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第五届全国民间科技发展研讨会暨时空与光物理讨论会于2013年8月在我国太原举行。《论文摘要汇编》如下:

前言—————————————————————————————————————-张崇安

第五届全国民间科技发展研讨会贺词———————————————- 宋正海7

我国民间科技创新概况————————————————————–黄友直7

民间科学与自然国学—————————————————————–宋正海10

自然国学基本点问答—————————————————————–宋正海12

创新与人才————————————————————————— 关原成13

放飞科技中国梦———————————————————————- 胡昌伟14

《宇宙宏微论》简介—————————————————————–彭宏钟17

爱因斯坦及其“相对论”————————————————————– 李泱20

“控制论”的本质———————————————————————- 李泱21

现代物理学所面临的“哲学”问题—————————————————-杨光京22

古斯-汉森位移是揭示光本性的判决性实验 —————————————-耿琦24

微太模型初论————————————————————————-张操25

暗物质的答案及定量计算————————————————————郝建宇27

宇宙总质量正负解和宇宙加速膨胀—兼回答暗能量为什么存——————— 郝建宇32

普朗克能量子的宇宙学意义———————————————————-郝建宇38

大型强子对撞机实验可能破坏质量守衡及其解释———————————-郝建宇39

光速的两个理论值及其引出的常数关系——————————————– 郝建宇40

惯性力和惯性力矩的来源·———————————————————–赵常德41

惯性力与惯性力矩的关系·———————————————————–赵常德43

客观世界只存在空间不存在时间·————————————————— 柏青山44

诸空间观和光本性观辨析·————————————————————张崇安45

超光速与超光速观测效应·————————————————————李子丰50

光的粒子性与光速·——————————————————————–李子丰52

在光的粒子性观念下得出的马吕斯定律——————————————— 杨发成54

运用量子光学基本观点解析杨氏实验———————————————— 杨发成55

光是以太的量子涡旋的密度波——————————————————– 叶波59

迈克尔逊试验原理问题探究———————————————————- 叶波62

粒子衍射学说·————————————————————————-凡伟66

太极宇宙模型才是标准的宇宙模型————————————————– 张树斌75

光是由时间决定的热斥力负电荷波能量场—————————————— 张树斌79

光子的实质与机理·——————————————————————–陈刚83

光子的能量·—————————————————————————-陈刚87

光本质论—————————————————————————— 丁一宁91

论说现代有几种可肯定的光本性————————————————————安九贤96

物体温度升高及电容器充电后重量减轻的原因(和重力与万有引力是对立的)——–安九贤98

发现磁场、磁力线的本质—就是磁旋轴—————————————————–宋立强100

光子模型·————————————————————————————–李新民110

论光、光速常数及超光速——————————————————————– 林志德116

绝对静止与运动——————————————————————————-张久义120

光线通过旋转透明介质改变轨迹·————————————————————刘武青121

从大型强子对撞机说中国梦—非线性希格斯粒子数学讨论·——————————-习强122

从光的表现探索光的本质——————————————————————– 宓海江140

一道光线产生整个宇宙———————————————————————– 宓海江141

光在我们认识自然中的作用—————————————————————— 李升山142

关于质数定理取整公式的取整运算法则—————————————————– 沙寅岳143

每一个大于五十万的偶数都可表为两个质数之和·——————————————-沙寅岳149

《论埃拉托斯特尼的筛法与新的质数定理》·————————————————沙寅岳154

用思维发射器为人调病做善事—————————————————————-北京心脑慈善福乐总部外联部156

暗物质、暗能量与“招善引惠”养生·———————————————————-环球心脑易太极养生组织科研部157

福音——————————————————————————————– 高国俊158

抗击癌症,中国几乎全面溃败————————————————————— 高国俊158

科学学新进展新科学学创建真理哲学批判辩证法—————————————— 可雪160

中医科学疗法治疗癌症有特效————————————————————— 可雪160

光本性讨论与决议初稿———————————————————————– ?张崇安

文章分享:

一 ?:诸空间观和光本性观辨析

张崇安

空间本性和光本性是物理学基础。历史上代表性的空间观有四类:1)牛顿绝对空间观;2)以太空间观;3)相对论、量子力学空间观;4)玄空间观。代表性的光本性观念也有四类:1)牛顿光本粒子观;2)麦克斯韦光本波动说;3)相对论、量子力学光本观;4)粒群波光本观。这些观念理不清,影响当代物理学的发展,也为玄学的滋生提供土壤,故去伪存真、去弱存强非常重要!

1 历史上代表性的四种空间观念辨析

凡深刻的物理学和哲学观念都要追溯空间本性问题。中国古代周易哲学中坤卦,就包含对空间的看法。到了宋代,张载明确提出“一物两体”说,他说:“两体者,虚实也,清浊也,聚散也,动静也”。虚、清、散、静就是关于空间的描述。在物理学中,牛顿最早定义空间;电磁论、相对论、量子力学也各有其空间观念。这些观念不协调、不统一、扑朔迷离!

