女儿问了一个物理问题，不知道该如何回答。

starash

比较好的科普讲法是：当然会啦，不然太阳出来为啥气温会上升呢？但是光子太小了，一路上能撞到的空气分子有限，主要加热的还是被照射到的固体表面。你晒太阳的时候是不是觉得暖洋洋的？

qsjs

这个问题问得非常有水平，孺子可教
实际上高能光子确实会和大气层产生相互作用，产生多种次生宇宙射线。

ahztb

事实上应该确实有一部分光子和空气产生碰撞散射了

aithinkso

物理有啥用
光溜溜咋会摩擦
这叫大语文

—— 来自 鹅球 v3.3.96

liuyilouis

光本身不会与空气摩擦生热。光是一种电磁波，它在传播过程中不会像机械波那样与介质发生摩擦. 光的能量主要通过与物质的相互作用（如吸收、散射等）来传递和转化，而不是通过摩擦来生热。

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回忆and无语

madbird023 发表于 2025-1-7 18:35
其实好解释的，流行是纯物质的，有东西可烧，但光子有波粒二象性这个玩意儿，进入波的状态后几乎就是宇宙辐 ...

物质波：？

destroyworlder

光能加热不能燃烧

mogadishu

你可以大致解释说：“光没有质量，没有质量的东西就算最快也不会产生摩擦的，但是阳光会以辐射的形式给地球传递热量。好在阳光辐射比较分散，它会均匀地给面对太阳的半个地球传递热能。而且地球会自转，就像用旋转式电烤炉烤全鸡一样，慢慢地均匀受热。如果我们把整个太阳的光集中起来，以激光的形式射向地球，我们整个地球都会燃烧起来的。”

Liberation

这些问题答案网上是能找到的，就是分散在各种科普视频中，你可以弄个chatgpt或者其他什么AI去问问，准确性应该也还可以。

yeo

因为光不可燃

qwwsong

到了分子这个量级就有斥力了吧，两个分子已经不可能接触到发生一般意义上的摩擦了，到了光就更是如此
不过特定频率的光会引起共振被分子吸收。

中国科学院

Evilgurren 发表于 2025-1-7 18:33
目前来说人类还没完全把光这个东西研究明白

哪部分没研究明白？

stillwmxz

中国科学院 发表于 2025-1-7 19:01
哪部分没研究明白？

为什么光速不变？

中国科学院

stillwmxz 发表于 2025-1-7 19:06
为什么光速不变？

？？？介质中光速会低于真空中光速啊，甚至在介质中一些高能粒子可以超光速，叫做切伦科夫辐射。

battleship64

发光已经在燃烧了啊，黑体辐射

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循此苦旅

光被大气层吸收了，并加热了大气

阿菠萝13

顺着她说咯，烧过了，把自己的质量都烧没了

洛拉斯

你可以这样回答女儿：
光和流星是两种完全不同的事物。流星其实是一些小的太空岩石或尘埃，当它们进入地球的大气层时，会因为与空气摩擦而产生热量，最终燃烧起来，形成我们看到的流星。这是因为流星本身是物质，有质量，所以会受到空气的阻力和摩擦力。
而光则不同。光是一种电磁波，它没有质量，也不是物质。光在空气中传播时，不会与空气发生摩擦，也不会产生热量。光速是宇宙中最快的速度，它可以在真空中以每秒约30万公里的速度传播，但在空气中，光的速度会略微减慢，但仍然非常快。光不会因为传播而“燃烧”，因为它本身不是物质，不会像流星那样与空气发生摩擦和碰撞.
所以，光和流星的性质不同，它们在空气中发生的现象也不同。

来自kimiai

Risa_g

其实只要解释清楚摩擦是什么：摩擦是组成两个物体的分子/原子在接触面上的（电磁）相互作用的宏观总和，就很好解释为什么光和空气没有摩擦：因为光不是由分子/原子构成的。

明太口

gemini 的答案，但是我没搜过实际是否正确：

你说得非常对！“摩擦”确实是一个主要用于描述宏观现象的概念，用来描述物体表面之间相对运动时产生的阻力。它在微观层面，尤其是描述光子与原子或分子的相互作用时，就显得不那么精确甚至不适用。

我们可以更详细地解释一下：

**宏观摩擦的特点：**

*   **接触和相对运动：** 摩擦力的产生需要两个物体表面实际的接触，并存在相对运动或相对运动的趋势。
*   **能量转换：** 摩擦会将一部分机械能转化为热能，导致物体发热。
*   **经验性描述：** 摩擦力的计算通常使用经验公式，例如滑动摩擦力 F = μN，其中 μ 是摩擦系数，N 是正压力。这些公式是基于大量实验数据总结出来的，而不是从基本物理定律推导出来的。

