¿Cuál es la relación entre la onda electromagnética y el fotón?

Tanto la teoría ondulatoria de la luz como la teoría corpuscular de la luz son aproximaciones a una teoría más profunda llamada electrodinámica cuántica (QED, por sus siglas en inglés). La luz no es una onda ni una partícula sino que es una excitación en un campo cuántico.

QED es una teoría complicada, por lo que, si bien es posible realizar cálculos directamente en QED, a menudo nos resulta más sencillo utilizar una aproximación. La teoría ondulatoria de la luz suele ser una buena aproximación cuando observamos cómo se propaga la luz, y la teoría de partículas de la luz suele ser una buena aproximación cuando observamos cómo la luz interactúa, es decir, intercambia energía con otra cosa.

Por lo tanto, no es realmente posible responder a la pregunta de dónde está el fotón en esta explicación . En general, si observa un sistema, como el del video, donde la teoría de ondas es una buena descripción de la luz, encontrará que la teoría del fotón es una descripción deficiente de la luz, y viceversa . Las dos formas de mirar la luz son complementarias.

Por ejemplo, si observa el experimento descrito en la respuesta de Anna (¡que es uno de los experimentos fundamentales para comprender la difracción!), la teoría de la onda nos brinda una buena descripción de cómo la luz viaja a través de las rendijas de Young y crea el patrón de interferencia, pero no puede describir cómo interactúa la luz con el fotomultiplicador utilizado para registrar la imagen. Por el contrario, la teoría del fotón nos brinda una buena explicación de cómo la luz interactúa con el fotomultiplicador, pero no puede describir cómo viajó a través de las rendijas y formó el patrón de difracción.

En este enlace existe una explicación matemática de cómo un conjunto de fotones de frecuencia$\nu$y energía$E=h\nu$terminan construyendo coherentemente la onda electromagnética clásica de frecuencia$\nu$.

No es fácil de seguir si uno no tiene la formación matemática. Observar conceptualmente la acumulación de franjas de interferencia de fotones individuales en un experimento de dos rendijas podría darle una intuición de cómo, aunque la luz está compuesta de partículas elementales individuales, fotones, el patrón de onda clásico emerge cuando el conjunto se vuelve grande.

Figura 1. Grabación de una cámara de un solo fotón de fotones de una doble rendija iluminada por una luz láser muy débil. De izquierda a derecha: fotograma único, superposición de 200, 1'000 y 500'000 fotogramas.

En 1995 Willis Lamb publicó un provocativo artículo con el título "Anti-photon", Appl. física B 60, 77-84 (1995). Como Lamb fue uno de los grandes pioneros de la física del siglo XX, no es fácil descartarlo como un viejo chiflado.

Escribe en el párrafo introductorio:

Los conceptos de fotones utilizados por un alto porcentaje de la comunidad láser no tienen justificación científica. Han pasado ahora unos treinta y cinco años desde la fabricación del primer láser. Cuanto antes se pueda hacer una reformulación adecuada de nuestros procesos educativos, mejor.

Termina con estos comentarios:

Hay mucho que hablar sobre la dualidad onda-partícula en la discusión de la mecánica cuántica. Esto puede ser necesario para aquellos que no quieren o no pueden adquirir una comprensión de la teoría. Sin embargo, este concepto se introduce aún más inútilmente en las discusiones de problemas en la teoría cuántica o la radiación. Aquí aparecen las ondas de modo normal de una electrodinámica puramente clásica, y para cada modo normal hay una partícula de oscilador armónico pseudosimple equivalente que puede tener una función de onda cuyo argumento es la amplitud del modo normal correspondiente. Tenga en cuenta que la partícula no es un fotón. Se podría pensar más bien en una multiplicidad de dos conceptos de onda distintos y un concepto de partícula para cada modo normal del campo de radiación. Sin embargo, tales conceptos realmente no son útiles ni apropiados. El "principio de complementariedad" y la noción de dualidad onda-partícula fueron introducidas por N. Bohr en 1927. Reflejan el hecho de que se ocupó principalmente de conceptos teóricos y filosóficos, y dejó el trabajo detallado a los asistentes posdoctorales. Es muy probable que Bohr nunca, por sí mismo, haya hecho un cálculo mecánico-cuántico significativo después de la formulación de la mecánica cuántica en 1925-1926. Ya es hora de abandonar el uso de la palabra "fotón", y de un mal concepto que dentro de poco cumplirá un siglo. La radiación no consta de partículas, y el límite clásico, es decir, no cuántico, de QTR se describe mediante las ecuaciones de Maxwell para los campos electromagnéticos, que no involucran partículas. Hablar de radiación en términos de partículas es como usar frases tan omnipresentes como "Ya sabes" o "Quiero decir". que se escuchan mucho en algunas culturas. Para un amigo de Charlie Brown, podría servir como una especie de manta de seguridad.

