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文档简介

1、不存在什么“光子”“不存在什么光子。”（“There is no such thing asa photon ”）兰姆（ W.E.Lamb）如是说。对，就是发现兰姆位移 （ LambShift），获得过诺贝尔奖的那个兰姆。最近重读兰姆的经典文章“Anti- Photon”。这里的Anti-photon 不是反粒子那个概念下的反光子，而是反对“光子”这个说法。更确切的说，是反对通常人们概念中的那个“光子”。兰姆甚至提议给合格的人发许可证，人们需持证使用“光子（ Photon ）”一词。可以想象，响应的人并不多。我们通常想象中的光子是什么样子的呢？一个很小很小的发着光的小绒球球？相信有不少人真这么

2、想呢。 错了！错了！为什么会这样呢？光的粒子说不是已经随着杨氏干涉等一系列实验以及麦克斯韦方程组的极大成功被丢进历史的垃圾堆了吗？为什么还会有很多人对光子抱着这样的想象呢？首先，这要归于我们人类的想象力，因为任何物质，我们都需要把它形象化才得以理解。物理学家经过训练，可以借助抽象的数学工具去理解超出一般人想象力的现象，但是大多数普通人，还是需要形象化的帮助的。于是，在很多科普作品中，只要涉及光子，我们就会看到那一个个发着光的毛茸第 1页茸的小球球。其次，我们中学时期就听说过光的粒子说和波动说互相斗争的故事。最后谁胜出了呢？老师出来和稀泥了： 光既是粒子，又是波，光有所谓的“波粒二象性”。 其实

3、，我们被骗了我们被这五个字骗了。 光不是粒子。 光就是光，光是电磁波。我们从来没有观察到过那个被称为“粒子”的光子。但是普朗克的黑体辐射理论是怎么回事？爱因斯坦的光电效应又是怎么回事？事实上，无论普朗克还是爱因斯坦，都没有用“光子”这个说法。在那个时候，“光子”这个词还没有发明呢。确切的说，他们提出的概念应该称为“光量子（ light quanta ）”。“量子”和“粒子”不是一回事，就像“量子力学”不能被称为“粒子力学”一样。光量子的意思是：光的辐射和吸收，只能按一定的能量一份一份的来，大自然这个贩卖机不接受半份的订单。什么是粒子呢？我们所讲的粒子，有空间尺度，所以我们可以探测到它们的位置。虽然这个测量受到不确定原理的约束，但是测量是可行的。而光子呢？光子不具有像电子那样的波函数，也不具有相应的位置算符， 它的位置是完全不可知的。不是有单光子探测器吗？探测器所在位置，难道不是光子的位置？不是的，那是和光子发生相互作用的探测器原子的位置。光子在被吸收之前处于什么位置？我们不知道。抛开对光子的这种粒子化的想象，有些问题就不那么难理解第 2页了。例如在双缝干涉实验中，人们经常提的一个问题是：光子究竟是从哪一个狭缝穿过去的。当我们不再把光子当作通常所说的粒子时， 恐怕根本就不会提这样的问题了。光是波，是电磁场，而光子是电磁场能量转化的最小单位，不是什么“粒子”。光的本质，是科学家仍然

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