一元二态物理与现代物理学观点对照
现代物理学观点
一元二态物理即系统相对论观点
光子、电子等是基本粒子
cn粒子是真正的宇宙之砖，它是构成光子、电子、质子等粒子的最基本单元，也是最小的光子。
真空是量子场的特殊形态
真空（空间）由爽子构成，是物质的一般形态；cn粒子是单爽子涡环，它是物质的特殊形态。
存在反物质和反粒子
不存在反物质和反粒子，所谓反粒子只是一个粒子的镜像粒子而已。
物体之间存在物理意义上的接触
宏观物体之间不存在物理意义上的接触。一切宏观物体之间的接触都具有相对性，本质是它们临界场的相互接触。
渐进自由是微观粒子之间的一种作用性质
渐进自由是对微观粒子之间引力与斥力相平衡的描述，是相互作用的复合力性质在微观领域的体现。
光具有波粒二象性
光的本性是粒子，光子场随光子一起运动和转动，而看起来像个“波包”。
双缝干涉实验证明了光子具有波动性
该实验所呈现出的所谓“波动性”，是光子与缝隙上的临界场发生相互作用的结果。
自旋是基本粒子的一种内禀性质
自旋就是自转，自旋量子数是对粒子的场结构的旋转对称性的一种描述。
引力是空间弯曲产生的一种效应
空间与场的本体都是爽子流体，所谓“空间弯曲”类似爽子流体的等密度线，引力本质是中性场之间的耦合力。
四种基本力区分为长程性和短程性两种
作用力的长程性和短程性是由物体或粒子的场强衰减步长（即场源半径）所决定的。
自然界中存在四种基本力
所谓的四种基本力是相统一的。它们本质上是描述了不同物体（粒子）或不同性质的场之间的一种相互作用。
物体运动状态的改变不影响其受力的大小
以太阳系为例，行星的运动是一种协变运动，遵循最大作用原理。即运动与受力相互关联。微观中的原子系统亦如此。
EPR实验否定了决定论
EPR实验证实了多体系统中的随机性，不能作为不确定性原理的证据，更不能视为否定决定论的判据。
物体间的相互作用存在不受距离限制的超距作用
一切物体都有有限的场域，只有场域相互接触的物体之间才存在直接相互作用。
用量子理论可以统一广义相对论
量子理论和广义相对论分别描述了微观粒子的极性场性质和宏观宇观世界的中性场性质，这是两种完全不同的性质。
地面物体之间都存在相互作用
地表物体的场域边界位于其临界场中，即物体没有外场，因此水平方向上有间隙的物体之间不存在直接相互作用。
物体的运动具有相对性，但物体的运动性具有绝对性
物质的运动具有绝对性，这体现为场的动力学性质；物体的运动具有相对性，这取决于所处的环境场。
不存在绝对静止的空间
物体或粒子的场是它的伴生场而随其一起运动，这个场域就是相对物体静止的空间，又称物体的绝对空间。
原则上讲，参照系可以任意选取
从系统相对论的场域原理和相互作用原理可知，参照系不能任意选取。观测对象所处环境的场源才是它真正的参照系。
天体周围的空间是弯曲的
天体周围的空间是天体的引力场域，它存在空间能量密度分布，空间能量密度的等密度线可以约化为一系列同心圆。
天体凸透镜效应是天体使其周围时空曲率增大所致
天体凸透镜效应是光子受天体引力场引力作用所导致。类似地，光的衍射或折射是单缝或介质边沿临界场作用的结果。
引力场只产生引力作用
引力场并非只对物体产生引力，在静止轨道以外的静止物体将受到地球引力场的斥力作用，这种性质称作了暗能量。
距离太阳越远行星的公转速度越低
行星处于太阳的引力场域中，因此行星的运动只能以太阳引力场为参照系，距离太阳越远行星的公转速度越高。
地球相对微波背景的速度约为390±60 km/s
这与以太阳引力场为参照系时得到的地球公转速度是相吻合的。可见“地球公转速度为29.8km/s”的认识有误。
光在真空中的运动速度为光速常数c
不同的光子或光子在不同的场强中，光子的速度都是不同的。光速常数c可约化为地表可见光速。
质量和电量都是基本物理量
质量和电量都是导出物理量，质量是对粒子中性场的宏观描述，电量是对有质量粒子极性场的宏观描述。
万有引力定律具有普遍适用性
以地球为例，万有引力定律适用于地球卫星静止轨道以内的近地区域，在这个区域之外万有引力定律不适用。
粒子物理标准模型给出了大部分质量的来源
当纯极性场的光子并列凝聚在一起形成电子、质子等单粒子时，在它们端面上出现了中性场，质量也就随之产生了。
理论预言存在希格斯粒子
现实中不存在所谓的“希格斯粒子”。
光子静止质量为零
光子是纯极性场的粒子，它没有中性场，故其静止质量为零。但光子与中性场之间存在相互作用，如天体的凸透镜效应。
爱因斯坦的质能方程解释了核能的来源。
核能源于处于激发态的原子核释放出的光子，核原料只是释放核能的一种工作介质而已。爱因斯坦质能方程只能视为能量与质量关系的定性描述，而不能作为定量计算公式。
自然界存在正电和负电两种性质相反的电
电没有正负之分。负电场是一种协变电场，正电场是一种本征电场，它们本质上都是极性涡通量形成的场。
强核力具有电荷无关性
强核力是质子之间中性场耦合力为主、极性场耦合力为辅的复合作用力，与所谓电荷没有关联。
磁场是一种无源场
所有的场都是有源场。磁场的场源是原子核或自由电子。
电场与磁场相互激发而形成正交电磁场，并不断向外传播
“电场激发磁场”就是电流磁效应，但“变化磁场激发感生电场”必须有导体存在，否则“感生电场”也就不存在。当然二者也并非正交。总之，“正交电磁场”的观念是错误的。
通电导线之间存在安培力
电流产生磁场的相互作用本质上是导线表面螺旋运动的自由电子之间的相互作用。
永磁体内存在分子电流
通常，永磁体的磁场是由原子核耦合极性涡通量溢出永磁体后所形成。地球磁场的形成原理亦如此。
狄拉克预言存在磁单极子
磁场本质是原子核或定向运动的自由电子所形成的耦合极性场，因此所谓磁单极子是不存在的。
电子既有质量又有一个单位的负电荷
