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读李学生先生的《现代物理学基础的思考》之"光学问题" 一、光的本性的认识过程简要回顾 "激光出现以后，曼德尔等人进行了独立光束干涉试验。他们用两只脉冲式红宝石激光器作为两个独立的光源。为了保证条纹的可见度，采用了光电符合技术以消除各种频率漂移使信号产生的干扰。结果获得了条纹可见度为15%的干涉图样。经过改进，完成了高度减弱的两束独立激光之间的干涉。在这一试验中，高度减弱的两束独立激光每一束中一次只能有一个光子入射。也就是说，当一束激光发出一个光子时，另一束激光发光子的几率仅有万分之一。1971年，拉德罗夫又用另外的方法完成了类似的试验。独立光束干涉试验给光的粒子说带来一个致命的问题。因为独立光束的 "单光子干涉"发生的是双光干涉，当第一个激光器发出的光束中仅有一个光子奔向控制器时，第二个激光器还未发出光子，第一个光子就已经与第二个尚未到来的光子发生了干涉效应。然而，当把一束激光关掉时，这种干涉就消失了。" 我对这一现象的解释是：二台激光器之间的相互作用属于度作用，度作用是以真空光速（C∞=80万公里/秒）传播，但光子却以相光速（C = 30万公里/秒）传播。从而，我们看第二台激光器的光子还没从激光器发出，它却已与第一台激光器发出的光子通过度作用发生了干涉效应！事实上，第二台激光器的光子已经产生，只是还没从激光器发出而已。用这个实验也可检验真空光速C∞是否是80万公里/秒。这就要建立一个自动的高速光电计时器或高速摄影器，测定干涉发生与第二光子到达干涉点的时间差（也即度作用的超前量⊿t）以及第二台激光器发生光脉冲到第二光子到达干涉点的时间t 。r / C∞ = t -⊿t ，r / C = t ， C∞ = C t /（t -⊿t），⊿t/t = 5/8 ，或t = 1.6⊿t。从而，这个实验可以用来检验我的理论正确与否。 "一束频率为υ的光便是一束单个粒子能量为h光子流，"--应是一束频率为υ的光便是一束单个粒子能量为hυ的光子流。 "hυ =1/2mv2+ E，"--还是写成：hυ =0.5mv2+ E，或hυ =mv2/2+ E为好。 "1963年Ready等人用激光作光电发射实验时，发现了与Einstein方程偏离的奇异光电发射。1968年Teich 和Wolga用GaAs激光器发射的hυ=1.48eV的光子照射逸出功=2.3eV的钠时，发现光电流与光强的平方成正比。按Einstein方程，光子的频率处于钠的红限频率以下，不会有光电子发射，然而新现象却发生了，不但有光电子发射，而且光电流不是与光强成正比，而是与光强的平方成正比。于是，人们设想光子间进行了"合作"，两个光子同时被电子吸收得以跃过表面能垒，称为双光子光电发射。后来，进一步的实验表明，可以三个、多个、甚至40个光子同时被电子吸收而发射光电子，称为多光子光电发射。人们推断，n光子的光电发射过程的光电流似乎应与光强的n次方成正比。因此，光电效应的粒子的解释有如下两个困难：1、电子是如何吸收光子的能量的，它的物理过程是怎样的？光子的频率是如何转化成电子的速度？2、为什么某些激光不遵循Einstein方程？为什么非激光光源不会产生多光子光电发射？" 钠原子的价电子吸收了GaAs激光器发射的hυ=1.48eV的光子，齐步到达一个亚稳的激发态，再吸收第二批光子，越过逸出势垒，发生光电流。从而光电流不是与光强成正比，而是与光强的平方成正比。对于，吸收n光子的光电发射过程的光电流应与光强的n次方成正比。