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标题: [原创] 光的本质是什么？能量真的守恒吗？ (您是本帖第72个阅读者|本帖回复: 4)
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自从牛顿时代开始，关于光是粒子还是波已经吵得不可开交，1801年，一个名叫托马斯.杨的眼科大夫做了双缝干涉实验，证明光是一种波，并在实验的启示下于1817年提出“光波为横波”的新观点。托马斯.杨解决了波动说长期不能解释光的偏振现象的困难。大家觉得既然光是波，那么波应该有传输介质，托马斯杨提出他的波动性光学原理：“稀疏的和有弹性的发光以太充满整个宇宙；光是以光滑波的形式在以太中行进的连续的振动过程；不同颜色的感觉取决于传递给视网膜的以太振动的频率；一切物体都吸引以太，因此在物体之中及其附近，以太密度大，而以太的弹性则保持不变”。光的波动学说占据上风。
1818年，物理学家菲涅耳成功地做了光的衍射实验，建立了以作图法形式的衍射理论，解释了光的直线传播现象，提供了相互垂直的偏振光不相干涉的证明，这也证实了光是一种横波。菲涅耳解释了光的反射、折射、干涉、衍射等现象，形成光的波动说理论。托马斯杨的双缝实验、菲涅耳的泊松亮斑和傅科关于对空气和水中光速的精确测量为光的波动说提供了强有力的证据，第二次波粒之战，波派完胜，波动说终于确立了它在经典物理学中的地位，作为光波载体的以太成了物理学研究的对象，以太理论在十九世纪重回它的主流地位。
后来科学家证明根本就没有所谓的“以太”，光的传播是电磁波在起作用。光并不是简单的机械波，1865年，麦克斯韦提出电磁学理论预言“光是一种电磁波”， 1888年物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。人们从此接受了电磁场本身就是物质存在的一种形式的概念，而电磁场可以在真空中以波的形式传播，电磁波在真空中的传播速度和光在真空中的传播速度相同。所以光的衍射与干涉既根“能量”有关，也跟“电磁场”有关。光从一个小孔经过其能量就会发散，就会形成光的发散衍射现象，而因为光是电磁波，所以其衍射的现象会受到电磁场的约束，所以会形成规则的纹理。两个电磁波相交就会形成光的“干涉效应”以及能量碰撞的“偏振”效应，而磁场的辐射也会导致“偏振”效应出现。根据麦克斯韦方程组，变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场。因此，两个电磁场相遇时，会形成动态的相互作用，这也是为什么能量可以在空间中传播，形成电磁波的原因。
电磁波的产生是由于变化的电场产生变化的磁场或者变化的磁场转变为螺旋电场（感应电场），物理学家麦克斯韦认为变化的磁场转变为螺旋电场（感应电场）不依赖电荷，由磁场随时间变化“激发”出电场。运动的电荷产生电场与磁场，加速的电荷会辐射电磁波。电荷不是凭空产生，而是基本粒子的内禀性质，电子和粒子就是基本的粒子，电子带负电，质子带正电，电荷是其内禀量子数，决定与电磁场的耦合。电荷与变化的磁场是电磁场的两个源；电磁场以光速传播构成电磁波。
光的形成本质是能量转化为电磁辐射，微观上通过原子能级跃迁或带电粒子加速运动产生，宏观表现为不同发光机制。如热效应产生的光：物体只要有温度就会产生电磁波辐射，例如太阳通过电磁热辐射释放能量，形成光。原子跃迁发光：当原子外层电子从高能态跃迁到低能态时，会放出能量光子，例如荧光灯和霓虹灯的原理。带电粒子加速运动产生的光：例如同步加速器工作时发出的同步辐射光，以及原子炉（核反应堆）发出的淡蓝色微光（切伦科夫辐射）。同步加速器是利用环形轨道上固定频率高频电场加速带电粒子的装置，基于韦克斯勒和麦克米伦提出的自动稳相原理，分为电子型与质子型两类。同步加速器就是利用磁场、电场等对电子束的运动轨道进行约束，其磁场强度随粒子能量同步调整以维持轨道半径恒定，加速粒子在刹车、震动以及弯转磁铁处偏转时会释放同步辐射。所以光的本质是能量波，也是电磁波。
爱因斯坦参考了普朗克的黑体辐射公式以及普朗克认为的能量不连续性于是认为光是不连续的，是一份一份的，每种频率的光有个最小的单位叫作“光量子”，后称“光子”。爱因斯坦在1909年以及1916年分别提到过：“假如普朗克的黑体辐射公式成立，那光量子必定带有动量”。任何物体都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质，辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布，这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为“热辐射”。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体--黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。其实学过微观粒子学以及量子学的人都知道：“物体的内在能量由其微观粒子如电子的运动以及更小的量子的运动决定。”光既然是“能量波”以及“电磁波”就决定了其有动量，所以其能量与动量是由其内部“微观粒子与更小的量子的运动以及产生的电磁作用决定的”。而黑体辐射只是假设中的理想物体，所以普朗克的黑体辐射公式究竟成不成立，大家可以用头脑想一下。
