光场和影象传输

                  申书亭     申红瑜 

在光学解释中，我们之所以能看到非光源物体，就是因为这些物体都能反射光。如不能反射光则漆黑一团。光的传播是直线传播，光的传播速度是30千米/秒。从遥远的星系，恒星的光要经过几万年，甚至上百亿年才能传到地球。因此得出：我们今天看到的超新星爆发，一定是很多年之前发生的。现在看到的星系影像也同样是很多年以前的影象。要想知道光要经过多长时间才能到达地球，必须经过计算。比如一颗恒星距地球为十万光年，那么我们看到的恒星是十万年以前恒星和位置。这种观点一代一代的传播着，大家似乎觉得没有什么问题。下面我们对这一问题进行更深入的探讨。

一、光的传播和光场

现代物理学理论证明，光是电磁波，具有波粒二重性。自然光的传播就是波动原理。光从光源均匀的向四周扩散形成光场，光场的强度和光源的能量成正比，和传播的距离平方成反比。在光的传播中，能量是靠光子之间的碰撞形成的震荡来传递的。当光传播的距离足够远时，光场的强度变得很低很低，光子在单位体积的数量变得很少很少。碰撞的几率逐渐降低，能量无法传递，逐渐形不成波动。光子得不到能量的支持，运动的速度降低后就会自动湮灭。光的传播达到了极限，传播来的光子和湮灭了的光子数量相等，光场呈现出动态平衡。因此说，光是不可以无限传播的。我们不能指望一盞灯就照亮整个宇宙。

地球上的光速在各个方向都是相同的，光速和光源的能量无关。光传播的极限距离，和光源的能量成正比，光源能量越大，光传播的距离就越远。

光线是光传播的特殊形式。物体运动存在惯性，光的传播也存在惯性。均匀扩散是光的本性。光线只是在光的均匀扩散受到限制时，光子在惯性作用下形成的一种特殊形式。这很容易理解，只要你拿一个带孔的平板去遮挡光的传播，就可以从孔中看到一束光线。光的均匀扩散不受阻挡时，只会形成均匀的光场。人类利用光的这种特性，制造出各种各样的光学仪器，极大的丰富了对光的利用。

光的这种扩散性，不仅表现在自然光源，即使是直线传播的光也同样具有扩散性。

实验一、在一个不太大的暗室两对面分别留一个相对应的洞，让一束光线从洞外射入，并从另外一个洞中射出。这时会看到一束光线穿室而过，整个暗室现出暗淡的光亮。加强光线的亮度，光线变的更亮，暗室也变的亮起来了。光线并没有在暗室中形成直接反射，说明并不是光线的反射使暗室亮起来了，而是光线辐射的光照亮了暗室。在这里，对于光源光线是光源发出的光。对于暗室光线是暗室的光源。光线在直线传播的同时也向暗室四周进行了扩散。由扩散的光形成一个三维光场。

二、影像的形成和传递

物体的形象是物体固有的。不论你是否看到，它都是客观存在。光亮把物体照亮，使物体的形象展现出来，物体的形象就是物体本身。映入我们眼睛的是物体的影像，而不是物体的本身。我们能够看到物体，多少年来人们把这个功劳归结为光的反射。下面通过实验来研究一下。

实验二、把一个比较规则的多面体上涂上反光材料，放置在暗室中央。从物体的上方将一束不太强的光线照在物体上。黑暗中就会看到， 规则的多面体按反射角把接收到的光反射到暗室的四面八方，在暗室的墙壁上留下光亮点。这时观察者会同时看到物体的形象和光的反射。物体反射出来的是一束束光线，并非物体的形象。反射光是向四面八方反射的，并没有反射到人的眼中，人却清楚的看到了物体的形象。这个实验证明：物体形象和光线是完全不同的 两个概念。光是透明的，光只有在色散实验中才能显示出颜色。光通常情况下显示出的是自己的形态。物体的形象是物体在光的作用下展示出来的 。人之所以能看到物体是人的眼睛接收到了物体的影象。物体的形象是物体固有的，不是光形成的。光的作用只是照亮了物体，把物体的形象展示出来了。物体的形象与光无关，物体形象的亮度与光 有关,从光的反射中是看不到物体的影像的。

即使是看传播光线的光源，也存在形象和光的二重性。光照亮了空间的物体，也传递到我们的眼里。但我们看到的并不仅仅是光线，而是在看到光线的同时，也看到了光源的形象。光场的物理性质和光源的能量有关，和光源的形象和无关。人观看物体时，看到的是光亮作用下展现出来的物体形象，并非一束束光线。光线的反射并不是物体形象的影象的传播途径。

实验三、把胶片放在放映机中，银幕上便出现了画面，这是因为放映机发出的光组成的光场把胶片上的图象影射到银幕上了。如果把胶片做的和银幕一样大，直接把胶片贴在银幕上，同样用放映机的光照射。如果银幕不透光的话，银幕上看到的就不是胶片上的图象，而是胶片的形象。因此得出结论：影象只能在光场中传播，不能靠光线的反射。