1.1中国古哲学和牛顿的正确空间观

中国古代认为,世界是两种元素组成,称为阴和阳。空间就是阴,实物就是阳。阴和阳对立统一、和谐相处。在西方,古希腊也有原子论和虚空的说法。牛顿划时代的科学巨著《自然哲学之数学原理》中首要篇幅是对时间和空间的定义。他认为空间 “与任何事物无关,处处均匀,永不移和任何物体相互作用,相互转换,——这暗含着空间中不存在受力而不运动的物体;3)空间永恒静止。可以看出:牛顿空间很类似张载的清、散、虚、静空间观,是符合中国传统哲理的,集东西文化古哲理大成。

然而,大多数人没有理解牛顿空间。有人把牛顿空间和超距作用相联系,误认为牛顿空间就是有连续介质的以太空间。这显然是一种曲解:牛顿也承认空间并非虚空,甚至牛顿早期认为光是一种媒介波,只是后来,他经过分许多光实验分析,认为以太对于光是多余的。

为什么牛顿绝对空间观是三大力学定律、万有引力定律、各种守恒定律的基石呢?因为只有空间不和任何物体相互作用和相互转换,无限广大、绝对静止,才有惯性的存在和惯性参照系间的等价、相对性原理和伽利略变换、质和量的严格规定、数学语言的精确优美。故牛顿空间是一个万物统一衡量的背景。在实践上,几乎所有的科学技术成果在此背静下取得。

牛顿空间导出相对性原理和伽利略变换,要求速度服从矢量合成律,——这意味着光速也服从速度合成。于是,相对论“光速与源速无关的”光速不变原理就受到破坏;所以,牛顿空间和相对论空间格格不入。由于以太下的光速是标量,不服从矢量合成律,故承认牛顿空间就必然要否定狭义相对论。

1.2 麦克斯韦错误的以太空间观

以太空间在牛顿时代已出现,起源于光本性问题的回答。与牛顿同时代的惠更斯认为光本性是类似于水波、声波的介质波,这就必须假定一种介质布满于整个空间——以太。牛顿说和惠更斯说争论了好长时间,后来英国人托马斯·杨作了双缝干涉实验。因缺乏波长和频率概念的牛顿光粒子说对该实验解释无能为力,光粒子说走入低谷(这一实验非常机巧的显示出光的波动性一面,至今惟有粒群波能很好解释,其它解释都带来种种逻辑和实验的困境)。再后来,在麦克斯韦和赫兹的研究下,光波动说占了上风。

然而,人们很快发现,光是横波,意味着如果光是以太波,要求以太有远远高于水、铁等物质的密度和弹性模量,——这样的空间我们甚至不可能在其中走来走去!实验也丝毫未察以太阻力!在麦克斯韦理论中,机械以太变为电磁以太,以太化身为真空的磁导率和介电常数,但力学问题终不能回避!因为电磁场是有强弱的,意味着电磁场不是连续的,故而,电磁以太最终也面临制造巨大光速需要的以太媒介密度和弹性问题。以太的力学结构究若何?麦克斯韦终生探讨,终不得妙解。

十九世纪末的迈克尔逊-莫雷实验企图检验地球在以太中的漂移速度。然而,这一实验零结果给以太理论沉重打击!为解释此实验,相继出现地球带动以太说和狭义相对论时空缩伸说。由于前种解释在力学上带来更多麻烦,人们接受了狭义相对论。以太因狭义相对性原理的确立而在物理学中被划掉,取而代之的是时空随速度而缩伸的怪异现象。电磁学一方面要否定以太,一方面又要迎合相对论光速不变和量子力学波粒二象性,使得其单单在数学上就步履艰难[1]

否定以太,关于“场”概念就有一个尖锐的问题:电磁场能在真空中整体运动吗?这个问题,历史上已有过激烈的争论。法拉第发现磁单极感应现象后,对“磁力线是否随磁体一起运动的现象存在着截然相反的看法”[8],法拉第认为:磁体转动时,它周围的磁力线并不随之运动;韦伯却认为磁力线随转动物体一起运动。显然,如果承认以太,场是以太的波动,由于以太充填了整个空间而不能整体移动,场也就不存在整体运动,于是,磁力线不随磁体运动;但在否认以太下,电磁场与源速间服从速度合成律,磁力线伴随磁体运动。粒群波观念认为:磁场的实质是空间中运动光子群,于是磁力线服从相对性原理而伴随磁体一起运动。

当代,相对论被驳得体无完肤 [2][3]。不少倒相者把目光又聚在相对论否定了的以太上,认为以太可能是合理的,应该把以太找回来。例如国内出现:真空物质、推迟论、真空信息、影子物质、太极子气、量子外力、标准时空论等观念。但各种以太观都要解决一个问题:即以太的力学结构问题。例如:以太与物体如何相互作用?如何解释以太传播巨大的、具有横波性的光而未被实验察觉?这些问题回答不了,以太理论终不能再生!

以太空间带来的矛盾是多种多样的。设想,如果空间中充满以太,一切物体的运动都要受到影响。则均匀、同一、无界、静止的那个牛顿空间就不存在了。相对性原理受到破坏、物体的惯性不成立、惯性参照系不存在、自然物体没有了严格的边界、没有直线、欧氏几何不存在、数目成为多余、物理规律不能用数学语言描述、宇宙万物运动会被静态的以太风阻碍而最终停止下来,科学研究失去了意义…。可见,以太并不优美!

1.3 相对论、量子力学难于理解的空间观

在相对论、量子力学中,空间成为次一级的概念。狭义相对论的空间可以随运动速度快慢而缩伸;广义相对论空间与物体的质量有关,大质量的物体周围空间弯曲度大;量子力学的空间则从测不准原理导出。根据测不准原理,物体的动量和位置不能同时测定,物体的位置愈要准确,动量愈起伏不定。于是,空间成为虚粒子涨落的海洋。狄拉克甚至认为:涨落海洋还不断创生基本粒子!

