的傳遞相互作用的基本粒子都是玻色子(包括只存活在傳說中的引力子)。

這個問題大概類似於「我們的世界為什麼是這樣而不是那樣」之類的問題,因為相互作用粒子是玻色子這一點非常重要,如果光子是費米子的話這個世界將會大變樣。

在量子力學中,關於自旋有下面關係:

整數自旋粒子+整數自旋粒子=整數自旋粒子;

整數自旋粒子+半整數自旋粒子=半整數自旋粒子;

半整數自旋粒子+半整數自旋粒子=整數自旋粒子;

根據上面的關係呢,當一個自旋為1/2的粒子吸收或發射出一個矢量粒子時,它的自旋態依然有可能保持在1/2(當然也有可能是3/2)。但是如果它吸收或發射了一個旋量粒子的話,它的自旋狀態一定會發生變化。

比方說在原子中電子發生能級躍遷,電子吸收或發射了一個光子,電子還是電子,只是能級狀態發生了變化,但是你能想像電子吸收了一個光子之後刷地一下自旋變成了0嗎?反正我是無法想像這幅情景,畢竟自旋為0的話那它就肯定不是電子了,那它是什麼?天曉得。


我們知道,自然界的物質形態有很多種。譬如說實物、場、暗物質、暗能量等。其中,暗物質、暗能量佔據了整個宇宙的約 96%。我們日常所提到的物質,嚴格地講應該叫實物――即由原子、分子構成的物質。場是傳遞相互作用的物質,譬如引力場、電場、磁場等。

之所以將它們統稱為「物質」,是因為它們都能相互傳遞能量和動量。這是判斷一個物理實體能否歸為物質的主要依據。

假設沒有場的話,要想解釋這個世界的性質,就不可避免地涉及超距作用。顯然,這是違背因果律的。根據狹義相對論,能量/信息傳播的速度不可能超過光速。

具體地講:假如電場不存在,則兩個電荷之間的相互作用就是瞬時的,進而違背因果律。此外,相互作用的本質,就是物質之間能量、動量轉移的過程。能量的轉移需要時間,它是一個連續的過程。

下面,我們從一個生活中的案例說起:你每天清晨起來,睜開眼看到的就是一系列物體――牙刷,牙膏,漱口杯、水等等。這些物體都是由自旋為半奇數(波函數交換反對稱)的費米子――電子、質子、中子構成的,它們就是構成原子的基本粒子。而當你舉起牙刷,讓它在你口中上下運動的時候,你手指表面的原子與牙刷表面的原子緊密接觸會產生分子斥力,也即電磁相互作用力 ,這個力將改變牙刷的運動狀態。而力是由自旋為整數(波函數交換對稱)的規範玻色子(光子)與物質粒子(電子)相互作用的宏觀表現。光子充當了傳遞分子間電磁相互作用的媒介。

生活中,你也會注意到你自己和你身邊的物體都很穩定,不像電燈泡在打開時發光,熄滅時卻不亮了。這是因為構成物體的費米子之間服從泡利不相容原理,它們相互之間保持著適當的平均距離,因而十分穩固不會塌陷。當然,這也是元素週期表存在的原因。與費米子相對的玻色子,如構成光的基本粒子――光子,卻能連綿不斷地布滿所有能夠佔據的空間(靜質量為 0),並可以在燈泡發光時大量產生,原因是光子數在相互作用的過程中(準確地說是拉矢量中存在導致光子數不守恆的項)不是守恆的,而費米子數目卻是守恆的,因此其表現得並沒有費米子那麼穩定。

發現玻色子的,是印度物理學家玻色。1924 年,玻色寫了一篇推導普朗克量子輻射定律的論文,當中並沒有提到任何古典物理。在開始時未能發表的挫折下,他把論文直接寄給身在德國的艾爾伯特 · 愛因斯坦。愛因斯坦意識到這篇論文的重要性,不但親自把它翻譯成德語,還以玻色的名義把論文遞予名望頗高的《德國物理學刊》發表。就是因為此次賞識,玻色能夠第一次離開印度,前往歐洲並逗留兩年,期間與路易 · 德布羅意、居里夫人及愛因斯坦工作過。


愛因斯坦不僅推薦了玻色的論文,還將玻色的發現推廣到很多情況,這樣,滿足玻色子特徵的粒子,也就滿足了另一種統計,叫做玻色 - 愛因斯坦統計。


光子也有自旋,它們的自旋角動量等於一個普朗克常數。任何粒子,只要它的自旋是普朗克常數的整數倍,就是玻色子。幸好,光子不是構成物質的粒子,否則這個世界就不穩定了,也不會有固體液體了。但光子可以形成激光。我們接下來談談激光。

激光和任何其他光一樣,都是由光子組成的。我們知道,每個光子都有一定的能量。一般生活裏常見的光,比如說太陽光,就包含著許許多多的光子,而且這些光子的能量有大有小。但激光非常特別,它裡面每個光子的能量都一樣大。這就是激光與普通光最大的區別。換句話說,激光裡面的光子處於同一個量子態


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這個問題好比問,為什麼飛機是交通工具?


自旋量子數是整數的粒子叫做玻色子,因為光子的自旋量子數是整數,所以它是玻色子。不是整數的叫費米子。比如電子。不過偶數個費米子組成的粒子也叫玻色子。

光子是分子和份母的一對時間生命規律,是一對份母和分子,父親和分子的一對份母和分子,是一半總系統份母和單一分子,的半球時間生命。所以萬物都是《一對正中和正反的三方統一基準》,都是《一對時間生命》的規律性質原理基準的模型。所以,光子也是半徑和半球的一對時間生命原理模型。


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