamos fueron elegidos por su respuesta fotoeléctrica dominante. Las nuevas pruebas con rayos gamma muestran que no hay fotones.

Uno podría objetar citando muchas pruebas similares que confirman los fotones. Examínelos cuidadosamente. A menudo verá trucos de polarización. Una emisión atómica polarizada de un$hf$de energía será enrutada por un divisor de haz polarizado para ir en una dirección u otra, lo que le hará pensar que su prueba confirma el modelo de fotones.$E=hf$sigue siendo cierto, pero por favor no lo llamemos fotón. Me gusta llamarlo h-new en honor a Planck. TM es realmente una extensión de la segunda teoría de Planck (4). Además, ¿alguna de esas pruebas analiza cómo configuran sus discriminadores de altura de pulso? Nunca los veo demostrarlo. Resulta que la distribución de la altura del pulso usando luz visible monocromática con cualquier detector es demasiado amplia para hacer la distinción entre un QM o un TM. Si configura el discriminador demasiado alto, aparentemente falsifica QM; si lo establece demasiado bajo, aparentemente prueba QM.

TM pide un estado precargado. En el efecto fotoeléctrico el estado precargado es la cantidad de energía cinética electrónica. Este mismo efecto de dos por uno se evidencia en mis pruebas similares de coincidencia de división de haz con el rayo alfa. El átomo se divide como una ola. Estas pruebas no describen simplemente las propiedades de las olas; revelan el fracaso de las pruebas que son famosas por defender la propiedad de las partículas. Para ver cómo es posible tal estado precargado, se requiere un ajuste conceptual a nuestras constantes físicas. Describamos para el electrón: constante de carga$e$, constante de masa$m$, y de Planck$h$. Para ver cómo son posibles un estado precargado y ondas de materia, tomamos estas constantes para expresar máximos, revelados en nuestros experimentos. En esta teoría no vemos sub-$e$pero podemos entender que existe sin embargo. En las pruebas que muestran las propiedades de las ondas hay proporciones de$e/m$,$h/e$,$m/h$. Por ejemplo, si ve un$e/m$relación en una ecuación, significa que el experimento relacionado con esa ecuación puede tener$e/2$y$m/2$, pero no lo sabrás. Las ecuaciones que no muestran estas proporciones simples son casos en los que las ondas se mantienen unidas, estamos tratando con partículas reales y esos sistemas no se difractarán. Acabo de describir los puntos importantes de mi descubrimiento para eliminar la dualidad onda-partícula y, más específicamente, cómo ver el efecto fotoeléctrico sin fotones. Los escritos en mi sitio web (2) muestran una derivación del efecto fotoeléctrico, vinculándolo a la ecuación de deBroglie. Comprender el efecto fotoeléctrico sin fotones es trascender la dualidad onda-partícula y remodelar nuestra física más fundamental.

(1) Bohr, Física atómica y conocimiento humano, consulte la página 50
(2) http://www.thresholdmodel.com
(3) Knoll, Detección y medición de radiación
(4) Kuhn, Teoría del cuerpo negro y la discontinuidad cuántica 1894-1912

Todas las explicaciones anteriores describen efectos medibles en los puntos finales de la interacción energética, no demuestran que los fotones sean otra cosa que un concepto de pura conveniencia que se deriva históricamente de la temida analogía de la bola de billar. La "supuesta" propagación de la energía de interacción es observable solo en los puntos finales y el efecto está asociado con c (la llamada velocidad de la luz), por lo que en c la dilatación del tiempo y el espacio hacen que los puntos finales sean esencialmente el mismo evento. Es importante despojarse de los límites antropomórficos de la observabilidad. El "efecto" que está midiendo no solo está cargado con su sesgo hacia una noción de tiempo y distancia, sino también hacia la causalidad. Los efectos de punto final no requieren que haya un fotón. La noción misma de uno es un anacronismo.

La respuesta de Ben Crowell contiene la semilla de una respuesta diferente, donde escribió que Lamb & Scully necesitaría agregar un "autoenredo" espeluznante no local a su modelo de solo onda. Bien, agreguemos esa función de autoenredo. En otras palabras, la absorción de ondas cuánticas está cuantificada e implica la no absorción en otros lugares... incluso si el detector absorbente se coloca lejos del resto del experimento (lo que sugiere un efecto de retroceso en el tiempo para evitar la absorción en el detectores alcanzados antes por otras partes de la onda).

Nota: Los experimentos que falsifican las "ondas clásicas" no necesariamente falsifican las ondas no clásicas (cuánticas) y, por lo tanto, no prueban las partículas. Por lo tanto, debemos ignorar las respuestas y los artículos citados que argumentan a favor de las partículas cuánticas argumentando en contra de las ondas clásicas.

Cualquier efecto electrodinámico clásico o cuántico puede explicarse sin fotones.

Los fotones no son reales, sino simplemente un dispositivo para simplificar las interacciones directas partícula-partícula. en lugar de escribir

para un proceso donde el electrón$\mathrm{e}_1$está perdiendo energía, restamos el electrón ambiental para obtener

El término entre paréntesis es lo que llamamos fotón

Todas las propiedades del fotón (masa, energía, espín) se pueden derivar de allí.

Masa:$m_\gamma \equiv m_{\mathrm{e}_2'} - m_{\mathrm{e}_2} = 0$.

Energía:$E_\gamma \equiv E_{\mathrm{e}_2'} - E_{\mathrm{e}_2}$.

Girar:$S_\gamma \equiv S_{\mathrm{e}_2'} - S_{\mathrm{e}_2} = (\pm1/2 - \pm1/2) = (-1,0,0,+1)$.

En lugar de postularlos, como lo hace la teoría de campos.

La revisión básica de la electrodinámica sin fotones se puede encontrar en los siguientes dos trabajos:

Electrodinámica clásica en términos de acción directa entre partículas . 1949, Rev.Mod. física 21(3), 425-433. Wheeler, John Archibald; FeynmanRichard Phillips

Cosmología y electrodinámica de acción a distancia . 1995, Rev.Mod. física 67(1), 113-155. Hoyle, F.; Narlikar, JV

¡No! De hecho, la existencia de fotones es crucial para el efecto fotoeléctrico. Para entender por qué esto es así, piense en la colisión de la bola de billar, los fotones chocan con un electrón en un metal con una función de trabajo específica, el electrón a su vez absorbe la energía del fotón; en lugar de reflejar la luz por completo, según la teoría ondulatoria clásica de la luz.