光子也是新生事物,可物理學家如何用它來理解光

2021-01-14 氣很多發點

在當今時代,當今物理學理論已經完全可以滿足我們所需求的一切,再科學也需要物理學家們去歸納總結,使得我們的科學體系更加完善,如果物理理論完全的掌握的話,其實對你的生活與學習與其他一切有著極大的好處。

當然,人一生都是在學習,新時代所要求的,物理學理論對你來說可能很容易,也非常的完善,可你知道嗎?新時代的科學是要求你必須掌握現代物理學的必要條件才行,要不然,你將用不上你理解的那些物理學理論。

光子也是新生事物,可物理學家如何用它來理解光,讓我們一起看看下面的一段科普吧,希望大家能通過這段科普找到物理理論的本質,提升自己物理的最低起點。自從物理學家開始談論光以來,物理學對此已有了從「無」到「有」的一次飛躍,並因此逐漸了解到了無與有之間的間隔所包含的物理真理與難題。

其實,我們不難理解,只要是物理學真理,就不可能是超越時代的新事物。因此,物理學家已不只是將新事物歸納到已有成果中,而是站在一定的立場,不斷探索去領悟其中蘊含的物理規律。這就必須跳出「舊事物」的束縛。但另一方面,物理學家為了順應時代的潮流,必須有些手段和辦法來探索新事物的方法。

這裡涉及到人們生活、工作與學習所需,其中也就包括了物理學真理的探索,即發現物理真理。下面我們就從物理學新事物的「從無到有」與「從有到無」來談談這兩個層面:我們從「從無到有」談起吧。物理學從沒有任何理論、物理學之前的時代,我們可以說當時沒有科學真理。

物理學出現前的物理學是從大自然所創造出來的客觀實際出發的。地球自轉變慢了,天氣或顏色或亮度或可感覺或特別,但是有從事大自然工作的人就能立即察覺到它們,並及時檢查並改變它們。就這個意義上講,這個人感覺不到的地方,和他看見的地方,是完全不同的。人們靠這樣的事實進行開展自己的生活。物理學從物理大自然實際所創造出來的客觀現實出發,比較起來困難。

大自然規律是隨時變化的,所以物理學發展也是隨時變化的。由於沒有外在的物理真理,人們只能通過感覺和神經元網絡來探索新事物。地球自轉變慢了,不是人們感覺到而是大自然出現的,但是物理學沒有辦法能感覺到,於是從一個實際現象把物理學的觀點從客觀現象中抽離出來,這種現象就稱為「地球自轉」。

你這麼認為沒錯,那麼現在再來看問題,地球自轉變慢了究竟是你看到的還是大自然出現的?從有到無需要提到在微觀世界中或宏觀世界中的事實,就好比量子科學一樣,從宏觀到微觀也同樣需要在微觀處感受到事實。

