引力红移的一种简单推导方法

<正>广义相对论以和谐的形式把物理与几何、引力与时空弯曲联系了起来,它正指导着人们去探索宇宙的奥秘,并为愈来愈多的事实所证实.在本文中,笔者将介绍一种推导引力红移的新方法,为了考虑虚光子(即静止质量为零的粒子)与外力场的相互作用,首先回顾一下具有静止质量的粒子与引力场的相互作用,而且用地球引力场来研究问题.     

光子质量对电磁场理论的影响

光子静止质量为零 ,是麦克斯韦理论成立的前提假设。如果假设不成立 ,即光子静止质量不为零 ,麦克斯韦方程必须改写。本文首次从相对论质量、动量关系出发 ,修正库仑定律和麦克斯韦方程 ,并对由此引起的一系列奇特的电磁现象进行讨论。     

电磁力是通过交换光子传递的话,能否在磁铁边上放置胶片使其感光呢?

正A:电磁相互作用中交换的是虚光子(virtual photon),而不是通常意义上的光子。包括虚光子在内的虚粒子(virtual particle)出现在微扰的量子场论中,更多的是作为一种计算上的有效工具。狭义的虚粒子跟普通的实粒子的一个重要区别是虚粒子不能在实验上被真正地观察到。     

浅谈电场力的修正

将电场看成是由光子组成的体系,电场力是光子对电荷的作用,从而将静止电荷的受力的电场力表达式推广到运动电荷受到的电场力。根据运动电荷受到的电场力公式,分析了粒子速度不能超过光速的原因,将这种思想对比相对论对粒子速度不能超过光速的解释,从而丰富了粒子运动的动力学。     

双孔干涉在环境干扰下的量子分析

Dirac曾预言过光子的自相干性性质。光子虽然具有波粒二象性，但是在具体的物理行为中光子只能表现出它的一种性质，即波动性或者粒子性。在双孔干涉试验中，如果我们在双缝和干涉屏之间布置一种灰尘场；在干涉行为中光子表现出的是它的波动性，而光子为了散射为我们人眼所观测到就必须要显示出它的粒子性。由于波动性和粒子性两种性质的互相排斥导致了波包坍缩，即退相干，退相干的特点是破坏旧的相干性，建立一种新的相干、而且是不可逆的。     

质量非零粒子及一般粒子推导薛定谔方程

尝试从静止质量非零的粒子和一般的物质粒子出发,用不同的方式推出薛定谔方程.通过把经典场中的光子推广到静止质量非零的粒子,简单使用与非相对论粒子一致的近似物代替,以及引用电磁波方程阐述薛定谔方程的推导过程.把平面波方程推广到物质波,把动量换成动量算符,能量换成能量算符,利用能量守恒定律,同样也可以得到薛定谔方程.     

光子的量子波动方程

给出外场中粒子的Lagrange函数及其Hamilton量的相对论表达式. 令静止质量m₀=0, 进一步给出光子的Hamilton量及光子在介质中的势能. 在此基础上, 给出自由和非自由光子的量子波动方程. 用该方程可研究光在光子晶体中的量子色散关系及量子透射等特性.     

Lyman-Alpha高斯柱形光子胚胎的传播模型

定性地提出了Lyman-Alpha(Lyα)光子"胚胎"的高斯柱形模型,按照高斯光束的电磁传播理论,探讨了它在生成早期的传播图象.首先阐述了这种模型的物理原因,研究了Lyα高斯柱形光子"胚胎"的衍射发散程度,得出了与直觉所期望的不一致的结果;随后改进了该模型,提出了两步式传播图象,得出了具有横向光子局域化、衍射距离长、物理上相对合理的光子模型.     

量子延迟选择实验中的因果性

对光子波粒二象性的探讨依然是物理学中基础性研究的重要内容.根据几率理论和波函数的几率解释对一个量子延迟实验进行了分析研究,结果表明:检验光子处于水平偏振态与处于垂直偏振态的几率都是1/2,与测量确认光子的设备的状态无关;检验光子是表现为粒子行为还是表现为波动行为完全取决于它的偏振状态,与确认光子是否被探测无关;检验光子与确认光子的符合探测几率随着测量确认光子的设备状态的改变而改变,但是不可能通过改变测量确认光子设备的状态把检验光子的波动行为改变为粒子行为.     

