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“光的粒子性”问题与光本性探秘

吴东敏

光是粒子还是波的问题有三种说法,1,粒子性;2,波动性;3,波粒二象性。

光现象与光效应的种类很多,主要有:光的直线传播现象;光的反射现象;光的折射现象;光的散射(折射)现象;光的色散现象;光的吸收现象;光的衍射现象;光的干涉现象;光的偏振现象;各种光源的发光现象。还有光与电发生的各种光电效应和电光效应。光与磁发生的各种磁光效应和光磁效应。等等。近代400年以来,人类科学对光物理本质探讨的争论一直非常兴趣,十分热烈和异常尖锐。基本上形成了光的波粒二象性的共识,这是一种对光现象,光效应肤浅的表面共识,而非对光的本质认识的结论。

然而,仍然有一部分学者和高级教授从光的各种现象的研究中认为光只有波动性而不具备粒子性,以为光的波粒二象性是不可理解的,因此否定了光的波粒二象性。对此我曾写有文章抨击了这种观点和理念。

另外有一部分学者从各种光现象光效应的认识中,认为光只有粒子性而不具有波动性;所谓光的波动性只不过是一种类波现象,而非真正意义上的波,因此也否定了波粒二象性。本文针对持有这种观点的学者,教授,博士就这个问题展开一些粗浅的探讨。

研究光的科学分支有数十个学科,光学的著作与论文可能超越成千上万。光科学的提问实在多,本人针对主题有选择性的只提出如下3个代表性问题作简单的讨论:

一,??? 光子作高速直线传播的同时是如何作横向振动的?

二,??? 用你的光子模型,光能作长时间长距离传播吗?

三,??? 一群光粒子辐射前藏在什么地方?

首先是问题一

光的偏振现象的观察,实验和多种应用,对人们来说已经不会陌生。它是光具有波动性的实验证明,而且证明光是横波。光子沿传播方向作纵向高速运动的同时还作横向振动(偏振),是不可理喻的,尤其是光子作为电中性粒子来说。难怪王令隽教授在他的论文《光的波粒二象性漫谈》中,如此激烈地否定光的粒子性及光的波粒二象性理论,并把二象性理论与宗教思想根源联系在一起,予以无情的抨击。本人认为绝大部分坚信光的粒子说的学者也会认为,高速运动的光子既作纵向运动的同时又能作横向振动是不可能的。因为它不合乎理性。那么,如何解释粒子的波动现象呢?

1,??????? 光粒子的波动性实验。坚持光的粒子性的学者,为了证明自己观点和理论的正确性,一定会在具体实验上下功夫,让事实说明问题。有光子橫振动的偏振实验,斜振动的干涉实验衍射实验。衍射实验的形式较多,有强光源通过单孔,单缝,圆屏,细丝,刀口,直边等障碍物时的衍射实验。坚持粒子性的学者希望通过这些实验用光的粒子性本质而非波动性本质来解释光的波动现象。本人认为对一切波动性实验的粒子性解释都是徒劳的,原因是它不合乎理性。光的传播是许多高速运动光子激起周边弹性媒质振动的传播,光子运动的传播和媒质振动的传播是光传播的两个方面。人们可以把光子从光波里分离出来,如反射光,散射光,偏振光等。但不能把光波从光子的实验中分离出去。当光子在上述实验中遇到障碍物时发生反射折射,许多反射折射光子使媒质产生新的横波,新的横波发生干涉现象形成干涉或衍射图样。所以,坚持粒子性的学者误认为光的波动现象是光粒子反射折射形成的图样,却不知其真正原因是由媒质波动所致的原故。

2,??????? 大量光子的类波行为。大理论物理学家玻恩对光子的波动性感到困惑,曾经说过:“爱因斯坦的观念又一次引导了我。”他曾经把光波的振幅解释为光子出现的概率密度,从而使粒子(光量子或光子)和波的二象性成为可以理解的。并马上把这个观念推广到波函数上。爱因斯坦的的观念是什么呢?爱因斯坦认为光的波动性可看成是大量光子的运动现象,表现出来的现象符合统计规律。直到如今仍有部分学者,教授认为光的本质是粒子流或者规则间隔粒子群流。其实这种粒子流或粒子群流与爱因斯坦的大量光子的共同行为并无区别,与电子流和其它微粒流也区别不大。这似乎得出这样一个结论,单个粒子运动表现出粒子性,多个粒子运动又可表现出波动性。这种结论能成立吗?当然不能,理由是:(1),单个光子的运动状态,人们至今仍然不可能从实验中把它分离出来的。单个电子也是。光子运动,电子运动从来都是指多个粒子的运动。(2),大量光子的运动现象是不能够称为波动的,作为波主要不可缺少的概念有:频率,波长,周期,波速,你的粒子群流的结构中能够体现出来吗?不可能!所以,大量光子的类波行为只能用德布罗意波公式来描述。这种描述和解释与人们对光谱的观测和实验并不相符。

