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施为兵__理论物理将产生重大变革

2016-01-08  私有资料
●理论物理将从这里产生重大变革
●找到扭转自然科学总体发展方向的金钥匙 
光 学 原 理 新 论
施维兵  著



如果我们并不迷信前人所提出的光学原理;
如果我们不把光现象当做光的本性来研究;
如果我们把光子看做是客观存在的实物;
如果我们把光现象的产生看成是光跟物质共同作用的结果;
那么就会得到一个崭新的、统一的、和谐的光学原理。







内 容 提 要

本书运用基础科学的基本原理,对万有引力理论、光学原理作了较为细致的研究,取得了两个统一。
第一个统一:作者应用距离质点越近其引力场强度越强的原理,把万有引力理论从宇观、宏观世界中发展到微观领域,形成了以上三观为一体的引力结构力学。同时,提出了原子外围有短程强引力场存在的观点,并由此开辟了研究物质结构的新思路,统一了万有引力理论。
第二个统一:作者运用原子短程强引力场对光微粒的引射效应,对所有光现象产生的本质机理作了合理的解释,统一了光学原理。
作者深信,谁率先理解这两个统一,谁就能在光学及边缘学科上取得更大更好的发展。













前   言
了解光学的人都知道,人们总是把光现象当做光的本性来研究,仅此而已,已完全封闭了我们的思路,使光现象始终得不到很好的解释。事实上,光现象的产生,是光跟物质共同作用的结果,而不是光本身的行为。因此,光束通过不同形状的物体(包括媒体),所产生的光现象也各不相同。这样,不仅使光学原理得到了统一,而且,更重要的是该理论与其它物理理论之间能有机的、紧密地联系在一起。
人们对光学原理的研究,已有三百多年的历史,但至今还没有一个完整的理论解释所有的光现象。尽管,在二十世纪初,爱因斯坦提出了光的波粒二象性理论,但也只是把波动理论和粒子理论拼凑起来而已。而本书运用质点的引力特性,提出了物体表面有短程强引力场(后面简称强引力场)的存在,利用这个概念,解释了所有的光现象,统一了光学原理。
本书共分三个部分。第一部分讨论了物体表面有强引力场的存在,并提出了物体表面强引力场对光微粒的引射效应。第二部分运用物体表面强引力场对光微粒的引射效应,解释了所有光现象产生的本质机理。第三部分用粒子理论对光电效应作了新的解释;并讨论了电子束的衍射原理。
阅读本书要有足够的耐心和勇气,因为作者对那些已被公认的理论提出了质疑,那些对旧理论根深蒂固的学者来说,一下子是很难接受的。所以,只有具备对新生事物有较强敏感性和对科学理论的真伪有较高判断能力的人,才能看到该理论的真正价值。
本书适应具有高中学历以上的学生和老师阅读;对研究物理学及相关边缘学科的研究人员具有一定的参考价值。由于作者水平有限,其中缺点、错误在所难免。为此,恳请广大读者予以批评指正,作者致以最诚挚的感谢和最崇高的敬意。
作      者            
2004年10月

目   录
前  言
绪  论
第一章  质点强引力场对光微粒的引射效应
1.1 原子外围有短程强引力场的存在
1.2 物体表面强引力场的分布
1.3 恒星强引力场对光微粒的引射效应
1.4 物体表面强引力场对光微粒的引射效应
1.4.1 折射
1.4.2 全反射
1.4.3 衍射
1.5 物体产生透明的原因
1.5.1 光子无法通过原子核
1.5.2 光子在媒体中以曲线形式传播
1.5.3 物体的透明与半透明
1.6 物体颜色的产生
1.6.1 物体表面的外反射和内反射
1.6.2 原子对光子的吸收和发射
1.6.3 物体颜色的产生
1.7 不同媒体中光速不同的原因
第二章  光现象产生的本质机理
2.1 光的直线传播
2.2 光的折射
2.2.1折射
2.2.2折射率
2.3 光的色散
2.4 光的反射
2.4.1 光的规则反射
2.4.2 光的规则反射、折射与入射角之间的关系
2.4.3 漫反射
2.4.4 光的内反射
2.5 光的散射
2.5.1 不均匀媒体的散射
2.5.2 均匀媒体的散射
2.5.3 大气的散射使晨、昏的太阳呈红色
2.6 光压产生的原因
2.7 光的全反射
2.8 光的衍射及其所谓光的双缝干涉
2.8.1 单缝衍射原理
(一)单缝衍射图案中除中心亮带外的其它亮、暗带的形成
(二)单缝衍射图案中心亮带的形成
(三)不同色光在做单缝衍射时亮带宽与窄的原因
2.8.2 小孔衍射原理
2.8.3 所谓光的双缝干涉
2.8.4 小障碍衍射原理
2.9 所谓光的薄膜干涉
2.10 对牛顿环的重新解释
2.10.1 不等效折射——光的劈尖现象
(一)等倾劈尖亮、暗带的形成
(二)不等倾劈尖亮、暗带宽度不同的原因
2.10.2 牛顿环的形成原理
2.11 所谓双面镜、洛埃镜干涉
2.12 所谓光的偏振
第三章  光微粒的其它效应及电子束的衍射
3.1 对光电效应的重新解释
3.1.1 光的本性
3.1.2 光的热效应及热电子的产生
3.1.3 用粒子理论对光电效应规律的重新的描述
3.1.4 对光电效应的解释
3.2 电子束的衍射
附  录
光子螺旋加速器原理及设计方案
结语   
参考文献



















