光是粒子还是波?科学家们吵了几百年,如今终于能够证明:是波!

痴珊看历史 2024-09-01 02:49:37

从古希腊哲学家到现代物理学家,人类花了几千年的时间才搞清楚光到底是个啥玩意儿。这可不是一个简单的问题,连牛顿和爱因斯坦这样的超级大脑都在上面折腾了好一阵子。

先把时间倒回到17世纪末18世纪初,那时候牛顿刚刚发表了他的光学理论,把光解释成一种由发光体发射出的微小粒子,这个说法一下子就火了,成了当时的"顶流"理论。

牛顿也不是随便说着玩的,他做了一系列精妙的实验,比如用三棱镜分解白光,证明白光是由不同颜色的光组成的,他还解释了光的反射和折射现象,牛顿的理论就像一把万能钥匙,似乎能打开所有的锁。

但是科学界从来就不是"一言堂",很快,就有人开始对这个理论提出质疑,荷兰科学家惠更斯就提出了光的波动说,认为光是一种波动现象,可惜在牛顿的光环下,惠更斯的理论没有得到太多关注。

19世纪初,英国科学家托马斯·杨搞了一个看似简单实际上却非常巧妙的实验,他让光通过两条窄缝,结果在屏幕上看到了明暗相间的条纹,这个现象用粒子说可就解释不通了!

紧接着法国物理学家菲涅耳又给它补了一刀,他提出了光的衍射理论,完美解释了光绕过障碍物的现象,菲涅耳的理论不仅能解释已知的衍射现象,还预言了一些新的现象,比如在圆盘阴影中心会出现一个亮点,这后来被实验证实了。

这下子波动说开始崭露头角了,真正让波动说一飞冲天的是1865年麦克斯韦提出的电磁理论,麦克斯韦这个"理论大师"用数学方程揭示了电磁波的存在,而且计算出的电磁波速度刚好等于光速!

麦克斯韦的理论可以说是物理学史上的一个里程碑,他不仅统一了电和磁,还预言了电磁波的存在,更重要的是,他的理论表明,光就是一种电磁波!这一下,光波动说的理论基础可算是坚如磐石了。

23年后,德国物理学家赫兹做了一个实验,成功制造并检测到了电磁波,赫兹的实验就像是给波动说盖上了一个大大的"官方认证"章,光波动说终于登上了理论界的"宝座"。

赫兹的实验设计非常巧妙,他用火花放电产生电磁波,然后用一个环形导线作为接收器,当电磁波到达时,环形导线中会产生电流,导致火花放电,这个实验不仅证实了电磁波的存在,还验证了它的传播速度和光速相同。

20世纪初,物理学界又掀起了一场"革命",1900年,德国物理学家普朗克为了解释黑体辐射,提出了量子概念,他假设能量是分散的,只能以一定的最小单位存在。

5年后,爱因斯坦借助量子理论解释了光电效应,又把光粒子的概念给捡了回来!光电效应是指光照射到金属表面时,会使金属发射电子,奇怪的是,这个效应只与光的频率有关,与光的强度无关,用波动理论很难解释这个现象。

爱因斯坦大胆地提出,光是由一个个光量子组成的,每个光子携带一定的能量,这个能量正比于光的频率,当光子打到金属表面时,如果它的能量足够大,就能把电子踢出来,这就完美解释了光电效应。

光究竟是波还是粒子?两种看似矛盾的理论都能解释光的某些性质,这可把物理学家们给难住了。

最后物理学家们想出了一个"折中"的办法:光既是波又是粒子!这就是著名的波粒二象性,在不同的实验中,光会表现出波的特性或粒子的特性,这个结论可以说是把"鱼和熊掌"都给兼顾了。

波粒二象性不仅适用于光,还适用于所有的微观粒子,电子、质子等"粒子",在某些情况下也会表现出波的性质,这个发现彻底颠覆了对物质本质的认识,开启了量子力学的新时代。

可见光只是电磁波谱中的一小部分,生活中其实被各种各样的电磁波所包围:无线电波能收听广播;微波帮我们加热食物;X射线能透视身体;伽马射线可以用来治疗癌症......这些都是光的"兄弟姐妹"。

