光子是什么東西?
這一連串的問題一問到點(diǎn)子上了,是好問題,也是難以回答的問題
在我們?nèi)粘I钪忻鎸暧^事物時,我們經(jīng)常會問到這個東西到底是什么,類似這樣的問題很多。比如說,水是什么東西?我可以這么回答,水就是由水分子構(gòu)成的一種液態(tài)物質(zhì),水分子則是由一個氫原子和兩個氧原子通過某種化學(xué)鍵結(jié)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(xué)性質(zhì)和構(gòu)成材料等等這些物理性質(zhì)來回答這個東西到底是什么,可是這樣的回答方式一旦到了微觀世界就統(tǒng)統(tǒng)失效了。
失效并不是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)水平達(dá)不到,而是在邏輯上失效了。我們?nèi)粘=?jīng)驗(yàn)中的那些物理性質(zhì)到了微觀世界中,要么不存在,要么已經(jīng)不再是我們?nèi)粘=?jīng)驗(yàn)中的那些性質(zhì)了。
在微觀世界中的一個粒子是什么?這和你用什么樣的觀測方式是緊密結(jié)合在一起的,我們無法脫離觀測方式來單獨(dú)談一個粒子是什么的問題。
比如說光子這個東西,你如果用熒光屏去接收它,那么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(diǎn)。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?yàn)榭梢源虺鲭娮樱@就是著名的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。所以沒有辦法用一句話來回答你"光子到底是什么東西“這個問題,但我們卻可以用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確的計算出光子在什么樣的條件下會表現(xiàn)出什么樣的結(jié)果。
光子沒有靜止質(zhì)量這也就是說根據(jù)狹義相對論,能量和質(zhì)量是等價的,光子含有能量,所以你也可以說光子有質(zhì)量,但這個質(zhì)量卻不是普通物質(zhì)的那種質(zhì)量,這也就意味著光子相對任何東西來說都是以光速運(yùn)動的,它根本停不下來,停下來時它就消失了。