相对论、量子力学都有严格的数学关系,但数学背后的物理实在一直“无人能懂”[4]在这两大理论中,数学的身份要高于物理学。其空间观念也成为数学关系式的导出量。空间不再是基本的概念,而成为物体运动的附属品。与牛顿绝对空间观和麦克斯韦以太空间相比,相对论、量子力学空间观都断章取义,算不上是系统的空间观。

常理告诉我们,空间是个巨大的容器,容万物在其中运动。光速、测不准原理都是先定义空间和时间后才能定义的概念。而相对论、量子力学都冒了这种大不韪。

“空间自身的弯曲和空间随速度的缩伸”的概念把空间搞得异常复杂。人们不仅难以确认它的作用机理,而且数学失去了简单优美。量子力学虚粒子涨落空间观很难与物理学各种守恒定律相容,这种涨落是数学上的还是物理实质上的不明;是一种新以太观吗?也不明。不仅如此,相对论和量子力学彼此间也是矛盾:谁也理解不了弯曲空间、伸缩空间与涨落空间是一种什么关系?相对论认为光速是极限,而量子力学几率幅叠加却是“超距作用”!

相对论、量子力学把空间置于次要地位的做法,连同两理论创始人都感到棘手。其作为对十九世纪物理学出现裂痕后向二十一世纪过度的数学纽带有一定意义。然而,“皇帝的新装”终不能穿的太久!“无人能懂”不等于正确!当代,许多人对相对论、量子力学赖以建立的实验予以了新的解释[2-7],于是这两种不彻底的空间观念也即将成为历史。

1.4 充满迷信色彩的玄空间观念

还有一类空间观既非以太空间,亦非绝对空间。空间被描述的更加复杂,例如“四维空间和四维时间”、“真空信息”等等。把各种难以解释的现象归罪于空间,空间成为“万罪之源”!可称为“玄空间观”。这类空间观大多用一些更加抽象的数学关系描述,凭空想象而不关注实验。反正你也不理解空间,实验也做不到那么细腻,说空间有“十几维”,你也说不出个是非!——这类空间的复杂程度更甚于相对论、量子力学。

三维空间简单优美,而且三维就够了。一些难以解释的涉及空间现象可以从粒子微小细腻处去处理。例如,暗物质、暗能量可以从光子具有质量去解释,没有必要非得从空间自身去挖掘。“子不论怪、力、乱、神”。还是少假设怪异,多崇尚简单为好!

2 光本性观念讨论

光本性问题与空间本性密切相关,是物理学焦点,也是揭开自然之迷的钥匙。现代物理学的三大支柱:电磁论、相对论、量子力学都直接或间接受之左右。正确分析之非常重要!

2.1牛顿原则上正确光本粒子观

牛顿是光学研究集大成者。他对光本性研究了几十年。最初他认为光类似水中行驶的船只,能激起以太涟漪,但经过几十年的思考后,他最终认定光是粒子流。

牛顿光本观与其绝对空间观一脉相承。因为牛顿很容易察知:如果把光看成类似于声波的介质波,绝对空间观念就会受到彻底破坏,威胁到三大力学定律的存在。故他必须选择光本粒子观。由于牛顿物理观念是一个统一体系,其光本粒子观原则上是正确的。

但牛顿光粒子观也有不足。例如牛顿未给出光的波长、频率分析,他对以太也予以不彻底保留。还有,牛顿认为引力是超距作用,使得后来许多人把绝对空间误解为以太空间,张冠李戴,光本性问题更陷入糊涂!

2.2 麦克斯韦错误的光本介质波动观

光本波动观最早起源于惠更斯的研究。惠更斯与牛顿争论的焦点是:光是类似声波?还是类似子弹流?杨氏干涉出现后,光波动说占了上风!

麦克斯韦本人是以太的肯定者。但他对以太的研究一直没有合理的结论。以至于他的真空磁导率、介电常数处于无米之炊、无源之水的状况。二十世纪初,当人们发现光为横波后,光以太说陷入困境。根据常理:波速愈快,要求介质的密集度和弹性模量愈大,巨大的光速要求以太有极高的密集度和弹性模量,使得我们根本不可能在房间内走来走去。另外,十九世纪末,企图检验地球在以太中漂移速度的迈克尔逊-莫雷实验零结果也等于否定了以太。迹象表明:承认以太的光本波动论,原则上是错误的。

2.3 断章取义的相对论光本观

迈克尔逊-莫雷实验出现后,有两种解释:一种是地球带动光以太的办法,但这种解释带来更多的麻烦:难道江河、汽车、分子、电子就不能带动以太吗?第二种解释是狭义相对论。保持了光速不变,却扭曲了时空。狭义相对论除了认为光速是极限外,几乎没有谈及任何光本性问题。由于该理论立足于矛盾的两基本假设[9],其光本性观念也就自然不成体统。

2.4 逻辑不自恰的量子力学光本观

量子力学起源于杨氏干涉、黑体辐射、康普顿散射等实验。它糅合了下述观念:1)承认光的波动性一面;2)承认光的粒子性一面;3)否认以太空间;4)否认绝对空间。成为“四不象”。看似简单数学关系式:,背后的物理实在一直“无人能懂”[4]

量子力学引进了个“几率波”概念。并企图用几率幅叠加来解释波粒二象性。然而,陷入“不能用任何经典语言描述”的困境[13]。该解释还带来的贝尔不等式、薛定谔猫,电子分身术、超距作用等一系列困境。则其光本性观念也是不成体统的。

2.5 粒群波光本观念

承认绝对空间,承认万物由微小粒子组成,当粒子聚合成规则间隔的群,并沿一定方向等速成列运动时,群的密集度或边界呈现出一种规则的此起彼伏变化,可用波动方程描述,称为粒群波。电磁场就是空间中运动光粒子群密集度变化的函数。

电磁波的粒群波方程为:

(1)

其中,C为光子群相对于其源的速度,V为源相对于考察参照系的速度。就是速度合成。

粒群波是由粒子群构成的立体波,根据粒子群空间结构和密集度的不同,有平面波、球面波、柱面波和较复杂的高斯光束等,例如图1、2所示。

把电磁波本性看作光粒群波,具有下列优势:

