А.П. Давыдов – к.ф.-м.н., доцент, кафедра прикладной и теоретической физики, Институт естествознания и

стандартизации Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова E-mail: ap-dav@yandex.ru

Т.П. Злыднева – к.п.н., доцент, кафедра прикладной математики и информатики, Институт естествознания и

стандартизации Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова E-mail: pmi@magtu.ru, tapazl@yandex.ru

Обоснована востребованность концепции волновой функции фотона в координатном представлении с точки зрения корректной трактовки методов получения когерентного нелазерного излучения. На основе моделирования волновой функции фотона в координатном представлении дано объяснение опыта Юнга и эквивалентных ему опытов с одиночными фотонами в интерферометре Маха-Цендера, что позволяет существенно снизить противоречивость корпускулярно-волнового дуализма света. Подчеркнуто, что фотон не является элементарной частицей, а представляет собой квазичастицу физического вакуума, распространение которой образует спиновую волну и может формально описываться волновой функцией в координатном представлении. Отмечено, что волновая функция квантовых объектов не является физическим объектом, поэтому такие понятия как ее «распространение», «разделение», а также ее «коллапс», по сути, не законны, порождая вызов для самой квантовой теории, а не только необходимость найти ей подходящую интерпретацию, объясняющую, например, квантовую нелокальность.

