作者 曾展刚

点评《分析光子在碰撞中形成色散》的信息已收悉，感谢中科院专家的关心和指导。下面分三点开展回复内容：

一、信息提及观点

经过审阅，我们认为，本文虽然分析光的色散，但是对光学知识并不真正了解，对光的基本性质有误解。比如对于光子的自旋，本文望文生义地错误理解出“横向自旋”，并进而推断出“横向自旋速度”的错误概念。而以此为依据来讨论问题，是不科学的。

二、回复内容

笔者在《分析光子在碰撞中形成色散》中指出不应从光子种类的角度而应从物质运动变化的角度来描述色散。您们很开明，对“白光由各种颜色的光组成”有缺陷的分析没有予以否定。

下面分三部分讨论关于光子横向自旋的道理：

（一）融入光子的运动环境去理解光子的横向自旋

物质是质量、尺度、运动的统一体。

有光压的光子是有质量的物质。依据质量=体积×密度，极高速运动的有非零质量的光子必然有非零体积及自身形状。

微小的光子与可见其他物质一样，都具有质量、尺度、运动这三个属性。正因为这样，对于光子运动的分析，可参考关于球体、水珠运动的经验。（注一）

产生巨大分割力量的剧烈爆炸中显现物质的光明和黑暗，显示力的作用不能无穷无尽地将物质分割，存在不可再分割的质量最小数值（此非零数值有待人们探索）。个体物质是具有不可再分割质量最小数值的单个物体。

个体光子就是具有不可再分割质量最小数值的单个物体。

常见物体同时纵向运动和横向自旋，如横向自旋的皮球纵向飞向球门。要理解光子在纵向运动时的横向自旋，可融入光子的运动环境：

由于个体光子的质量数值是最微小的，因此，光子周围的介质具有的质量数值会等于或大于个体光子的质量数值。

受到相等质量的球体在侧面的阻力推动，一个只是纵向滚动的球体就会形成同时的纵向滚动和横向自旋。

即使光子“希望”只是作单向的纵向运动，也会由于受到介质在侧面的阻力推动而“不由自主”地形成同时的纵向运动和横向自旋。

如果不作横向运动，一个只是纵向滚动的球体就不会出现横向振动或偏离原方向的运动。光子会发生偏振和具有横波的特点，这都与光子的横向运动有密切联系。

（二）从经验中了解各种色光有不同的横向自旋速率

光子是自旋玻色子，其横向自旋会有快有慢，相对应就是横向自旋速率有差异。

用小皮球来进行实验：

分多次在同一高度以不同力量横向转动同一的小皮球，让横向旋转的小皮球撞击地面。以纵向直线作为参考，与较慢的横向旋转速率相比较，可以发现横向旋转较快的小皮球在撞击地面时会发生角度较大的偏转。

同理，以纵向直线作为参考，与较慢的横向旋转速率相比较，横向旋转较快的光子在与介质撞击时会发生角度较大的偏转。

当自旋较快的某种色光光束在与介质碰撞的过程中发生角度较大的偏转时，就会形成较明显的分散。各种色光有不同的横向自旋速率，就会出现各种色光的分散差异。

事实上，相比于动能较小的红色光谱，动能较大的蓝色光谱的波长更容易分散。

（三）从运算符号的运用了解不同动能的色光有不同的横向自旋速率

1、从运算符号的运用了解速率平方与物体同时以两个方向运动的联系

在物理学中表示累加或组合的×号和+号在不同情况下有不同应用：

累积同方向的相同物理量用+号，如在高度方向增加尺度（1米+1米）；组合不同方向的相同物理量用×号，如高度和宽度的组合（1米×1米）。

受外力作用，1（米/秒）纵向运动的物体在原来运动方向上增加了1（米/秒）的速度，此情况用+号，纵向速度变为2（米/秒）。

受外力作用，1（米/秒）纵向运动的物体没有加速纵向运动而增加1（米/秒）横向自旋，它累加运动剧烈程度不用+号，只能用×号表示为（1米/秒）×（1米/秒）。此例反映出速率平方与物体同时以两个方向运动的联系。

纵向运动的方向和横向自旋的方向不相同，球体纵向运动速率V₁和横向自旋速率V₂的组合不能用+号而用×号，表示为V₁×V₂。当V₁、V₂数值相等时，可表示为V₁=V₂=V，V₁和V₂的组合表示为V×V。

2、从长度平方的角度了解速率平方与物体同时以两个方向运动的联系

物体运动就有运动过程（即时间）。

时间与速度或速率的乘积构成位移、位移构成长度、两个不同方向的速率与时间的乘积构成两个不同方向的位移（即两个不同方向的长度）、两个不同方向的长度相乘构成长度平方，很明显，速率平方与物体同时以两个方向运动紧密联系。

3、从运算符号的运用了解不同动能的色光有不同的横向自旋速率

光子同时纵向运动（V₁）和横向自旋（V₂）的运动形式可表示为m V₁ V₂。

横向自旋速率v可变数值范围在0至c之间。当在数值上V₁=V₂=c，m V₁ V₂就成为著名的mc²；当V₁=c、V₂=V ≠c，m V₁ V₂转换为mc V。

表示动能的mc V代表光子同时以c纵向运动和以V横向自旋。

由于在仅有黑暗的空间中各种色光都能以c纵向运动，因此，如果各种色光的的横向自旋速率V有差异，它们的动能就会有差异。自旋速率V较大的光子会具有较大动能。（注二）

《分析光子在碰撞中形成色散》指出：

在相同纵向运动速率的条件下，横向自旋速率越快的光子与包围它的介质之间的碰撞越频密，它的振动频率就越高；在同一介质中，同一纵向运动速率的光子以较快速率横向自旋会由于遭受介质较大压迫、阻碍而在碰撞过程中形成较小反弹幅度，相对应就是它的波长较短。

在仅有黑暗的空间中紫光、红光都可具有纵向运动速率c，由紫光振动频率较高、波长较短而可知紫光的横向自旋速率大于红光的横向自旋速率。

事实上，紫光动能大于红光动能。

上文又指出：

横向旋转较快的光子在与介质撞击时会发生角度较大的偏转。如果各种色光有不同的横向自旋速率，就会出现各种色光的分散差异。事实上，相比于动能较小的红色光谱，动能较大的蓝色光谱的波长更容易分散。

事实胜于于雄辩。很明显，纵向运动的光子会同时横向自旋。

注一：

参考低速球体或水珠的运动经验来分析光子运动时需要有所区分：

光子以光速c运动，在它们相互碰撞的过程中，如果它们发生反弹的速率足够快，其他物质未能及时填补它们相互反弹时所形成的空隙，“空隙”就会形成完全无物质。光子在碰撞过程中会形成完全无物质、完全无物质不能传递能量，这导致光子的能量传递出现间断。在分析光子的运动时需要考虑普朗克常数。

低速的球体或水珠在碰撞中相互弹开的反弹空隙能够被其他物质及时填补而不会形成完全无物质的空隙。考察它们的运动不需要考虑普朗克常数。

注二：

 “尺度确实是物质的一个属性”明确后，非零尺度的真空不能成立。与此相对应，“黑暗中的真空”应修改为“在仅有黑暗的空间中”。

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