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第十五节 光粒子说中的十个致命问题 一、黑布问题 如果光是粒子的话，那么光为什么不能通过既漏水又漏气的薄薄黑布，却能通过不漏气不漏水的厚厚玻璃呢？这是光粒子说无法解释的问题。这一问题只有用光的波动说才能解释。 因此，光的波动说才正确。 如果把光作为一种波，一种以太的涡旋的往复扭摆，在一定的条件下，某种频率的光，有可能与物质中电子产生的以太涡旋往复扭摆相互共振而进行能量传递。其实，光路上的物质就相当于光的滤波器了。例如，玻璃就相当于一个可见光的“带通”滤波器。黑布就相当于一个可见光的“带阻”滤波器。凡是黑色的东西，都是这种“带阻”滤波器了。 或者这样理解：介质对电磁波能否透明，对那一种频段的电磁波透明，由介质的电磁固有频率决定。可以把电磁波看成是一种受迫振动源，介质的电磁固有频率与外界电磁波的频率相同，就会作受迫振动而产生共振从介质一面传到另一面，也就是说，介质对这种电磁波是透明的。同一个口琴的簧片通过气流后只能发一个音的道理是相同的。因此电磁波是波而不是粒子。 二、寿命和加速问题 人们普遍认为，光除有波动的特性外，还有微粒性。量子论告诉我们，光的行径犹如一颗颗的微粒，每一粒子带着一定的能量，并且用光的速度在飞行着，这些微粒碰到了其它物体，便会产生能量或动量的变化。这就是光的微粒的图象。 仔细想一下，这种以光的速度在飞行着粒子——光子存在着严重的问题。我们知道，在空气中飞行的子弹速度会越来越慢，那么，在宇宙中飞行几百亿年的光子速度为什么丝毫不变？另外，光子有不有一定的寿命？然而当光从一种媒质进入另一种媒质时，速度会突变，为什么光子的速度在同一种媒质里保持不变，而在两种媒质的界面上发生突变呢？ 光子从光密媒介进入光疏媒介时，光子的运动会加速。光子从光疏媒介进入光密媒介时，光子的运动又会减速。由牛顿力学可知，此时光子一定会到力的作用，那么，在两种媒质的介面上，是谁对光子施力呢？ 三、纵波问题 我们知道，气体和液体等流体内只能传播纵波。例如声波就是一种纵波。如果光的行径犹如一颗颗用光的速度在飞行着的微粒，光波应是纵波，因为光子的运动方向与其传播方向一致。光子可以看成一种流体，因此，光子中不可能传播横波。但是，光是的确是一种横波， 丝毫没有一点纵波的成分。如果让光通过一个很小的狭缝，则变成完全偏振光，其振动方向和狭缝方向一致的光能通过，其它振动方向的光不能通过，这一试验可用二个偏振片完成。这说明光是横波，丝毫没有一点纵波的成分。为什么是这样的呢？ 其实，电荷可以带动以太形成涡旋，如线圈里的交变电流，可以产生一个大小和方向都在变化的以太涡旋，大小和方向都在变化的以太涡旋会在以太中扩大和向四周传播，这就是电磁波。显然，这种电磁波是横波，光是电磁波的一种，当然也是横波了。以太只能形成涡旋，以太的涡旋就是磁，以太不能形成直线流动的以太风。这是由以太的特殊性决定的。也可从麦克斯韦方程组推出，由麦克斯韦方程组可得，磁场强度的散度为0而旋度不为0，这就是说，以太从什么地方出发，通过一条封闭曲线回到原来的地方。这就是涡旋。同时，由弹性力学可知，纯旋运动不能产生纵波，因此电磁波没有纵波。 光是粒子就一定会产生纵波，但光不能产生纵波就说明光不是一种粒子。 四、单光子干涉实验问题 光的波粒问题已经争论了几百年，尽管光的波粒二象性已被大多数人所接受，并不能说明人们对光的本性有了彻底的认识，其中问题多多，有些还是致命的。 1909年泰勒曾做了一个很奇特的实验。他先在强光下拍摄了一根细针的衍射像，然后减弱光束的强度，延长曝光时间，有一次达三个月之久。当他把光束衰减到只有一个光了进入仪器时，所得到的衍射像与强光短时拍摄的完全相同。泰勒的实验表明，干涉与衍射，并不象人们通常认为的那样，是多个光子同时存在并相互作用而产生的，相反，单个的光子也能产生干涉与衍射。此后，他又作了单光子的双缝干涉试验，结果相同。 单光子干涉试验给光的粒子说提出了这样一个致命的问题：设想当弱光束打在双缝上实现单光子干涉时，一个光子怎么能“部分”地穿过一个缝，同时又“部分”地穿过另一个缝，然后自己的一部分和自己的另一部分发生干涉呢？ 1970年狄拉克明确表明，对于单个光子干涉现象，完全可以用几率幅的概念作出回答。当光子射向双缝屏时，每一个光子穿过每一个缝都有一个几率幅，而在光屏上的每一点也将对应一定的几率幅，这些几率幅的叠加，就形成了干涉图样。 泰勒的试验和狄拉克的解释，向人们提出了一个老问题，这就是如何认识光的本质，当用量子理论描述光子时，究竟什么是最根本的概念呢？是波粒二象性，还是几率幅呢？这的确是长久以来一直没有弄清楚的问题。 五、独立光束干涉试验问题 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。这就说明光子能预见与它干涉的光子即将到来，提前发生了作用，或者说光子能与 “虚无”发生作用。这是光的粒子说中令人无法接受的致命问题。