光与电磁波的本质

0、序言

“运动物体与时空坐标关系的基本准则---‘统一论’原理”[1]，是笔者2007年在中国科技论文在线所发表的一篇物理学论文。该文主要论证了在物理学中“绝对”与“相对”的判别准则，并论证了二者的统一性。笔者认为，当前的物理学研究已陷入深深的危机之中（希格斯玻色子的探测实际上已经失败，99.99996%相似度之说只能成为笑柄；所有对暗物质及引力波的探测也都无果而终；量子力学实际上已成玄学。当然对于这一观点，主流物理学家们是不会轻易认可的）。物理学危机的根源在于，整个物理学界根本不明白物理学最根本的问题是什么？或者认为物理学不存在什么根本问题。笔者认为，对物理学而言，存在着一个基础和指南意义的问题，认识不到这一问题，或者对这一问题认识错误，将导致物理学航船

的方向性错误，最终会导致整个航船在错误的航向上渐行渐远，或者导致航船的倾覆。物理即哲学，物理学的根本问题实质上就是哲学的根本问题，而哲学的根本问题是存在与意识的关系问题。存在与意识的关系问题，正是物理学的根本问题。当然，哲学的语言必须转化为物理学的语言才能在物理学中得到应用。“统一论”原理的发现为我们解决这一问题提供了理论依据。“统一论”原理的哲学表述就是“存在---一组连续的静态特征的集合；意识---一组连续的动态特征的集合。存在的本质特征在于其必然性和绝对性，意识的本质特征在于其相对性与偶然性”。这一哲学思想与任何旧的哲学思想有着显著的不同，实质上是人类哲学思想的一次新的革命。“存在就是必然”换言之就是“上帝不掷骰子”，而“上帝不掷骰子”正是爱因斯坦的一句名言。但遗憾的是，爱因斯坦一生也没有搞明白“绝对”与“相对”的真正关系，否则“统一论”应该由爱因斯坦来完成，而不是搞一个似是而非的“相对论”。如果我们坚信“统一论”原理是正确无误的，那么这一原理就是物理学航船所必须的罗盘。应用这一罗盘对照一下船的航向，我们立刻就会发现目前物理学理论中存在的问题有多么的严重。“统一论”原理说明客观世界根本不存在任何的偶然与随机，而是严格服从因果律。偶然与随机只是在意识的范畴之内是有意义的。“统一论”要求描述客观规律的物理学理论必须服从因果律和决定论，只有在一个事件的“时间效应”（任何事件必随时间产生质变）在一个不太久的时间内可以被忽略的条件下，偶然性与随机性才是有意义的。也就是说偶然与随机是相对的。显然，“狭义相对论”，“不确定原理”，“概率波”，“波粒二相性”等这些概念与“统一论”是不能兼容的。决定论曾经是牛顿、伽利略、拉普拉斯、笛卡尔、斯宾诺莎等科学、哲学先贤的坚定信仰。当我们为那些被一些学者用于否定决定论的概率论、浑浊理论、“蝴蝶效应”等找到了其应有的存身之处和表演舞台的时候，决定论复活的时候就自然来到了。

正是抱着这一信仰，笔者应用“统一论”思想，提出了粒子性物质的质量按规律的衰减才是万有引力产生和宇宙膨胀的根本原因。而物质质量衰减所经历的时间，就是物理学家们上天入地遍寻不得的物理学绝对时间。这一认识也彻底弥补了以宇宙各向同性为参照来定义绝对时间的不足（宇宙并非严格各向同性）。同时，也使“统一论”原理具有了完整的意义，消除了理论中的瑕疵。“统一论”与“狭义相对论”、“不确定原理”，“概率波”，“波粒二相性”等理论之间的矛盾，是必须要解决的问题。笔者经认真研究，终于发现“狭义相对论”、“不确定原理”，“概率波”，“波粒二相性”、“麦克斯韦电磁波理论”等理论从根本上来讲全部是错误的。当然，国内也同样有许多对物理科学有浓厚兴趣和不懈追求的“官科”或“民科”学者，都或多或少的发现了这些理论所存在的问题。同时，也有不少学者所提出的

