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波粒二象性是量子力学的核心 , 诡异的双缝干涉实验 , 测不准原理 , 薛定谔的猫 , 上帝不掷骰子 , 平行宇宙和它都脱不了干系 。那么何为量子?量子的定义翻译过来就像是拿着刀把一个苹果一顿剁 , 剁到最后无论再怎么剁 , 都不可再分的最小单位 , 每一个最小份就是量子 。光同样具有量子性 , 光的最小单位是光量子 , 简称光子 。
不过 , 量子的定义只说对了一半 , 不要忘了量子具有波粒二象性 , 因此量子除了粒子性 , 同时具有波动性 。比如我们可以说氢原子核外有一个电子 , 也可以说氢原子核外有朵电子云 。
如果把一“粒水”拿过来一顿剁 , 最终会剩下什么?我们原本认为物质的最小单位是分子、原子 , 后来发现原子可以继续再分 , 分成电子与原子核 , 电子核又可以分为质子与中子 。后来又发现质子与中子是由(三价)夸克与胶子所构成 。
因此物质是由夸克、电子、胶子 , 这类微小的粒子所构成 , 称之为基础粒子 。人类通过对撞机发现的基础粒子总共有61种 , 科学家预测有一种传播引力的粒子 , 即引力子 , 目前尚未找到 , 加上它基础粒子就是62种 。
图:粒子物理标准模型
这些粒子要详细讲 , 一天一夜都讲不完 , 我们只简单说说我们需要的 。一切粒子本身都是没有质量 , 量子描述它们都是“切得最小”的点状粒子 , 也就说它们都是零维的 。不过 , 它们却构成了三维的宇宙万物 , 包括你和我 , 而我们都是有质量的 。
图:构成万物的四大相互作用(力)
单个粒子没有质量 , 但是当“投机”的粒子互相见面就会发生相互作用 , 质量就源于相互作用产生的能量 , 所以爱因斯坦说能量就是质量 。
举个例子:一个广场上站着大量路人甲有希格斯玻色子、胶子、电子等等所有粒子 , 如果一个“明星”从广场上穿过 , 那么大家就会一拥而上 , 明星受到的束缚较大 , 寸步难行 , 质量也就较大 , 想要动起来需要用到的能量也比较多 , 比如夸克 。
如果换成是一个“网红” , 有的人认识 , 有的不认识 , 上的人就稍微少点 , 束缚稍微小点 , 通过的速度也更快点 , 质量稍微小点 , 比如电子 。
如果是你 , 谁都对你爱搭不理 , 你可以以极快的速度通过 , 毫无束缚 , 那么你就是光子 , 没有任何质量可言 。
图:夸克带色荷就像电子带电荷 , 胶子可以把三价夸克牢牢锁住 , 这就是强相互作用力 , 而电子则依靠光子传递电磁力
谁和谁能相互作用源于粒子的内在属性 , 例如角动量 , 电荷 , 色荷等等 。由于四大相互作用力 , 这些粒子束缚在一起形成了有质量的质子、中子、原子核、原子、分子 , 这些三维结构 , 才有了我们 。
答案
光的速度能量来源就是没有来源 , 我们这么慢 , 是因为有能量来源 , 能量的体现形式就是质量 , 能量的产生源于粒子发生相互作用 , 这也是原子弹爆炸一丢丢质量可以呈现出巨大能量的原因 。
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