Hvordan går en foton frem til lysets hastighed så hurtigt?

CERN's supercollider | Brian Cox (Kan 2019).

Anonim

Ikke kun optræder en foton bogstaveligt i eksistens ud af ren intethed, men det er også, så snart det er født, bolte væk på 300 millioner meter per sekund. Nej, det accelererer ikke, det eksisterer heller ikke eller det gør det, og hvis det gør det, kører det altid ved lysets hastighed, indtil det genoptrykker sig i intet, når det absorberes.

Fotoner accelererer ikke, men rejser allerede på 300 millioner meter per sekund, når de udsendes. (Foto Credit: Pexels)

Fødsel af en Photon

Elektroner bor i atomer i forskellige energiniveauer. Når vi exciterer elektroner ved for eksempel i tilfælde af en pære, opvarmning af wolframatomer, hæver vi dem til højere energiniveauer. Naturen søger imidlertid stabilitet; elektroner abhor klatring til højere niveauer. For at opnå stabilitet falder elektronerne tilbage til deres oprindelige eller endog lavere niveauer. Når en elektron gør dette nedadgående spring, udsender atom et foton. Da millioner og milliarder elektroner samtidigt falder ned til lavere niveauer, frigiver wolframen en massiv strøm af fotoner.

Så i det væsentlige bliver lys eller et foton født, når en elektron overgår fra et højere energiniveau til et lavere energiniveau. Imidlertid spørger forfatteren:

Hvis du skulle kigge inde i et atom, ville du finde en skjult hær af usandsynlige fotoner, klar til at bakke på elektronens kommando?

Altså nej. Elektronen hopper til et lavere energiniveau, fordi det kræver stabilitet, og for at opnå det skal den miste den energi, der tvang den til at klatre i første omgang. Som artiklen forklarer:

Universet, i modsætning til i tilfælde af varmeenergi, kan ikke sprede denne organiserede energi; det skal sætte den ekstra energi til noget brug. Resultatet er øjeblikkelig oprettelse af et foton; det optræder bogstaveligt talt i eksistens ud af ren ingenting, uanset hvad det er.

Hvordan fotoner er skabt. (Foto Credit: Brighterorange / Wikimedia Commons)

Den udstrålede foton kommer bare til at rejse eller rejser allerede på 300 millioner meter per sekund. Det accelererer ikke fra 0 m / s til 300 mio m / s øjeblikkeligt. Nogle kan tilskrives denne excentricitet til en fotons fuldstændige mangel på masse, men det er ikke sandt. Når en fri neutron efterhånden falder ned til en proton, skaber en elektron og en anti-neutrino i processen, er det også ud af ren intet, forvisset, at den udstrålede elektron konstant er ved at rejse med en fast hastighed. Det accelererer ikke på trods af besiddelse af masse. Så hvad i verden foregår?

En bedre forståelse opnås, når vi ser på en foton - og en elektron, for den sags skyld - ikke som en stiv orb, ikke som en partikel, men som en bølge som en krusning i en dam.

Photonen som en bølge

Elektroner opfører sig som bølger, da de efter at være blevet lanceret gennem to slidser tegne et interferensmønster, det meget fingeravtryk af bølger, på en skærm foran dem.

En elementær partikel kan betragtes som en forstyrrelse eller excitation i dens tilsvarende bølgefelt. Så, mens en elektron er en forstyrrelse eller excitationen af ​​elektronfeltet, er en foton en forstyrrelse eller excitation af det elektromagnetiske felt. Det er en krusning i den elektromagnetiske dam. Husk nu, at krusninger i en dam, der er fremkaldt af en sten, der kastes i det, ikke accelererer; de starter ikke som ubevægelige og opnår hastighed gradvist. I stedet udstråler de udad, så snart stenen rører ved vandet. Fotonen eller den elektromagnetiske bølge rejser allerede på 300 millioner meter per sekund, fordi det er sådan bølger opfører sig!

(Foto Credit: Pixabay)

Hvis du finder dette absurd, skal du ikke bekymre dig, du er ikke alene. Den absurditet stammer fra det faktum, at vi har en tendens til at fejre kvantemekaniske partikler til hverdagens massemængder , som, når de udsættes for en kraft F, accelereres med en m / s² . Kvantemekaniske partikler er dog alt andet end dagligdags genstande; de er i modsætning til noget, vi endnu har stødt på. Selv Nobelprisvinderen og et af de mest strålende sind fra det sidste århundrede, Richard Feynman, trods at være en pioner for Quantum Electrodynamics (QED), muserede: "Hvis du tror du forstår kvantemekanik, forstår du ikke kvantemekanik .”