Согласно https://voyager.jpl.nasa.gov/, на 2024 год «Вояджер-1» находится примерно в одном световом дне от Земли и до сих пор поддерживает радиоконтакт. Когда он отправляет сообщения на Землю, примерно сколько фотонов (1) передаётся и (2) получается на бит?
Для точного расчёта нам нужно определиться с параметрами (вы можете их поменять, но ответ изменится не очень сильно):
-
Каким будет приёмник? Предположим, что это спутниковая тарелка диаметром 70 метров, например, типа тех, которые используются в Deep Space Network.
«Вояджер-1» способен выполнять передачи с частотой 2,3 ГГц или 8,4 ГГц. Допустим, он использует 8,4 ГГц для более качественного генерирования пучка (но, вероятно, он использует только наименьшую частоту при наибольшей мощности, поэтому эта оценка может быть слишком оптимистичной).
Под получением понимаются все фотоны, столкнувшиеся с тарелкой антенны или только те, которые вошли в электронную цепь первого усилителя с низким уровнем шумов (LNA)? Похожий вопрос можно задать по поводу передатчика в космическом аппарате. Мы опустим это здесь, потому что потери, связанные с излучателем и конструкцией Кассегрена не будут иметь даже одного порядка величин, то есть окажутся несущественными по сравнению с остальным.
Ответы:
A) «Вояджер» отправляет 160 битов/с с мощностью 23 Вт. При частоте 8,3 ГГц это даёт 4⋅1024 фотонов в секунду, или 2,6⋅1022 на бит, потому что при частоте ? энергия на фотон составит всего
Б) Пучок, формируемый тарелкой «Вояджера» с ?=3,7 м будет направлять его преимущественно на Землю, с коэффициентом направленного действия антенны (??/?)2, но всё равно при текущем расстоянии ? = 23,5 миллиарда километров это даст всего 3,4⋅10−22 Вт на квадратный метр, достигающих Земли, так что приёмник с тарелкой ? = 70 м получит только 1,3 аттоватта (1,3⋅10−18 Вт). Формула расчёта:
Разделив на ??, мы увидим что эта мощность всё равно соответствует примерно 240000 фотонам в секунду или 1500 фотонам на бит. Если принять частоту ?=2,3 ГГц, то результат превратится в 415 фотонов на бит. А если добавить реалистичный учёт потерь, то, вероятно, останется только половина.
В) Вопрос со звёздочкой: сколько необходимо фотонов на бит? Предел Шеннона ?=? log2(1+?/?) связывает полосу пропускания ? и соотношение ?/? с максимальной ёмкостью канала. Из него следует, что только при тепловом шуме ?=??шума? требуемая энергия на бит равна:
где ?≪? — это так называемый «крайний» предел Шеннона. Если учитывать только реликтовое микроволновое излучение (?шума=3K), нам понадобится 41 иДж, или 41⋅10−24 Дж на бит. При 8,3 ГГц это всего лишь 7,5 фотонов. Но дополнительный атмосферный шум и шум в цепях даже при хорошем криогенном приёмнике запросто может повысить ?шума примерно до 10 К, то есть при 8,3 ГГц нам понадобится 25 фотонов на бит, а при 2,3 ГГц аж 91 фотон. Так что, очевидно, запас не очень велик.
Комментарии (72)
Sun-ami
04.06.2024 09:16+2Интересно, какую скорость передачи данных могло бы обеспечить лазерное оборудование связи вроде того, что используется на Psyche при такой мощности передатчика и расстоянии, как у Вояджера-1, и таком принимающем телескопе, как использовался для приёма данных с Psyche?
safari2012
04.06.2024 09:16а мощностей на такой лазер у древнего вояджера бы хватило?
насколько я понимаю, радиоволны менее энергозатратные, чем свет, возможно даже на порядок (но это не точно)...
ksbes
04.06.2024 09:16Ну во-первых не на порядок, а на много порядков. Процесс генерации лазерного излучения - с очень низким КПД.