如果不用激光，而用普通白光，由于是宽频光，各个价电子吸收了，是杂乱地进入激发态，这些杂乱步调的电子相互影响、干扰，从而谁也无法越过逸出势垒，不能发生光电流。是光子的能量扣除越过逸出势垒所需的能量（相当于势能）后，余下的就成了光电子的动能了。不是光频转化为电子速度！ 二、光子的静止引力质量问题 光子无静止质量而有动质量，它有电磁效应而无电荷量和磁荷量。光子是无形物质。 三、光 的 物 理 本 质 "尤其明显的是，从宇宙线的探测到高能加速器以及对撞机的应用，几乎高能物理实验的各个方面都要涉及狭义相对论效应，可是随着加速能量的不断提高，现在已经确认在小到约为一个质子半径百分之一的距离内，没有观测到狭义相对论的破坏。有人进行了静止光子质量的实验及光速测定的实验，还有人进行了大量有关运动介质的电动力学实验和直接检验尺缩钟慢的相对论效应实验，甚至有人用高速喷气飞机上的原子钟验证运动时钟变慢的效应。所有这些实验都表明，无论在微观尺度还是在宏观尺度，还没有发现狭义相对论有破坏的迹象。"--科学实践已经证明并将继续证明中国的那些反相者的荒谬和注定失败！ "弱相互作用存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，"--"光子不参与引力相互作用"之说并非正确。因光压而掩盖了它的引力效应。光子的静止质量为0，动质量就是电磁质量，它乘以光速的平方就是能量。质量与能量都是由物质携带的！质量与能量之间不存在谁携带谁的问题！ "现代物理学认为光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到，"--我不认同此说。无论从经典的麦克斯韦方程，还是相对论电动力学，早已有人算出：带电物体在运动速度达到光速时，电量衰减为零。光子能例外？！ "如果光子呈现电中性，那么它是如何表现为电磁场的排斥和吸引的性质的呢？"--光子不仅具有电作用，还有磁作用，是否还应认为它有磁荷，或"带电的光子旋转"；它不仅有"光压"这种动量，还有旋转角动量，那它还不是点粒子，应有大小？！如此，问题越来越荒谬！！光子也是电磁波，它有旋转的电矢量和与之正交的磁矢量，因而，既有电作用又有磁作用。光子是兼有波和粒子二重特性的无形物质。单纯地看作粒子或波，这种机械式的思维是不对的！ "物质与场构成的系统是如何保持能量守恒的呢？"--有形物质与无形物质之间的转化遵循质量和能量守恒！在上一章节中我已论述过，包括引力质量与电磁质量相互转化的问题和事实。 "类星体发出的光"-- 类星体发出的光的速度不小于40万公里/秒，在传到地球时速度减为30万公里/秒。 "光子频率的变化与它在引力场中运动的距离有关。"--这不是说明光子有引力效应吗？！引力质量与电磁质量存在等效性。这一点连爱因斯坦都提到过。 "由于光子不具有引力质量，因此光子space-time属性，它在绝对space-time中静止，在相对space-time中以光速运动。"--错！在绝对静止坐标系中光速是60万公里/秒，在我们所在所见的宇宙--这个相对坐标系（它在旋转和以30万公里/秒的速度相对这绝对静止坐标系运动）中光速才是30万公里/秒！ "另外space-time也是能量存在的方式"--时空是物质存在、相互作用和运动的方式，而物质具有质量和能量。 量子色动力学对强相互作用的分析显然不同于靴袢理论。 "正负 electric charge辐射的光子应该不同，光子的频率也应当存在正负，"--这些观点是错误的。不要说正、负电荷辐射的光子不会有正负之分，正、反物质辐射的光子也无正负之分！光频没正负，只有相位有正负。 系统处于平衡态（最低能量态）附近时，自然的倾向是系统趋于最低能量态（稳定态）。