文武科學思考之三：光的波粒二重性

牛頓微粒說的微粒是什麼

在研究光的傳播時，人類歷史上有兩個偉大的科學家率先提出了自己的理論觀點。第一個科學家荷蘭的著名物理學家、天文學家克里斯蒂安·惠更斯認為宇宙空間充滿了“以太”，光在“以太”中以波的形式四射。那麼，光究竟是一種微粒，還是一種波呢？另一個科學家是英國的著名物理學家艾薩克·牛頓認為光源會發射出大量的“微粒”，微粒是沒有重量的，並沿著直線傳播。那麼，光究竟是一種微粒，還是一種波呢？

我們來了解光的一些物理特性。1、光可以在真空、空氣、水等透明的物質中傳播。那麼光在不透明的物質中是不能傳播或者難傳播的。能不能在物質中傳播這是由物質的透明度所決定的。當然，再怎麼不透明的物質，總會有光子穿過其中，只是我們肉眼無法看得見而已。2、光在真空的傳播速度為2。99792458×10^8m/s。真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態，是一種物理現象。真空是一種沒有空氣或者極少空氣的狀態。光在真空中傳播時，由於沒有空氣的阻礙，所以傳播速度達到最快。在其他介質中，光的傳播速度比真空中速度小。3、光會發生反射、折射、干涉以及衍射等現象。光的這些反射、折射、干涉以及衍射等現象，是因為光子在直線傳播時受到阻礙時所發生的各種反應現象。如果光子不是直線傳播這些反射、折射、干涉以及衍射等現象也不會發生。4、光線在均勻同種介質中沿直線傳播。光線只進行直線傳播，沒有進行曲線傳播。5、光的強弱使得光的明暗度不一樣。它隨光源能量和距離的變化而變化。6、只有一個光源，光的方向是很容易確定的，但是光源多了，光的方向就很難確定，有時甚至迷失。7、光隨不同的光的本源，並隨它穿越的物質的不同而變化出多種色彩。不同的光源與不同的介質讓光呈現出五顏六色。8、光的波長。可見光為380~780 nm。不同顏色的光的波長各不相同。紅光：波長範圍：625~740nm；橙光：波長範圍：590~610nm；黃光：波長範圍：570~585nm；綠光：波長範圍：492~577nm；靛光：波長範圍：420~440nm；藍光：波長範圍：440~475nm；紫光：波長範圍：380~420 nm。光源之所以發出光，是因為光源中原子、分子的運動，主要有三種方式：熱運動、躍遷輻射（包括自發輻射和受激輻射），以及物質內部帶電粒子加速運動時所產生的光輻射。

光的傳播既是波的運動，又是粒子的運動，這就是光的波粒二重性。雖說光線在均勻同種介質中沿直線傳播，但並不表示光波的運動方向是縱向而非橫向。光波在運動時既有縱波，又有橫波，因為光是沿著直線運動，所以縱波表現明顯。光子是一種粒子，它在傳播時運動並不是勇往直前，它一樣在運動中呈向前的無規則運動。光子在前進的途中，光粒子在運動時是前後左右橫衝直撞地做無規則的運動，但是光粒子還是沿著直線前進，所以就有了光速。光有沒有質量？肯定有質量，只是質量微小得讓人難以測量。光是一種物質，是一種能量，不存在沒有質量的物質，因為物質要遵循物質守恆定律、質量守恆定律、能量守恆定律。如果光粒子沒有質量，那麼就違反了這些定律，那麼就不符合科學。光由什麼驅動它運動？物質粒子之間存在著相互作用，有強相互、電磁相互、弱相互和引力相互作用，那麼光粒子作為物質粒子的一種也一樣存在相互作用，不過光粒子並不是漫無目的運動，而是在無規則運動後有方向感，統一沿著直線運動。光受什麼驅動？光受光源與光子物理特性驅動。沒有光源，光子無法產生運動，沒有光子特殊的物理性質也無法產生運動。這兩者缺一不可。光子運動的力量來源於內驅力，這是物理特性決定的，又來源於外驅力，這是由光源決定的。有沒有超過光速的物質？肯定有。例如，宇宙膨脹的速度就遠遠高於光速。光速能進一步提高速度成為超光速嗎？超光速這個問題在現有科學理論上是行不通。但事物的發展並不是絕對的，光速要成為超光速，需要有特殊的光源驅動，或者用全新科技術激發光粒子的運動，使其減少無規則運動，只做勇往直前做直線運動。因為光速並不是宇宙唯一最快的速度，還有很多已知或者未知能超越光速的物質運動，所以，只有進一步探索宇宙，瞭解宇宙奧秘，才能發現更多超越光速的物質運動，只有這樣，才能解開光粒子在真空傳播速度2。99792458×10^8m/s 的束縛，從而超越光速。只有超越光速，我們人類才能在浩瀚的宇宙中自由穿梭，才能去探索宇宙更多的空間，去了解更多的宇宙奧秘。光可以凝固成為像星球大戰裡面一樣的光劍嗎？肯定可以。因為光不但是一種物質能量，又一種物質粒子。物質粒子是有形的，並非是無形的，有形的物質，只要科學方法得當，科學技術恰當，是非常肯定能把光凝固成固體，成為人類想要利用的模樣。科學無止境，科技是人類文明前進的動力。人類是想永恆，還是想滅絕，都跟我們人類科技有關，科學技術越發達、越先進，越能幫助人類生存得更久，生生不息。

作者簡介：李文武，著名管理學家。《博銳管理線上》《中華品牌管理網》《中國管理傳播網》等知名管理網站專欄作家。又是多家媒體與網路作家。研究：歷史、經濟、管理。