А во-вторых, лазер на такое расстояние не добъёт - можете сами подсчитать фотоны по формуле в статье.
pvvv
04.06.2024 09:16Не особо там КПД отличается, ГГц СВЧ усилитель тоже чуть ли не половину в тепло рассеит как и оптический источник, а вот расходимость lambda/d в плане плотности мощности у приёмника вполне может дать те самые многие порядки, причём в другую сторону, которые, однако, скомпенсируются количеством энергии на 1 фотон оптической длины волны, да и с шумами/засветкой всё возможно несколько хуже в оптическом диапазоне.
GidraVydra
04.06.2024 09:16+1А что это за физика такая, по которой гигагерцовое излучение добъет, а лазер - нет? Так-то у лазера достижимая расходимость луча ниже на несколько порядков.
Sun-ami
04.06.2024 09:16+9Мощность лазера на Psyche - 4Вт. С расстояния 226 млн км скорость передачи данных достигла 25 Мбит/с. Вояджер-1 в 104 раза дальше. Можно грубо прикинуть, что мощность принятого с такого расстояния сигнала будет в 10800 раз меньше, пропорционально квадрату расстояния и диаметра луча. При использовании в 5 раз более мощного 20-ваттного лазера мощность принятого сигнала будет в 2160 раз меньше, чем при связи с Psyche. Значит можно ожидать пропорционально меньшей скорости в 11,5 кбит*с, что в 72 раза больше, чем с использованием радиоканала.
bbs12
04.06.2024 09:16Интересно, когда он последний раз отправлял фотографию? Он же сейчас наверно в основном всякую телеметрию шлет, типа уровень радиации или напряжение питания.
Известное фото https://ru.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot было сделано в 1990 году. А если сейчас повторить? Чтобы люди снова познали тяжесть бесконечности и не расслаблялись!
Sun-ami
04.06.2024 09:16+6У него обогрев камеры давно отключен, потому что фотографировать нечего. Нагреть и запитать камеру будет проблематично, мощности и так не хватает, можно потерять те приборы, что ещё работают.
Wwyn
04.06.2024 09:16Запаса батарей еще хватает на телеметрию и обогрев основной электроники, но на сколько?
Sun-ami
04.06.2024 09:16А разве там ещё есть после стольких лет работающие батареи? Я думал, всё питается напрямую от РИТЭГа. Вообще, мне кажется, что постоянный обогрев электроники - это скорее предосторожность, чем необходимость, но предосторожность вполне обоснованная - после замерзания может и не заработать.
ABRogov
04.06.2024 09:16Видимо имелась ввиду батарея отопления))
Тепло там это побочный продукт работы РИТЭГа.
DGN
04.06.2024 09:16На тысячелетия, РИТЭГ нельзя выключить, он будет продолжать давать тепло пока не распадется последний изотоп. Деградации подвергаются термопреобразователи, потому энергетика в контексте доступного электричества страдает.
Судя по расчетам, еще на столько-же его точно хватит, вдвое дальше - вчетверо меньше фотонов. Ну и никто не мешает построить вторую антенну. Или даже в космосе развернуть их много. Ограничивает только электроника Вояджера, когда-то она окончательно откажет.
courser
04.06.2024 09:16+4Вояджеры - святой Грааль культуры конструирования. Какая-то неправдоподобная надёжность.
Не удивлюсь, если там как и по Луне конспирологию теребят )
nehrung
04.06.2024 09:16+1Именно о том, о чём статья и комментарии, давно хотелось задать вопрос, но не знал, как сформулировать. Спасибо! Вояджеры - это действительно научно-технический шедевр и образец для идущих этой же дорогой.
