光子再現新特性，光子「無時性」打開微觀世界第一道門

篇前言：

本篇文章不但對光子的最新特性進行了詳細分析探討，還對上一章光子的「量子糾纏對立守恆定律」又進一步進行了更加詳細透徹的分析探討，兩者結合更加深入透徹地對光的本性和運動規律進行了全面分析討論。喜歡量子物理學的朋友，希望能認真看完，相信或多或少對您都會有點兒收貨的。

正文：

有物理哲學家言：解開光的秘密，也就打開了宇宙之門。

光，我們對之既熟悉又陌生。熟悉是因為，每天我們都與「光」打交道，我們眼睛之所以能看到世間萬物，正是因為藉助於光。植物的生長，離不開光合作用；我們每天的生活，更是離不開光的各種用途。光對人類的作用，體現在醫學、通信、能源、照明等各個方面。如果沒有光，即使地球不停止運轉，估計人類的文明發展也會停滯不前。

之所以陌生，是因為我們人類對光的本質還並不完全了解。物理學上對「光」的解釋和定義是，攜帶能量的載體，光就是電磁波，光具有波粒二象性，光在真空中的傳播速度是恆定的，光是宇宙中最快的速度。而光速不變理論，正是愛因斯坦建立相對論的基礎；推論光速為宇宙最快速度，也是愛因斯坦相對論存在的基礎。但是，光為什麼具有波粒二象性？光真的是宇宙中最快速度嗎？光在真空中的傳播速度真的是恆定不變的嗎？至今沒人能給出絕對肯定的答案。探索科學，探索宇宙，水木長龍與您繼續我們的探索之旅。

根據愛因斯坦狹義相對論，物體運動速度越接近光速，其相對時間就會變得越慢，當等於光速時，時間就會靜止。因為現實中的物體都有靜止質量，隨著速度的增加，所需要的能量也會逐漸增大，當接近光速時，所需能量會趨於無窮大，故而愛因斯坦預言現實中沒有物體可超越光速。

這真是為人類遨遊宇宙的夢想潑了一盆冷水。因為連光速都達不到的話，對於目前人類已經探測得到的930億光年直徑的宇宙而言，想要在有生之年遨遊遍可探測的宇宙範圍，幾乎是痴人說夢。其實，不用說宇宙，單銀河系即使花費一個人一生的時間以光速飛行，也無法飛完其千分之一，更何況不能超越光速呢？！而事實是，以人類目前的科技，連太陽系尚未飛出去。看來，如果不超越光速，就等於澆滅了人類遨遊宇宙的夢想火花。人類豈能就此甘心？

而這一切都與光有關。

假如光速不是宇宙最快速度，假如光速在特定條件下即使真空傳播也可以改變速度的話，人類有朝一日，說不定就可以實現遨遊整個宇宙的夢想。可是如果光就是宇宙最快速度的話，人類就真的無法超越光速嗎？

想想與光賽跑的情景，和光手挽著手齊頭並進，會是怎樣的感覺呢？愛因斯坦很小的時候就思考過這樣的問題，難怪人家能成為偉大的科學家，提出前無古人，至今無來者的偉大相對論呢，人家從小就熱愛科學，愛動腦筋。

只是和光賽跑的問題，愛因斯坦雖然從小就開始了思考，真正想明白卻花了將近十年時間。最後得出一個讓他童年夢想破滅的答案，那就是人類永遠無法和光手挽著手賽跑，即使以光速飛行，光速相對還是光速，而不是靜止的0。這就是後來愛因斯坦建立狹義相對論使用的兩個基本假設：光速不變原理和相對性原理。

為什麼光速無論絕對的還是相對的，都是恆定不變的速度呢？

這就是光隱藏的另一新特性——光的「無時性」。即對於光子而言，沒有時間可言。而這也正好吻合愛因斯坦的相對論，達到光速，時間靜止。其實，光子的時間是根本不存在的。時間不存在，也就意味著，我們三維時空的時間，對於光子而言，形同虛設，毫不受其影響。既然時間對光子失去了存在的意義，光子的運行狀態又會是怎樣的呢？

我們可以先思考一下對於我們而言，如果時空突然變成了空間，時間不存在了，會是怎樣的情景呢？很多人首先會想到自己永遠不會變老了，自己可以永遠保持當前的年輕容顏，甚至熱愛物理科學的朋友，還會進一步思考到，如果時間不存在了，也就沒有了過去、現在和未來之分，這樣不就等於原先的過去時空、現在的當下時空和未來的未來時空，從串聯變成了並聯嗎？即我們可以隨時（其實已經沒有時間，為了方便表述，我們才用的「隨時」）看到過去、現在和未來的景象。

那麼對於對時間失去了任何感覺的光子，又會是怎樣的狀況呢?

