光的本質是什麼？如何理解光的波粒二象性？

01-04

光如果是電磁波，那為什麼說是由光量子組成，如果光是粒子組成，為什麼兩束光匯交不會彈開？該如何理解光的波粒二象性？
另問一下：如果E=mc2，那麼光的速度是最大的，其動能也應該很大，那它的質量是不是很大呢？

有幾個概念,首先就是任何物質和能量都有波粒二象性,包括一個飛行的棒球按照理論來說也有波長,這就是德布羅意物質波的概念(物質波長和其動量成反比),但是質量大的物體(超過電子質量的都算質量大)波性不明顯,粒子性明顯.或者說波長太短不顯示波的很多特性.

其次就是粒子也分兩種,一種叫玻色子(比較不像粒子的粒子,不遵守泡利不相容原理),一種叫費米子(比較像粒子的粒子,遵守泡利不相容原理,可以理解為就是不能佔據空間中同一位置(其實是量子態,就不細說了),比如中子或者棒球不能同時處在一個位置,這個比較好理解吧,跟我們對普通物質經驗也是符合的.),一般我們所謂的物質粒子都是費米子,光子屬於玻色子(還有別的玻色子,有時候費米子也能表現的像玻色子),可以同時處於同一位置,所以不會相互彈開.

還有就是光是沒有"靜止質量",而不是沒有"質量",按照質能方程的話要是完全沒有任何意義上的質量豈不是意味著沒有能量,不存在了?

所謂靜止質量是指能夠通過物理手段把一個物體降速，使之和某個認為視定靜止的參照系相對靜止測量得到的質量，對於一般物體，我們都可以將其降速到和地表相對靜止，這樣測得的物體質量被稱為「靜止質量」。

靜止質量不是指絕對靜止狀態下測得的物體質量，因為絕對靜止根本不存在，只不過是人為認定的低速靜止狀態的物質質量而已。

光速是不變你是知道的吧,所以真空中任何參照系下面光速都是光速,你無法降低光子的速度,所以光子沒有靜止質量(也就是一般意義上的質量),這也算是狹義相對論的一個推論,就是光子的靜止質量必須為零.

看了這麼多實在是忍不住來。。

首先，物理模型都是人類為了擬合物理事實而提出的，遇到新的事實舊有模型無法解釋，就提出一個新的假說，再看能否符合事實，能否被證偽，能否提出正確的預言。波粒二象性就是一群物理學家在不斷的事實衝擊下提出的一種模型。

第二，不能說是電磁波就不是粒子。波粒二象性的意思是說這種物質同時具有波動性與粒子性。從這個角度來說，它既不是傳統意義上的波，也不是傳統意義上的粒子。只能說，人類以前的兩大模型，不能完全適用於它，必須同時用兩種模型描述，因為它具有兩種模型的代表性質。

第三，光子「撞」一塊為什麼會彈開？宏觀物體的彈力大多來自電磁力，當然也可能是其它複雜的相互作用。光子之間沒有相互作用（當然除了廣義相對論所要求的所謂「萬有引力相互作用」）。

第四，不是說速度大動能就大。當然，光子是一種規範玻色子，原意是能量傳播中的一份份很小的能量，所以一般不說動能，直接說能量。那麼光子能量有個公式，是與其頻率成正比的，比例係數很小，能量不一定很大。之後，光子是沒有靜止質量的，你可以說它具有所謂「動質量」，但這顯然和你的原意不是一回事。

最後，我相信我說這麼點是無法讓你真正理解相對論和量子力學的。這些東西的理解是需要一點感覺的，而這種感覺來自於看了一些書，且自主思考地更多，而非知乎上一段話能了事。比如題主的光子會碰撞的觀點，只要想想碰撞發生的條件是要有力，很容易明白這個想法不對。而事實上，所謂「光子碰撞」是很多民科所鍾愛的，這恰恰反映出民科的想法是毫無根據，以功利為目的的瞎想，而非真正的思考。

