光的本质到底是什么东西?科学家:从这个角度来看,茅塞顿开

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每天睁开眼睛,就会有很多东西出现在你的眼前,你的房子,你的手机,你的爱人等等。你看到这世界上的万物,得益于你的眼睛,更得益于这些多姿多彩、幻化莫测的——光。

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光的本质引发势不两立的争端

光是什么?看起来简单的标题,物理学家探究了几百年,也是人类不绝以来迫切解决的谜题。

​在对光天性的认识上,中国古代有两种范例的说法,一种以为光是由光源发出的某种特殊的气,另一种以17世纪科学家方以智为代表,以为光是气内部相互作用的流传,并由此发展出了一种原始的光颠簸学说。

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国外的惠更斯在1690年发表的著作《光论》中,提出光的颠簸学说。14年之后,大物理学家牛顿偏偏在《光学》之中发表了一个相反的见解,他以为光是由粒子构成,提出光的微粒学说。

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由于牛顿其时在物理学中的地位,大部门物理学家对他唯唯诺诺而同意这种见解。100年之后,闻名的双缝干涉实行,托马斯·杨(人名)再次证明光是一种波。末了由一个电磁学巨擘麦克斯韦同一了电磁场理论,断定光是一种电磁波。并且在20年之后由赫兹的实行验证了电磁波。

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这时牛顿已经去世100多年,人们便向颠簸说抛出橄榄枝。光的颠簸说好像已经确定无疑。但是,向来云云,所有人都以为对的东西就一定对吗?

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真理每每把握在少数人手中

孟子曰:五百年必有王者兴,其间必闻名世者。在科学界,两百年一般都会有一个大的变革。而彻底搞清楚光是什么的人,就是鼎鼎台甫的爱因斯坦。他在光电效应的实行发现,光与实物微粒相互作用的过程中,粒子性非常突出。于是光的波粒二象性呼之欲出,在随后的双缝干涉实行中证明这种确定的意料,在转移能量时会体现出粒子的性子,在流传的过程中体现出颠簸性。

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这么说不免有点深奥难懂,各人可以把光理解成“运载能量的颠簸”,颠簸也就是某种振动。声音是氛围漂浮的振动,海浪是水的振动,地动是大地动摇的。那么光是什么振动呢?光是光的本身在振动,专业的说就是电场和磁场的矢量在振动,光线流传也就是交替的光矢量和磁矢量流传。

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我们所说的光一般都是指可见光,它是有颜色的,与能量精密相关,赤橙黄绿蓝靛紫,能量依次升高。而电波,红外线,紫外线,x射线和可见光是一家人,属于电磁波。那么光到底是怎么产生的呢?

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有人会问,如果晃动微观粒子会产生光吗?可以这么说,原子外的电子从高能级向较低能级跃迁时,多余的能量差就会以光子的形式释放。数不清的原子产生的无数个光子汇聚,就会产生光线,被人的视网膜捕捉,在大脑内里的视神经就会说:哦,这就是光。

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“能量是能量,粒子是粒子”——二分法的范围性

近代理论表明,能量和质量不可分。说得更纯粹一点,所有东西都是能量!为什么有粒子,是能量场的叠加相互作用产生的体现形式。量子场论中,用场来解释物质如何相互作用,特别是如何得到质量。并且爱因斯坦的相对论早就给出了质能方程,暗示了能量和质量的相互转化。

我们能摸到钞票,不是说钞票作为一种物质很特殊,仅仅只是由于我们和它之间有相互作用,这种相互作用被你的履历确以为“摩擦力”,但实在其本质和我们“看到钞票”这个相互作用没有区别:看到钞票是是由于光的反射也就是电磁相互作用,摩擦力也是电磁相互作用!以是触觉和视觉的物理本质实在是一样的。

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“直着走路”的光也会拐弯?

风趣的是,光固然在匀称介质中总是沿直线流传,但是会被引力所扭曲。这又是为什么?

这就要牵涉到广义相对论了。简单来说,“引力”是一种时空弯曲效应,只是由于时空“变弯”了,以是在此中的物质只能顺着时空走,“光”也是物质,不得不亦步亦趋。爱因斯坦的场方程也早就阐明了:决定时空如何弯曲的因素是这个时空内的质量和能量分布,而能量和质量处于等价的地位。

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结语

我们以光为知觉,电子使光线跳舞,光线又会电子起舞。光线是电子所处的微观世界给我们的信号,我们所履历的险些所有的现象都是微观世界光和电子的舞蹈。这么想来对光的尊重不禁又加大了!

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“黑夜给了我黑色的眼睛,我却用来探求光明。”我是理说万物,你的私家科普顾问,逐日更新科学知识,注意科学中的人文和精力关怀,让“人”的意义凸显,探求生命意义。喜欢就来关注我哦,在这个魔幻而又现实的世界里,一起加油吧!


参考资料:1.中国古代对光的性子的认识,关增建

2.知乎作者:PhysicsSoldier

3.量子力学,孙宏伟

4.光到底是什么,B站:KAOS溏心科学


来源:https://www.toutiao.com/a6841558014067999235/
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