第396章微觀理論和應用
強子的組成及遵從的對稱性是否取夸克模型或坂田模型的其他變種，所以後來按錢三強的建議把強子的組分粒子稱為「層子」，表示物質結構許多層次中的一個層次的意思。在引入波函數以描述運動着的強子時，他認為應當區分描述內部運動和整體運動的兩個概念。通過對已知實驗數據的分析，他提出層子在強子內部的運動速度遠小於光速，是非相對論性的，雖然強子的整體運動可以是相對論性的。
四級文明給李安的震撼，實在是太過巨大，就好像石器時代的人類看着現代化的人類一般。
「飛船外殼是用強子級鈦合金製造的，動力系統呢？居然涉及到了光子的領域？」
李安發現，文明程度越高，可以製造出來的飛船就越大，但是，涉及到理論程度，卻是要在微觀層面下苦工了。
在微觀世界，有一類粒子稱為玻色子，如光子、。。粒子、氫原子等它們具有整數自旋（0，1，……），它們的能量狀態只能取不連續的量子態，但允許多個玻色子佔有同一種狀態。玻色子是依隨玻色-愛因斯坦統計，自旋為整數的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理，在低溫時可以發生玻色-愛因斯坦凝聚。
利用玻色－愛因斯坦統計法，將電磁輻射作為光子『氣體』來描述，無須再利用輻射的波動性，就能夠預言黑體輻射的所有性質。這是量子世界波粒二象性之一例。波粒二象性認為，光子或電子等實體，既能用波也能用粒子來描述。玻色子是量子理論中負責傳遞力的粒子。比如，電磁力可以描述為兩個帶電粒子——如一個電子和一個質子——之間交換光子，好像兩個足球運動員之間的傳球。
粒子按其在高密度或低溫度時集體行為的不同可以分成兩大類：一類是費米子，得名於意大利物理學家費米，另一類是玻色子。得名於印度物理學家玻色。區分這兩類粒子的重要特徵是自旋。自旋是粒子的一種與其角動量（粗略地講，就是半徑與轉動速度的乘積）相聯繫的固有性質。量子力學所揭示的一個重要之點是，自旋是量子化的，這就是說，它只能取普朗克常數的整數倍（玻色子，如光子、介子等）或半整數倍（費米子，如電子、質子等）。費米子和玻色子遵循完全不同的統計規律。
在一組由全同粒子組成的體系中，如果在體系的一個量子態(即由一套量子數所確定的微觀狀態)上可以容納的粒子數不限，這種粒子稱為玻色子。玻色子所遵循的統計法稱為玻色統計法。玻色統計法的分佈函數為上式中n(e)為體系在溫度丁達熱平衡時處於能態e的粒子數，a為溫度和粒子總數的函數。
簡單來說。光子是作為波色子的一部分的。
光子這個概念，早在1900年，m.普朗克解釋黑體輻射能量分佈時作出量子假設，物質振子與輻射之間的能量交換是不連續的，一份一份的，每一份的能量為hν；1905年阿爾伯特.愛因斯坦進一步提出光波本身就不是連續的而具有粒子性，愛因斯坦稱之為光量子；1923年a.h.康普頓成功地用光量子概念解釋了x光被物質散射時波長變化的康普頓效應，從而光量子概念被廣泛接受和應用，1926年正式命名為光子。
絕大部分人對於光子或許並不陌生。但是，涉及到如此高精度的運用，卻是只能夠說愛莫能助了。
就算是土生土長的天王星人，也無法從中得到光子科技。
量子電動力學確立后。確認光子是傳遞電磁相互作用的媒介粒子。帶電粒子通過發射或吸收光子而相互作用，正反帶電粒子對可湮沒轉化為光子，它們也可以在電磁場中產生。
光子是光線中攜帶能量的粒子。一個光子能量的多少正比於光波的頻率大小，頻率越高,能量越高。當一個光子被原子吸收時。就有一個電子獲得足夠的能量從而從內軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的原子就從基態變成了激發態。
光子具有能量，也具有動量，更具有質量。按照質能方程，e=mc^2=hν，求出m=hν/c^2,
光子由於無法靜止，所以它沒有靜止質量，這兒的質量是光子的相對論質量。
