My translation into German of nobel prize winner W. E. Lamb's essay on why 'photon' is a bad technical term. Part 1.
Here I present my translation into German of the article
W. E. Lamb, Jr.: Anti-Photon.
Appl. Phys. B 60, 77-84 (1995)
I publish my translation on Twitter, too (see the hashtag form #AntiPhoton-𝑛, with 𝑛 a natural number).
As usual, I employ the unusual form of translation which alternates between the original and my translation, sentence by sentence. This way, the translation is more useful to people who are learning German. I always mark my translation with "M.t.".
The first page of the paper carries the footnote: "It is a pleasure to join in the 60th birthday celebration of the Director, Herbert Walther, of the Max-Planck-Institute for Quantum Optics at Garching, and wish him much happiness
and many more years of his very great scientific creativity" [Full-stop missing at the end of the sentence]
M.t. 'Es ist eine Freude, an der Feier zum 60. Geburtstag des Direktors des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching teilzunehmen, und ich wünsche ihm viel Freude und noch viele Jahre mehr von seiner sehr großen wissenschaftlichen Kreativität.'
Received: 23 July 1994/Accepted: 18 September 1994"
M.t. 'Eingegangen: 1994-07-23/ Angenommen: 1994-09-18'
"Abstract. It should be apparent from the title of this article that the author does not like the use of the word "photon", which dates from 1926."
M.t. 'Zusammenfassung. Es sollte angesichts des Titels dieses Aufsatzes klar sein, dass der Autor den Gebrauch des Wortes 'Photon' (der aus dem Jahre 1926 stammt) nicht mag.'
"Only a comedy of errors and historical accidents led to its popularity among physicists and optical scientists."
M.t. 'Nur durch eine Komödie der Irrungen wurde es unter Physikern und optischen Wissenschaftlern so populär.'
"I admit that the word is short and convenient."
M.t. 'Ich gebe zu, dass das Wort kurz und bequem ist.'
"Its use is also habit forming."
M.t. 'Sein Gebrauch wird auch [leicht] zur Gewohnheit.'
"Similarly, one might find it convenient to speak of the "aether" or "vacuum" to stand for empty space, even if no such thing existed."
M.t. 'In ähnlicher Weise mag man es [manchmal] bequem finden, von 'Äther' oder 'Vakuum' als Stellvertreter des leeren Raumes zu sprechen, selbst wenn so etwas nicht als Ding existiert.'
Anmerkung. Relevant hierzu ist der Aufsatz 'What is a thing?' von Döring and C. Isham, siehe auf Twitter meine Serie unter dem Rautenkürzel #WIAT.
"There are very good substitute words for "photon", (e.g., "radiation" or "light"), and for "photonics" (e.g., "optics" or "quantumoptics")."
M.t. 'Es gibt sehr gute Ersatzworte für das Wort 'Photon' (z.B. 'Strahlung' oder 'Licht'), und [auch] für 'Photonik'
"Similar objections are possible to use of the word "phonon", which dates from 1932."
M.t. 'Ähnliche Einwände können gegen den Gebrauch des Wortes 'Phonon', das aus dem Jahre 1932 stammt, erhoben werden .'
"Objects like electrons, neutrinos of finite rest mass, or helium atoms can, under suitable conditions, be considered to be particles, since their theories then have viable non-relativistic and non-quantum limits."
M.t. 'Objekte wie [z.B] Elektronen, Neutrinos mit endlicher Ruhemasse, oder Helium-Atome können
(unter geeigneten Bedingungen) als Teilchen betrachtet werden, weil ihre Theorien dann brauchbare
nichtrelativistische und nicht-quantenmechanische Grenztheorien haben.'
"This paper outlines the main features of the quantum theory of radiation and indicates how they can be used to treat problems in quantum optics."
M.t. 'Der vorliegende Aufsatz umreißt die Haupt-Eigenschaften der Quantentheorie elektromagnetischer Strahlung und deutet an, wie letztere genutzt werden kann, um Probleme der Quantenoptik zu behandeln.'
"The underlying science of light is called the Quantum Theory of Radiation (QTR), or Quantum ElectroDynamics (QED)."
M.t. 'Die Wissenschaft des Lichts wird Quantentheorie der Strahlung (QTR), oder Quantenelektrodynamik (QED) genannt.'
"There were hints of this subject in W. Heisenberg's first papers on matrix mechanics of 1925, but the real foundation came in P. Dirac's work of 1927."