1)?? 可以很好解释扬氏干涉、迈克尔逊-莫雷实验、康普顿散射类实验[5-7]

2)?? 可以消除经典电磁波理论中的数学困境、电磁波能量上的困境[5-7]

3)?? 可以摆脱以太而很简洁地解释光的横波性[5-7]

4)?? 可以自然地把光的粒子性和波动性统一。摆脱相对论、量子力学的困境。

 

????? 接收屏蓝移

激光枪??????? 光子群

V?????? C

地???????????? 面

 

图1运动小车光子群速度合成呈现多普勒蓝移

 

 

光子群环????? 接收屏

Y??????? ??????????????C

 


} λ{

点光源

X

图2? 椭球面光粒群波

 

3 光速问题

3.1 以太空间下的光速与源速无关错误观念

光速与源速有关还是无关?是判明光本性是波动还是粒子的一个根本依据。

我们注意到:现有波动力学中,忽视了介质整体运动时的情况:波动方程速度项均为标量。事实上,如果介质整体运动,介质波速是矢量,服从矢量合成法则。例如:以速度为的匀速运动列车上的声波,在铁路边考察时,向前运动的声音要比向后的快。波动方程为:

(2)

代表空气中的音速,约311米/秒;是以地面为参照系时列车内声波强度变化的三维量;项是速度矢量合成。可以看到:方程(2)和方程(1)在数学上形式相同,即介质整体运动时的波动方程数学形式与粒群波源运动时的形式相同。

但是,如果认为光本性是以太波,上述速度合成项不存在。这是由于以太在宇宙中传播各种光振,必布满于整个空间,不可能再有多余空间供其整体运动,方程(2)中项不存在,即光速与源速无关。

3.2历史上诸多光速测定值为恒值说明了什么

历史上许多实验测出光速近于30万公里/秒。于是有人认为光速与源速无关,是个恒量。其实,因大多数测定采用回路法,正好抵消了光速与源速的合成 [2][5][6][8]。测定的值恰好就是光相对于源的速度。这类实验支持光粒群波观念。

3.3 光速与源速服从速度合成的光粒群波观念

承认绝对空间,就得承认速度的合成律。考虑光常常呈现出波动的一面,把部分光波的本性看作是规则大小、规则间隔的光子群列观念较为妥当。于是光速不仅与源速有关,而且与源速间服从速度合成。物理学又回到简单、和谐、统一!

4??? 光子群流和光子海洋概念

4.1光子质量和光子海洋概念

根据万有引力和电磁场的实存,宇宙空间并非完全真空,而是充满大量粒子。由于光子既有质量和动量,又是光的直接载体。故所谓的“以太”迹象应该是光子在空间中的存在。

在康普顿散射实验中,如果假定与石墨散射体单个电子发生作用的是单排光子流。根据经典力学可导出新的康普顿散射式,并认为旧康普顿散射式在数学上成立。据此,可导出光子质量?、光速相对于其源常数C、普朗克常数h 间的关系式为(为单位秒):。计算出光子质量的较精确值为:3.68625163×10-51千克[5-7]

又不少人证明引力、核力是电磁力[11-12]。研究人员还估计,一只100瓦的白灼灯每秒发射出1020个光子。说明宇宙中分布有大量高速运动、有质量、动能的光子流。当光子遇到天体时,被发射、反射、折射为光子群流,如同地球上的江河。大量的光子群流在宇宙中交织汇合,又形成巨大的光子海洋。其可以施力于物体,也可被物体作用而发生局部改变。

由于光子有质量和动量,光子海洋蕴涵巨大的质量和能量。由此可以解释暗物质、暗能量起因。又由于光子海洋中的高速运动光子流可以给任何两物体以靠近的挤压力,由此可以探讨引力的起因。

4.2承认光子海洋和否认以太

不能把光子海洋与以太概念相混淆。两者有本质的区别:

1)光子是光波的直接构成体。就如同氢、氧分子是空气的构成体一样;以太被认为是光的传播媒介,如同声音和空气的关系。因此,光子海洋本身就是光的组成体,而以太是光的介质,是一种独立于光的东西,二者有本质的不同。

2)以太被认为可以自由进出物体内部,有极高的密度和弹性模量,不能被物体发射、折射、反射;而构成光子海洋的光子可以进入物体,转化为物体的组成部分,并能被物体发射、反射、折射。

3)光子海洋中的光子相对于源(次源)以光速常数C高速运动,质量虽小,动量却大,且服从惯性原理。而以太微粒呈大范围静止状态,一般不对物体形成冲力。

4)光子群流能被物体带动,速度可以与源速进行矢量合成;而以太能否被物体带动?在理论和实验上都很模糊。以太下的光速是标量,不是矢量。

5)光子海洋有质量和冲力,可以直接利用此探讨暗物质、暗能量、引力的起因;而以太概念下暗物质、暗能量、引力的起因模糊。

因此,应当承认光子海洋而否认以太。这样,在牛顿绝对空间基础上,又增加光子海洋概念做补充。物理图景变得丰富而灵活。这也属于辨证的空间观念和光本性观念!