А вот насчёт "неправдоподобной" не соглашусь. Там было немало моментов, когда всё висело на волоске, и только инженерная изощрённость команды управления спасала положение. Так что не только исходная надёжность, заложенная в конструкцию, но и заложенные в неё же возможности ремонта "на ходу". Немного напомнило Аполлон-13.
courser
04.06.2024 09:16+1Соотношение количества проблем(при отсутствии летальных) к сроку эксплуатации и расстоянию до аппарата - просто фантастическое.
DGN
04.06.2024 09:16Хорошие условия работы - прохладно, нет вибраций и термоциклирования. И скорее всего, проблема протонов высоких энергий надумана.
zheckiss
04.06.2024 09:16+1Когда расстояние увеличится, 160 бит в секунду можно уменьшить до 10 бит/с, соответственно увеличив число фотонов. У полупроводниковых лазеров КПД около 70%, это больше, чем у любого радиопередатчика.
vanxant
04.06.2024 09:16+1увеличив число фотонов
Точнее, число фотонов на бит. Думаю, вы именно это и хотели сказать, но не смогли:) Общее число фотонов "вообще", конечно, при заданной мощности передатчика не изменяется.
С другой стороны, ничего не мешает вести передачу и на уровне сигнала меньше уровня шума, просто фотонов нужно действительно много, чтобы можно было выделить сигнал методами статистики.
ABRogov
04.06.2024 09:16+2Когда читаешь про космологию и подобные аппараты у меня изменяется восприятие реальности. Изменяется настроение на какой-то особый тип. Сложно детально описать. Что-то типа дежавю, но не про время, а про расстояние. Может кто-то сталкивался, как называется этот эффект? Замечали ли вы у себя такое?
Hajiyev_Tamerlan
04.06.2024 09:16+1В радиотехнике сложно предсказать напряжённость поля даже в условиях, приближённых к идеальным. Температурные колебания затухания элементов тракта, тепловые шумы, интерференция. А уж подсчитывать фотоны на бит - это удовольствие за пределами теории электросвязи.
pvvv
04.06.2024 09:16+1ну не совсем уж за пределами, когда их становится настолько мало можно заметить вклад их дробового шума.
CitizenOfDreams
04.06.2024 09:16+3Что-то мне кажется, что делать расчеты в фотонах применительно к таким низким частотам - это скорее легкий троллинг читателей, чтобы не забывали про корпускулярно-волновую.
pitsakh
04.06.2024 09:16Кажется, что заголовок с "фотоны" и "переданный с «Вояджера-1»" в одном предложении достаточно кликбейтный. Судя по дискуссиям в комментах - сработавший )
Caefah
04.06.2024 09:16Почему-то ожидал, что на общем фоне будет ещё и расчёт предельного расстояния, когда вообще возможно будет принимать сигнал наземными станциями.
DGN
04.06.2024 09:16+3Год 2040 - ASI, обеспечь предельно возможное расстояние приема сигнала Вояджера наземными станциями.
Год 2240 - сынок, запомни, Земля имеет форму параболы...
MuxXamMor
04.06.2024 09:16+1К моменту достижения границ чувствительности наземных систем пройдёт ещё лет 5..10. А за это время выведут орбитальный ретранслятор к Луне с парусностью более 500 метров. Я верю, что пытливый разум человечества выйдет в средний космос
datacompboy
Простите, фотонов? Я думал радио передаётся электронами...
база знаний обновлена.
Таки фотонов, при рассмотрении под углом корпускулярно-волнового дуализма.
Tiriet
Фотон- это квант колебаний электромагнитного поля, а радио-волны- это, как известно- ЭМ-волны, то есть те самые колебания электромагнитного поля.
Dark_Purple
Хорошо бы это в начало статьи.
Tiriet
Так-то это физика за 11й класс средней школы, такое в начало статьи писать такое себе, можно заподозрить автора в издевке.
datacompboy
11й класс средней школы какого века? :D
Tiriet
прошлого. я в прошлом веке 11й класс школы заканчивал. [[:4{
datacompboy
Та же фигня -- но КВД у нас на физике не было. Вероятно, зависело от учителя (который, в свою очередь, от уровня глубины зажопинска)
Fedorkov
Мы в 2005-м учились по Пинскому.
