黎漢強(qiáng)

(東莞開放大學(xué)教導(dǎo)處，廣東東莞，523000)

0 引言

回想經(jīng)典力學(xué)中沒有令人費(fèi)解的假設(shè)，但到了麥克斯韋在電磁波傳播的方程組中應(yīng)引入了位移電流假設(shè)并預(yù)言電磁波的存在，隨后赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。麥克斯韋的預(yù)言終于得證實(shí)，于是人們就全面認(rèn)可麥克斯韋方程組對(duì)電磁波的解釋，包括對(duì)位移電流假設(shè)的承認(rèn)。嚴(yán)重的邏輯問題就在這里，當(dāng)一種理論可以解釋一個(gè)現(xiàn)象時(shí)，就連這種理論的假設(shè)都獲得承認(rèn)。類似的情況還發(fā)生在狹義相對(duì)論中，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)質(zhì)量損失會(huì)產(chǎn)生大量的能量時(shí)，人們也承認(rèn)了狹義相對(duì)論的假設(shè)，當(dāng)然包括光速極限假設(shè)，可是當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)一些超光速現(xiàn)象時(shí)，例如在一些實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)中微子的運(yùn)動(dòng)速度比光速還快，人們并沒有立即懷疑狹義相對(duì)論的正確性，當(dāng)然我這里所指的是主流現(xiàn)象。其實(shí)，承認(rèn)一種理論附帶承認(rèn)這種理論的假設(shè)本來就無可厚非，但是，在更多的假設(shè)上推導(dǎo)的理論更容易出現(xiàn)謬誤。這就是我感到不踏實(shí)的地方，例如：光子的靜止質(zhì)量為0等等。下面我從幾個(gè)方面去論證我的觀點(diǎn)。

1 靜電場(chǎng)的存在本身就證明了在我們所認(rèn)為的“真空”中存在大量的電磁力子，像空氣一樣包圍在靜電荷周圍

我們常說靜電荷能產(chǎn)生電場(chǎng)，由庫(kù)侖定律給出量化的描述。若進(jìn)一步追問：場(chǎng)是什么？法拉第的答復(fù)是：場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)。再深入一步提問：這種特殊的物質(zhì)來源于哪里？我們知道在靜電場(chǎng)中，帶有靜電荷的粒子本身質(zhì)量沒有發(fā)生變化，場(chǎng)這種特殊的物質(zhì)并不是由帶有靜電荷的粒子發(fā)射出來，場(chǎng)這種特殊物質(zhì)只能來源我們所認(rèn)為的“真空”，但是我們會(huì)問：當(dāng)沒有靜電荷粒子時(shí)，真空并沒有測(cè)量到靜電場(chǎng)的存在，場(chǎng)這種特殊的物質(zhì)去了哪里呢？我認(rèn)為：在沒有帶電粒子存在的情況下，在體積足夠大的“真空”中大量的電磁力子處于無規(guī)則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即在一定的體積內(nèi)，建立一個(gè)坐標(biāo)系，電磁力子的動(dòng)量之和為0是一定體積內(nèi)的電磁力子的數(shù)量，是正整數(shù)。電磁力子的角動(dòng)量之和為0，即：所以，在電場(chǎng)強(qiáng)度為0時(shí)，在現(xiàn)有技術(shù)的條件下無法測(cè)量到電磁力子的存在，但是當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度不為0時(shí)，真空中肯定存在場(chǎng)這種特殊物質(zhì)，而這種物質(zhì)早已存在“真空”里，只是這種特殊的物質(zhì)電磁力子呈有規(guī)律的分布或有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)而已。試想，當(dāng)帶電粒子周圍的電磁力子呈有規(guī)律分布時(shí)（如，在一個(gè)足夠大的封閉空間里，建立一個(gè)極坐標(biāo)系，電磁力子的動(dòng)量之和為0，電磁力子的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量之和大于0 ，兩個(gè)帶電粒子相互靠近，它們周圍的電磁力子呈有規(guī)律分布，當(dāng)這個(gè)帶電粒子周圍的電磁力子相互碰撞時(shí)就會(huì)使這兩個(gè)帶電粒子產(chǎn)生相互作用力（庫(kù)侖力）。

