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法拉第的猜测显然是对的。
电磁场就是产生光波(勒内·笛卡尔和托马斯·杨都论证过)的介质。
如果振动一个电子(带电、有磁性的粒子),我们就能创造一个以光速向外传播的波。
然而我们看不到它,因为对人眼来说,光束的能量太低了,但无线电天线可能会接收到它。
如果我们以每秒数百万次的频率振动电子,就可以看到电磁畸变,电子会依次发出红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛蓝光,最后是紫光。
如果振动得再快一点,波的能量就会变得非常大,以至于再一次隐形,它会绕过我们的眼睛,就像尖厉的狗吠声会绕过我们的耳朵。
再继续,电子还能发射出紫外线和X射线。
从本质上来说,手机、广播发射机、Wi-Fi集线器、蓝牙发射器、微波炉、红外遥控器和X射线扫描仪等设备都是手电筒。
它们的发光频率(一种测量波函数振**快慢的方法)可能太高或者太低,以至于我们的眼睛看不到,但所有的电磁波都是一样的。
从概念上讲,穿过玻璃的手电筒光束和穿过人类皮肤的X射线没有区别。
波的能量和材料的电子壳层之间的间隙决定了波被反射还是通过。
这两个例子的原理是一样的。
电磁波是有颜色的,人眼只能看到其中的一小部分。
法拉第让我们知道自己有多么盲目。
我们在夜晚看到的星星不只发出可见光,还发出无线电、微波、红外线、紫外线、X射线和γ射线。
我们在夜晚能看到星星,这一事实也告诉我们,太空和地球一样存在电磁场,否则就没有传播能量的介质。
电磁场布满宇宙的每一个角落。
你现在就身处其中。
你的眼睛能看到这一页的文字,是因为这一页的电子在能级之间跳跃,扰动了周围的电磁场,这些电磁扰动通过电磁场射向你的脸,最终到达眼球。
接下来,视网膜后部的电子吸收了这些电磁扰动,通过视神经把电流输送到大脑。
从字面上理解,电磁场中的振动是你唯一见过的事物。
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我们谈到了场的波动,到目前为止这都是经典物理的内容。
但我们知道,多亏了普朗克和爱因斯坦,光能被分割成一块一块的光子。
因此,在20世纪20年代末,退隐的英国物理学家保罗·狄拉克决定发明一个术语“量子场论”
,来解释电磁场。
在一个人死后去追溯他的心理倾向是很不明智的,但保罗·狄拉克很可能有自闭症。
他不在意社交中的寒暄,也不渴求声望和魅力,他只从字面上理解人们的话。
他非常缄默,以至于他的学生开玩笑地发明了“狄拉克单位”
这个词,指每小时说一个词的讲话速度。
[2]
我还要讲另一个笑话。
你听说过神奇拖拉机吗?它沿着路走,变成了田野(3)。
这个笑话(勉强)说得通,因为拖拉机变成田野的想法是荒谬的。
拖拉机这样的庞然大物不可能变成平坦的田野,因为物质和场是不同的东西,它们不可能相互转换。
但在量子场论中,我们正是这样做的。
光子是一种粒子(它是稳定的),但由于它具有波动性(波是背景介质中的一种振**),因此必然有一种场是随着光子振动而产生的。
在经典物理中,我们认为电磁场上下起伏;但在量子力学中,我们认为能量是场中的孤立光点,就像心脏监护仪上的峰值。
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