IvanPetrof
Не все учились в 11 классе..
Но про кванты колебаний мы в курсе))
MiyuHogosha
Было. но до 96 года.. включительно.
QDeathNick
Я бы сказал это прошлое тысячелетие
ssj100
Не обязательно, в издевке, также помнил что фотоны чисто к свету и меньшей длины волны но потом такой: так ведь теория корпускулярно-волнового дуализма непрерывна в обе стороны...
Dark_Purple
Как бы да, просто фотон обычно упоминают в контексте видимого света, а не ЭМ-волн.
ksbes
Применение понятия фотона для таких частот очень спорно. Потому что фотонами обмениваются квантовые системы. А передатчик и приёмник на таких частотах сугубо макроскопические. Там чистый Максвелл, волны - безо всякой корпускулярности получаются.
500rur
антенны сделаны из атомов, они вполне квантовые, как и кот Шредингера.
MiyuHogosha
Антенна из котов?
Tiriet
если "применение фотонов" зависит от частоты- то нам надо две теории электромагнитного поля и обоснование- при каких условиях какую из них применять. условно там- при энергии меньше какой-то или там длине волны больше какой-то квантование электромагнитного поля прекращается. Но у нас нет такой теории, у нас пока только одна теория возмущений электромагнитного поля и в ней энергия возмущения этого поля E=hv. И у нас сразу получается противоречие логике- если при какой-то длине волны прекращается квантование- то мы можем сложить в кучку длинноволновые колебания так, что их амплитуда станет большой и энергия колебания- превысит пороговый предел, но в этом случае колебание с такой энергией должно превратится в высокочастотный фотон, а у нас не наблюдается никакого подобного эффекта.
ksbes
Вам в школе не рассказывали о границах применимости физических теорий?
Всеобщей теории всего как бы нет. И даже космические полёты не по ОТО рассчитывают. Не говоря уж о земной механике. Все теории приблизительные. И квантовая теория и теория относительности и, даже, электродинамика.
Так и тут - применять квантовое описание к перемещению макрообъектов можно, но абсолютно бессмысленно. И рассчитывать распространение килогерцовых волн через фотоны - тоже ( для начала прикинте физические размеры такого кванта: длину-высоту-ширину, а также какую долю синусоиды он занимает)
Tiriet
не вижу оснований утверждать, что квантовое описание к перемещению макрообъектов применять бессмысленно. это ни из чего не следует. и более того- у нас прямо противоположная в физике гипотеза- что применение квантового описания к макрообъектам единственно правильное, просто конечный результат этого описания- в точности соответствует макрохарактеристикам, поэтому в макромире все упрощается.
ksbes
Ну что ж, желаю удачи сдать любой экзамен по физике рассчитывая скатывание цилиндра по плоскости с использованием квантового описания!
Ну или водоотведение на участке - недавно вот рассчитывал, по классике, еретик я этакий!
Tiriet
то, что рассчитывать МДТТ и гидродинамику, моделируя поведение всего ансамбля микрочастиц, формирующего макросистему- технически сложновато- никак не отменяет и не противоречит тому, что это квантово-механическое описание сложной системы остается верным при росте ее размеров. Но расчеты действительно упрощаются, если вместо анализа стабильности электронных оболочек атомов принять допущение о линейной деформируемости всей среды в целом по закону Гука. Закон Гука, кстати, еще лет пятнадцать назад рассчитывали у нас в Черноголовке, емнип, чисто моделируя квантовое поведение тысячи-другой атомов- прям вот Шредингера в упрощенной форме на суперкомпьютерах гоняли и вполне себе точно воспроизводили модули упругости, приведенные в Кикоине.