电子既有极性场又有中性场。电子的电荷是对它的极性场性质的描述，电子的质量是对它的中性场性质的描述。
核子之间的相互作用具有强力性质
所谓“强力”是对以核子之间中性场耦合力为主、极性场耦合力为辅的复杂相互作用的描述。
原子核中的中子都位于核的表面
原子核由质子和电子组成，电子附着在核的表面并与相应的质子一起构成所谓的“中子”，因此中子都位于核的表面。
电子显微镜下的原子核就像一团软胶
处于稳态的原子核是全身长满“毛发”（光子）的毛茸茸的椭球体。在显微镜下观察，随着原子核的不断转动，看上去如同悬浮的液滴一样形状不断变化，就像一团软胶。
核内的质子数或中子数为幻数时，原子核特别稳定
根据系统相对论的原子核模型，所谓幻数核是指核结构对称性较好的原子核。这种原子核当然会特别稳定。
原子都有自己的特征谱线
这是由原子核所特有的核结构所决定的。
理论预言质子会发生衰变
任何粒子都有它的稳态边界。通常的实验条件（我们所处自然环境）位于质子的稳态边界内，故质子不会发生衰变。
天然放射性元素集中在重元素区
核子数越大的原子核，其表面的光子、电子和核子受到相邻原子核更大的作用力，而越容易从核体上分离出来。
理论预言存在稳定超重核
从“重核可以衰变为较轻核”中可推得，天然重核中应有一些由更重的核衰变而来，因此在地球内部应存在超重核。但这些超重核的稳态温压区间非常小，故无法在地面找到。
光具有衍射、折射、全反射等特性
入射光子从地球引力场进入介质表面的临界场后，光子受到介质临界场的耦合引力作用，运动方向偏向介质。
赫兹实验证实了电磁波
赫兹实验中发现的“电磁波”，实质是在发射装置周围疏密相间的光子群向外扩散运动而形成的“波”。从这个意义上讲，光子是“电磁波”的载体，而不是电磁波本身。
光电效应是电子吸收光子能量后而跃出金属表面
如同浮于水面的小球受到向下的冲力后会反弹出水面一样，悬浮于临界场的自由电子与光子碰撞后也会反弹出临界场。
康普顿散射实验证实了光的粒子性
该实验表明光子可以“衰变”。与其说康普顿散射实验证明了光的粒子性，不如说该实验证实了光子存在结构。
宇宙谱线红移是河外天体退行的反映，即宇宙学红移
类星体辐射出的光子穿越太空到达地球的旅行中，难免会穿越黑洞史瓦西半径内的空间，导致光子两端部分cn粒子的散解而发生衰变。
宇宙谱线蓝移是河外天体视向运动的反映
星体光线从黑洞光圈层穿越时，该区域中的一些cn粒子与飞行中的光子发生凝聚（光子聚变），形成更大的光子。
热是分子、原子的运动在宏观上的反映
热的本质是指物体或系统内的光子能量，相应地，温度是指光子的能量密度。
热与功可以相互转化
气体对外做功是其体积变化引起，而非热量转化为功。
永动机是不存在的
那些只辐射光子的弱放射性元素就是一台“永动机”。
绝对零度是自然界中的极限温度，只能无限靠近而不能达到
温度的高低与光子能量密度相对应。绝对零度即-273.15℃与某个光子能量密度值相对应；光子能量密度值为零时对应的摄氏温度为-∞，但整个宇宙中并不存在这种状态。
太阳系行星轨道分布基本遵循提丢斯-波特定则
太阳系行星轨道分布是由行星早期的星云子涡半径所决定的，提丢斯-波得定则只是一种近似。
傅科摆实验证明了地球的自转
该实验证明地球内部存在比地壳自转更强的涡运动。地球内部的这种涡运动是地球磁场的来源。
受发现海王星启发，根据水星运行轨道偏心率较大勒威耶推测存在水内行星
在水星和太阳之间，扣除水星场域和太阳的静止引力区后剩余区域非常狭小，这不可能容纳下类似水星的行星。随着时间的推移，水星轨道偏心率会继续增大，最终坠入太阳。
冥王星不属行星
冥王星和小行星带都起源于行星与外来天体的大碰撞。
地球的中心是一个固体的铁核
地球是空心的。其中心是光子富集区，这个光子富集区与下地幔一下的区域共同构成了地球的自循环系统。
地热能来源于星子的吸积能及放射性元素的衰变能
地热能源于地球内部的自循环系统，该系统的自激发机制不断生成各种光子和电子、质子等粒子，导致地球不断成长。
太阳黑子是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡
太阳黑子是太阳内部形成的一种巨型超分子体随环流漂浮至太阳表面时而呈现出的一种现象。
恒星晚期，内部热核反应越来越弱，发光同步减弱
恒星晚期，其表面形成超分子壳层，导致恒星发光减弱；但内部热核反应持续增强，最终引发恒星大爆炸（大喷发）。
白矮星逐渐释放热量而变冷，最终演化为黑矮星
白矮星不断成长而演化为脉动白矮星；脉动白矮星壳层不断增厚而变得暗淡（即黑矮星），最终它演化成中子星。
黑洞是一个引力时空本性奇点所构成的时空区域
黑洞是一个由cn粒子构成的、带有两个发射极的、超巨型的单粒子体，类似原子核，系统相对论称之为超核。
银河系中心黑洞正在不断吞噬其周围的天体
银河系的银环和两大旋臂是黑洞（超核）双极喷流（电子、质子等有质量的粒子）所孕育的、由小到大逐渐形成的。
黑洞光圈是围绕黑洞运行的光子所形成的球状光层
黑洞光圈是黑洞（超核）对整个宇宙中发光天体聚光效应的结果。因此，每个黑洞光圈都是一幅缩略的宇宙全景图。
两个天体碰撞（合并）或超新星爆发会产生引力波
引力波不存在。两个天体碰撞（合并）或超新星爆发会引发质量粒子、光子和中微子的辐射，但这与引力波无关。
宇宙年龄为138亿年
宇宙是稳态的，它无始无终，因此宇宙没有年龄。
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸理论的观测证据
宇宙微波背景辐射是天体循环往复地演化过程中的一个“副产品”，与所谓的“大爆炸理论”没有关联。
爱因斯坦认为，空间本身只是实物存在的形式
爽子流体不可见且充满整个空间，它是构成几何空间的本体。换言之，空间是爽子流体的一个别称。