1. Landau L., Peierls R. Quantenelectrodynamik im Konfigurationsraum // Zeit. F. Phys. 1930. V. 62. P. 188−198.
2. Aspect A., Grangier P., Roger G. Experimental realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A new violation of Bell's inequalities // Phys. Rev. Lett. 1982. V. 49. № 2. P. 91−94.
3. Aspect A., Dalibard J., Roger G. Experimental test of Bell's inequalities using time-varying analyzers // Phys. Rev. Lett. 1982. V. 49. № 25. P. 1804−1807.
4. Weihs G., Jennewein T., Simon C., Weinfurter H., Zeilinger A. Violation of Bell’s inequality under strict Einstein locality conditions // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 81. P. 5039−5043.
5. Scheidl T., Ursin R., Kofler J. et al. Violation of local realism with freedom of choice // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010. V. 107. № 46. P. 19708−19713.
6. Merali Z. Quantum 'spookiness' passes toughest test yet // Nature. 2015. V. 525. № 7567. P. 14−15.
7. Groblacher S., Paterek T., Kaltenbaek R. An experimental test of non-local realism // Nature. 2007. V. 446. P. 871−875. doi:10.1038/nature05677.
8. Romero J., Leach J., Jack B., Barnett S.M., Padgett M.J., Franke-Arnold S. Violation of Leggett inequalities in orbital angular momentum subspaces // New Journal of Physics. 2010. V. 12. P. 123007. DOI 10.1088/1367-2630/12/12/123007.
9. Leggett A.J., Garg A. Quantum mechanics versus macroscopic realism: Is the flux there when nobody looks? // Phys. Rev. Lett. 1985. V. 54. № 9. P. 857−860.
10. Терехович В.Э. Существование квантовых объектов. Экспериментальная проверка метафизических установок // Метафизика. 2017. № 1(23). С. 104−112.
11. Grangier P., Roger G., Aspect A. Experimental evidence for a photon anti-correlation effect on a beamsplitter // Europhys. Lett. 1986. V. 1. № 4. P. 173−179.
12. Jacques V., Wu E., Grosshans F., Treussart F., Grangier P., Aspect A., Roch J.-F. Experimental realization of Wheeler's delayed choice experiment // Science. 2007. V. 315. P. 966−968. doi: 10.1126/science.1136303.
13. Peruzzo A., Shadbolt P., Brunner N., Popescu S., O'Brien J.L. A quantum delayed choice experiment // Science. 2012. V. 338. № 6107. P. 634−637. DOI 10.1126/science.1226719.
14. Ma X.-S., Kofler J., Qarry A., Tetik N. et al. Quantum erasure with causally disconnected choice // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013. V. 110. P. 1221−1226. DOI 10.1073/pnas.1213201110.
15. Manning A.G., Khakimov R.I., Dall R.G., Truscott A.G. Wheeler's delayed-choice gedanken experiment with a single atom // Nature Physics. 2015. V. 11. P. 539−542. DOI 10.1038/nphys3343.
16. Ma X., Kofler J., Zeilinger A. Delayed-choice gedanken experiments and their realizations // Rev. Mod. Phys. 2016. V. 88. № 1. P. 015005. doi:10.1103/RevModPhys.88.015005.
17. Vedovato F., Agnesi C., Schiavon M., Dequal D. et al. Extending Wheeler’s delayed-choice experiment to space // Science Advances. 2017. V. 3. № 10. P. e1701180. doi: 10.1126/sciadv.1701180.
18. Bialynicki-Birula I. On the Wave Function of the Photon // Acta Phys. Pol. A. 1994. V. 86. P. 97−116.
19. Mandel M., Wolf E. Optical coherence and quantum optics. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 1995.
20. Sipe J.E. Photon wave functions // Physical Review A. 1995. V. 52. P. 1875−1883.
21. Давыдов А.П. Квантовая механика фотона // Тезисы докладов XXXIII науч. конф. препод. МГПИ «НАУКА И ШКОЛА». Магнитогорск: Изд-во МГПИ. 1995. С. 206−207.
22. Bialynicki-Birula I. The Photon Wave Function // Coherence and Quantum Optics VII. (Eberly J.H., Mandel L., & Wolf E., Ed.). NY: Plenum Press. 1996. P. 313−323.
23. Bialynicki-Birula I. Photon wave function // Progress in Optics. (Wolf E., Ed.). Amsterdam: North-Holland, Elsevier. 1996. V. XXXVI. P. 248−294.
24. Hawton M. Photon wave functions in a localized coordinate space basis // Phys. Rev. A. 1999. V. 59. № 5. P. 3223−3227.
25. Давыдов А.П. Волновая функция фотона в координатном представлении // Вестник МаГУ: Периодический научный журнал. № 5. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. ун-та. 2004. С. 235−243.
26. Cugnon J. The photon wave function // Open Journal of Microphysics. 2011. V. 1. № 3. P. 41−52. DOI 10.4236/ojm.2011.13008.
27. Saari P. Photon localization revisited // Quantum Optics and Laser Experiments. (S. Lyagushyn, Ed.). Croatia: InTech – Open Access Publisher. 2012. P. 49−66.
28. Давыдов А.П. Квантовая механика фотона: волновая функция в координатном представлении // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 5. С. 43−61.
29. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. О релятивистской инвариантности уравнения непрерывности в квантовой механике фотона // Междунар. научно-исследовательский журнал. 2016. № 4 (46). Ч. 6. С. 134−137. DOI 10.18454/IRJ.2016.46.145.
30. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. О волновой функции фотона в координатном и импульсном представлениях // Междунар. научно-исследовательский журнал. 2016. № 11 (53). Ч. 4. С. 152−155. DOI 10.18454/IRJ.2016.53.104.
