质量和速度有什么关系?
假设现在你需要把一个球扔出去,这颗球的质量要是很小,那你应该很轻松就能把球扔得很远。要是这个球质量很大,就算你用了“洪荒之力”,球在空中运动的速度和距离可能都不会太理想。
而且,平常生活中,几乎所有物质都是有质量的,这就是为什么我们觉得物质在运动时,需要花一定的时间加速,才能达到速度上限。
但是光子是没有质量的,这是多神奇的一件事!这意味着光子没有物质性质的实体,不需要遵守其他实体质量物体需要遵守的物理性质,它可以很轻松地运动到千里之外。
光子不需要动力驱动,它从开始运动起,就已经达到了光速。这是光子的性质,同时也是它的自然规律,可以说,光子本质上就像没有被转换为质量这个格式的能量。
为什么光子如此神奇?为什么光子移动的速度是个精确值?为什么光子没有质量?我只能用物理学家Richard Feynman的话来回答你:“没有人能解释为什么光的速度是这样的。”
不可打破的光速,无法理解的光子
在往期的文章里我们也提到过,光速只能被测量,而任何对光速更精准的测定,都不会改变这个速度的精确值,被改变的反而是我们对米的概念。
就好像每个人都生活在宇宙中,人们只能学习和了解宇宙,即使新的观测推翻了之前的结论,被改变的也只是人们的认识而非宇宙本身,宇宙就在那里,光子的速度也是一样。
物理学家为了揭开光子的谜团,努力了好几百年。在17世纪至18世纪,当时的物理学界分成了两派:光微粒说与光波动说。
物理学家普朗克
持第一种意见的人认为,光是由无数微小粒子组成的物质。认为光是波动的物理学家则说,光是一种弥漫在宇宙中的以太所传播的波动。
前者可以解释光的直线移动与反射,但无法解释光的折射、衍射现象,后者能够解释光的大部分现象,却依然不能正确解释光的衍射。
随着物理学的发展,传统的牛顿世界观被打破,量子力学也成为现代物理学的“明星”,那么现在的光是如何被解释的呢?
波粒二象性
光子和其他量子一样,同时具有波和粒子的双重性质,这就是大名鼎鼎的波粒二象性。
以前的物理学家想用粒子或波,这样的单一性质来解释光子,却总是有解释不了的地方,谁曾想人家光子同时具有波动性与粒子性这两种特性,光不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。返回搜狐,查看更多