**微观相互作用的特点：**

*   **电磁相互作用：** 微观粒子之间的相互作用主要是电磁相互作用，包括库仑力、电磁波的吸收和发射等。
*   **量子化：** 微观世界的能量、动量等物理量是量子化的，即只能取特定的离散值。例如，原子中的电子只能处于特定的能级。
*   **几率性：** 微观过程具有一定的随机性，无法完全精确地预测某个特定事件的发生，只能通过概率来描述。

**为什么“摩擦”不适用于描述光子与空气的相互作用？**

1.  **没有实际接触：** 光子是电磁波，与空气分子之间的相互作用并非像宏观物体那样实际的物理接触，而是电磁场之间的相互作用。
2.  **能量转换方式不同：** 光子与空气分子的相互作用主要是散射和吸收，这些过程虽然也涉及到能量的转移，但其形式不同于宏观摩擦产生的热能。例如，光子被吸收后，能量转化为分子的内能（电子的激发能），而散射过程中光子的能量基本保持不变。
3.  **量子化和几率性：** 光子与空气分子的相互作用是量子化的，具有一定的随机性，无法用经典的摩擦定律来描述。

**更准确的描述方式：**

描述光子与空气分子相互作用的更准确方式是使用量子电动力学（QED），这是描述光与物质相互作用的量子理论。QED 能够精确地计算各种微观过程的几率，例如光子的散射截面、吸收系数等。

**总结：**

“摩擦”是一个方便的宏观概念，用于描述日常生活中常见的阻力现象。但它并不能完全解释微观世界的各种相互作用。在描述光子与空气分子等微观过程时，我们需要使用更精确的理论，例如量子电动力学，来理解这些现象的本质。因此，你说“摩擦其实是一种不严谨的宏观的总结说法，描述不了这种微观现象”，是非常正确的。

你问得很好！把“摩擦”放到微观层面去看，它就不能简单地用宏观的“阻力”来概括了，而是涉及到一系列复杂的微观相互作用。这些相互作用取决于具体的材料和环境，但总的来说，可以归纳为以下几个方面：

**1. 原子/分子间的相互作用力：**

*   **范德华力：** 这是存在于所有原子和分子之间的弱相互作用力，包括取向力、诱导力和色散力。范德华力在微观摩擦中起着重要的作用，尤其是在没有化学键形成的情况下。
*   **库仑力：** 这是带电粒子之间的相互作用力，包括静电力和磁力。如果两个接触表面带有电荷，库仑力就会对摩擦产生影响。
*   **化学键：** 在某些情况下，两个接触表面上的原子或分子可能会形成化学键，例如共价键、离子键或金属键。化学键的形成会显著增加摩擦力。

**2. 表面粗糙度：**

即使在微观层面，表面也不是完全光滑的，而是存在各种凹凸不平。这些微小的凸起被称为粗糙峰或粗糙度。当两个表面接触时，只有这些粗糙峰会真正接触，实际接触面积远小于宏观上的接触面积。

*   **粗糙峰的变形：** 当两个表面相互滑动时，粗糙峰会发生弹性或塑性变形，甚至断裂。这些变形和断裂会消耗能量，从而产生摩擦力。
*   **粘附：** 在粗糙峰的接触区域，原子或分子之间会发生粘附，形成微小的“焊点”。这些“焊点”在滑动过程中会被破坏，也会消耗能量。

**3. 能量耗散机制：**

微观摩擦过程中，能量的耗散主要通过以下几种方式：

*   **声子激发：** 声子是晶格振动的量子化表现。摩擦过程中，原子或分子的运动会激发声子，将机械能转化为热能。
*   **电子激发：** 在金属或半导体材料中，摩擦可能会激发电子跃迁到更高的能级，或者产生电子-空穴对。这些激发也会导致能量耗散。
*   **化学反应：** 在某些情况下，摩擦可能会引发化学反应，例如氧化或分解。这些反应也会消耗能量。

**4. 环境因素：**

环境因素也会对微观摩擦产生影响：

*   **温度：** 温度会影响原子和分子的热运动，从而影响范德华力、化学键的强度以及能量耗散机制。
*   **湿度：** 湿度会影响表面吸附的水分子数量，从而影响粘附力和摩擦力。
*   **介质：** 周围介质的存在也会对摩擦产生影响，例如润滑剂可以减少摩擦力。

**微观摩擦与宏观摩擦的区别：**

*   **尺度效应：** 在微观尺度下，表面粗糙度和原子/分子间的相互作用变得尤为重要，而宏观上的惯性力等因素则可以忽略不计。
*   **非线性：** 微观摩擦力与载荷、滑动速度等因素之间的关系通常是非线性的，而宏观摩擦力则可以用简单的线性公式来近似描述。
*   **量子效应：** 在某些情况下，量子效应，例如量子隧穿，也会对微观摩擦产生影响。

**总结：**

在微观层面，摩擦是一个非常复杂的过程，涉及到原子/分子间的相互作用力、表面粗糙度、能量耗散机制以及环境因素等多种因素。它不能简单地用宏观的“阻力”来描述，而需要用更精细的理论和模型来研究。理解微观摩擦的机制对于设计新型材料、开发微纳器件以及提高能源效率等方面都具有重要的意义。

例如，纳米技术中的超润滑现象就是通过控制微观层面的摩擦来实现的，它可以将摩擦系数降低到接近于零。这在微型机械、生物医学等领域具有重要的应用前景。

stillwmxz

中国科学院 发表于 2025-1-7 19:11
？？？介质中光速会低于真空中光速啊，甚至在介质中一些高能粒子可以超光速，叫做切伦科夫辐射。 ...