在远离平衡态时，它如能从外界获得能量，将维持其远离平衡态，维持、产生或发展新的有序结构。此时，它不是处于最低能态，而是处于一种高能平台。一旦没有外界能量的供给，系统就可能崩溃，向最低能量态过渡。生命体就是这样。 "光子速度为定值，电子速度可变。"--光子的速度可变，连先生文中都有实例。 对于光线在恒星附近的弯曲，频率红移，我认为，不能仅考虑引力的作用，还有恒星电磁场的作用。另外，我不认为是"空间弯曲"这种几何结果，几何的本源还是相互作用！时空几何并非仅由引力决定的。因而，用广义相对论来解释，遇到了不相符合的情况是不奇怪的。 四、光速的测量 "假如在某一时刻在两个不同的地方看到同一颗星，这就是所谓"魅星"。 一般情况下不一定同一颗A星在轨道两端出现，但只要光速依赖于光源速度，则我们预期总能看到"魅星"出现，并且会观察到双星轨道有明显的畸变。 事实上，天文观察到的双星系统都很正常，从未看到过"魅星" ，这表明图2.2中A星在a和b点发出的光相对地球的速度是一样的。 所以根据观察，人们断定光速与光源的速度无关。" "4 、 河外星系与恒星的校差光行差 由于地球有环绕太阳的公转速度 v = 29 .75公里/秒，按照光行差角的公式，可求出光行差角的最大值为 α = 20" .47。对各种恒星进行观测，所得到的光行差角都与20" . 47相符合。如果光速与光源速度有关，则 α = tan -1 v / c ，也应与光源速度有关， 即 α 不再是常数。考虑到河外星系有很大的退行速度，有人认为，如果光速与源速有关，则应观察到 α 值的变化，但观察结果不能发现这个变化【1】【2】。因此，这个现象被认为是光速与源速无关的证明。" 光速与发光源的运动速度无关，并非仅是相对论的理论结论，也是天文观测的实际结论。可是，中国的反相者仍闭眼拼命反对，说他们是不顾事实的反科学狂徒，一点不错！ 五、光速不变性原理的实验基础 "美国东部时间2005年10月15日(北京时间10月16日)消息，10月16日，美国杜克大学丹尼尔-高希尔等人将在《自然》发表研究文章。他们进行了设计最完美的实验，希望用比光速更快的速度传输信息，结果失败了，从而也提示Einstein的速度极限理论无懈可击。在过去的几年里，科学家采用量子作用、特制镜片、和充满钾蒸汽的腔室进行"超光速"实验，结果表明，比光速更快的观念并不合适宜。人们曾经猜想，是否存在着违背Einstein相对论的超光速，并且可以采用这些超光速技术，以比光速更快的速度传输信息。最为著名的超光速实验，鉴用了含有著名"异常色散"原理的气体腔室。当将一束重叠光波所组成的脉冲，照射穿过该腔室时，腔室内的气体使光波漂移，从而使得光脉冲的速度看起来比光速还快。高希尔等在所进行的实验中，就是采用了这种超光速实验腔室，其腔室充满的是钾蒸汽。结果初看起来，好像是光脉冲的传播时间比光速快了大约270亿分之一秒。但是，当高希尔等通过改变光脉冲振幅，从而加载1或0的数据信息，以快于光速的速度传输信息时，则加载信息所修饰的光脉冲，通过钾蒸汽腔室的传播速度比光速要慢。而且，既使光脉冲本身以比光速更快的速度通过腔室时，结果也是如此。"