MiyuHogosha
Ой, а ссылка на что-нибуддь есть? Это ж квантовый сопромат, одному бы щнакомому показать
kaptnemo
В принципе ничто не мешает рассчитывать скатывание цилиндра и водоотведение на участке с использованием квантовой механики. Классическая механика и классическая гидродинамика -- менее точные, но более удобные для расчётов модели. Макроскопические приближения, позволяющие упростить часто встречающиеся в практике задачи. Удобство этих приближений не означает, что лежащая в их основах теория неверна.
motomichael
Ну расскажите нам про границы применимости квантовой теории. Они вроде как должны (или не должны) проходить в том месте, где начинает проявляться ОТО, других границ на сегодняшний день не просматривается. И ньютоновская механика, и электродинамика входят подмножествами в квантовую теорию, и вот они и есть приближения в ней со своими известными границами применимости.
Эффекты ОТО, кстати, если не напрямую наблюдаются в орбитальной механике (наверняка не знаю, врать не буду), то, по крайней мере, вопрос об их влиянии ставится. Навскидку: https://link.springer.com/article/10.1007/s10569-021-10014-y
Я не то чтобы призываю рассчитывать детекторные приемники на основе квантовой электродинамики, но стоит понимать, что вопрос о числе фотонов в радиосигналах, особенно такого типа и мощности, с какими имеют дело радиоастрономия и дальняя космическая связь, вполне себе вменяемый. Ниже уже написали про дробовой шум. У большого радиотелескопа с чувствительным приемником пороговый сигнал с центральной частотой ~1.5 ГГц, который можно обнаружить, состоит из единиц или десятков тысяч фотонов в секунду. Т. е. его флуктуации за счет "квантованности" доходят до единиц процентов, что вполне себе наблюдаемо.
LinkToOS
При использовании понятия "квант энергии" (в частности "фотон") отталкиваться надо от физического процесса в котором формируется этот "кусок энергии".
Фотон - квант электромагнитной энергии. "Квант" это "неделимая и точно определенная порция энергии". Генерация кванта энергии это процесс строго ограниченный по времени и энергии. Например "квант света" формируется при переходе электрона между энергетическими уровнями. Один переход - один квант излучения.
Радиосигнал - это электромагнитная волна которая не делится на кванты. Там попросту нет физического процесса разбивающего поток энергии на отдельные кванты.
Меняется возможность генерации отдельных квантов, и свойства этих квантов. "Квант" это просто "порция энергии".
"Фотоны", исторически, это те порции электромагнитной энергии, которые формируются возбужденным атомом(молекулой) или ядром атома. Они имеют характерные свойства, отличные от свойств волн радиодиапазона. Поэтому фотоны и радиоволны не смешивают в одну группу.
ksbes
Справедливости ради - радиоволну можно рассматривать как излучение фотонов всякими псевдочастицами-экситонами.
Т.е. там под это дело можно подвести теорию - но зачем? Тем более что экспериментально эти вычисления никак не проверишь.
Tiriet
а когда у меня электрон летит между магнитной гребенкой- там кто генерирует кванты? а там генерируется квантованный рентгеновский поток.
Конкретно применительно к ЭМ-полю- КЭД постулирует, что возмущения по этому полю распространяются не как попало, а именно в виде возмущений строго квантованных по энергии. Поэтому радиоволна- это такое же усредненное макроописание распространения возмущений ЭМ-поля, как и волновая оптика- то есть, очень похожее на правду всегда, кроме одного момента- оно ложное.
Вопрос не в том, есть такой процесс, или нет- вопрос в том, какого вообще вида могут быть возмущения ЭМ-поля. Пока физика думает, что таковые возмущения имеют только один возможный вид- кванты с энергией E=hv. других типов возмущения в ЭМ-поле у нас не придумано. А посему- и радио-волна точно такой же поток квантов, просто низкоэнергетических.