光質量為零。質能經典關係對光子不成立。光只要有一點兒質量，我們的世界就不存在了。

真空是物質嗎？如果是物質，它還是真空嗎？如果不是，它是什麼？ - cygnet 的回答 - 知乎

光有波的性質。光有粒子的性質。

我們現在對光的了解還很有限。

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最近我開始看量子力學的課程視頻，當作給自己科普。

強烈推薦大家看！

郭光燦院士中國科學技術大學：來自量子世界的新技術第1講奇妙的量子世界 https://www.youtube.com/watch?v=iP9OQ5hmGro

中國科學技術大學公開課：來自量子世界的新技術_全5集_網易公開課

光到底是什麼，現在我們還不清楚。大家自己去看吧！

光究竟是什麼，現代物理學並沒有給出準確答案，至於波粒二象性更多的是通過實驗觀察和理論推導來研究，但其本質原因也沒有一個合理解釋，還有質能方程與光的關係，絕對真空與光的關係，時間與光的關係，弦理論與光的關係。要解決光這些問題必須弄清楚光是什麼？

原創觀點：光子其實是一定能量電磁波在四維空間上的閉合，它在傳播時為解弦狀態，呈波狀，與其它粒子作用時會使波段閉弦，轉化為粒狀，粒狀具備質量，波狀質量為0，在轉變的過程中發生能量變化。

1.光子閉弦的質量和弦內波波數正比

質能方程E=mc2，E表示能量，m代表質量，而c則表示光速（常量，c=299792.458km/s）

光子能量為E=hv ，其中，h為普朗克常量，v為光的頻率。（該公式只在質能轉化時有效）

普朗克常數的值約h=6.6260693(11)×10^（-34） J·s　，單位為焦（J）·秒（s）。

可推出m=hv/c2,h為常數，光速c為定值，則m∝v, 即光子的質量與僅與波頻率成正比，c=λν，

波數k=1/λ，則光子閉弦的質量和弦內波波數正比。

光的本質是電磁波，電磁波就是在空間中傳播的、相互激勵的電場和磁場。當它和其他物質發生反應和干擾時，就會反應出波態或粒子態。

與其說光的波粒二象性有矛盾，不如說我們需要宏觀上可見的波和粒子的特性去描述光。

光的特性與我們日常生活中接觸的其他「物體」都太不一樣了，只好找出好幾個具體的例子（如：水波和彈珠）一起來描述它。

這就是光的本質，及波粒二象性。波是這種螺旋體的多量合成，物質波（概率波）速大於光速。

試試他說的辦法

1、光可以在真空中傳播，所以是物質。

2、光只能做一次傳播，也就是說光不能被其它光照亮，只能被其它電子吸收。所以光是能量。（這段話不好理解，也就是說光從出發到終點只能走直線）

3、光的折射性質是人們對現象的描述，是對光的傳播性質的近似理解。如果考慮1和2的話光是不可能做反彈運動的。

一個電子得到一份光子，越阡一個能級，一段時間後電子有一定的概率返回原來的能級在釋放一個光子。

這樣就解釋了為什麼反射的光沒有之前亮，那是因為一部分被電子吸收了。

4、光沒有原始的顏色，我們看的是發出光的物體的顏色。（這個邏輯只能局限在一個參考系裡討論，不然會沒完沒了。）

你有個地方不對。

地陽通過電磁波只能向球傳來動質量，不能傳來靜質量。

就算它全都輻射在地球地球上地球全部吸收，地球輻射它全部吸收。最終也只是溫度相同而已。

而且我就是個愛衝撞別的粒子包的粒子包。

光的波動性是實驗得出的，光的粒子性是通過普朗克的量子假說得出的，現在實驗也證明了，其實所有的物體都具有波粒二象性，比如德布羅意波。至於為什麼，又要繼續往下研究了。其實物理就是大膽的提出假設，小心仔細的去求證，通過實驗得出結論，但是不確定性原理又得出了人們無法同時知道一個粒子的速度和位置，所以在物理的道路上人們還沒有有多遠，或者說人想知道天地大道可能會是無法實現的，也許我們只能無限的接近大道。

