文武科學(xué)思考之三：光的波粒二重性

http://lww520.blog.bokee.net    2021-10-5

在研究光的傳播時(shí)，人類(lèi)歷史上有兩個(gè)偉大的科學(xué)家率先提出了自己的理論觀(guān)點(diǎn)。*個(gè)科學(xué)家荷蘭的*物理學(xué)家、天文學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯認為宇宙空間充滿(mǎn)了“以太”，光在“以太”中以波的形式四射。那么，光究竟是一種微粒，還是一種波呢？另一個(gè)科學(xué)家是英國的*物理學(xué)家艾薩克·牛頓認為光源會(huì )發(fā)射出大量的“微粒”，微粒是沒(méi)有重量的，并沿著(zhù)直線(xiàn)傳播。那么，光究竟是一種微粒，還是一種波呢？

我們來(lái)了解光的一些物理特性。1、光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。那么光在不透明的物質(zhì)中是不能傳播或者難傳播的。能不能在物質(zhì)中傳播這是由物質(zhì)的透明度所決定的。當然，再怎么不透明的物質(zhì)，總會(huì )有光子穿過(guò)其中，只是我們肉眼無(wú)法看得見(jiàn)而已。2、光在真空的傳播速度為2.99792458×10^8m/s。真空的含義是指在給定的空間內低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)，是一種物理現象。真空是一種沒(méi)有空氣或者極少空氣的狀態(tài)。光在真空中傳播時(shí)，由于沒(méi)有空氣的阻礙，所以傳播速度達到*快。在其他介質(zhì)中，光的傳播速度比真空中速度小。3、光會(huì )發(fā)生反射、折射、干涉以及衍射等現象。光的這些反射、折射、干涉以及衍射等現象，是因為光子在直線(xiàn)傳播時(shí)受到阻礙時(shí)所發(fā)生的各種反應現象。如果光子不是直線(xiàn)傳播這些反射、折射、干涉以及衍射等現象也不會(huì )發(fā)生。4、光線(xiàn)在均勻同種介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播。光線(xiàn)只進(jìn)行直線(xiàn)傳播，沒(méi)有進(jìn)行曲線(xiàn)傳播。5、光的強弱使得光的明暗度不一樣。它隨光源能量和距離的變化而變化。6、只有一個(gè)光源，光的方向是很容易確定的，但是光源多了，光的方向就很難確定，有時(shí)甚至迷失。7、光隨不同的光的本源，并隨它穿越的物質(zhì)的不同而變化出多種色彩。不同的光源與不同的介質(zhì)讓光呈現出五顏六色。8、光的波長(cháng)?？梢?jiàn)光為380~780 nm。不同顏色的光的波長(cháng)各不相同。紅光:波長(cháng)范圍:625~740nm；橙光:波長(cháng)范圍:590~610nm；黃光:波長(cháng)范圍:570~585nm；綠光:波長(cháng)范圍:492~577nm；靛光:波長(cháng)范圍:420~440nm；藍光:波長(cháng)范圍:440~475nm；紫光:波長(cháng)范圍:380~420 nm。光源之所以發(fā)出光，是因為光源中原子、分子的運動(dòng)，主要有三種方式:熱運動(dòng)、躍遷輻射(包括自發(fā)輻射和受激輻射)，以及物質(zhì)內部帶電粒子加速運動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的光輻射。

