电磁波性质的推理

电磁波性质的推理

作者：王鑫

人类对电磁波的研究，积累的知识已经很丰富了，但是至今依然没有搞清楚一些本质性问题，诸如“电磁波为什么会具有波粒二象性？”之类的问题。人类在认识了光的波动性后，又认识了它的粒子性，然后又不得不把两种性质拧结在一起，称作波粒二象性。光的波动学说称之为光波，光的量子（粒子）学说称之为光子，光的波粒二象性统一了两种叫法，认为两种叫法都是正确的。那么，如果使用元太粒子的3维空间学该如何来解释光的存在呢？

一、波粒二象性的解释

首先来看一下，光的波粒二象性的形成过程：

电磁波是一种比较特殊的物质存在形式，它能够在两个阶层空间中穿插运动，能量可以相互转化。因此，它具有空间运动的特殊性，在量子力学中属于介子范畴。介子是一个很特殊的量子，在维度中所有介子被认为是能够出现在两阶空间中，它们能够在两个阶层的空间中进行能量相互传递或相互转化，并形成波动性。就光介子来说，在3维空间（0阶空间）中它表现出3维粒子性，在1阶空间中表现出磁性，电场是连接两个阶层空间的纽带，通过电场使得两阶空间可以实现

能量相互转化，进而形成了电磁波。电磁波的传播性来自1阶空间中磁场的运动，因为磁场的方向始终平行于3维空间的所有维度。电磁波在3维空间中的粒子性不是固定不变的，而是随着电场的强度变化而变化，可以说电场是联系0阶空间和1阶空间的纽带，当电场增强时，空间的元太粒子会在电场周围不断聚集，使得电磁波具有了3维粒子特性；当电场消失时，磁场最强，电磁波周围的3维空间中元太粒子就会消散，电磁波此时在3维空间中不具有粒子性。如果把电磁波固定在一个位置上观察，它在3维空间中就会表现出元太粒子不断聚集后又消散并不断重复更替出现的现象，是空间中一个时有时无变化着的点粒子，一个波长内将会完成两次空间元太粒子的聚集和疏散，只是他们的矢量方向存在不同。

其它基本粒子也都有波粒二象性属性，这已经被科学所证实，也就说明基本粒子都在做着聚集和释放元太的过程。

二、空间运动过程的解释

要研究电磁波，应研究电磁波是如何传播的？这个问题可以在下图中寻找答案：光的3维空间的波形图。图中纵轴的电场强度E随横轴时间轴运动，电场强

度函数为正弦函数，它的运动速度为它的导数，即为余弦函数。在四分之一的波长内，如图中A到B的过程，A点时光的速度为最慢，此时磁场强度为0，在B 点时电场能量为0磁场能量最大，此时的速度为最大值，由于电磁波的平均速度

为光速，因此得出磁场在任何空间中的传播速度均比光速快！也就是所有时空中磁场的相对速度最高为光速的2倍，这是理论极限数值，但是由于时间的相对性会无限制的扩展这个极限数值，造成光速的相对性。

光介子是一个介于两个阶层的空间之间的基本粒子，即3维的0阶空间和电场与磁场形成的1阶空间。它的速度受制于0阶空间中元太粒子的密度以及1阶空间中磁场的强度。通常情况下，1阶空间中磁场的强度在空间中是稳定的，那么主要影响它速度的就是元太粒子的密度。元太粒子代表着3维空间的能量形式，当光子的元太粒子体积最大时，光子此时的速度是最慢的，有可能降到0m/s，此时的光子3维能量性最大，也是光子质量最大的时候；当光子的体积最小时，空间中的元太粒子不聚集，此时光子在3维中不受阻力，光子速度是最快的时刻，质量也是最小的时候。因此，光子的质量是一个变量，它的速度也是一个变量，我们测量到的光速只是一个平均速度。

我们还可以得出一个结论：1阶空间比0阶空间的最快速度快一个光速。进行类似深层次的推演，可以这样认为：相邻阶层的空间相差一个光速，不相邻的阶层空间速度相差为光速的阶差次方。当然，这是推演，缺少实验的验证，不过质能方程倒是反应出这一点，对于更高阶层的空间，我们知道的还甚少。