光的粒子性很可能是個美麗的誤會，等幾十年後再看吧

波就是粒子集，由一個又一個有質量的微觀粒子不連續組成的集合。

下文獻給樓上某些搞物理的，表示非常不同意你的觀點。你不像是搞物理的，倒像是搞玄學宗教學的o(╯□╰)oo(╯□╰)oo(╯□╰)o。

"波"是什麼？波是一種粒子集。

"光波"是什麼？光波是一種電磁波。

接著你可能會問神乎其神的"波粒二象性"是什麼鬼？"光子"是有質量的，光波是有序的高速運動的粒子集。

化學裡的質能守恆定律前提是絕對密閉的空間，在這個空間里，所有微小的難以測量的粒子不發生劇烈運動或者運動受到約束，從而使得原子級別的物質性質不發生改變。

物理學裡講的動能定理m1v1=m1v2＋m2v3或者∑Mn1Vn1= ∑Mn2Vn2反映的是動能，簡單說是粒子速度與質量之間的關係。愛因斯坦的質能關係式E=mc*c反映的是也還是質速關係，數學推導過程詳見百度百科http://wapbaike.baidu.com/view/532232.htm?fr=aladdinref=wisessid=0from=2001auid=0pu=usm@0,sz@1320_1003,ta@iphone_2_4.4_1_10.8bd_page_type=1baiduid=7A90D12357AA9D8053F9890292FAC494tj=Xv_1_0_10_l1

緊接著你會問"質量"是什麼？質量是穩定的粒子組合的單位，一個物體(可以理解為某一特定體積或者空間範圍的所有粒子)質量的變化必然伴隨著粒子的增加與減少，質量是不能"憑空"產生的。

能量是什麼？簡單說能量是一種變化趨勢的概念。機械能就是運動的趨勢，這種能量動態表現為機械運動。電能就是電荷移動的趨勢，這種能量動態表現為電流。

你可能又會問"熱能"是什麼？熱能是也是一種運動趨勢，化學上的術語叫做熵變，生物學上就是高溫向低溫自發傳導的能力。它的動態表現是什麼？就是熱！

然後你會問"熱"是什麼？體外溫度高於體內溫度，皮膚感受器感受到這種壓力，通過神經傳輸，到達神經中樞，再神經傳輸，發到人腦，"熱"的指令。物理學的原理就是，高溫就是粒子向下高速運動，粒子撞擊人體皮膚粒子，神經傳輸就是神經細胞內外電荷粒子的移動，例如什麼鉀鈉離子啊(biubiubiubiu.高中畢業四年了，生物學忘了差不多了，不多扯了)

可能你接著還會問"場"是什麼？哎呀其實我也不曉得啦！不過我敢肯定是物理學家為了讓大家更好理解粒子引入的一個概念啦。常規粒子因為大家看得到，摸得到，聞得到，聽得到，所以敢承認它實實在在;某些特別的粒子，例如速度特別快的粒子特別小的粒子，大家就不大敢承認了，像光子;再例如某些更特別的，非常不連續的粒子集合，像氣場，磁場，電場，大家又不敢承認啦，人家不就是比較特殊的粒子包么，只不過大多數粒子是局部凝聚，而時散時聚,散之伏之那就是場。

所以物理學最基本的幾個問題解決了。

此外還有一個物理學問題了哲學問題！

1.為什麼地球離太陽越來越遠？

因為太陽也是由無數微小粒子構成，核聚變反應，使一些粒子告訴擴散，遠離太陽一個大的粒子包。到了地球，表現為電磁波。那麼逃離太陽的粒子肯定會帶走一些質量，其他粒子給太陽的輸入(溫度高於0K的物體能自發向外發出輻射，這就說明其他恆星行星biubiubiubiu等等也會向太陽發去電磁波)入不敷出，所以太陽總質量下降M1，地球總質量上升m1，所以牛頓萬有引力公式搗一搗，引力變小，不過不要杞人憂天，變化的質量和總質量不在一個數量級，忽略不計。

2.馬克思主義者說世界是物質的，意識是對物質的反應。不過馬克思主義學者大多不像是像我一樣拋棄四年物理還能撿幾個問題百度——希望用最根本最科學的自然科學方法解釋——那樣充滿微觀主義精神。

因為宇宙是最大的粒子包，所有物質都是一個個粒子集合，所以說世界是物質的。"意識"是反映，是外界某個粒細胞跟人體衝撞，具體到人體內部各個粒子包的衝撞，表現為人腦的局部某個粒子包或者場。

至此，用基本的高中物理已經解釋清楚這些問題了。

所以，常常，人們會思考人生，裝B的說"人是什麼？本我自我是什麼？"，你我不就是個粒子包么？衝撞著的粒子包。