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光的本质是波，与光速可变 2014-9-10 刘波 ———————————————— 1. 高速运动光源发出光的速率依然是C 最明确的检验光速不变的实验 (1964) 爱因斯坦的光速不变是如何检验的呢？ -- 1964年，瑞士日内瓦的欧洲联合核子研究中心，高能中性π介子衰变中产生的6KMeV光子，测量80M路线上的飞行时间来确定这里光子的速率，π介子是用19.2KMeV的质子轰击铍靶产生的，他们的速率是0.99975C，这个速率是由同一事件的带电π介子速率推算而来的，利用射束的r-f结构来计时。得出源速相当快、甚至接近光速时发出的光子速率依然是C，实验误差在1.3*10^-4左右。我们现在来考虑一下6KMeV光子的消光距离，根据上述公式可以简单的计算出来，该距离约为5*10^3米。 -- 这个实验以非常漂亮的结果无可争辩地证实了，高速运动光源发出光的速率依然是C。 ———————————————— 2. 光的本质是波 《恢复“以太”假说，解释两类根源不同的波粒二象性》节选 [摘要] 光和物质粒子都具有波粒二象性，本文将通过对两个简单事实的分析比较，阐述光的波粒二象性与物质粒子的波粒二象性之间存在着本质的区别。并用“以太”假说分别解释光的波粒二象性与物质粒子的波粒二象性产生的不同根源，从理论上严格区分两类本质不同的波粒二象性，揭示光的本质是波，物质粒子的本质是粒子。 -- 而且还有很多学者认为 “以太” 存在，下面不妨列举几例： 黄新卫的说法:为什么要重新恢复“以太”这个概念？实物粒子速度可变，光为什么不行？我的看法是，要解释光在某个惯性系速度恒定，不在该惯性系的真空中填满某种物质，是难以说得通的。即使有人不喜欢“以太”这个名词，他也不得不引入“场”等其它换汤不换药的东西填满真空。即使不愿意引入任何东西填满真空，也必须承认地球能部分拖动周围的真空、影响其中的光速，才能解释新的光学现象。既然这样，还不如恢复“以太”，给它赋予新的特性。如为了解释光行差现象，还必须考虑光的粒子性。王汝涌老师说，以太可能比我们想象的要复杂。我很赞同他的看法。 王飞的说法：光速问题与以太问题在本质上是同一问题，以太问题没有解决，光速问题即使在实验上解决，也不能从本质上解释；反之，以太问题清楚了，光速问题也就同样大白了！不过以太问题又必须通过光速的实验才能证明。 胡昌伟的说法：其实，我的以太模型与杨世家先生的模型有相似之处。我认为，以太与实物一样，也由最基本的粒子构成，纯粹电磁场的以太是正反电子对的海洋。 叶波的说法：磁是以太的涡旋。 网友一百零一步在其光力传递观点中说：空间被自由电子填充，光是自由电子在运动中传递的力，光速是力量传递速度，电子运动方向会向阻力小的方向弯折。 网友jgr01234说：以太粒子由正负电子组成。 黄志洵《对狭义相对论的研究和讨论》一文指出：2007年《New Scientist》以“以太理论高调复出，取代暗物质”为题作了报道，说 G.Starkman和T.Zlosnik等正以新的方式推动用以太解释“暗物质”，后者的提出是同于银河系似乎包含比可见物质多很多的质量。 张延年 汪青杰《光介质的构造模型假说》一文指出：光的传播需要光介质，光介质具有一定的静止质量和内部结构并具有一定的分布规律。光介质是一个至少包括一个带正电的粒子和一个带负电的粒子，可称之为正光电子和负光电子。正光电子和负光电子相互作用，不停地以一个平衡位置为中心运动，形成一个振荡电偶极子。 余本立《格物》2009年第2期第54-55页《论以太之回归与相对论之否定》一文指出：尽管爱因斯坦不喜欢“以太”，可是它照样被射电天文学家找到了，以太的存在性得到公认只是个时间问题，笔者认为，今天该是恢复以太之应有地位的时候了！ —— 3. 光子理论的正确性值得怀疑。理由如下： a. 光很容易穿过像玻璃和水之类的透明物质，却不能穿过不透明的物质，例如纸板和木板等。如果光是粒子的话，那么它就应该更容易穿透密度较低的物质，而不容易穿透密度高的物质。可是，玻璃的密度比纸板的密度高很多。光可以轻易穿透1米厚的玻璃，却穿不透1毫米厚的纸板。这说明光并不是粒子。 b. “光子”是没有静质量的“粒子”。没有静质量的“粒子”是以什么物理形式存在？很难想象。只能说光子是一种虚构的“伪粒子”。 c. 物理学实验对光的波动性结果是非常确定的。至于光的粒子性则是从一些间接的物理现象中推测出来的。并没有直接的物理实验结果可以证明光子的存在。 d. 如果光子存在并以波动形式运动的话，光子就必须不停地改变着运动方向。那改变光子运动方向的外力（或能量）是什么？一个以光速运动着的光子在空中运动还要不停地改变方向，这在物理上可能吗？就连一个比光速低许多数量级的子弹在空中运动也不可能随时改变它的方向。 e. 光子的粒子性主要是从光电效应的物理现象中推测出来的。然而，在光电效应中，并不是所有频率的光都能产生出光电效应。只有特定频率的光才能产生出光电效应。在这个频率范围以外的光无论强度有多大都不能产生出光电效应。这个现象与粒子性不相符。如果光（粒）子存在的话，光电反应就应该与光的频率无关。 从很多方面都可以看出，光子理论的正确性是非常值得怀疑的。 ———————————————— 《必须破除对伽利略相对性原理的迷信》节选 2、“光以太“存在吗？ 尽管爱因斯坦否定光以太的存在，但我们都坚信，每一个关于运动的陈述都必然包含着一个物理的参考系，我们只能相对于其他物体来量度位移和速度。根据上一章的论述，既然本征引力场是牛顿力学的绝对空间、绝对参考系，那么光波作为一种运动，引力场为什么不可以是光波的绝对参考系呢？ 关于迈克尔孙-莫雷实验：既然引力场就是光以太，那么地球当然是完全裹携着自己的本征引力场在公转轨道上运行的，而迈-莫实验则是在地球本征引力场内进行的，所以不管在哪个季节，不管是白天黑夜，也不管实验装置的方向如何转动，不同方向的光速都是相对于地球本征以太而言的，都是“相等的”，测试不到预期的“以太风”是当然的。 关于斐佐流水实验：斐佐实验中的流水，无论是正向流，还是反向流，都不会改变光路中的引力场，因为质量分布没发生变化，所以，光路中的以太完全没有被流水拖动。“部分拖动”实质上是由于折射介质的运动所致，与以太并无关系。 关于洛奇转盘实验：该实验中的钢锯圆盘，无论多重，也无论怎样高速旋转，因为其质量中心并没移动，高速旋转不会造成引力场发生变化，所以根本不会带动以太，这与地球公转会带动以太并无矛盾（地球公转时质心发生移动）。 关于布拉德雷光行差观测：英国物理学家斯托克斯认为，“紧挨着地球的以太应当整个地同地球一起运行，围绕地球的以太云在地球沿轨道运动时为地球所完全裹携走。不过，这云的各层是以不同的速度在运行的：云层离开地球越远，它的速度就越小。”[14] 根据上一章“全宇宙不存在统一、均匀、平直的绝对空间，所有的绝对参考系都是局域的”观点，斯托克斯对光行差的解释完全说得通，与其他相关实验的解释毫无矛盾。 ———————————————— 光速与光源的运动无关 “光速恒定，与光源速度无关。”----麦克斯韦 光是电磁波。是电场和磁场的交替传播。 根据麦克斯韦的电磁学方程组计算电磁波传播速度，可以将所有变量约去，最后只剩下真空磁导率和介电常数。 因此真空中的光速只与这两个量有关，而与其它一切参数无关。 根据相对性原则，所有基本物理原则在任何条件下不变。因此真空磁导率和介电常数在任何条件下不变，因此光速不变。 -- 光速与光源运动速度无关这个实验数据，是通过观测运动的太阳得出的，即认为太阳作为光源在运动，而我们测得的光速不变。 -- 实验数据证明：波速与波源运动速度无关，与介质运动速度有关。 ———————————————— 《光速不变的“四个证据”？》节选 相对论证明光速不变的四项事实： 1） 恒星光行差 任意恒星光行差都长期保持不变，证明：光行差不随时间变化，所以光速也不随时间变化。所有恒星的光行差都为20.5〃角距，证明：所有恒星的光速都相同。 2） 恒星都是一个一个的小圆点。 证明：任意一个恒星的所有的光线的光速都相同，即没有不同光速的光线。 3） 恒星都静止 证明：所有恒星的光速都不随时间变化，都始终恒为常数c不变。这是因为如果光速不断变化，则看起来恒星必然是运动的。 4） 太阳光迈克尔逊——莫雷实验 太阳光迈克尔逊——莫雷实验证明：太阳光的光速不变。 》》 但通过不同的客观现象的分析，可得出两个相反的结论： 一个是光速不变，另一个是光速可变。 》》 有一个现象，可以讨论： 星光从恒星出发，到达地面，这一过程，是一个十分漫长的过程。多数长达4光年以上。遥远的路途，漫长的时间，星光的速度，要保持一个恒定的常数Ｃ，并不是一件容易的事，其实也可能发生变化。 如果一颗恒星以0.7Ｃ远离地球，设星光的发射速度＝Ｃ（相对恒星的速度）； 那么，这一星光的发射速度，相对地球来说，实际只有0.3Ｃ， 但是，星光到达地球时，相对地球的光速是Ｃ。 那么，星光从恒星到地球的过程中，必然要发生速度变化，从0.3Ｃ上升到Ｃ 如果真有这种速度变化，那么，与上面的4项事实，是否矛盾呢？ 》》 分析：从恒星到地面，星光在传播过程中，必然要经历真空到大气层，这里星光的速度必然有一个变化。星光的速度变化，是一个必然现象！ 但有了这一变化后，依然存在下列现象： 1）恒星光行差 2）恒星都是一个一个的小圆点 3）恒星都静止 这表明：星光在传播过程中，光速发生变化，与这3个现象，并不矛盾！ 同时也表明：这3个现象，不能否定光速可变的观点。 ———————————————————— （4）重新分析迈克尔逊－莫雷实验 现在，重新分析迈克尔逊－莫雷实验，我们可以得出一些正确的结论： 1）光速不变，只是在地球附近这一小范围内，光速不变，并且只是相对于地球不变； ———————————————————— ———————————————————— 《论电磁波的本质和迈克尔逊-莫雷实验光速不变的原因》节选 麦克斯韦电动力学建立在法拉第电场、磁场的基础上，麦克斯韦将其统一成电磁场，并认为同相振荡且相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动产生电磁波。人们都认为麦克斯韦预言了电磁波的存在，但这其实只是一个谬误产生的巧合。因为麦克斯韦由电磁场产生电磁波的理论是与真实的电磁波（以太波）现象相矛盾的。麦克斯韦理论预言的“电磁波”并不存在，所谓的“电磁波”实际上是以太机械波。 》》 1） 电磁波的屏蔽与电磁力、电磁场不能屏蔽相矛盾。 麦克斯韦认为电磁力通过电磁场来作用，电磁力不能被屏蔽，那么电磁场也同样不能被屏蔽，而麦克斯韦又认为同相振荡且相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动产生电磁波，既然电磁场不能被屏蔽，那么由电磁场产生的电磁波是不是也同样不能被屏蔽。而事实却是电磁波（实际是以太波）是能够被屏蔽的，事实是电磁波（实际是以太波）的屏蔽是与麦克斯韦电动力学和电磁波理论相矛盾的，这就说明了麦克斯韦电磁波理论是错误的，真实的电磁波并不是由同相振荡且相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动产生的。 》》 2）假设电磁场是存在的，那么电磁场也不能脱离产生电磁场的载体而在空间运动。 