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光的产生又有新发现！最近的这项研究光学人怎么看？

时间：2019-8-28 10:12作者：update 阅读(1253) 评论: 5

导读：光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了 ...

　　光是一个物理学名词，其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光，是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道，电子就会进行加速运动，并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位，从激发态到达稳定态，电子就停止跃迁。否则电子会再次跃迁回之前的轨道，并且以波的形式释放能量。

　　当我们说“光”的时候，一般都是指“可见光”，其实可见光只占有整个电磁频谱的极小部分，只是电磁辐射的少数典型。不同的电磁辐射拥有，十分不同的波长和频率。伽马射线的波长最短，因为其光子的能量最高。可见光位于频谱的中间，波长介于400至700纳米，大概是细菌那么大。在频谱的另一端，无线电波的波长可以高达100公里，而已知最大波长，可能超过十万公里，比地球大得多！

　　从物理的角度看，这些不同的电磁波都是一样的，它们都具有“波粒二象性”，也以光速“c”前进，仅仅是频率不同。当原子或分子由高能态转变为低能态的时候，就会发出各种频率的电磁波，电磁波就是失去的能量。从微观角度看，当原子中的一个电子，从激发态跌至低能态并散发掉其多余能量时，就会发出可见光。同样，光线也能击中电子，被电子吸收，令电子进入能量更高的状态。

　　从宏观角度看，变化的电子能量产生一个振荡的磁场，磁场又产生一个垂直的振荡电场。两种场在空间中前进，传输能量，也传送关于诞生地的信息。

　　最近又有研究纳米科学的物理学家首次证明，光的直接产生是同时存在一个光子、两个光子和没有光子的状态的。同时研究中也指出即便老旧的使用了很多年的光发射器也能够产生这样的量子态，那么这种状态很有可能就是它的固有属性，该理论也极有可能具有普适性。

　　科学家们期望通过对光的这一理论研究发现能够扩展到其他原子系统上，如果真的能够证实这一理论也能够用来普遍地解释其他粒子属性的话，那么此次的发现将是量子物理学的重大突破。

　　薛定谔的猫是奥地利著名物理学家薛定谔提出的一个思想实验，是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。

　　根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是是不可能存在即死又活的猫，则必须在打开箱子后才知道结果。该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题，巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来，以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展，薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。

　　现在可以用我们最熟知的“薛定谔的猫”理论通俗地解释此次的研究成果。薛定谔的猫是物理学及提出的一个实验，将一只猫装在一个有着少量镭元素和氰化物的密闭容器中，因为镭本身的衰变是存在一定的几率的，所以这只猫的死活也就难以定论。如果衰变发生，那么就会触发容器中的机关让氰化物释放，猫就会死亡；不发生衰变，猫就继续活着。

　　而在量子力学理论中，认为镭元素是出于衰变和没有衰变两种状态中的叠加态，那么猫就处于死猫和活猫两种状态，两只不同状态的猫可能是同时存在的，这就是薛定谔的猫理论。

　　但是因为这个理论难以被事实论据证明，所以在许多科幻小说中就有了其他的猜想和假设。诸如《球状闪电》中量子世界在未被观察的时候是存在的，而被观察到之后就会开始坍塌消失，认为量子世界只有一种状态。

　　又比如在《天才在左疯子在右》中精神病人所说的两个不相干的物质粒子本质上是以另一种方式连接着的，只不过其间有东西覆盖了连接的路径，因此在我们眼中它是分开的，这种说法就是认为量子是同时存在三种状态的。

　　当然这些都是科幻中的猜想，不过此次的理论发现或许与上面例子中的后者类似，可以将两个光子看做两个物理粒子。这两个物理例子之间存在连接路径，但是是被覆盖而无法被观察到的。那么此时就有三种状态，即两个光子和路径连起来形成的一个光子、因为路径被覆盖导致看起来分开的两个光子、能看到路径看不到两端粒子的没有光子的状态。这些光子叠加的理论进展将能够为未来的量子通信、量子计算机等技术革命铺设基础路径，值得关注。

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