Para entender el dualismo onda-partícula simplemente tienes que entender qué es el tiempo:

En 1905, el concepto de tiempo único newtoniano fue reemplazado por un concepto de tiempo doble de tiempo coordinado observado y tiempo propio: el tiempo observado es relativo y dependiente del observador, y se deriva del tiempo propio intrínseco de la partícula observada ("El tiempo medido por un reloj que sigue a un objeto dado"). El tiempo propio es el concepto de tiempo más fundamental.

Puedes entender el dualismo onda-partícula si consideras el caso más simple de un fotón, que es un fotón que se mueve a la velocidad de la luz c. El intervalo de espacio-tiempo de tales fotones (que corresponde a su propio tiempo) es cero. Eso significa que el evento de emisión y el evento de absorción son adyacentes en el espacio-tiempo, la partícula de masa emisora ​​​​está transmitiendo el impulso que se llama fotón directamente a la partícula de masa absorbente, sin ningún espacio de tiempo entre ellos. Eso significa que las características de las partículas se transmiten directamente sin necesidad de ninguna partícula intermedia sin masa.

Sin embargo, para los observadores, el intervalo de espacio-tiempo cero no es observable, por ejemplo, se observa que entre el Sol y la Tierra son ocho minutos luz, incluso si el intervalo de espacio-tiempo de la trayectoria del fotón es cero. A pesar de la transmisión directa de un impulso entre dos partículas de masa, los observadores observan una onda electromagnética que llena el espacio de ocho minutos luz.

En resumen, las características de las partículas se transmiten directamente de acuerdo con los principios de los intervalos de espacio-tiempo y el tiempo propio, mientras que la onda se transmite de acuerdo con los principios de la variedad de espacio-tiempo observada.

Ahora te preguntarás: ¿Qué pasa con los fotones que se mueven más lento que c (a través de campos de gravedad ya través de medios transparentes)? La respuesta es que aquí están implícitos efectos cuánticos como la no localidad. Pero es importante notar que el caso límite de los fotones en el vacío moviéndose en c puede explicarse y entenderse de forma clásica, sin necesidad de ninguna teoría cuántica.

El dilema del fotón

Planck postula que la energía está cuantizada. Debido a la teoría electromagnética clásica, la luz es un campo electromagnético. Este campo satisface una ecuación de onda que viaja a la velocidad de la luz. Por lo tanto, la luz es una onda electromagnética. La luz consta de fotones; y así cada fotón lleva una unidad de energía. Este comportamiento se demuestra mediante los efectos fotoeléctrico y Compton. Dado que la luz es una energía electromagnética, los fotones también deben transportar un campo electromagnético y una unidad del mismo. Mientras que los fotones son objetos cuánticos, la luz todavía se rige por la teoría clásica de Maxwell. El modelo de fotones no es críticamente consistente con las ecuaciones de Maxwell, ya que tiene una naturaleza dual. De hecho, la luz como onda está bien descrita por Maxwell. Recuerde que las ecuaciones de Maxwell no involucran la constante de Planck, y por lo tanto no puede describir la naturaleza de partícula del fotón. Las ecuaciones de Maxwell completas deberían incluir este elemento faltante. En el paradigma electrodinámico cuántico, el fotón interactúa con los electrones invocando la idea de un acoplamiento mínimo donde los electrones y los fotones intercambian impulso. El fotón aparece como mediador entre partículas cargadas.

