光的速度是由什么驱动的?为什么?

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本题涉及电磁学的深水区,但尚无足以释然的解释。我还是主张经典论,以下是我的探讨,仅供致力于物理新思维的网友参考。

总的思路是三部曲:①光的发生机制→②光的传播机制→③光的终极形态。

一,光的发生机制。

光是介于红外线与紫外线的电磁波。电磁波通常来自原子内部核外电子的电磁震荡。

按玻尔氢原子模型,电子绕旋质子,绕旋动力主要来自库仑力F=ke²/r²。r是电子轨道半径。考虑原子的发射光谱。

电子绕旋,相当于一个谐振子,绕旋有大小不一方向各异的随机轨道。持续辐射电磁波。电子绕旋一周,释放一个特定频率的电磁波。

氢原子半径r=5.3e-11m可作为电子轨道半径,电子绕旋速度大约v=2.2e6m/s。圆频率或电磁波频率ω=f=v/2πr=6.6e15Hz,λ=c/f=4.5e-8m,这属于典型的紫外线。紫外线范围是1e-8~4e-7m。

在高温高压或外加交变电磁场下,电子绕旋速度加快,原子光谱的高频占比会显著加大。设绕旋速度加大10倍v=2.2e7m/s≈0.7c,电磁波波长缩小10倍,λ=4.5-9m,这属伦琴线。

此时所需的温度,按mv²=3kT,T=mv²/3k= 9.1e-31×(2.2e7)²/(3×1.38e-23)≈1e7K,即1千万度。普通燃烧不会导致电子有多大的加速。看来,电磁波来源的主要因素,还是原子内部固有的电磁振荡。

二,光的传播机制。

这个环节是最难的,也是相对论与量子论的不完善或症结所在。

光究竟是否借助介质传播?或者直接说,光究竟是否借助真空场传播?广义相对论的引力场方程,直接否定宇宙真空场。量子场论一方面承认真空有零点能(即真空是介质),一方面又说光子是电磁波的传播子,否定真空场是光的传播介质。

马德堡半球实验(?大容积真空有50吨吸力)、麦克斯韦方程的位移电流、卡西米尔效应,足以证明真空(场)是客观实在。我认为,既然光在真空中而不是在虚无空间中传播,说明光的传播介质就是真空。

真空究竟是什么样的物质存在呢?其一,大气层可以近似有三要素:空气分子、亚原子(如等离子体)、真空场。在地球辐射带的5万千米处,几乎是深太空或准真空领域。

其二,在任何实体的内空间,或者在原子的内空间,没有空气分子,几乎就是真空场。电子与质子为什么会自旋?为什么其质量可折换成引力势能Ep=mc²=0.505MeV或938MeV?

因为电子与质子的自旋速度就是真空光速。根据c=1/√(ε0μ0),自旋作为内秉属性,根源理当在于真空是以光速运动的漩涡场。正是真空漩涡场,拉动或啮合电子与质子,以光速同步旋转。

可以推设:由于电子质量太小,核子以光速自旋一圈,同时对应真空漩涡场的场量子(即真空涟漪子或虚粒子)自旋一圈。

由于万有引力取决于质量,而质量取决于核子,而且,核子以光速自旋一圈,涟漪子也以光速自旋一圈。因此,涟漪子就是引力子,也可以是暗物质的一个量子。可见,真空场是万有引力传播的介质。

核外电子与核子组合的谐振子,震荡一圈可激发约6.4亿个引力子以波阵面方式传播开来。

这个说法的依据是:按照宇宙微波背景的温度2.725K、波长7.35cm、与真空涟漪子以光速c自旋,利用热力学公式Ek=½mc²=3kT计算涟漪子或引力子的基态质量m0=1.26e-39kg,基态频率f0=4e9Hz。

电磁波与引力波,之所以能轻而易举在真空中以光速运动,其推动力就是以固有光速旋转的真空漩涡场,这就是本题的答案。

由此,可以顺理成章解释单一光子的自干涉现象。电磁振荡一周,辐射一个光子,激发数亿个涟漪子,以1个波阵面方式推涌,分别穿过两个狭缝,以2个波阵面方式推涌。这两个波阵面相互交集与共振,形成较大的波峰与波谷,在底屏上留下明暗相间的条纹。

三,光的终极形态。

恒星是光的主要发源地,初始辐射的,有高频电磁波(如伽玛线/伦琴线)与高能宇宙线(如电子线/质子线)。

在它们旅行的漫长历史长河中(数亿光年),要么遇到亚原子、宇宙尘埃、其它天体的碰撞或吸收,发生熵减蓝移运动,即所谓的无中生有;

要么高频电磁波会衰减而降频,发生熵增红移运动。而作为费米子的高能宇宙线,也会衰变为作为玻色子的红移电磁波,直至衰减为基态真空涟漪子。即所谓的四大皆空,色空亦空。