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涡的世界5:从光子能量公式 意外发现“宇宙之砖”
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对于构建“光子结构模型”,这无疑是一项极其艰巨的任务。坦白地说,我们现在没有任何头绪,不妨先去现有的光子理论中找找线索吧。 关于“光子”这个概念,爱因斯坦解释光电效应时,率先提出了光子假设,但对光子本身他并没有更深入的描述。后来康普顿用光子概念解释了康普顿效应,这只是将爱因斯坦的光子从假设地位上升到实在地位,除了阐明光子具有动量和能量外,他也没有提供更多的有关光子的结构组成方面的信息。 但是,等等。普朗克-爱因斯坦的光子能量公式,让我们眼前一亮,感觉公式里似乎隐藏着什么东西。光子的能量是普朗克常数与光子频率的乘积,这是什么意思呢?而普朗克常数就是普朗克的“量子”,它是能量的最小单位啊。一切豁然开朗:一个光子是由光子频率所对应数量的“量子”组成的。 如果一个量子的能量用ε表示,一个含有n个量子的光子的能量E,可表示为:E=nε 这的确让我们兴奋不已。不同频率的光子对应的能量不同,不同能量的光子对应的量子数量不同。所含量子数量越少的光子,能量也就越低。那么,能量最低的光子,就是只含有一个量子的光子。换言之,普朗克量子就是最低能量的光子。 然而,兴奋之余,突然发现,我们陷入了一个巨大的困境之中:普朗克量子又是什么样子呢?它们又是如何组成一个光子的呢?是量子象一块拼图而相互拼接在一起的,还是象一个薄片而相互叠放在一起的呢?……而且,毕竟光子都很稳定,光子中的那些量子是如何被“捆绑”在一起,而不易散架的呢? 现在,我们遭遇到了真正的挑战!不知不觉,我们已经进入了漫无边际的无人区之中。这里虽然荆棘遍地,但也有人间少有的美景。因为我们隐隐感觉到,那个最小的光子、那个普朗克“量子”,似乎就是人们一直苦苦寻找的那个物质的最基本粒子!也难怪人们始终找不到它,原来它潜藏在了无人区的深处。 我们知道,各种各样的物质都是能量的一种形式,既然普朗克量子是能量的最小基本单位,那也就是物质的最小基本单位;换言之,物质是量子化的。而整个宇宙都是物质的,那么普朗克“量子”就是宇宙之砖。 我们憧憬着:如果刻画出了“宇宙之砖”这个不二法宝的全貌,不但能够架构出光子模型,而且可以进一步架构出电子质子、原子分子……,直至架构出整个宇宙来。这是多么美好的一幅蓝图啊!
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