爱因斯坦|光子是用什么“动力”瞬间达到光速的?光子:能慢下来才是高手
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手电筒一开 , 宇宙最高速的光就会射出 , 光这么快 , 两节一号电池能匹配这么大能量吗?光子说:不是我快了 , 是你慢了 , 快不是本事 , 谁都会 。 慢意味着积累了能量 , 才能稳固下来 , 历经岁月 。
光子描述了宇宙万物的本质 , 即狭义相对论中:一切存在(静止)质量的物质都无法达到光速 , 而(静止)质量为零的物质总会以恒定的光速运动(真空中) 。 爱因斯坦的质能方程描述了:质量即能量 , 只是存在的形态不一样而已 , 质量更为稳定 。 这些描述就像天书一样 , 只是表面上的客观规律 , 那么为什么会有这样的规律?所有的答案都在微观世界之中 , 我们深挖一下 。
光到底是什么?
光一出现就会以光速在时空中直线运动 。 牛顿说:如果一个物体不受任何力的作用 , 或者合力为零 , 那么物体会沿直线无休止的匀速运动下去 。 这看似一样 , 不过 , 牛顿这个说法的前提是光必须是一个“物体” , 也就是说光应该是由某种微粒构成的 , 如果光是一种波 , 就像水波一样 , 那么这个说法就不成立 , 因为波需要介质 , 就像水波需要水的震动 。
牛顿走后 , 科学界二号人物诞生 , 麦克斯韦说:变化的电场会产生磁场 , 磁场又会产生电场 , 电再生磁 , 磁再生电 , 周而复始 , 光就是电磁波 , 波速即光速 。
到了量子时代 , 德布罗意说:你们都别争了 , 大家说的都对 , 但大家又说的都不对 。 爱因斯坦说:老德说得对 , 但是我也没太弄明白 。 然后爱因斯坦沉默了一下 , 又眼含深意的说了下面这一段话:
好像有时我们必须用一套理论 , 有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为) , 有时候又必须两者都用 。 我们遇到了一类新的困难 , 这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的观点来描述现实 , 两种观点单独是无法完全解释光的现象的 , 但是合在一起便可以 。爱因斯坦描述的就是光具有波粒二象性 , 即光具有波动性 , 同时具有粒子性 。 然而不单单是光具有波粒二象性 , 所有粒子或量子都具备这个性质 。 这个理论的出现意味着人类突破了物理“智子”的封锁 , 推开了新世界的大门 , 也是宇宙创造万物的底层密码 。
波粒二象性是量子力学的核心 , 诡异的双缝干涉实验 , 测不准原理 , 薛定谔的猫 , 上帝不掷骰子 , 平行宇宙和它都脱不了干系 。 那么何为量子?量子的定义翻译过来就像是拿着刀把一个苹果一顿剁 , 剁到最后无论再怎么剁 , 都不可再分的最小单位 , 每一个最小份就是量子 。 光同样具有量子性 , 光的最小单位是光量子 , 简称光子 。
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