斯莫林认为空间是派生的概念，它完全依赖于时间
时间是对物质运动性质的描述，空间是对物质体积性质的描述。二者描述了物质的不同侧面，它们是并列关系。
“同时”具有相对性
“同时”具有绝对性，但事物过程的观测时间具有相对性。
时间与空间不可分割，“时空”是四维的
时间描述的是物质的运动性质，空间描述的是物质的体积性质。二者描述了物质的不同侧面，不能混为一谈。
霍金认为，M理论是万物理论的唯一候选者
M理论中流淌的是“波”的血液——振动的“弦”，用这根“弦”不可能将爱因斯坦相对论和量子论连接起来。
21世纪是真空能的世纪
当前我们利用的各种能源，归根结底都是来源于真空能。随着科技的发展，我们最终可以实现真空能的直接利用。
UFO就是真空能宇宙飞船。不久的将来，地球人类实现第三次科技飞跃后，就可以制造出这种真空能宇宙飞船了。
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爱因斯坦的光量子说认为光是一份一份的，称为光子。不管光是波还是粒子，总得有个微小东西去构成吧，借用爱因斯坦的看法，认为光是光子构成，那这个光子到底是什么东西？
我认为这个光子就是由电子构成的。光子的模型有两种。
一种是由单个电子相对于我们观察者以螺旋式远离我们运动，并且旋转的中心是条直线，在这个直线方向速度是光速。
第二种是两个电子绕一条直线旋转，同时又沿着这条直线以光速运动，结果是以螺旋式远离我们观察者运动，并且这两个电子在中心这条直线的垂直方向是对称的。
以上两种情况都是光源相对于我们观察者静止的情况下。
麦克斯韦方程组中一个重要的结论是：相对于观察者做加速度运动的点电荷向周围空间辐射电磁波。我们现在设想有甲乙两个观察者，甲相对于某个带电体是静止
的，而乙相对于这个带电体做加速度运动，这样乙认为带电体向外辐射电磁波，而甲认为带电体没有向外辐射电磁波，这个带电体有没有向外辐射电磁波是个确定的
物理事实，不应该与观察者有关。
以上是我们假设的情况，现实中也有这种情况，比如氢原子，中心一个质子，一个电子围绕质子旋转运动。根据麦克斯韦的理论，加速电荷向外辐射电磁波，那这个
旋转的电子由于在做加速度运动，因而一定向外辐射电磁波，随着电磁波的辐射，电子的能量会逐渐减少，最后电子由于能量的减少，肯定会落入质子中。按照麦克
斯韦的理论，经过精密的计算，氢原子亿分之一秒的寿命都不到。但是现实中氢原子的电子围绕质子快乐地旋转着，没有落入质子之中。原因一定很简单，氢原子中
的电子没有向外辐射电磁波。
麦克斯韦的理论为现代大规模无线电通讯提供了理论根据，我们不能简单地认为是错误的，那么现代物理学家是如何看待这个问题的？现在比较流行的看法是，麦克斯韦的理论只适用宏观的，大范围的，一旦到了微观世界就失效了。这个解释显然是太勉强了。
我认为一个带电的物质点，相对于我们观察者静止，他周围的磁力线就好像一个向四周匀速喷水的喷头，当这个喷头突然抖动一下，这个抖动肯定会使周围的水柱扭
曲起来，并且这个扭曲状态以水流的速度向外蔓延。同样的道理，带电体的磁力线好象是从带电体向外以光速发射的一些微小的粒子流，当带电体突然从静止状态加
速度运动起来，比如突然抖动一下，这个抖动肯定使带电体周围的磁力线扭曲起来，并且这个扭曲状态肯定以光速向外辐射运动，这种情况下，带电体还没有向外辐
射能量，只有当这个扭曲状态扫到某个实物粒子，并且这个实物粒子被迫随着这个扭曲状态一同运动起来，这种情况下带电体才向外辐射能量，否则不会有能量向外
总结以上的看法，加速电荷以光速向外辐射的只是一个加速变化的电磁场，这个变化的电磁场迫使带电体周围某个实物粒子{比如电子}一同运动，这种情况下，加速电荷才向外辐射电磁波，才会有能量向外辐射。
以上我们设想带电体周围的电力线、磁力线是从带电体发出的一些粒子流，至于电力线和磁力线的本质是什么？我在百度网上的〈〈场的本质〉〉文中提出，电磁场的本质只是变化的空间而已。
那电力线、磁力线是怎么形成的？这个新观点对于解释这个问题有没有帮助呢？
《场的本质》文中认为，任何一个物质点，相对于我们观察者静止，他周围会有无数个几何点
{一个线段我们可以看作是由无数个点构成，一个平面我们也可以看作是由无数个点构成，同样的道理，物体周围的三维空间也可以看作是由无数个点构成，对于这些点毕竟和普通的物质点有着本质的区别，因而可以取个恰当的名字：几何点}
围绕该物质点作旋转运动，当旋转的中心是个点产生的是重力场，旋转的中心是条直线产生的是电场，旋转的中心是条曲线产生的是磁场，
一个带电的物质点{物理学上称为点电荷}相对于我们观测者静止，他周围的的电力线就
是无数个几何点从点电荷出发，以光速匀速直线向外辐射运动，一旦这个点电荷抖动一下，它周围的电力线会扭曲起来，并且这个扭曲状态会以光速向外辐射。这很
容易解释点电荷在这种情况下不会有能量辐射出去。当这个扭曲状态迫使点电荷附近某个电子向外辐射运动，这个时候点电荷才会有能量向外辐射。
一旦认为磁场的磁力线、电场的电力线的本质只是空间而已，甲、乙二人所看到的差别就是同一个物体有着不同的运动形式而已，这很容易让我们理解文中所提出的问题，甲乙二人本来就在做相对运动，当然认为带电体有着不同的运动形式。
对于氢原子的发光，应该是个集体行为，设想有许多个氢原子聚在一起。这些氢原子中电子在绕原子核旋转运动时，有的电子由于某种原因从高轨道降到低轨道，这
个电子要放出能量，现代物理学认为放出了一个光子，反过来，电子从低轨道跃迁到高轨道会吸收能量，现代物理学认为吸收了一个光子。
无论是吸收还是放出能量，我认为都不是电子在放出或吸收光子，因为这个在逻辑上讲不通，光子是从电子里面跑出来，还是从电子上分裂出来的？这个让我们无法想象。