于是人们看到，在处理光的干涉问题时，光子的概念似乎是不必要的，甚至是多余的。人们看到，当把光的微观客体视为光子时，并不意味着它类似于某种微观微粒，是否是几率幅更为恰当？ 六、拉曼、布里渊散射问题（丁一宁提出） 我们知道，基本微粒在一般条件下是不会变大变小的，当它的质量发生改变的时候，一定伴随着物理反应。然而光的拉曼、布里渊散射现象并没有发生任何物理反应，甚至一点点反映都测试不到，而使光的频率改变了。这种现象无论是爱因斯坦光的粒子理论，还是现代的量子理论都无法进行解释！而只能，也仅仅只能使用光的波动理论进行解释，这无疑支持我们重新考虑一个陈旧的问题：光是波还是粒子？光的拉曼、布里渊散射是发现激光之后发现的特殊现象，通过对此现象的理解，我要告诉所有的人：这一现象典型地告诉我们光不是粒子，而仅只是一种波！ 何为拉曼、布里渊散射？这是一种光与物质作用后的一种光现象。很早人们就发现了光与物质相互作用的现象，如瑞利散射，它使大气显蓝色；如丁达尔散射在乳浊悬浮液中的表现为颗粒的半氏散射。我们称以上为弹性散射，其入射光频率与反射光频率一样。从弹性反射的名称中我们能够体会到为其取名的人是何等自信光就是粒子。既然有弹性反射，那就应该有非弹性反射，当然是有的：在物质的微结构中，光照射在分子、原子等微粒的转动、振动、晶格振动及各种微粒运动参与的作用下，光的散射频率不等同于入射频率的现象叫非弹性散射。最典型的当然要数拉曼、布里渊散射。 如果光是粒子的话，发生光粒子中的核反应，却没有一点点的外部特征，这是不可能的。或许还可以理解成光子被完全吸收后，从被照射物里重新发射出的，属于被照射物内部的另一类光子。不过这也是不可能的，因为如果是这样，过一段时间后，拉曼、布里渊散射应该就停止了，原因也很简单，被照射物中所具有的光子应该是有限的，不是无限的。事实却完全不是这样，无论光照多么长的时间，拉曼、布里渊散射照常发生。这就说明，拉曼、布里渊散射是入射光转换出来的，而非被照射物内部所具有的。所以我们可以得到两个结论。其一，就是光本来就不是粒子；其二，就是光粒子被转换成了另一种粒子。然而其二的结论无疑是不可能的。 如果光是一种纯波则很好解释这一现象，例：水面上放一块木板，水波如果功率足够大就会使木板在水面上随波运动，木板运动的结果就会产生与原水波完全不同频率与波幅的水波，这是因为木板所触水面的大小与原波不同的缘故。 光波我们认为它就是一种纯粹的波，正因为是一种纯波，所以一切波所应该具有的特性它都具备。反之，它不应该具有的特性，它一点都不会体现出来。因为被爱因斯坦称为用波动性无法解释光电效应，我们有充分的理由说明它依然是光波的体现，并且我们的解释的比爱因斯坦的还要何情何理，也不是粒子性的特征。 光的拉曼、布里渊散射在爱因斯坦时期还没有出现，这是因为当时没有足够功率的光源。到1968年激光器的问世，为拉曼散射实验提供了理想的光源，至此之后，散射的研究才得以长足的进步，但其理论的研究却受制于爱因斯坦的光粒子理论。 所谓光的拉曼、布里渊散射，也就是象前面我们所说的木板水波实验一样，只不过这里应该将水波改成了光波，木板变成了原子、分子等罢了。当激光照射到物质表面，物质运动与产生激光的物质结构肯定是不一样的，所以产生的光波的频率也一定是不一样的，所以只能产生另一种频率的光波，这的的确确、完完全全体现光的波动性特性，这是爱因斯坦的粒子性、物理量子理论无法解释、也是无从解释的。 从以上原理出发，应该说任何光波都能够产生这种非弹性散射，只要光波能量足够使被光照射的分子和原子运动之后所产生的波我们能够测试到就行了，果然是这样，光的康普顿散射之后也被发现，只是康普顿散射所需要的光频率更低一些而矣。 以上实验证明了光通过波的能量传递，它改变了物质中的原子或分子的运动状态，并且同时产生了另外频率的波。既然光能够改变原子、分子的运动状态，它能够改变电子的运动状态其原理应该也是一样的。它决不是什么粒子的碰撞，而是波的能量传递形成的。 七、偏振片问题 取两个相同的偏振片（也称为波片），光是能够通过其中一个的。但是将两个偏振片重迭起来，并转动其中一个偏振片，就会有一个位置，光完全不能通过两个重迭的偏振片。显然这也是光的粒子说所无法解释的，这又恰好证明了光是一种横波。 如果再加上干涉、衍射和频率这三个光的粒子说无法解释的问题，光的粒子说就有十个致命问题。 显然，光子不是一种经典粒子，而是一种涡旋振子。也就是说，光是一种涡旋波。 ------------------------------------------------------- 《辩证唯物主义的最新武器》是一本什么样的书？它： 揭示对立统一规律和辩证法的物理实质；对牛顿力学本质原理的最新发现；对电磁现象本质原理的最新发现；对天体演化本质原理的最新发现；弥补牛顿力学的严重缺陷；彻底批判爱因斯坦相对论的唯心观点；有中国时空特色和力的大统一；彻底揭示时间和空间的本质；力、电、磁、光的大统一；地壳会消亡吗？天体如何演化？ 要看该书请点击：http://yebo.nease.net/000001.htm> |