 光的傳播既是波的運動(dòng)，又是粒子的運動(dòng)，這就是光的波粒二重性。雖說(shuō)光線(xiàn)在均勻同種介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播，但并不表示光波的運動(dòng)方向是縱向而非橫向。光波在運動(dòng)時(shí)既有縱波，又有橫波，因為光是沿著(zhù)直線(xiàn)運動(dòng)，所以縱波表現明顯。光子是一種粒子，它在傳播時(shí)運動(dòng)并不是勇往直前，它一樣在運動(dòng)中呈向前的無(wú)規則運動(dòng)。光子在前進(jìn)的途中，光粒子在運動(dòng)時(shí)是前后左右橫沖直撞地做無(wú)規則的運動(dòng)，但是光粒子還是沿著(zhù)直線(xiàn)前進(jìn)，所以就有了光速。光有沒(méi)有質(zhì)量？肯定有質(zhì)量，只是質(zhì)量微小得讓人難以測量。光是一種物質(zhì)，是一種能量，不存在沒(méi)有質(zhì)量的物質(zhì)，因為物質(zhì)要遵循物質(zhì)守恒定律、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律。如果光粒子沒(méi)有質(zhì)量，那么就違反了這些定律，那么就不符合科學(xué)。光由什么驅動(dòng)它運動(dòng)？物質(zhì)粒子之間存在著(zhù)相互作用，有強相互、電磁相互、弱相互和引力相互作用，那么光粒子作為物質(zhì)粒子的一種也一樣存在相互作用，不過(guò)光粒子并不是漫無(wú)目的運動(dòng)，而是在無(wú)規則運動(dòng)后有方向感，統一沿著(zhù)直線(xiàn)運動(dòng)。光受什么驅動(dòng)？光受光源與光子物理特性驅動(dòng)。沒(méi)有光源，光子無(wú)法產(chǎn)生運動(dòng)，沒(méi)有光子特殊的物理性質(zhì)也無(wú)法產(chǎn)生運動(dòng)。這兩者缺一不可。光子運動(dòng)的力量來(lái)源于內驅力，這是物理特性決定的，又來(lái)源于外驅力，這是由光源決定的。有沒(méi)有超過(guò)光速的物質(zhì)？肯定有。例如，宇宙膨脹的速度就遠遠高于光速。光速能進(jìn)一步提高速度成為超光速嗎？超光速這個(gè)問(wèn)題在現有科學(xué)理論上是行不通。但事物的發(fā)展并不是*的，光速要成為超光速，需要有特殊的光源驅動(dòng)，或者用全新科技術(shù)激發(fā)光粒子的運動(dòng)，使其減少無(wú)規則運動(dòng)，只做勇往直前做直線(xiàn)運動(dòng)。因為光速并不是宇宙**快的速度，還有很多已知或者未知能超越光速的物質(zhì)運動(dòng)，所以，只有進(jìn)一步探索宇宙，了解宇宙奧秘，才能發(fā)現更多超越光速的物質(zhì)運動(dòng)，只有這樣，才能解開(kāi)光粒子在真空傳播速度2.99792458×10^8m/s 的束縛，從而超越光速。只有超越光速，我們人類(lèi)才能在浩瀚的宇宙中自由穿梭，才能去探索宇宙更多的空間，去了解更多的宇宙奧秘。光可以凝固成為像星球大戰里面一樣的光劍嗎？肯定可以。因為光不但是一種物質(zhì)能量，又一種物質(zhì)粒子。物質(zhì)粒子是有形的，并非是無(wú)形的，有形的物質(zhì)，只要科學(xué)方法得當，科學(xué)技術(shù)恰當，是非?？隙馨压饽坛晒腆w，成為人類(lèi)想要利用的模樣?？茖W(xué)無(wú)止境，科技是人類(lèi)文明前進(jìn)的動(dòng)力。人類(lèi)是想永恒，還是想滅絕，都跟我們人類(lèi)科技有關(guān)，科學(xué)技術(shù)越發(fā)達、越先進(jìn)，越能幫助人類(lèi)生存得更久，生生不息。   

作者簡(jiǎn)介：李文武，*管理學(xué)家?！恫╀J管理在線(xiàn)》《中華品牌管理網(wǎng)》《中國管理傳播網(wǎng)》等知名管理網(wǎng)站專(zhuān)欄作家。又是多家媒體與網(wǎng)絡(luò )作家。研究：歷史、經(jīng)濟、管理。