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张惠兴
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我不赞成光子说的理由

(2007-03-25 13:47:05)

在上一篇博客文章中我否定爱因斯坦提出的光子说和光的波粒二象性特征,也许有人不理解,现在说一下我的理由。

首先,光是一种波,叫做电磁波,这是早就公认的,人们已经通过光的衍射、光的干涉和偏振光等实验证明了光具有同机械波相似的特征,而且,偏振光实验还证明了光是一种横波。所以,光是一种波的结论是不可否认的。

爱因斯坦提出光子说唯一的依据就是原子的能级跃迁理论,原子核最外层电子在围绕原子核旋转的过程中,并不是连续地向外传播光波的,而是在电子的动能积累到某一个能级的时候释放出一份光波,原子就回到低能级,再重新积累能量。这就是原子的能级跃迁。这是微观世界的一大特征,即量子特征。

因为光波是一份一份地向外传播,就把每一份光波说成是一颗光子,这样的说法是十分欠妥的。

说到粒子,我们可以想象一下子弹飞出枪膛或者炸弹爆炸时弹片飞出的景象,它们都是沿着某一直线飞出去的。人们通常见到光会有什么感觉呢,就感觉到光同子弹和弹片的运动很相似,同样是沿着直线走的,但我们要想一想为什么我们会产生这种感觉。

这有两个方面的原因,首先,实际上人们上是看不到光的,之所以能看到光是因为光在空气中传播时空气中的灰尘对光的反射的缘故。其次,光速实在太快,就只能感觉到它走直线。实际上我们应该这样想一想,往平静的水面上扔一颗细石子,在水面上形成的水波就会不断地向外扩散、放大,就是说水波的波阵面是个圆,它在渐渐地放大。因为水波速度慢,而且人们能看到它们,所以就有了这种视觉感觉。而光波因为是看不见的,而且它速度太快,人们对它就永远不可能有类似水波的视觉感觉。但人们可以想象,光波也有波阵面,它是以光源为中心的一个球,这个球在快速地放大,就象吹肥皂泡一样。

再回过来看一下原子的能级跃迁时释放出来的每一份光波。往平静的水面上扔一颗细石子就会在水面上形成一圈不断向外扩散的水波,这也可以理解为一份水波,同样,原子释放出来的一份光波就是以自身为中心的一个向外扩散的球,每间隔一段时间就释放出一份光波就形成许多个向外扩散的同心球,而对于向着某一方向传播的光来说,我们是不是就可以把它们看作接连不断传播的光子了呢,显然这样的理解是十分错误的。

对于一个自身发光的光源,如果把它的发光理解为向外发射光子的话,那么这就类似于炸弹的爆炸,弹片向四面八方飞出,物体越是靠近爆炸点越会被更多的弹片击中的,远离爆炸点就会被较少的弹片击中,更远的地方甚至一颗击中的弹片都没有。那么照这样理解,人们在离光源很远的地方将可能看不到光源,因为很可能没有光子穿过人们眼睛的瞳孔。而事实上,不管离光源多么远,人们始终都能看到光源,只不过是光线很弱罢了。所以说,光子说是没有根据的。

从以上分析看出,光子说形成并被人们接受的根本原因就是两点。首先,就是人们根深蒂固的“光线”的概念,即“线”的概念,因为人们是从视觉直观去理解光的,而不是把它想象成不断放大的肥皂泡、通过空间想象去正确地理解它的,人们在研究光的反射、折射规律时,把光作为线来处理,反而更容易表达出简单明了的规律,所以,虽然光在本质上不是“线”,但“光线”这样的非本质概念是世人认同的。其次,在“光线” 这样的非本质概念的基础上,光波还具有量子的特性,这样对于某些对事物本质不经过深入考虑、轻易下结论的人来讲,就会产生光是一种粒子的错误看法。

所以,“光”、“光波”、“光线”等这样的叫法都是可行的,但“光子”的叫法是绝对行不通的。人们通常所说的“基本粒子”中,“α粒子”和“β粒子”是有质量的氦原子核流和电子流,这样的叫法妥当,“γ粒子”叫法不妥,把它叫做“γ射线”是正确的,或者就干脆叫“γ波”也可考虑。

 

(说明:由于α射线是氦原子核流、β粒子是电子流,此文最后一段内容已被本人更改。  2007年4月21日)

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