[初等疑问]量子跃迁需要时间么？
如题。
考虑最简情形，无外扰氢原子自发跃迁（自发辐射），从某一激发态跃迁到基态的过程（暂且称之为“过程”）。
1、需要
2、不需要
3、目前尚不可知
三选一，谁能明确告诉我一下？谢谢！
| 论坛嘉宾: sage |
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logos  发表文章数: 8
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星空浩淼  发表文章数: 799
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查找关键词：passage time （过程时间，单词passage好像写错了哈）
 One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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logos 发表文章数: 8
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或者
4、问题无意义 四选一，希望大家谁能明确告诉我，谢谢！
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sage 发表文章数: 359
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2.
A bad way to ask the question though. and, it will never happen if there is absolutely no perturbation.
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logos 发表文章数: 8
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谢谢。
2？ 没明白。 问题指的是单个氢原子单次自发辐射出一个光子（此过程如此描述有问题？）（当然需要假设：辐射出的光子可认为是独立存在的实在粒子的话），需要时间否？不论目前的量子力学（量子场论？）如何描述此一过程，物理事实是摆在那而不管量子力学是如何去描述它的。 不要只拿些量子力学里的东西来搪塞。
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logos 发表文章数: 8
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单次跃迁中真空涨落是持续作用的？还是只是某一时刻（点）的触发作用？氢原子然后再进行跃迁过程？
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星空浩淼 发表文章数: 799
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1）氢原子自发辐射是真空涨落引起的，即由电磁场的零点能引起的，所以“无外扰”的说法不准确；
2）楼主的意思可能是：氢原子核外的电子，当它从一个能级跃迁到另一个能级时，这个过程是瞬时发生的，还是需要花时间。人们认为这跟量子隧穿过程一样，都是要花时间的，而不是传统中想当然地认为不需要花时间的。研究这个过程所花的时间，是passage time的话题。 3）楼主提问的方式不好，而且自己事先又没有把问题表达清楚；回复有点不礼貌，这样大家倾向于不愿意回答。 One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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logos 发表文章数: 8
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首先为自己的可能的不礼貌致歉。
因为翻曾的量子力学，（含时过程）外扰项都是外加的，所以提问中附加了一项“无外扰”，既然是自发辐射，那按目前的解释，当然也就暗含了真空微扰的作用了（虽然自己目前并不怎么明白）。而书中对自发辐射，也只是关心于辐射几率方面（谱线光强），很是不爽，所以很是郁闷，提问中不免带有了一些情绪，多多包涵。 另外，提问中力图避免不必要的统计解释（量子系综？）的可能影响，而只考虑单一氢原子单次辐射过程。 To 星空浩淼： “passage time”目前是否已有了明确的结果，以及相关的实验事实？3ks！
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星空浩淼 发表文章数: 799
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关于自发辐射，你可以找一些量子光学或激光物理的书来了解（可能要英文版的书才有），那里对于自发辐射是如何由电磁场的零点能来引起的，有定量的数学公式描述。
单光子的自发辐射是存在的，单一氢原子的某个单次辐射过程也是存在的（依赖于实验的初态制备）。 至于“passage time”目前是否已有了明确的结果，我还不太熟悉，这不是我目前的方向，还来不及去了解。你可以多去查查资料。 One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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yinzhangqi 发表文章数: 174
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你的问题不是很好。
对于一个做实验的人来说，他多次观测同一个处于激发态的原子衰减到基态放出光子，会发现探测到光子的时间并不确定。对多次实验来说，探测时间有一个分布。如果你所说的量子跃迁是指原子从激发态衰减到基态放出一个光子所需要的平均时间，那么这个时间当然不为零。一般来说，这个时间都是纳秒量级。 如果你是指原子某个时刻突然从激发态跑到基态，然后探测器探测光子，这个突然的过程是不是需要时间的，那么我觉得这个问题是无法通过实验验证的。在这种物理图象中，原子本来是处于激发态的，只是由于场环境真空涨落的影响，在某个时刻突然落到基态。实验中无法确定原子跃迁开始的时刻，只能知道原子跃迁结束后的产物光子到达探测器的时刻，那么跃迁过程是否花费时间也就无法判断了。 关于单个原子的量子跃迁，实验上已经观测到了，见：Phys. Rev. Lett. 57 (1699), 1986。在这个实验中，我们探测的是原子的荧光强度的突然变化，由此监测到原子内部能级发生了跃迁。
