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光粒子,光到底是光波还是光粒子呢?有何依据? <#21---->


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光线在我们日常生活中大多数人都会认为是一条直线,从太阳到达我们地球的光线就是一条连续的直线,其实没错从宏观角度来说确实是这样的!那么从微观的角度来说光到底是怎样传播的呢?

直到1905年爱因斯坦提出光电效应的光量子解释,人们才慢慢意识到原来光具有波和粒子的双重性,也称为光的波粒二象性。

光以波的形式传播:

1882年德国天文学家夫琅和费用光栅研究了光的衍射,之后另一位德国物理学家施维尔德用光以波的形式传播成功解释了光栅的衍射现象。

光以粒子的形式存在:

1887年,德国科学家赫兹发现光电效应,光具有粒子性再一次被证实。

二十世纪初普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说,光是以波或粒子的形式传播的争论从此结束。波与粒子在光的面前从此成为一家人。同时爱因斯坦在1905年3月的《物理年报》中指出:对于时间的平均值光表现为波的形式;对了时间的瞬时性光表现为粒子!

所以我们的光从宏观角度来说是以直线传播且具有连续性的!在微观世界里我们的光不但具有波动性,同时也以粒子的形式存在。

光究竟是什么,被三番五次追究,说明教科书没有解释透彻,就有必要深入探讨。

显然:光有波粒二象性是不负责任的说辞。光无需介质传播,是否定场介质的谬论。

波粒二象性,特指一种粒子波、物质波或概率波,如α射线(氦离子波),β射线(电子束)。

介质,特指真空场,简称介质、场,涉及不同能密梯度的电场、磁场、引力场。

物理学的波,可分三大类:载体波、物质波、介质波。

载体波,是载体粒子的传播能量的接续性的涌动,也叫机械波。例如:水波、风波、钢轨波、地震波、声波。

水分子,是水波的载体粒子。气体分子,是风波的载体粒子。原子晶胞,是钢轨波的载体粒子。分子晶胞,是地震波的载体粒子。声子,震荡频率在20~2万Hz,是声波的载体粒子。

物质波,是非载体粒子的独自旅行的断续性的涌动,也叫德布鲁伊波、概率波,用波函数与薛定谔方程描述,反映粒子的不同震荡频率的正态分布。

例如:电子线,或电子束、电子注、β射线,电子是非载体粒子。质子线,或质子波,质子是非载体粒子。α粒子线,氦原子核是非载体粒子。原子波,原子是非载体粒子。分子波,分子是非载体粒子。

介质波,是由真空介质传播能量的场量子(集团)的接续推涌。介质波包括:引力波、电磁波、生物电波(如脑电波)。

场量子,即真空场的量子,是物质的最小单元。场量子有以下的七个公设。

公设1:场量子是以光速自旋的球形漩涡体。场量子有质量,有能量,有半径,有体积。场量子的自旋势能:Ep=mc²。

公设2:场量子总是在做最无序的光速震荡。场量子震荡动能:Ek=½m0c²=3×½kT0。

公式3:场量子是各种力与各种能量的载体。承载引力辐射能的场量子是引力子,承载电磁辐射能或者机械震荡能的场量子集团是光量子。

公设4:被激发的场量子是引力子或光量子。波源谐振子发射的角动量激发场量子,混乱无序的场量子,变成径向有序的引力子或光量子。

公式5:场量子的计算规则

考虑到激光制冷可达1nK几乎是绝对零度,与此同时的场介质也是1nK。由此假设宇宙最低能态的场量子,即基态场量子,的若干参数。基态用右下标“0”为标识。

设基态场量子的绝对温标:T0=1e-9K,基态场量子质量:m0=3kT0/c²=3×1.38e-23×1e-9/c²=4.6e-49kg。

基态场量子,处于最无序混沌态,没有类似介质粒子有序推涌的波特性,是纯粹的场。

基态场参数的两个意义:①参与构建统一物理学的参数集,②估算天系超远混沌态尺度。

公设6:引力子的计算规则

引力子参量,以右上角标撇号“'”为标识,以区别光量子参量的无标识。

①1个激发态场量子,相当于1个引力子m'。

②引力子推涌速度,恒为光速:v'=c。

③引力子固有质量,恒为:m'=1.26e-39kg。

④引力子波长,取决于谐振子线频率:c=f'λ'。

⑤引力子半径,取决于其波长:r'=λ'/2π。

宇宙微波背景的绝对温标:T'=2.725K,计算引力子固有质量:m'=3kT'/c²=1.26e-39kg。

微波背景的引力子波长:λ'=7.35cm,频率:f'=c/λ'=4e9Hz。半径:r'=λ'/2π=1.17cm。此时的引力子体积:V'=4.2r'³=6.7cm³。

20161016由LIGO公布双子合并前引力波频率f'=50Hz,引力子波长:λ'=c/f'=6e6m,引力子半径:r'=λ'/2π=9.6e5m≈1000km。

公设7:光量子的计算规则

①6.38亿个引力子,相当于1个光量子。

通常情况下,即在粒子不很遥远的外空间,场介质以引力子与光量子方式充满空间。

高温高压时,引力子汇聚成引力子集团,即光量子。超低温低压时,光量子分解为引力子。接近绝对零度,引力子衰变为基态场量子。

②光量子的推涌速度,恒为光速:v=c。

光量子与引力子的速度不变与不可超越,取决于麦克斯韦方程组衍生公式:c=1/√ε0μ0。

③光量子的固有质量,恒为:γ=9.11e-31kg。

正负电子湮灭为正负光子:±e↹±γ。这是费米子突变为玻色子的哲学方程。电子自旋势能与光子自旋势能:Eep≡Eγp=0.511MeV/c²。

光量子是一个球形漩涡体,频率越高,波长越短,半径越小。反之亦然。

④光量子波长,取决于谐振子线频率:c=fλ。

⑤光量子半径,取决于光量子波长:r=λ/2π。

我们一起来分析空气中声波的传播机制。假设有一个汽车发动机在持续旋转震荡,可作为一个简谐震荡的谐振子。

通常解释:该谐振子不断辐射角动量(或动能),激发附近空气分子,原有无序震荡的空气分子因为承载了声能,变成有序推涌的声子,其逻辑链:谐振子→激发分子→声子→激发分子→声子→..→震荡耳膜。

深入分析:空气分子之间的距离很大,激发空气分子的依次推涌,不可能是分子之间的直接裸碰撞的推涌,或不可能是核外电子之间的直接裸碰撞的推涌。

那么请问:究竟是什么在传递谐振子辐射的角动量呢?用排除法:除了空气分子或原子,只能是场介质,否则就会不可思议。

真实机制:谐振子发射角动量,激发场量子变成光量子→激发场量子→......→激发空气分子→激发场量子→激发场量子→...→激发空气分子→......→激发场量子→震荡耳膜。

虽然其中的电磁波速度极快,但空气分子的震荡速度很低,是制约声波的瓶颈速度。因此,我们似乎看不到电磁波在机械波的核心作用。

光量子*引力子*场量子的三子关联,是解释光的突破口,是大统一物理的基础设施,纯数学演绎的光量子没有出路,只能恶性循环。

物理新视野,旨在建设性新思维,共同切磋物理/逻辑/双语的疑难问题。

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