因為光子速度已經達到光速，故此時間對於光子而言，形同虛設，時間即使存在，也如同不存在。既然時間不存在，光子便可以在零時間內到達宇宙的任何地方。換句話說，也就是，即使宇宙中只有一個光子，它也會如同充滿了整個宇宙般，無處不在（如果沒有碰到被其他物質吸收的話）。

現在我們再回過頭來解釋一下，光為什麼具有波粒二象性。

上一篇文章，水木介紹了「量子糾纏對立守恆定律」，很多讀者朋友都看不太明白。本篇文章我們結合光的「無時性」，與「量子糾纏對立守恆定律」一起，再詳細分析探討一下，光為什麼具有波粒二象性，從而推開微觀世界緊閉的第一道門，向宇宙隱藏的真相再邁進一步。

量子糾纏對立守恆定律，主要針對於光子而言。所有的光子都是孿生光子，都處於量子糾纏狀態中。為什麼呢？因為光子具有「無時性」，時間對於光子等於不存在，所以，即使一個光子也可以充滿整個宇宙，故此，我們不難得出，所有的光子都是處於糾纏狀態中的孿生光子。

那麼，為什麼說遵從「對立守恆定律」呢？首先，所謂的「對立」，並非指的是完全相反的對立，而是整體成員（此處指所有的孿生光子）共同遵循著某一特定的統一規則，為了維持整體系統按照約定的規則運行，所有的內部成員（此處指所有的孿生光子）都必須時時調整自己的運行狀態和相對位置。如果其中一個成員（孿生光子）不小心離開了自己堅守的崗位，必然會通過量子糾纏關係瞬間影響到其他的成員（其餘孿生光子），從而導致為了維持整體系統的不變性（即我們所說的守恆定律），其餘的成員（其餘孿生光子）隨著那個出格的成員都在同一時間（其實就是0時間）調整和改變了自己的運行狀態和相對位置。

比如，一群孿生光子正波動著向前運行，當其中一些光子在前進中受到障礙物的阻擋後，或被吸收，或被改變運行狀態和原先波動的位置規律，那麼其餘的成員孿生光子就會在0時間內做出相應的狀態調整，從而盡量去恢復被擾動的原先整體系統所遵循的運動狀態。但是，有時候擾動太大，也就等於破壞掉了整個系統的量子糾纏關係，從而導致整個系統的光子很難在我們的時間內（對我們而言，非對光子而言，因為時間對我們並未失去意義，我們仍然依賴於時間）恢復到原先整體系統維持的守恆狀態。

正因為此——光的「無時性」和「量子糾纏對立守恆定律」的特性，光才會呈現出波粒二象性。具有粒子性，是因為光實則是由一個個光子聚集而成；具有波動性，是指所有光子構成的的整體系統遵循「量子糾纏對立守恆定律」——整體波動運行規律。故此才會在單粒子雙縫實驗中，即使一個個發射光子，依然可以在屏幕上形成干涉條紋——它們早知道自己該怎樣運行，早知道彼此在屏幕上應該選擇哪一個位置作為自己的落腳點。

延遲選擇實驗道理相同。一旦人為插入第二塊半透鏡，也就等於人為干擾改變了光子們所遵循的「對立守恆定律」，所以干涉條紋消失，或者光子像又退了回去重新進行了路徑選擇般（實則光子無處不在，所有光子皆處於量子糾纏狀態，它們為了維持整體的運行規律，任何光子的狀態改變，都會影響到其餘光子瞬間發生相應狀態的調整）。實際上，只要光子尚未到達目的地，隨便改變出發和目的地之間的設置，光子都不會倒回去重新進行路徑選擇，而是彼此會通過量子糾纏關係相互感應並計算自己最恰當的落腳點。

今天的分享就到這裡，感謝對水木的支持。

本篇文章「水木長龍」原創，轉載標明出處，謝謝！

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