03.03 光为什么要一直在飞奔?

界外人38447706


光的波粒二象性是指光既具有波动特性,又具有粒子特性。科学家发现光既能像波一样向前传播,有时又表现出粒子的特征。因此我们称光为“波粒二象性”。

科学家们长期为光的本质而争论,波动说和粒子说之间的论战持续了几个世纪。

  • 1672年,牛顿,光的微粒说

  • 1678年,惠更斯,光的波动说,光的直线传播、反射折射定律,双折射

  • 19世纪末,麦克斯韦和赫兹,光是一种电磁波,光的干涉,光的衍射

  • 1905,爱因斯坦,光量子说,光电效应

  • 1917年,爱因斯坦,光的波粒二象性。

  • 1921年,爱因斯坦,光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖

光的本性——光具有波粒二象性

1)光在传播时显示出波性,在转移能量时显示出粒子性。

2)光既能显示出波的特性,又能显示出粒子的特性;

3)在任何一个特定的事例中,光要么显示波动性,要么显示粒子性,二者决不会同时出现。

光的波粒二象性在康普顿散射实验(即用光波来碰撞电子)中得到十分清晰的体现:在实验中,用晶体谱仪测定X射线波长,它的根据是波动的衍射现象;而散射对波长影响方式又只能把X射线当作粒子来解释。


量子实验室


弦论认为宇宙是10+1维的,在数学(几何)上11维与0维的点是一致的(或者说重合的),也就是说光子在11维空间不位移只波动,低维空间生存的我们看到的光也是"飞奔"的。进一步来说,维度越高,光速越低,如果你处于六维空间,会发现六维空间的光子速度会远低于300000km/s 。

经常有报道说科学家控制了光速甚至将光子速度降到零而捕获到静止光子,也可以理解为增加约束条件等价于增加了额外维度进而"仿造"一个11维空间,光子进入这个空间,其几何表现就是一个静止的点,速度自然为零。


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