参考文献

[1]宋文淼《现代电磁场理论的数学基础——矢量偏微分算子》,北京,科学出版社,1999。

[2]郝建宇 狭义相对论自我否定剖析,《时空理论新探》,地质出版社,2005.10,3-20

[3]Xu Shaozhi,No one can save Lorentz Transformation,Apeiron,v.7 ,No.1~2,2000

[4]卢鹤绂《再释量子力学哥本哈根 “正统理论”》,上海,《自然科学年鉴》1989年卷,2.1。

[5]张崇安《自然界广泛存在有非介质传递的波》,北京,卢鹤绂格物研究所《格物》NO3,2003.12207-214

[6]张崇安《光本性研究的历史与前景》,北京,原子能出版社《现代物理及其应用》2004,494-497

[7]张崇安《用光粒群波解释杨氏干涉和康普顿散射》,成都,西南交通大学出版社《数学·力学·物理学·高新技术研究进展》——2004(10)卷 250-255

[8]张元仲《狭义相对论实验基础》,北京,科学出版社,1979,14,22-58,90-123

[9]郑辁《现代物理学问题——相对论质疑》,北京,学术出版社,1991,1-100

[10]张崇安 狭义相对论两条基本假设是互相矛盾的,《时空理论新探》,地质出版社,2005.10,220-222

[11]谭启蔚.引力的本质与广义相对论若干问题.北京:地震出版社.相对论再思考.251-252

[12]耿琦.引力、核力与电磁力的统一.陕西人民教育出版社,2003.2,131-181

[13]杨福家.《原子物理学》,北京,高等教育出版社,1991,218-328、325

(注,由于排版软件问题,粒群波方程,波动方程,图1,图2未能打出。抱歉!以张崇安原文为准)

 

二:光本性讨论与决议初拟稿

张崇安

摘自西陆网站“第五届全国民间科技发展研讨会拟形成一个光本性的决议”

本次会议可以形成一个”第五届全国民间科技发展研讨会暨时空与光本性共识”,您看我列出下列几点是否可行?

1、根据中华传统的哲理,认为我们的世界是空间和实物组成。空间具有无界、同一、静止的性质,实物具有有界、各异、运动的性质(这实际上就是张载提出的两体者,虚实也、聚散也、清浊也、动静也)的翻版,也拥护了牛顿”与任何外界无关,永远保持相同和不动”的空间观以及牛顿主张的物体具有质量、动量观。–这一条已经否定了相对论可以随光速缩伸的空间。

2、空间和实物是不能互相转化的。这一点支持了物质不灭定律,支持了物理学能量守恒、动量守恒。但是,反对了奇点创世说,反对了量子力学虚粒子涨落空间产生基本粒子说。

3、场的本质是实物粒子在空间中分布和传递的一种现象。无论引力作用、电磁作用,都要通过实物粒子的传递实现。电磁场是光子在光微子(亚光子)海中的穿越。引力场是光微子(亚光子)海表现出的压力。场在宇宙中分布是不均匀的,就如同地球大气在太阳系中的分布不均匀。光微子(亚光子)海在银河系和星系之间有不同的密度。

4、光和电磁波的本质是光微子(亚光子)在空间中成群运动的现象。对于以太说,是光微子(亚光子)的自由程和随机碰撞导致的往复压力运动形成的波;对于粒子说,就是有间隔的群列在光微子(亚光子)海洋中穿越的现象。前者要求海洋密度和弹性足够,后者要求电子内部弹性和密度足够。前者光速是光微子海洋密度和弹性决定的,后者的光速是电子自身密度和弹性以及电子在原子核周围运动的情形决定的。只要肯定这两种光本性中的任何一种,都可以否认相对论和量子力学玄学。为树立中国文化,争夺话语权作出贡献。以下的论述中,我们将会看到,把光看做规则间隔的、在光微子(亚光子)海洋中穿行的群流,不仅可以避免亚光子海洋的密度和弹性问题,而且普朗克常数下的能量分立原理。对于光本性的揭示具有更广泛的说服力。

5、光的干涉衍射,是一种次光源现象。次光源调整了光子群流的密集度,致使物体内电子吸收过程中,发生能级跃迁释放光就是明条纹,电子变肥而没有发生能级跃迁就是暗条纹。相位就是光微子群密集度状况。如果两个180相位的群遇在一起,群列密集度就会变为均匀,波长频率不明显。如果同相位的群遇在一起,单个群的密集度就会增大。

6、亚光子(光微子)是一种基本粒子,它有质量,有动量。因为亚光子海洋中的亚光子有自由程,能够发生碰撞,而带有电子的物体能够吸收这种海洋并释放规则周期的亚光子群成为光子。所以,造成了物体内外亚光子海洋的密度不均匀,于是就形成的引力作用。

7、光速在真空中服从矢量合成。光速常数在真空中是相对于发射源和次源的。斐索实验、双星观察、赛格尼克效应、迈莫实验、缓慢运动物体的电磁现象、运动光源的多普勒效应都证明光速与源速、次光源速度有关。

8、由于光子在光微子(亚光子)海洋中穿行会受到磨损,构成光子的部分亚光子(光微子)会被磨损掉落在亚光子海洋中。所以,光子的速度、频率、甚至波长都会与其在亚光子海洋中穿行的距离有关–由此导致了引力红移。这种解释,引力红移是星系远离的证据,也不是宇宙大爆炸的证据。这样,我们就不需要相信我们的世界有一个原始火球爆炸而来。

9、由于光的本性是规则间隔粒子群流,单个亚光子的动能与单位秒乘积就是普朗克常数,这样就不需要引入量子力学几率波或物质波概念。也不需要认可量子纠缠等超距作用现象。由于引力作用、电磁作用依靠实物粒子在空间中的传播实现,所以任何超距作用都是不存在的。依靠量子纠缠而建立的量子通讯基础是荒谬的。

10、光子是巨大的亚光子群列,由于亚光子可以组成各种形形色色的群空间结构,所以,光子本身可以携带信息。由于亚光子在同一空间中运动具有惯性,所以这种携带的信息具有信号稳定性,由于亚光子相对于发射源、次光源有光速,所以这种携带的信息就可以传播到远方–这就是量子通讯的实质。但量子通讯与几率波叠加没有任何关系。

