二 经典电磁理论指出:所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍,只有这样的光子才能稳

来源: marketreflections 2010-01-14 06:20:38 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (4901 bytes)
8.浩瀚宇宙
假设我们能够乘座一艘高速飞行的宇宙飞船遨游太空,在刚离开地球时,我们可以观测到150亿光年的宇宙,离我们越远的星体其红移值也越大,远处的星体放出强烈的X射线或γ射线。随着我们飞行距离的增大,我们会发现银河系的红移值越来越大,并且其颜色逐渐偏蓝,而原先我们观测到呈蓝色或紫色的星体颜色逐渐偏红,最终银河系将消失在我们的视野之外。当我们飞到离银河系150亿光年的地方,我们发现展现在我们面前的宇宙范围仍然有150亿光年;而原先我们认为正在以很大速度分离的星体或膨胀的宇宙空间并没有膨胀。无论我们飞到哪里,始终只能看见150亿光年的宇宙空间,也始终能够看见150亿光年的宇宙空间,宇宙是无限的;并且我们始终是宇宙的“中心”,因为所有的星体看起来所有的星体都好象以我们为中心向外爆炸形成的一样,越远的星系(红移值越大)离开我们的速度也越大。我们认为,宇宙是无始无终的,物质的存在是永恒的,对某一特定的物质形态有其产生和消亡的过程,但整个宇宙不存在产生和消亡的过程,它是自始至终存在并且不会消亡的。同时也应该看到,宇宙是无限的,不会仅仅只有150亿光年的空间。
从上个世纪以来,人们已经探索到了上百亿光年的宇宙空间,然而这只不过是苍海一粟。也许还要几十年甚至上百年人类才能认识到宇宙的无限性,但只要天下有志之士携手合作,这一天定会早日到来。
二、浅谈光的衍射
通常情况下光总是直线传播。但当光线经过足够窄的窄缝时将形成明暗相间的衍射条纹。由于光子不带电,在电磁场中不偏转,所以光子的衍射不是电磁力作用的结果,而是引力子与光子作用产生的。光子与引力子作用不是一个简单的碰撞过程,而是一个极为复杂的过程。在光子与引力子相遇的一瞬间它们形成一个混合体,这就打破了结合前光子内部各部分的平衡,混合体内部存在着排斥力和凝聚力两种作用。若排斥力占主导作用,则混合体将在极短的时间内“裂变”放出引力子;若凝聚力占主导作用,则混合体将形成一个新的光子。那么满足什么条件的混合体(光子)才是稳定的呢?经典电磁理论指出:所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍,只有这样的光子才能稳定存在。当然这并不表明能量为某个最小能量的非整数倍的光子就不存在,只不过由于它们极不稳定,在形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子,目前我们还没有观测到或注意到这类光子罢了。从这里我们可以看出,与原子核一样,所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍,说明光子也有一定的内部结构,某些质量的光子由于极不稳定,在其形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子,这就造成稳定存在的光子质量的不连续。言归正传,由于引力子质量远远小于光子的质量,所以光子不可能吸收一个引力子形成新的光子(因为这样的光子是不稳定的)。但是若在同一时刻,光子与许多引力子相互作用,而这些引力子质量之和又大于最小光子的质量,光子就有可能吸收质量和等于最小光子质量的引力子数目而形成新的光子。举例来说,若最小光子的质量是引力子质量的10万倍,那么当同一瞬间有15万个引力子作用于光子时,光子只可能吸收10万个引力子,另外5万个引力子不被光子吸收,仅对光子产生微小的冲量。倘若在同一瞬间有9万个引力子作用于光子,那么这9万个引力子都不会被光子吸收,它们仅对光子产生微小的冲量。光子可能吸收的引力子数目只可能是10万的正整数倍。只有光子吸收引力子形成新的光子才能全部吸收引力子的冲量,否则的话,光子仅受到极小的冲量。
现有一个宽度为α的窄缝,绝大多数光子经过窄缝时虽然与许多引力子作用,但大多不会形成新的光子,这样大部分光子仅以极其微小的发散角投射到屏幕上,形成宽度略大于α的中央亮纹。由于衍射条纹是对称分布的,所以我们只讨论一半。拿中央亮纹以上的条纹来说,这些条纹是由缝中心到缝顶部经过的光子偏转形成的。从缝中心到缝顶部经过的光子,若吸收10万个引力子则形成稳定的新光子,而新光子由于全部吸收了引力子的冲量因而向上发生较大的偏移,从而在屏幕上形成宽度为0.5α的第一条亮纹。从缝中心到缝顶部经过的光子,若吸收20万个引力子则它向上的偏移量是第一条亮纹偏移量的两倍,形成第二条亮纹。同样形成第 3条、第4条、第5条……第n条亮纹。中央亮纹以下的亮纹也是这样形成的,并且中央亮纹的宽度约为其它亮纹宽度的两倍。由于从缝中心到缝顶部引力逐渐增大,所以与光子作用的引力子数目也可能逐渐增多。假设在离开缝中心向上的极小位移处,在该处最多只可能有10万个引力子与光子发生作用,那么经过该处的光子最多只可能偏移到第一条亮纹处。换句话说它最多只可能对第一条亮纹的形成做贡献,对第2条、第3条、第4条……第n条亮纹都没有贡献。由此在向上某处经过的光子最多只可能吸收20万个引力子,但也可能吸收10万个引力子,故经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成做出贡献而对第3条至第n条亮纹都没有贡献……;从缝顶部经过的光子可能吸收10万*1、10万*2、10万*3……10万*n个引力子,所以从该处经过的光子对第1条、第2条、第3条至第n条亮纹的形成都有贡献。这样形成的亮纹亮度依次为第一条>第二条>第三条>……>第n条。若缝变窄,则在离开缝中心向上的极小位移处,光子最多可能有20万个引力子,经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成都有贡献,这样就减小了第1条、第2条亮纹亮度的差异。也就是说,缝越窄条纹亮度越向两边分散,缝越宽条纹亮度越向中央集中。当缝很宽时,条纹亮度几乎全部集中在中央区域,两边的光子数几乎为零。这就是我们看到的光的直线传播现象。由于光子并不是一种波,其偏离直线传播(衍射)现象是由引力子引起的,所以光的衍射现象与缝的宽度无关。物体在阳光下的阴影边缘常常较模糊,这说明光子在经过物体表面时受到引力作用而偏离了直线传播。理论上来说只要光子的运动方向和引力方向不在一条直线上,光子就会偏离原来的运动轨迹,并且引力场越强光子弯曲的程度也越大。星光在经过恒星以后通常会发生弯曲,有时我们甚至能够看到星体后面的其它星体发出的光。
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