光子是我們宇宙最重要的一種東西,也是人類最重要的一種寶貝。沒有光子,我們的世界将一片漆黑,我們所有對宇宙的認識都将化為烏有。科學家們很早就對光子進行了研究,對光子本質和特性的了解,引領着人類的前行。
光子是一種量子,因此它的正式名稱叫光量子,表達式為E=mc2=hν。科學界對光子的研究已經很深了,可以說,如果沒有對光子性質的研究,就沒有現代物理學理論的建立,一切都要推倒重來。
光量子的概念是1905年由愛因斯坦提出。
光子是一種規範玻色子,是電磁輻射的載體,是傳遞電磁相互作用的基本粒子。光子以光速運動,在真空中的傳播速度為每秒接近30萬公裡,光子具有能量、動量、質量。但光子無法靜止,所以沒有靜止質量。
光子的質量是相對論質量,公式為:按照質能方程,E=mc2=hν,求出m=hν/c2。計算方法為:由于頻率為v的光子的能量為E=hv,(其中h為普朗克常數),故由質能公式可得其質量為:m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方,這個方法由愛因斯坦首先提出。
愛因斯坦預言玻色-愛因斯坦凝聚态的存在,就是在特定的溫度條件下,一些原子會“凝聚”到同一狀态。光子也具有這種性質。這個預言已經被科學家的試驗所證實。
因此,科學界對光量子得出了如下性質:光子有速度、能量、動量、質量,有凝聚。光子不可能靜止。光子可以變成其它物質(如一對正負電子),但能量守恒、動量守恒。
以上就是近百年來人類對光子研究的成果。至于光子是個什麼模樣,憑目前人類的能力還沒有辦法直觀的“看到”,隻能描述,它就是一個很小很小的粒子,這個粒子的體積可能為0或接近0,它具有波粒二象性,既可以一粒一粒的發出,又會發生衍射,以波的方式發出。
但有些科學家認為,光子可能有靜止質量,如果實驗能夠最終檢測到光子的靜止質量,一些經典理論将要改寫。
我國的華中科技大學羅俊完成了一項實驗,将光子靜止質量上限較之前已知的質量上限提高了1/20,得出了在任何情況下,光子的靜止質量都不會超過10^-54公斤的結論。
如果光子真的存在靜止質量,雖然短期不會影響到人們的日常生活,但其産生的後果将是根本性的,這個世界光速是不是極限速度都要重新考量。
這些對光速描述都是經過無數次實驗和計算得到的,光速理論正在被一個個科學發現所證實,正在運用到造福人類的一個個發明創造中,檢驗着其正确性和精确性。
因此光子是宇宙中最重要的存在,可以說沒有光子就沒有宇宙,就沒有我們所了解的這個世界。
而宇宙造物主(規律)創造出了人類這個對光子敏感的觀測者,正是利用光子的特性和它運動的表現形式,人類才能夠對宇宙的了解越來越深刻。
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