水能由无色无味无法感受的水蒸气变成固体的冰，为什么光不能固态化？ 第1页

这个问题说深入的话好像可以扯很多。简单说来的话似乎有两点比较重要：

首先，光子之间没有相互作用（极强场高阶圈图什么的忽略，我也不懂……）。

其次，光子是波色子，全同光子可以占据同一量子态，包括“体积”、“位置”等在内。

以上两点就决定了一团光子“气体”可以被“压缩”到几乎任意小而几乎不需要花费“力气”，很难表现出传统“固体”占有一定相对难以压缩的体积的性质。而费米子物质即使不考虑他们之间的相互作用也存在泡利不相容原理导致的“简并压”，比如中子星中的中子简并压。

当然一团被压缩到任意小的光子气体的光强也是极大的：也许在压缩到某个程度时的“光压”已经可以在宏观上被感受到——又或者在这之前就变成黑洞了，这就需要更高阶的定量分析了……

反对用波粒二象性来说明这个问题。我认为这与波粒二象性没有任何的关系；原因应该是：光子数不守恒。

为什么和波粒二象性无关呢？实际上，任何物质都是具有波粒二象性的——比如说电子、中子甚至水分子。它们的波叫做物质波，或者叫做德布罗意波。比如说，氢原子就可以具有明显的波动性：很多化学反应中的氢原子转移都是因为量子隧穿效应(Proton tunneling)。但是，氢在高压下也可以形成固态凝聚态，甚至金属氢（https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91%E5%B1%9E%E6%B0%A2）。由此可见，无法形成凝聚态与波粒二象性没有任何关系。

在我看来，主要原因在于光子数不守恒。比如说水分子，或者氢，在不发生化学反应的情况下，数量是守恒的。那么我只要加压，并配合降温，总会形成凝聚态的。但是光子不一样，光子数不守恒：容器壁可以释放或者吸收光子。所以当你加压或者降温时，光子的数目可以减少的，那么就不一定能形成凝聚态了。至于为什么光子数不守恒，我只知道这个结论（学过平衡态统计力学的朋友们应该都知道。比如维基百科中对于光子气体的介绍中写道：“但对于黑体来说，能量分布由光子与物质（通常为腔壁）的作用所决定。在相互作用过程中光子数并不守恒，因而黑体光子气体的化学势为零。”），而不知道其本质；我猜测可能与光子的静质量为0有关——这部分如果有更了解的朋友欢迎指正。

虽然光子不会形成凝聚态，但是有一些其他的相近的方式形成类似凝聚态。比如说：

1. 一些玻色-爱因斯坦凝聚的原子可以使得特定的波长的光速骤降，从而“冻结”光；
2. 光子与cavity形成的polariton，可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。

总结：光不能形成凝聚态，我认为主要在于光子数不守恒，而与波粒二象性无关。