光子静止质量在库仑定律中的地位

库仑定律是电磁理论的基础之一.库仑定律的重要性在于,电力平方反比律与光子静止质量是否为零有密切的关系.mγ是有限的非零值还是一个零有本质的区别,并且会给物理学带来一系列原则性的问题.     

光子是什么

通常认为光子是电磁场量子,亦即电磁场经量子场处理后形成的方程可以描写光子。然而在物理思维上存在困难,例如很难了解光子物理形象的动力学。非相对论量子力学(例如Schr?dinger方程)决定,用波函数Ψ(x)描述的电子定位是在空间中的几率性分布;但与此相反,光子是不可定位的。由于在数学上不能使用满足Einstein狭义相对论的定位几率分布来建立连续性方程,因而无法对光子流建立连续性方程。正如大家所知,对量子粒子(如电子)是用波函数表达其空间定位性质,但光子是非局域粒子的事实造成我们无法为光子定义一个自洽的波函数,虽然在Weisskopf-Wigner模型理论框架内可以建立光子波函数的操作性定义。总之,不能为光子写出波方程。必须强调指出,光子不是一个刚性球,永远无法给出其尺寸和体积。光子的理论分析以广义Maxwell方程组和量子理论为基础,后者是指量子力学(QM)和量子电动力学(QED)。Schr?dinger方程(SE)非常适用于光纤的分析,这个事实证明QM对解释光子有用。然而,必须指出光子形象仍然模糊不清。光波并不完全等同于传统电磁波,因为光子是微观粒子,波特性遵从统计规律,波函数表达几率波模式。然而现时却缺少光子几率波的方程。本文将1936年发现的Proca方程组称为广义Maxwell方程组或修正的Maxwell方程组,在光子有静止质量时应由Proca方程组取代Maxwell方程组。这时,磁矢势A成为可观测量。人们已用许多方法进行了光子静质量测量,可以相信光子也是一种有质(量)粒子。在这种情况下,我们发现即使在自由空间(真空)条件下电磁波也可能作超光速传播。而按照Proca理论,将给光子带来几率波特性,但却仍然保持光子与电磁波之间的传统关系(光子仍是电磁波的量子)。……本文的结论是:光子是一种深具特殊性的微观粒子。由于光子静质量、引力、真空极化作用等因素的影响,在我们的新理论中速度的非恒值性是一个特点。这就可能造成对光速的多样化解释。因此我们追求对物理学中的这个基本问题的新理解——"真空中光速"的确切含意是什么?     

Schwarzschild外场中Proca光子的短程线方程

回顾光子静止质量上限的探测结果,得出重光子（Proca光）所遵守的电磁场方程．根据引力场中有质量粒子的短程线方程,以球对称质量外部引力场（Schwarzschild外场）为例,讨论处于其中的重光子的短程线方程,得出各方程对应的物理意义．     

“瞬间传送”,又迈一步

<正>"瞬间传送"在物理学上并非不可能。如果我们能够对构成物体的每一个粒子进行测量,然后在目的地用同样的粒子完全复制其状态,就可以得到一模一样的物体。如今,中国科学家在这项技术上取得了重大突破。由于光子(构成光的粒子)太小,又"一触而溃",测量会让它面目全非。科学家曾采用     

光速:不变,又变

提出了“波运动假说” ;运用“波运动守恒律”证明了物体质量对速度的依赖关系m =m0 / [1- (v2 /c2 ) ]1/2 ,并根据这个关系证明了任两个有静止质量的物体之间的相对速度必须小于作为常量的绝对速限c ;推论光子的静止质量并不为 0而为无穷小 ,光子的速度并不绝对等于c而是无限逼进c ,不同光子的速度并不完全相等 ;指出光子频率的红移或蓝移正是以另一种量纲 (超量纲 )的形式表现出的光子的速度的变化 ;认为相对论实质上是引入了波运动效应的牛顿力学     

光子静止质量与雷达回波延迟

讨论了弯曲时空下,当光子静止质量不为零时引力的时间延迟效应,即光子静止质量对在地球上发射再从行星上反射回来的掠过太阳的雷达回波延迟的影响.计算了当光子静止质量不为零时对原有电磁波运动方程的影响,并将实验所得数据与理论计算数据之间的误差归结为光子静止质量引起,由火星回波延迟的实验数据给出光子静止质量上限为2.2×10-43g.同时讨论了实验中误差的来源,并提出了进一步提高实验精度和获得光子静止质量更高上限的途径.     