绪  论

光是一种普遍而又重要的自然现象。我们之所以能看到五彩缤纷的世界,是因为眼睛接收了物体发出、反射和散射的光。同时,光跟人类生活、实践是紧密地联系在一起的。然而,人类对光的认识还远远不够。即使从光的粒子说到波动说,每一种理论都不能完全解释所有的光现象。而最终发展起来的波粒二象性理论更令人难以理解。因为,波与粒是两个绝对对立的理论,是不能融为一体的。人们对光学原理的研究,一直无法取得较大的进展,主要原因是人们始终把光现象当做光本性来研究。事实上,光本性和光现象是两个不同的概念。其光束是由不同能量和不同质量的粒子流所组成;而光现象是由光子跟物质之间相互作用所产生的结果。
本书从不同角度入手,讨论了质点的引力场性质,认为光不仅具有能量,更重要的是还具有物质的性质。光现象的产生与经典力学和天体力学有着相同的概念,它们构成了微观、宏观和宇观为一体的引力结构力学。
在古代,人们对光的研究较为简单,只对光的直线传播和一些简单的现象进行了描述。而真正对光本性的研究是从十七世纪中叶开始的。当时有两个学说并立,一个是以牛顿为代表的一些学者,提出了光的微粒说:认为光是按照惯性定律沿直线飞行的粒子流,该学说能够很好地解释光的直射、反射等一些现象,而在解释光的折射时,必须假设垂直于媒体表面有一引力对光子的作用,才会使光线产生折射。这样,必然导致光子在光疏媒质(包括真空)中的运动速度要小于光密媒质。由于在当时的科学技术条件下还不能通过实验测定来鉴别,但后来到了十九世纪中叶,由法国物理学家傅科精确地测得光在水中的速度是光在空气中的速度的3/4。这一测量结果,几乎使所有的学者都会认为粒子理论陷入了困境。事实并非如此,因为,光子在光密媒质中的传播绝对不可能受媒体质粒的阻碍,同时也不可能穿过组成媒体的质粒,那么,它必定受到质粒的引射,使之顺延媒体中均衡的空隙而弯曲地辐射,这样,必然导致光子的速率大于真空,速度小于真空。同时,媒体密度越高,光子传播的速度就越慢(见第一章第七小节)。
几乎与牛顿微粒说同时产生的另一学说,就是由荷兰物理学家惠更斯提出的光的波动说,该学说认为,光是在一种特殊弹性媒质中传播的机械波。该理论解释了光的反射和折射等现象。然而,人们从未找到这种特殊的弹性媒质。因此,波动理论在提出后的近两个世纪一直不被人们看重。后来到了十九世纪初,由英国科学家托马斯·扬发现从两个靠近的单缝中发出的两束光会产生干涉,而发展了波动光学。我们知道,机械波是有干涉现象的,那么,扬氏所谓的光的干涉,实际上是两个单缝对光束产生衍射(引射)的双重性,而单缝衍射是组成单缝的物质对光束中光子的引射所引起的,同时,在屏上显示明暗相间的多条亮、暗带是由于物体表面存在着复杂的强引力场层次所致(见第二章第8节),而不是光本身的性质。
至从波动理论建立以后,一直困扰人们的就是光波的传媒问题。在十九世纪六十年代,英国物理学家麦克斯韦提出了光的电磁说,这一理论预言了电磁波的存在,并指出电磁波是横波,电磁波的传播速度等于光速,麦克斯韦根据电磁波跟光波的这些相似性提出了光是一种电磁波,它无需传播媒介。该理论指出:如果在空间某处发生了不均匀变化的电场,就会在邻近的空间引起变化的磁场,这个变化的磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场,接着又在更远的空间引起新的变化的磁场,如此继续下去,周期性变化的电场和周期性变化的磁场不断相互转化,并由近及远传播下去。这个理论似乎解释了光的传媒问题,事实上,变化的电场会产生变化的磁场,变化的磁场会导致在该磁场范围内的导体中的电场的非均匀性,而产生感生电动势。该感生电动势将产生内路电流,而达到传播电信号的目的。因此,无线电传播电信号与光的传播是两个截然不同的概念,我们不能把它们混为一谈。
到了二十世纪初,德国物理学家普朗克提出了量子假说,认为各种频率的电磁波只能象微粒似地以一定量小份额的能量发生,每一份能量是hν。普朗克应用这一理论成功地解释了黑体辐射问题。在普朗克量子说的启发下,由爱因斯坦于1905年提出了光量子假说,解释了光电效应,并由此提出了光的波粒二象性理论。从那时起,困扰人们的问题是波还是粒逐渐转变成既是波又是粒的二象性问题。爱因斯坦把这两个绝对对立的理论联系到一起,使他自己也感到非常困惑,同时还知道,理论所带来的问题,实际上是十分违背人们的传统信念的,至于第二步如何解决,自己也并不知道。而普朗克本人也意识到,尽管量子说能解释黑体辐射问题,然而,该理论跟经典物理之间仍产生尖锐的矛盾。众多学者出于对普朗克和爱因斯坦的崇拜,而不去怀凝量子力学和波粒二象性理论,以致使理论物理学得不到更好的发展。
对于光学原理的研究,是一个非常复杂的问题,因为重多学者的思维将受部分错误的物理理论的束缚而不能正常发挥。当然,我们不是为了获得一个正确、统一的光学原理才对某些理论进行修正的,而是那些理论的确存在着错误。当你完全读完这本书以后,你一定会用另一种眼光来看待量子力学和相对论。同时,你会认为新的粒子理论在解释所有光现象产生的本质机理的过程中确实取得了很大的成功。然而,本书仅仅只对光学原理作了微不足道的开创性工作,而众多的问题,还有待于我们共同去探讨和研究。