麦克斯韦理论预言的电磁波与真实的电磁波现象不符，真实的电磁波其实是以太波，并不是麦克斯韦理论所预言到的那种“电磁波”，麦克斯韦理论预言的“电磁波”不存在，这就表明了假设真有电磁场的存在，那么电磁场也并不能脱离产生电磁场的载体物质而在空间运动，实际上只有产生电磁场的载体物质在空间的运动，电磁场才能在空间运动。 》》 3）力的作用是超距作用，不需要玻色子传递，也不需要时间以光速来传导。 麦克斯韦预言的电磁波不存在，也表明了电磁力的作用并不是通过电磁场在空间以光速运动来传导的。力的作用，实际上是超距作用，不需要传导时间，也不需要中间介质的传递。认为物体之间的力作用是非超距作用而要介质粒子玻色子来传递的理论实际上是一个悖论：假设物体之间的力作用是非超距作用而是由更小的物质介质粒子传递而产生的，那么更小的物质粒子例如玻色子之间又是如果作用的呢？他们之间的力作用又是如何产生的呢？难道是由更小的物质粒子的传递而产生的吗？这样推理下去，将需要无穷无尽的物质粒子来传递无限小粒子之间的作用。所以这是一个悖论，这种需要由介质粒子来传递才能产生的力作用根本就不可能产生。所以物体（物质）之间的力作用是超距作用，不需要粒子的传递——粒子传递产生的是振动波，例如声波、水波、以太波，而不是两个物体之间的力作用。 》》 4）真实的“电磁波”——以太波是如何产生、传播的呢？ 所谓的电磁波其实是以太波，是电子排斥以太子引起以太子波动而产生的。这种以太波是机械波，与声波、水波一样具有所有机械波的特性。比如，能被屏蔽，能发生反射、折射，干涉和衍射等，而它本身只是机械波而不是粒子——光子，它的粒子性是由组成传播介质的粒子以太子产生的，爱因斯坦假设的光子实际上并不存在。德布罗意的波粒二象性也不成立。以太波的传播介质只有一种，那就是以太，因为传播介质相同，所以无论是无线电波、红外线，还是可见光、紫外线、X射线、γ射线，传播速度都相同，而物质原子并不是以太波的传播介质，因为原子中的电子排斥以太子，所以会阻碍以太波的传播，物质密度越大，对以太波的传播阻碍越大，所以以太波（例如光）经过物质时，物质密度越大，以太波（光）速越慢。光之所以能在真空中传播，是因为所谓真空，其实是充满着以太的空间。麦克斯韦的电磁波理论欺骗了所有人，他所预言的电磁波根本就不存在。而且电场、磁场也根本就不存在，我的理论能解释电磁力，却根本不需要任何场，无论是电场、磁场还是引力场。并且我找到了迈克尔逊·莫雷实验中光速不变的原因，以太是真实存在的。宇宙微波背景辐射就是以太存在的证据，而不是大爆炸的余烬！ -- 5）以太存在的真实性。 宇宙微波背景辐射就是以太子产生的，以太子是构成以太的粒子，以太子也是暗物质的主要组成部分。以太子在我们周围的空间均匀分布、各向同性，且与行星、恒星系同步运动，而不是绝对静止的，在星系中没有绝对静止的物质，所有的物质都在各自的轨道上以相应的速度运动。所以迈克尔逊-莫雷实验中测量到的光速不变的结果并不能否定以太的存在，而是否定了以太的绝对静止，相反成为了以太在我们周围与地球（行星）同步运动的一个证据。 -- 6）迈克尔逊-莫雷实验光速不变的原因。 迈克尔逊-莫雷实验并不能证明以太并不存在，而是证明了绝对静止的以太并不存在。因为以太是在星系中与行星一起围绕星系中心同步运动的，所以在地球公转的方向上不可能有迎面吹过来的以太风，传播光（以太波）的以太介质与地球同步运动，所以相对于地球就是静止的，所以光（以太波）在地球上任何方向上的传播速度都是相同的。这就是迈克尔逊-莫雷实验测量到的光速不变的原因。 -- 7）结论。 迈克尔逊-莫雷实验中光速不变，这是机械波的特性决定的，只要传播波的介质不发生变化，测量波速的地点与介质同步运动，波速就不会改变。 ————————————— ————————————— 《光行差分析，有一个历史性错误！》