认知宇宙光线的奥秘 光的本质是什么？

伤我心太深

光的秘密一直困扰着人类，从古代开始人类就开始了对光的研究，但真正取得突破性进展的是从牛顿开始的。牛顿对光非常着迷，从他还是个孩子时就是如此。在牛顿20弱冠之年，他就是第一位破译彩虹奥秘的人。牛顿发现有些光，白光由所有彩虹的颜色混合而成，这个是个重大的发现，他称之为“光谱”，来源于拉丁语中的幻影或者幽灵。但光里还有更重要的东西，有通向宇宙的钥匙。





牛顿错过了很重要的一项发现，他错过了那扇通向神秘宇宙的大门，那扇门知道150年后才再次开启，归功于另外一个科学家，1800年在工作时，他无意间发现我们周围无可见世界的证据。
他就是威廉-赫歇尔。晚上赫歇尔使用当时最大的望远镜搜索天空，白天他就在实验室做实验。根据牛顿的研究结果，已知日光由不同颜色的光混合而成。所有人都知道，在户外日光带来热量。威廉不禁疑问，哪种颜色的光绘带着更多的热量，科学天才的天性就是对那些我们认为理所当然的事情产生疑问，然后用实验证实。





赫歇尔放在光照范围之外的温度计是他的参照物，对照物在实验室中，不参加实验操作，这样才能知道实验物是否真的对实验本身产生反应。在赫歇尔的实验中，验证的是颜色和温度的关系，他用一个温度计做对照，把温度计放在白纸上，日光照射之外。

结果显示红光比蓝光产生更多的热，有趣的发现，但还不算惊天动地。接下来赫歇尔成为首位发现了在光谱中红色以外（以下）不可见光的人，这就是红外线名字的由来（infrared），英语的infra在拉丁语中意为“之下”，它不可见，我们的眼睛对这类光不敏感，我们的皮肤不同，我们可以感受到热，这才是真正的重大发现！但是光线之中依然隐藏着更大的秘密！





几乎与威廉赫歇尔在英格兰发现红外线的同时，一位名叫约瑟夫-弗朗和费的孩子从事着乏味和繁重的工作，他站在盛满有毒化学物的融炉旁不断地搅拌。
约瑟夫11岁成了孤儿，被送给苛刻的维塞伯格，他替皇家做镜子，他不让约瑟夫上学，而是白天让约瑟夫在玻璃作坊做苦力，晚上去他家里做家务。后来维塞伯格家的房子倒了，约瑟夫终于解脱了。

马克西米利安，巴伐利亚未来的国王，急忙来到灾难现场，向灾民伸出援手，在他的关怀下，年轻的约瑟夫的未来从此发生了变化。马克西米利安资助约瑟夫并让他的高级顾问向约瑟夫提供更多的帮助。约瑟夫进入了光学学院，这小小的善举带来了非常丰厚的回报。

在27岁时，约瑟夫成了首屈一指的设计师，从优质的镜片，到望远镜和其他光学器材，在19世纪上半叶，这可是绝密的超级的高科技。约瑟夫在试验中使用棱镜来寻找制作精密镜片最佳玻璃，怎样才能更好地观察棱镜产生的光谱呢？就如同声音的波长决定我们听到的音调，光的波长决定了我们看到的颜色。棱镜是如何将颜色从一束光中分开的呢？





当光穿过空气或太空，所有的颜色速度保持一致，但当它以一个角度照射到玻璃上时，光慢下来，并改变了方向，在棱镜内，不同的颜色以不同的速度移动。在玻璃中，蓝紫色由我们看到的最短的光波产生，速度比红光还慢，红光的光波最长。速度的改变将不同颜色分开，把他们的光波发散到稍微不同的方向，这就是棱镜的原理。就是这简单的发现，形成了一个新的领域：天体物理学，对之后的天文学发展有着深远影响，因为那些光谱中隐藏着来自外太空的秘密，正是由于光谱的发现让人类在研究宇宙天体领域取得了突破性进展，发现了更多隐藏在宇宙深处的秘密！

