光性质的诠释

四、光的直线传播。

光在同一种均匀介质中沿直线传播，光在引力场中传播路径发生偏转，这是几何短程距离的体现。我们知道两点之间线段最短，这是平面几何的短程线；然而在被弯曲的四维时空里，短程线也被弯曲了，所以光在弯曲的四维时空中走的短程线是曲线。故光的直线传播既是几何短程线的体现，也是物质本初性的深层外现，当然其根源在于光子。

运动是物质的天性，物质只有运动才能存在。物质以运动的天性存在于宇宙时空中，而物质的运动又包括旋动和进动；尤其是微观粒子的运动，更同时具有旋动和进动。光子是微观世界的一种粒子，当然具有旋动和进动，而光的直线传播就是光子进动的外在表现形式。所谓进动就是，一个物质在自由时空中以短程线的路径向特定方向前进。上篇文章中说光子具有光子不变性，这一性质不仅体现为光速大小在真空中是一常数，也体现在光的运行方向走短程线。进动和不变性有什么关系呢？进动是光子运动天性的一个侧面，而不变性在极力维持这个状态。

五、光的反射。

光传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分光会发生反射。由光的反射定律知，反射光线和入射光线、法线在同一平面内，且反射光线和入射光线分居法线两侧，同时反射角等于入射角。光的反射现象体现了光的粒子性；但光也是一种电磁波，所以常常用惠更斯原理解释光的反射现象。惠更斯原理的核心是指波传播中的每一点都可以看作子波源，以后的波动状态就由各处波动形成的包络面共同决定；并且认为子波的波速和频率与初级波的相等。用惠更斯的波动性解释光的反射比较复杂一些；由于光具有粒子性，并且光的反射又体现了光的粒子性，因此用粒子性理解光的反射比较容易。举个例子，把一个玻璃球斜扔向水泥地板，玻璃球着地后就会沿着相反方向反弹出去。光射到分界面时，就是组成光的光子碰撞界面，这和玻璃球撞击地面一个道理。

六、光的折射。

光传播途中遇到两种不同介质的分界面时，一部分反射，一部分折射。根据折射定律(光从空气射入玻璃中)：n=sini/sinr =C/v(n是玻璃折射率；C为光在空气中的速度，可近似为真空中的光速；i为入射角，r为折射角)知，光在玻璃中的速度小于空气中的光速C。用惠更斯原理可以理解光波的折射，但这并不能从根本上解释光折射导致的速度变小。要从根本上解释光折射导致的速度变小，还必须从光子方面入手，因为光的所有性能都是光子秉性的直接或间接体现的结果。有人认为，玻璃吸收了光的一部分能量，所以光速才会变小。为什么会是这样呢？根据光电效应和量子理论，原子或者分子只能吸收整个光子；也就是说一个光子要么被全部吸收，要么一点也不吸收，不可能一个光子的一部分能量被吸收而剩下另一部分能量。这样一来，光通过玻璃后，只能是一些光子被玻璃吸收，而另一些光子穿出玻璃。穿出玻璃后的光子与这些光子进入玻璃前的状态，除了发生了位置偏移外，没有任何现象改变。换句话说，穿出玻璃的光和入射时的光，他们的速度都是常数光速C；而这些光在玻璃中的速度是v，v是比常数光速C小的速度。我猜想光速变小可能存在以下两种情况：

第一，光子在玻璃中由于被吸收，导致光滞后运动而光的速度变慢。玻璃吸收了光的一部分能量使光的强度变弱，而穿出玻璃后的那部分光的速度依旧是光速C。那么光进入玻璃后的速度为什么会变小？我们把光波传播中的光子进行编号1、2、3、……、100，假设这一百个光子排成一纵队，前面的第一号在A点、后面的第一百号在O点位置，当光波在玻璃中由A点传到B点时，前面九十九个光子全部被玻璃吸收，而只有第一百号光子到达B点。实际上是光子100号从O运动到B，而我们误认为是光子1号从A运动到B；事实上光波的传播现象也是从A运动到B。即从宏观现象看，光从A运动到B；但在微观世界里，是100号光子从O点运动到了B点，因为前面的99个光子都被玻璃吸收了。我们测量出来的距离，是光在玻璃中运动的距离AB，时间却是光子在OB运动的时间，所以光的速度就变小了，这样以此类推，最后光在玻璃中的速度自然就小于空气中的光速C。