节选 1）其实，垂直向下的星光，在恒星系看来，是垂直向下的； 但是，在地面系看来，却要倾斜tgθ＝Ｖ/Ｃ ，这就是光行差偏角！ 这一关系，用速度矢量合成原理，可以得出结论。 2）从地面坐标分析，星光有两个速度，一是垂直向下的速度C，另一个是横向平移的速度V，这两个速度，导致了合成速度的方向变化，产生光行差偏角偏角tgθ＝v/c 星光从发射开始，就已经确定了这一偏角！ 3）偏角形成的原因，一是光线的直线传播，二是地球的横向运动，这些原因，与以太风无关！ 4）如果地面存在以太风，与地球的运动相反，将会导致光行差偏角增大！ 看来，“地面以太风导致光行差偏角”这一观点，是一个错误！并且，是一个低级错误！ 这是人们在分析光行差偏角时，产生的一个错觉！ 其实，光行差偏角，本来就存在，无须以太风的参与！ 其实，在地面看来，高空以太风，并不改变星光的方向；而地面以太风，风速＝0，无力改变以太风的方向，也无力让光斑横向偏移。因此，以太风的存在，根本无力改变星光的方向，也无力改变光行差偏角！ 5）结论：光行差现象，与以太风无关；光行差现象，与以太并不矛盾。 —————————————— —————————————— 《光速变化的原因，与Sagnac效应》节选 可以借用光的传播介质——以太来解释，真空中的光速，相对于以太是不变的。 但以太并非静止不动的，而是与周围物质一同运动的！ 设想以太充满整个宇宙。在地球附近，受地球引力牵引，与地球一同运动，就象地球周围的空气！这一范围的以太，相对地球静止，与地球的公转速度无关！也与太 阳的公转速度无关！ 》》 在月球附近的空间，以太只受月球牵引，相对月球静止，与地球无关。 在地球同步卫星附近，如100米范围内，以太相对卫星静止，与地球无关。 在地球附近，地球引力占绝对优势的空间，以太相对地球静止。 当距离地球足够远时，以太受太阳引力场牵引，相对太阳静止。 在太阳系以外足够远的空间，以太受银河系的牵引，相对银河系静止。 因此，在地球看来，以太在远近不同的空间，有不同的速度。 》》 在地面附近，以太象空气一样，相对地面静止，与地面一同自转。但随着高度的增加，转动速度渐渐减小，直到停止转动。本来这是由于地球自转原因引起的。但是，这 种情况，在地面看来，反而是以太在由东向西转动，并且，距离地面越高，速度越大 。这时，真空中的光速Ｃ，与以太的运动速度Ｖ叠加，相对地面不再相等，而是由东 向西的速度增大＝Ｃ＋Ｖ；由西向东的速度减小＝Ｃ－Ｖ。 》》 迈克尔逊-莫雷实验证明了在地面上测得的光各向速度相等，中日双向时间传递实验从 卫星上测得的光从东京经北京到西安的时间确实比光从西安经北京到东京的时间短。 》》 正是通过这两个实验，可以充分证明“地球在自转过程中拖拽着内部及周围以太的旋转假说”。 》》 因此，在地球同步卫星到地面之间，以太的速度，只受地球自转的影响，是理所当然 的事！这一片区的以太，主要相对地球静止，而不是相对地面静止！ 因此，中日双向时间传递试验只能检测到地球自转的Sagnac效应，而无法检测到地球公转的Sagnc效应。 |
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光是"波"的说法只是一种象征性的表达。 机械波是质点在本位作正弦振动，而电磁波不是，电磁波是一串由电磁场组成的"颗粒"的移动。 我们以极化天线为例详细分析一下电磁波的空间特性： 上面是一个极化天线的模型，上面画的电荷的移动是一种象征性的表达，电荷的距离仅表示天线的极化强度，并不是电荷的真正位置变化。