Al mismo tiempo, mientras que una partícula cargada en movimiento tiene su propio campo eléctrico y campo magnético que depende de la velocidad de la partícula, el fotón, el portador de la energía electromagnética, carece de estos campos propios porque no tiene carga ni masa. Por lo tanto, un fotón sin carga no puede tener campos eléctricos y magnéticos que acompañen su movimiento.

Las ecuaciones de Maxwell apropiadas deberían incorporar el momento lineal del fotón así como su momento angular. En tal caso, las nuevas ecuaciones de Maxwell pueden describir la naturaleza dual del fotón. Como la carga eléctrica, el momento angular es generalmente una cantidad conservada. La pregunta es ¿cómo se pueden corregir estas propiedades de los fotones? Una forma de lograrlo es emplear cuaterniones que genéricamente permiten unir muchas propiedades físicas en una sola ecuación. Esto es así porque el álgebra de cuaterniones es muy rica, a diferencia de los números reales ordinarios. Con este fin, empleamos el soporte del conmutador de posición-momento e invocamos una función de onda de fotones. Esta función de onda se construye a partir de la combinación compleja lineal de los campos eléctrico y magnético.

El resultado del paréntesis produce tres ecuaciones que definen los campos eléctrico y magnético del fotón en términos de su momento angular. Estas ecuaciones resultan ser muy similares a los campos creados por una carga en movimiento. Por lo tanto, los campos eléctricos y magnéticos del fotón no requieren una carga para el fotón. Es intrigante que el fotón no tenga carga ni masa, pero tenga campos eléctricos y magnéticos además de energía. Estos campos también deberían satisfacer las ecuaciones de Maxwell. Al hacerlo, se obtienen cargas eléctricas y magnéticas adicionales y densidades de corriente para el fotón. Las ecuaciones emergentes de Maxwell ahora son apropiadas para describir el fotón como una partícula cuántica. Estos términos adicionales en las ecuaciones de Maxwell son la fuente para describir el comportamiento de la electrodinámica cuántica de fotones.

Aquí están las ecuaciones de Maxwell cuantificadas que incorporan el momento lineal y angular del fotón. Estos son los campos eléctricos y magnéticos debidos al fotón como partícula:

$$\begin{equation} \vec{L}\cdot\vec{E}=-\frac{3\hbar c}{2}\,\Lambda\,, \qquad\qquad \vec{L}\cdot\vec{B}=0\,, \end{equation}$$ y $$\begin{equation} \vec{B}=-\frac{2}{3\hbar c}\,(\vec{L}\times\vec{E})\,,\qquad\qquad\vec{E}=\frac{2 c}{3\hbar}(-\Lambda\,\vec{L}+\vec{L}\times\vec{B})\,. \end{equation}$$ Y estas son las nuevas ecuaciones de Maxwell: $$\begin{equation} \vec{\nabla}\cdot\vec{E}=-\frac{4c}{3\hbar}\,\,(\vec{B}-\frac{1}{2}\,\mu_0\vec{r}\times\vec{J})\cdot\vec{p}+\frac{2}{3\hbar c}\,\vec{E}\cdot\vec{\tau}+\frac{\partial \Lambda}{\partial t}\,,\qquad \vec{\nabla}\cdot\vec{B}=\frac{4}{3\hbar c}\,\,\vec{E}\cdot\vec{p}+\frac{2}{3\hbar c}\,\vec{B}\cdot\vec{\tau}\,, \end{equation}$$ y $$\begin{equation} \vec{\nabla}\times\vec{B}=\frac{1}{c^2}\,\frac{\partial\vec{E}}{\partial t}+\frac{2}{3\hbar c}\left(\Lambda\vec{\tau}+\vec{B}\times\vec{\tau }-\frac{\vec{P}}{\varepsilon_0}\times\vec{p}\right)-\vec{\nabla}\Lambda\,, \end{equation}$$

$$\begin{equation} \vec{\nabla}\times\vec{E}=-\frac{\partial\vec{B}}{\partial t}-\frac{2c}{3\hbar}\left(\mu_0\vec{J}\times\vec{L}+\frac{\vec{\tau}}{c^2}\times\vec{E}+2\Lambda\,\vec{p}\right)\,, \end{equation}$$ dónde $$\begin{equation} -\Lambda=\frac{1}{c^2}\,\frac{\partial\varphi}{\partial t}+\vec{\nabla}\cdot\vec{A}=\partial_\mu A^\mu\,. \end{equation}$$ En la electrodinámica estándar$\Lambda=0$representa la condición de calibre de Lorenz.