我认为电子在吸收和释放能量时，根本就没有释放什么光子，也没有吸收光子，只是向外辐射了变化的电磁场（相对于我们观察者），许多个电子共同作用，都在辐
射变化的电磁场，这些变化的电磁场扫到某些电子，迫使这些电子随着这些变化的电磁场一同运动。由于变化的电磁场就是以光速向外辐射，这些电子随着这些电磁
场运动变化，当然也以光速相对于我们运动，这些以光速运动的电子我们才可以称之为光子。
这些聚在一体的氢原子可以看作是一个系统，这些氢原子中的电子不停地辐射变化的电磁场，又不停地接受这些辐射来的变化电磁场，他们用变化的电磁场来交换能量，来维持某种平衡。
由于加速变化的电磁场相对于我们观察者是个螺旋式波动形式(我的其他文章有详细的分析)，所以这种原因产生的光子是以螺旋式相对于我们运动。
两个正负电子相遇，所产生的光子是由两个电子绕一条直线旋转，同时又沿着这条直线运动所构成，结果也是以螺旋式远离我们观察者运动，并且这两个电子在中心这条直线的垂直方向是对称的，在这个直线方向速度也是个光速。
作者交流邮箱
电荷是如何产生的，为什么有正负电荷？这些都是物质点存在于空间中，能够对空间施加影响，影响的结果是造成空间运动变化而形成的。我不久将有详细分析的文章。
正负电荷相遇，互相抵消，根本原因是其中一个电荷相对于我们静止时，另一个运动可以把这个静止电荷（不是绝对静止）对周围空间影响的结果表现出来。
馆藏&74042
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光子能去斑
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在法汉-汉法词典中发现10个解释错误，并通过审核，将获赠《法语助手》授权一个
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<div id="correct" title="在法汉-汉法词典中发现10个解释错误，并通过审核，将获赠《法语助手》授权一个">有奖纠错
光子（Photon）是一种，是的。在里是负责传递的力载子。这种作用力的效应在微观层次或宏观层次都可以很容易地观察到，因为光子的为零，它可以移动至很远距离，这也意味着它在中的传播速度是。如同其它微观粒子，光子具有，能够展现出波动性与粒子性。例如，它能在里展示出波动性，也能在实验里展示出粒子性。
在1905年至1917年间发展出光子的现代概念，这是为了解释一些与光的古典波动模型不相符合的实验结果。当时被普遍接受的，尽管能够论述关于光是的概念，但是无法正确解释与等实验现象。半古典理论在的框架下将物质吸收光和发射光所涉及的能量量子化，而行进的光波仍采古典方法处理；如此可对黑体辐射的实验结果做出合理解释。爱因斯坦的主张与普朗克的半古典理论明显不同，他提出光本身就是量子化的概念，当时爱因斯坦称之为「光量子」（英语：light quantum）。虽然半古典理论对于量子力学的初始发展做出重大贡献，从于1923年观测到的电子对於单独光子的开始，更多的实验证据使爱因斯坦光量子假说得到充分证实。由于这关键发现，爱因斯坦于1921年获颁。
光子的概念带动了实验和理论物理学在多个领域的巨大进展，例如、、、量子力学的统计诠释、和等。在物理学外的其他领域里，这概念也找到很多重要应用，如、高分辨显微术，以及等。在当代相关研究中，光子是研究的基本元素，也在复杂的光通信技术，例如量子密码学等领域有重要的研究价值。
根据的，光子的存在可以满足物理定律在内每一点具有特定的理论要求。这种对称性称为，它可以决定光子的内秉属性，例如、、等。光子的自旋为1，因此是，不遵守。
光子起初被爱因斯坦命名为「光量子」。光子的现代英文名称photon源于 φ??（在罗马字下写为 ph?s），即光的意思。这名称是由家于1926年在他的一个假设性理论中创建的。在路易斯的理论中，photon指的是一种新种类原子，是光的载子，像原子一般，不能被创造也不能被毁灭。在一篇发表于1928年的论文里特别提到，路易斯曾经建议使用这术语。在这之前，这术语曾经在不同地方至少有四次被用到过。尽管由于路易斯的理论与大多数实验结果相违背而从未得到公认，photon这术语很快被很多物理学家所采用。
在物理学领域，光子通常用希腊字母 γ（音：）表示，这一符号有可能来自由物理学家保罗·维拉德于1900年发现的，伽玛射线由和物理学家爱德华·安德雷德于1914年证实是电磁辐射的一种形式。在和领域，光子经常被写为 hν，即用它的能量来表示；有时也用 f 来表示其频率，即写为 hf。
量子关系式
光子遵守基本关系式：
为约化普朗克常数或称常数，；
ω为，ω = 2πν；
P为的大小；
光子的静质量
光子的静止质量严格为0。根据，如果光子静质量不为0，那幺也不是严格的平方反比定律。使用上述量子关系式以及爱因斯坦可约略得到光子质量的上限：
此处即是光子质量的上限，是任意电磁波的频率，位于超低频段的已知最低频率约为7.8赫兹。
<img class="mwe-math-fallback-image-inline tex" alt="m_{\gamma}
这个值仅比现在得到的广为接受的上限值高出一个数量级。更多细节，请参见一节中对于光子质量的讨论。
根据，质量为的粒子，其能量和动量的关系为
由于光子的质量为0，光子的能量与动量的关系变为
因此前述的量子关系式中，光子的能量与其频率或波长有关：
这里用到与频率、波长的关系式：
同理，光子的动量矢量与动量大小的关系式为
其中，是波矢量，其大小即为，方向为光子的传播方向。