根據量子場論，一對正反粒子可發生湮滅變成一對高能伽馬光子，而一對高能伽馬光子在高溫下亦可發生反應產生一對正反粒子。比如在t=10^15k的溫度下可發生光子向質子和中子等重子的轉化。
光子是傳遞電磁相互作用的基本粒子，是一種規範玻色子。光子是電磁輻射的載體，而在量子場論中光子被認為是電磁相互作用的媒介子。與大多數基本粒子相比，光子的靜止質量為零，這意味着其在真空中的傳播速度是光速。與其他量子一樣，光子具有波粒二象性：光子能夠表現出經典波的折射、干涉、衍射等性質；而光子的粒子性則表現為和物質相互作用時不像經典的粒子那樣可以傳遞任意值的能量，光子只能傳遞量子化的能量。對可見光而言，單個光子攜帶的能量約為4x10-19焦耳，這樣大小的能量足以激發起眼睛上感光細胞的一個分子，從而引起視覺。除能量以外，光子還具有動量和偏振態，但單個光子沒有確定的動量或偏振態。
從波的角度看，光子具有兩種可能的偏振態和三個正交的波矢分量，決定了它的波長和傳播方向；從粒光子晶體結構子的角度看，光子靜止質量為零，電荷為零，半衰期無限長。光子是自旋為1的規範玻色子，因而輕子數、重子數和奇異數都為零。
「運用光子製造動力系統，這意味着，四級文明的飛船，很可能達到光速或者說接近光速？」
李安心裏也是沸騰了。
光速啊！
如果自己成為了四級文明，那麼飛船跨恆星遠航，哪裏會像現在一樣縮手縮腳？
但是很可惜，李安現在只是一個二級文明，就算是得到了這種科技，想要研發出來，也是非常的困難的。
回想起地球時代光子的發明歷程，李安的心中，不由得燃起了鬥志。
到十八世紀為止的大多數理論中，光被描述成由無數微小粒子組成的物質。由於微粒說不能較為容易地解釋光的折射、衍射和雙折射等現象，笛卡爾（1637年）、胡克（1665年）和惠更斯（1678年）等人提出了光的（機械）波動理論；但在當時由於牛頓的權威影響力，光的微粒說仍然佔有主導地位。十九世紀初，托馬斯.楊和菲涅爾的實驗清晰地證實了光的干涉和衍射特性，到1850年左右，光的波動理論已經完全被學界接受。1865年，麥克斯韋的理論預言光是一種電磁波，證實電磁波存在的實驗由赫茲在1888年完成，這似乎標誌着光的微粒說的徹底終結。
然而，麥克斯韋理論下的光的電磁說並不能解釋光的所有性質。例如在經典電磁理論中，光波的能量只與波場的能量密度（光強）有關，與光波的頻率無關；但很多相關實驗，例如光電效應實驗，都表明光的能量與光強無關，而僅與頻率有關。類似的例子還有在光化學的某些反應中，只有當光照頻率超過某一閾值時反應才會發生，而在閾值以下無論如何提高光強反應都不會發生。
與此同時，由眾多物理學家進行的對於黑體輻射長達四十多年（1860-1900）的研究因普朗克建立的假說而得到終結，普朗克提出任何系統發射或吸收頻率為2的電磁波的能量總是2的整數倍。愛因斯坦由此提出的光量子假說則能夠成功對光電效應作出解釋，愛因斯坦因此獲得1921年的諾貝爾物理學獎。
愛因斯坦的理論先進性在於，在麥克斯韋的經典電磁理論中電磁場的能量是連續的，能夠具有任意大小的值，而由於物質發射或吸收電磁波的能量是量子化的，這使得很多物理學家試圖去尋找是怎樣一種存在於物質中的約束限制了電磁波的能量只能為量子化的值；而愛因斯坦則開創性地提出電磁場的能量本身就是量子化的。愛因斯坦並沒有質疑麥克斯韋理論的正確性，但他也指出如果將麥克斯韋理論中的經典光波場的能量集中到一個個運動互不影響的光量子上，很多類似於光電效應的實驗能夠被很好地解釋。在1909年和1916年，愛因斯坦指出如果普朗克的黑體輻射定律成立，則電磁波的量子必須具有x的動量，以賦予它們完美的粒子性。光子的動量在1926年由康普頓在實驗中觀測到，康普頓也因此獲得1927年的諾貝爾獎。
光子的研究，曾一度在這裏停止，幾十年了，有關方面的研究一直在停止，的確，光子太小，而又太快，科學家們想要研究這種光子，需要的是基礎科技的不斷積累。
不過，這個四級文明，卻是給李安指明了方向。(未完待續。。)