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光量子是什么物质?
施郁
(复旦大学物理学系教授)
顾名思义,光量子就是光的量子。 1926年开始,光量子被简称为光子。
1900年10月7日,为了结合黑体辐射高频率和低频率的实验数据,普朗克写下他著名的黑体辐射能量密度公式。这是量子论的最开端。其后几个月,普朗克给出了这个公式的理论推导,从而发现了量子。他提出,发出电磁辐射的振子的能量必须是某个基本单位的整数倍,这个基本单位是频率乘以一个常数,即后来所谓的普朗克常数。
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光量子,简称光子,是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子,在1905年由
爱因斯坦
提出。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。光子静止质量为零。光子以光速运动,并具有能量、动量、质量。光量子指的是光(亦是光波,光具有波粒二向性)可被科学技术和仪器量化来处理的最小态,其主要物理性质是不可分割,主要物理表现是叠加态。光量子指的是在微观物理世界里,一束光(一段光波)的最小基本态表现和理解:光量子是光线中携带能量的粒子,一个光量子能量的多少正比于光波的频率大小, 频率越高, 能量越高,当一个光量子被原子吸收时,就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。而这个过程所吸收或释放的光量子只能是整倍数(12468……),不能是1.5,1.3,0.5,这就是光电效应!
光子(光量子简称也就是光子)有速度、能量、动量、质量(相对论的动态质量),有凝聚。光子不可能绝对静止(因为光不能有静止质量)。光子可以变成其它物质(如一对正负电子),但能量守恒、动量守恒。
量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍,从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
以本人的逆向思维,从光量子里看见了两个事实:一,我们的世界不是可以无限分割对等切开的,也就是说我们的宇宙是有一定限制的!
二,光不能静止,为了满足我们宇宙目前的最快速度光速c,所以光不能有静止质量(如果有,光子就具有无限大的质量,每天随便一个光子都可以瞬间毁灭全宇宙!),反过来恰好证明了我们的宇宙是没有绝对的静止(也就是我们的宇宙里粒子运动不可能绝对静止,运动和作用不会停歇)!也就是说质能是守恒的!没有任何事物可以凭空产生或消失,只能一种运动状态改变成另外一种运动状态。
那么,现在的宇宙本身一切的一切都是从哪里来的?既然不能凭空产生和消失,那我们现有的宇宙本身是从哪里产生出来的?如果是别的宇宙或神,那么他们又是从哪里来的?这似乎陷入了无尽的矛盾和死循环中,既然一切的一切不能凭空产生和消失,那么这一切的一切又是如何产生的?答案我只有一个,而当你真正理解了这个答案以后,不会觉得人生患得患失,而会明白,有得就有失,这就是自然,这就是我们真实存在的宇宙,因为宇宙他无处不在,因为我没法去质疑自己的存在,所以我亦不能去质疑宇宙他的存在,我们共存,我的存在就是为了证明宇宙本身的存在,宇宙本身的存在就是为了证明我的存在,我就是宇宙本身的一部分,宇宙就是我……
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