2 電磁波的存在就證明了真空存在電磁力子

大家都知道對(duì)波的定義是：某一物理量的擾動(dòng)或振動(dòng)在空間逐點(diǎn)傳遞時(shí)形成的運(yùn)動(dòng)稱為波。我認(rèn)為這種對(duì)波的描述過于理想化，其一是出現(xiàn)在“在空間中逐點(diǎn)”傳遞上，體現(xiàn)了波在空間傳遞的連續(xù)性，但實(shí)際狀態(tài)下波的傳播不總是具有連續(xù)性；其二，沒有強(qiáng)調(diào)介質(zhì)的作用，以致后來發(fā)展到認(rèn)同電磁波[1-2]的傳播不需要介質(zhì)。我認(rèn)為波的傳播機(jī)理是這樣的：傳播介質(zhì)在某處受到擾動(dòng)或振動(dòng)，通過介質(zhì)間的相互作用或碰撞，把這種擾動(dòng)或振動(dòng)傳播到更遠(yuǎn)的地方，介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，在傳播過程中遵守動(dòng)量守恒，角動(dòng)量守恒，能量守恒定律。也就是說，波傳播的本質(zhì)是介質(zhì)運(yùn)動(dòng)造成的，是介質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳遞，并由此而導(dǎo)致某個(gè)物理量的傳遞。由此可見，波的傳播不能離開介質(zhì)，就像真空不能傳播聲音的原理一樣，但后來很多人認(rèn)為電磁波的傳播不需要介質(zhì)，理由主要是找不到電磁波傳播的介質(zhì)，我認(rèn)為這樣的理由是站不住腳的，用現(xiàn)時(shí)的科技手段找不到電磁波的傳播介質(zhì)也不能說明它不存在。其實(shí)我們看到的光就是這種介質(zhì)，電磁波也是這種介質(zhì)。也許有人會(huì)提出邁克耳遜——莫雷實(shí)驗(yàn)已間接證明電磁波傳播的介質(zhì)（以前所說的以太）不存在，其實(shí)解釋邁克耳遜——莫雷實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以有別的理由(例如地球?qū)@種介質(zhì)的拖曳效應(yīng)）。當(dāng)然我認(rèn)為電磁波傳播的介質(zhì)并不是以前所說的以太，而是一種基本粒子——電磁力子，一種具有靜止質(zhì)量的遠(yuǎn)小于電子質(zhì)量的基本粒子，這種粒子——電磁力子以龐大的數(shù)量在我們所認(rèn)為的“真空”中高速運(yùn)動(dòng)（速度達(dá)到光速量級(jí)），相互激烈碰撞。因?yàn)檫@種介質(zhì)（電磁力子）的存在，電磁波的傳播就變成水到渠成的事，就類似于聲音在空氣中傳播一樣。下面我把電磁波的傳播機(jī)理論述一下。（從機(jī)械運(yùn)動(dòng)的角度）。

3 電磁波的傳播機(jī)理

我們所處的宇宙中充滿著電磁力子，它們都是一些高速運(yùn)動(dòng)，高速自旋的粒子，當(dāng)一個(gè)物理事件(例如：碰撞）在空間發(fā)生時(shí)，必然會(huì)影響其周圍的電磁力子的運(yùn)動(dòng)狀況，但是這種影響存在一定的范圍，是具有一定邊界。