Usted informa que en el video se afirma que una onda electromagnética es "una reacción en cadena de campos eléctricos y magnéticos que se crean mutuamente para que la cadena de ondas avance". No estoy de acuerdo con esta opinión. Sólo hay una onda, la del vector potencial o, más generalmente, de los cuatro potenciales. Los campos eléctrico y magnético son simplemente derivados del vector potencial y no se "crean entre sí".

Rechazando esta explicación, llegamos a su pregunta más profunda: "¿Cuál es la relación entre la onda electromagnética y el fotón?"

Hasta hace unos años compartía la opinión de Willis Lamb, que el fotón es una partícula ficticia. Finalmente cambié de opinión porque tal explicación no puede explicar los experimentos de difracción de baja intensidad. De hecho, ¿cómo puede un solo átomo o molécula absorber una onda que es mucho más grande que ella? Tenga en cuenta que no tengo la intención de desviar una discusión sobre esto aquí, pero quiero dar mi interpretación. Esto es que el vector potencial describe la probabilidad de que un fotón sea absorbido, tal como lo hacen las funciones de onda de Schrödinger y Dirac para un electrón. De hecho, las ecuaciones de Maxwell en el vacío se pueden escribir como una ecuación de onda que se parece mucho a la ecuación de Klein-Gordon. Esta interpretación implica que el fotón existe de hecho como una partícula, mucho más pequeña que un átomo y al menos tan pequeña como un nucleón.

¿Qué son los fotones?

Los fotones se emiten cada vez que un cuerpo tiene una temperatura superior a 0 Kelvin (la temperatura del cero absoluto). Todos los cuerpos que nos rodean (excepto los agujeros negros) en cualquier momento irradian. Emiten radiación hacia el entorno y reciben radiación del entorno. Max Planck fue el físico que descubrió que esta radiación tiene que ser emitida en pequeñas porciones, más tarde llamadas cuantos y más tarde llamados fotones. Haciendo algunos cambios en la imaginación de cómo se distribuyen los electrones alrededor del núcleo, se concluyó que los electrones son perturbados por los fotones entrantes, de esta forma ganan energía y la devuelven mediante la emisión de fotones. Y los fotones no solo se emiten a partir de electrones. El núcleo, si está bien perturbado, también emite fotones. Tales radiaciones se denominan rayos X y rayos gamma.

¿Qué es la radiación electromagnética?

La radiación EM es la suma de todos los fotones emitidos por los electrones, protones y neutrones involucrados de un cuerpo. Todos los cuerpos emiten radiación infrarroja; comenzando con aprox. 500°C emiten luz visible, primero brillando en rojo y luego brillando cada vez más. Existen algunos métodos para estimular la emisión de radiación EM. Se descubrió que además de la reemisión de fotones existe una segunda posibilidad de generar radiación EM. Cada vez que se acelera un electrón, emite fotones. Esta explicación ayuda a comprender lo que sucede en el filamento incandescente de una bombilla eléctrica. Los electrones en el filamento no se mueven en línea recta, chocan entre sí y corren en zig-zag. Por estas aceleraciones pierden energía y esta energía se emite en forma de fotones. La mayoría de estos fotones son fotones infrarrojos, y algunos de estos fotones están en el rango de la luz visible. En un tubo fluorescente, los electrones se aceleran con mayor energía y emiten fotones ultravioleta (que se convierten en luz visible por la capa fluorescente del vidrio). Los electrones de mayor energía (con mayor velocidad) llegan al núcleo y el núcleo emite rayos X. Mientras la energía introducida sea un flujo continuo, nadie podrá medir una oscilación de radiación EM.

