光子是什麼東西?
光子是我們宇宙最重要的一種東西,也是人類最重要的一種寶貝。沒有光子,我們的世界將一片漆黑,我們所有對宇宙的認識都將化為烏有。科學家們很早就對光子進行了研究,對光子本質和特性的了解,引領著人類的前行。
光子是一種量子,因此它的正式名稱叫光量子,表達式為E=mc2=hν。科學界對光子的研究已經很深了,可以說,如果沒有對光子性質的研究,就沒有現代物理學理論的建立,一切都要推倒重來。
光量子的概念是1905年由愛因斯坦提出。光子是一種規範玻色子,是電磁輻射的載體,是傳遞電磁相互作用的基本粒子。光子以光速運動,在真空中的傳播速度為每秒接近30萬公里,光子具有能量、動量、質量。但光子無法靜止,所以沒有靜止質量。
光子的質量是相對論質量,公式為:按照質能方程,E=mc2=hν,求出m=hν/c2。計算方法為:由於頻率為v的光子的能量為E=hv,(其中h為普朗克常數),故由質能公式可得其質量為:m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方,這個方法由愛因斯坦首先提出。
愛因斯坦預言玻色-愛因斯坦凝聚態的存在,就是在特定的溫度條件下,一些原子會「凝聚」到同一狀態。光子也具有這種性質。這個預言已經被科學家的試驗所證實。因此,科學界對光量子得出了如下性質:光子有速度、能量、動量、質量,有凝聚。光子不可能靜止。光子可以變成其它物質(如一對正負電子),但能量守恆、動量守恆。
以上就是近百年來人類對光子研究的成果。至於光子是個什麼模樣,憑目前人類的能力還沒有辦法直觀的「看到」,只能描述,它就是一個很小很小的粒子,這個粒子的體積可能為0或接近0,它具有波粒二象性,既可以一粒一粒的發出,又會發生衍射,以波的方式發出。
但有些科學家認為,光子可能有靜止質量,如果實驗能夠最終檢測到光子的靜止質量,一些經典理論將要改寫。我國的華中科技大學羅俊完成了一項實驗,將光子靜止質量上限較之前已知的質量上限提高了1/20,得出了在任何情況下,光子的靜止質量都不會超過10^-54公斤的結論。
如果光子真的存在靜止質量,雖然短期不會影響到人們的日常生活,但其產生的後果將是根本性的,這個世界光速是不是極限速度都要重新考量。
這些對光速描述都是經過無數次實驗和計算得到的,光速理論正在被一個個科學發現所證實,正在運用到造福人類的一個個發明創造中,檢驗著其正確性和精確性。
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說「光子的靜質量為零」是偽命題!光子總是運動的,在真空介質中以真空光速c運動。既然光子不可能靜止,又何來靜質量?這在邏輯上違背同一律與不矛盾律。
我們依然相信「物質不滅定律」或者「質量守恆定律」。以電子湮滅反應為例:±e?±γ,高密度小體積電子變成了低密度大體積光子。
這意味著:光子質量(m")就是電子質量(m),按粒子物理:m"=m=9.11e-31kg=0.511MeV。
可以規定:光子質量恆為電子質量,有時也叫虛質量、負質量、暗質量。光子頻率(f)與光子密度(ρ)成正比,即:f∝ρ...(1),與光子體積(V)成反比,即:f∝1/V...(2)
說「光子是無體積的質點」是偽命題!量子力學把基本粒子,包括電子、質子、中子、介子、光子、引力子,說成是無體積的質點,顯然違背「聚小成大」的第一性原理。
違背第一性原理,過度把「數學質點」強加於「物理體積」是荒謬的,迫使人們無法進一步認知基本粒子的結構屬性,諸如尺度、體積、質密、能密、角動量。
必須指出:過度的用數學思維取代物理思維,是數學唯心主義在物理學上的典型表現,也是現代物理一片亂象的主要根源。
基本粒子的尺度很小,其構型可能是多樣化的,都是自轉的漩渦體。
根據微積分思維策略,我們完全有理由預設:基本粒子都是球狀模型的漩渦體。因此有:
通用的體積公式為:V=4π/3·r3=4.2r3...(3)。通用的玻色子半徑為:r=λ/2π...(4)。
根據粒子物理學慣例,我們完全有理由預設:基本粒子都是光速自旋的漩渦子。因此有:
通用的勢能公式為:Ep=mc2...(5)。通用的勢能梯度公式為:F=▽·Ep=mc2/r...(6)。
說「光子具有波粒二象性」是偽命題!德布魯伊物質波或概率波,是波粒二象性的典型學說,即:單個粒子就是飄忽不定的波,祂能超光速同時身處各個位置。
這種魔幻般的分身術,違背「時序因果律」的第一性原理。事實上,概率波沒什麼卵用。
量子場論對光子的定義是:光子是電磁波的傳播子。我認為,這是一個惡性循環的毫無價值的定義。
光子本來就是電磁波的基本單元,怎麼成了另行的傳播子?光子是傳播光子的光子。什麼玩意!
