Question

康普顿既然证明光子是微观粒子，为什么说“光子”与牛顿所言的“粒子”不同

Answer 1

微观的粒子具有一个特殊的性质，叫做波粒二象性，这个在宏观实物粒子中是不存在的。

宏观物体要么是粒子性的，要么是波动性的，不能两个形态共存。

但是微观粒子就不同，它是波动性和粒子性的共存体。

一般来说，在粒子不与其它物体发生作用的时候，粒子表现为波动性的比重更大，它在空间中的传播，它出现在空间不同地方的可能性（几率），都可以用这个粒子本身的波函数来表征（几率波）。

但是粒子与其它物体发生作用，粒子的粒子性就凸现出来，本身的波函数就“坍缩”成为一个具体的状态，表现很像一个宏观粒子。

光子比一般的微观粒子更进一步，首先，它不能在经典的量子力学理论中以粒子形式来描述，因为它的静止质量为零，而速度永远为光速。其次，它满足的物理学关系，必须通过量子化的电磁学理论才能完全理解，这就是量子电动力学。再次，通常的微观实物粒子，比如质子、中子和电子，粒子的数目不太会发生变化，而光子不同，它天生是一个纯粹相对论性的微观粒子，总粒子数是不确定的。而在光子传播的过程里，这种总粒子数的不确定性变化本身有表现为一种波动。因此，对于非相对论性的微观实物粒子，要描述它的物理行为，需要一个量子理论，其中这个粒子的位置、动量、能量等基本物理量是量子化的，这种表示也叫一次量子化。而光子如上所述，纯属相对论性的粒子，而且通常表现为电磁场形式，它的量子化形式，并不是具体队实际的物理量进行量子化，而是对于场本身进行量子化，因此又叫做场量子化或者二次量子化。

回到牛顿的粒子，它完全不需要量子化。