光的物理性质

光的物理性质

吕军

山东省莱西市机械工程学校266601

摘要：如果光子呈现电中性，那么它是如何表现为电磁场的排斥和吸引的性质的呢？光子的能量是正定的，其动量也有确定的方向，为何能表现排斥和吸引的性质呢？其动力学的基础是什么？

关键词：普朗克谐振子低能质子麦克斯韦方程

爱因斯坦说:“光子静止质量为零。由于光子以光速行进，不可能找到光子的静止惯性系，所以静止质量一词严格说来是不适用于光子的。”弱相互作用是存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，这样便避免了狭义相对论中光子的奇点问题，光子能量hν=mc2，光子的电磁动量为mc。现代物理学认为光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到。笔者认为当光的强度达到一定程度时，在实验中一定能够观察到。

引力质量运动的速度极限是光速，原因在于达到光速时引力质量为无穷大，不可能再加速。各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在1033年，这也说明了上面观点的正确性。由于光子的衰变是根据海森堡的测不准原理得到，因此测不准原理具有一定的局限性。由于光只具有电磁质量，与绝对弛豫时间——引力质量没有相互作用，因此不能把电磁扰动看成以太介质的扰动，光波没有纵波，也不存在以太的切变模量极其大。物体在空间运动自如，得不出以太的密度极其小。由于光只具有电磁质量，因此光是电磁场的一种，光学是电磁学的一个分支，麦克斯韦的观点是正确的。引力红移的本质在于是引力场强的地方时钟运动慢，在引力场中观察光子的频率减小，与光子是否具有引力质量无关。在阿贝尔规范场理论中，电磁场称为规范场，它的量子，即光子，成为规范粒子。带电粒子间的相互作用是通过交换规范粒子来实现的。麦克斯韦方程描写了在物质场（通过电流）的作用下电磁场的运动规律，而局域规范不变的狄拉克方程描写了在电磁场作用下物质场的运动规律。两个方程在局域规范变换下都保持不变。利用阿贝尔局域规范不变性，可以唯一地确定满足各种运动方程的带电粒子与电磁场的相互作用形式。它的正确性已得到实验的检验。注意到规范粒子的质量项不满足局域规范不变性，因此在严格规范不变的局域规范场理论中，规范粒子一定是零引力质量，只具有电磁质量。根据新南威尔士大学天文学家约翰·韦伯收集到的有关数据，一个距地球120亿光年的类星体发出的光，在到达地球的过程中从星云中吸收了错误类型的光子，但是根据现代物理的理论，它是不可能吸收这种类型的光子的。悉尼麦加里大学的理论物理学家戴维斯认为，造成这种现象的原因可能有两个方面：电子的电荷发生了变化或者光速不恒定。笔者认为电子在到达地球的过程中由于辐射了光子，中间电荷发生了变化，因此从星云中吸收了错误类型的光子，进一步说明了光子具有电磁质量。

由于光子不具有引力质量，因此光子弛豫时间属性，它在绝对space-time中静止，在相对弛豫时间中以光速运动。e-+e+→γ+γ,偶尔也会转化为三个光子，一对几乎静止的正负电子，其总能量为2mc2。由于动量守恒的要求，两个光子必定以相同的能量朝相反的方向辐射出来，因此每个光子的能量为mc2=0.51Mev。其实它仅为电子的引力能量转化为电磁能量，正负电荷中和电磁质量空间量子形式消失，它们激发的电场的空间结构相互抵消。根据引导关系，所有的基本粒子都是至少由两个基本粒子复合而成的，而且它们之间的关系是可逆的，其中没有哪一种粒子比其他粒子更优越。就是说，任何一种基本粒子都能够充当构成多种其他基本粒子的要素。当π0介子衰变为两个光子时，由于光子的引力静止质量为0，因此π0介子内部蕴藏的全部引力能量被释放出来而转变为光子的电磁质量的空间量子形式。在适当条件下，它们还可以从激发弛豫时间中获得，例如正负电子对的产生。牛顿讲：“物体变为光和光变为物体是符合自然进程的，自然界似乎以转化为乐。”光子与电子的一个重要区别：光子的数目在传播中不守恒。在吸收介质中光子的数目会减少，而在增益介质（反转介质）中则增加。如果囚禁在反转介质中的光子获得的增益大于损耗，就可能产生激光。原子核外的电子在核外运动没有确定的轨道的原因之一就是电子吸收光子的频率大于某一能级的电磁能时，其中部分电磁能转化为引力能，动能增加导致运动半径增加。另外弛豫时间也是能量存在的方式，电子与弛豫时间量子以及其它原子、电子的作用也有关。由于弛豫时间是弯曲的，光子是自由粒子，其运动轨迹是测地线——物体总是沿着四维空间——时间的直线走，与光子有无引力质量无关，因此光线弯曲是自然的，光线在天体附近的弯曲是由于引力质量引起空间的弯曲，进一步验证了广义相对论的正确。

参考文献

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[2]文焕邦刘敬乾《量子力学》.四川科技出版社，2006年版。

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