M.t. 'Es gab Andeutungen dieses Themas in den ersten Arbeiten zur Matrixmechanik von Werner Heisenberg [(1901-1976)] im Jahre 1925, aber die echte Grundlage [dafür] kam mit den Arbeiten Paul Diracs im Jahre 1927.'
"At first, only a few people needed to know much about the quantum theory of radiation."
M.t. 'Zuerst brauchten nur wenige Menschen viel von der Quantentheorie der Strahlung zu wissen.'
With the conception, in 1951, of the ammonia-beam maser by C. Townes, the making of the ruby optical maser by Th. Maiman and the helium-neon gas laser by A. Javan, W. Bennett and D. Herriott in 1960, and a flood of other devices soon afterward, there was a population explosion of people engaged in fundamental research and in very useful technical and commercial developments of lasers."
M.t. 'Mit
• der Erfindung des Ammoniak-Gas-Masers durch [Charles H .] Townes im Jahre 1951
• der Herstellung des optischen Rubin-Lasers durch [Theodore] Maiman
• [der Herstellung] des Helium-Neon-Gas-Lasers durch [Ali] Javan, [William R.] Bennett and [Donald R.] Herriott
• einer Flut anderer Geräte bald danach
explodierte die Zahl der Menschen, die an Grundlagenforschung und der sehr nützlichen technischen und kommerziellen Entwicklung von Lasern beteiligt waren.'
"QTR was available, but not in a form convenient for the problems at hand."
M.t. 'QTR stand zur Verfügung, aber nicht in einer für die anliegenden Probleme bequemen Form.'
"The photon concepts as used by a high percentage of the laser community have no scientific justification."
M.t. 'Die 'Photon'-Begriffe, die von einem großen Teil der Laser-Gemeinde verwendet werden, haben keine wissenschaftliche Rechtfertigung.'
"It is now about thirty-five years after the making of the first laser."
M.t. 'Es ist jetzt 35 Jahre her, dass der erste Laser hergestellt wurde.'
[Ich erinnere daran, dass Lamb das 1994 schrieb.]
"The sooner an appropriate reformulation of our educational processes can be made, the better."
M.t. 'Je früher eine geeignete Reform unserer Ausbildungsprozesse durchgeführt werden kann, desto besser.'
"1 A short history of pre-photonic radiation"
M.t. '1 Eine kurze Geschichte der [Theorie der] Strahlung vor dem Photon-Begriff'
"Modern optical theory began with the works of Ch. Huyghens and I. Newton near the end of the seventeenth century."
M.t. 'Die moderne Theorie der Optik begann mit den Arbeitn von [Christian] Huyghens und [Isaac] Newton gegen Ende des siebzehnten Jahrhunderts.'
"Huyghen's [sic; it should be ›Huyghens'‹ instead. LG,I] treatise on wave optics was published in 1690."
M.t. 'Huyghens' Abhandlung über Wellenoptik wurde 1690 veröffentlicht.'
"Newton's "Optiks" [sic; the original spelling was "Opticks" LG,I] , which appeared in 1704, dealt with his corpuscular theory of light."
M.t. 'Newtons 'Opticks' erschienen im Jahr 1704 und behandelten seine korpuskulare Theorie des Lichts.'
"A decisive work in 1801 by T. Young, on the two-slit diffraction pattern, showed that the wave version of optics was much to be preferred over the corpuscular form."
M.t. 'Eine entscheidende Arbeit über ein bei einem Zwei-Schlitz-Versuch auftretendes Beugungsmuster aus dem Jahre 1801 von Thomas Young [(1773–1829)] zeigte, dass die Wellen-Version viele Vorteile gegenüber der korpuskularen hat.'
"However, so high was the prestige of I. Newton, that the teaching of optical physics at Cambridge University only changed from corpuscular to wave optics in 1845."
M.t. 'Allerdings genoss Isaac Newton ein so hohes Ansehen, dass die Universität Cambridge erst im Jahre 1845 dazu überging, anstatt einer Korpuskular-Optik nun Wellen-Optik zu lehren.'
"There were also the discoveries by A.-M. Ampère (1820, 1825), H. Oersted (1820) and M. Faraday (1831) of electromagnetic phenomena in the first half of the nineteenth century, which culminated in the publication of the treatise on electromagnetic theory in 1864 by J. C. Maxwell."
M.t. 'Dann waren da (in der ersten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts) die Entdeckungen elektromagnetischer Erscheinungen durch André-Marie Ampère [(1775–1836)] in den Jahren 1820 und 1825, durch Hans Christian Ørsted [(1777– 1851)] im Jahre 1820, und durch Michael Faraday [(1791–1867)] im Jahre 1831, die im Jahre 1864 in der Veröffentlichung einer Abhandlung zur Theorie des Elektromagnetismus durch James Clerk Maxwell (1831–1879) gipfelte.'
