Page 121 - 世界学

第三章 微观世界学 105

子核，它们在核磁力程内可以组成一个光子核对。光子核对就是构成电子核的基本
组元。有人认为光子就是正负微电子结成的绕转环，类似于正负微电子电偶极子

+
-
（e ′ +e ′→ γ），但是有绕转半径与转速，并有行进速度和偏旋态。
如果自由中微子俘获的不是微微粒子的剥离核，而是微微粒子本身，它就会形
成携带有微核荷和微电荷的正（负）光子，其量子数为 1/1837（e）。
如果正光子作为单核子，其核外再吸收一个负微光子作为轨道游离子，它就会

形成一个饱和光子，其微核荷和微电荷均为 0，量子数为 1/1838（e）。
正负光子在电磁力程以内相遇又会形成光子对。光子对是由两个光子质核共价

一个正微微光子和一个负微微光子，其量子数为 2/3674（e），微核荷和微电荷均为 0。
在宇宙中，由光粒子形成的宽幅可见光区，主要的就是这种稳定长寿命的、呈
中性的饱和光子和光子对。

从波的角度看，光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量，决定了它
的波长和传播方向；从粒子的角度看，光子静止质量为零，电荷为零，半衰期无限

长。光子是自旋为 1 的规范玻色子，因而轻子数、重子数和奇异数都为零。
光子的静止质量严格为零，本质上和库仑定律严格的距离平方反比关系等价，

如果光子静止质量不为零，那么库仑定律也不是严格的平方反比定律。所有有关的
经典理论，如麦克斯韦方程组和电磁场的拉格朗日量都依赖于光子静质量严格为零

的假设。从爱因斯坦的质能关系和光量子能量公式可粗略得到光子质量的上限：
m=hν/c 2
这里，m 即是光子质量的上限，ν 是任意电磁波的频率，位于超低频段的舒曼

共振已知最低频率约为 7.8Hz（赫兹）。
这个值仅比如今得到的广为接受的上限值高出两个数量级。

光子能够在很多自然过程中产生，例如：在分子、原子或原子核从高能级向低
能级跃迁时电荷被加速的过程中会辐射光子，粒子和反粒子湮灭时也会产生光子；
在上述的时间反演过程中光子能够被吸收，即分子、原子或原子核从低能级向高能

级跃迁，粒子和反粒子对的产生。
在真空中光子的速度为光速，能量 E 和动量 p 之间关系为 p=E/c；光子的静质

2
2
2
量为零，但有相对论质量。在相对论力学中科学家们把E =p ∙c 这一部分产生的能量，
2
再代入回 E=mc ，既有能量，又有光速，光子的相对论质量就有了。