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  • 1 # 老粥科普

    “如果光沒有實體,不是粒子”,這樣的“如果”並不存在,所以我不能回答它。

    現代物理學的研究成果告訴我們,光是粒子,同時也是波,不存在光“不是粒子”這種假設。

    (沐浴在Sunny下的女孩)

    光子是粒子

    我們知道,Sunny是由無數個光子組成的,從量子物理的角度,光子是規範波色子。經典電磁理論認為光子的靜止質量“嚴格為0”,並且不帶電。

    但2003年由華中科技大學羅俊院士率領的一個科研團隊經過精確測量後認為光子是有靜止質量的,它的靜止質量小於1.2×10^(-51)g ,這一實驗結果已被國際粒子物理資料組(PDG)收錄。如果羅俊院士團隊的成果得到證實,就意味著經典電磁理論中光子靜止質量“嚴格為0”將根本性地改寫,同時也意味著在真空中的光速可能並不唯一,光的頻率波長不同,速度也會不同;光子不僅會水平振動它還將垂直振動,光的偏振態從現在的2變成3;電荷將不守恆;麥克斯韋方程組要修改;黑體輻射公式要修改;電動力學的規範不變性將修改;電磁力變成了非長程力......一個更加嚴重的後果是,目前最成功的量子電動力學將變得無效!羅院士儼然成了闖進物理學“天宮”的孫大聖。

    (羅俊院士發現光子是有靜止質量的)

    事實上並不存在靜止的光子,它動起來很快,在真空中光子的運動速度是每秒約30萬千米,運動的光子具有質量、動量和能量。

    光並不是東一個西一個向前運動的獨立的粒子,實際上光是相互疊加在一起的能量,所以光子又被稱為“光的能量子”,或者“能量子”。每一個能量子同時又是波,它有波粒二象性。

    光子是波

    宇宙中任何溫度高於絕對零度(-273.15℃)的物體都會向外輻射能量,這個輻射出來的能量就是光。事實上到目前為止人類還沒有發現宇宙中存在溫度小於等於-273.15℃的物體,也就是說宇宙中的一切物體都發光。

    光是能量輻射,是粒子,也是波。

    我們在前一節中介紹了,光是由無數個“光的能量子”相互疊加構成的。這些能量子有波的特性,一束Sunny中同時有許多γ射線波、X射線波、紫色外線、可見光、紅外線、微波和長波,這些光波各有自己的波長和頻率。而我們人眼所能看到的光波只限於波長為380~780nm、頻率範圍大約為4.2×10^14~7.8×10^14Hz區間所有光。

    (光波的頻譜)

    當光照射到我們時會發生什麼?

    Sunny在照射到我們臉上之前,它會被地球的大氣層吸收掉相當多的光子。絕大多數的伽馬射線和X射線被大氣層吸收,地球大氣的臭氧層又吸收了波長在306.3nm以下的紫外線,為我們人類提供了非常好的保護。

    能夠順利穿過大氣層到達地面的,除了波長在306.3-380nm的紫外線、380~780nm的可見光和一部分紅外線外,其它大部分都被吸收和反射掉了。

    (棕色部分為地球大氣吸收的波譜,由此可見大氣層對γ射線、X射線和大部分紫外線不透明)

    那些沒有被大氣吸收的光照在我們的臉上,其中一部分光會被反射。我們周圍絕大多數的物體都會反射可見光,否則它們會是全黑的,我們就看不見它們。我們照鏡子看見自己,那是光從臉上反射到鏡子,再從鏡子反射到我們眼睛裡所產生的影象。

    沒有被反射回來的光,它的光量子會激發我們面板表層的電子,使原子獲得能量。原子因為能量的增加振動頻率加快,從而產生熱能,於是我們會感覺溫暖。如果Sunny更強烈一些,我們會覺得很熱,因為Sunny中大部分的紅外光沒有被大氣吸收,它們照射在身上會產生熱效應,面板為了散熱會分泌汗液,透過汗液的蒸發將熱量帶走。

    (面板汗腺會透過分泌汗液帶走Sunny輻射的熱量)

    普通的照明燈光中紅外光的光譜比較少,所以在燈光下我們通常不會覺得很熱,但如果你用手觸控燈罩,還是會感覺到溫度上升,這基本是各種波長光加熱的結果。

    人體也會透過輻射遠紅外線的方式向外發光,只不過我們肉眼看不見這種波長的光,當我們用手靠近面板時,會感覺到遠紅外線輻射的熱量。遠紅外線可以被儀器探測到,像非接觸式體溫計、紅外夜視儀、遠端體溫測量儀都是利用了人體輻射遠紅外線的原理製造的。

    (透過紅外探測可以在人群中迅速定位發高燒的人)

    總結:

    光是粒子,世界上不存在不是粒子的光。

    光同時也是電磁波,光同時具備粒子和波兩種特性。

    我們肉眼可見的光只是自然界所有光譜中的極小一部分,絕大多數的光我們都看不見。

    運動的光子攜帶能量,光子又叫光能量子。

    當光照射到我們臉上時,它的能量會使細胞的原子加速振動,從而產生熱能;紅外線的熱效應明顯,它會使我們覺得很熱,從而出汗,透過汗水蒸發將熱量帶走。

    我們人體也會透過輻射遠紅外線進行散熱。

    (Sunny下的少女)

  • 2 # 宇宙譜

    光不是粒子並非假設,是對物質世界本質認知的突破,是打破基礎物理理論體系的突破口。為什麼這麼說?從光的特點分析,光來無蹤去無影,不可阻止,不可存留,對光檢測光有波動性,還有粒子性,特別是對粒子性的肯定,它來源於愛因斯坦的光電效應論述,根深蒂固於科研界,如果找不到對光的更好理論解釋,想否定光粒子的存在性可以說比登天還難,並且還會被大眾指責為:說好聽點是民科,說難聽點是神經病。

    否定光的粒子性存在意味著將修正相對論和量子力學的根本性認識,本題中提到光假設不是粒子,為何照在臉上會升溫,看似極其簡單的問題,實際上關聯到物質體運動與能量運動的本性問題,光照在任何物質體上溫度都會升高,升高的過程同時伴隨物質體的體積膨脹,體積膨脹是原子的電子運動能級升高,關於能級升高又關聯到原子電子的結構模型,那麼產生能級升高的原因又是出於什麼呢?能級躍遷又是否有檔次或者是連續過程呢?如果光是粒子,具有粒子體那麼能級躍遷就存在分界與跨越,就有擋次,就是非連續的變化,但從溫度升高的實際觀測,變化是平滑的,不存在細微的跳躍進退,這種平滑的變化在人們生活中處處可見,如各種物質體的升降溫度變化,氣球彈簧等等的變化,宏觀物質體變化落實到微觀,依然是能量態作用於電子的變化過程,也就等於說能量能使電子變大變小,能量並非使電子跳躍式的跳來跳去,電子的變大變小由能量運動的強度來確定,這又關聯到電子的形成機制和執行機制,同時關聯到由電子構成的大千世界萬物演化機制,演化關聯到物質型態的改變,也關係到性質與質量相關用力形為的變化。

    根據萬物的運動特性,如果將電子比喻為可隨內外壓強變化的氣球,光比喻為使氣球變大縮小的氣壓空間量,所有的問題都可獲得解釋,氣球所擁有的空間屬於氣球的動態變化空間,這種動態空間屬於動態體內的參照空間態,它不能等同於自然存在的存在空間,這一點是理解自然空間與動態體的動態時空的關健,愛因斯坦描述的時空就屬於動態體的強勢動態運動體,不能用於自然存在的自然動態互承互載場所空間,自然界的空間它由無窮多的個性動態互為承載組成,動態體空間是建立在自然空間的強勢動態規模範圍態,這一關鍵點如果不分清,人類要想建立對自然界的統一認識將永遠都是謎。

    任何強勢動態體的變化都是構成自然存在空間的一部分,如果將電子比喻為氣球,氣球的型態發生一丁點變化,其體態的變化動態將傳遍整個自然界,光比喻為氣球動態體積的變化量,因此電子變化產生的光子實際上是電子動態量的體態改變過程,這才使光無影無蹤,無型無態,光能夠傳遞無窮遠的原因,光作用於任何物質體,物質體產生相應的型態改變,這種使物質體產生變化的量,就是光子或稱謂光量子。

    物質體吸收光實質就是物質體中的電子獲取了動態型變,電子獲取動態型變又打破了電子之間的內外動態平衡,電子在自旋慣性下又將型變數轉移傳遞並逐層分灘於其它電子,這個過程就是能量或者光的運動傳遞過程,電子自旋一週將獲取的量轉移傳遞於下家,人們將這點動態空間量叫做光子或稱謂光量子,光子光量子本質就是電子的型態改變過程變化態。

    光照在人臉上照在動植物上都會產生熱,受光體發生型態變化,動物曬太陽機體受暖舒展,植物受光向上生長,由上至下傳遞能量表現出根部外延生長,這些都是構成物質體中的電子型變及其電子型變轉移來完成的,萬物的電子型變及其轉移傳遞運動從宏觀又使天體產生相應變化度規改變,電子與電子之間的能量傳遞強度差構成了電子組合體的質量和變化性質,變的強度與速度構成了力與電荷的具體物理觀測量,現代許多測量基礎資料就源至於這些宏觀天體下的相對穩定平衡度規測量資料。

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