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牛顿一句话被后人指错 事实胜于雄辩(实验结果大快人心)

句子大全 2023-12-22 03:55:01
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任谁都知道水是由大量水分子组成的,而一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成,所以我们也可以认为水是由大量粒子构成的。那么光是什么构成的呢?牛顿在几百年前就讲过了,光是由粒子流构成,他还为构成光的粒子起了一个好听的名字——光子。但同样是物理学家的惠更新却不赞成牛顿的观点,他认为光是波。通过大量的实验计算,最后证明牛顿错了。

其中最著名的一个实验叫做双缝实验,两个木板平行放置,将其中一个木板开两条缝隙,当光通过缝隙后照在后面的木板上,你认为会发生什么呢?如果按照牛顿描绘得光的粒子图像,光是以一颗颗粒子的形式通过这些缝隙的,这些通过缝隙的光就会集中在后面木板两条平行的小区域,就像下图一样。可实际上,这一实验在真正在进行时却出现了与理想中完全不同的画面。

当光源被打开时,后面的木板并不只有两条光区域,就像下图表现的那样,甚至出现了多条光区域。这至少证明如果按照牛顿的思路,这一现象是违背常理的。所以只剩下两个选择,要么实验的某一步错了,要么就是牛顿错了。但通过实验结果,我们确实看到了这神奇的一幕,显然,牛顿错了。

那么我们换个思路,光就是波,实验的结果就可以证明。但我们也要论证一下,当水波涌向障碍,穿过缝隙时会一圈圈向外展开,就像拿起一颗石子扔到池塘。有意思的地方在于,当波重叠时会生成新的相对的波。当波峰相遇时波动会加强,波峰和波谷相遇时波动会减弱,这是因为波重叠后一部分的波会抵消。这很像我们坐船时的场景,有时很颠簸,有时又很平静。

光也是这样,显示在后面木板明亮的地方就是光的波峰相遇的地方,暗区域则是波峰和波谷相遇的地方,这就是有名的双缝干涉实验。不过正是这个实验,牛顿的光粒子说失败了,虽然在多年以后科学家接受了光粒子学说,但在当时,牛顿就是错了,当然这也为后来的麦克斯韦光的波动观奠定了基础。

光粒子说并不只被牛顿肯定,爱因斯坦也认为光是粒子的形态,但与牛顿不同的是,尽管爱因斯坦说的也是光粒子,但不知为何也表现着波动的特征。在微观世界中,我们必须要摆脱事物要么是粒子、要么是波的宏观世界直觉;也必须接受一个事物可能既是粒子、也是波。

牛顿错了么?他可能并没有错,光就是粒子组成的;但他可能也错了,因为光也保留着波的特征。如果要对光做一个全面的概括,相信“波粒二象性”更能深入人心。光就是这样,奇妙且自由,不过这种微观世界的事物,我们也的确很难用直觉来判断它

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