相關焦點

  • 光有質量嗎?我們能否稱量光?物理學家帶你探索光子的秘密
    這是一種物理學家的比喻說法,為了用狹義相對論描述光子的粒子性質。用一個孤立系統(稱為一個「粒子」),使它加快一些速度v(一個矢量)。牛頓定義了這個粒子(也是一個矢量)的動量p。如此這般,當這個粒子加速時或者碰撞時,p就會以一種簡單的方式運動。為了保持這種簡單行為,p必須和v成正比。這個比例常數被稱為這個粒子的質量m,因此p=mv。
  • 雷射物理學家首次以仄秒精度測量光致電離
    近日,雷射物理學家首次以仄秒精度測量了光致電離,即10-21級測量。光致電離是光子與原子中的電子相互作用的過程。當一個光子撞擊氦原子的兩個電子,光子的能量被其中一個電子全部吸收,或者被兩個電子共同吸收。無論能量如何轉移,都有一個電子會脫離原子。這個過程被稱為光電效應,愛因斯坦在20世紀初對此做了解釋。
  • 宇宙中第一縷光從哪裡來?光的工作原理是什麼?
    光作為粒子麥克斯韋對電磁輻射的理論處理(包括對光波的描述)是如此優雅和具有預見性,以至於19世紀90年代的許多物理學家認為,關於光及其工作原理,沒有什麼可說的了。然後,在1900年12月14日,馬克斯·普朗克(Max Planck)提出了一個簡單但令人不安的想法:光必須攜帶離散量的能量。
  • 光子準粒子:光與物質的相互作用
    因此,光與物質的相互作用通常可以被視為非常弱的,並且在量子電動力學計算中往往只保留到最低階來處理。然而,如果要理解光子與材料準粒子(表面等離激元、聲子和激子)的耦合方面取得的進展,需要對光-物質相互作用的本質進行更深刻的認識。
  • 如何理解光速不變?從兩個著名實驗來理解!
    時而子彈全部穿過,表明這一裝置具有可穿透性;時而子彈又全部被反射了回來,使該裝置具有不可入性。為什麼同一個裝置具有截然不同的特性呢?將這個問題套用到自然界,就是為什麼自然界呈現在我們面前的是大千世界,存在著各種性質迥異的不同事物呢?面對各種變化萬千的世界,我們應該如何認識並梳理這一雜亂無章的世界呢?在經典力學時期,在天文觀測方面,人們就面對著兩個完全矛盾的實驗。
  • 物理學家成功地將光子和電子的運動納入同一定律之下
    來自聖光機大學(ITMO)、謝菲爾德大學和冰島大學的科學家們發現,電子和光子在石墨烯等六邊形對稱的二維材料中的運動服從相同的規律。現在,固體中電子的特性可以藉助經典的光學系統來建模,這篇文章發表在《Nature Photonics》上。石墨烯是最著名的二維材料,它經久耐用,具有高導電性。
  • 接棒愛因斯坦,德物理學家今揭開光子動量奧秘,或解決30餘年爭議
    他的理論指出,光是由粒子(光子,photons)組成的,它們只向物質原子中的電子傳遞量子化的能量。如果光子的能量足夠大,它就能把電子踢出原子,進而改變物質的電性質。但在這個過程中,光子的動量會發生怎麼樣的變化,受限於那個年代的科研條件,愛因斯坦並沒有給出進一步的細節理論。
  • 物理學家如何知道基本粒子的大小?
    一直以來,物理學家不斷把粒子分成更小粒子,直至最小的尺寸,以尋找組成物質的基本粒子。那麼,物理學家是如何知道一個基本粒子有多小呢?成像方式如下:一組特定波長的光被發射到目標物體上,其中一些光波直接穿過,而有一些則會被反射回去。通過測量未反射或者反射的光,可以構建出目標物體的陰像或陽像的畫面。 各種波長的光 這種方法依賴於光的一種特殊性質——它們能夠表現為波,所有的波都有一個波長。
  • 驚人發現:光不只沿直線傳播 還可繞中心軸轉動
    最近,來自都柏林聖三一學院物理系的Kyle Ballantine博士和Paul Eastham教授,與來自克蘭的John Donegan教授展示了光的一種新形式,每個光子(可見光的基本微粒)的角動量只是普朗克常數的一半。這種差異雖然小,但卻意義非凡。這些結果近期發表於《科學》雜誌網站。
  • 光子的本質及理論
    大家好,歡迎收看我的百家號愉快代替生活,今天小編要給大家介紹的是光子的本質及理論。光子19世紀時,物理學家們認為自己已經解釋了光的本質,它是一種波。但1905年,阿爾伯特·愛因斯坦建立了一個新的模型,在這個模型中,光是由粒子組成的。愛因斯坦沒錯,光的粒子後來被叫做光子。
  • 對光子糾纏的理解
