|
摘要: 光、万有引力的本质是科学研究中很少有的提出很早但一直没有解决的重大科学问题。 光--波乎?粒子乎?许多人的努力成果之一是光的波粒二重性。作者用光子说解释了光的折射、光的衍射与干涉、光的偏振现象，使光子说获胜。
关键词:光，光子，引力，本质，作用 光是人类生活中最重要的事物。其重要性达到我们在许多场合都对它没有任何感觉的程度。因为我们认为它的存在与变化是最自然的事情。所以圣经创世纪:“神说:要有光，于是就有了光。”但直到今天，人类对光的本质还是缺乏认识! 1、光学研究的回顾 对于光的本质问题，很早就有两种说法。1637年，法国 笛卡儿提出光的粒子假说，并用以推出光的折射定律 (伟大的牛顿在光的问题上也是持微粒说观点)，他认为光是一个一个的微粒，1638年，笛卡儿提出一种无所不在的“以太”假说，拒绝接受超距作用的解释，坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播，把热和光看成是以太中瞬时传播的压力。另一个是惠更斯的波动说，1678年，荷兰 惠更斯向巴黎学院提出《光论》，推出光的直线传播和反射折射定律，用光的波动说解释双折射现象。由此，两个学说并存。 后来人们又发现了许多新的现象，包括光的干涉、偏振现象，干涉与衍射是所有波动所共有的现象，对于这些新的现象，微粒说遇到了困难，譬如干涉，两条光线有时候互相加强，有时候互相抵消。如果是微粒，它们如何能互相抵消呢? 19 世纪，英国物理学家麦克斯韦创立了电磁理论，指出光的本质是电磁波。麦克斯韦还预言:光射到物质表面时，将对这一表面施加压力。为了证实光压的存在，不少物理学工作者都扑到这项科学研究上来。1901年，俄国物理学家彼得·尼古拉耶维奇·列别捷夫设计了一个实验，首次发现光压，并且测量了数据。与此同时，美国物理学家尼科尔斯和哈尔也分别用精密实验测定了光的压力。因为光的电磁波学说不能够解释黑体辐射现象，为了解释黑体辐射问题，普朗克在1900年发表了他的量子论，接着爱因斯坦推广普朗克的量子论，在1905年发表了他的光子学说，圆满地解释了光电效应。 在此同时显著的事件是迈克尔逊-莫雷实验。因为人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的“以太”进行传播，而“以太”是否存在以及是否具有静止的特性，在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止“以太”的运动所引起的“以太风”，来证明以太的存在和具有静止的特性。1881年迈克尔逊在柏林大学亥姆霍兹实验室工作，为此他发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04条条纹移动。1881年迈克尔逊用最初建造的干涉仪进行实验，这台仪器的光学部分用蜡封在平台上，调节很不方便，测量一个数据往往要好几小时。实验得出了否定结果。1884年在访美的瑞利、开尔文等的鼓励下，他和化学家莫雷(Morley，Edward Williams，1838~1923)合作，提高干涉仪的灵敏度，得到的结果仍然是否定的。1887年他们继续改进仪器，光路增加到11米，花了整整5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。这一实验引起科学家的震惊和关注，与热辐射中的“紫外灾难”并称为“科学史上的两朵乌云”。[1] 以后康普顿效应的发现，使波动说和粒子说的论争，比以前更尖锐化了，因为凡是与光的传播有关的各种现象，如衍射、干涉和偏振，似乎都必须用波动说来解释，凡是与光和实物相互作用的各种现象，如实物的发射光(原子光谱)、吸收光谱、光电效应和散射光(康普顿效应)，似乎都必须用光子说来解释。 这样，光到底是粒子的，还是波动的，似乎谁也说不清楚，谁也搞不明白了。于是光具有“波粒二像性”，“和稀泥抹光墙”，世界太平了。如是学术界所有的大佬都没有任何异议，因为只有如此利益场中的衣冠人物都可以心安理得了!
|
|
|