在任何时空中光速不变的真正原因在于光的A点（如图）速度降为0时，是相对参照系空间的，0值说明它附带了参照系的运动状态，因此它永远相对于参照系的空间保持光速。在一个波长内，它要和参照系空间进行2次矫正过程，因此频率越高，与参照系空间产生的无差别化越小。

三、色散效应和衍射效应形成过程的解释

一个小实验：在水中，当使用两个同样的气球加上不同频率的“收缩——扩张”气体时，会发现两个距离很近的气球可以相互靠近，表现出引力效应；如果把频率改成相同的，那么会出现两个气球相互远离的现象，也就是表现出斥力效应。这是为什么呢？当气球同时收缩时他们之间应表现为引力效应，但是它们之间空隙中的水不会流向任何一方，因此他们之间的距离不会改变；当气球膨胀时表现为斥力效应，虽然他们之间的水也不会发生变化，但是气球体积的增大会向着相互远离的方向运动，同时会获得一个冲量，正是这个冲量会改变两个气球之间的距离，因此随着时间的不断延续，他们之间的距离会越来越远。

这个现象同样会发生在相同频率的电磁波上面，以光为例，光子与光子之间在运动过程中，如果波形完全相同且相互平行，那么他们之间会产生斥力效应，

彼此会越来越远，这样便形成色散现象。斥力来源于他们同时吸引元太粒子又同时释放元太粒子，这个过程和水中气球实验是类似的运动过程。同时吸附元太粒子时，因他们中间的粒子受到相同的力，光子相互靠近很有限；当他们同时释放元太粒子时，他们得到一个较大的斥力，相互之间会远离，并且远离程度大于相互靠近的程度，随着时间的推移，他们会越来越远离对方，最终造成色散现象。色散现象会发生在平行光束中，这是一个恒星能够照亮全宇宙的解释。

小孔衍射现象原理和光的色散不同。出现衍射现象问题主要出现在这个小孔上面。小孔衍射现象不是单纯的色散过程，而是在小孔内部空间构成了一个元太粒子凹透镜，当光线穿过这个透镜时，光线会发生发散效果，造成明显的“色散”现象。这一点可以由实验验证：在不同原子量的单质材质的面板上开相同的小孔，进行相同条件下的色散实验，观察色散效果图案是否存在差异。如果存在差异，说明小孔确实构成凹透镜效果。因为不同单质材料的周围空间，元太的密度是不尽相同的，会造成形成的透镜的度数是不同的。理论上，面板材质的原子量越大透镜效果越明显，形成的衍射程度越明显。这些，需要实验数据的支持，目前笔者只提供理论。

平行传播的相同频率光子与光子之间的斥力效应，同样会发生在其他原子或分子中，例如气体的扩散运动，就是同频分子间的斥力效应引起的。这个效应也同样会发生在液体和固体中，只不过扩散过程慢一些而已。因此，这种现象普遍存在于我们的物质世界。两种互溶的不同液体存放在一个具有隔膜的容器中，液面持平，待温度一致时打开隔膜，如果一种有颜色，则可以观察液体的运动，液体间的密度差不同，液体的运动也会不同，但最终都会相互融合，变得各处成分一致，这是分子斥力存在造成的结果，而且会消耗他们内能，使得温度降低。固体也存在类似的运动，化石的形成便是证据。

四、穿透性的解释

可见光是高频电磁波，是我们人类视觉器官能够感知的电磁波频段的一个总称，感知的频率范围约为 4.2×1014～7.8×1014Hz。不同动物的眼睛在进化过程中，对电磁波频率的感知范围是不同的。那么，为什么视觉器官只对某一部分频率的电磁波进行感知呢，换句话说，其他频率的电磁波为什么不能让视觉器官感知呢？

这里面有一定的物理奥妙。

电磁波在两个阶层空间中传播，因此它对于每一个阶层空间都具有穿透能力，正是这个物理性质约束了视觉感官，因而对电磁波感知有了频率范围的限定。如下图：纵轴是电场强度E，横轴为时间轴，电磁波的运动具有两个特殊状态：一

种是3维粒子性最强的状态A（或C）点处，一种是磁场性最强的状态B（或D）