光子石墨烯中光传输特性的研究

光子石墨烯与电子石墨烯有相同的微结构,是具有三角晶格的二维光子晶体,其能带结构中存在中心奇异点,称为狄拉克点。这种狄拉克准粒子的存在导致了一种新的传输状态"赝扩散"。利用共面接地波导实现了单方向性窄的波束通过二维光子晶体。利用数值仿真的方法验证了"赝扩散"的传输特性。实验结果表明,对于二维光子晶体有些能带是不能被激发的。     

双四元数形式的电磁理论

利用双四元数,将只存在电荷的经典电磁理论推广同时存在电荷和磁荷的电磁对称的理论.在双四元数表述下,出电荷磁荷系统的Hamilton作用量和对应的Lagrange函数,并从作用量原理出场方程和场中带电磁荷粒子的运动方程.分析这些方程,证明在只存在电荷情况下新理论与通常的电磁理论一致;在电荷和磁荷都存在的情况下,新理论不仅是经典理论的推广,而且与其他考虑电荷磁荷的电磁理论有原则上的区别.新理论出了电荷（或磁荷）产生的场对磁荷（或电荷）没有电磁作用,特别是电荷粒子与磁荷粒子（磁单极子）之间无电磁相互作用的论.最后,据新的双四元数电磁理论讨论了3个物理问,（i）对磁单极子探测实验的负果出新的释,即这种负果不能否定磁单极的存在,而是表明探测实验的原理需要修正;（ii）出磁单极子类型的物质是一种暗物质的假设;（iii）对分数电荷现象出一种释,即存在带不同类型电磁荷的粒子.     

多光子跃迁下Glauber-Lanchs态与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转

利用全量子理论,研究了多光子跃迁下Glauber-Lanchs态光场与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转.讨论了原子的初始状态、热平均光子数、场模结构参数、相干平均光子数、跃迁光子数对系统粒子布局数反转的影响.结果表明:场模结构参数影响系统粒子布局数反转的振荡周期及振幅大小;原子初始状态、热平均光子数影响粒子布局数反转的振荡幅度;相干平均光子数及跃迁光子数选取不同,系统量子态的原子布局数反转表现出不同的规律.     

电子结构探究——试论电子-电磁场波电磁双锥螺旋结构

文章就电子结构、电与磁现象的本质等问题进行探究,文中以正、负电子与光子可以互相转化的现象以及电磁波的相关性质等为基础,提出电子是电磁场波旋转结构的假说,且构建电子电磁场波电磁双锥螺旋结构模型.该假说认为,电子的基质是一种沿曲线振动的电磁渡,即一特定频率的γ光子.其电场与磁场在极微尺度空间内旋转振动形成了电磁双锥螺旋结构形式,这种电磁波以光速呈陀螺状超高频旋转形成的锥(台)形结构形式即为电子.按其动态结构特征,文中又称电子为电磁旋振子.新的理论探求电子的结构,分析电磁波与实物粒子同的关系,试用微观机理解释电、磁等现象产生的机理,以结构原理解说电子的电性质与磁性质.     

光在真空中传播时能量会损耗吗？如果会，那么这些能量去哪儿了？

所谓真空，原本指没有任何实物粒子存在的空间。实际上，这种状态是不存在的。因为根据量子力学，真空也是一种能量状态，其中充满了量子涨落，时刻有虚粒子和虚反粒子对生成和湮灭，但其总能量保持不变。理论上讲，光在真空中传播时能量是不会损失的，因为要使光子能量发生变化，就必须要有其他物质和光子发生相互作用。