按照传统的机械分类,自然界是由空间、能量和物质构成的,强调的是三者的分立。如果按照现代的有机分类,自然界是由基态量子、激发量子和封闭量子构成,侧重于三者的有机联系。由无数个离散的基态量子形成了物理背景即空间;对基态量子的激发就产生了光子(根据不同的能量可以进一步细分为光子、X射线、中微子等),激发量子的群体宏观效应就是电磁波和各种不同的场如引力场和电磁场;由数个高能激发量子组成的封闭体系就是物质。类似水分子在不同的温度下有气、液、固三态,自然界也是由量子的三种状态及其相互作用和转化为存在方式的。量子的夲征参量是普朗克常数h,即量子的角动量,具有不变性。所以,光子的本质是激发量子,属能量的范畴。当能量降低时可以还原为基态量子,当能量极大时又可以形成封闭体系。
光子是什么?光子的本质是什么?光子的本质就是能量,分为静光子和动光子两种形态。
一、定义
光子由正负电荷和正反虚子构成,带1份+h能量。
h=6.62607015×10^(-34) J·s(普朗克常数)
二、静光子
引力子+光子≡中微子
已知中微子不带能量,光子带一份+h能量,所以引力子必须带一份-h能量。
中微子微观结构是正负电荷绕两个引力子形成的自耦合态。中微子中锁闭有一个看不见的静光子,这个静光子就是物理学家梦寐以求的暗能量。
三、动光子
真空中任意一个点都对应一个中微子,当中微子接收到1份能量h时,中微子就从自耦合态(∞)转变为外耦合态(∝):即时电场→即时磁场→即时电场……
上图光在真空中的传播是正负电荷(图中标注电子有误)上上下下缠绕引力子波动前行传递一对正负电荷或一份能量。
谢邀请!光子是什么?光的本质是什么?看似简单的问题,实际上很复杂,为什么复杂,因为关系到突破传统对能量的基础认识,同时必须对相对论量子力学基础原理以及结论进行修正,说简单点就是对当代科学体系的理论基础纠错并完善,纠错的内容主要是规范现有理论的适用范围,解释现有理论不能解释的自然现象,并且还要对建立现有理论的所谓科学依据作更深入分析解释,对在哪里,错在哪里,这些如果不讲清楚,即是辛辛苦苦的写出来,依然不起作用,就象题中的光子概念,总是抱着光粒子光量子普朗克尺度不放,还要一味的给这些表面现象理论脸上贴金,即是今天讲出了光的本质,依然不起多大作用,造对碰撞机的,寻找中微子的,寻找反物质粒子等等的人和团队,他们会不屑一顾的照本照章照名人干活,所以今天回答只能从简。光没有子,光没有实体,能量没有粒子性,光量子不存在最小结构,光产生于电子运动几何造型型变,光的运行机制是由不同运动规模的动态天体压强所为,自然界的能量运动都是电子型变及其型变转移运动。这些结论属于个人研究结论,一个人与天下人斗实在太累,生命是自己的,时光不会倒流,还是视势态而为。(本文原创,个人研究结论供参考)
这个问题很难,笔者做过深研,写了多次答文,可能过于专业。这次尽量说通俗详细些。
以下是关于光子的推理,是逻辑自洽的因果链。可供参考,有质疑的可据理力争。
1. 解读:光速不变方程:c=1/√(ε0μ0)...(1)
公式(1)表明——真空光速c,取决于真空介质的两个电动力学常数。常数ε0是真空介质的电容率。常数μ0是真空介质的磁导率。
这说明,光子是真空介质被量子化的单元,旨在定量操作,光速与其它因素无关。
也说明,真空不是虚空,并不是爱因斯坦学派认为的纯几何空间或黎曼空间或弯曲时空。
量子场论认为,真空场有零点能,即:绝对零度对应的绝对真空具有能量的最低阈值。
真空是一种特殊介质,是传播电磁辐射能、引力辐射能、机械震荡能的载体。
光子,可理解为真空场介质的量子,即场量子,是震源/波源/光源辐射能量子的传播子。
2. 解读:光速不变方程:c=λf...(2)
公式(2)是说,光是电磁波。电磁波的波长λ与频率f的乘积是一个常量,等于真空光速c,而且科学实验测得:c=299792458米/秒。
从公式(2)可见,波长λ与频率f成反比:λ=c/f。可推,光子的波长是一个变量。
既然叫光子(photon),那么这个“子”是什么样的物理模型呢?这个问题必须彻底弄清楚。
3. 为什么说:光子是一个漩涡状球体?