3,??????? 对于认为光是不具有质量的“能量子”或光是电磁波的学者,不在本文的讨论范围。同时建议他们先把康普顿效应,光电效应的实验和解释先重温和认识一遍,然后提出问题。

其次是问题二,用你的光子模型,光能作长时间,长距离传播吗?

1,把光的传播视为高速运动的光子流,或视为高速运动的规则间隔和不规则间隔的粒子群流的共同点是,光子之间处于相对静止状态。由于光粒子之间存在万有引力的作用,在传播的过程中,它们会凝聚在一起。破坏了原来的粒子流或粒子群流的结构,所以这类光子模型不能做长时间长距离的传播。

2,如果对1的解释不理解的话,我再进一步做解释。20世纪90年代末期以来,世界许多国家实验室的中微子振荡实验表明,中微子在高速飞行中能够合成另一种中微子,称为中微子振荡。中微子不带电,质量极其微小与你的光子模型一样,光子不带电,质量也极其微小,它们在高速飞行中也会发生振荡。所谓的振荡就是粒子在万有引力的作用下粒子吸引在一起。我国大亚湾核电站中微子振荡实验长基线只有数十公里,瑞士日内瓦地下欧核中心到意大利格兰萨索实验室的中微子振荡实验基线长度700余公里。假如基线长度为日地距离1亿5000万公里(500光秒),用你的光子模型,阳光会射到地球吗?而科学界观测到的光传播距离远远地超过这个数字,能达数万光年,数亿光年。说明你这种光子模型根本不行。

3,还有一种理解,假如在我们的太阳系里,所有的行星都停止轨道运行,与太阳都处于相对静止状态,所有的行星和太阳将会吸引在一起,这一点大家不会有异议吧!质量的自聚性是物质的基本特性,不管是粒子还是天体。原因在于万有引力的作用。

4,如果你的光子具有微小的质量又携带微小的电量,由于荷质比的关系,库仑斥力起主导作用,光子流或光子群流在高速传播时在库仑斥力的作用下会发生解体。这样的光子结构当然不可能长时间长距离传播。用电子束(电子流)做比较,电子之间由于库仑斥力,电子束会发散。在电视机显像管和加速器中对高速电子束设置了防止电子束发散的聚焦系统。。

5,什么样的光子模型能够长时间长距离传播呢?2005年,本人在平面镜反射现象的研究中,感悟出光子必须携带微小的质量和微量的负电荷。作出了光粒子与以太粒子模型。作出了两种粒子形成的三种结构。作出了电子,正电子,质子,中子结构模型。光的辐射源是:携带负电的一群光子存在于浓度较高的以太泡沫中,由于光子之间的库仑斥力,处于待辐射状态;若有一个光粒子开路,其它光粒子便会紧跟尾随,因为光子喜欢走阻力较小的路径,所以一个接一个地排成间距相同的光子链开始辐射。以太泡沫是支撑光子链的必要条件。以太泡沫来自持续太阳风,它从冕洞中吹出。光的辐射机制由光源,光子链,以太媒质构成的系统来完成。光子链中,相邻光粒子之间的距离表示波长,每秒钟通过某处的光子数表示该条光子链的频率。光源的库仑斥力通过光子链传递到整条光子链,因此,光子链在以太中能长时间,长距离传播,乃至数万年,数亿年。详细阐述在本人2011年出版的《宇宙的真谛》之中。

再次是问题三,一群光粒子在辐射前藏在什么地方?

