光会不会消失?

若要回答这个问题,首先需要我们正确地认识光的现象,即光的本质是什么。根据质能守恒定律,无论光的本质是能量,还是物质,“光”都不会消失。其只是改变了存在的形式,从而使其由显性

本文最后更新时间:  2023-01-13 12:38:29

若要回答这个问题,首先需要我们正确地认识光的现象,即光的本质是什么。根据质能守恒定律,无论光的本质是能量,还是物质,“光”都不会消失。其只是改变了存在的形式,从而使其由显性转变为隐性。

比如,由于人类对阳光和火的适应,使得我们对这一频率段的光具有感应能力,因此被称为可见光。超出此频率段的光则为红外线和紫外线。它们虽与可见光具有相同的本质,只是能量的不同,但对于我们人类来说,却是看不见的,表现为其他的新事物。比如,对高能紫外线,我们根据其能量的大小分别称为x射线、伽马射线和中微子等。

于是,人们会问,各种不同能量的光的本质是什么?

由于普朗克常数h的被发现,且其物理量纲为粒子的角动量,具有相对于粒子能量的不变性,说明该常数是不可再分的最小粒子的本征参量,说明我们的宇宙是由被称为量子的不可再分的最小粒子构成的。

由此,我们获得了一个有机的量子宇宙观:

离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子,由高能量子组成的封闭体系就是物质。

于是,光的本质是最小粒子(量子)的激发态,不同能量的激发量子被分别称为红外线、可见光、x射线和伽马射线等。

于是,我们知道,光的产生是对基态的空间量子进行激发,使之获得能量,由原来的无规(热)运动的粒子,转变为有向运动的光子。最为著名的生光机制,就是光电效应。高位能的电子通过激发空间量子,将其多余的能量转移给了空间,自己则跃迁回其在原子中的基态。

于是,若要使光消失,就必须令其交还能量,重新回归为基态的量子。其具体的方式有以下三种方法。

其一是被物质吸收,将光子获得的激发能转化为物体的热能,即物体内部粒子运动的动能。这也是为什么关灯时,屋子会瞬间黑暗的原因。

其二是光子在量子空间的运行,借助于其与空间量子的碰撞,消耗了能量,从而还原为基态量子。这就是光的耗散红移。目前所观察到的星光普遍红移,主要就是耗散红移所造成的。

其三是光子离开巨大的物体,为克服量子空间的不对称碰撞,即克服引力的作用,会发生红移现象。这是爱因斯坦在广义相对论中所预言并得到证实的引力红移。

上述三种光的消失即损耗其能量还原为基态量子,第一种方式效率最高,是一种显而易见的方式。第二种方式其效率最低,需要光旅行上亿年的时间才具有显著的可观测性。至于第三种方法,则需要物体的质量和密度都非常大。比如,黑洞就能够拖拽住光子,使之无法逃逸出黑洞。这只是一种形象的比喻,其实际的物理机制是,光子的能量为克服黑洞的引力而消耗殆尽,从而回归为基态量子,表现为光的消失。

总之,光子是激发量子,只要消耗了其高于基态的能量,就会使光现象消失,但是产生光现象的粒子——量子却是永存的。

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