光子撞击物体后速度会不会变化？

光子撞击物体后，它的“速度”这个概念在经典物理的范畴内会发生变化，但在相对论的语境下，情况则要微妙得多。咱们就来好好捋一捋这其中的门道。

首先得明确，咱们常说的“速度”是指一个物体在空间中单位时间内移动的距离和方向。对于我们熟悉的宏观物体来说，比如一颗弹珠撞到墙壁上，它的速度肯定会改变。它可能会减速、停止，甚至反弹，动能会传递给墙壁，产生形变或者热量。

那么光子呢？光子是光的量子，它有个非常特别的性质：光速不变。不论你是在地面上测量一道光速，还是在高速飞行的宇宙飞船上测量同一道光速，它在你眼中永远是以相同的速度 c 在运动，大约是每秒30万公里。这个速度是宇宙的基本常数，是光子存在的根本属性之一。

所以，当你问“光子撞击物体后速度会不会变化”的时候，关键在于我们怎么理解“速度变化”和“撞击”这两个词。

从经典物理的角度来看，如果你硬要用“速度”这个词来描述光子的状态，那么答案是：光子的“速度”本身（指在真空中的传播速度 c）是不会变的。 光子总是以光速运动。它不会因为撞击某个物体而变得“更慢”或者“更快”。

但是，这并不意味着光子撞击物体后，它就没有发生任何改变。 事实上，它发生了非常重要的能量和动量上的交换。这就好比一辆汽车撞上了墙壁，汽车本身没散架变成更慢的车，但它的动能传递给了墙壁，让墙壁产生了形变和热量。

那么，光子撞击物体后，它身上的“东西”去了哪里？

1. 能量传递和吸收： 当光子撞击物体时，它携带的能量会传递给物体。这个过程有很多种方式，取决于物体的性质和光的频率：
吸收： 大多数情况下，光子会被物体吸收。物体的电子会跃迁到更高的能级，吸收了光子的能量。这使得物体升温，或者发生化学反应（比如光合作用）。当光子被吸收后，它就不复存在了。从这个角度说，光子的“身份”消失了，它的能量被物体接收了。
散射： 光子也可能撞击物体后改变方向并继续传播，这就是散射。著名的例子是汤姆孙散射和康普顿散射。
汤姆孙散射： 这是经典电磁理论的描述，光子撞击自由电子，电子会吸收光子的能量并以相同的频率振动，然后以相同的频率向各个方向发射电磁波。在这里，可以理解为光子“驱动”了电子的振动，但光子本身似乎没有损失能量。
康普顿散射： 这是量子电动力学的重要证据。当光子撞击一个束缚得不那么紧的电子时，光子会将一部分能量和动量传递给电子，导致电子被“踢”出去，而光子自身的能量会降低（频率变小，波长变长），并且改变方向。这时候，你可以说，光子“交换”了能量，它的能量值变小了，但它在真空中的传播速度仍然是c。它只是以一种“能量较低”但“速度依旧”的状态继续前行。

2. 动量交换： 光子不仅仅携带能量，还携带动量。根据 E = pc 的关系（E是能量，p是动量，c是光速），即使光子速度不变，它的动量也与能量相关。当光子被吸收或散射时，它会将其动量传递给物体。这就是为什么光压的存在，虽然微弱，但确实能推动物体。例如，太阳光照射在太阳帆上，就是利用了光子的动量。

那么，我们该如何理解“速度变化”？

从粒子的“存在状态”看： 如果一个光子被吸收了，它就从“以光速运动”的状态转化成了“存在于物体中，作为其内能一部分”的状态。你可以说它的“运动状态”结束了。
从“速度值”本身看： 光子在真空中的传播速度永远是 c。无论它之前如何，或者接下来如何，只要它还在真空中运动，它的速度就是 c。
从能量和动量的传递看： 光子撞击物体后，确实发生了能量和动量的转移。如果光子被散射，它的能量和动量都会减少，但速度（在真空中的）仍然是 c。如果光子被吸收，它就不再是一个独立的、以光速运动的粒子了，它的能量和动量转化成了物体的一部分。

总结一下，用更自然的语言来说就是：

光子就像一位总是以恒定速度冲刺的信使，它携带能量和信息。当它撞上一个地方，它可以：

把信件和包裹（能量和动量）送给对方，自己消失了。 对方接收了这份东西，变得更热，或者发生了一些变化。信使本身就不再存在了。
把信件和包裹（能量和动量）送了一部分给对方，然后自己改变了方向，继续以同样的速度冲刺。 收件人拿到东西后，信使的“装载”变轻了，但它跑得速度还是那么快，只是以一种“减负”的状态继续前进。

所以，如果“速度变化”指的是光子作为独立粒子在真空中的传播速度大小改变，那么答案是不改变。但如果“速度变化”指的是光子在撞击过程中的能量和动量的状态变化，或者它作为粒子的“存在状态”发生改变，那么答案是发生了变化。

“撞击”这个词，在量子层面更像是“互动”或“交汇”。光子不是一个硬邦邦的小球，它是一种能量的量子包。它的互动是能量和动量的交换，而不是一个“硬碰硬”的碰撞改变了它自身运动的“车速”。

网友意见

速度不会改变，真空中光子的速度永远都是C，但能量和动量可能会发生变化。比较典型的就是康普顿散射。光子与电子发生碰撞，将一部分能动量传递给电子，自身的能动量就发生了变化。

除此之外一些物质还具有荧光效应，它们会吸收一定频率的光并发射出另一种频率的光，也可以看成是光子撞击物体之后能动量发生变化。

话说回来，该怎么从最基本的量子电动力学角度计算出介质中的光速呢......

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