揭秘

光的本质

之谜

光为什么又是粒子又是波？光的运动速度为什么不变？光为什么静止质量为零？光的本质很神奇，让人费解、困惑。
统一场论的出现，可以彻底揭开光的神秘面纱。


牛顿是第一个对光认真研究的人。牛顿用三棱镜把白色光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 ，在暗室中，牛顿发现，物体用什么颜色照射，就呈现什么颜色，你用红光照射这个物体，这个物体就呈现红色，用绿光照射这个物体，这个物体就呈现绿色。只是本来是红色的物体对红光反射要强烈，本来是绿色的物体，对绿色照射反射强烈。

牛顿通过实验得出结论，光是一些微小的粒子组成，白光是七种光线的复合，物体的颜色只是对外界不同光线的反射而已，不完全是自身的性质决定的。
牛顿这个结论颠覆了人们的常识，人们想当然的认为物体的颜色就是物体的自身的一种性质，与外界无关。


我们看到眼前的花草的红红绿绿是电磁波经花草反射到我们眼球的结果，物体颜色的不同只是物体反射不同波长电磁波的原因造成。颜色不完全是物体自身的性质，而是由它对照射到它的各种波长的光的反射和吸收决定的。


这个原理是牛顿最早发现的，历史上甚至现代有很多人固执地认为物体所呈现的颜色是物体固有的属性，与外界无关。比如德国诗人歌德就曾写文章以非常激情的语言叫人们不要相信牛顿的理论，但现在科学证明牛顿在光学中有关颜色理论是正确的。

伽利略是第一个测量光速的人，可是他的工具太简陋，根本就测量不出来光速。

1676年丹麦天文学家罗默（1644— 1710）用卫星蚀法首先测量了光速．

1728年，英国天文学家布莱德雷（1693—1762）采用恒星的光行差法，测量的光速C=299930千米/秒 ，精确度很高了。
1849年由斐索用旋转齿轮法再次测量了光速。

1887年美国的阿尔伯特·迈克耳孙与爱德华·莫雷合作实验【现在有资料证明是麦克斯韦写信给他们的朋友，要求做这个实验的】，明确了光速不随观察者的运动而变化，也就是相互运动的两个观察者，测量同一束光的速度都是一样的，这个就是著名的光速不变。


光速为什么不变？引起了人们广泛的讨论。


爱因斯坦没有解释光速为什么不变，但是他把光速不变认定为事实，以光速不变为基础展开对牛顿力学的修改，诞生了相对论。


让人非常奇怪光速不变，到底是什么原因。张祥前提出的统一场论，给出了很简单的解释。


统一场论认为，宇宙中任何物体【包括人的身体】静止时候，周围空间都以光速辐射式运动，空间这种运动给观察者的感觉就是时间，时间的数量等同于光速运动的空间。
光速是一个分式，光速的分子-------空间位移和光速的分母------时间本质是同一个东西【只是我们人为的叫法不同】，所以，光速的分子-------空间位移如果有什么变化，光速的分母------时间就一定会同步变化，这样光速这个分式的值就永远不会变化。

光到底是粒子，还是波？历史上人们长期争论。


现代物理学中，爱因斯坦提出的对光电效应的解释，明确告诉人们，光的本质就是粒子。而麦克斯韦方程组明确告诉人们，光的本质就是波，这两个理论都被实验证实。现在人们只好无奈的认为光既是波又是粒子。


统一场论为光的本质认识画上了句号，统一场论认为，电磁场的本质就是运动变化的空间，场的本质就是柱状螺旋式运动的空间。麦克斯韦方程中描述的波动是空间本身的波动，空间时刻以光速运动，当这种运动发生变化，变化的形式也会以光速辐射出去。比如，一个向外均匀喷水的水龙头，如果我们把水龙头抖一下，这个抖动使水龙头水流弯曲，并且，这种弯曲会以水流的速度向外传遍出去。


统一场论还认为，加速运动的负电荷会产生加速度方向一致的反重力场，这个反重力场可以抵消电子的质量，使电子的静止质量消失而处于零质量的激发状态。
统一场论还认为，物体的静止质量如果为零，就一定会以光速运动起来，这样，电子随波动空间一同运动，这个就是发光。


统一场论对光的认识是，宇宙中任何物体静止时候周围空间都以光速运动，这个就是物体产生静止质量的原因，一旦这个物体的静止质量消失，这个物体周围空间的运动也同步消失，物体就会静止于空间中随空间一同运动，如果这个物体是激发电子，被我们观察者的眼睛感觉到，这个就是发光。
电子静止质量消失，就可以变成光子。光子是没有静止质量。