光子本身还携带有与其频率无关的内秉角动量：，其大小为，并且自旋角动量在其运动方向上的分量，即螺旋性，一定为，两种可能的螺旋性分别对应着光子的两种圆偏振态，右旋偏振态和左旋偏振态。
光子的决定了它的和传播方向。光子的自旋为1，质量为0，因此自旋只能有两种相互垂直的，而且都垂直于波矢量。由于自旋决定了，光子具有两种可能的偏振态，例如，这两种偏振态可以是垂直偏振态、水平偏振态，也可以是右旋偏振态、左旋偏振态。
用表示的-湮灭。
光子的电荷为零，无限长。光子是，因此轻子数、和都为0，而且不遵守。
光子能够在很多自然过程中产生，例如：在分子、或从高能级向低能级时会辐射光子，粒子和时也会产生光子；在对应于上述过程的时间反演过程中，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。
从光子的能量、动量公式可导出一个推论：粒子和其反粒子的湮灭过程必会产生至少两个光子。原因是在动量中心系下粒子和其反粒子组成的系统总动量为零，由于，产生的光子的总动量也必须为零，而单个光子总具有不为零的大小为的动量，因此系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。产生光子的频率，即它们的能量，则由（四维动量守恒）决定。单光子生成电子-反电子对的过程不可能在真空中自发产生，这是因为这过程无法遵守动量守恒，从电子与反电子对的动量中心系观察，它们的总动量为零，但是光子的动量无法被抵销，因此，须要有额外一个带质量粒子参与，例如一个，这过程才能发生。
于1801年进行的证实光波动说，同时否定了光微粒说的有力证据。
在17世纪与18世纪时期，在学术界主要有两种论述光的学说：光微粒说与光波动说。根据光微粒说，光是由无数微小粒子组成的物质。虽然这可以解释光的直线移动与反射，但并不能正确地解释、等现象。（1637年）、（1665年）和（1678年）等人主张光波动说，认为光是弥漫在宇宙中的所传播的扰动。虽然光波动说可以解释光为什么能够进行直线传播与球面传播，并且解释反射与折射机制，但是无法解衍射机制。当时由于艾萨克·牛顿的权威影响力，光微粒说仍然占有主导地位。十九世纪初，和的实验清晰地证实了光的干涉和衍射特性，并且用光波动说合理解释这些特性。到1830年左右，光波动说已经完全被学界接受。1865年，的理论预言光是一种，证实电磁波存在的实验由海因里希·赫兹在1888年完成，这似乎标志着光微粒说的彻底终结。
的将光描述为振动的正交电场和磁场，这一理论在1900年左右似乎已经相当完备，然而电磁理论不能解释所有的实验现象，这导致、提出的用E=hν来描述能量最小单位的光量子假说产生。其后的实验表明这种光量子还具有动量，是一种基本粒子：光子概念的诞生，开创了人类对于电磁场量子化的更深入的研究。
然而，麦克斯韦理论下的光的电磁说并不能解释光的所有性质。例如在经典电磁理论中，光波的能量只与波场的能量密度（）有关，与光波的频率无关；但很多相关实验，例如在的某些反应中，只有当光照频率超过某一阈值时反应才会发生，而在阈值以下无论如何提高，反应都不会发生。类似的例子还有实验，只有当照射足够高频率的光束于金属版时，光电子才会被发射出来；光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。
与此同时，由众多物理学家进行的对于长达四十多年（）的研究因创建的假说而得到终结，普朗克提出任何系统发射或吸收频率为的电磁波的能量总是的整数倍。爱因斯坦由此提出的光量子假说则能够成功对光电效应作出解释，爱因斯坦因此获得1921年的。爱因斯坦的理论先进性在于，在麦克斯韦的经典电磁理论中电磁场的能量是连续的，能够具有任意大小的值，而由于物质发射或吸收电磁波的能量是量子化的，这使得很多物理学家试图去寻找是怎样一种存在于物质中的约束限制了电磁波的能量只能为量子化的值；而爱因斯坦则开创性地提出电磁场的能量本身就是量子化的。爱因斯坦并没有质疑麦克斯韦理论的正确性，但他也指出如果将麦克斯韦理论中的经典光波场的能量集中到一个个运动互不影响的光量子上，很多类似于光电效应的实验能够被很好地解释。在1909年 和1916年，爱因斯坦指出如果普朗克的成立，则电磁波的量子必须具有的动量，以赋予它们完美的粒子性。光子的动量在1926年由康普顿在实验中观测到，康普顿也因此获得1927年的诺贝尔奖。
爱因斯坦等人的工作证明了光子的存在，随之而来的问题是：如何将麦克斯韦关于光的电磁理论和光量子理论统一起来呢？爱因斯坦始终未能找到统一两者的理论，但如今这个问题的解答已经被包含在和其其后续的中。
早期的反对意见
直到1923年大多数物理学家都不愿接受电磁辐射本身是量子化的事实。相反，他们试图从物质结构的量子化出发寻找解释，例如玻尔的氢原子模型。 这些半经典理论尽管被实验证明不成立，却开创了的先河。
爱因斯坦在1905年提出的光量子理论在二十世纪的前二十年中多次由不同的实验方法得到证实，这一点在的诺贝尔演讲中有叙述。然而在康普顿实验证明光子具有和其频率成正比的动量之前，大多数物理学家都不愿意相信电磁辐射也有粒子性的一面（参见、、密立根的诺贝尔演讲）。考虑到麦克斯韦理论的高度完备性和正确性，这种质疑是可以理解的，基于这种质疑，很多物理学家都从物质结构中寻找这种吸收或辐射量子化能量的未知原因。和等人创建了带有量子化轨道的，从而能够定性地解释原子谱线和物质吸收或发射光的能量量子化问题；这种原子模型和实际的氢原子符合得相当好，但不适用于其他任何原子。只有当做了光子被自由散射的实验后，光本身即是量子的理论才被广泛接受（由于电子没有内在结构，因此不存在光子在其中不同能级间跃迁的可能）。