¿Qué son las ondas EM?

Usando un generador de ondas es posible crear radiación EM oscilante. Tales radiaciones se llaman ondas de radio. Se descubrió que un circuito LC modificado en una unidad con un generador de ondas es capaz de radiar y que es posible filtrar dicha radiación modulada (de cierta frecuencia) de la ruidosa radiación EM circundante.

Entonces el generador de olas tiene una doble función. El generador tiene que acelerar hacia adelante y hacia atrás los electrones dentro de la varilla de la antena y por esto se emiten los fotones de la onda de radio, y el generador hace posible modular esta radiación EM con una frecuencia portadora. Debe subrayarse que la frecuencia de los fotones emitidos está en el rango IR y en algún momento en el rango de rayos X. Existe una relación óptima entre la longitud de la varilla de la antena y la frecuencia del generador de ondas. Pero, por supuesto, se puede cambiar la longitud de la varilla o se puede cambiar la frecuencia del generador. Esto cambia la eficiencia de la radiación a la entrada de energía necesaria solamente. Concluir desde la longitud de la varilla de la antena hasta la longitud de onda de los fotones emitidos no tiene sentido.

¿Cuál es la característica de onda del fotón?

Dado que los electrones en una varilla de antena se aceleran más o menos al mismo tiempo, emiten fotones simultáneamente. La radiación EM de una antena es medible y se descubrió que el campo cercano de una antena tiene dos componentes, un componente de campo eléctrico y un componente de campo magnético. Estos dos componentes se convierten el uno en el otro, se inducen mutuamente. En algún momento la energía que transmite está en la componente del campo eléctrico y en otro momento la energía está en la componente del campo magnético. Entonces, ¿por qué no concluir a partir del panorama general la naturaleza de los fotones involucrados? Son los constituyentes que hacen la onda de radio.

La razón por la que la teoría de Maxwell no puede describir el fotón es que los fenómenos de radiación son fenómenos de energía mutua.

No es un fenómeno de autoenergía. soluciones tradicionales de campos electromagnéticos cometen errores aquí. Los fenómenos de energía mutua incluyen, teorema de energía mutua, teorema de flujo de flujo de energía mutua, principio de energía mutua. Todo esto se relaciona con la inductancia mutua. Los fenómenos de energía propia incluyen el flujo de energía propia (flujo de energía vectorial de Pointing), el principio de energía propia (el flujo de energía propia no transporta energía). Todo esto se relaciona con la autoinducción.

ley de conservación de energía

¿Cómo describir los fenómenos de radiación de energía mutua? La fórmula de las ecuaciones de Maxwell 4 debe agregarse otra fórmula que es la ley de conservación de la energía. Suponga que hay$N$fuentes actuales:$\boldsymbol{J}_{i}$,$i=1,...N$. Los campos correspondientes son$\xi_{i}=[\boldsymbol{E}_{i},\boldsymbol{H}_{i}]$, Una corriente$\boldsymbol{J}_{i}$ofrecerá otra corriente$\boldsymbol{J}_{j}$algo de poder,

$$\begin{equation} P_{ij}=\iiint_{V}(\boldsymbol{J}_{j}\cdot\boldsymbol{E}_{i})dV\label{eq:1} \end{equation}$$

Lo anterior es la corriente de potencia.$\boldsymbol{J}_{i}$perdió. Esta potencia es recibida por la corriente.$\boldsymbol{J}_{j}$.

$$\begin{equation} P_{ji}=\iiint_{V}(\boldsymbol{J}_{i}\cdot\boldsymbol{E}_{j})dV\label{eq:2} \end{equation}$$ es la corriente de potencia$\boldsymbol{J}_{j}$dar a la corriente$\boldsymbol{J}_{i}$. Cuando$\boldsymbol{J}_{i}$perdido algo de energía esta energía, será recibida por la corriente$\boldsymbol{J}_{j}$. Por lo tanto, la energía total no cambiará, eso significa,

$$\begin{equation} \intop_{t=-\infty}^{\infty}(P_{ji}+P_{ji})dt=0\label{eq:3} \end{equation}$$

Considere todo$N$fuentes actuales, hay,

$$\begin{equation} \sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N}\intop_{t=-\infty}^{\infty}dt\iiint_{V}(\boldsymbol{J}_{j}\cdot\boldsymbol{E}_{i})dV=0\label{eq:4} \end{equation}$$

Esta fórmula se explica por sí misma (introducida por Shuang-ren Zhao). Debería sumarse a las ecuaciones de Maxwell.

