找不到家的光子

直接给出答案吧。光就是能量，这是毋庸置疑的。

因为光子是能量有着严格的理论推导和长达一百年的实践应用，光就是能量。

但是我还是得讲细致一点。

很多读者有这样的疑问：光由光子构成，起码它是物质。而能量看不见摸不着，怎么物质会变成了能量呢？

我想这样的疑惑在很多人中学时代都有所思考。

能量到底是不是看不见摸不着的事物呢？

其实你每天都能感受到能量的改变，比如中午天气热，早上和晚上天气冷。这些都是能量分布的改变导致的感官变化。具体一点就是单位时间内太阳射向地球的光子数量的改变。单位时间实际内射向地球的光子越多，空气分子吸收更多的光子后，动能增加，运动剧烈程度上升。

而微观粒子的运动剧烈程度在热力学上就是温度的本质。分子越剧烈，温度越高。当太阳直射点在北半球时（夏天），那么我们白天接收到的光子数量更多，密度更大。这样以来空气温度就会快速升高。

能量是对物质运动状态改变的度量。

只要物质的运动状态有所改变，那么能量就有意义。

而宇宙物质无时无刻都在改变，那么能量的引入就很有必要。

比如在理想的模型中，一个高速运动的小球撞向一个静止的小球。静止的小球开始运动，这时候高速运动的小球速度降低，动能降低。

那失去的动能去了哪？

答案肯定是给了那个原本静止的小球了。

这样就完成了一次能量的交替。

能量是人发明出的物理术语，但是这个术语一定对应的是自然事实。

这个自然事实就是物质运动状态的改变，为了方便量化，我们就引入了能量。

这就和力一样。力这个词也是人类发明的，不过力代表的自然事实就是物质的相互作用。

有读者可能不耐烦了，你讲这么多，和光是不是能量有什么关系？

当然有关系，物质都是由原子构成，原子又由原子核和电子构成。原子核内部还有更小的粒子。

最后细分到基本粒子为止。所以我们的物质世界就是由基本粒子构成，基本粒子再构成类似中子和质子一类的复合粒子。

而基本粒子之间都会相互转化，这个相互转化的过程一定会伴随着能量的改变。

这个改变就是靠光子实现的。

比如正反粒子湮灭释放光子，电子辐射光子。

光子就是能量。在质能方程中我们已经知道，能量和质量可以相互转化。

而这种相互转化最容易理解的方式就是通过光子实现。

比如电子释放光子，能量降低，所以能级也跟着降低直到基态。电子吸收光子之后，能量升高，所以能级也跟着升高直到激发态。

光子是能量的基本单位，也就是说：只有一个光子，两个光子…… 的说法。没有0.5个光子，1.5个光子的说法。

能量的吸收和释放就是以光子的整数倍实现的。

科学认识论

质量与能量是物理学中比较常用的两个基本概念。在经典力学时期，盛行形而上学的方法和机械⚙️的世界观，上述两个概念是绝对分立的，它们各自服从自身的守恒定律。

而且，质量被用于描述作为实体的物质，后者的基本属性是具有质量和体积；能量则被用于描述做功的能力。

然而，十九世纪后期，人类发现了放射性☢️元素。该类原子通过衰变，将部分质量转变为能量。

稍后，二十世纪初期，爱因斯坦根据光电效应，建立了质能转换公式。从理论上证明了质量与能量是可以相互转换的，质量和能量都是描述粒子运动的物理参数，它们的区别只在于描述的粒子存在状态不同。前者是封闭的，后者是开放的。

由于所有的粒子都具有波动性，说明空间不空，存在着作为物理背景的量子空间；

由于原子的体积是电子高速运动形成的封闭体系，说明物质不实，物质只是被封闭的能量。

于是，空间不空和物质不实，更进一步地消除了质量与能量的界限。最终，由质能守恒定律取代了原来分立的能量守恒定律和质量守恒定律。

于是，人类的认识愈加清晰，即质量与能量是一对互补的概念：

能量是粒子运动能力的度量；

质量是被封闭的粒子关于其空间效应的度量。

能量的聚合，成为质量；质量的离散，成为能量。

由此，形成了一个有机的量子宇宙观：

离散的基态量子构成物理背景——空间；

受到激发的量子成为光子——能量；

由高能量子组成的封闭体系就是各种基本粒子——物质。

根据这一量子景观，光符合能量的定义，是光子的运动，与作为封闭体系的物质形成了对比。它们共同构成了一个有机的量子系统，是可以相互联系、相互影响、相互作用和相互转换的。

淡漠乾坤

如果光不是能量，这个世界上就没有能量一说了。

太阳每秒钟都有6亿吨的氢核参与聚变，融合为5.958亿吨的氦，其中发生420万吨的质量亏损，这些质量就转化为能量，使太阳能够持续不断的发出光和热，延续了50亿年，还能够这样的燃烧50亿年。

这些巨大的能量就是以电磁辐射的方式源源不断的发射到太空，每秒能量达到3.8×10^26J，其中有1.7×10^17J会照射到地球上，相当太阳总能量的22亿分之一。这些能量有多大呢？就是相当1000万座三峡大坝的发电总量，3000多颗广岛原子弹的爆炸威力。

这些能量都是依靠电磁辐射形式进行传播的，而所谓的电磁辐射说白了就是光辐射，都是光的传播。只不过电磁辐射中的光有可见光和不可见光之分，是根据电磁辐射的频率来确定的。

电磁辐射频率以波长来划分，波长太长和太短的人眼都看不见，可见光的波长在380nm~780nm之间，在整个电磁波的中段位置，在可见光的前后极低频到极高频段，有无线电波、微波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等等。（见上图）

光子是电磁辐射的载体，没有光子就没有光，没有光哪来的电磁辐射？

在我们的日常生活中，我们可以处处都感到光得能量，阳光可以发电；阳光晒在皮肤上会发热，甚至晒脱了皮；科学界还在研究太空光帆，用光来催动航天器远航。这些不都证明了光是一种能量吗？

当然有些可见光能量较弱，单凭人的感觉很难感受到其能量，大概就是因为这才有光是不是能量的疑问吧?

上面说的都是可见光，不可见光的能量更为巨大，如红外线、紫外线、X射线、伽马射线的能量都不可低估，尤其是伽马射线暴，可以在数千光年摧毁地球生态，如此能量还不算能量？

所以，光是一种能量，而且是一种非常非常重要的能量表现形式。

能量的表现形式还很多，比如机械能、化学能、核能、风能、潮汐能等等，这些能量绝大多数最终表现出来的还是光和热。

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时空通讯

重要的事情说三遍，光是能量，是能量，就是能量！如果连光都不是能量，还有什么是能量呢？事实上，不仅仅光是能量，万事万物归根结底都是能量！

我们平时所说的地球每天接收太阳的能量，说的不正是光吗？难道还有别的？

追溯到宇宙起源，宇宙大爆炸，大爆炸发生后宇宙就是纯能量体，没有任何物质，在宇宙冷却之后才形成了物质，具体怎么形成的就不详述了，但有一点可以肯定，物质是由能量形成的，因为宇宙中一开始只有能量！

话说过来，光是什么？光就是一种电磁波，而光子是一份一份能量子的简称，是能量的最小单位，电磁波是能量，而能量并不是连续的，而是以光子为基本单位传播的！

说直白点，能量和物质的区别定义如下：受激发的量子就形成了光子，也就是能量。而高能量子组成的各种封闭系统就形成了粒子，也就是物质。

可以简单这么理解，能量的聚合就成了质量，质量的离散就成了能量。万物的根基都是能量！

宇宙探索

量子是最小的物还是最小能量单位