即使是在康普顿实验之后，玻尔、和约翰·斯莱特仍然提出了所谓BKS （Bohr-Kramers-Slater）模型，意图在于在麦克斯韦理论的框架下为解释光量子问题做最后的尝试。这个模型的创建是基于两个相当偏激的假设：
物质与电磁辐射的相互作用中，动量和能量的守恒定律只有在取平均时才成立，而在吸收或发射的微小元过程中守恒律不成立；这个假设避免了讨论时出现的能量不连续性，而将其理解为连续释放能量的渐变行为。
被抛弃，例如的过程只是一种“虚拟的”电磁场导致的辐射。
尽管如此，在改进的康普顿散射实验中人们得知光子的动量和能量守恒即使是在微小的元过程中也符合得极其好；而在康普顿散射过程中，从电子的震动到新光子的产生，观测到的因果律满足时间达到了10皮秒。这使得玻尔和他的同行为他们的模型举行了“尽可能光荣的葬礼”；不过，BKS模型启发了的灵感，帮助发展了他的。
还有少数物理学家曾一直致力于创建电磁场并非量子化的，而物质遵守量子力学的半经典模型。尽管到了二十世纪七十年代支持光子说的物理和化学实验依据已经相当丰富，证据可能还是不能被认为绝对确凿；因为这些实验都依赖于光与物质的相互作用，而一个足够复杂的关于物质的量子力学理论则仍然有可能去解释这些实验现象。无论如何，七八十年代进行的光子相关性实验已经完美地否定了所有半经典理论的正确性。由此，爱因斯坦关于光量子化的假说已经完全得到证实。
与物质的相互作用
光子在透明物质中的传播速度要小于其在真空中的速度。例如在内核产生的光子在到达太阳表面的路程中要经过无数次碰撞，到达表面所需时间可达一百万年，而一旦辐射到太空中只需8.3分钟就可到达地球。基于经典电磁理论的对此的解释是光波的电场引起了物质内部电子的，极化场和原有的光电场发生干涉造成波的延迟，这种效应在宏观上表现为的；而从光量子的角度来看，这个过程可以被描述为光子与处于激发态的物质粒子（，如或）混合成为一个，偏振子具有非零的有效质量，这意味着它的运动速度不能达到光速。对于不同频率的光，在物质中的运动速度可能是不同的，这种现象叫做。偏振子的传播速度是光波的，是真正的光波能量的传播速度，由能量对动量的导数给出：
在经过恰当波长的光子照射后分子结构会被拉直
公式中变量的意义同前，和是偏振子的能量和动量，和是其角频率和波数。光子与其他准粒子的相互作用能够从和布里渊散射中观测到。
光子也能够被分子、原子或原子核吸收，引发它们能级的跃迁。一个经典的例子是（C20H28O，见右图）的分子跃迁，这是由诺贝尔奖得主、家和他的同事于1958年发现的。光子的吸收甚至能够打破，例如的过程，这是的研究主题。
光子与量子力学
波粒二象性和不确定性原理
光子和其他量子一样，同时具有波和粒子的双重性质，这种很难直观地说明。在其波长的尺度上，光表现出、等波的现象；例如一个单个光子在进行时打到屏上的概率分布与很多个光子（即通常状态下的电磁辐射）集体通过双缝时形成的干涉条纹相同，这种干涉条纹的分布可由决定。然而，实验证实单个光子并不等同于一个短暂的电磁脉冲，在传播过程中光子不会扩散，穿过光学分束器时也不会分成两个；光子也不是一种传统的粒子，单个光子在双缝实验中的概率分布似乎说明当它穿过双缝之一时“知道”另一条的存在。光子看上去像是一种无尺寸的粒子，原因是它能够被那些尺寸远小于其波长的粒子，例如（10米）和同样无尺寸的电子，整体地吸收或发射。根据我们当前对光子的理解，光子是产生的原因，而光子本身的存在是局域的和定律的结果。
海森堡的假想实验：通过一个高分辨率的伽玛射线显微镜来确定一个电子位置（用蓝色表示）。入射的伽玛射线（用绿色表示） 被电子散射到显微镜的孔径角θ内，被散射的伽玛射线用红色表示。经典光学告诉我们电子的位置不确定度不可能小于由孔径角和光波波长确定的一个值。
的，作为量子力学中的一条重要基本法则，指出一个粒子同方向的位置和动量不可能在同一时刻被确定。值得注意的是，对于带有电荷的物质粒子，不确定性原理本身即要求将光量子化为光子，这里需要用到光子的动量和能量与频率的相关性。关于这一点的解说有一个很漂亮的示例，这是海森堡的一个假想实验，讨论的是用一个理想的去确定一个电子的位置的情形。假设电子的位置确定在显微镜的可达的范围之内，这用经典光学表示为
这里θ是显微镜的孔径角。由此得到的位置不确定度可以随着用来观测电子的光λ 的减小而变得尽可能小；然而此时由于波长λ的减小，用来观测电子的光子动量增大，这使得光子在电子上发生散射造成电子的动量变得越来越不确定。如果光不是量子化的，则电子的动量不确定度则可以通过减小辐照度来逐渐降低。这种情况是不可能发生的因为同时调节波长和辐照度就相当于能够同时确定位置和动量，这违反了不确定性原理。与之相反的是，爱因斯坦的光量子理论是符合不确定性原理的：当光子被散射到孔径角内，传递的动量不确定度为
这就得到了海森堡不确定性原理，这意味着整个世界都是量子化的，包括物质和场都遵循量子定律。
对于光子类似的一条不确定性原理是说无法同时测量一束电磁波中光子的数量n（参见福克态与下文的）和这束电磁波的相位φ，两者不确定度的关系为
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详细内容可参考和压缩相干态。
光子的波动性是指经典的电磁波呢，还是量子力学的几率波呢？
光子和像电子那样的物质粒子都能够在双缝实验中形成类似的干涉条纹。在数学上，干涉条纹分布的计算既可以用经典波动干涉的方法，也能够完全从量子力学的方法推导出。由于单个光子穿过双缝时也会发生干涉，这种干涉很容易让人理解为光子的波函数的干涉；因为这种干涉完全无法用经典电磁理论解释，几率波的概念似乎更接近光子波动性的本质。不过一般教材在讨论光子的波动性时只使用经典电磁理论，而物质粒子的波动性只使用波动力学，这涉及到在物理学界光子的波函数本身仍然是一个有争议的概念。经典波动来自，而波函数来自，但大多数物理学家都不认为这意味着对于光子而言麦克斯韦方程是薛定谔方程的简化形式，原因是通常意义下的薛定谔的几率波函数概念无法应用到光子上，光子的波函数无法拥有非相对论波动力学中薛定谔方程的所有性质。光子没有质量，无法定域化一个光子，这造成光子没有一个定义完备的位置本征态，不确定性原理的一般形式