"With the discovery of electromagnetic waves by H. Hertz in 1887, there could be little doubt that light had a wave rather than a corpuscular nature."
M.t. 'Mit der Entdeckung elektromagnetischer Wellen durch [Heinrich] Hertz im Jahre 1887 konnte [nur] wenig Zweifel daran bleiben, dass Licht eine Wellen- statt Korpuskular-Natur hatte.'
"By the time of his inaugural lecture as Cavendish Professor at Cambridge University in 1871, J. C. Maxwell had recognized that matter had to have an atomic structure."
M.t. 'Zum Zeit seiner Antrittsvorlesung als Cavendish-Professor an der Universität von Cambridge im Jahre 1871 hatte Maxwell (an)erkannt, dass die Materie eine atomare Struktur haben müsse.'
"He foresaw that integral numbers and probability theory would play a role in the new physics."
M.t. 'Er sah voraus, dass ganze Zahlen und Wahrscheinlichkeitstheorie in der neuen Physik eine Rolle spielen würden.'
"Unfortunately, Maxwell died in 1879, at the age of 48!"
M.t. 'Unglücklicherweise starb Maxwell 1879 im Alter von 48 Jahren!'
"During the last decade of the nineteenth century, a number of new and very unexpected things were discovered: electrons, positive ions, X-rays, radioactivity and the photoelectric effect."
M.t. 'Während des letzten Jahrzehnts des neunzehnten Jahrhunderts wurden mehrere neue und sehr unerwartete Dinge entdeckt: Elektronen, positiv-geladene Ionen, Röntgenstrahlen, Radioaktivität, und der photoelektrische Effekt.'
"A theory of matter could be based on the atom model of J. J. Thomson (1904), in which electrons moved in an extended spherical distribution of positive charge associated with a positive ion."
M.t. 'Eine Theorie der Materie konnte [damals] auf dem Atommodell von [Joseph John] Thomson aus dem Jahre 1904 aufgebaut werden, in welchem Elektronen sich innerhalb einer kugelförmig-ausgedehnten Verteilung positiver Ladung, die mit positiven Ionen assoziiert wird.'
"An atom consisted of electrons bound electrostatically to the ion."
M.t. '[Damals] bestand ein Atom aus Elektronen, die durch elektrostatische Kräfte an das [positive] Ion gebunden sind.'
"The potential Energy for an electron in this kind of atom could only be calculated if the positive charge density were known as a function of radius from the center of the ion."
M.t. 'In dieser Art von Atom[-Modell] konnte die potentielle Energie eines Elektrons nur berechnet werden, wenn die Ladungsverteilung als Funktion des Abstands vom Mittelpunkt des Ions bekannt war.
Translator's note. I intentionally translated "radius" as 'Abstand' (for this makes more sense, as Lamb means a variable radius).
"The most plausible guess would be that the potential near the center of the ion was a parabolic function of radius, which would lead to simple harmonic-oscillator motion." M.t. 'Der [wohl] glaubhafteste Rate-Versuch bestünde darin, dass das Potential nahe dem Mittelpunkt [des Atoms] eine [invers-]quadratische Funktion des Abstands vom Mittelpunkt ist, was auf einen durch einen einfachen harmonischen Oszillator beschriebenen Bewegung führt.'
"At larger radii, the potential would flatten out."
M.t. 'Bei größeren Abständen vom Mittelpunkt würde das Potential gegen Null konvergieren.'
"One could hope to calculate the spectrum of radiation emitted by an excited atom, and to give an account of photoelectric removal of an electron by external radiation."
M.t. '[Damals] konnte man darauf hoffen, das Spektrum der von einem angeregten Atom emittierten Strahlung zu berechnen, und eine Beschreibung der photoelektrischen Entnahme eines Elektrons [aus einem Atom] durch äußere Strahlung zu geben.'
"It would have been very hard for the physicists of the time to deal with the necessary problems of nonlinear mechanics."
M.t. 'Es wäre für die Physiker der damaligen Zeit [jedoch] sehr schwierig gewesen, die dabei notwendigerweise auftretenden Problene der nichtlinearen Mechanik zu behandeln.'
"Even if they could have done so, the results would have been hopelessly in discord with observations."
M.t. 'Selbst wenn sie dies vermocht hätten, so hätten die Ergebnisse hoffnungslose Diskrepanzen mit den [experimentellen] Beobachtungen aufgewiesen.'