Principio de energía mutua Otra fórmula que también debería agregarse a la ecuación de Maxwell, que es el principio de energía mutua (introducido por Shuang-ren Zhao)

$$\begin{equation} -\sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N}\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{i}\times\boldsymbol{H}_{j})\cdot\hat{n}d\Gamma=\sum_{i=1}^{N}\sum_{J=1,j\neq i}^{N}\iiint_{V}(\boldsymbol{J}_{i}\cdot\boldsymbol{E}_{j}+\frac{\partial}{\partial t}(\boldsymbol{E}_{i}\cdot\boldsymbol{D}_{j}+\boldsymbol{H}_{i}\cdot\boldsymbol{B}_{j}))dV\label{eq:5} \end{equation}$$

El principio de energía mutua se puede derivar de las ecuaciones de Maxwell agregando algunas condiciones. Las condiciones son la ecuación de Maxwell que deben establecerse por pares. En cada par hay una solución para la antena transmisora ​​y la antena receptora. O par para emisor y absorbedor. Esto significa asumir que la antena receptora y el absorbedor también irradian ondas. Esto también significa asumir que la radiación es un fenómeno de energía mutua, que la antena receptora y el absorbedor también deben unirse a la teoría de la radiación.

$R$es el conjunto de la solución de onda retardada.$A$es el conjunto de la solución de la onda avanzada.$R\cup A$es el conjunto de las soluciones de las ecuaciones de Maxwell.$R\cap A$es el conjunto de la solución el principio de energía mutua.$R\cap A$son las soluciones de la física.$R\cap A$es posible la solución de la física, pero también es posible una solución inválida .

También podemos construir la teoría del campo electromagnético agregando la fórmula del principio de energía mutua anterior, luego las descripciones anteriores se pueden derivar del principio de energía mutua.

Supongamos que aceptamos tanto la ley de conservación de la energía como el principio de la energía mutua como dos nuevos axiomas. A partir de estas dos leyes podemos demostrar que,

$$\begin{equation} \sum_{i=1}^{N}\sum_{j=1,j\neq i}^{N}\intop_{t=-\infty}^{\infty}dt\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{i}\times\boldsymbol{H}_{j})\cdot\hat{n}d\Gamma=0\label{eq:6} \end{equation}$$ $\Gamma$es el límite del volumen$V$. Se puede elegir como una esfera grande con un radio infinito. Esto significa que ningún flujo de energía mutuo debe ir al exterior de nuestro universo. Esto es claro un teorema correcto. Para que la fórmula anterior sea 0, los dos campos electromagnéticos$\xi_{i}=[\boldsymbol{E}_{i},\boldsymbol{H}_{i}]$y$\xi_{j}=[\boldsymbol{E}_{j},\boldsymbol{H}_{j}]$debe ser una onda retardada y otra onda avanzada. La onda retardada llega a la superficie en un tiempo futuro. La ola avanzada llega a la superficie en un tiempo pasado. Los campos electromagnéticos no serán distintos de cero al mismo tiempo en la superficie, por lo que la integral de superficie será 0.

Podemos suponer que la corriente envía la onda retardada como antena transmisora ​​o emisor. La corriente envía onda avanzada como antena receptora o absorbedor. Por lo tanto, la antena transmisora ​​y el emisor deben radiar la onda retardada. La antena receptora y el absorbedor deben radiar onda avanzada.

sobre la onda avanzada, Wheeler y Feynman tienen la teoría del absorbedor. John Cramer tiene la interpretación transaccional de la mecánica cuántica.