h/2\," src="https://wiki-gateway.eudic.net/wikipedia_zh/I/m/47a700eda2cef7500cafc0.png" id="mwAag">对于光子而言没有定义。尽管现在有一些创建光子波函数的尝试，这些都没有得到广泛认可和应用。现在被普遍接受的观点是光子的二次量子化理论，即在中，光子是量子化的电磁场激发模式。
玻色-爱因斯坦光子气体模型
1924年，在没有借助电磁理论的情形下推导出了普朗克的，他所用的方法是对内粗粒计数（coarse-grained counting）的修正。爱因斯坦证明了这种修正等价于认为光子是严格的，并暗示了一种“神秘的非定域的相互作用”，这种相互作用在今天被理解为量子力学对称态的要求。此项工作引出了的概念，并导致了的发展。爱因斯坦将玻色的结构体系推广至物质粒子（），并预言它们在足够低的温度下会凝聚到能量最低的量子态上；1995年，人们在实验中成功实现了。
如果电磁场的线性叠加原理成立，光子必须服从。（整数的粒子是玻色子，而1/2奇数倍自旋的粒子是；自旋统计定理的结论是所有玻色子服从，而所有费米子服从，或是说它们受到的制约，每一个量子态上最多只能有一个费米子。）简单说来，假使光子是费米子，则激光不可能在任意下同时辐射出大量处在同一状态的具有相同运动方向的相干光子，因此光子只能是玻色子。
受激辐射和自发辐射
受激辐射（是一个光子“克隆”其自身的过程）是由爱因斯坦在用速率方程的方法推导 E=hν时预言的，这一工作引领了激光的发展，也驱动了研究光的本性的一系列量子方法的产生，如半经典理论和量子电动力学
1916年，爱因斯坦发现普朗克的量子假说能够从一个速率方程中导出。假设有一个处于热平衡状态的空腔，内部充满了能够被系统吸收或发射的电磁辐射。热平衡状态要求系统中具有频率的光子的数密度为不随时间变化的常数，这样系统发射光子的速率一定等于吸收光子的速率。
爱因斯坦假设一个系统从低能级向高能级时吸收频率为的光子的速率与处于低能级的分子数，以及周围具有此种频率的光子数密度成正比：
其中是系统的吸收系数。
爱因斯坦还进一步假设从高能级向低能级跃迁时发射频率为的光子的反向速率由两项组成：
其中是与系统自发辐射的系数，而是受激辐射的系数。爱因斯坦证明在系统处于热平衡时，普朗克的量子假说是这些假设成立的必然结果，并且这与系统的材料组成无关。
这一运动学模型相当简单而颇含物理意义。爱因斯坦还证明了系统的吸收系数等于受激辐射的系数；以及可能更值得注意的一个关系：
爱因斯坦没有尝试给出系数的形式从而进一步完善这个理论的速率方程，但他指出和的形式应该能够从“经修正能够适用于量子假说的和电动力学”中推导出，这一预言已经分别在量子力学和中得到证实，计算这些系数的确需要借助这两者包含的第一性原理。在1926年用半经典近似的方法得到了的形式，其后在1927年通过第一性原理推导出了所有系数的形式。狄拉克的工作是量子电动力学的基石，这种电磁场的量子化又叫做或，这是相对于早期的量子力学所研究的在中运动的物质粒子的量子化（代表着“一次量子化”）而言的。
爱因斯坦曾为他这一理论的不完整性所困扰，因为方程并没有给出自发辐射光子确定的运动方向，而今天我们知道自发辐射的光子不存在确定的运动方向，只存在某些特定的几率，这是量子力学的统计诠释的结果。最早去思考光微粒运动的概率本性的人是，他在处理问题，以及光在界面上部分反射部分折射的问题时做出假设：在光微粒中有某些未知的变量决定了光微粒将走哪条路径。类似地，爱因斯坦也寄希望于能找到一个更完备的理论，从而能够完全消除这种不确定性，他和量子力学由此开始分道扬镳。具有讽刺意味的是，却受到爱因斯坦试图完善这一理论的启发，创建了波函数的统计诠释。由全同玻色子组成的孤立系统，处于热平衡时，分布在能级εi的粒子数为，Ni＝gi/（e^(α+βεi）-1）。α为拉格朗日乘子、β＝1/（kT），由体系温度，粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量，gi为能级的简并度。
光子与量子场论
二次量子化
不同的“电磁波模式” 可以被认为是彼此独立的谐振子，一个光子对应着该种模式的对应能量的最小单位
1910年，从一个相对简单的假设推导出了普朗克的。他成功地将一个谐振腔内的电磁场分解成其，并假设了每一种模式的能量都是的整数倍，将这些模式求和就得到了黑体辐射定律。不过，德拜的方法没有能够给出爱因斯坦于1909年得到的黑体辐射能量涨落公式的正确形式。
1925年，、和对德拜的概念做了关键性的重新阐述。在经典理论中就可以证明，电磁场的傅立叶模式，这个由其波矢k和偏振态标记的平面的一组完备集合，和无耦合的的一组集合等价。在量子力学中，这组谐振子的能级可用表示，是谐振子的频率。而下一个关键步骤就是证明电磁场的每一种傅立叶模式的能级都对应可用表示的具有n个光子的一个态，每一个光子的能量是。这种方法给出了正确的能量涨落公式。
在量子场论中，一个可观测事件的概率来源于对所有可能过程的概率振幅（一个）求和。在这里的中，概率等于振幅之和的的平方