新理论都有不少真知灼见和理论上的闪光之处。但由于这些学者的非主流地位和无组织性，更缺少一个作为主线的、一以贯之的革命性的哲学思想，目前还没有学者能够建立起一个得到大家公认的新的理论体系。本篇是笔者应用“统一论”思想对当前主流物理学理论中的光学和电磁波理论进行批判性研究之后所做的的初步总结。

1、光子的图像

1.1 当前光学理论的主要理论和观点

当前的光学理论认为，光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子（如电子和夸克）相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质；而光子的粒子性则表现为和物质相互作用时不像经典的波那样可以传递任意值的能量，光子只能传递量子化的能量，即 E = h υ,这里h是普朗克常数，υ是光波的频率。对可见光而言，单个光子携带的能量约为4×10-19焦耳，这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子，从而引起视觉。除能量以外，光子还具有动量和偏振态，不过由于有量子力学定律的制约，单个光子没有确定的动量或偏振态，而只存在测量其位置、动量或偏振时得到对应本征值的几率。

光子的概念是爱因斯坦在1905年至1917年间提出的，当时被普遍

接受的关于光是电磁波的经典电磁理论无法解释光电效应等实

验现象。相对于当时的其他半经典理论在麦克斯韦方程的框架下

将物质吸收和发射光的能量量子化，这种光量子（英文light

quantum，德文das Lichtquant）被称作光子。这一概念的形成

带动了实验和物理学在多个领域的巨大进展，例如激光、玻色-

爱因斯坦凝聚、量子场论、量子力学的统计诠释、量子光学和量

子计算等。根据粒子物理的标准模型，光子是所有电场和磁场的图1.1五彩光线产生原因，而它们本身的存在，则是满足物理定律在时空内每一点具有特定对称性要求的结果。光子的内秉属性，例如质量、电荷、自旋等，则是由规范对称性所决定的。

光子的概念也应用到物理学外的其他领域当中，如光化学、双光子激发显微技术，以及

分子间距的测量等。在当代相关研究中，光子是研究量子计算机的基本元素，也在复杂的光通信技术，例如量子密码学等领域有重要的研究价值。

1.2 “统一论”对光子的重新认识

爱因斯坦虽然被科学界公认为量子力学的创始人之一，但暮年的爱因斯坦曾说：“整整50年的自觉思考，没有使我更接近于解答光量子是什么这个问题。的确，现在每一个不老实的人都相信，他懂得它，可是他在骗他自己。”2003年，在一份纪念兰姆90岁诞辰兼讨论光的本质的专集上，量子光学专家A.Zajonc说：“我们对光量子的无知与爱因斯坦当年情况差不多”。他还说：“光量子是不可捉摸的”。

根据“统一论”[1]原则：宇宙统一于物质，而质量是一切物质最本质的特征，光子具有质量，而光子则应由质量更小的微粒子构成。在量子光学中把频率很小、能量很弱而难以探测的光子称为虚光子，虚光子只是光子的一个分类，实际上包含了不同频率较低的光子。这里我们需要引入一个新的名词来命名虚光子中能量最小的光子，考虑到与虚光子在意义上的继承性，同时以越简单越合理为原则，我们在此把组成光子的具有最小质量和能量单位的亚光子粒子命名为：虚子。按照“统一论”思想，虚子同时也是构成物理真空的虚物质的基本单元，是宇宙中最小的质量单位，并携有宇宙中最小的单位能量。

虚子的应具有以下基本特性：

虚子具有宇宙中最基本的质量和能量单位；

运动状态的虚子具有动能和磁能（转动能）；

其在真空中作自由运动时，动能和磁能符合能量均分原理，均为m0c2/2=h/2,m0为虚子的质量；

在静止和自由状态（无外力作用）下虚子具有磁能和压力能，大小均为m0c2/2=h/2；

虚子的旋转方向有正反之分，即虚子具有手性；

一个频率为υ的光子，事实上是由数量为υ的虚子、以间距λ排成的虚子列，其能量为hυ，其传播速度为υλ= c；

虚子的质量：根据光子的能量公式 hυ= m c2

有：m0 = m/υ = h/c2 =6.626×10-34/9×1016=7.36×10-51kg。

考虑到不同理论在概念上的继承性和已形成的表述习惯，在“统一论”光学理论中依然沿用“光子”这一概念。但“统一论”中的光子实质上是光功率子（单位：W/S），而不是量子论中的光量子(单位：W)。