전자파는 진공 상태에서 어떻게 이동합니까?

이것은 아마도 완전히 새로운 질문 일 것입니다. 제가 할 수있는 한 최선을 다해 공식화하려고 노력할 것입니다. 전자파는 예를 들어 우주의 진공을 어떻게 통과합니까?

저는 일반적으로 파도가 물, 로프 조각, 기타 줄 등과 같은 비유를 사용하여 설명되는 것을 보지만, 그 모든 파도가 전파 할 매개체가 필요하다고 생각합니다. 사실, 제 관점에서 볼 때, 그 예에서 “사물”로서의 파동은 존재하지 않고 단지 움직이는 매개체 일뿐입니다 (매트릭스에 대한 비자발적 참조, 죄송합니다).

하지만 공간 매체가 없어서 파도가 어떻게 이동합니까?이 “진공”이나 그 밖의 어떤 것에 자유 입자가 있습니까? “ether”의 존재는 버려 졌다고 생각합니다 by Michelson and Morley , 그래서 아마도 파도가 통과 할 매개체가 없다고 생각합니다.

또한, 빛을 전자기장의 섭동으로 설명하는 다른 답변을 보았습니다. 그러나 “장의 존재가 방해가 될 때까지 잠재력이 있습니까?” “처음에 여행하는 빛에 의해 교란 될 때까지 존재하지 않는 무언가를 어떻게 통과 할 수 있습니까? (이 마지막 문장은 아마도 저에게 큰 오해 일 것입니다).”

이미 보셨을 수있는 관련 질문 : physics.stackexchange.com/q107331 , physics.stackexchange.com/q/109982

답변

Maxwell의 방정식 으로 설명되는 전자기파와 관련된 입자는 광자 입니다. 광자는 QED (양자 전기 역학)의 “힘 입자”라고 불리는 질량이없는 게이지 보손입니다.

물속의 소리 나 파동은 매체 밀도 (공기)의 변동 (또는 차이) 일뿐입니다. , 고체 물질, 물, …), 광자는 실제 입자, 즉 양자 장의 여기입니다. 따라서 광자가 전파되는 “중간”은 우주의 대부분의 버려진 장소에서도 여전히 존재하는 시공간 일뿐입니다.

당신이 언급 한 비유는 여전히 나쁘지 않습니다. 우리는 전자기파의 전파를 시각화 할 수 없기 때문에, 우리가 할 수있는 것을 생각해 내야합니다. 이는 당연히 다른 형태의 파동입니다. 물이나 줄.

PotonicBoom이 이미 언급했듯이 광자 장은 시공간의 모든 곳에 존재합니다. 그러나지면 상태 (진공 상태)의 여기 만이 광자라고하는 입자가 의미하는 것입니다.

Nicely는 + 나에게서 1! 시공간이 일종의 ' 중간 '에 대해 말씀하신 것이 흥미 롭습니다. 측정 항목은 QED 라그랑지안에 표시되지 않습니다. 위의 주장이 어떻게 정당화됩니까? 궁금한 점이 있습니다. ' 아마 분명한 것이 누락되었을 것입니다!
측정 항목은 라그랑지안에서 명시 적으로 나타나지 않습니다. 즉, 라그랑지안 밀도 $ \ mathcal {L} $ . 그러나 스칼라 제품 (예 : $ F ^ {\ mu \ nu} = g ^ {\ mu \ rho} g ^ {\ nu \ sigma} F _ {\ rho \ sigma} $)에서는 작동합니다. $ \ mathcal {L} $에 대한 적분. 일반적으로 양자 장 이론은 일반적인 $ d ^ 4x $를 사용하여 Minkowski 시공간에서 정의됩니다.
그러나 미터법 $ g _ {\ mu \를 사용하여 일부 곡선 시공간에서 정의 할 수도 있습니다. nu} $를 측정하고 $ g = \ det g _ {\ mu \ nu} $로 $ \ sqrt {g} d ^ 4x $를 측정합니다. 이 경우 모든 스칼라 곱과 지수의 낮추거나 높이는 메트릭 $ g _ {\ mu \ nu} $를 사용하여 수행해야합니다. 이는 Minkowskian의 경우만큼 간단하지 않습니다.
그 남자가 파도에 대해 물었고 당신은 입자로 대답합니다 ….

