光具有波粒二象性，具有粒子性的光子不会相互碰撞？

在人类科学的发展史上，对于光本质的研究一直贯穿始终。毫不夸张地说，人类科学的发展之路就是对光本质的探索之路。

虽然目前人类仍旧没能弄清楚光的真正本质，但主流科学界认为光具有波粒二象性，会表现出波的特性，也会表现出粒子特性。

那么这里就有一个问题，具有粒子性的光子，速度达到每秒30万公里，光子之间为何不会相互碰撞？

不得不承认，这是一个很有思想的问题，因为这个问题并不简单，甚至涉及到物质本源还有光的特殊性。

首先我们来讲一下何为碰撞。

按照我们的日常生活经验，碰撞很简单，就是两个物体迎头相撞，我们生活中的碰撞事件太熟悉了，以至于我们完全习惯了碰撞，而不会去追问更深层的问题。

比如说，为什么物体会发生碰撞，而不是直接穿过彼此呢？

从现实世界回到网络世界，我们就会发现有很大不同。玩过网络游戏的伙伴应该都明白，游戏世界里，不同的角色之间几乎不会发生任何碰撞，可以直接穿过彼此。

这意味着什么？

意味着一个人只要未被控制，就可以随意穿过任何东西进行逃跑，不仅仅直接穿过人，还可以穿过高楼。

对于初次玩网络游戏的人来讲，一开始看到这种场景肯定会感到不舒服，甚至有点懵。原因很简单，因为现实生活中的经验早就牢牢地束缚住了我们的思维，我们早就根深蒂固地认为与人相遇肯定会发生碰撞而不会直接穿过。

不过虚拟的网络游戏里这样设计也是有道理的，是计算机的某种算法设定的具体规则，为什么要这样做？主要是为了减轻计算机的计算量，提升运算速度。

问题来了，为何我们的现实世界里就会发生碰撞呢？不碰撞不行吗？

我们需要从微观世界寻找答案。宏观世界的碰撞本质上其实是微观粒子的碰撞，而微观粒子之间的碰撞，原因在于电荷间的排斥作用。同性电荷会发生排斥！

你可能会说，也有很多微观粒子根本不带电荷，为什么还会碰撞呢？对于这个问题，我们来分析一下原子的结构就明白了。

万物都是由原子构成的，而原子由原子核和核外电子构成。原子的绝大部分质量都集中在原子核上，而原子核位于原子的中央，体积非常小。

打个比方，如果原子有一个足球场那么大，那么原子核只相当于一个棒球的大小。电子在原子核外，体积比原子核小很多。

人们曾经一度认为原子就是一个致密小球，就像玻璃球那样，但是物理学家卢瑟福通过阿尔法粒子实验否定了人们对原子结构的传统认知，让人们意识到原子内部相当空旷。

那么空旷的原子为何不会穿过彼此，而会发生碰撞后弹开呢？

原因就在于电子。电子虽然体积更小，但是它并不像地球围绕太阳那样围绕原子核运转，而是随机出现在原子核周围，以电子云的形式存在。

所以，原子体积的大小并不是由原子核决定的，而是由电子云决定的。

微观粒子之间的碰撞，本质上就是电子云之间的碰撞，由于同性会发生排斥，这种碰撞会产生强大的斥力，这样就阻止微观粒子穿过彼此。

那么，为什么卢瑟福所做的阿尔法粒子实验中的阿尔法粒子能够穿过金箔而没有发生碰撞呢？

因为阿尔法粒子没有电子，它是由两个中子和两个质子构成的，质子是带正电的，就不会与电子发生排斥，也就不会发生碰撞，最终也能够直接穿过金箔。

明白了碰撞的本质，就很容易理解为何光子之间不会发生碰撞了。

原因就在于光子不带电荷，是中性的，不带负电也不带正电。这意味着光子与光子不会发生碰撞，也不会与其他物体发生碰撞。

虽然光子不会和其他物质发生碰撞，并不意味着光子不会与物质发生作用。事实上光子从来没有停止过与物质发生相互作用。

光子随时会被电子吸收，电子吸收光子获得能量，跃迁到更外层的轨道，也就是高能级，此时的电子处于激发态。

不过电子总是倾向于重回基态，因为基态是最稳定的状态，所以电子也会释放光子重回低能级，也就是基态。日常生活中我们看到的大部分光都是通过电子跃迁的方式产生的。

总之，我们应该感谢光子的这种不会发生碰撞的特性，否则带来的后果是难以想象的。无法想象，时刻会发生碰撞的光子会给我们的宇宙带来什么，这个宇宙很可能陷入彻底混乱，不要说人类了，连生命都不可能诞生！