第二，光子的存在或运动发生了转化而致使其速度变慢。如果第一种情况不能完美的解释光在玻璃中速度的变慢，那么可能是光子进动与旋动之间发生了转换；或光子存在的动能和光子的其它性能发生了转化，从而导致光速度的变小。光进入玻璃后，一部分光子被玻璃吸收，另一部分光子穿出玻璃。穿出玻璃的那些光子在玻璃中速度小，是因为在玻璃中光子的进动动能转化而隐藏起来，而光子的总能量没有改变；当光穿出玻璃后，光子隐藏起来的那部分能量又转回并以速度的形式凸显出来。不同的介质迫使光子能量转化的程度不同，所以只有真空中光的速度才是光速C。

以上两种情况，只是能子源的一种猜想，当然折射过程中光的速度为什么会变小，也可能存在其他原因。但由于条件和能力有限，现在就只有这样的认识。

光子的结构性

上篇文章讲到光子不是最基本的粒子，这暗示光子有内部结构。光的种种迹象和现代物理理论体系，都表明光子具有内部结构。

第一，光是一种电磁波，电磁波的承载者和传播者都是光子。电磁波家族非常的庞大，其有数以万计的波段，各波段又有数不尽的不同频率。在一般情况下除了多普勒效应外，电磁波(包括光)的频率是不变的，即光的颜色不变(以后用光代替电磁波)。不同颜色的光，频率不同，振动状态就不一样，这说明光的颜色不一样，组成光的光子的能量就不相等，根据爱因斯坦光量子理论，光子能量E=hf(h为普朗克常数，f是光子的频率)。如果光子没有内部结构，则最基本的光子以多能量状态的形式存在，这不符合真实的量子理论，更违背了微观粒子存在的物质时空质能性。所以多种类的光子必然具有内部结构。

第二，现代物理研究得出，一对正反粒子淹没成光子；光子也可以在一定条件下，转化成正反粒子。根据能量守恒，一对正反粒子淹没后至少形成两个光子或更多；同理至少两个光子才可以在一定条件下转换成正反粒子。如果一个光子和一对正反粒子发生了转化，那就违背了动量守恒定律，这是不允许的现象。不管是两个或更多个光子与一对正反粒子转化，在转化过程中，必然会有微粒之间的破离和合成。不可能几个光子简单碰几下就变成一对正反粒子，而没有断成键的发生；也不可能一对正反粒子简简单单一碰就变成几个光子，而不经过粒子键的断裂或合成。光子和正反粒子的转化过程中，有更深层次的粒子之间的断键和成键过程，当然这是一种高级粒子间的强能键，而不是分子键或离子键这么简单。既然有成键和断键过程，就必然有内部组成结构，所以光子也有内部组成结构。

由以上两方面说明，光子不是最基本的粒子，它具有内部组成结构。光子有什么样的内部结构，这需要在未来人类科学的丛林中不断求索。

光的本质之源

综上所述，光是由大量光子组成，光的本质之源就是光子的本质，光子的本质就是光子具有波粒二象性。光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是爱因斯坦提出的一种规范玻色子。

一、光的本质是波粒二象性，这是光子的粒子性和微观粒子波动性的体现。二、光子具有内部结构。三、光具有光速不变性。这是光子不变性的外在体现。四、光不能静止。光不能静止是因为光子不能静止。光子没有静止质量，但有运动质量，其大小为m=hf/c²(f是光的频率)。五、光子没有惯性，但具有比惯性更高级的光子不变性。惯性是物质本初不变性的低级形式，光子不变性是物质本初不变性的一个特例。

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来源: 科普中国