光子是如何凭空产生的?

PhD肖

在物理学上有一个定律,叫质量守恒定律,简单的来解释,就是不同物质之间发生化学反应,反应发生前后的物质质量是完全一样的。

这个是真理,早已经被实验证明了。

这时候问题就来了,我们点燃一堆柴火,反应产生的碳灰和二氧化碳加起来,和之前柴火和参与反应氧气的质量是不变的,那就奇怪了,燃烧过程产生的那么多的热能都变成光子跑掉了,为啥质量还守恒呢?

实际上,在这个化学反应过程中,随着化学键的重组,物质的质量的确出现了缺失。只是这种缺失实在是太小太小了,完全可以忽略不记的。

如题主所言,电子因为获得能量而发生跃迁,从而产生了电磁波,即光子,这些光子携带着能量,以30万公里每秒的速度,迅速的逃逸了。

但是,在随着反应的结束,电子因为它所获取的能量损失,又会从周围空间吸收能量,“跳”回自己本来的能量级,这是质量之所以能够守恒的另一个重要原因。

其实,质量守恒定律在一定意义上来说,应该叫能量守恒定律,才更加准确。

这是由爱因斯坦提出来的,质量和能量是可以相互转化的,质量可以变成能量,能量也可以转化成为物质,前者很简单,后者在爱因斯坦提出这一理论后,一直都处于假设状态,直到后来科学家通过电子对撞机证实,两个光子发生高速撞击粉碎时,会从0质量的高能状态,直接转化成为有质量的粒子电子和它的反物质粒子正子。

质量与能量的守恒,在普通的化学反应中很难觉察。但如果深入到原子层面,如核爆炸,质量就会全部转化成为能量。反物质与正物质的碰撞湮灭也会产生纯能量。

所以,光子并非题主所说是凭空创造的,它是质量产生的。


科学重口味

人们对客观世界的认识我想了想无非是这几个过程:力》场》波》时空。牛顿认为速度是无限的,但力如何传递的?他的说法大家不认同。麦克斯韦则把电磁力解释为场间的相互作用,这是个进步。后来量子力学出现了,名字有力学,做的事儿可跟牛顿的力没多大关系,但它非常成功。同期爱因斯坦相对论出现了,但有人把它归入经典力学去宣扬。

爱因斯坦提出了光子概念,好像是他,后来简洁的解释了光电效应。说到光子,我们通常首先想到的是粒子性,好像是德布罗意写了个式子:△mc^2=hf,左边代表光子的惯性,右边代表波性。其实惯性与粒子性有关联但并不是一个等同的概念。我们知道光能动量是可以描述为一份一份的或是量子化的,其实在现实中质量的分布也不是连续的是可以分割的,是不是可无限下去?即粒子的惯性是否无限的小?小到惯性可以忽略不计,那么此时的粒子与其运动该如何描述?现在我们知道微观下用波性描述更准确些,比如电子。

人们干脆忽略它的惯性用波函数描写,所以轨道这种概念最好抛弃,用能级代替,那电子的位置在哪儿?我们学过一个式子,好像初中就有,即Xo=X-vt。以一列封闭的火车箱为例:速度Ⅴ为相对我们观察到的箱体速度,Xo代表箱体空间内任意一点距箱体中心距离,X代表Xo点至观察者距离。可惜书本上只是把箱体做为质点处理来解释这个公式的,质点1的速度加上质点2的速度等于总速度,仔细想这其中的观察者跟神一样。

我们可以把箱体想像成一个空间体代表原子,空间体的中间当成原子核,其它部分则属于电子,人们用电子云表示或者理解为波的形状。观察到电子粒子性,可以形象比喻为没有头尾的波圆断开后有了两个端点即有了间隔;同理两个波圆之间也有间隔,间隔代表可以测量。至于光子的吸收与辐射,我们就简单的理解成空间体的波圆似的有限收缩与膨胀好了,π是无理数,一份份的进出最简单。

啰嗦说了一大堆,只能这样,再说下去该议论相对论质增公式m=M√1-v^2/c^2了……一个易误导人的写法。

最近得到一个式子,这个式子和相对论或量子力学没一点关系,越看越懵圈,方程式倒好写,可用在哪儿呢?:

能动量关系式:Eo^2=E^2-Epc+(pc)^2。若按惯性写法是m=M√(1-v/c+v^2/c^2),这意味着当速率为零时和光速时,我们对该事物运动状态的观测结果是一样的。感觉就像莫比乌斯环,折腾了半天又回到起点一样。它的时空关系式为Xo^2=X^2-Xct+(ct)^2,我管它叫时间囚笼,我们这时能观测到E或p的负值状态。

又跑题了,偏的还挺厉害


下雨了run

光子不是凭空产生的,它是由场粒子组成的,你说的电子跃变中的电子,相比场粒子那是庞然大物,当把电子看成基本粒子的时候,场粒子就不忽略不计了,所以感觉它就是凭空产生的。

光子是由电场粒子和磁场粒子交变组成的电磁波,其中并不含玻色子(引力场粒子),所以它没有质量。


观上灵云


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