Фотоны исторически- это порции энергии, формирующиеся горячим телом! не возбужденными атомами, а просто горячим телом. когда придумали фотоны- атом еще был пудингом Томсона, а не возбужденным.
Фотоны и радиоволны именно что смешиваются в одну группу- называется электромагнитный спектр или спектр электромагнитных колебаний- и там все- от ДВ-радио через УКВ и СВЧ в свет, затем рентген и гамма-кванты. И все это описывается абсолютно одинаковой физикой- КЭД с наворотами.
LinkToOS
Осторожнее с терминологией. "Спектр электромагнитных колебаний" - указывает только на тип энергии - электромагнитную энергию. Но ничего не говорит про кванты.
"Квантование" и "спектр" это разные вещи. "Квантование" указывает на "дискретность" чего-либо. А "спектр" указывает на диапазон значений какого-либо параметра. "Спектр" никак не привязан к "кванту". Сам по себе спектр может быть как непрерывным так дискретным (квантованным).
В КЭД речь идет про кванты поля(!). Квантование поля это совсем не то что квантование излучения. Так же как энергия волн на воде это совсем не то же самое что энергия отдельных молекул воды. Волну на воде можно описать как количество и высоту спадов-подъемов на поверхности воды, а можно описать как сумму взаимодействия множества молекул воды. Это разный уровень моделирования.
Нельзя рассматривать фотон в отрыве от процесса в котором он генерируется. Это грубая методическая ошибка. Именно из-за этого и возникло ложное представление о том, что любое ЭМИ это поток квантов с энергией пропорциональной частоте излучения.
Для генерации кванта (порции электромагнитного излучения) нужен "генератор" особой конструкции, который формирует эти порции. Атом - как раз одна их таких конструкций, которая в естественных(!) условиях генерирует отдельный квант ЭМИ. Однако, можно создать условия, при которых заряды в атоме будут совершать непрерывные колебания в режиме резонанса, и генерировать непрерывную волну света, не разделенную на кванты. То что мы в окружающем мире наблюдаем свет в виде потока квантов, это всего-лишь частный случай ЭМИ, возникающий при определенных условиях, в конкретной излучающей системе (конструкция атома + входящий поток энергии низкой интенсивности + отсутствие резонанса).
В радио-антенне генерируется непрерывная электромагнитная волна, при циклическом перемещении электронов в объеме проводника. Один период волны сформируется тогда, когда электроны совершат колебание и переместятся в исходную точку. Но волна в этот момент не отрывается от антенны в виде отдельного кванта с энергией E=hv. То есть, не происходит какого-либо физического разделения излучения на отдельные кванты, в данном режиме генерации.
ksbes
Можете привести какие-нибудь ссылки?
Вот с этим квантовая теория поля строго несогласна. В ней ЭМ-взаимодействия происходят только через фотоны и никак иначе. Т.е. наблюдаемое ЭМ поле - это принципиально только кванты. Даже статические поля (они статические только в одной ИСО)
MrGans
Фотон света можно зарегать один, а фотон ЭМ можно ? Лажа какая то
104u
Но ведь фотон света — это то же самое электромагнитное излучение с длиной волны, отличной от радио
lorc
А чем они отличаются кроме длины волны?
Или с какой частоты у вас волны превращаются в фотоны?
mentin
Теоретически, один фотон ЭМ в экранированном вакууме - да, конечно можно. Про реальный фотон в космосе в конце статьи объяснено - нужно больше одного, чтобы превысить фон реликтового излучения.
Tiriet
Вы ведь не можете зарегать одну молекулу воздуха? она настолько слаба, что Вы ее не чувствуете. А вот если рядом с Вами шарик воздушный лопнет- то Вы вполне себе и сами сгенерируете поток молекул газа от неожиданности. Потому что воздействие ансамбля слабых частиц оказывает уже вполне себе сильное влияние на макрообъект.