圖1

如圖1所示，有一粒電磁力子在O點(diǎn)處，它們的運(yùn)動(dòng)方向和X軸的正方向一致，它的速度是V1，角速度是ω1，在這粒電磁力子的周圍是一從此“平靜”的（沒有任何擾動(dòng)）、無序的、處于動(dòng)態(tài)平衡的空間，所謂動(dòng)態(tài)平衡的空間是單位體積內(nèi)的電磁力子數(shù)不變（類似飽和的概念），在足夠大的確定的空間內(nèi)，處于任何一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電磁力子數(shù)量不變（主要是指質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向以及自旋角動(dòng)量的大小和方向）。無序空間是指在足夠大的空間內(nèi)，電磁力子的動(dòng)量之和為0，角動(dòng)量之和為0，單位體積內(nèi)的電磁力子的能量之和為恒量（把質(zhì)心動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能相加），電磁力子速率分布規(guī)律不變，電磁力子自旋角速度的大小的分布規(guī)律不變。這粒額外的電磁力子對(duì)于其周圍的電磁力子產(chǎn)生什么影響？首先，這粒速度為V1，角速度為ω1，的電磁力子和周圍的電磁力子（尤其是右邊的）發(fā)生一系列的碰撞，對(duì)其周圍的空間發(fā)生擾動(dòng)；其次，周圍的電磁力子受擾動(dòng)后又對(duì)更大范圍電磁力子產(chǎn)生碰撞，造成更大范圍的擾動(dòng)。但是這種擾動(dòng)是逐漸減弱的，直到消失為止。就在這種擾動(dòng)消失的位置，可把這些位置坐標(biāo)連結(jié)成一個(gè)封閉曲面S，也就是說，這里發(fā)生的擾動(dòng)是有一定范圍的，有一定的邊界S，這邊界S（封閉曲面）所圍成的體積V是確定的，而且體積V的這間是很小的。從O點(diǎn)到邊界S的最長(zhǎng)距離為R1，我把它稱為擾動(dòng)半徑。擾動(dòng)半徑R1會(huì)因“外來”電磁力子的能量大小有所不同。其實(shí)邊界S外的空間里的電磁力子間也進(jìn)行著激烈的碰撞，只是這些碰撞沒有因?yàn)檫@?！邦~外”的電磁力子（V1，ω1）的經(jīng)過而發(fā)生改變，也就是說，這?！邦~外”的電磁力子的經(jīng)過對(duì)邊界S外的電磁力子的運(yùn)動(dòng)狀況沒有影響。

我們知道，電磁波經(jīng)過的空間在傳播電磁波后，這個(gè)空間很快就“平靜”下來重新回到原來的無序狀態(tài)；也就是說，電磁波對(duì)這空間產(chǎn)生的擾動(dòng)很快地消失了。根據(jù)空間里的電磁力子很快恢復(fù)“平靜”性質(zhì)，我們可以把S所包圍的電磁力子看作一個(gè)整體，這樣我們就可以列出以下碰撞方程組（以O(shè)點(diǎn)為極點(diǎn)，X軸方向?yàn)闃O軸建立一個(gè)極坐標(biāo)系）。

其中m是電磁力子的質(zhì)量，V1是“額外”電磁力子的速度，n是封閉曲面S內(nèi)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的電磁力子數(shù)量，Vi是閉合曲面S內(nèi)其中一個(gè)電磁力子的速度,Vi＇是碰撞擾動(dòng)后曲面S內(nèi)其中一個(gè)電磁力子的速度，V1＇是碰撞擾動(dòng)后（即曲面S內(nèi)的空間恢復(fù)“平靜”后），閉合曲面S里釋放出的一?！邦~外”的電磁力子的速度，J是電磁力子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ri是對(duì)應(yīng)于速度為Vi的電磁力子的矢徑，ωi是對(duì)應(yīng)于速度Vi的電磁力子的自旋角速度矢量，ri＇是對(duì)應(yīng)于速度為Vi＇的電磁力子的矢徑，ωi＇是對(duì)應(yīng)于速度為Vi＇的電磁力子的角速度矢量，ω1＇是對(duì)應(yīng)于速度V1＇的電磁力子的角速度矢量。n在擾動(dòng)前后保持不變。

方程①根據(jù)動(dòng)量守恒定律，方程②根據(jù)能量守恒定律得出，方程③是根據(jù)角動(dòng)量守恒定律得出。由于閉合曲面S內(nèi)的電磁力子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在碰撞擾動(dòng)前后保持不變（但擾動(dòng)過程中發(fā)生變化），在碰撞擾動(dòng)前后，閉合曲面S內(nèi)的電磁力子數(shù)量保持不變；也就是：

