138亿年以前,宇宙大爆炸时,远在人类出现之前,第一缕光就在广袤寂静的宇宙中出现了。
如果宇宙中的第一个光子现在仍然以光子的形式存在着,那么它已经138亿岁了。
问题是,是宇宙大爆炸产生了光,还是光创造了宇宙呢?这可以从爱因斯坦的质能方程中得到启发。
质能方程可以解释日常生活中的很多现象。
比如说,两辆完全相同的小汽车,运动之后的小汽车的质量要比静止不动的小汽车的质量更大一些。
为什么运动会导致质量的增加呢?
这是因为车子开动后,各种齿轮等都在运动,它们都具有动能。
既然质量和能量之间是可以互相转换的,质量可以转化为能量,那么理论上,能量也可以转化为质量。光是一种电磁波,电磁波都携带有电磁能。
也就是说,质量方程也在表达一个看似违背了常理的观点:光可以产生物质。
1934年,美国物理学家布莱特和,发表论文提出,如果把两个光子加速到接近光速,使它们撞在一起,就能产生正负电子对,即反物质和物质。
2021年7月,美国布鲁克海文国家实验室有了一项惊人的发现。
被加速的重离子作为光源而不是光子束,带强正电的重原子核在极高的加速度下,会在周围产生强烈的电磁场,类似于光子云。
也就是说,当重离子在粒子加速器中移动时,它是被一团光粒子所包围着的。
当两个这样的重原子核在加速器中,朝对方撞过去时,它们的光子云就会相互作用。
被大大加速的高能光粒子发生碰撞,按照布莱特-惠勒的理论,这个过程中应该会出现成对的电子和正电子。他们使用相对论重离子对撞机将两个金原子核
加速到接近光速,并进行碰撞,结果捕捉到了6千对电子和正电子。
布莱特-惠勒过程得到了验证:光真的可以产生物质!其实在日常生活中,我们也可以不用科学实验证实,光可以产生物质,比如植物的光合作用,借助太阳光的照射,生成了各种植物、果实。也就是能量变成了质量,反过来,植物燃烧后,质量又变成了能量。在这两个相反的过程中,光都参与其中。光进去,能量就变成质量,光出来,质量就变成能量。
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