Одиночный фотон мы можем зарегать почему? потому что у нас есть фотоумножители! один фотон электризует молекулу, находящуюся в сильном электрическом поле, и это поле растаскивает ион и электрон в разные стороны, накачивая их энергией, те разлетаются, стукаются в стенки, электризуют их- рождая уже небольшие потоки заряженных частиц, поле их ускоряет снова, еще усиливая и так раз пять-десять. В итоге на выходе получается нормальный такой энергетически заметный выхлоп, который мы и диагностируем своими макроглазами. НО! все началось с того, что фотон электризовал одну единственную молекулу. А если фотон слишком слаб для электризации молекулы? тот тогда мы не детектируем ничего. умножение не запускается! Радиокванты имеют настолько низкую энергию, что воздействие одиночного кванта на одиночный электрон приводит к изменению энергии этого электрона настолько малому, что мы не можем его выделить на фоне тепловых шумов. Но вот толстый поток таких фотонов вполне себе уже влияет на макрохарактеристики поведения ансамбля таких электронов в проволоке-антенне.
Другая сторона шкалы- мы не можем зарегистрировать гаммаквант! при взаимодействии этого гаммакванта с ядром атома родится такой адский поток всяких частиц, что мы видим их следы- но не видим гаммакванта, и думаем- что раз что-то так вот интересно и громко бахнуло- то это был гаммаквант, "не мог же я сам наделать столько шума".
Физика микромира вообще контринтуитивная штука чуть менее, чем полностью.
MrGans
Радиоквант, он же радио фотон, подразумевает дискретность электромагнитного поля ? Сильное электрическое поле по логике тоже дискретно и состоит из фотонов или это другое ? Вообще конечно трудно для понимания если не знать что собственно есть такое ... Материя. Интересно гравитационные кванты тоже существуют ?
ksbes
Гравитационные кванты хотят, но пока не могут.
А по поводу электромагнитного поля - у нас даже понятия электрического тока нормального нет. А вы поля с фотонами хотите!
QDeathNick
Барашки на морских волнах подразумевают дискретность?
Мне кажется любая волна дискретна, если её рассмотреть как набор из пика и ямы.
GidraVydra
Тут не надо никакого корпускулярно-волнового дуализма вообще. Фотоны соответствующие гигагерцовому диапазону - это, в нашем понимании, 100% фотоны, их корпускулярные свойства вряд ли вообще возможно экспериментально зафиксировать при текущем уровне развития науки и техники.
kaptnemo
Ну вот вам, например, известная радиолиния 21 см нейтрального водорода (частота 1,42 ГГц). Это фотоны, излучающиеся (или поглощающиеся) атомом водорода при перевороте спина электрона -- при переходе из состояния, когда спины протона и нейтрона сонаправлены, в антипараллельное состояние (при поглощении -- наоборот). Квантовая электродинамика прекрасно описывает этот процесс, разумеется в терминах испускания/поглощения квантов. И, разумеется, эта линия прекрасно наблюдается в эксперименте, она самая "громкая" в радиокосмосе.
ksbes
А наблюдается ли в эксперименте "квантовость" этой линии? Ну там дробовой шум, хотя бы?
kaptnemo
Во всём спектре наблюдается фундаментальный квантовый предел (аналог дробового шума), который проявляется как добавка к температуре антенны 0.05 кельвина на гигагерц (h/k=Tmin/f=0.05 К/ГГц). Именно из-за дискретности фотонов, даже в радиодиапазоне. Хотя, конечно, в радиодиапазоне этот источник шума почти несуществен.
Dolios
Дальше вы выясните, что нет никакого дуализма, корпускул и волн. Есть некие явления природы, которые нам удобно описывать то волновыми, то дельта функциями, но все эти наши описания на суть явления влияют примерно никак..
Vanyaby648
К Вояджеру допущено мало людей. Весь этот фильм про его спасение может оказаться художественным