摘录(一)

1.4  物体表面强引力场对光微粒的引射效应

由1.2一文中的讨论使我们知道,任何物体表面都有强引力场的存在。因而,当任何微粒(光子、电子、质子、中子等)射入该强引力场时,都会受到场力的作用而改变其运动速度,我们把这种现象称之为物体强引力场对微粒的引射效应。由于光现象在微粒引射效应中是最容易被观察得到的,所以我们将围绕光子来讨论这种效应。

1.4.1    折射

当光束穿过物体(透明体)表面强引力场时,只要在光线和强引力场的场力线不相重叠的情况下,场力会对光子产生作用,使光线偏向于场力方向发生折射。而光的色散是光束在折射过程中场力把不同质量的光子区分开来的一种现象。
1.4.2     全反射
当光束从光密媒质射向光疏媒质时,在入射角等于或大于临界角的情况下,光子将射不出光密媒质的强引力场,而被折回的一种现象。从表面上看跟光的碰撞反射形式相同,实际上,它属引反射,也称全反射。


1.4.3    衍射

当光束掠过物体棱边(单缝、小孔、小障碍物等)表面强引力场的每个引力场层次时,由于场力由外向内是均等增强的,因此使一束完整的光束被引射成许多条小光束再投射到后面的屏上。同时,每条小光束都有偏向于物体棱边方向的倾向。由于小孔成像是倒像,所以在做复色光的衍射实验时,紫色光将趋向于屏的中央。实际上,它跟复色光在做折射时紫色光的倾向是一致的。我们把向外扩展的小光束称之为光束的衍射。而这种现象只有在条缝、小孔、小障碍物等足够小的情况下才不被光源光掩盖,否则我们无法观察得到。然而,所谓双缝干涉实际上就是单缝衍射现象的双重性。
因此,我们不难看出,光微粒的宏观引射效应就是宇观引射效应的一个缩影。前者是微粒本身所具有的短程强引力场对光微粒的引射;而后者则是微粒弱引力场被叠加后形成的强引力场对光微粒的引射。由于宏观物体的结构和形状有所不同,所以物体的强引力场的分布情况也各不相同,才导致光束的透射、折射、全反射、衍射等现象的产生。








摘录(二)

