最普通却又最神奇的东西

我们最司空见惯的东西,但是我们至今也没有完全弄懂它,不能解释它物理性质为什么会那么极端,我们只能通过观察来丰富对它的认识。它有多神奇呢?

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没有静质量,我们很难再举出一个没有静质量的物质的例子,光就是这样如果要让光静止下来,那么根据计算它的质量为零,只有动起来之后才有质量,我们无法想象一个现实存在的物质是没有质量的,所以可以推断,光会一直保持运动,要是哪天有一部分光静止了那么它也就不存在了。

光速最大,光速在真空中可达299752458m/s,光从太阳到达地球约8.3分钟,根据计算如果运动速度超过光速的话将发生时光倒流,也就是说我们乘坐超光速飞船的话将有可能回到过去。但事实是,这件事不会发生,飞船永远无法超过光速,设想一旦有这样的超光速飞船,让一个人回到了过去,他回去后不小心杀死了自己的祖母,那么他自己还会存在么?这是一个悖论。

光的色散,我们平时观测到的日光是透明无色的,但是它却是有很多种颜色的光构成的,牛顿最早发现日光通过三棱镜可以分解成“红橙黄绿蓝靛紫”,这些单色光的频率各不相同,通过棱镜折射后折射率不同,显示在不同的区域,从红光到紫光频率逐渐增加,这么多种颜色的光混合在一起形成的是无色的光,这个也很难想象。

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波粒二象性,对于光到底是什么这个问题物理学界有过旷日持久的论战,从光的干涉衍射等现象发现光是一种电磁波,而光电效应等现象又显示出它是粒子,最奇特的是双缝干涉实验。

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首先看图,第一个是典型的波的双峰干涉实验,波通过双缝后会在屏幕上产生干涉条纹,第二个是颗粒物体通过双缝后在屏幕上投影,可见没有发生干涉,只是垂直的通过了缝。第三个是只电子或者单光子多次发射最后在屏幕出现了类似于光波的干涉条纹,这么看上去光似乎是一种波同时通过了双缝和自己干涉,奇怪的在于假如在实验的设备的双缝安装观测设备观察是否有光子通过,这时候会发现只有一条缝有光子通过,并且积累一段时间后发现屏幕不会出现干涉条纹,而是类似第二个图那种两条线。这似乎说明,我们的观测影响了实验结果,光会由于我们的观察来选择不同的表现,既不能排除光是一种波,也不能排除光是粒子。神奇的地方是,它只能既是一种波也是一种粒子!

这种最普通的东西,现在科学家们仍在研究,相信总有一天会揭开它更深层的秘密。


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