11、电磁波乃是振荡电路周期发射的亚光子群。由于亚光子相对于振荡电路的发射振子是光速常数,并在真空中运行服从惯性原理,所以,振荡电路规则间隔发出的亚光子群间距不变,就是电磁波波长。而光和紫外光也是亚光子组成的群列,不过这个群列更细、更整齐。密集度更大。

12、我们初步认为电子是亚光子(光微子)凝聚体。所以,任何发光,吸光、次级发射吸收都与电子的运动、变化有关。

 


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关于光的波粒二象性与光本性的探讨
——读王令隽教授的文章《光的波粒二象性漫谈》后感

作者 吴东敏

关于光的波粒二象性,美国某大学的终身教授王令隽老师提出了一个很好的,颇具代表性的观点:“光波,电磁波,声波的波动性是没有疑义的,有疑义的是其粒子性;物质的粒子性是没有疑义的,有疑义的是其波动性。”我的观点与其相似:光波,电磁波,声波的波动性是没有疑义的,有疑义的主要是波动性的实质;物质的粒子性是没有疑义的,有疑义的是光除了有波动性以外,还具有粒子性。对于两种相似的观点却有着完全不同的内涵。
在王教授的《光的波粒二象性漫谈》里可以看出,王教授在研究中认为光是波而绝非粒子。光的能量是光具有波动性表现出来的能量,所以,光波的实质就是能量(电磁能)的密度波。如果赞同普朗克量子理论和爱因斯坦光子理论的话,应该把光子视为没有质量的“能量子”,光的传播只不过是“能量子”的量子涨落或能量密度起伏的传播,而绝非物质粒子振动的传播(机械波)。
王教授认为波和粒子是不相容的两个概念,波是运动而不是物质,粒子则是物质。他以人们最熟悉的水波为例,在一个宁静的湖面上激起波浪,水波往前传播,可是水分子并没有随着波浪前进,水分子只作上下振动,所以水波传播的是运动,是能量和动量,而不是物质(水分子)。此话十分正确,但是王教授怎么没有想到,宁静的湖面为什么会激起波浪?那是因为我们在宁静的湖面上扔了一块石头。如果扔下去的不只是一块石头,而是一块接一块的石头,这样,人们就可以看到持久不断的水的波动。光波与水波类比,有质量的光粒子在弹性媒质里运动,激起了媒质的波动,这个波动叫做光波。光包括了三部分:1,提供光子的光源;2,运动中的光子链;3,传递光波的媒质。前辈科学家把传递光波的弹性媒质叫“以太”。通常人们忽略了光源,所以光的波粒二象性指的仅仅是光子和光波。光的能量由两部分组成:1,携带质量的光子由于运动具有的动量和动能;2,受激媒质由于波动具有的动量和能量。在光的波粒二象性中光子的运动和媒质的橫振动的传播各行其道,是和谐的,相容的。含有光子辐射的光有近红外线,可见光,紫外线,X射线,伽马射线,它们具有波粒二象性;而波长较长的无线电波,微波,远红外辐射不含有粒子辐射,不具有波粒二象性,只具有波动性。
如果王教授认为光只是波,只具有波动性而没有粒子性的话,许多光现象将不能解释。下面以王教授提到的“光电效应”,对问题展开讨论,采用爱因斯坦时代最原始的真空光电管的工作情况作具体简易的分析:
  一束光照射到光电管的阴极时,按照王教授的观点,光应该是能量的密度波,阴极表面的所有电子将受到波动能量起伏的扰动,当能量达到某一临界值,克服电子的逸出功,将发生光电子辐射;由于能量是连续的,阴极表面的每个电子受到的作用是相同的,因此每个光电子逸出阴极表面的初速度或初动能是相同的。这表明阴极表面的每个电子的命运是相同的,行为是一致的。要么大家都不出来,只在阴极表面振动,要么大家一齐出来,而且离开阴极表面的初速度与初动能相同。表现为阳极电流出现两种状态,要么截止(最小值),要么导通饱和(最大值)。不管入射光线的能量大小的变化规律按照正弦波,或其它各种脉冲波分布,而相应阳极电流的波形始终是矩形波(或前沿陡峻的梯形波)。这显然与光电管的工作状况相悖。因此用光的波动性解释光电效应是不合理的。然而更加棘手的问题还在下面:王教授认为光不是物质,是能量,能量没有大小,没有形状,没有电荷,没有引力;你如何去描述它与电子发生作用的微观机理或机制。它会把人们的进一步的思维,假设,导入到唯心主义的歧路中去,越走越远。离开物质的能量犹如离开躯体的鬼魂。可以说它披头散发,青面獠牙,也可以说它像窈窕淑女,白面书生。
  光电效应的主要原因是光具有粒子性,而且这个粒子必须具有质量,才能得到圆满的解释。光粒子(光子)辐射,犹如机关枪扫射,光强弱表示机关枪的数量的多少,光的频率高低表示每支机关枪射出的子弹数量的多少。光子的能量不是连续的而是一份一份的。由于光子的质量大大地小于电子的质量(约是电子的10^-18倍),所以要求击中电子的机关枪里射出的子弹数量要多,就是说光的频率要足够高。否则,就不能克服电子的逸出功。事实证明,光的频率越高,光电子的初速度和初动能才会越大。对于不同材料制作的阴极,电子的逸出功的大小不一样,因此其发生光电效应的临界频率是不同的。另外,从微观的物质内部结构来看,物质内部是很“空”的,电子的分布密度不大,机关枪击中电子的命中率不高,所以要求机关枪的数量足够多,就是光的强度不能太小。表现出来的现象是:随着光的增强减弱,阳极电流会同步增大和减小。在感光录音的电影胶带中,经过脉动音频电流调制的胶带通光声道,当光通过它射入光电管的阴极时,阳极电流的变化曲线与射入阴极的光强弱的变化相同,光电管把光信号转换成相应的电信号。只有这样的解释,才与实际相符合。
  光的粒子性表现的能量是不连续的或者说是一份一份的,而波动性表现的能量是连续的。除了光电效应,其它如康普顿效应,黑体辐射,光的反射,光的折射,光的散射,光的色散等也都需要光具有粒子性又有波动性才能得到合理的解释。在此不作过多的表述。