답변

고전적인 전자기학으로 단순화하면 전자기장은 모든 공간에 존재하는 벡터 장입니다. 시간에 따른 전자기장은 전기장 부분과 그와 관련된 자기장 부분을 가지며 둘 다 시간에 따라 변합니다. Maxwell의 방정식으로 설명됩니다.

이 웹 사이트 두 벡터 필드가 3D 공간에서 어떻게 전파되는지 보여주는 멋진 애니메이션 GIF 가 있습니다. 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동 (값 변경)합니다 우리가 방사선이라고 부르는 것은 에너지의 이동 방해 일뿐입니다.

매우 멋진 자원입니다. 감사합니다. 잠시 동안 그 최면 GIF를보세요 🙂
그것이 ' 물었던 것이 아닙니다.
@Sofia 어떤 질문이 아니 었습니까? 주소? 이것이 필드가 전파되는 방식입니다.
@PhotonicBoom 당신의 대답은 내가 모든 공간에 존재하는 벡터 필드에 대한 고전적인 아이디어를 이해할 수 없다고 생각하게합니다.벡터 필드는 개념이며, 수학적 " 설명 " (원하는 경우 " 현실 " 다른 것에 의해 방해를받을 때? (실험, 입자 등) 힘, 전류 등으로 나타납니다. 아니면 물리적 인 것입니까? (양자-물리 영역에 들어 가지 않고서는이 질문에 대한 답이 없을 수도 있습니다.) 다시 한 번 감사드립니다!
@Sofia 질문에 광자가 언급되지 않았습니다. 질문은 전자파에 관한 것이기 때문에 적절하게 대답했습니다. OP의 개념적 문제는 필드와 관련된 것 같습니다. 그렇지 않으면 광자는 무엇입니까? 결국 양자 장의 양자 다. 필드의 개념은 피할 수 없으며 항상 다시 돌아올 것입니다.

Answer

전자파는 전기 및 자기 벡터를 가지고 있습니다. 이 EM 파는 전기장과 자기장을 보여줍니다. 전기장과 자기장은 그 효과를 보여주는 매개체가 필요하지 않습니다. 따라서 서로 수직자를 진동시키고 변형을 일으키는 전기장 벡터와 자기장 벡터가 존재하면 EM 파는 진공 상태에서 이동합니다.

답변

전자파는 관찰 된 현상 일뿐입니다. 여행이 없습니다.

예를 들어 태양에서 지구로 “이동하는”광자를 선택할 수 있습니다 (간단하게하기 위해 여기서는 중력 문제에 대해 신경 쓰지 않습니다). 이것은 태양이 지구가받는 약간의 에너지 (운동량)를 방출하고 있음을 의미합니다. 지금까지 모든 것이 괜찮습니다. 그러나 방출과 흡수 사이에 무슨 일이 일어나고 있습니까? 광자의 세계 선이 가볍기 때문에 시공간 간격은 0입니다. 빈 제로 간격은 이동할 수 없으며 운동량의 전달은 직접 발생합니다.

우주 비행사가 빛의 속도 근처에서 우주 왕복을하는 사고 실험에서도 동일한 현상이 축소 된 형태로 관찰 될 수 있습니다. 그는 2001 년에 2000 광년을 여행 할 수 있는데, 이는 시간 팽창과 길이 수축에 의해 약 2 년 동안 약 2 광년으로 감소합니다. 빠른 속도로 인해 시공간 간격 (및 적절한 시간)이 ca로 축소되었습니다. 2 년. 그가 2001 년 후에 지구로 돌아올 때, 그에게 불과 2 년이 지났습니다 (소위 쌍둥이 역설).

광자의 시공간 간격이 0으로 줄어 듭니다. 시공간을 여행하면서 그들의 추진력은 한 곳에서 다른 곳으로 직접 전달됩니다. 그들이 시공간에 남기는 유일한 관찰 가능한 흔적은 광속으로 움직이는 전자기파입니다. c. 관측 된 전자기파는 그 자리에서 운동량을 전달하기 위해 시공간이 0으로 감소했음을 알려줍니다. 이 사실은 빛이 c에서 움직이고 있다고 말하는 것이 아니라 어떤 관찰자라도 그 빛이 c에서 움직이는 것으로 관찰하는 아인슈타인의 상대성 이론의 두 번째 가정에 부합합니다.