当天线极化时两端产生电荷形成电场，电场就以光速向外扩散，可见，电场的方向与电场的扩散方向不一定相同。 如果天线是单向极化天线，则电场的主要扩散方向就是单方向的。 当极化产生时，电场以光速向外扩散，极化强度不变时就感觉好像电场是静止的，其实电场依然在以光速向外扩散着。 当极化消失时，电场也就变成了0，但是已经幅射出去的电场并不受影响，依然按光速向外继续扩散。 当天线极化强度较小时，产生的电场强度也较小，但是扩散速度不变，依然是光速。 当极化方向反相时，幅射出去的电场方向也是反向的。 当极化按正弦规律变化时，向外幅射的电场就按正弦规律变化着以c的速度向外幅射。这就是电波，我们只说了电波以没有说磁波，其实磁场是电流周围的作用在宏观空间的表现，因此磁场与电场的变化方向正交并相差90度，所以在画电场时就无法画磁场。因为不在同一个平面上。 不过知道了电场与磁场的关系后，磁场也就不需要特别画出来了。
当天线由正向极化变负向极化时，中间必然会经过一个瞬间的电场强度是0的点，这个点就把一个周期的电场分隔成了两个独立的电场段。 电场与水不一样，在“波”的正负交替点上不存在电场，所以一个看上去是连续的电磁波，实际上是由一串并不连续的电场段“串”起来的“珠串”。
上面图中的曲线看上去是一条连续的正弦曲线，但是电场的正负交替点是断开的，正负半周的电场不连续。事实上那条所谓的正弦曲线表示的并不是空间尺度上的大小变化或位置变化，是电场的强弱变化，因此，电磁波的“波”与水波的“波”含义是不同的。 再看电磁波的传播，其实是排列成一串的电场段沿一定的方向整体的移动，并不是电场在原地的振动。那一段曲线可以表示成一段变成“波”形的铁丝，而铁丝的移动速度就成了铁丝“波”的速度。这和水波也是截然不同的，更像是雕成波的形状的冰块的移动，而不是波的传播。
为什么电磁波会呈现波的特征呢？ 显然对于一个检测截面来说，随时间作正弦变化着的电磁波通过时产生的作用必然是正弦规律的作用，就像一块雕成波的形状的冰块垂直穿过水面时对水的影响。但是，对于某些对电场敏感的材料来说，电磁波又像是一串珠子连续的撞击，因此，电磁波又体现着一定的粒子特征。
下面再看看电磁波的能量问题：水波的能量与水波的波幅有关，但是与水波的频率没什么关系，就像正弦交流电的功率与振幅有关，与频率无关一样。 但是电磁波不同，就像一个物体抬高一定的高度就具有一定的势能一样，只要高度相同，不论在那个高度的时间长短，或用多长时间抬到那么高的，势能都是一样的。所以势能的大小与抬高的速度无关，每一次抬高相同的高度消耗的能量就相同。 天线极化时电场也从无到有，就具有了一定的能量，但是只要强度不再变化，能量也不变了。反向极化时也一样，只是电场的方向改变了，能量的大小并不改变。 所以，电磁波每一个半周上的能量是相同的，与周期（极化所用的时间）无关，不论周期是多长或多短，只要是一个半周，能量就相同。因此电磁波的频率越高功率就越大，直流电产生的电场功率为0。
光的频率非常高，因此波长很有短，但是每个半波上具有相同的能量，因此光的波长越短功率就越大。这就是为什么光敏器件对波长短的光更敏感的原因。
从上面的表述可以比较清楚电磁波的性质和造成这些性质的原因了，光是电磁波的一个频率范围，所以光具有与电磁波相同的性质，但是光的波长很短，所以光的粒子性也远比电磁波明显。
另外，光还有一个与普通电磁波不同的地方，就是我们平时看到的光是由无数一段段的“电磁波串”混合成的，与单一频率的无线电波不同。这是因为光的频率太高了，无法用电子器件按普通的交流信号那样处理和发送。 光是由电子的能级跃迁释放的能量产生的振动幅射出来的电磁波，而每个电子在能级跃迁时都是极短的一瞬间，只产生1－4个周期的电磁波，无数的电子不同时不同相位的跃使我们看到了连续的光。 比如激光是让电子同步跃迁产生的同步的光，所以激光照在物体上会看到有些象闪烁的麻麻点样，那就是因为照在同一点上的光不连续造成的。这也是光与电磁波不同的地方。
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