03.03 光為什麼要一直在飛奔?

界外人38447706


光的波粒二象性是指光既具有波動特性,又具有粒子特性。科學家發現光既能像波一樣向前傳播,有時又表現出粒子的特徵。因此我們稱光為“波粒二象性”。

科學家們長期為光的本質而爭論,波動說和粒子說之間的論戰持續了幾個世紀。

  • 1672年,牛頓,光的微粒說

  • 1678年,惠更斯,光的波動說,光的直線傳播、反射折射定律,雙折射

  • 19世紀末,麥克斯韋和赫茲,光是一種電磁波,光的干涉,光的衍射

  • 1905,愛因斯坦,光量子說,光電效應

  • 1917年,愛因斯坦,光的波粒二象性。

  • 1921年,愛因斯坦,光電效應研究而獲得諾貝爾物理學獎

光的本性——光具有波粒二象性

1)光在傳播時顯示出波性,在轉移能量時顯示出粒子性。

2)光既能顯示出波的特性,又能顯示出粒子的特性;

3)在任何一個特定的事例中,光要麼顯示波動性,要麼顯示粒子性,二者決不會同時出現。

光的波粒二象性在康普頓散射實驗(即用光波來碰撞電子)中得到十分清晰的體現:在實驗中,用晶體譜儀測定X射線波長,它的根據是波動的衍射現象;而散射對波長影響方式又只能把X射線當作粒子來解釋。


量子實驗室


弦論認為宇宙是10+1維的,在數學(幾何)上11維與0維的點是一致的(或者說重合的),也就是說光子在11維空間不位移只波動,低維空間生存的我們看到的光也是"飛奔"的。進一步來說,維度越高,光速越低,如果你處於六維空間,會發現六維空間的光子速度會遠低於300000km/s 。

經常有報道說科學家控制了光速甚至將光子速度降到零而捕獲到靜止光子,也可以理解為增加約束條件等價於增加了額外維度進而"仿造"一個11維空間,光子進入這個空間,其幾何表現就是一個靜止的點,速度自然為零。


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