人類認識世界的最基本媒介——光的本質


人類認識世界的最基本媒介——光的本質


光是一種電磁波,是一種肉眼可以看見的電磁波。其本質是一種處於特定頻段的光子流,由稱為光子的基本粒子組成,具有粒子性與波動性,即具有波粒二象性。

發現光的這種屬性的是19世紀偉大的蘇格蘭物理學家詹姆士·克拉克·麥克斯韋。他從法拉第研究得出電場和磁場可以相互轉換這個發現著手,想用精確的微分方程來表達這個成果和自己的立場,由此,他發現這些電磁場會製造出一種波,他通過計算這種波的速度,正是光速。

於時他提出了偉大的預言:“這一速度與光速如此接近,看來我們有充分的理由相信光本身就是一種電磁干擾。

人類認識世界的最基本媒介——光的本質


由此,人類最偉大的發現之一,光的奧秘被揭開了。後來的研究對光的性質和傳播有了更深刻的認識。現在我們認識到,光是依靠光子傳播。

1905年,愛因斯坦指出,光子又叫光量子,是一種規範玻色子,是傳遞電磁相互作用的基本粒子。光子是電磁輻射的載體,在量子場論中光子被認為是電磁相互作用的媒介子。光子的靜止質量為零,在真空中直線運動,光速的國際公認值為 c=299792458米/秒。

所有的粒子或者量子的運動都具有波粒二象性,是微觀粒子的基本屬性之一。這種屬性指的是微觀粒子不僅可以以粒子的術語來描述,也可以用波得術語來描述。光子是一種量子,當然也具有這種屬性。光的這種屬性說明光即可以一個個光子的方式發出,又是以波的形式傳播。

人類認識世界的最基本媒介——光的本質


光的性質揭開和確定後,對物理學的發展和人類對宇宙的認識有了十分重大的意義,愛因斯坦的狹義相對論就是以光的性質以及與時空的關係為基礎推導出來的。

光是人類最重要的一種現象,是人類認識世界的最基本媒介,不可想象沒有光這個世界是個什麼樣子。如今人類對光的性質有了深刻的瞭解,成為衡量和認識宇宙的最重要手段。

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