六、光速不变性原理的提出 "时间和空间不是别的正是运动着的物质本身，进一步说是物质本体通过运动所表现出的现象形态。......，从表面上看，相对论是一关于时空坐标变换的理论，其实坐标变换仅是一种数学处理手段，还是表象的东西。"--对！ "严格讲，相对论是一个关于运动着的物体或粒子与真空相互作用的理论，"--正确地讲，相对论是一个关于运动着的物体或粒子（有形物质--有静止质量物质）与场物质（无形物质--无静止质量物质）相互作用的理论。 "牛顿力学是一种经验科学，但它在本质上也是一种物体或粒子与真空相互作用的理论，"--牛顿力学是一种经验科学，但它无场这种无形物质的观念，故它的时空是可以脱离物质而独立存在的。 "引力、物体的惯性、质量等无一不与物体或粒子与真空相互作用机制有关。"--不！物体的惯性、质量、能量及相互作用与物质（有形的与无形的）的特性有关。 "光速不变原理"--应该是"真空光速是个不变的有限值"的理论假设。这一假设就象几何中的平行线公理一样，不可能直接由其它理论导出，至今还未能直接由实验实证。只能由验证其一切推论来间接验证它。 "光在空虚空间里总是以一确定的速度c传播着，这速度同发射体的运动状态无关。"--爱因斯坦的话已很明确，他说的是真空光速为定值，与发光体的运动状态无关，并非是任何空间的光速都不变，不可谓："光速不变原理"！！ "1、在所有的宇宙空间中，光速都是不变的，都是以均匀的速度c，匀速传播。"--错！这就是"任何空间的光速都不变"的说法，既非爱因斯坦的话及本意，也与客观事实不符！不要说固体、液体中光速与气体中不一样，就是等离子气体中光速也与中性气体中也不一样，而宇宙空间中等离子气体有的是！ "Einstein的"光速不变"假设，和"以太"假设是等效的。"--错！"以太"是臆想物，光是实在之物；"以太"被设想为传输光的特殊弹性介质，它可相对于绝对空间静止，也可被带动；而光子不是特殊弹性介质，它可为物质吸收，但并非能静止！并非是哪个较直观的问题。除了可见光和具有热感的红外线、微波外，其余频率的光对人体而言，也并不直观。真空光速为定值与绝对时空风马牛根本不搭界！ " 2、"光速"相对于宇宙中所有的光源物体的传播速度都是c，都是光速。显然可以把"光"的传播速度视为c，而把光源的运动速度视为零，视为静止的；同时又可以把"光"的传播速度视为零，即相当于"以太"，那么就可以把光源的运动速度，视为c。" --错！ 即使光源的运动速度为c，它发射的光的速度仍是C！数学上已论证。而且，我的理论指出，我们所在所见的宇宙的整体运动速度就是C。而在此宇宙中，光源有各种各样的运动速度。而且，对具体的发光天体而言（例如，类星体和黑洞），所发光的速度并非都为C，只是传到地球附近的空间时，都成了C！ " 3、"光速"相对于宇宙中所有的非光源物体的传播速度都是c，都是光速。显然可以把"光"的传播速度视为c，而把物体的运动速度视为零，视为静止的；同时又可以把"光"的传播速度视为零，那么就可以把物体的运动速度，视为c。"--错！真空光速为定值，并非光对宇宙中所有的非光源物体的传播速度都是c。 Einstein的狭义相对论作为出发点的基本前提是：在我们所在所见的宇宙内找不到建立绝对静止坐标系的参照物，为了正确地描述物质和物体的运动只能采用相对运动坐标系，而彼此之间作匀速直线运动的参照系（惯性系）中，运动和动力学关系将是一致的。 "不管光离开其光源时速率多大，由于媒质的介入，一个新的扰动来替代他，这个扰动的频率与光源光频率相同，但却以媒质的特征相速度来传播。这时，对媒质的光学性质进行修正以后，相对于媒质静止的观测者测得的光速都将等于这种媒质中的光速，使得源的运动和光相对于源的速率无关。"--正确！问题的实质就在于此！ "只有引力场才具有传播"光子"的能力。而其它任何具有质量的介质只能改变光的传播方向，并不能改变光的传播速度，因为具有质量的介质没有传播光子的能力。"--错！如果电磁场没有传播"光子"的能力。还会有电磁波吗？！任何具有静止质量的介质也同时有其引力场（可能还有电磁场），而且，介质可能吸收、折射、反射光，其也使光速改变至其相光速，这是理论和事实都有根据的。 