  在一束自然光中,包含有光波和光子,还可以把光子从光波里分离出来。王教授听到一定会感到惊讶。怎么可能呢?是不是痴人说梦?这其实是很自然的现象。下面举例和说明一些与波粒二象性有关的问题:
一束阳光或者白炽灯光,含有光子和光波,当它直接射到光电管阴极和通过偏振片后射到光电管阴极两种情况下,阳极输出的光生电流的大小不一样。透过偏振片,有部分光子被散射或折射,到达阴极的光子减少,就是说扫射电子的机关枪的数量减少,因此光生电流变小。偏振片不能把光子全部分离出去,透过的光是属于部分偏振光,而不是完全偏振光。
一张白纸能反射光波,但不能反射光子,光子被纸吸收。一面镜子(镀银的玻璃平面镜)能反射光波,也能反射光子。两种反射光的能量明显差别,可以用肉眼辨别出来。是不是可以得出如下结论:一张白纸能把太阳光中的光子和光波分离出来,而镀银的平面镜不能把太阳光中的光子与光波分离出来。
一片绿色的树叶由于反射太阳光,能使人们看到它。太阳光含有光波和光子,当它射到树叶的时候,阳光中的光子被原子(电子和核子)散射,折射,吸收,或者透射。被反射回来的光波中,光子几乎被分离出去。在树叶表面发生反射的仅仅是光波,是波长约为490到570纳米的绿色的光波。780到570纳米的红橙黄波与490到380纳米的青蓝紫波没有被反射而是被吸收了。顺便说一下视觉的本性,人们在空间中任意地方可以看到这片树叶,是因为我们眼睛里的视网膜感觉到从这片树叶反射的绿色偏振光传来的光媒质的微小振动所带来的能量。大科学家牛顿和爱因斯坦却认为反射的是光子,而不是光波。一片树叶能把光子洒满整个空间,有这么多光子吗?请思考在我们的周围有多少片叶子和多少颗树?多少使我们可以看到的桩桩件件?我们的空间将被光子充满,这是不可能的。更加觉得太不可思议的是,天刚朦朦亮,太阳还没有从东山上升起的时候,这棵树和周围的一切事物已经把光子洒满了整个空间,让人们可以看到它。可惜的是牛顿和爱因斯坦没有仔细的想想,一直到死仍然没有感悟出这个似乎是十分简单的道理来。
光的波粒二象性表现出来的特性。光与物质发生作用的时候表现出粒子性,是因为光子的能量密度大,光波的能量密度小。同时,光和物质作用的时候,光波在界面上被反射回来,而光子则与物质粒子发生碰撞,发生动量能量交换(如:局部温度变化而被人们检测出来)。尤其是紫外线,真空紫外线,软硬X射线,伽马射线,它们所含有的光粒子数量巨大,表现出明显的粒子性。光在传播的过程中表现出波动性,是因为人们发现光传播过程中光的绕射(衍射),干涉,极化(偏振)等波动现象。所以,光在传播时只观测到波动性,难以观测到粒子性,而与物质作用时明显地观测到粒子性,波动性却很不明显。
在著名方程E=hν中,有它使用的局限性。阳光通过三棱镜色散出来的绿色自然光,树叶反射出来的绿色偏振光,LED绿色光源,激光器发出来的绿色激光,同步辐射光源射出来的高纯绿光,虽然它们的频率基本相同,但它们的能量却不大相同。光的能量还与其它几个因素有关,最重要的是光的波粒二象性因素,而不仅仅是频率ν。
光速问题。人们对光速不变原理持有疑义。在此,把光速分解为光子的速度与光波的速度,人们在研究各种波的波速时发现,任何波的传播速度由其赖以传播的弹性媒质的性质来决定,以此类推,光波的速度由空间的媒质来决定,这一点对于相信空间媒质是以太,还是电磁场的学者来说双方均没有疑义,都相信光速不变。由于是媒质波动的传播,与光源的状态无关,不管光源是静止还是运动,不管光源运动速度的快慢,光速始终不变,人们可以很容易就能理解它。测量得到的光波的速度是299792458m/s 。
光的速度还包括光子的速度,光子速度与光波速度通常情况下保持同步。不然的话,在光的长时间长距离数万年,数亿年的传播中不堪设想,光的结构肯定会破坏会散架,这与观察不符。但是,光子在传播过程中,光子从光疏媒质进入光密媒质,或者由光密媒质进入光疏媒质时,或者进入不透光的物质,或者进入半透光的云彩中时,光子的速度当然会发生改变,或者迅速降低至零。降低至零的时候,光子的动能转化为物质的内能,还有其它重要效应(另择文章细说)。
王教授不相信德布罗意波的存在。认为电子只有粒子性,没有波动性,大部分学者与王教授的想法一致,都认为物质粒子具有波动性是不可思议的,这是王教授激烈抨击光的粒子性的主要指导思想。作一个高速运动粒子的波动图像,很伤脑子。2005年,我曾作过一个携带负电的有质量的光子的运动轨迹图像:光子在自身运动电场感应出来的磁场里受洛伦兹力的作用下做圆周运动,描述出来的光子运动轨迹是光子呈螺旋线式前进,好像子弹出膛,是旋转着前进的。后来我放弃了这个想法。物质粒子的波动性,不在于自身的波动,在于自身运动激荡起周边弹性媒质的振动,这个振动的传播形成纵波,横波,平面波,空间波等。我希望王教授也能从固执的旧观念中尽快走出来。
  在光的以太媒质中高速运动的电子流,对弹性的以太媒质发生碰撞,照样会激起媒质的波动。X射线的频率约为10^18到10^20赫兹,它所含有的光子数的总质量与电子质量的数量级相当,它们的行为相似,所以电子的衍射图像与X射线的衍射图像相似。但是,物质波与光波的行为有重大区别,光的三要素,构成光的完整的辐射机制(在此不做细述),能在空间中做长时间,长距离的辐射。而电子流却不能。德布罗意波公式:λ= h/mv 反应了物质波的波长与粒子(电子或质子)的速度关系,并不能反应波的频率或者周期等最重要的波动概念。
  