    我們從光子糾纏說起,由於前文我們引出了光子場概念,即能量在光介子上的流通,而所有的光介子就是組成光子場的物質。如何理解光子場?我覺得可以類比電場。在空間放下一個帶有一定電荷的粒子,電場就產生了,那麼再在另一個地方放下一個帶電粒子,這兩個粒子瞬間通過電磁力就產生了聯繫。若是將電磁力看成是帶電粒子自旋產生的空間擾動,那麼我們就很好理解光子糾纏。
  • 科學家測出了光子穿過氫分子所用的時間,一秒鐘是它的五百億億倍
    一秒鐘對我們來說是很短了,但是對某些事物來說,一秒鐘也會很長,蜜蜂可以在一秒鐘內振翼數百次,子彈可以在一秒鐘內飛行100多米,炮彈卻可以飛行1000多米,光則可以飛行30萬公裡,而對普朗克時間來說,一秒鐘又真的是太大了,因為它包含了10的43次方個普朗克時間,這比宇宙誕生至今的138億年產生的秒數總和還要多得多。
  • 超越愛因斯坦,物理學家解決了光子動量周圍的神秘問題
    根據愛因斯坦的理論,光是由粒子(光子)組成的,這些粒子(光子)只將量子化的能量傳遞給原子的電子。如果光子的能量足夠大,它就能把電子踢出原子。但是光子在這個過程中的動量會發生什麼變化呢?歌德大學的物理學家現在能夠回答這個問題了。為此,他們開發並建造了一種新的光譜儀,其解析度是以前無法達到的。該設備長3米,高2.5米,包含的部件大約和一輛汽車一樣多。
  • 光究竟是什麼?波粒二象性真的難以理解
    光究竟是什麼?波粒二象性真的難以理解文/袁玉剛 圖/來自網際網路眾所周知,光具有波粒二象性,也就是說,光既是粒子又是波。但在歷史上,光的粒子說和波動說曾經長期爭執不休。1637年,笛卡爾在他的《方法論》的附錄《折光學》中提出了兩個假說:一是光是類似於微粒的一種物質;二是光是一種以以太為媒質的壓力。這兩個假說實際上就是粒子說和波動說。
  • 驚人發現:光不只沿直線傳播 還可繞中心軸轉動-光速,物理,科研...
    最近,來自都柏林聖三一學院物理系的Kyle Ballantine博士和Paul Eastham教授,與來自克蘭的John Donegan教授展示了光的一種新形式,每個光子(可見光的基本微粒)的角動量只是普朗克常數的一半。這種差異雖然小,但卻意義非凡。這些結果近期發表於《科學》雜誌網站。
  • 首次證明:光的產生同時存在一個光子、兩個光子和沒有光子的狀態
    納米科學和納米技術中心的物理學家第一次證明:光的直接產生是同時存在一個光子、兩個光子和沒有光子的狀態。研究指出,使用了幾十年的同一種光發射器也能產生這些量子態,並期望這對任何一種原子系統都適用。量子疊加是量子物理的一種性質,它能讓粒子以不同的狀態同時存在,著名的理論例子是薛丁格的貓,它既是死的又活是的。
  • 為什麼光沒有質量?物理學家的回答你或許不會想到
    但是這並沒有多少意義,比如說,你不能把這個定理用在衡量實質物體上。它是一個非常有用的值,不會影響光移動或加速的難度,但它不會直接告訴你光如何影響重力等諸類問題的答案,因此我們只能認為這是一個關於質量的比較匱乏的定義。質量的另一種概念,其他人稱之為「靜止質量」或「適當質量」。
  • 物理學家發現6500光年外的超強能量光
    物理學家們發現了有史以來最高的能量光,它是從一顆恆星爆炸時剩下的殘骸發出的。這種光線來自銀河系大約6,500光年之外的克拉布星雲(Crab Nebula),是一個恆星爆炸後形成的超新星。研究人員在《物理評論通訊》中接受的一項研究中報告稱,能量超過了100萬億伏特。比較而言,可見光只有少數幾個電子伏的能量。
  • 如何把光轉變為物質?
    遺憾的是,物理學家一直以來未能觀察到能量向物質的轉換。如今,一場實驗即將創造歷史!把光轉化成物質,這是科幻小說裡常見的創造物質的方式,當然在現實中,物理學家仍無法實現這個願望。理論上,把光轉化成物質已經成為可能。如何實現?讓兩個光子在真空中互相碰撞,這樣就可以用純粹的能量創造出物質。這一夢想,物理學家已追逐了80年。「這是光與物質相互作用的量子理論中,唯一未能在實驗中證實的基本過程。」實驗設計師、德國馬普核物理研究所的費利克斯·馬肯羅特(Felix Mackenroth)解釋道。
  • 揭秘引力波背後:如何理解它 怎樣具體探測?
    用最簡單的一句話來描述,引力波是「時空的漣漪」。聽起來好玄乎啊,什麼是「時空的漣漪」?容我慢慢道來:相信有不少同學對廣義相對論不是很了解。來,不慌~這裡你花幾分鐘就可以「學會」廣義相對論,然後有了理論的武裝,你就可以輕鬆理解本文裡的很多事情啦。