七、光速不变性原理的解释 "物理学可以使用假设,并在假设的基础上,建立理论,然而用实验检验其非假设成果的正确性,进而间接验证假设的正确性.之所以这样做,是因为在假设时代,该现象还得不到合理的解释,这说明假设的现象比当时物理能解释的东西更基本.因此,如能在以后对假设作出科学的解释,就是对物理学的重大突破."--说得对！ "光速相对于不同观察者不变，那么相对于介质也不变，因为介质不过是一个特定观察者。"--这里偷换了概念！介质是光的"媒质"， 观察者是光的接收者！二者是不等价的。观察者终止了光的历史，吸收了它的能量；作为"媒质"的介质则不具有这些功能，它甚至没改变光的能量，也没终止光的历史进程！ "根据沙比罗等人已完成的所谓"雷达回波的延迟"实验，证明了太阳的引力场能影响光速。爱丁顿等好几组科学家观察到通过太阳附近的星光会发生弯曲，也直接证明了太阳引力场会影响光速。"--这就证明"引力不改变光速，只改变方向"之说是不对的。用引力场（电磁场也一样）改变光速的观点同样能解释光程线弯曲，使空间看似弯曲了！ "光子与中微子没有相互作用，ether不影响光速，光子与引力场没有相互作用。"--中微子没有电荷，不参与电磁相互作用。ether不存在，当然不存在影响光速的问题。引力场能影响光速，光子与引力场必有相互作用。 "实物运动时，能且只能带动属于它自身的万有引力场"--不！还带动其周围的电磁场。 "地球与其自身的引力场永远保持相对静止"--否！天体对其周围的引力场和电磁场起较差拖曳作用，只有紧靠天体的那部分是同步的（相对静止的），越远差动越严重。 迈克尔逊-莫雷实验仅仅表明，光速与坐标系--测量的参照系无关，与真空中光速是否是常数，完全是两码事。 "物理学中的光速不变性原理是指在仅有引力场的条件下，是有引力场的运动速度决定的，而在电磁场中光速是可变的，例如在介质中光速小于C，这也符合相对绝对论的观点。"--引力耦合系数比电磁耦合系数小1036倍，所以，除非是大质量天体附近的引力场才会对光子的运动有影响，一般的引力对光子的运动影响微乎其微到难以观察的地步。 "这19个实验都证明了光速可变，且可从c变到0；也证明了光子的静质量并不是0，其中最小值是4×10-59g，从而证明了光静质零定理错误．"--光速可变是铁定的事实，与真空光速是有限常数，也完全是两码事。光速可由C∞到近乎零与光子有无静止质量也是两码事。倒是与光子的电磁质量也具有引力效应有关。 "光在一种势垒中的速度是真空光速的1.7倍。"--应该说是星际空间相光速的1.7倍，比C∞=80万公里/秒还是慢了许多。有静止质量的物体运动速度大于或等于相光速是可以的，但不会达到真空光速C∞！ 在相对运动速度不同的惯性系之间，同时性破坏，他们各自的时钟和量尺不会是一致的，这在相对速度不很大时，是不明显的；在相对速度很大，与相光速可比拟时，就明显了。非惯性系中，引力或转速（或加速度）差异不大时，时钟和量尺的不一致也不明显；引力或转速（或加速度）差异很大时，时钟、量尺甚至秤量的不一致就会明显了。 八、关于超光速的争论 "英国科学刊物《New Scientist》 7月3日说；"美国科学家S.Lamoreaux对在西非的核反应堆的实验数据所作分析表明，在过去20亿年中精细结构常数（α）减小了4.5×10-8，故在过去的光速c比现在略大"。" 精细结构常数α=e2/2hC ，现在的α值比20亿年前小，应该是现在的C比20亿年前大！（我的理论证明h不随宇宙演化改变，与运动也无关）这也与宇宙仍在加速膨胀及我的理论结论--"光速在变大"一致。 "切伦科夫效应 媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速,此时会发生辐射，称为切仑科夫效应,但这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。" 正因为切伦科夫效应，达到相光速（甚至超相光速）的物体或基本粒子就会辐射出光子（切伦科夫辐射），物体或基本粒子就会减速或蜕变（如无能量补充的话），直到其运动速度低于相光速。 "距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第三观察者的分离速度。" 至今人们还没有发现这种情况。 "虫洞是弯曲space-time中连接两个地点的捷径，"--这是广义相对论的黎曼几何的结论，但时空不是仅由引力决定的，因而，不是黎曼几何可以正确描述的，我不认为会有"时空虫洞"。 "美国新泽西州ＮＥＣ研究所做研究员的王力军站出来澄清了，所谓"超光速"是媒体以讹传讹的报导。他的实验只是利用铯原子气体的反常色散现象，成功地在实验中使激光脉冲群速度达到真空光速的310倍之多。" 如果文中那些关于类星体的超光速报道和一些实验的超光速数据是正确的（是C=30万公里/秒的数百倍，而非介质中相光速的数百倍），则我的理论就有问题。 前面我说了，美国杜克大学丹尼尔-高希尔等人的实验和曼德尔的单光子干涉实验相结合，可以实测真空光速以及检验爱因斯坦的相对论和我的理论正确与否。如果表明C∞的确都仅为80万公里/秒左右，则就证实爱因斯坦的假设和我的理论都是正确的。若C∞≧C1 但远远大于80万公里/秒，则我的度作用理论及对这二个实验的解释是正确的。但对真空光速的推导有问题。因为，我在推导时，假定宇宙大爆炸时的尺度是普朗克尺度，而后来推导出宇宙大爆炸临界尺度比普朗克尺度大得多。另外，我的理论也发现爱因斯坦的相对论是统一场理论的低能近似，与超弦理论的结论相同。但我除了采用自己的光速公式和G式（G随光速和物体运动速度而变）外，并没进一步探讨在高能情况下，相对论的数学形式还需要怎样的修正。如果第二个实验得到的C1比第一个实验得到的C∞还大，则表明我对第二个实验的认识还欠缺。再则，我的黑洞理论是把黑洞产生之瞬间（t=0时刻）视其尺度为零，而实际无论何种黑洞产生之时都有相当的大小，这也必然对建立于黑洞理论的类星体理论会造成误差。另外，应该指出的是：现行类星体的距离计算，其谱线红移全部以多普勒红移计，没扣除引力红移，而类星体的引力红移是很大的。因而，现有的类星体的距离计算大多偏大。从而，其（它应是第三类类星体）内的星体相对分离速度也会算得过大。可按我的类星体距离计算方法校正后再检验。 附： 我原导出真空光速C∞ =2LPL/α02tPL，若以宇宙大爆炸的临界尺度RC =1.6×10-13 m取代普朗克尺度LPL , 宇宙大爆炸在⊿t<2×10-22 s 内发生,以⊿t取代普朗克时间tPL，α0=(3)1/2/2 , α02 =3/4 。 则C∞≧（4/3）×1.6×109 m/ s >213万公里/秒。
九、太阳能的本原 "测量太阳中微子的工作首先有戴维斯着手进行，而多年测量结果表明，测量到的中微子数值，只是理论值的四分之一，其余四分之三的中微子失踪了，这就是有名的中微子失踪案。" 关于中微子问题，我在评论先生的第五章节中已谈过，这不能成为否定太阳能源的标准模型的理由。氢弹和可控热核反应实验也都是太阳能源的标准模型的佐证。太阳内部时有爆发，不能排除部分的热核爆炸现象。 红巨星只是恒星演化的一个中间阶段，既不是早期星，也不是恒星的晚年。球状星团含重金属稀少，属早期星团。（见《天体物理学》李宗伟 肖兴华 著）恒星能量机制问题也可见上书。电磁能不可能提供如此大的太阳辐射能。 |