El teorema del flujo mutuo de energía, el fotón es el flujo mutuo de energía.

Del principio de energía mutua se puede derivar el teorema del flujo de energía mutua. Asumir$N=2$, el teorema del flujo mutuo de energía es,

$$\begin{equation} -\intop_{t=-\infty}^{\infty}dt\iiint_{V_{1}}(\boldsymbol{J}_{1}\cdot\boldsymbol{E}_{2})dV=(\xi_{1},\xi_{2})=\intop_{t=-\infty}^{\infty}dt\iiint_{V_{2}}(\boldsymbol{J}_{2}\cdot\boldsymbol{E}_{1})dV\label{eq:7} \end{equation}$$ El fluir es el flujo mutuo de energía: $$\begin{equation} (\xi_{1},\xi_{2})=\intop_{t=-\infty}^{\infty}dt\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{1}\times\boldsymbol{H}_{2}+\boldsymbol{E}_{2}\times\boldsymbol{H}_{1})\cdot\hat{n}d\Gamma\label{eq:8} \end{equation}$$ $\Gamma$es toda superficie que separa el volumen$V_{1}$y$V_{2}$. Consulte la siguiente figura para ver la forma del flujo de energía mutuo. $\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{1}\times\boldsymbol{H}_{2}+\boldsymbol{E}_{2}\times\boldsymbol{H}_{1})\cdot\hat{n}d\Gamma$es el flujo mutuo de energía. El flujo de energía mutuo se define en contraste con el flujo de energía propio:$\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{1}\times\boldsymbol{H}_{1})\cdot\hat{n}d\Gamma$ $\iint_{\Gamma}(\boldsymbol{E}_{2}\times\boldsymbol{H}_{2})\cdot\hat{n}d\Gamma$.$(\xi_{1},\xi_{2})$es la energía mutua atravesar la superficie$\Gamma$a través del flujo mutuo de energía. El flujo de energía mutua no disminuye como una ola. La amplitud de la onda disminuirá cuando se propague. El flujo mutuo de energía no disminuirá cuando se propague. El flujo de energía mutua es muy delgado cuando se irradia o se recibe. La energía mutua será espesa entre su fuente y sumidero. Por lo tanto, el flujo de energía mutua se parece mucho a un fotón. Podemos decir que el fotón en realidad es el flujo de energía mutuo.

De acuerdo con esta teoría, el flujo de energía propia o la radiación de energía propia no transfieren energía en el espacio. El flujo de energía propia es la solución de onda normal de las ecuaciones de Maxwell (la ecuación de Maxwell solo para una fuente de corriente). Esta onda es cancelada por ondas de inversión de tiempo. hay dos tipos de ondas de inversión de tiempo correspondientes a la onda retardada y la onda avanzada. La siguiente es una figura de fotón. El emisor envía la onda retardada, el absorbente envía la onda avanzada. La onda retardada y la onda avanzada son ondas reactivas o colapsan hacia atrás. El flujo de energía mutuo lleva la energía fotónica del emisor al absorbente.

Colapso de ondas En la mecánica cuántica, las ondas colapsan, esto se puede mostrar como,

En la teoría de la energía mutua, el colapso de la onda en realidad se produce mediante un proceso de colapso hacia atrás de la onda y un proceso de flujo de energía mutuo:

Resumen , (1) el fotón no es una onda, pero es el flujo de energía mutuo. El flujo de energía mutuo se construye mediante la onda retardada que se envía desde un emisor y la onda avanzada que se envía desde un absorbedor. (2) hay 4 ondas, onda retardada, onda avanzada y dos ondas de inversión de tiempo. Las 4 ondas se cancelan entre sí. Sin embargo, el flujo de energía mutuo sobrevive. (3) El colapso de la ola se puede describir mediante dos fenómenos: La energía se transfiere a través de la energía mutua. La onda retardada y la onda avanzada son canceladas por las ondas de inversión del tiempo. Si esta teoría es interesante, los detalles se pueden buscar en Google con la palabra clave mutual energy principle'' or "flujo de energía mutuo", "principio de autoenergía".