光在我們的生活中無處不在,但你真的了解光嗎?
光子理論的產(chǎn)生,對物理學,甚至整個自然科學都產(chǎn)生了極其深遠的影響。愛因斯坦是19世紀最偉大的科學家之一,雖然光子的理論是愛因斯坦首先提出來的,愛因斯坦一生也與光子糾纏不清,但直到他去世,都沒有弄明白光子?;蛟S愛因斯坦離開塵世的最后遺憾便是對光的困惑!因為光子太神奇太詭異了,說它是幽靈一點也不為過。
人們早已認識到,光就是電磁波,是一種事物的兩種叫法而已。當然這里指的光是廣義的光,而不僅僅是指人類肉眼可見的光。不同波長的光其頻率也不相同,頻率越高,波長越短,頻率越低,波長越長。既然光就是電磁波,那么這也就不會很難理解!但問題是,光子是一種非常奇怪的東西。
光子是攜帶電磁波能量的粒子,由光子組成的電磁波能在一個空間中擴散。按道理,這種在空間中振蕩的電磁波也就是一粒粒的光子在飛行而已!但問題是,振蕩的電磁波遇到與其波長相近的障礙物仍然能夠前進,如無線電波就是如此。但光子又是怎么通過的呢!它遇到障礙物時,是直接穿過去還是繞過去的呢?
如果是繞過去,那么這些粒子是如何提前判斷前方有障礙物,而從本身的直線飛行改為繞道飛行。換言之,光難道是有意識的嗎?電磁波的傳播速度與光子的運動速度是相同的,如果光子繞道而電磁波仍然是以光速傳播,那么光子繞道而行豈不是超越了光速。而如果是直接穿過去,它又如何保證不被障礙物吸收了呢?
實驗證明,光就象一種會思考的有意識的生物,即使是一個小小的光子也是如此!無論你是一個一個的發(fā)送光子還是一束一束的發(fā)射光,光都能在通過各種不同的障礙物時,提前決定應(yīng)不應(yīng)該通過、或如何通過、或通過多少的量。這實在讓人驚嘆!
在愛因斯坦的“相對論”中,光也有不可思議的特性,它在真空中永遠以光速運動,而與觀察者的運動狀態(tài)無關(guān),這就是光速不變的恒定原理。光速具有絕對性,而時間與空間具有相對性。當物體運動速度接近光速時,運動的時鐘會變慢,當達到光速,時間就完全停止。這就是說,對于光本身本身而言,光在運動時,時間就是靜止的。光子以光速傳播,所以時間對光子來說根本沒有意義。
因此我們也通常認為,從太陽發(fā)射出來的光在到達地球的過程中,用地球的時間來測量它用的時間是8分鐘,但這只是人類用地球的時間來計算而已。而對于光子本身來言,它到達地球是根本沒有花任何時間的。在光子眼中,只有空間而沒有時間。這是不是非常詭異神奇而讓人難以理解呢!就象我們要看太陽,我們抬頭就能看見了,而不需要等到8分鐘以后才能看到。我們也知道,眼睛是感光器官,眼睛是意識的外設(shè),我們能看到物體正是因為光的作用。換言之,光不但與意識是如此相似!更是意識必不可少的存在!
電磁波是靠振蕩的電場和磁場來傳播的,而且電磁波是一種橫波,那么電磁波完全可以用振動來描述其性質(zhì)。但它卻不是振動而是一種光粒子流,光粒子流也是電磁波,因此在科學領(lǐng)域里就分成了兩種光科學,一種是波動光學,一種是量子光學。
大部分的光現(xiàn)象可以用波動光學來解釋,而有一小部分光現(xiàn)象比如激光理論中涉及光子發(fā)射與吸收的現(xiàn)象就要用量子光學來解釋。但兩種理論卻都是獨立的,它們各不相容!目前為止,還沒有辦法形成統(tǒng)一的理論。但兩種理論研究的對象卻只是一個光而已。也就是說,如果你把光看成是一種波,那它就是波。如果你把光看成是粒子,它就是粒子。這實在是讓人困惑!
靜止質(zhì)量是指物質(zhì)相對于某慣性系靜止時的質(zhì)量。而光子的靜止質(zhì)量為0,但光又卻是一種永不靜止的東西。因為一旦靜止就意味著它被別的物體吸收了,黑體就是一種吸收光的物體。人類沒辦法能捕捉到一個靜止的光子,因為愛因斯坦指出,光子沒有靜止質(zhì)量,只有運動質(zhì)量。這又是讓人困惑的!
既然靜止質(zhì)量為0,那么光子是否真的存在呢,而運動的質(zhì)量又是如何產(chǎn)生的呢?這也只能從愛因斯坦狹義相對論中的公式E=mc2來解答了。這個公式揭示了能量與質(zhì)量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,也即“能量就是質(zhì)量,質(zhì)量就是能量”。能量直接變?yōu)橘|(zhì)量而產(chǎn)生了光子,這就是“從無到有”!如此說來,光子也是從無到有——從“空”或“0”而來的!這實在是讓人驚奇!
既然光子沒有靜止質(zhì)量,那么它的能量又是如何產(chǎn)生的呢?難道說光子是一開始就能以光速來運動嗎?還是開始是從零速度加速到光速而運動的呢?從現(xiàn)有的理論來看,光子是不可能以后者的方式運動的,而是以前者即一開始就是以光速來運動的!但它又是如何做到這點的呢?這與其它普遍的物質(zhì)運動都如此完全不同!這又是讓人困惑的!
綜上所述!光子種種的詭異神奇現(xiàn)象概括如下:
1、光子是否具有意識,它好象懂得思考判斷?
2、光速恒定理論說明,時間對光子來說沒有意義?就如時間對意識也沒有意義?
3、光子既是波也是粒子,這證明光會變而且善變?
4、光沒有質(zhì)量卻有能量,與意識靈魂何其相似?
5、光子永遠運動而不會靜止,難道是個幽靈?
6、光子不需要加速度,永遠光速運行?
7、光子也是從無到有,從“空”而來的?
8、光與我們所知的正物質(zhì)是如此不同,難道它是一種暗物質(zhì)?
當然,現(xiàn)在科學上已經(jīng)能夠做到捕獲單個光子了。但即使如此,仍然沒有人敢說,他真正認識了什么是光?什么是光子?
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