注意到:恒星、行星、小行星、病毒、细胞、原子、核子、电子、中微子,都可近似作为一个相对独立的球状物体。
还注意到:这些球体,都在不停的自旋/自转,也在不停的进动/绕旋/震荡,都可看成五彩缤纷的的独立存在的漩涡体。
尤其是:它们都有两套共同特性:其一,漩涡体既有自旋又有进动,简称旋进性。
其二,漩涡体皆有体积/质量/能量三要素,简化为皆有密度,简称体密性。
可见,物理学不外乎以各种漩涡体为对象,探索旋进性的运动规律与体密性的结构特征。
那么,光子,作为所谓的玻色子,是不是也可以模拟为一个个不同体密性的漩涡球呢?
虽然目前的科学仪器还不能测试出光子是个什么模样,但是就物理逻辑而言,光子可以是一个漩涡球模型。
根据爱因斯坦的光电效应方程:△Ek=h△f...(3),可以肯定,光子可以作为量子而存在。
根据公式(2),可以把光子频率,作为光子以光速震荡的线频率f,等于光子以光速自旋的圆频率。
进而有光子半径:r=λ/2π...(4),进而有:光子频率与光子半径成反比:f=c/(2πr)...(5)。
显然,光子的频率若红移,则光子的体积就会膨大,光子的密度就会降低。换句话说,光子就像一个弹性球体。
问题是,光子的速度不变,光子的质量是不是也是一个常量呢?答案:是的,请见解释4.
有人说,光子的静质量为零,光子有动质量。笔者认为,这个说法不合逻辑。
常识告诉我们:任何存在形式都是运动的,光子怎么可能像以太一样是静止的呢?
若假设光子静止,显然违背自然规律,就理论物理而言,也是脱裤子放屁,自找麻烦。
4. 解读:电子湮灭方程:±e ↹ ±γ...(6)
根据粒子物理学,微观粒子质量可以用能量单位电子伏特eV来表示。电子与核子常用兆电子伏特MeV表示。
其实,这种表述来自普适性的牛顿第二定律。诸如中微子/电子/质子/中子等亚原子,皆以光速自旋。
亚原子的自旋引力F,取决于自有质量m与自旋半径r,即:F=ma=mc²/r...(7)。
亚原子的自旋势能Ep,取决于自旋引力F,即有:Ep=F·r=(mc²/r)·r=mc²...(8)。
电子的自旋势能:Ep=mc²=0.511MeV/c²[J],质子的自旋势能:Ep=mc²=938MeV/c²[J]。
亚原子的自旋势能与自有质量,是亚原子固有属性的等效表述,这就是质量守恒的奥秘。
通常情况下,电子与质子是极其稳定的,而中子是在原子核约束条件下才能得以存在。
自由中子的寿命大约只有15分钟。当中子从原子核分裂出来以后,就自动分解为质子与电子与中微子,即:n→p+e+ν(e)...(9)。
极端情况下,例如在电子对撞机的电子湮灭反应实验中,当被加速到v=0.99c≈c的负电子与正电子碰撞,会突然急剧膨胀为正负光子。
此时,1个电子完全转化为1个光子。本来被加速到光速的电子动能Ek=½mc²,相当于提供给电子的膨胀体积功。
但是,电子自旋势能或质量Ep=0.511MeV,不应该不知去向,而应该变成光子的自旋势能或质量。这样,方程(6)的两边才能守恒。
可是,我们无法检测光子质量。其实,我们从不考虑光子质量,而粗糙说是“质量亏损”。
那么,这个困惑该如何做逻辑自洽的解释呢?笔者认为,可以分两种情况,区别对待。
其一,就通常情况而言,不涉及湮灭反应,亚原子皆保守原有的自旋势能与质量属性。
化学反应与核反应,只是以动能转移方式,实现前后的质量守恒与能量守恒。
其二,就湮灭反应而言,亚原子都失去自我,变成光子型的真空介质。此时就必须考虑光子质量参与质量守恒。
光子质量不可测。可以根据现代物理前沿的超对称法则,来处理这难题。
超对称主义认为:费米子(即亚原子)的正质量与其附近玻色子的负质量是一种超对称关系。
