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"光子是物质的最基本粒子″令人诧异却合情合理!

"光子是物质的最基本粒子″令人诧异却合情合理!
2019年07月05日 14:56 新浪网 作者 武汉夜生活的夏天

  物理学界在探索物质的本元"基本粒子”的道路上从未停止过脚步。但至今为至,确切的经得起推敲的物质基本单元却完全没有被找到。就算是2013年欧洲核子中心发现的"希格斯玻色子″在粒子标准模型的推演中也矛盾重重。

  理论上理解基本粒子首先应该是物质的最小单元且不可再分,也就是尺度是点状,质量趋于零;再者应该含有最小单位的信息量,是信息的起点;最后应该具有最普适的物理特性,简单且优美。

  而我们生活中最普通最简单的光子却正好符合了以上所有条件。当然这个光子不仅仅是可见光,还包括电磁波的其它一切形式。

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  我们都知道光子的静止质量为零(经典物理认为光子无静止质量,现代物理实验测出了光子的质量上限,可以被认为几乎为零),"零″意味着没有,符合了物质极限的概念。

  香农信息论认为信息是所有物质体系的一种基本属性,即物质组织化程度的度量。一个体系的信息所反映的是其可能的存在状态的量值,对这个量值进行度量,以二进位数进行编码,以比特(bit)为单位。一比特信息是两个相等的可能性之间决定的所有信息量。一比特是信息含量的最小数值。

  基本粒子所含的信息量应该是最低的,而光子的自旋为整数1,方向却有正反两种。因此单个光子的最少可能存在状态是2¹个,信息量值就是1比特。所以光子从信息量的角度符合基本粒子的特征。

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  而电子有两种电荷两种自旋,它的可能存在状态是2²个,所以单个电子的信息量值是2比特。电子和反电子互相湮灭能生成一对光子,同样一对高能光子相撞也能生成一个电子。另外原子的外层电子在获得额外能量时也能释放光子,同样光子也可以被电子捕获成为电子能量的一部分。就如同平常生活中光源在获得电能或热能的时候能发出光,而太阳光被我们的衣物吸收而感到温暖。这充分说明了光子组成了电子,光子是电子的基础单元。

  同时也说明了没有静止质量的光子通过转化生成了有静止质量的电子,而这其中的变化无非就是电子增加了信息量从而获得了静质量(1比特到2比特)。这就证明信息量就是静质量,物质就是通过光子的不同组合或最小信息单元的叠加而形成的。光子之间的相互作用形成各种粒子,各种粒子进而形成更高信息量的原子。原子的静质量就是各粒子本身的位能和各粒子间互相作用的动能的总和。虽然我们不能观测到原子内部单一的光子,但原子确是许多光子的组合。

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  这一点我们也可以从熵增原理进行反证。在一个孤立的没有给定任何制约条件的物理体系里,随着时间的推移,熵值会无限增大,也就是秩序会越来越混乱。

  而信息量代表着秩序和规范。熵增的同义,就是信息的不断丢失,静质量的不断减少。熵增的方向就是把所有物质分解为各种粒子,各种粒子进而分解成静止质量为零且信息量最低的最基本粒子。这时最基本粒子的速率就达到了光速,而整个物理体系的最终信息量就为零,总静质量也为零。

  从相对论可知,一个静质量不为零的物质是不可能加速到光速的,但我们认为它可以被分解成光速的光子。因而光子是静质量为零,信息量为1比特的粒子,它就是物质最基本的粒子。也就是说速度极限的光子,也是信息最小的粒子,是基本粒子无限细分的极限。

  光子具有量子性,电磁性。光速是我们宇宙的物理常量,这是光子的普适性。宇宙是由光子组成的,它的物理特性,物理常量深远影响着宇宙的物理规律和物理常量。同样,由光子组成的我们人类自己也被限定在了光子所有的物理特性内而不可超越。

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