[Leider sagt Lamb nicht, warum er sich da so sicher ist. LG,I]
"A widespread attempt in this direction might have delayed the development of physics for many decades."
M.t. 'Hätte es einen breitangelegten Versuch in diese Richtung gegeben, so hätte dies die Entwicklung der Physik viele Jahrzehnte lang aufgehalten.'
[Lamb spricht hier (vermutlich) von einem Versuch, die experimentellen Beobachtungen nur mit dem Thomson'schen Modell zu erklären.]
"The spectral distribution of thermal black-body radiation was treated by Lord Rayleigh (1900) and J. Jeans (1905), using classical electromagnetic theory and statistical mechanics."
M.t. 'Das Spektrum der Schwarzkörperstrahlung wurde im Jahre 1900 durch Lord Rayleigh, und im Jahre 1905 durch [James] Jeans behandelt, jeweils unter Benutzung der klassischen Theorie des Elektromagnetismus und der statistischen Mechanik.'
"They obtained agreement with observations at long wavelengths, but there was an ultraviolet catastrophe."
M.t. 'Sie erzielten eine Übereinstimmung mit den Beobachtungen bei langen Wellenlängen, aber es gab eine [sog.] Ultraviolett-Katastrophe.'
"The results did not agree with the displacement law of W. Wien (1893), or the later observations of O. Lummer and E. Pringsheim (1990)[sic], and H. Rubens and F. Kurlbaum (1901)."
M.t. 'Die Ergebnisse stimmten nicht mit dem Verschiebungsgesetz von Wilhelm Wien (1864–1928)
überein, noch mit die späteren Beobachtung von [Otto] Lummer [(1860–1925)] und [Ernst] Pringsheim [(1859–1917)] im Jahre 1909 [Lamb hat hier wirklich "1990", was aber offensichtlich ein Fehler ist. LG,I], noch mit jenen von [Heinrich] Rubens [(1865–1922)] und
und von [Ferdinand] Kurlbaum [(1857–1927)].
"In 1900, M. Planck tried to check on the derivation of
the Rayleigh law."
M.t. 'Im Jahre 1900 versuchte [Max] Planck die Herleitung des Rayleigh-Jeans-Gesetz zu prüfen.'
"In doing so, he replaced an integration
over the frequencies of the radiation,
∫dν ...,
by a discrete
sum,
(kT/h)Σ ...,
where k was Boltzmann's constant,
T the absolute temperature, and a new constant h,
now called after Planck, which was a quantity with dimension of an "action" (an energy multiplied by a time, or a momentum multiplied by a distance)."
M.t. 'Dabei ersetzte er eine Integration uber die Frequenzen der Strahlung
∫dν
[das ist ein Ny, kein V. LG,I] durch eine diskrete Summe (kT/h)Σ , wobei k die Boltzmann-Konstante war, ferner T die absolute Temperatur und h eine neue Konstante, die heute nach Planck benannt ist: eine Zahl mit der Dimension einer sog. 'Wirkung (Energie multipliziert mit Zeit, oder [äquivalent] Impuls multipliziert mit Länge).
[ (kgm/s^2 * m) * s = kgm/s * m ]
"Thus was born the light quantum of radiant energy, the beginning of the quantum theory." M.t. 'So ward das Licht-Quant der Strahlungsenergie geboren: Der Anfang der Quantentheorie.'
"It took over a quarter century before any kind of
adequate theoretical description of these phenomena
could be found." M.t. 'Es brauchte mehr als ein Vierteljahrhundert bis irgendeine Art angemessene theoretische Beschreibung dieser Erscheinungen gefunden werden konnte.'
"Even today, near the end of the twentieth century, most people are still confused even about the meaning
of non-relativistic quantum mechanics, or the multitude of
sub-nucleonic phenomena, and the latest theory of everything is still far from being the final solution of anything." M.t. 'Sogar heute (nahe dem Ende des 20. Jahrhunderts [Lamb schrieb das 1994]) sind die meisten Menschen immer noch verwirrt von den [möglichen] Deutungen der nichtrelativistischen Quantenmechanik, oder [auch] von der Vielzahl subnukleonischer Erscheinungen, und die [jeweils] neueste Theorie von Allem ist weit davon entfernt, eine endgültige Lösung von Irgendetwas zu sein.'
Anmerkung des Übersetzers. Lambs Wortspiel mit "everything" and 'anything' (mit der er wohl die Willkürlichkeit der derzeitigen ToE-Vorschläge verspotten will), lässt sich im Deutschen nicht vollkommen reproduzieren.
END OF PART 1 OF MY TRANSLATION.