进而有:亚原子的正质量突变为光量子的负质量,即:m=-m...(10)。
但注意:能量守恒依然遵循经典动力学原理,不存在什么负能量,因为能量是可测量的。
现在,我们再来看湮灭方程(6),方程左右两边的质量都是2×0.511×2=1.022[MeV],或者说,2×0.911e-30=1.822e-30[kg]。
现在可以公设:光子负质量的绝对值≡电子质量0.911e-30[kg]...(11)。由此可以解释,湮灭反应中,不存在质量亏损一说。
5. 解释:为什么核反应不存在质量亏损
所谓核反应中的质量亏损,显然与质量守恒是不自洽的。以下做详细解释,看下面图片。
图中四个核聚变方程,按自上而下的顺序,分别解释如下。
①D(pn)+T(pn|n)→He(pnpn,3.52)+n(14.06)
在高温压下,首先是氚原子发生核裂变,分裂出1个中子,同时相应的释放氚原子的结合能3.52+14.06=17.58MeV的总结合能,然后发生核聚变。
能量分配:3.52MeV是氦核的结合能,14.06MeV是核反应的放热能。
显然:方程两边的质量与能量分别守恒。
② D(pn)+D(p|n)→T(pnn,1.01)+p(3.03)
在高温压下,首先是氘原子发生核裂变,分裂出1个质子,同时,相应地释放氚原子的结合能1.01+3.03=4.04MeV之总结合能,然后发生核聚变。
能量分配:1.01MeV是氚原子的结合能,3.03MeV是核反应的放热能。 显然:方程两边的质量与能量分别守恒。
③ D(pn)+D(p|n)→³He(ppn,0.82)+n(2.45)
在高温压下,首先是氚原子发生核裂变,分裂出1个中子,同时相应的释放氚原子的结合能0.82+2.45=3.27MeV的总结合能,然后发生核聚变。
能量分配:0.82MeV是氦3的结合能,2.45MeV是核反应的放热能。 显然:方程两边的质量与能量分别守恒。
④ D(pn)+³He(p|pn)→He(pnpn,3.67)+p(14.6 )
在高温压下,首先是氚原子发生核裂变,分裂出1个质子,同时相应的释放氚原子的结合能3.67+14.6=18.27MeV的能量,然后发生核聚变。
能量分配:3.67MeV是氦核的结合能。14.6MeV是核反应的放热能。 显然:方程两边的质量与能量分别守恒。
结论: 在高温压条件下,核聚变总是有: 首先是1个反应物进行核裂变,释放1个核子,同时释放该反应物的结合能。 然后进行核聚变。所释放的总结合能,一部分作为新原子核的结合能,另一部分作为核聚变所释放的核反应能。
由此可见,核反应方程的左右两边的质量与能量分别守恒,不存在所谓的质能转换。
好了,本答stop here。请关注物理新视野,共同切磋物理逻辑与中英双语的疑难问题。
光是使生物的眼睛能看到外部物体的媒介质。媒介质由有导光功能的物质所组成。媒介质象液体一样充满在整个宇庙的空间,即要有火点物或正负电子相撞的反应,媒介质就会亮起来,照亮媒介质的周围,使周围的物体显露在生物的眼睛和大脑里。生物的眼睛是浏览器,由有会接通媒介质传递功能的物质所组成,如人的眼球和眼神经。谋介
质的物质由象电灯泡的钨丝那样的物质所组成。光的传播形式有直射和散射,但遇到有反射功能的物质就会象水击撞物体被拆射回来,所以又有拆射。生物看的物体都是由媒介质的光照到物体上,媒介质连同物体的影相反射到生物的眼睛里再反映在生物的大脑中。光的颜色是无色的,我们所看到世界多彩多姿的颜色是光照射到物体上,与物体的组成物产生的反应色。如我们看到草,草的颜色一般多是绿色的,因为草叶含有光合作用的绿色素。