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dfj 发表文章数: 186
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可否这样“近似的”理解：
比如氢原子，当体系从激发态跃迁到基态之时，并不意味着电子突然从较远的轨道跑到了较近的轨道（如果是这样，当然应该需要时间）；从激发态变到基态只是使得电子的几率分布变了，完全有可能电子还是呆在原来的地方（所以不需要时间），只是以后会更有可能跑到离原子核更近的地方。
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logos 发表文章数: 8
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To 星空浩淼:
谢谢！ 对于“passage time”，我先去找些资料看看，谢谢。 To yinzhangqi: 问题的提出在很大程度上是理论上，而非实验如何确定。即使如您所说，至少在探测器探测到光子之前的一段时间里体系是处于激发态的，而探测到此光子后体系是处于基态的，所以量子态在时间上是可确定分离的，如果再假设（通常大家都这么认为？）辐射光子是独立存在的实体，那么辐射出光子这个事件本身就能确定并分离体系的激发态与基态，所以，虽然可能在实验上无法确定量子跃迁的开始时刻，但理论上的探讨还是有意义的。 对于“Phys. Rev. Lett. 57 (1699), 1986”，我先去找找，谢谢。 To dfj: 很难接受您的“近似的”理解。 辐射出能量（光子）本身代表着体系很大的改变。 问题的提出在某种程度上可以不考虑氢原子的内部结构，考虑的只是氢原子从一确定的激发态到基态的跃迁（伴随辐射出一个光子），此跃迁过程（如果是一过程的话）是否需要时间？ 如果按自己对量子力学的初浅理解的话，由于时间流逝保有连续性，如果量子跃迁需要时间，则中间态将成为必然（or可能？），而这将与量子力学基本假设“量子体系只能处于量子定态（？）”相矛盾，而且，其可能亦与量子力学的完备性相矛盾，因为如果存在中间态，而量子力学确并未就中间态进行任何描述（？），也未就跃迁过程做任何描述（？），所以其是非完备的。所以，如果量子力学是对量子体系的完备且正确描述，则量子跃迁不需要时间（当然，这些都只是些搪塞自己的令人不爽的理由，自己想要的是物理上明确的因果解释）。 而对于真空涨落，由于我们每次观察到的光子是有确定频率的（线状谱）而并无很大差异，所以，相对于辐射光子而言，真空涨落对能量的影响是某种程度上的无穷小量，这是否就可认为真空涨落对量子跃迁起到的作用只是触发跃迁而已？而对态本身并没有影响呢（不同于Stark效应对态的影响？）？ 以上理解对否？谢谢！
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yinzhangqi 发表文章数: 174
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我认为这个问题纯粹从理论上考虑意义不大。要探讨量子跃迁的问题，最好跟量子测量联系在一起讨论。你的问题很类似于问：对一个量子系统进行测量，量子态塌缩是否需要时间。我想这现在还是一个迷。
---------------------------- To yinzhangqi: 问题的提出在很大程度上是理论上，而非实验如何确定。即使如您所说，至少在探测器探测到光子之前的一段时间里体系是处于激发态的，而探测到此光子后体系是处于基态的，所以量子态在时间上是可确定分离的，如果再假设（通常大家都这么认为？）辐射光子是独立存在的实体，那么辐射出光子这个事件本身就能确定并分离体系的激发态与基态，所以，虽然可能在实验上无法确定量子跃迁的开始时刻，但理论上的探讨还是有意义的。
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星空浩淼 发表文章数: 799
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文字说明也许会越说越糊涂。
考察从激发态的初态跃迁到基态的末态，在传统理论的实际计算中，如果初态和末态处于同一个时刻，就表明在传统的理论框架中，认为量子跃迁是不需要时间的。 （记得在跃迁概率幅<0|1>中，似乎不含时间坐标——如果这样，表明初末态共用一个时间坐标，|1>与|0>的复共轭相乘，放在指数上的时间因正负相位因子抵消而消失了。这样量子跃迁是不需要时间的） 但是，许多研究课题之所以成为一个课题，就在于对于传统理论的不满意。例如，传统理论并没有告诉我们量子隧穿过程是否需要花时间，更没有告诉我们，如果要花时间，那又该如何去理论计算这种时间。因此tunneling time的研究才成为一个热点，而随着实验技术的发展，如今也在实验上证实了量子隧穿过程是需要花时间的。 你的问题看似简单其实是深奥的。 One may view the world with the p-eye and one may view it with the q-eye but if one opens both eyes simultaneously then one gets crazy
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logos 发表文章数: 8
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谢谢大家。
此问题就此暂停吧，我再去修练一把，明年的这个时候再继续，到时候再麻烦大家了。 再次感谢。
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星空浩淼 发表文章数: 799
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有一点容易犯错的是：教材上为了形象，常常用图示的方法描述能级跃迁——从一根线跳到另一根线上，这很容易让人不自觉地把能级跃迁跟空间位置上的“跃迁”混同起来。如果从一个量子态到另一个量子态的跃迁不涉及空间位置上的运动，跃迁时间就不能等同于空间位置上的运动时间，最多是一个量子态变换到另一个量子态时，这中间的“态转换时间”。如同一个大波包变成两个相连的小波包，这种改变应该是需要花时间的。
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Re: [初等疑问]量子跃迁需要时间么？ 
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