1,两种基本粒子与三维空间。

光粒子的空间尺度的量级是10^-21m,以太粒子是10^-23m。如果把光子比作直径1米的钢球的话,以太粒子则是直径4毫米的自行车钢珠,但光粒子,以太粒子的密度,硬度比钢铁大1亿倍以上。如果把原子(10^-10m)比作地球,则以太粒子的尺度就像细菌,在显微镜里才能看到。如果把以太粒子比作地球(1.3×10^7m),则M理论中的卡拉比丘空间量子(10^-35m)的尺度就像细菌。

有资料表明,宇宙空间中物质粒子占据的三维空间与虚空(绝对真空)的比例为15%左右,以太泡沫内部空间(虚空)和互相粘连的以太泡沫球之间的虚空与物质粒子占据的空间比较,上述比例可能大大地减小。它比肥皂水液滴的体积与它吹成肥皂泡占据的体积之比还小得多。因此,空间是很空的,连成一块的以太泡沫结构的平均密度很低。以太泡沫粘连在一起,可以视为连续物质结构。它是超级互联网。包括把所有人的视网膜联系在一起。

由于以太粒子十分坚硬,因此以太泡沫结构的弹性极小。以太粒子的荷质比较小,粒子与粒子接触时万有引力与库仑斥力相平衡,只显示了极其微小的引力。以太泡沫的破裂与重组的速度极快。高速运行的光粒子在以太泡沫中穿行,泡沫显示了固体的特性,而低速运行的汽车和人在以太泡沫中运行,泡沫显示了流体的特性。这一点,湖北省有位学者及前辈科学家在研究以太模型的时候也感悟到以太具有这一特性。光子为避开固体的阻力,沿着前面光子开辟的通道运行,才能形成光子链结构。在科学前沿的深空宇宙观测中,当光射入遥远的宇宙空洞里时,光会突然寂灭,这种现象成为宇宙空洞之谜,其实原因十分简单,因为宇宙空洞里没有以太结构,光子链结构散架,成为光子流,光的频率消失了。

2,电磁以太。

携带负电的光粒子在万有引力与库仑引力的双重作用下,吸附携带极微量正电的以太粒子。形成光子以太粒子球结构,为了尊重前辈科学家的研究和命名,把光子以太粒子球称为电磁以太。电磁以太分为三类:(1),光子吸附了等量电荷的以太粒子,构成中性电磁以太,简称中以太,或称为中微子。(2),光子在以太粒子丰富的环境里,吸附了过量的以太粒子,构成正电性的电磁以太,简称正以太,或称正微子。(3),光子在以太粒子欠缺的环境里,吸附了少量的以太粒子,构成负电性的电磁以太,简称负以太或称负微子。太空里的中微子,正微子的浓度较大,它们通常处于无序的热振动状态,这些粒子互相之间并不会发生明显的聚合作用,只有部分粒子的碰撞,其聚合与分离处于平衡状态,它们是最重要的粒子。本人将在“电磁的本性”里作专门讨论。顺便先谈一下,电与磁是完全不同的事物,电是粒子的特性,由粒子携带;磁是电磁以太物质结构的有序转动或平动,由天体自转或粒子(电子,核子)自旋形成,磁并非由电流产生。电与电的作用是库仑力,磁与磁的作用是万有引力。电生磁,磁生电是假象,电与磁不发生作用。而光与磁,光与电却能发生作用,为什么?原因由光的波粒二象性引起。光粒子与电粒子(电子,核子)会发生引力和库仑力的作用;光波是以太波,以太波与有序的以太运动结构(磁现象)当然会发生机械作用,实质也是引力作用和库仑力作用。可思考:光电效应,光伏效应,康普顿效应,磁致旋光效应,磁光法拉第效应,磁光克尔效应,科顿穆顿效应,塞曼效应,等等。

3,各种光源。

(1)?????? 电磁以太解体发光。在太阳的持续太阳风和扰动太阳风中,含有成分复杂的各种微粒,其中游离的光子占有的比例最多,它迅速吸收以太泡沫中的以太粒子,成为电磁以太。其中正微子和中微子的含量很大,负微子含量非常小。太阳风中电磁以太有序的扩散运动构成空间的磁场和电场,正微子的分布密度,显示了空间电场的方向由太阳指向地球(或各个行星)。电磁以太进入大气层直到地球内部,被物质的原子吸引,电子周围吸附了大量的正微子与中微子。同时核子的表面也沉积了一层中微子,正微子,保护核子的衰变。这成为物质的常态。通常情况下,一批电子吸附的电磁以太在剧烈的振动或挤压或撞击下会失去表面吸附的以太粒子,成为携带负电的裸光子,许多光子在库仑斥力的驱动下开始辐射。在此也顺便说一下光子的吸收现象,当光子辐射到介质中,如厚厚的云彩里或其它不透光的物质里被分子,原子,电子吸收,此时光子速度降到为零,光子会马上吸附周围的以太粒子成为新生的电磁以太粒子。