电磁波谱从低频到高频,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。它们的本质都是一样的,都是电磁波,只是频率和能量不同。这就像是一个大家族,每个成员都有自己的特点和用途。

就像我们的"老朋友"光一样,电磁波也是有两面性的。大多数日常接触的电磁波是安全的,就像阳光温暖我们的身体一样。但是,某些高强度或高频率的电磁波确实可能需要我们小心应对,就像过度暴露在强烈阳光下可能会晒伤一样。

不需要对电磁波草木皆兵,也不能完全无视它的存在,科学的态度是:了解它,合理使用它,必要时做好防护。

科学发展的历程就像是一个不断解谜的过程,每一代科学家都在前人的基础上,努力揭示自然界的奥秘,这个过程可能会有曲折,可能会有争议,但最终会越来越接近真理。

牛顿的粒子说虽然最后被证明不够全面,但它为后来的研究奠定了基础,波动说的兴起不是对粒子说的否定,而是对光本质认识的深化,最后的波粒二象性理论,更是展现了自然界的复杂性和人类智慧的伟大。

科学研究需要开放的心态,要敢于质疑,勇于创新,同时也要尊重事实,接受新的发现,只有这样,才能不断推动科学的进步,揭示更多自然界的奥秘。

光的故事还在继续。虽然我们已经揭示了它的基本本质,但关于光的研究从未停止。量子光学、非线性光学等新兴领域不断涌现,光子计算、量子通信等新技术也在快速发展。

未来,谁知道还会发现光的什么新特性呢?也许有一天,能实现光速旅行,或者利用光子构建量子计算机。这些现在看起来像科幻的想法,说不定在未来就会成为现实。

正是因为有了无数科学家的想象力和探索精神,才能揭开光的神秘面纱,了解这个既熟悉又陌生的"老朋友"。而未来,还有更多的奥秘等待探索。

参考资料:

澎湃新闻——延续千年之问:光是什么?2021.08.02

澎湃新闻——波粒二象性的诺奖史:光的粒子性要多久才被认可?2019.10.06

4 阅读:1181
评论列表
  • 2024-09-02 17:17

    臭屁文章

  • 2024-09-01 07:22

    悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学的核心根基——确定性,以创造假说冒充祸害公设形而上学。祸害数学,祸害物理,祸害哲学,终身搞骗,祸害极大极深极广,100多年了,还在鼓吹骗子,居然成了一门生意?………一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?迷信蔑视自然的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,人人都沉默?科学还有希望吗???

  • 2024-09-06 07:00

    粒子双缝干涉条纹不可能是稀奇玄妙,都是自然的必然!!!电子光子都是带电的。材料边缘宏观电中性,亚原子微观有正电区也有负电区密集分布,受引力的和受斥力的大量光子当然会分裂成条纹,单个粒子位置唯一确定,大量粒子位置是一个分布。没有粒子同时穿越两条缝的需要和可能。边缘衍射条纹是同样的道理。………水波/沙丘波都不是波,是物质质量运动。———(1) 研究沙粒的质量能量位置运动,一切清清楚楚明明白白,有确定性,是物理。(2) 研究沙丘波想干什么?不清楚不明白,没有确定性,是数学当物理搞骗。波是多余的虚幻概念,无质量也没用力作用也没有能量。无源场电磁波也是著名的虚幻。研究鸡毛颜色(波与场)能认知鸡(物质)的运动吗?

  • 2024-09-06 07:00

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,都是质量的运动罢了,研究鸡毛的颜色(波与场)能认知鸡(物质)运动规律吗?还有波粒二象性??以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么??? ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,感应接受也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应,用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的唯一根本,两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害牛顿何益?