你顶着这个id还是给点有水平的回复吧

我是大鲨鱼1453

最大的问题是在“摩擦”这上面吧。摩擦这种物理现象本身是宏观现象，而光则属于微观物质，两种视角下对物理规律的描述是不同的。

rp1993

首先摩擦生热的本质是动能转化成了热能
光没有静止质量，所以没有传统意义上的动能，但光确实是有动量的，在和物体接触时都会发生能量交换，当然也包括热能。
所以你可以这么和女儿说：
光当然也燃烧了，但是光很小，你看不见它燃烧，而太阳光又很多很多，正是这些又小又多光默默地燃烧，温暖了我们整个世界。

拜拜

接下来会不会问为什么圣斗士能打出光速拳

—— 来自 Xiaomi Redmi K20 Pro Premium Edition, Android 11上的 S1Next-鹅版 v2.5.4

真田源次郎信繁

光当然能摩擦……光子在空气中一样有diffusion项，这就是摩擦，激光在空气中确实能加热空气
陨石在空气里收到空气阻力摩擦生热是因为Navier–Stokes里面的非线性diffusion项，能推导出空气阻力的Stokes定律

Stokes定律得到的空气阻力正比于半径，速度和粘滞系数，不是只受速度本身影响的，而Stokes定律的推导需要假设物理低速移动，从而把NS方程里的惯性项省略掉，所以肯定不适用于光

你要科普的话当然是说陨石不但速度快而且体积大，所以阻力大做工多……

Navier–Stokes方程的diffusion的部分是来自于Boltzman方程里的“碰撞”，直观而不准确地说，碰撞率当然正比于粒子本身的碰撞率和粒子个数，体积大了当然更容易碰撞，而一个光子的话，碰撞率当然就只受非线性光学的那些极化系数之类影响了……

yoki42

1、光可以加热空气
2、光子非常小，空气分子之间的间隙非常大

—— 来自 鹅球 v3.3.96

widder

摩擦啥的，本质上都是电磁力的反应，光子没有电荷，不参与电磁力，所以不会有摩擦生热这回事。

不过光子是传递电磁力的玻色子

Ik4ruga

第一步，
搞清楚摩擦定义：两个相互接触并挤压的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。

第二步，用摩擦定义套用在光和空气上。
先说说摩擦的本质是什么
https://www.zhihu.com/question/20796974?sort=created&utm_id=0
构成条件都是微型凹凸结构或者原子间作用力
光要么是光子流要么是电磁波，没有凹凸结构或者原子。
看了楼上的说法
到了基本力层面又能扯上关系，不过应该能很方便的说明到了微观层面这种摩擦产生的震动很小了，没办法跟陨石被空气摩擦比较

分际线

那问个相关的问题，流星是宇宙空间里的小颗粒、小陨石进入大气层摩擦发热燃烧，感觉是随机的。但流星雨呢？为什么相隔固定周期，在某个星座方向会重复出现很多的这种颗粒？

—— 来自 Xiaomi M2007J3SC, Android 12上的 S1Next-鹅版 v2.5.4

wzh5555

粗略一点说，光不算（传统宏观）物质，更接近于能量，应该和“发热”放到一组去讨论。

CCauchy

能啊，光致发光

论坛助手,iPhone

活久见

从物质去解释呗

光，声音对小孩来说不算物质，有质量才算物质

Risa_g

分际线 发表于 2025-1-7 20:20
那问个相关的问题，流星是宇宙空间里的小颗粒、小陨石进入大气层摩擦发热燃烧，感觉是随机的。但流星雨呢？ ...

大部分流星雨本体都是被撕碎的彗星/小行星残骸，它们还运行在碎裂前的轨道上。所以会在每年固定时间（地球轨道与残骸轨道相交时）从固定方向（残骸轨道的方向）看见流星雨。每个若干年（一个残骸的公转周期）残骸密集区跑到地球附近，就有一次极大流星雨。

酱豆腐

就说光和水一样烧不起来就好了，这么小别的解释也理解不了。

stmule

如果被问到光在宇宙中是靠什么介质传播的，楼友们又如何应对呢

鲤人饺子

中国科学院 发表于 2025-1-7 18:19
不要这么讲……

哪里错了呢

starash

stmule 发表于 2025-1-7 22:19
如果被问到光在宇宙中是靠什么介质传播的，楼友们又如何应对呢

不用那么早引入波粒二象性，粒子说并不存在传播问题。

帕拉米蒂斯

可以从科学史开始给她讲了。感觉智商应该可以接受