实验四、把一块镜子垂直挂在墙上，镜前的景物便出现在镜里。物体并没有进入镜中，在镜中看到的是物体的影象。充分证明光场直接传输给镜子的是物体形象的影象而不是光线，光场具有透象性。物体形象的影象是在光的作用下形成的。虽然说没有光就没有影象，但它一转化为影象就不再是普通的光线。就如麦子和面包一样，面包是麦子做的，但面包决不是麦子。光和象的区别在于：光没有固定的形态，物象却有具体的形态，不可分割。光的传播不需要载体，物象传播必须以光场为载体。光具有扩散性，物象没有扩散性。光和光场的传播都是有方向的，物象的传播是没有方向的。不论是形态、性质和传播方式都有本质的区别。光场传播物象的原理和镜子有一些相似。不同的是光场是一个立体的空间镜子，任何一个点都可以成为影象的载体，人可以走入其中。镜中的物象是光场物象的影子，二者方向相反。光场传递的影象是全息的。

在夜晚仰视天空，可以看到许多亮晶晶的星星。那是因为恒星发出的光在宇宙中叠加成一个很大的光场，是这个大的光场把星星的影象传到地球上了。这个光场的强度在地球表面基本上是均匀的。也就是说星星的光线到达地球后强度在各个方向都一样，不可能有光亮点。这说明通过光线是看不到星星的。通过光线看不到星星，是对光场传播影像的最好验证。我们看星星时，看到的不仅仅是星星的光线，同时也看到了光场直接传递过来的星星的影象。

白天在太阳光的照射下，天空一片蔚蓝，满天的星星都不见了。这是因为太阳的光线形成的光场和星星光线形成的光场叠加成了一个光场，光场的强度增大了，光场的亮度超过了星星影象的亮度。说明光场只能显示比光场亮度高或和光场亮度差不多的影象 。比光场亮度低的多的影象被光场覆盖了。

现代物理学表明：光速运动的光子所占的空间的相对时间为零。每个运动的光子都是影象的载体，高速运动的光子组成了一个动态稳定的光场，动态的光场时间同样为零。人在光场中虽然不随光场运动，但可以看到光场中的影像。光子空间时间为零的实际意义是：在光场中光子传递影象是不需要时间的。也就是说我们在光场中看到的任何影象，不管它来自多么遥远的地方，都是即时的影象，并非很多年以前的事。

宇宙中有非常多的恒星，这些恒星发出的光，在很早很早以前就已经形成了巨大的光场。我们的地球自然运行在光场中。所以宇宙光场形成后，在光场中传递任何影象都不需要时间。不论在光场中发生什么，它都能及时地传给我们。有些东西虽然传来了，但我们看不到，因为人的眼睛功能有限。借助高科技望远镜改善了人眼睛的功能，我们才能看的更远。

900多年以前（公元1054年5月）有一次著名的超新星爆发，这次爆炸的残骸形成了著名的蟹状星云。北宋天文学家记载，从公元1054年——1056年均能用肉眼观察到。特别是开始的23天，白天也能观察到。总共持续时间为22个月。现在我们分析一下：爆炸持续了22个月，合1.8年。爆炸点距地球约6300光年，光传到地球需要6300年时间。在爆炸中爆炸的光传播距离为1.8光年，当光在传播了1.8光年以后，爆炸结束，光失去了光源。失去光源的光会很快的在宇宙中扩散，继而消失。它是绝对不会传到地球上的。按照传统的说法，爆炸的光传不到地球上，我们就不可能看到爆炸时的情景。事实恰恰相反。地球上的人清楚的看到了爆炸的全过程。这就充分证明，人们看到的大爆炸影象并不是爆炸时产生的光线传输过来的，而是宇宙大光场把大爆炸的影象传播给了地球的。事实上，即使爆炸的光能传到地球上，我们通过光线同样是看不到爆炸的影像。光的传播是需要能量的，光传播的距离和光源能量成正比，光场的强度和传播距离的平方成反比。这就决定了任何光都不可能无限的传播，都有一定的传播距离。因此上讲，在我们看到的星系中，并不是每颗星的光都能传到地球。我们看到的星星是宇宙大光场传过来的星星影象，和它们的光是否传到地球是无关的。我们看到的空间影像其实就是光场摄制的传真影片。

在影象传输中，光场强度随离开光源的距离由大到小发生变化，使影象的清晰度发生衰减。我们看到的是衰减后的影象。在这次超新星爆炸中，看到的影象亮度比实际亮度已经大大的减低。在最初的23天中，因为爆炸光特别强，形成的影象特别亮，传到地球后，影象的亮度超过了太阳光场的亮度，所以白天也能看的见。亮度降低后，只能在夜晚才能看见。

影象在光场中传播不需要时间，这一点早已被天文学家证实。宇宙星系的直径都在几十万光年的尺度上。如果按光线传输的时间计算，我们根本就无法看到一个完整的星系。事实上，天文学家一直能看到整个星空的变化。不但可以完整的看到每一个星系，而且可以通过天文望远镜观察200亿光年范围的星空。

有人相信光是无限传播的，因为他们在天文望远镜中看到了非常遥远的星星，看到星星则误认为星星的光已经传到了地球。他们相信，只要超越天文望远镜的限制，人们看到的距离就会无限远，所以错误的认为光一定是无限传播的。这就是把影像和光等同起来的结果。光速引起的困难，科学家把它比喻为科学天空的一朵乌云，在光学中出现种种的矛盾现象使人感到困惑和不解，归根结底是人们混淆了影象和光线的关系，光线和光场的关系，物体运动和光速的关系。忽略了光场传输影象的功能。