麦克斯韦方程认为电磁场是类似不可以压缩的流体，所以可以用偏微分方程描述电磁场。在麦克斯韦方程中，加速运动的点电荷，可以产生沿径向电场的垂直方向的横向电场Eθ，这个横向电场又可以垂直方向产生横向磁场Bθ,并且和光速C【这里光速是矢量】，Bθ = C×Eθ相对论认为，静止点电荷可以在周围产生静电场E’，一旦这个点电荷以速度V运动的时候，可以引起V垂直方向的电场E的变化，电场变化的部分可以叫磁场B，并且B = V×E/c2对于电磁波，把速度V换成光速度C，B = V×E/c2和Bθ = C×Eθ形式是一样的。


麦克斯韦方程中为什么强调加速电荷产生电磁波，而不是匀速运动电荷产生电磁波？


因为匀速运动电荷产生稳定的磁场，只有磁场变化时候才可以产生漩涡电场，而稳定磁场不产生电场。这个如同流水，流水很均匀，是没有漩涡的，流水不均匀，比如河流，靠岸边的水流和岸边摩擦，流速慢，中心水流快，这样漩涡形成了。比如两轮马车，一个轮子转的快，一个轮子转的慢，马车要打旋了。


同样的道理，加速运动电荷的磁场在空间分布上是不均匀的，由数学中的斯托克斯定理我们知道，磁场穿过一个有界的平面，如果磁场是变化的，会在界面上产生漩涡电场。
这些变化的磁场也可以在电场环绕平面垂直方向呈漩涡状分布，按照斯托克斯定理的看法，可以认为是漩涡磁场垂直方向的电场的变化而产生的。

这样，变化磁场产生垂直方向的变化漩涡电场，变化电场又产生了垂直方向的漩涡磁场，这样电磁场交错变化，在即垂直于电场、又垂直于磁场的方向上以光速传播，这个就是电磁波。
需要注意的是，在统一场论中认为电磁波就是加速运动的电磁场，本质是空间，是没有能量辐射的，只有加速电磁场携带了电子一同前进，才会有能量辐射。

在统一场论中认为宇宙任何一个具有质量m’的物体，都有静止动量m’C,当这个物体相对于我们以速度V运动的时候，有动量P = m(C-V)P，V,C都是矢量。


当P发生变化时候，就是物体受到的力F = dP/dt = Cdm/dt - Vdm/dt + mdC/dt - mdV/dt(C- V)dm/dt =Cdm/dt - Vdm/dt是质量随时间变化的力，简称加质量力，统一场论认为是电磁力，其中Cdm/dt 是电场力，Vdm/dt是磁场力，mdV/dt牛顿第二定理中的惯性力，也是万有引力（或者叫重力场力）。



在统一场论中认为空间本身以加速度运动就是重力场，万有引力产生的重力场，以地球为例子，一个物体在空中加速落下地球，这个物体加速度可以反映出物体所在空间位置的重力场情况，统一场论认为没有物体，仅仅是空间本身的运动就可以表现出重力场情况。

对于相对论中的电场E和磁场B、光速c、点电荷运动速度V之间的关系式B = V×E/c2，统一场论认为随时间变化的磁场产生环绕平面垂直方向的重力场A。将V对时间t求偏导数，结果为;

B/dt= A×E/c2


加速运动的负电荷【周围电磁场为-(C-V)dm/dt】产生加速度方向一致的反重力场,有偏导数方程：

【 -(C- V)dm/dt】/dt = -(dC/dt)dm/dt + (dV/dt)dm/dt

式中出现了+ (dV/dt)dm/dt是反重力场的来源，因为万有引力产生的重力场是-(dV/dt)，方向由空间指向物体。
自然界有2中截然不同的运动方式，一致是加速度运动，一种是加质量运动【就是质量随时间变化的运动】，我们日常生活中看到的运动都是加速度运动，而发光就是加质量运动，有趣的是外星人的飞碟飞行原理和发光是一样的，都是加质量运动。


飞碟起飞的时候，速度不变，质量随时间减少，一直到零，一旦质量为零，飞碟就一定以光速运动，飞碟降落的时候，从零质量逐步恢复到正常值。
加速运动的负电荷产生的光子是单个电子，以螺旋式在运动。正负电子相遇产生的光子是两个电子绕一个中心旋转，并且都是以旋转平面垂直方向以光速运动，也是一种螺旋式运动。