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从爱因斯坦到未来:光为什么是横波?理解了光,就理解了宇宙

 劍鳴軒 2017-03-17

1638年法国数学家皮埃尔·伽森荻提出物体是由大量坚硬粒子组成的。牛顿随后对于伽森荻的这种观点进行研究,于1675年提出假设,认为光是从光源发出的一种物质微粒。惠更斯认为,光是一种机械波;光波是一种靠物质载体来传播的纵向波,传播它的物质载体是“以太”;波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。根据这一理论,惠更斯证明了光的反射定律和折射定律,也比较好的解释了光的衍射、双折射现象和著名的“牛顿环”实验。1817年,托马斯·杨放弃了惠更斯的光是一种纵波的说法,提出了光是一种横波的假说,比较成功的解释了光的偏振现象。1905年3月,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值,光表现为波动;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。 1921年,爱因斯坦因为'光的波粒二象性'这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。

从爱因斯坦到未来:光为什么是横波?理解了光,就理解了宇宙

我们扔一颗石子到水里,水表面的涟漪向四周散开,看到的是横波。但是在水的内部,则是纵波,如同空气中声音的传播一样。在液体里,粒子是随机分布,所以它们是随机组织的。当粒子随机组织时,只有挤压能改变组织的构型,剪切变形不能对粒子分布起任何作用。因此,随机组织只有纵波,而没有横波。在固体里,粒子排列成有规律的列阵,是一个不同的组织。不同的组织会导致不同的波。挤压变形和剪切变形都能改变组织的构型。所以,固体里又有纵波,又有横波。

如果把真空理解为超流体(超流体真空论),但是在粒子随机分布的液体里,波动只能是粒子密度波,其对应于一个纵波,而不是横波。可见,光波不是普通的波,它是非常特别的波,由于这些特别的性质,只有纵波的液体和同时拥有纵波和横波的固体,都不能成为可以承载光波的媒介。

按照弦网密度波来解释,在弦网随机分布的弦网液体里,波动是弦密度波。在弦网液体里,有些地方会有较多的弦,但有些地方会有较少的弦,这就是弦密度波。不同于粒子,弦是有方向性的。所以弦密度是由一个矢量来描写的,弦密度的变化方向总是垂直于弦的方向。因为弦密度波的运动方向就是弦密度的变化方向,这表示弦密度波是一个横波。而且,只有横波,没有纵波。目前在数学上已经可以推导出弦网液体里的波就是电磁波。

从爱因斯坦到未来:光为什么是横波?理解了光,就理解了宇宙

按真空涡旋来理解,那就更容易理解了,真空涡旋构成了弦的基本单元,涡旋的自旋方向和弦的移动方向是垂直的,多个光量子相干形成光波,光波的移动方向和光量子的基本单元“真空涡旋”自旋方向是垂直的,所以是横波。

那么为什么不像水面的横波那样,向时空四周扩散呢?因为多个光量子相干,形成的是“区块波”(区块波我之前在文章《从量子纠缠和量子相干的等效性谈双缝干涉实验,可以解释所有现象》中已经提到,这是一个我自己起的名字),区块波由多量子相干形成。多量子区块波而不是像水波那样,水波是水分子的密度波,光波是光量子相干形成的区块波,波是因为涡旋之间的相干形成,关键在于涡旋的自旋方向和其整体的运动方向垂直,形成的机理不同。我说的区块波就是弦网密度波,但是区块波可以更好的理解波的形成机理,即本质是多量子的相干形成。

为什么说理解了光,就理解了宇宙。因为光是真空能量波,所谓的真空涡旋,并不是一种与周边真空不同的独立的实体小球,而是真空本身因为能量的不平均形成的“涡旋”,本身的属性就是真空的一部分。而光作为连接真空与人的一种“能量”,可以被人和工具感知,是人理解真空的一种很好的“表现性现象”。

理解了光,就理解了真空。理解了真空,就理解了宇宙。


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