  • 2024-09-01 07:22

    证明真理是不是骗术?? 真理是无法验证的。作为预测未来的全称命题(全时空),证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,一天证明10000次,有用吗???实验只是证明了具体现象真。号称证明公理,假说冒充公设,肯定都是骗。所有自然规律都是对过去的观测归纳,未来是不变的,这个不可能知道原因,只能信任自然。为自然存在(有无)找原因也都是骗。真理不证自明无法证明,需要验证的理论是骗,号称证明理论也是骗!!!——相对真理也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前没有人类的观测,月亮不运动吗???引力有没有???都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理吗???地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。

    小鸡展翅 回复:
    张医生在到处找你[得瑟]
  • 2024-09-01 07:22

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变(全称命题)是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。多普勒效应和红移就是相对光速变化。光子进入引力场比如黑洞必然会加速。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,两路速度差极小,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

  • 2024-09-03 00:46

    专心研究你的光!甭一天想和美女打波!

  • 2024-09-02 13:24

    应该是波子

  • 2024-09-03 22:39

    万物皆范围

  • 2024-09-07 14:51

    文不对题

  • 2024-09-01 07:23

    粒子对撞机能创造新物质吗?不!!!它只能产生一些新的破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子,光子本性才是能源问题的关键。参见论文 photon energy and photon behavior discussions,牛顿力学可以完美解释光子能量与光子行为。光子中微子是电子质子撞击的破碎,质子电子都会以恐怖的强大电斥力(引力的10^36~10^42倍)发射它们的碎块,电子碎块到达零电势区域的速度刚好是真空光速。光子在原子内部强引力场中有轨道运动 折射与轨道逃逸,斥力场散射反射等。……中子大冲量撞击原子核是产生光子的最有效方法,电子撞核,质子撞电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可以获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。———热量温度是光粒子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递由高温体到低温体是必然(熵只是数学描述,动能耗散是生机不稀奇不绝望)。高温体辐射更多动能光子(内部外部一致),当然微观运动更剧烈(热动说)。物体无任何光子辐射就是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,达到绝对零度当然十分不易。必须信任自然的绝对诚实。

  • 2024-09-01 07:21

    理论物理学进展缓慢(倒退)的原因::::: (1)有不少观念认为,先创造假说~再验证证明,就是科学。这其实是一种悖论斯坦式两头骗术!!!假说认知自然有任何成功先例吗?数字文字概念符号包括几何公设(黎曼欧几里得),都是经验的理想化抽象(所谓形而上学当然也是唯物主义),不预测任何真实,用于表达真实。与假说根本不同。………光速不变预测真实冒充公设,它不仅创造假说,还违背相对速度公理。(2)悖论斯坦的号称证明也是骗术!!!自然规律是全称命题,象万有引力定律一样,证伪当然有效,证明/证实当然无效,一天证明10000次也没用。牛顿自然哲学的观点是观测归纳,还是必要充分真实的归纳,严肃地反对创造假说!!!创造假说号称证明,是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的狂妄骗术。祸害时空观,祸害质量能量引力物理概念,祸害自然认知方法。。。 (3)悖论斯坦骗术已经成了一种十分强大的科学时髦。假打弄成比真打更迷人,实在是恐怖和难以理解的!!! (4)倒退是指创造假说泛滥,攻击已有物理公理物理概念和认知方法,以认知进化否定绝对真理,祸害哲学。 ………鼓吹骗子重要?批判骗子不重要?这是祸害子孙祸害国家!

  • 2024-09-01 07:21

    悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学相对时空、数学质量、数学能量。相对速度无穷多,哪有高低速之分?光是绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云和光电效应矛盾都不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

  • 2024-09-02 07:45

    准确点说:一切皆是能量波[点赞][点赞]

  • 2024-09-02 16:29

    光是波反向波,光是来回折射的也是电磁波,光是质子对折线,好比光在一定范围聚焦不强就会散离,质子强关联,好比有一面墙质子就是墙壁会反射回去,而弱关联就是一对一对的相互产生距离,弱同性相斥是个体,强关联是群体,强关联密度更大,弱关联距离远,这就好比人有个体联系都是微弱的,而强关联就是一群相互挤压形成,越挤压越紧联系变成持续性,这是运算规则。

  • 2024-09-04 03:41

    一堆有序运动的粒子就是波。你说光是粒子还是波?

  • 2024-09-07 11:46

    是谁推翻了波粒二象性并证明只是波 在哪里刊登了相关理论和实验证明!

  • 2024-09-01 12:08

    光的波动性和粒子性是表象,从本性看很好理解。

痴珊看历史

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