理论教育 时空学概论:光子模型的革命性观点

时空学概论:光子模型的革命性观点

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:一个波包就是一个光子。即频率为ω的单色光在一秒钟时长内包含有ω个光子。光子具有严格的时空关系。一方面因为任何物质都可能与另外的物质相对静止,另一方面不存在与任何光子相对静止的物质。在上述光子模型的特点中,第点“物质的一种特殊形态”是光子的本质,这是一个革命性的观点。为叙述方便,以下将上述光子模型称作“最小光子模型”,将现在流行的光子模型即能量为ωh的光子模型称作“组合光子模型”。

时空学概论:光子模型的革命性观点

(1)一个波包就是一个光子。即频率为ω的单色光在一秒钟时长内包含有ω个光子。在量子物理中,所有同种的基本粒子都是相同的,彼此之间没有大小轻重之分。光子也是一种基本粒子,也具有上述特征。

(2)光子是离散的,光子与光子之间的距离不能为零。

(3)光子相对于绝对空间的绝对速度恒为c,表现在所有参照系中光速恒为c。没有静止的光子。

(4)光子仅存在于光辐射中。或者说光子只能以运动形式单独存在,不能以光子形式与其他基本粒子共存。

(5)光辐射中光子之间的距离即波长是客观的,单位时间发射的光子数即频率是主观的,因为单位时间是人为确定的。光子具有严格的时空关系。

(6)欧氏空间中的点光源,这里仅指一个电子原子或分子中跃迁时,发射的光子只能直线传播,即直线传播是欧氏空间中光子运动的唯一形式。平面传播和球面传播是复合光源在距离非常遥远时对光子传播的一种近似描述。

(7)光子的能量是动能,由物质的内能转化而来。(www.daowen.com)

(8)一个光子的能量为h[1]。它是基本粒子之间即微观领域能量交换的最小量子,这样与测不准关系才相容。

(9)光波是光子的德布罗意波。光速是光子的群速度,光子速度是光子的线速度,光的传播像其他基本粒子一样不需要介质。

(10)光子是物质的一种特殊形态——运动形态,相对于任何参照系都运动。光子具有物质的所有特征,有质量、有能量、有动量、有动能、有势能、有惯性,满足牛顿运动定律、万有引力定律和角动量守恒等,光子的本质是物质。

物质的非光子态都不能称作“物质的运动形态”。一方面因为任何物质都可能与另外的物质相对静止,另一方面不存在与任何光子相对静止的物质。例如,若某物体离开某光源的速度为c,根据多普勒定理和光速定理,该物体上接收到的光频率为是光源的本征频率,而不是0,光速同样是c而不是0。

在上述光子模型的特点中,第(10)点“物质的一种特殊形态”是光子的本质,这是一个革命性的观点。根据光子是物质,具有质量的观点可以得到一个推论:如果存在中微子,则中微子一定具有质量。

为叙述方便,以下将上述光子模型称作“最小光子模型”,将现在流行的光子模型即能量为ωh的光子模型称作“组合光子模型”。

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