——通常的各类电照明。a,热辐射光源,有白炽灯,各种卤钨灯。属电磁以太的激烈振动失去表面以太粒子而发光。(温度的实质是以太物质振动的激烈程度。)b,气体放电光源,有金属低压汞灯(通常的荧光灯),高压汞灯,低压钠灯,高压钠灯;有惰性气体氙灯,汞氙灯;有金属卤化物钠铊铟灯,钪钠灯。属于电子,电磁以太,光子发生撞击,使电磁以太失去表面的以太粒子而发光。

——半导体照明。典型的例子是LED发光二极管照明,通常此类半导体材料中含有低熔点(常温下)的镓元素,镓离子会出现在晶格空间中游荡,在p-n结中与载流子电子或空穴(正微子)发生挤压,自旋的镓离子犹如许多锋利的“剃刀”使电磁以太失去表面的以太粒子而发光。这是主要作用。

——通常的各种燃烧发光现象。原子的外层电子发生轨道转移,电子的运动方向与运动速度发生改变,其携带的电磁以太受到挤压发生解体,同时整体表现为高温振动使电磁以太解体的发热发光现象。

——同步辐射光源发光。高速电子运动方向突然改变,其表面携带的电磁以太受到激烈挤压,从切线方向解体射出发光,所有的光子链方向相同,具有高能性。

——各类激光器发光。激光器的种类很多,按照工作物质分类,有气体,固体,半导体和染料等激光器。形成激光的必要条件是粒子数反转,其实质就是要求有足够多的电磁以太发生解体,产生较强的光辐射作用,在谐振腔里光的单色性方向性得到加强,成为激光输出。实现工作物质中电磁以太解体的激励方式主要有:强光激励,电激励(电流激励和放电激励)还有化学(光热)激励,核能(粒子碰撞和光热)激励。激励是光子,光波,电子,离子等物质与电磁以太的碰撞作用。

——还有各类加热高温发光现象;地球的极光现象;地球的地光现象;大气的雷电现象;流星雨发光;X射线散射;拉曼散射;原子的内层电子激发辐射(X射线);原子核激发辐射(γ射线);天然放射现象;正电子衰变;α衰变;β衰变等等,都是属于电子,离子,原子分子周围的电磁以太受到激烈振动或挤压或撞击发生电磁以太解体而发光。

(2),电子解体和电磁以太解体混合发光。

先谈题外话,许多光子链辐射到缺乏以太物质的深低温(-273*C)的环境里,散架成为光子流,再扩散形成光子云,光子云里光子之间缺乏传递库仑斥力的以太结构,所以光子间没有斥力的作用。在惯性运动接触中,许多光子由其表面一层以太粒子作为媒介子粘合成为电子,一个电子所含的光子数量级约为10^18 个。电子的诞生,表示在绝对真空的虚空中,为什么会产生物质的理念,在《宇宙的真谛》里,描述了在星系团之间巨大的虚空(绝对真空)中,如何产生新的星系的机制。如果没有新的星系产生,宇宙将不是永恒的。如果倒溯到过去的时间是无限的,早期的恒星,星系早已老化熄灭,如果新的星系不能不断地产生的话,我们将看不到宇宙的现状。

电子解体产生巨大数量光子,在以太结构的环境里由于库仑斥力,一群光子的体积急剧膨胀,以太物质的激烈振动(高温现象)形成巨大的冲击波和强光辐射,显示了巨大的能量。电子解体的体积膨胀和发热发光,是核能的本质。通常核反应中,原子核内只有小部分电子,正电子发生解体,更不是全部。正电子由正微子在深低温环境里聚合而成。正电子解体产生正微子,中微子,以太粒子,光辐射。能量较电子解体小得多。

电子解体和电磁以太解体混合发光主要有:恒星发光;正负电子对撞发光;强子对撞发光;核裂变;核聚变;原子核的人工转变;α粒子散射;高能γ射线或宇宙线与原子核的作用;高聚焦高能激光与原子核的作用。

综合上述,一群光粒子辐射前处在:电子里;电子表面的电磁以太中;核子内部电子与正电子里面;核子表面的电磁以太中;原子分子空间环境中的电磁以太里;恒星内外和恒星际空间中几乎所有的粒子中。可谓是,无处不在!

2013,07,28