光是怎样传播的

光是怎样传播的

以前，人们都认为在广阔的星际空间，除了存在一些稀少的星际物质外，什么都没有。可是，现在越来越多的证据表明在广阔的星际空间充满着不发光的黑暗物质。既然，星际空间充满了黑暗物质，我们就必须重新考虑一个问题----光谱的红移。因为光在穿过星际空间时，必然会与黑暗物质发生接触，从而消耗了能量。也就是说光谱红移的主因不是发光体的退行，而是光在传播过程中能量的不断消耗。我们要把这一推测提高到假设的地位，并引入另一假设：光子是存在内部结构的（它的内部是由比它小的粒子组成的），有质量的，而不是基本粒子。有了以上的两个假设，我们才能对光的传播进行全面的说明。光在空间传播就象潜艇在海里航行。我们知道，潜艇在海里行进海水对潜艇既有阻力又有推动力，潜艇是靠螺旋桨在水中旋转所产生的反作用力来前进的。而光子在黑暗物质中传播时黑暗物质同样对它有阻力，但光子又通过自身不断对黑暗物质的作用来获得前进的动力。上面两者之间虽然有那样多相同之处，但是更值得我们关注的是它们的不同之处`。第一，黑暗物质和光子虽然也象水分子和潜艇一样，在体积、质量上相差很大，但是黑暗物质不象水那样由一种粒子组成，而是很多不同体积和质量的粒子组成的。这些不同的粒子也象宇观结构一样分成很多层次，每个层次里的粒子的体积和质量虽然相差不大但不同层次之间却相差几个数量级。第二，光子的结构与潜艇大不相同，它更象一个微型星球。光子内部结构的运动，使某种黑暗物质不断地从光子的一面流到另一面，这样光子就从中获得了前进的动力。同时由于光子的自旋使推动光子运动的力成周期性变化因此光子的运动也是周期性的。对于光子的运动人们认为它具有波粒二象性，但是人们又从来没有完全把两种性质统一在一起。其实两种性质跟本不是对立的，光子的运动就是一个很好的例子。光子在运动中是以粒子形式存在的，而它的运动轨迹是波动的。现在让我们由一些具体现象来分析一下光子的运动。我们先来分析一下光子的隧道效应。以前人们认为光在从玻璃到空气的界面上入射角大于临界角时，会发生全反射，光子不能进入空气中，就象小球撞在弹性壁上一样。而实际上光子在发生“全反射”时，光子进入空气中，但是由于受到玻璃中原子引力（它的力程很短却很强大我将在《引力的统一中》说明）的吸引传播方向发生了偏转又返回了玻璃中，就象小球在地面上做了一次抛物运动一样。当空气是夹在两块玻璃棱镜中的一薄层，而气隙足够薄时，两块玻璃中的原子的引力相互抵消了一部分，所以当剩余的引力不足以使光子的传播方向发生反回所需的偏转角度时，一部分光子就会穿过气隙进入第二块玻璃。另外由于光子在射出玻璃的瞬间，它们的动力周期和离最近原子的距离都不同，因此，有一部分光子受到的剩余引力够大又返回到原来的玻璃中。气隙越薄，则剩余的引力越小。返回的光子越少而透过的越多。这就是所谓的光子的隧道效应。接下来我再分析一下光的衍射。光的衍射与宏观的机械波的衍射有本质的不同。机械波的衍射是由它本身的波动决定的。而光的衍射是光子在穿过狭缝等物体时受到物体中原子的吸引使它的传播方向发生了偏转，而光子穿过物体时的运动状态和离物体的距离各不相同，因此，光子落在底片上的位置也不同。同时由于原子的引力有能级，所以光子光子落在底片上时，形成明暗相间的图形。光子落在底片上的位置虽然不同，但它们穿过物体时的位置和状态是唯一的。换句话说，一个物体的某种状态不能同时存在于两个地方。因此光子落在底片上的位置是确定的，只是在现有条件下我们还不能测出来。这就是说“测不准关系”不是物质本身的特性。光子在黑暗物质中运动时代随着速度的增加阻力也在增大，当阻力和光子的动力产生平衡时光子的运动就稳定在一个速度上。这就是存在光速极限的原因。同时由于光子在运动中内能的不断消耗因此产生了光谱的红移。