  下面讨论电磁波,光波的波动性问题。
  对电磁场的本质问题,谈谈我的看法。200年前,法国科学家安培认为磁铁内部的原子分子等物质微粒内部存在一种环形电流,提出分子电流假设;这种电生磁的理论被法拉第和麦克斯韦沿用和发展成为经典电磁理论。法拉第先后提出电场,磁场的概念,把电力磁力的疑难本质打包在电场磁场里换了一个名称叫作电场力和磁场力。电场最基本的性质是对放入其内部的电荷产生力的作用,不管该电荷运动还是静止;而磁场最基本的性质是对放入其内部的运动电荷产生力的作用。当运动电荷产生磁场以后,变成磁场与磁场之间的作用。这说明同种场,电场与电场,磁场与磁场才能发生力的作用,磁场与电场不发生力的作用。同种场才有力的作用,异种场不发生力的作用在实验中早被人们认可。这证明了磁和电是两种不同的事物。在人们的观念中只有龙生龙,凤生凤;而龙生凤,凤生龙不可能。麦克斯韦认为在什么都没有的真空中,运动的电场会产生磁场,运动的磁场会产生电场的假设理由根本是不充分的。然而这种交变电磁场形成电磁波的理论却一直被科学家推崇。虽然有破绽,但再也找不出其它好的理论代替它。按照磁的电本质假设,二百年来,人们没有找到分子电流;对地磁场的成因,人们总结并提出了12种与电流有关的理论学说,都没有成功。我在怀疑,是不是受经典电磁理论束缚,毒害的结果。电,磁,场的微观本质至今仍然是个谜。
  王教授特别尊崇麦克斯韦方程组的数学描述,认为其精密程度到了令人不容置疑的程度。我的数学水平不好,但我可以怀疑它的正确性。理由一,麦克斯韦在研究电磁现象而不知道电磁本质的情况下作出的数学定量,可能会犯定性的错误。如果定性错了,那方程组就全错了。理由二,对物理问题作数学定量的精确性是技术问题。例1,假设通过人家的观测,光速值约为30万公里/秒,你可以参考电磁振荡现象设计两个参数;电参数,真空介电常数ε0 ;磁参数,真空磁导率μ0 ;使它们的数值符合运算得到真空光速等于30万公里/秒。如果发现实验数据只有29.9万公里/秒,你可以对两个参数的数值进行调整,使它达到十分精确并不难。例2,爱因斯坦根据前人长期对水星进动误差的观测,修正自己的参数,使其达到符合观测值43角秒/百年是可以做到的。
  用数学物理法去研究物理问题首要的是先认识物理。大家最熟悉的问题,树上3只鸟,开枪射死1只鸟,树上还有几只鸟?这是3-1=2还是3-1=0的问题。一座10亿吨的大山塌缩成一个原子核,把它放到百慕大三角的海底,它会很快地钻到地心里去还是不会?一个质量大约是太阳1.5倍的冷恒星,抵抗不住自身的引力,会发生瞬间塌缩成为一个黑洞,你会相信印度的强德拉塞卡和苏联的兰道的计算吗?400多年的近代科技史,多少困惑,多少设想,多少方程,有多少是正确的。多多少少的正确与错误的交融,编织成一团乱麻,把世界变得更加复杂。使人们看不清方向而走向歧路走向迷宫。梳理,辩别,整合,创新是后人的重要任务。
  电磁场和电磁波理论是虚拟的理论。由于它的神秘性,科学界历来认为它是一种特殊的物质。王教授干脆认为它不是物质,因为它不具备物质的特性,认为它是能量。也就是说,电磁场是能量场,电磁波是能量波。能量没有大小,没有形状,没有“手”,没有“足”,没有力的作用。能量的传播靠人们的想象,把它看成能量的起伏,涨落。电磁波是能量的密度波。要描述它的微观作用,十分困难,只能借助机械波,如水波,声波的行为去比较,去说明。谁能描述无线电波的电磁能的能量涨落为什么不从振荡廻路直接走,而跑到发射天线,从发射天线的表面抛洒到空间里去呢?天线与空间界面有何微观作用机制?我认为能量的密度起伏或密度涨落的传递是一种唯心设想,达到能量平衡能量就不能传递了。可以举出许多人们熟悉的机械能,热能,电能传递的例子。实现能量起伏传递是不可能的。
  光波(包括无线电波,微波)的传递媒质,前辈科学家认识到空间一定存在着一种物质,这种物质叫“以太”。由于多方面的原因,以太模型以太理论不够完善,发生几起几落。
   本人认为,空间中必然存在着平均密度稀薄弹性极小的以太结构。2011年出版了《宇宙的真谛》一书。建立了“二粒三构”理论。描述了基本粒子和基本物质结构模型,阐述了光,电,磁,热,场,波的本性,四种自然力的本质,基本天体结构与运行规律。欢迎提出质疑。
   
    2013,07,02