2.7 光的全反射
光的全反射是光子无法射出光密媒体表面强引力场且又被强引力场折回的一种现象。
设一束光以ⅰ角入射全反射镜,见图2-5所示。当ⅰ角为零时,入射光线与弧面、镜面强引力场的场力线相重叠。因此,光线不产生折射。如果逐步增大入射角ⅰ,由于入射光线与弧面强引力场的场力线始终保持重叠,故不产生折射现象,只有光子在射出镜面强引力场的过程中,光子经过强引力场的路程愈来愈长,受到场力的作用几率也愈来愈大,光线被折射的程度也相应增大,只至ⅰ角增大到光子无法射出镜面强引力场而又被场力所折回,才形成全反射(光线入射角在小于临界角之前,光线会产生部分反射和折射,这是由于光束中光子的质量不同所引起的,它的条件是入射角在临近临界角时才会产生)。由于光子射入镜面强引力场和被折回的两个过程所经过的路程是相等的(反射前和反射后的光线在镜面强引力场层次中是对称的),同时,受到同等场力的作用,所以光线的反射角等于入射角,并且入射光线和反射光线跟法线三者出现在同一平面上。
我们知道,在同等场力作用下,紫光比红光更容易被引射,所以在同一媒质中做不同色光的全反射实验时,紫光的临界角应比红光小。
当我们把两块全反射镜的镜面上擦一些水,并把它们合在一起,再做全反射实验,我们会发现大部分的光会穿过两块全反射镜,而失去全反射效应。因为界面的强引力场受到中和,使光子产生了透射,其中只有一小部分光子与另一全反射镜的镜面发生弹性碰撞而被反射回来。因此,光的全反射,实际上属引反射,而不是碰撞反射。
结论:(1)光的全反射是光子在光密媒质向光疏媒质的射出过程中,由于光线入射角大于临界角,光子受光密媒体表面强引力场的作用而无法射出该场,并且又被镜面场力折回的一种现象。
(2)光做全反射时,反射角等于入射角。
(3)入射光线、反射光线和通过入射点垂直于全反射面的法线三者在同一平面上。
(4)在做光的全反射时,媒质的疏密差别越大临界角越小。


图2-5全反射镜面强引力场放大示意图


结   语

本书在正确地建立了光子的地位之后,应用比光子质量大得多的原子的引力特性,合理地解释了光现象产生的本质机理。同时,由此引出了构成物质结构的形式与构成天体系统的形式在较大程度上具有相似性的观念,统一万有引力理论。
从文中我们可以看出,一切组成具有刚体结构的物体的原子之间都存在着一定的距离,原子间的结构力是原子强引力场所致,斥力是由核外电子“云”相斥所提供,一旦迫使原子之间距离的拉长,使之失去强引力场的作用,该体将失去刚体结构。
虽然,本书对康普顿效应未作解释,但作者深信,康普顿效应与白光照射在有色物体上所辐射出红外线的原理相同,而这一原理事实上就是核外电子吸收了光子动能后增强了自身的动能,以致电子间发生撞击而释放出红外辐射。
作者本来准备在附录中加入一篇关于否定光的电磁学说的论文,由于该文篇幅较长,故另作发表,敬请关注。
尽管,书中的理论还处于定性分析阶段,然而,一个理论一旦有了正确的开端,那么,必定会有一个完美的结局。如果某一理论从一开始所提出的定性分析是错误或所提出的假设是错误的,那么,无论定量分析多么严谨,其理论最终会被历史所淘汰。
作者希望众多的有识之士和科学爱好者认真阅读此书,并提出各自的观点,对该理论进行反驳、补充和完善,以促进科学事业的进一步发展作出各自的贡献
尊敬的编辑同志:
您们好!
本人自1981年高中毕业后就走上了自学道路。通过20余年的自学和研究,在物理、化学、天文等领域产生了许多新思想。特别是在统一光学原理、万有引力理论上具有非常独特的见解。该论文集是作者通过11年时间的研究、撰写而成,文中大部分理论已通过实践检验。希望您们能发现该论文的价值,并请予以出版,作者表示无比感谢!
此致
敬礼!

                                           施 维 兵
2005年3月30日
    联系地址:江苏省盐城市大星南路东一巷21号
    邮政编码:       224002
    联系电话:    0515-8205409
E-mail:shiweibing@163.com     

      个人简历
   
                施维兵 出生于1963年。自1981年高中毕业后,一直自学物理学和天文学。并于1986年获广西大学《创造学》和《人才学》学科函授结业证书,同年在《创造与人才》杂志上发表论文《光环形成的新假说》。

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