不存在什么“光子”

1、不存在什么“光子”“不存在什么光子?！保ā癟here is no such thing asa photon ”）蘭姆（ W.E.Lamb）如是說(shuō)。對(duì)，就是發(fā)現(xiàn)蘭姆位移 （ LambShift），獲得過(guò)諾貝爾獎(jiǎng)的那個(gè)蘭姆。最近重讀蘭姆的經(jīng)典文章“Anti- Photon”。這里的Anti-photon 不是反粒子那個(gè)概念下的反光子，而是反對(duì)“光子”這個(gè)說(shuō)法。更確切的說(shuō)，是反對(duì)通常人們概念中的那個(gè)“光子”。蘭姆甚至提議給合格的人發(fā)許可證，人們需持證使用“光子（ Photon ）”一詞。可以想象，響應(yīng)的人并不多。我們通常想象中的光子是什么樣子的呢？一個(gè)很小很小的發(fā)著光的小絨球球？相信有不少人真這么

2、想呢。 錯(cuò)了！錯(cuò)了！為什么會(huì)這樣呢？光的粒子說(shuō)不是已經(jīng)隨著楊氏干涉等一系列實(shí)驗(yàn)以及麥克斯韋方程組的極大成功被丟進(jìn)歷史的垃圾堆了嗎？為什么還會(huì)有很多人對(duì)光子抱著這樣的想象呢？首先，這要?dú)w于我們?nèi)祟惖南胂罅?，因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)，我們都需要把它形象化才得以理解。物理學(xué)家經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，可以借助抽象的數(shù)學(xué)工具去理解超出一般人想象力的現(xiàn)象，但是大多數(shù)普通人，還是需要形象化的幫助的。于是，在很多科普作品中，只要涉及光子，我們就會(huì)看到那一個(gè)個(gè)發(fā)著光的毛茸第 1頁(yè)茸的小球球。其次，我們中學(xué)時(shí)期就聽(tīng)說(shuō)過(guò)光的粒子說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)互相斗爭(zhēng)的故事。最后誰(shuí)勝出了呢？老師出來(lái)和稀泥了： 光既是粒子，又是波，光有所謂的“波粒二象性”。 其實(shí)

3、，我們被騙了我們被這五個(gè)字騙了。 光不是粒子。 光就是光，光是電磁波。我們從來(lái)沒(méi)有觀察到過(guò)那個(gè)被稱為“粒子”的光子。但是普朗克的黑體輻射理論是怎么回事？愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)又是怎么回事？事實(shí)上，無(wú)論普朗克還是愛(ài)因斯坦，都沒(méi)有用“光子”這個(gè)說(shuō)法。在那個(gè)時(shí)候，“光子”這個(gè)詞還沒(méi)有發(fā)明呢。確切的說(shuō)，他們提出的概念應(yīng)該稱為“光量子（ light quanta ）”?！傲孔印焙汀傲Ｗ印辈皇且换厥?，就像“量子力學(xué)”不能被稱為“粒子力學(xué)”一樣。光量子的意思是：光的輻射和吸收，只能按一定的能量一份一份的來(lái)，大自然這個(gè)販賣機(jī)不接受半份的訂單。什么是粒子呢？我們所講的粒子，有空間尺度，所以我們可以探測(cè)到它們的位置。雖然這個(gè)測(cè)量受到不確定原理的約束，但是測(cè)量是可行的。而光子呢？光子不具有像電子那樣的波函數(shù)，也不具有相應(yīng)的位置算符， 它的位置是完全不可知的。不是有單光子探測(cè)器嗎？探測(cè)器所在位置，難道不是光子的位置？不是的，那是和光子發(fā)生相互作用的探測(cè)器原子的位置。光子在被吸收之前處于什么位置？我們不知道。拋開(kāi)對(duì)光子的這種粒子化的想象，有些問(wèn)題就不那么難理解第 2頁(yè)了。例如在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，人們經(jīng)常提的一個(gè)問(wèn)題是：光子究竟是從哪一個(gè)狹縫穿過(guò)去的。當(dāng)我們不再把光子當(dāng)作通常所說(shuō)的粒子時(shí)， 恐怕根本就不會(huì)提這樣的問(wèn)題了。光是波，是電磁場(chǎng)，而光子是電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化的最小單位，不是什么“粒子”。光的本質(zhì)，是科學(xué)家仍然