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墨滴

张春成

2021/08/20  阅读:31  主题:默认主题

和光同尘

和光同尘

人眼观测到的是现象,而背后的逻辑可能比看上去要简单许多。 比如,光沿直线传播。


光有波粒两相

物理原理表明光有波、粒两相:

  • 粒子:代表光是可分的粒子;
  • 波动:代表光是自发振动。

这样我们可以认为光子是一个自发跳动、且不断迁移的精灵。 如下图所示。

【这是一段棒到不行的视频】

其中,蜂窝状的结构代表微观可分的量子式的结构, 时间和空间都是离散可分的。

越来越多的证据表明,一个单个的光子与这个精灵的行为是基本契合的。 那么,我们在宏观世界观察到的光线,就是大量这样的光子的集合。

光沿直线传播

接下来,我们做一个简单的模拟。 在同样一个空间内,放置两个点。 我们假定光从其中一点发出,到另一点被捕获。 那么,这些光子所经过的路径的集合,就构成宏观观测到的光路。 如下图所示。

【这是一段棒到不行的视频】

其中,展示的效果就是如下过程的生动模拟

  • 大量光子进行随机行走,从一点走到另一点;
  • 这些光子同时产生自发振荡,并且振荡幅度互相叠加。

可以看到,虽然这些光子的游动路径完全是随机的, 但它们的叠加路径,几乎呈现

光沿直线传播的规律。

接下来,我们对路径上所经过的点的最大振幅进行绘制。 得到下图

Trace Shadow
Trace Shadow

可以看到光线的大致轨迹。 其中,蓝色越深,代表强度越大;反之强度越小。

由于模拟规模有限,就只能看个大致情况,不能期待非常精确的结果。 实验所使用的模拟参数为:

  • 区域内散点数量:1000个;
  • 光子数量:100个。

其他细节和代码可见我的 ObservableHQ[1] 工程。

参考资料

[1]

ObservableHQ: https://observablehq.com/@listenzcc/path-of-light

张春成

2021/08/20  阅读:31  主题:默认主题

作者介绍

张春成