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“‘极端’‘电磁波’”讨论

(2013-04-06 10:39:04)

‘极端’‘电磁波’”讨论

 

杨明昆  王严学  杨昭国 

 (ygyzg@126.com)

 

    摘要:频率比伽马射线高的“电磁波”,称为“极端高频”“电磁波”,它具有“暗物质”的特征。频率比无线电波低的“电磁波”,称为“极端低频”“电磁波”,它具有“引力波”的特点。

    关键词:电磁波;极端高频;极端低频;引力波;负压;暗物质;暗能量

 

    1.“光子”与“电磁波”

    爱因斯坦发展了普朗克的量子说,他认为,电磁辐射在本质上就是一份一份不连续的,并称它们为“光量子”,简称“光子”。

    电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量。电磁波从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等(见表一、二)。人眼可接收到的电磁波,波长约在380至780纳米之间,称为可见光。人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。只有处于可见光频域以内的电磁波,才可以被人们肉眼看到。正像人们一直生活在空气中,而眼睛却看不见空气一样,除光波外,人们也看不见无处不在的其他电磁波。

    “光的量子理论”与“光的经典电磁理论”具有相同的本质,是一致的。如此,光就既具有波动性(电磁波),也具有粒子性(光子),即具有“波粒二象性”。

“‘极端’‘电磁波’”讨论
 

 “‘极端’‘电磁波’”讨论

    2.“‘极端’‘电磁波’”

    2.1“极端高频”

    “光子”能量E=hf(其中E为光子能量,h为普朗克常数,f为频率),能量与频率成正比。频率越高,能量越大,穿透力越强。如高能X射线几乎能穿透所有非金属物,甚至还可以穿透薄铝;而伽马射线则能穿透大多数金属。

    一般地,我们把频率高的,称为“光子”,以突出其“粒子性”。

    伽马射线或其他宇宙射线的频率,在1019~1024数量级上(1EHz=1018赫兹,1ZHz=1021赫兹)。

    如果频率达到1024或者更高的数量级(1YHz=1024赫兹),我们称为“极端高频”(见表三)。

 “‘极端’‘电磁波’”讨论

    2.2“极端低频”

    能量E=hf=hc/λ(其中E为光子能量,h为普朗克常数,f为频率,c为光速,λ为波长),能量与波长成反比。波长越大,频率越小,能量越小,穿透力越弱,但是,越容易绕过障碍物继续传播。

    一般地,我们把波长较大的、频率较低的称为“电磁波”,以突出其“波动性”。

    如果波长达到108或者更高的数量级(1兆米=1Mm=108米),我们称为“极大波长”或“极端低频”(见表四)。

  “‘极端’‘电磁波’”讨论

    3.“特性”讨论

    3.1“暗光子”

    由低频到高频,能量越来越大,质量(指相对论质量——与普通质量具有相同的万有引力效应)m=hf/c2(其中h为普朗克常数,c为光速,f为频率)也越来越大,穿透力越来越强。到伽马射线,就具有了非常强的穿透力。我们推测,“极端高频”的“光子”,可能具有“极端穿透力”:不与任何物质发生除万有引力(还有下文中的“负压”)之外的作用——具有“暗物质”特点!称为“暗光子”(见图1)。

图1“‘极端’‘电磁波’”讨论

    3.2“引力波”

    “电磁波”由高频到低频,能量越来越小,质量也越来越小,穿透力越来越弱,但是,越容易绕过障碍物继续传播。我们推测,波长超过兆米级的“极端低频”即“极大波长”的“电磁波”,可能担负着特殊的“传播职责”:——具有“引力波”特点(见图1)!

    4.“存在”讨论

    4.1“暗光子”——与一些实验探测结果一致

    2012年7月4日,欧洲核子研究组织(CERN)宣布,大型强子对撞机(LHC)的紧凑渺子线圈(CMS)探测到质量为125.3±0.6GeV的新“玻色子”(见表三)。

    2012年7月31日,紧凑μ子线圈实验团队和超环面仪器实验团队又分别提交新的侦测结果,将这种疑似希格斯波色子的玻色子的质量确定为紧凑μ子线圈的125.3 GeV(见表三)。〔1〕

    我们认为,电磁波由无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线,到伽马射线,“能量”表现越来越强,而达到“极端高频”后,因其具有“极端穿透力”,“质量”(相对论质量)成为其突出表现。上述欧洲实验室探测环境的“光子”在30尧赫(30YHz)(1YHz=1024赫兹)附近,探测到的“质量”正是这种“光子”的“质量表现”;如果适当控制或检测环境的“光子”,可以能够探测到更多的结果。

    4.2“引力波”——与一些理论分析一致

    广义相对论认为,引力是通过引力波来实现的。只是因为引力波相当微弱,到目前并未被清楚地“直接”测到,然而已有显著的“间接”证据支持它的存在。〔2〕

    新近的研究表明,引力波可能与电磁波有着相同的本质。〔3〕

    电磁波的一个周期内,依次出现电场、质量、磁场、质量四种循环状态,它们之间依次转化的速度都是光速。电场、磁场和引力场,三者在“电磁波”中成为“一体”。电场、磁场通过引力场(质量)完成相互转化,引力场通过“帮助”电场和磁场的转化来实现传播。电磁场的传播速度是光速,所以与电磁场“同体”的“引力场”的传播速度也是光速,并且可以传递引力(质量)。所以,电磁波不仅是电磁场的传播媒介,还是引力场的传播媒介。〔4〕

