当光被发射后一定会被吸收吗?

2016.09.13 来源: 互联网大字

如果一个原子吸收了一个光子，很明显这个光子必定是由另一个原子或分子在更早之前发出的。另一方面，如果一个原子发出一个光子，这是否意味着它在未来必须要被另一个原子吸收呢?

从直观上来说，这似乎是一种非常奇怪的想法，好像如果没有一堵用于照射的墙，手电筒就不能发光一样。然而，物理学似乎暗示如果吸收光子就必定会发出，如果发出光子就必定会吸收。所有这一切都可以归结为物理学的时间对称性，这也是物理学**理查德?费曼(Richard Feynman)的博士论文所研究的话题。

物理学**费曼，被誉为三大物理学全才之一

物理学的一个基本思想就是物体之间的简单交互在时间反演下是对称的。例如，假设你做了一个两个台球互相碰撞和反弹的视频。如果你倒着播放视频，这仍然看起来就像两个台球碰撞的情景。

对于一个简单的交互，没有办法确定哪一个版本的视频是“向前”，哪一个是“向后”。当把这个应用到电子和光子之间的相互作用时，吸收一个光子看起来**就像发出一个光子的“倒放”。这意味着如果一个光子被吸收就必定会被发出，由于时间对称性，发出的光子就必定会被吸收。

如果你考虑天文距离，这个想法还会变得更加离奇。如果你抬头仰望夜空中的仙女座星系，你所看到的光已经传播了大约250万年之久。这意味着在250万年前由仙女座星系中的一颗恒星所发出的一个特定光子必定以某种方式“知道”它将到达你的眼睛。事实上，由于相对论，从光子的角度来看，你的眼睛在恒星发出它的一瞬间就吸收了它。你可能会回避这种想法，但是如果我们反演这件事，你就没有疑问你所看到的光是在250万年之前发出的。在相对论中，这两个是相同的，因为因果关系取决于你的立场。

物体之间的简单交互在时间反演下是对称的

费曼的研究所显示的是，尽管这很奇怪，但所发出的光被吸收的要求并不违反因果关系，这被称为惠勒-费曼吸收体理论(Wheeler–Feynman Ab***ber Theory)(费曼是约翰?惠勒的教学助理)。然而，这个模型存在一些问题。特别是费曼假定电荷不能自我相互作用。换言之，电子不能放出光子，而只是之后重吸收它。当然，没有真正的原因使得这个被禁止，但是如果在这个理论中这样假定，将会使得相互作用出现分歧并且模型失效。这使得费曼*终放弃这个模型，但它深刻地影响了他对量子电动力学的发展，他因后来这项工作而被授予诺贝尔物理学奖。

因此发出的光子必必定会被吸收吗?我们不确定，但我们不能排除这个想法。这可能是当我们观测从*遥远的星系发出的光之时，我们探测到的光子仅仅只是一路旅行到达目的地而已。

投稿作者：孤芳不自赏46

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