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赵常德:太原民科两会上的发言稿
[楼主] 作者:zyfnew  发表时间:2013/07/27 22:05
点击:898次

关于光的本性的思考

 

1.     光本性探索史概要

1690年惠更斯的《光学》出版,主张光的波动学说。

1704年牛顿的《光学》出版,主张光的粒子学说。

   17世纪到20世纪初1905年爱因斯坦提出光量子假设之前,光的波动说占了主导地位。这其中有许多科学家对波动说作出了卓越的贡献:托马斯·杨 1803年发表论文《物理光学的实验和计算》,用波动说对双缝干涉进行了解释。又于1807年出版《自然哲学讲义》,系统的提出了波动光学的基本原理。 1809年马吕斯指出光波是横波,解释了光的偏振现象。

1816年菲涅尔提出惠更斯菲涅尔原理(半波带理论),推出了著名的菲涅尔公式。

1864年麦克斯韦发表了著名的论文《电磁场的动力学理论》,提出麦克斯韦电磁场方程,统一了光学和电磁学,预见了电磁波的存在,并且指出光本身是一种电磁干扰。

1887年在麦克斯韦逝世8年后,赫兹发表了《论动电效应的传播速度》,用实验证实了麦克斯韦关于光波是电磁波的理论。

 这时物理学家们认为光波是在电磁以太中传播的电磁波。1881年到1887年间迈克尔逊和莫雷作了著名的M---M实验,以干涉条纹的移动来测量地球相对于以太的速度,实验结果为零移动。这就是开尔文所说的在物理学天空上出现的两朵乌云之一。

19053月爱因斯坦发表第一篇论文《关于光的产生与转化的一个试探性观点》。他发现空腔内光的熵随空腔体积的变化与理想气体的熵变完全相同,进而提出就象辐射是由能量子所组成那样,光也是由这样一种能量子所组成的试探性观点,并以此解释了光电效应。光的能量子光量子光子,这就是光的新粒子说。整个20世纪直到今天,光的电磁波动说和光的光量子说都被物理学所接受。但是,光量子说却一直受到质疑。连爱因斯坦本人也说:“整整50年的自觉思考,没有使我更接近解答`光量子是什么'这个问题。的确,现在每一个不老实的人都相信,他懂得它,可是他在骗他自已”。

2 光子说的困难

   为此作者20075月在山风工作室发表了于20055月成稿的《百年困惑质疑爱因斯坦光子理论》的文章。文中质疑了光的波粒二象性;质疑了光子的发射和吸收;质疑了光速不变;质疑了光子的静止质量等于零。同时还发表了《真空微粒与真光子结构模型探索》的文章。此文在存在新以太媒质的背景下,给出了真光子的结构图,其电荷为零,静止质量不为零;给出了真光子的发射过程;真光子的能量来源和真光子以光速传播的原因。但是这个模型还是唯象的,没有解决如光子与电磁波方程间的关系,没有解决光子的运动方程,这些是和下面谈到的其它模型一样。

3.     光量子曾有过的几种典型模型简述

 1 光粒子模型---即爱因斯坦的光子模型,此模型能解释光电效应和康普顿效应,但不能解释光从真空到电介质的折射;

 2 ---粒二象性模型---以玻尔为首的哥本哈根学派的模型。此模型认为光量子象电子一样,既是波又是粒子;传播时为波,与物质相互作用时表现为粒子。

3 波包模型---薛定谔和德布罗意坚持的模型。此模型能解释光的干涉特别是光的相干时间和相干长度,但这个电磁波包在线性色散介质中会发散,这与实际不符。

4 量子电动力学模型---这是由狄拉克、费米等人提出的模型。这个模型假设,可以利用正则量子化规则将真空中经典电磁场进行量子化---即光量子。此模型能描述光与带电粒子间的相互作用,但这个假设缺乏实验基础,且展成的级数并不收敛---存在发散困难,只得采用强行切断(数学上不合理的)手术。

4.  今后的探索方向

  作者认为光波包模型较有前途,但是应该考虑以下的几个基本情况:

1)         找到光波包在自由空间的传播运动方程----类似于自由粒子满足的NLSE。因为这个光波包---孤粒子---在传播的过程中,波包不会发散;

2)         电磁波包还要满足某种形式的麦克斯韦电磁波方程,其矢势应具有孤子解形式;

3)         考虑到红移,即“光子”能量衰减,这个解的振幅应当随着传播距离的增大而减小,找到它们之间的那种函数关系;

4)         由于光子静质量不为零,将满足电动力学中的沷洛卡场方程,这也是应该考虑到的。

这是一项爱因斯坦未完成的工作:从麦克斯韦方程寻找光量子的物理起源。

  附:电磁波方程、自由粒子NLSEsine—Gordon方程、沷洛卡方程、Klein—Gordon方程

           电子科大   退休教师   赵常德

               2013720

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 [2楼]  作者:屋里学大师  发表时间: 2013/07/28 00:15 

沷洛卡场方程是什么方程?爱因斯坦未完成的工作与光量子的物理起源有何关系?不值可信,他只是乱蒙而已,

光电效应完全可以用波动共振解释,与光的量子性关系不大,只是康普顿效应需要用到量子性。

电磁波包在线性色散介质中会发散又是怎么回事?红移不就是波包发散的结果吗?

全新的概念,如堕五里雾中,其待赵教授详解。

※※※※※※
牛 东
 [3楼]  作者:张崇安  发表时间: 2013/07/28 03:11 

读帖时,帖子不存在
 [4楼]  作者:张崇安  发表时间: 2013/07/28 03:11 

赵老师:请尽快把发言数字版发到gbxtw2011@163com
这两天正在编会议文集。其他同志有好东西请尽快发来。过两三天就不行了。
 [5楼]  作者:李子丰  发表时间: 2013/07/28 05:08 

光波包在什么里运动?还是以太论吗。
 [6楼]  作者:张崇安  发表时间: 2013/07/28 14:00 

赵老师的书已到。

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