    5.“作用”讨论

    5.1“黑洞”现象

    由“光子”组成的“流体”称为“光子流体”。我们知道,符合伯努利定律的“流体”,必须是满足非粘滞、不可压缩、稳定三个条件的“普通流体”。而对于由“光子”形成的“特别”“流体”:“光子流体”来说,与这三个条件并不“对立”,我们不妨“猜想”并“假设”:“光子流体”符合伯努利方程。在这一“猜想假设”下,我们推导得出了“光子流体”产生“负压”的结论。〔5〕并且,“负压”大小与“光子流体”的“质量”(相对论质量)成正比。因此,“暗光子流体”可以产生“更强”的“负压”。而这种“负压”会对“流体”内的“所有物质”发生作用。

    那么,在某一大质量聚集区域,“光子”的“聚集”就会产生“负压”,在“负压”的作用下,“光子流体”可以发生由图2到图3、图4到图5的“向球心的挤压”变化(见图2、3、4、5)。就可以发生“暗光子流体”的“球状聚集”:高速(光速)旋转的“暗光子的球状涡流” ——“暗光子球”,反过来,“球状聚集”又增强了这种“负压”,再加上万有引力持续向球心“挤压”,呈现“球状”“负压”效果、出现质量“超常”“聚集”。同时,在这个球状区域内,指向球心的万有引力就会增大,表现出“暗光子球”“负压”和“万有引力”的“相互加强”,两者的叠加效应,在大尺度上就会出现异常表现——“黑洞”现象。

图2“‘极端’‘电磁波’”讨论 图3“‘极端’‘电磁波’”讨论

图4“‘极端’‘电磁波’”讨论图5“‘极端’‘电磁波’”讨论 

    同理,核外电子云也可能产生“负压”;原子核内的强相互作用力,也可能是这种“负压”产生的——将另文讨论。

    5.2“暗能量”现象

    对于广义相对论中的开普勒问题的讨论,认为:对于光子可以存在一个半径R=(3/2)RS的圆轨道(RS为中心质量M的史瓦西半径),称这个半径所构成的球为“光子球”(见图6)。〔6〕

    如果中心质量M能够在“足够长”的时间内保持稳定,那么在这个“光子球”上,就可以聚集、储存“超巨量”的切线方向上的“光子”。我们把这种现象称为“光子球超巨量”。超巨量的“光子”组成的“光子流体”可以产生“足够”的“负压”,确保“光子球”上,拥有“稳定”的、“持续”的、“超巨量”的“光子”,从而使得“光子球”本身,就具有了“聚集”、“储存”、“保持”“光子”的“能力”——这个“负压”可能就是“暗能量”的“强负压”。

图6“‘极端’‘电磁波’”讨论

    5.3“反引力”现象

    “光子球超巨量”将使得“光子球”表现出宏观的“强引力场”(相对论质量产生)效应。“光子球”上拥有的“超巨大”的“相对论质量”,产生了“超巨大”的“万有引力”。而这种“万有引力”的“方向”与中心质量M产生的“万有引力”的“方向”正好相反,给人以“反引力”的“印象”。这可能正是所说的“暗能量”产生的“超巨大”的“反引力”(形成“球形反引力场”)。

    6.“分布”讨论

    “光子流体”在“负压”和万有引力的共同作用下,发生两个“聚集”:一是“球心聚集”,在大质量中心,成“球状聚集”,整个球体以光速旋转,“负压”指向中心、将“暗光子”向球心“挤压”,靠近球心呈现“暗物质”特征——“暗光子球”,表现为“引力”,球心附近呈现“黑洞”特点。二是“球面聚集”——“光子球”,光子在“负压”的作用下,“超巨量”分布在“光子球”上,表现为“反引力”,呈现“暗能量”性质。

    “光子”广布宇宙、充满空间,形成“光子海洋”,成为“宇宙背景”。而其他物质,则在“光子流体”的“负压”和万有引力的共同作用下,形成了 “光子海洋”里的丰富多彩的“可见宇宙”。

 

 

参考资料:

1.《希格斯玻色子》维基百科(http://zh.wikipedia.org/wiki/希格斯玻色子)

2.约瑟夫·泰勒首次发现引力波存在的间接定量证据(http://zh.wikipedia.org/wiki/约瑟夫·泰勒

3.《Quantum resonance scheme to measure the gravitational constant G》(http://arxiv.org/abs/1111.6941v1

4.《“电磁波”里的“希格斯玻色子”》( http://blog.sina.com.cn/s/blog_94b2f1e501019yli.html)(已提交正在处理)

5.《“光子球”上的“负压”及其状态方程》

http://blog.sina.com.cn/s/blog_94b2f1e501019ydz.html

6.《广义相对论中的开普勒问题》维基百科(http://zh.wikipedia.org/wiki/广义相对论中的开普勒问题

7.相关资料请参考《宇宙模型一说》

(http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_2494755301_0_1.html)

 

(杨明昆   王严学   杨昭国   ygyzg@126.com)

 

 

 

 

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