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  • 1 # 語境思維

    光究竟是什麼,被三番五次追究,說明教科書沒有解釋透徹,就有必要深入探討。

    顯然:光有波粒二象性是不負責任的說辭。光無需介質傳播,是否定場介質的謬論。

    波粒二象性,特指一種粒子波、物質波或機率波,如α射線(氦離子波),β射線(電子束)。

    介質,特指真空場,簡稱介質、場,涉及不同能密梯度的電場、磁場、引力場。

    物理學的波,可分三大類:載體波、物質波、介質波。

    載體波的概念

    載體波,是載體粒子的傳播能量的接續性的湧動,也叫機械波。例如:水波、風波、鋼軌波、地震波、聲波。

    水分子,是水波的載體粒子。氣體分子,是風波的載體粒子。原子晶胞,是鋼軌波的載體粒子。分子晶胞,是地震波的載體粒子。聲子,震盪頻率在20~2萬Hz,是聲波的載體粒子。

    物質波的概念

    物質波,是非載體粒子的獨自旅行的斷續性的湧動,也叫德布魯伊波、機率波,用波函式與薛定諤方程描述,反映粒子的不同震盪頻率的正態分佈。

    例如:電子線,或電子束、電子注、β射線,電子是非載體粒子。質子線,或質子波,質子是非載體粒子。α粒子線,氦原子核是非載體粒子。原子波,原子是非載體粒子。分子波,分子是非載體粒子。

    介質波的概念

    介質波,是由真空介質傳播能量的場量子(集團)的接續推湧。介質波包括:引力波、電磁波、生物電波(如腦電波)。

    場量子,即真空場的量子,是物質的最小單元。場量子有以下的七個公設。

    場量子的公設

    公設1:場量子是以光速自旋的球形漩渦體。場量子有質量,有能量,有半徑,有體積。場量子的自旋勢能:Ep=mc²。

    公設2:場量子總是在做最無序的光速震盪。場量子震盪動能:Ek=½m0c²=3×½kT0。

    公式3:場量子是各種力與各種能量的載體。承載引力輻射能的場量子是引力子,承載電磁輻射能或者機械震盪能的場量子集團是光量子。

    公設4:被激發的場量子是引力子或光量子。波源諧振子發射的角動量激發場量子,混亂無序的場量子,變成徑向有序的引力子或光量子。

    公式5:場量子的計算規則

    考慮到鐳射製冷可達1nK幾乎是絕對零度,與此同時的場介質也是1nK。由此假設宇宙最低能態的場量子,即基態場量子,的若干引數。基態用右下標“0”為標識。

    設基態場量子的絕對溫標:T0=1e-9K,基態場量子質量:m0=3kT0/c²=3×1.38e-23×1e-9/c²=4.6e-49kg。

    基態場量子,處於最無序混沌態,沒有類似介質粒子有序推湧的波特性,是純粹的場。

    基態場引數的兩個意義:①參與構建統一物理學的引數集,②估算天系超遠混沌態尺度。

    公設6:引力子的計算規則

    引力子參量,以右上角標撇號“"”為標識,以區別光量子參量的無標識。

    ①1個激發態場量子,相當於1個引力子m"。

    ②引力子推湧速度,恆為光速:v"=c。

    ④引力子波長,取決於諧振子線頻率:c=f"λ"。

    ⑤引力子半徑,取決於其波長:r"=λ"/2π。

    宇宙微波背景的絕對溫標:T"=2.725K,計算引力子固有質量:m"=3kT"/c²=1.26e-39kg。

    微波背景的引力子波長:λ"=7.35cm,頻率:f"=c/λ"=4e9Hz。半徑:r"=λ"/2π=1.17cm。此時的引力子體積:V"=4.2r"³=6.7cm³。

    20161016由LIGO公佈雙子合併前引力波頻率f"=50Hz,引力子波長:λ"=c/f"=6e6m,引力子半徑:r"=λ"/2π=9.6e5m≈1000km。

    公設7:光量子的計算規則

    ①6.38億個引力子,相當於1個光量子。

    通常情況下,即在粒子不很遙遠的外空間,場介質以引力子與光量子方式充滿空間。

    高溫高壓時,引力子匯聚成引力子集團,即光量子。超低溫低壓時,光量子分解為引力子。接近絕對零度,引力子衰變為基態場量子。

    ②光量子的推湧速度,恆為光速:v=c。

    光量子與引力子的速度不變與不可超越,取決於麥克斯韋方程組衍生公式:c=1/√ε0μ0。

    正負電子湮滅為正負光子:±e↹±γ。這是費米子突變為玻色子的哲學方程。電子自旋勢能與光子自旋勢能:Eep≡Eγp=0.511MeV/c²。

    光量子是一個球形漩渦體,頻率越高,波長越短,半徑越小。反之亦然。

    ④光量子波長,取決於諧振子線頻率:c=fλ。

    ⑤光量子半徑,取決於光量子波長:r=λ/2π。

    機械波離不開電磁波的中介推湧。

    我們一起來分析空氣中聲波的傳播機制。假設有一個汽車發動機在持續旋轉震盪,可作為一個簡諧震盪的諧振子。

    通常解釋:該諧振子不斷輻射角動量(或動能),激發附近空氣分子,原有無序震盪的空氣分子因為承載了聲能,變成有序推湧的聲子,其邏輯鏈:諧振子→激發分子→聲子→激發分子→聲子→..→震盪耳膜。

    深入分析:空氣分子之間的距離很大,激發空氣分子的依次推湧,不可能是分子之間的直接裸碰撞的推湧,或不可能是核外電子之間的直接裸碰撞的推湧。

    那麼請問:究竟是什麼在傳遞諧振子輻射的角動量呢?用排除法:除了空氣分子或原子,只能是場介質,否則就會不可思議。

    真實機制:諧振子發射角動量,激發場量子變成光量子→激發場量子→......→激發空氣分子→激發場量子→激發場量子→...→激發空氣分子→......→激發場量子→震盪耳膜。

    雖然其中的電磁波速度極快,但空氣分子的震盪速度很低,是制約聲波的瓶頸速度。因此,我們似乎看不到電磁波在機械波的核心作用。

    結論

    光量子*引力子*場量子的三子關聯,是解釋光的突破口,是大統一物理的基礎設施,純數學演繹的光量子沒有出路,只能惡性迴圈。

    物理新視野,旨在建設性新思維,共同切磋物理/邏輯/雙語的疑難問題。

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