关于光波粒二象性困惑的另一可种行性解释方式剖析.docx

关于光的波粒二象性困惑的另一可种行性解释方式凡伟（ 云南大学物理系 昆明 650091 中国）摘要：关于光的波粒二象性的困惑，一直是物理学未解之谜，虽然量子力学和量子场论从不同的角度给出过一种可行性解释方式，但并不是很完备，还产生了一些新的问题。在最近的研究中，我们找到了一种用光的波动性去解释粒子的性的一种可行性方式，并能消除量子力学概率波的困惑。关键词：光波；介质波；波粒二象性；量子力学；宇宙红移引言：光的波动性和粒子性的争论，是一个从牛顿时代就持续到现在的问题。直到上世纪量子力学的建立，才使我们意识到了光具有波粒二象性.可是关于光为什么会具有波粒二象性，其内在机制是什么？量子力学并不能给出很好的解释，并且还带来概率波这个新的困惑，虽然采用量子场论的二次量子化可以给出一种有效的解释方式，但这只是一种比较抽象的数学解释，并没有物理意义.所以，我们需要一套更加完备的理论.本文从电子周期运动辐射光子的动力学机制出发，从光的波动性的角度提出了一种解释光的粒子性问题的一种可行性解释方式，从而我们首次用光的波动性解释了光的粒子性。由于可以用光的波动性去解释光的粒子性，从而我们可以取代量子力学概率波的解释方式，进而就消除了量子力学概率波的困惑，最终证明了光是一种介质波，通过进一步推导，我们还消除了其它物质粒子波粒二象性的困惑.并产生了一些新的预言，同时还意外推导出了关于宇宙红移和光速不变原理的另一种可行性解释方式。1：光是一种疏密介质纵波通常，光子是电子发射的，如果没有介质的存在，电子的周期运动无法向外辐射传递能量.那么，光可以视为一种介质波.从而，光波的频率就等于单位时间内电子绕核运转的次数: （1）而一个电子碰撞作用于介质向外辐射的能量，可以看作一个普朗克常数，由于电子的运转周期之间存在时间间隔，那么其辐射的能量是一份份的，所以光波的能量有： （2）对于电子吸收光子的能量产生电流的光电效应就有： （3）从以上可以看出，电子的周期运动必然导致其辐射和吸收的能量是一份份的，从而我们从波动性的角度解释了光的粒子性，这并不存在什么神秘的地方.考虑到电子辐射的能量宏观上具有波动性，那么就满足惠更斯-菲涅耳原理： （4）合振为： （5）考虑到光波可以在真空、液态、气体、固体中传播，这说明光只能是一种介质纵波而不是横波（稍后做解释），微观数学表达是就可以表示为： （6）波速为：（7）以上是光作为纵波的波速数学表达式.（对于光波的偏振现象表现出来的横波性质，我们可以解释为作为纵波的光通过固体介质（偏振片）时纵波转换为了横波(好比声波通过固体传播时会从纵波转换为横波一样)，从而，光波具有横波的性质）.（注：传统理论一直认为光是横波，这是本文有别于传统理论的一大创新点）从上式可以看出，光速与介质密度成反比例关系，表示为： （8）根据麦克斯韦的电磁理论，电磁波的波速与介质的相对电容率和相对磁导率成反比例关系:（9）考虑到光波是电磁波的一种，光波是介质波，那么电磁波也是介质波，那么介质的相对电容率与相对磁导率和介质密度就成正比例关系（10）那么电磁波的波速就与介质密度成反比例关系:（11）考虑到光是介质纵波，非平直时空下，介质相对于星体的引力惯性系分布，那么，光介质密度必然受到引力的影响，从而光波是一种疏密介质波.那么，介质密度正比于引力场强度分布，那么介质密度就正比于引力势梯度的负值： （12）其中，是一个待定常数.从上式可以看出介质密度与场强成正比例关系，由于光速与介质密度成反比例关系，那么有光速与引力场强度成反比例关系表示为：（13）从以上可以看出，引力场强越强，介质密度越大，光的传播速度越慢，同时光速在引力场中呈现梯度分布.我们可以通过观测同一引力场的不同场强位置的光速和不同引力场强附近光的传播速度值的快慢来进行实验检验.由于强引力场中的光介质密度相对叫大，那么，当一束光经过强引力场时，属于光疏介质向光密介质传播.从而，当一束光经过具有强引力场的天体附近时，光线必然能发生明显的折射现象，当然这种偏折现象已经被天文观察证实，且其偏折率就满足折射率定律： （14）由于光速在同一引力场中的速度不是一个固定的速度值，而是一个梯度变化值，那么，同一引力场中的光的折射率应是一个随引力场强梯度变化的范围值，满足关系： （15）这与实际天文观测所得出的光线偏折是一个范围值相符，从而比广义相对论所预言的一个精确不变值更符合实际天文观测实验结果.考虑到波长与折射率还满足如下关系： （16）其中，表示真空中波长，表示非真空介质中的波长，为折射率.从而我们可以看出，当一束光经过强引力场附近时，由于其折射率变大，其波长就会变小.而当一束光从引力场的内部发射出来时，属于光密介质向光疏介质传播的过程，折射率变小，那么