在此基础上做了进一步推导，他将一个电荷和电磁场的相互作用处理为引起光子能级的微扰，能级跃迁造成了光子数量的变化，但总体上系统满足能量和动量守恒。狄拉克成功地从第一性原理导出了爱因斯坦系数和的形式，并证明了光子的是电磁场量子化的自然结果（玻色的推导过程正好相反，他在假设玻色-爱因斯坦统计成立的条件下导出了普朗克公式）。在狄拉克的时代，人们还不知道包括光子之内的所有玻色子都服从玻色-爱因斯坦统计。
狄拉克的二阶微扰理论会涉及到，虚光子可以认为是极短暂的电磁场的中间态，如静电场或静磁场中的相互作用就是由虚光子来传递。在中，可观测事件的概率振幅是由对所有可能的中间态求和得到的，包括那些没有物理意义的态。这样虚光子并没有如这样公式的约束，而且可能会存在两个以外的偏振态，在某些规范条件下光子可能会有三个甚至四个偏振态。尽管虚光子不能被观测到，它们对可观测事件的概率的贡献是可以测量到的。当然，二阶微扰以及更高阶的微扰在数学上会使求和的结果无限大，对于这种不存在物理意义的结果解决的技巧是。其他种类的虚粒子也能够对求和产生贡献，例如在两个光子的相互作用中的虚-对。
在现代物理的符号系统中，电磁场的量子态是用一个福克态来表示，这是每一种电磁场模式对应的量子态的：
这里表示的量子态意为有个光子处于模式下。在这种符号系统中，模式下产生一个新光子的过程被记做。这只是波恩、海森堡和约当的概念的一种数学表述，并没有更多的物理内容。
光子：规范玻色子
电磁场可用规范场论来理解为要求时空中每一个位置都满足要求的结果。对于电磁场，这种规范对称性是复数的局域U(1)对称性，复数代表着可以自由改变其相位，而不改变其实数部分，例如或是复数的实部。
在对称不破缺的前提下，的量子必须是无质量的、不带电荷的玻色子，因此理论预言光子为无质量无电荷并带有整数自旋的粒子。电磁相互作用的形式决定了光子的自旋一定为±1，即Helicity一定为，对应着光子经典概念中的左旋和右旋；而虚光子也可能会具有无物理意义的其他自旋态。物理学家一直在致力于检查实验结果和标准模型的预言相矛盾之处，特别是从实验中计算光子所带电荷和内秉质量的上限，任何一个值非零都是对标准模型致命的破坏。然而，目前为止所有实验都证明光子具有的电荷和内秉质量为零，现今最为广泛接受的上限值分别为5×10（3×10倍）和1.1×10千克（6×10 ）。
在流行的中，光子是的四个规范玻色子之一，其他三个是参与的W, W和Z，它们都具有内秉质量，因此需要一种SU(2)规范对称破缺的机制来解释。光子和的是由、和完成的，三人因此项工作获得1979年的诺贝尔物理学奖。而的创立，是物理学家试图将这四种规范玻色子和传递的八种规范玻色子联系起来的尝试；然而大统一理论的一些关键性预言，例如的衰减，还没有在实验中得到证实。
光子的结构
所谓光子结构的测量，在中是指观测光子场的量子涨落，这种能量涨落用一个光子的结构方程来描述。目前对光子结构的测量一般都依赖于对光子与电子，以及正负电子的对撞时的深度非线性散射的观测。
对系统质量的贡献
当一个系统辐射出一个光子，从相对系统静止的参考系来看，能量相应地降低了一个光子对应的能量，这造成系统质量降低了；同样地，系统吸收光子时质量也会增加相应的值。
这一概念被应用于发起的理论——的关键性预言中。在这理论里，电子（或更普遍性的，轻子）的质量被修正，将虚光子的质量贡献纳入计算，应用到技术。这种「辐射修正」在量子电动力学里给出一些预言，例如，轻子的磁偶极矩、、束缚轻子对的（例如或）。
既然光子对能量-动量张量有贡献，根据它们也会产生。反过来，光子本身也会受到引力场的作用，在弯曲的时空中它们的路径也会发生弯曲，在**中这被应用为。在强引力场中运动时光子的频率会发生，这一点已经在庞德-雷布卡实验中得到证实。当然，这些效应并不仅限于光子，而对经典的电磁波同样成立。
这里讨论的是光子在当今技术中的应用，而不是泛指可在传统光学下应用的光学仪器（如）。是二十世纪光学最重要的技术之一，其原理是上文讨论的。
对单个光子的探测可用多种方法，传统的利用光电效应：当有光子到达金属板激发出电子时，所形成的光电流将被放大引起雪崩放电。（CCD）应用中类似的效应，入射的光子在一个微型电容器上激发出电子从而可被探测到。其他探测器，如利用光子能够气体分子的性质，从而在导体中形成可检测的电流。
普朗克的能量公式经常在工程和化学中被用来计算存在光子吸收时的能量变化，以及能级跃迁时发射光的频率。例如，在荧光灯的发射光谱的设计中，会使用拥有不同电子能阶的气体分子，然后调整电子的能量并且用这些电子去碰撞气体分子，这样，可以得到想要的。
在某些情形下，单独一个光子无能力激发一个能级的跃迁，而需要有两个光子同时激发。这就提供了更高分辨率的显微技术，因为样品只有在两束不同颜色的光所照射的高度重叠的部分之内才会吸收能量，而这部分的体积要比单独一束光照射到并引起激发的部分小很多，这种技术被应用于双光子激发显微镜中。而且，应用弱光照射能够减小光照对样品的影响。
有时候两个系统的能级跃迁会发生耦合，即一个系统吸收光子，而另一个系统从中“窃取”了这部分能量并释放出不同频率的光子。这是荧光共振能量传递的基础，被应用于来研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用.。
是中相对于波动光学的另一个分支。未来超快的的基本运算元素可能是光子，而在这方面重点研究的对象是。是当前光学另一个活跃的领域，它研究的课题包括光纤中的非线性散射效应、四波混频、双光子吸收、自相位调制、光学参数振荡器等。不过这些课题中并不都要求假设光子的存在，在建模过程中原子经常被处理为一个非线性振子。非线性效应中的自发参量下转换经常被用来产生单光子态。光子是光通信领域某些方面的关键因素，特别是在量子密码学中。
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