31. Давыдов А.П. Волновая функция фотона в координатном представлении: монография. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2015. 180 с.
32. Давыдов А.П. Эволюция в пространстве и во времени волнового пакета фотона фемтосекундного излучения с точки зрения квантовой механики // Тезисы докл. XLIII внутривуз. науч. конф. препод. МаГУ «Современные проблемы науки и образования». Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. ун-та. 2005. С. 269−270.
33. Давыдов А.П. Моделирование распространения в трехмерном пространстве волнового пакета фотона // Материалы 73-й междунар. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования». Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2015. Т. 3. С. 133−137.
34. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. Однофотонный подход к моделированию короткоимпульсного лазерного излучения // Вестник науки и образования Севера-Запада России. 2015. Т. 1. № 4. С. 97−111.
35. Davydov A., Zlydneva T. Modeling of short-pulse laser radiation in terms of photon wave function in coordinate representation // Instrumentation engineering, electronics and telecommunications – 2015: Paper book of the International Forum IEET-2015. P. 51−63. – Izhevsk: Publishing House of Kalashnikov ISTU. 2016. 208 p. 7 MB.
36. Davydov A.P., Zlydneva T.P. The Young’s interference experiment in the light of the single-photon modeling of the laser radiation // Information Technologies in Science, Management, Social Sphere and Medicine (ITSMSSM 2016). 2016. P. 208−215. DOI 10.2991/itsmssm-16.2016.100.
37. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. О снижении скорости свободных фотонов при моделировании их распространения в пространстве с помощью волновой функции в координатном представлении // Труды XIII Междунар. научно-технич. конф. «АПЭП – 2016». Новосибирск. 2016. Т. 8. С. 50−57.
38. Davydov A.P., Zlydneva T.P. On the reduction of free photons speed in modeling of their propagation in space by the wave function in coordinate representation // Proceedings of 13th International scientific-technical conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE). Novosibirsk. 2016. V. 1. Part. 2. P. 233−240. DOI 10.1109/APEIE.2016.7806458.
39. Giovannini D., Romero J., Potoček V. et al. Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light // Science. 2015. V. 347. № 6224. P. 857−860. DOI 10.1126/science.aaa3035.
40. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. Об интерференции света с точки зрения волновой функции фотона в координатном представлении // Материалы 75-й Междунар. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования». Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова. 2017. Т. 2. С. 109−112.
41. Давыдов А.П., Злыднева Т.П. Моделирование и анализ волновой функции фотона при квантово-механическом объяснении опыта Юнга // Материалы I Всерос. науч. конф. «Информационные технологии в моделировании и управлении: подходы, методы, решения». Тольятти. 2017. Ч.1. С. 66−74. URL = https://sites.google.com/view/itmutgu-2017/сб.
42. Davydov A.P., Zlydneva T.P. The Modeling of the Young's Interference Experiment in terms of Single-photon wave function in the coordinate representation // Proc. of the IV International research conf. «Information technologies in Science, Management, Social sphere and Medicine». 2017. P. 257−265. DOI 10.2991/itsmssm-17.2017.54.
43. Davydov A.P., Zlydneva T.P. Space-Time Probability Density of Detection of a Photon in Laser Beam of the Femtosecond Range // Proceedings of 14thInternational scientific-technical conference on actual problems of electronic instrument engineering (APEIE). Novosibirsk. 2018. V. 1. P. 4. P. 58−69. URL = https://cloud.mail.ru/public/4Tsd/NymmFx5wP.
44. Давыдов А.П. О построении специальной теории относительности (СТО) из симметрии пространства и времени без постулатов СТО // Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т. 8. № 1. С. 49−58.
45. Давыдов А.П. Курс лекций по квантовой механике. Математический аппарат квантовой механики: Учеб. пособие. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2014. 188 с.
46. Давыдов А.П. Фотон как квазичастица при возбуждении спиновой волны в физическом вакууме на планковских расстояниях // Тезисы докл. XLIV внутривуз. науч. конф. препод. МаГУ «Современные проблемы науки и образования». Магнитогорск: МаГУ. 2006. С. 174.
47. Давыдов А.П. Новые квантовые объекты космомикрофизики – элементарные бессингулярные черные дыры – как следствие КЭД и ОТО // Сб. науч. трудов «Фундаментальные и прикладные исследования». Магнитогорск: Изд-во МГПИ. 1997. С. 22−41.
48. Давыдов А.П. Возможность квантовых бессингулярных черных дыр с планковскими параметрами и экстремальной метрикой в физике и космологии // Электромагнитные волны и электронные системы. 1998. Т. 3. № 2. С. 67−78.
49. Давыдов А.П.,  Логунова А.А. Экстремальные максимоны, структура фундаментальных частиц, КЭД, ОТО и РТГ // Электромагнитные волны и электронные системы. 2001. Т. 6. № 5. С. 4−13.