再說定義也是片面的:除了電磁振蕩可以產生光子,機械震蕩與熱力學震蕩也可產生光子。
這種神邏輯的癥結在於:現代物理對電磁波的定義也是一鍋粥。請問大牛大神:電磁波究竟是物質波還是介質波?
我對光子的定義是:光子是外加角動量激發真空場介質若干場量子徑向推涌的漩渦子。
電磁波是一種真空介質波,引力波也是一種真空介質波,風波是一種空氣介質波,水波是一種液體介質波,地震波是一種固體介質波。
與電動力學對應的「光動力學」簡介光動力學,是筆者的研究課題,作為統一物理學的組成部分,旨在致力於修正量子論與相對論的若干瑕疵,走出數學唯心主義的泥潭。
一,臨界光子的概念
臨界光子:是上界光子與下界光子的統稱。
上界光子:電子湮滅變成的最高密度光子。
下界光子:是背景微波場量子對應的光子。
二、背景微波是等離子體的歸宿
宇宙空間存在最大熵的真空場介質,即宇宙微波背景物質,簡稱場,對應的場量子。
場量子有最大熵,基本粒子都會分解到最均勻的最小單元。這是一個極其漫長的衰變歷程。
三、光動力學的幾個規定
①電子湮滅生產的光子叫上界光子(γ*),相應參數有上標符號*;
②光子不斷膨大/熵增加直至最大的光子,叫下界光子(γ°),相應參量有上標符號°。
③下界光子,含n=6.4e8個激發態場量子。激發態場量子,也叫引力子(g),
④未激發的叫(基態)場量子(g0),相應參量有下標符號0。場量子以宇宙背景微波為基礎,是光子的最終歸宿。
⑤電子湮滅的質量守恆,光子質量≡電子質量,光子服從熵增加而漸漸衰減。
⑥引力子以背景微波為基礎:引力子質量≡場量子質量。引力子服從熵增加而漸漸衰減。
四、場量子的相關參量
場量子基礎:λ0=7.35cm, T=2.725K
場量子半徑:r0=λ0/2π=1.17cm
場量子體積:V0=4.2r03=6.7cm3
場量子頻率:f0=c/λ0=1.25e26Hz
場量子質量:m0=3kT/c2=1.26e-39kg
五、上界光子的相關參量
電子湮滅方程:±e=±γ*(0.51MeV)
上界光子波長:λ*=λc=2.42e-12m
上界光子半徑:r*=λ*/2π=3.9e-13m
上界光子體積:V*=4.2r*3=2.5e-37m3
上界光子頻率:f*=c/λ*=1.25e26Hz
上界光子質量:m*=e=0.911e-30kg。
光子角動量矩:h=m*cλ*=6.63e-34J/s
六、下界光子的相關參量
引力要素質子:m=1.67e-27kg
所含引力子數:n=m/m0=6.4e8
下界光子體積:V°=nV0=43cm3
下界光子半徑:r°3=V°/4.2,r0=2.2m
下界光子波長:λ°=2πr°=13.8m
下界光子頻率:f°=c/λ°=2.17e7Hz
七、特殊電磁波的參量(需深入研究)
無線電波的頻率:f=1e4~3e11 Hz,
無線電波的波長:λ=34km~10μm
無線電波的半徑:r=λ/2π
可見光頻率範圍:f=3.9~8.6e6 Hz
可見光波長範圍:λ=0.77~0.35μm
可見光子的半徑:r=λ/2π
腦電波頻率範圍:f=5~35Hz
腦電波波長範圍:λ=6e7m~14e7m
腦電波半徑範圍:r=9.6e6m~2.2e7m
題記:理論的困惑是痛苦的,批判是要冒風險的,創新的建設是極為艱難的。我願與銳意進取者共進退。
好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。
這一連串的問題一問到點子上了,是好問題,也是難以回答的問題
在我們日常生活中面對宏觀事物時,我們經常會問到這個東西到底是什麼,類似這樣的問題很多。比如說,水是什麼東西?我可以這麼回答,水就是由水分子構成的一種液態物質,水分子則是由一個氫原子和兩個氧原子通過某種化學鍵結合在一起的。
一般來說一個宏觀物體我們可以通過描述它的大小、形狀、重量、顏色、化學性質和構成材料等等這些物理性質來回答這個東西到底是什麼,可是這樣的回答方式一旦到了微觀世界就統統失效了。
失效並不是因為我們的技術水平達不到,而是在邏輯上失效了。我們日常經驗中的那些物理性質到了微觀世界中,要麼不存在,要麼已經不再是我們日常經驗中的那些性質了。
在微觀世界中的一個粒子是什麼?這和你用什麼樣的觀測方式是緊密結合在一起的,我們無法脫離觀測方式來單獨談一個粒子是什麼的問題。
- 比如說光子這個東西,你如果用熒光屏去接收它,那麼它就是一個小球一樣的粒子,可以在熒光屏上打出一個亮點。但如果你用干涉儀去觀測它,它就成了波,可以具備波的特性。如果你用一塊金屬板去觀測,它又成了一份能量的最小單位,變成了能量子,因為可以打出電子,這就是著名的光電效應實驗。
所以沒有辦法用一句話來回答你"光子到底是什麼東西「這個問題,但我們卻可以用數學公式準確的計算出光子在什麼樣的條件下會表現出什麼樣的結果。
光子沒有靜止質量這也就是說根據狹義相對論,能量和質量是等價的,光子含有能量,所以你也可以說光子有質量,但這個質量卻不是普通物質的那種質量,這也就意味著光子相對任何東西來說都是以光速運動的,它根本停不下來,停下來時它就消失了。
光子是什麼東西?
