光子是物质吗？

Question

如题所述

Answer 1

古典力学和我们的直觉很刻意的区分物质（施力与受力者）和非物质（力、场等）。但现代物理的量子场论里两者并没有明显区分。同样的理论架构可以同时概括电子、夸克和它们之间作用传递的规范波色子。反正都是各色各样的量子场。而都分别被同一个拉格朗日量的各个分项概括。它们的相互作用是名交叉项。从这角度看光子和电子之间原则上没什么区别，也没有什么必要把某些基本粒子称为『物质』把另外一些称为『非物质』。但是有时候概念上区分还是有点用的。因为直觉上我们认为『物质』是可以用来组成更大甚至宏观东西的。我建议是用泡利不相容原理来区分：基本粒子可以称为『物质』如果它们遵守泡利不相容。也就是在同一个时间地方不能同时出现两个同样的粒子。因为这原则使电子保持一定的距离而宏观地组成你和我等日常的『物质』。光子等负责传递作用的波色子不遵守泡利不相容，在同一个地方可以有任意多的光子，这可以被归类成『非物质』。这定义『物质』概念上就是由那些占取空间而不欢迎自己兄弟的基本粒子组成的东西。在这定义里物质就包括所有轻子、中微子、夸克。而非物质包括光子、W、Z、胶子、重子。