普朗克的黑体辐射公式是拼凑了物理学家瑞利的瑞利公式以及物理学家维恩的维恩公式才得出的所谓的普朗克的黑体辐射公式。物体内部的能量辐射是物体内部的带电粒子甚至更小的量子运动产生的，瑞利认为：“可以把黑体辐射了解成带电粒子的振动，振动与能量有关。”所以其公式需要依靠玻尔兹曼分布，玻尔兹曼分布计算的就是能量分布。但是瑞利的黑体辐射公式却搞出了一个“紫外灾难”，瑞利公式在高频段出现了发散的能量无限大。瑞利认为的：“可以把黑体辐射了解成带电粒子的振动，振动与能量有关。”其实已经非常接近发现物体内部能量辐射的由来，但是他却还是被经典物理学认为的“能量是连贯”的误导，所以他的计算公式才在高频段出现了发散的能量无限大。物体内部的带电粒子的振动其实就表明其产生的能量的不连续性，现在的微观粒子研究以及量子力学也公认：“电子的运动没有固定轨道，而是以概率分布的方式存在于空间中”。所以物体内部的电子运动产生的能量辐射是不稳定的。不少的物理学家说：“因为光具有动能，证明光就好像小球一样具有粒子性。”其实是比喻错误！光的粒子性并不是指“宏观粒子性”而是“微观粒子性”以及“量子的动能与物质的能量、电磁场发生作用时表现出的粒子性”。所以光的反射、散射以及折射还跟能量以及电磁场有关，物理学家塞曼发现在强磁场下光谱线居然会加宽，而且分裂成三条，这就是著名的“塞曼效应”。物理学家洛伦兹还发现在强磁场下光不仅会发生分裂，还会发生偏振。而分子之间以及原子里面也有电磁场，而且原子里面的电磁场更加强大，远超人类目前能够制造的宏观电磁场强度。所以光照射到物体的表面物体能量传输到里面的原子，这些能量对原子外层电子施加高能态使得其跃迁到低能态时，会放出能量光子，就会发生光的散射、反射与折射。而光照射到物体的表面的原子，原子里面的强磁场也会导致光发生反射与折射。
1923年，著名的物理学家康普顿与其助手吴有训发现了“康普顿效应”证明了光量子是带有动量的。“康普顿效应”在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现有些散波的波长比入射波的波长略大，一些科学家认为这用过去的理论是搞不定的，必须使用爱因斯坦的理论去计算。其实学过光波知识以及电磁学的人都知道：“电磁波的能量越大，其波长越短，能量越小其波长越大。”所以“康普顿效应”这些散波的波长比入射波的波长略大那是因为其能量减少了，根本就不需要什么爱因斯坦的理论去计算。
光既然是能量波也是电磁波就决定了光是不连续的，所以光的不连续性、光是一份一份的，是由其电磁频率以及能量决定，光波的长短也是由其频率与能量决定。频率越高能量越大，频率越小，能量越小。不少的物理学家根据所谓的爱因斯坦相对论解释说：“静止的光子是没有质量的”。换成更大的宏观的观点来说就是：“静止的光是没有质量的，因为光是由光子组成。”其实这些观点都是胡扯！光既然是能量波也是电磁波就决定了“光”或者说“光子”天生就具有“能量”，有能量就会有质量。所以光一出现就具有“动能”。由此可知世界公认的所谓“能量守恒定律”其实是胡扯。
现在的科学界公认说：“能量是守恒的。”能量守恒定律指出：“在孤立系统中，能量既不会凭空产生也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体，转化和转移过程中能量的总量保持不变。”但是现实中所有温度高于绝对零度的物体都是有热辐射的，而热辐射会消耗能量，所以物体能量之间的传播(转移)是有亏损的，所以能量的转移并不是只有从一种形式转化为另一种形式，能量的转移也不会只是从一个物体转移到另一个物体！因为在能量转移的过程中它可能有不少的能量会辐射到空气之中。
电灯工作时，电能同时变成光能和热能；燃料燃烧时，化学能会同时变成热能和光能。所以能量可以从一种形式转变为两种形式；科学家研究发现：“物质分子的平均内能降到零，热运动才完全停止”。而科学的事实却已经证明：“物质的热运动是绝对的，一个没有热运动的世界是不存在的。所以物质分子的平均内能根本无法降到零”。 热力学第三定律也认为：“绝对零度（0 K）不可达到，且完美晶体在 0 K 时熵值为零。”“熵”是热力学中表征物质状态的参量。熵起初是一个热力学函数，后发展为系统混乱程度的量度，是一个描述系统热力学状态的函数。根据热力学第二定律：“在孤立系统内，任何变化不可能导致熵的总值减少，即熵有增无减，这意味着能量转化过程中，总有一部分能量会变成无法利用的废热，导致系统无序度增加”。所以在两个物体之间的能量转化和转移过程中能量的总量是有变化的。
1840—1850年代，德国医生迈尔首次书面表述守恒原理，他认为吃下去的食物能量等于身体吸收的能量，其实是胡扯，吃下的食物需要经过与身体内部的消化液等物质作用才会产生能量，血液流动是身体能量传输的主要途径，血液流动是通过心脏的泵动来实现的，心脏像一个强力的水泵，通过收缩和舒张来推动血液流动。动脉负责将富含氧气的血液从心脏输送到全身，而静脉则将缺氧的血液带回心脏进行再氧合。人吸收的氧气对人体的能量的形成也起到重大作用，所以人吃下的食物与身体的能量根本就是不守恒的，况且吃下去的食物能量身体不可能全部吸收。英国焦耳声称通过实验精密测定热功当量，其实那个年代再精密的仪器都不可能测得出辐射的能量是多少，因为能量“热”的属性导致其会被物体吸收，所以是测不准的，只能够用量子力学“电子云”这种的“大概”的概念来表述。
量子是能量的最小单位，物质内部的内能是物质的分子、原子以及量子运动造成的，物质内部的热运动无时无刻都存在，所有温度高于绝对零度的物体的热辐射也无时无刻都存在，所以要测定物质的热运动产生的能量是不可能的，我们只能够用与量子力学模型——核外电子出现概率的“电子云”一样的“大概”来表示所谓的“能量守恒”。物理学家克劳修斯在1865年使用过一句所谓的名言：“宇宙的能量是恒定的”。如果“能量是守恒的”或者说“宇宙的能量是恒定的”，那宇宙根本就不会诞生，也不会灭亡。
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