時空統一的存在分為形而上與形而下兩種形式。形而上者為道,形而下者是器。道表現為虛無的氣象,器則體現為實在的物質。而虛無與實在的表現則是通過光的作用體現出來的,因此光子究竟是什麼東西還是需要搞清楚的!
本人認為光子就是不同層次結構量能最基礎的物質粒子顯象,其象為「⊙」形態,呈虛實二性,為體用合一的基本存在現象。其中心點「.」為質的體現,○為用(暈),為電磁,既能使最小粒子光子本體亮象,又以光照亮外在萬物使其現象,沒有光的存在則萬物存在就是一句空話,故而光子就自然形成為體用合一的基礎物質粒子,名之為光亮(量)子。為氣在天的表現方式!為陽,其與在地之氣(為陰)相交,即光氣陰陽相交則生成自然界的萬物。
另外由於光子「⊙」的中心點「.」實體與其周圍暈○的體量相差極大,所以我們人類觀察到的光子只能是一個無形的「○」態,因此在其高速運動的情況下,我們只能憑其光的移動測量到它的速度,而無法捕捉到其內在體的質量!所以大多數人認為它是一種虛無的存在現象,而無質量。
簡而言之光子實質是構成宇宙的本源物質~「氣」運動到一定階段,在虛實,或有無交界點上形成的一種特殊質能存在表現!是集體用,虛實為一體的特殊存在!但根本上還應該把它當作時空最基礎的物質粒子來對待。
以上是本人多年痴迷傳統文化的體悟表述,有一定的臆想成份和推理因素,錯誤之處歡迎高人斧正!
作為科學概念,我覺得「光子」就是一個非常虛的概念,是抽象的物理名詞,是虛粒子。它既沒有質量也沒有體積,缺乏實體的存在,能夠在空間中定速移動,能夠被宇宙間的生命物質感知,被智慧工具檢測。
「光子」,就是一小團空間包、一小團能量波,所以又有了另一個比「光子」更虛的東西「量子」。
「光子」、「量子」都是科學家們為了理論構造出的用以描述物質現象的概念。
「光子」、「量子」沒有電子、中子、原子那樣的物質實體,光子應當就是虛物質,是空間的一種存在形式。
也就是說,正因為有了光子,我們才認識到空間。空間本身就是光!
上帝說,「要有光」。
這是我對光的大膽猜測和理解。懇請大家來猛烈炮轟吧。
其實也不難理解,不妨從原子發光或光電效應電子吸收光來說明,原子外層電子可以有不同運動狀態,對應不同能級,但可以從高能態跳變到低能態,同時輻射一列電磁波,他就是一個光子,持續時間長度(波列)等於粒子在高能級上壽命,能量等於能級差,偏振和初相遇發射光子原因相關,光子飛行方向與原子所處狀態有關。簡單說來光子與宏觀粒子不同,有波動的特性,這正是物質的本性。
光子就是光量子。陽光是宇宙射線,經過地球磁場,釋放電子。可以說光子就是電子。
光就是電磁波,是交變的電磁場。光電特性是電磁場的能量激發,不是所謂的一份一份的光能激發。如同電子本質是粒子一樣的道理,電子在微觀尺度具有波動性,但你要說它就是波,那就犯了本質的錯誤。本質和表象應區分,不能混為一談。現在的科學界總想標新立異,把本質和表象混為一談,把科學引入歧途!
光子是宇宙第二小粒子,遍布整個宇宙,他是由四個雙體漩渦構成,一個在中間,三個用自己的渦洞吸住中間漩渦的邊,並和中間漩渦垂直,沿中間漩渦的邊旋轉,形成圓柱體狀粒子,以多米諾方式傳播萬有引力,電磁力,光。
神說:要有光,就有了光。光是高能粒子,是激活認識的導體
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