所以根據(jù)方程組（I），我們可以得出 V1＇ =V1，ω1＇=ω1,這個(gè)結(jié)論有重要的意義：當(dāng)外界的一粒電磁力子（如狀態(tài)為：V1，ω1)對(duì)一個(gè)“平靜”的空間發(fā)生碰撞擾動(dòng)時(shí)，無論一系列的碰撞多么復(fù)雜，直到這個(gè)空間釋放一粒相同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（狀態(tài)為V1，ω1）的電磁力子后，這個(gè)受擾動(dòng)的空間就可以恢復(fù)“平靜”（回到受擾動(dòng)前的狀態(tài)）。這個(gè)狀態(tài)為（V1，ω1）的電磁力子好像是沿直接穿過這個(gè)空間一樣，但實(shí)際上，釋放出來的狀態(tài)為（V1，ω1）的電磁力子不一定是原來的那粒電磁力子，只是它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同而已。在閉合曲面S內(nèi)，原來的那粒電磁力子在碰撞過程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。釋放出來的電磁力子狀態(tài)為（V1，ω1）又對(duì)相鄰的有限空間作碰撞擾動(dòng)，同理，這有限空間最后也會(huì)釋放出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的電磁力子（V1，ω1）， 這樣不斷地重復(fù)進(jìn)行下去，就形成了電磁波的傳播了。連結(jié)釋放出來的電磁力子狀態(tài)為（V1，ω1）通過邊界時(shí)和邊界曲面的交點(diǎn)（圖一的A點(diǎn)就是這樣的交點(diǎn)），會(huì)得到一條直線，所以我們以足夠大的空間觀察電磁波的傳播時(shí)，會(huì)認(rèn)為它是沿直線傳播的，當(dāng)然，當(dāng)發(fā)生衍射時(shí)，就顯得不是直線傳播了。我們觀察磁波時(shí)，并不能看到某一粒電磁力子所產(chǎn)生的信號(hào)，而是大量電磁力子所產(chǎn)生的信號(hào)。

假設(shè)有k個(gè)“額外”的電磁力子在“真空”中傳播時(shí)，我們可以看出有k個(gè)方程組（I）的疊加，這樣就可以使這k個(gè)“額外”的電磁力子在“真空”中傳播，形成電磁波。

4 施溫格效應(yīng)也證明了“真空”中有大量的電磁力子存在

在施溫格效應(yīng)[3-4]中，在超強(qiáng)場(chǎng)的“真空”中產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)，正負(fù)電子這些物質(zhì)不能憑空產(chǎn)生，組成正負(fù)電子的物質(zhì)只能來自“真空”中的物質(zhì)，這種物質(zhì)就是電磁力子。當(dāng)正負(fù)電子相撞湮滅而產(chǎn)生光波，正負(fù)電子里的物質(zhì)重新又分解成電磁力子。在整從此施溫格效應(yīng)的過程中，我們只測(cè)量到電磁場(chǎng)、電磁波、正負(fù)電子。我認(rèn)為過程是這樣的：在超強(qiáng)場(chǎng)中的“真空”中的電磁力子呈有規(guī)律化分布（即建立一個(gè)極坐標(biāo)系后單位體積內(nèi)電磁力子的角動(dòng)量之和不為0）或有規(guī)律運(yùn)動(dòng)，當(dāng)極高自旋角速度而又極低質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度的電磁力子聚集在一起（即電磁力子間距極?。┚腿菀桩a(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)。當(dāng)正負(fù)電子相撞湮滅并產(chǎn)生光波，極高自轉(zhuǎn)動(dòng)能的電磁力子將部分轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到電磁力子的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，這過程中電子里的電磁力子分崩離析，電磁力子間的距離迅速拉大。從電子里分離出來的較高自轉(zhuǎn)動(dòng)能和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)能的電磁力子對(duì)周圍的電磁力子形成沖擊產(chǎn)生光波，這就是質(zhì)量虧損而產(chǎn)生巨大能量的實(shí)質(zhì)，其實(shí)，能量早已隱藏在組成物質(zhì)的電磁力子極高的自轉(zhuǎn)動(dòng)能上，因而無須相對(duì)論的E=△mc2來解釋，這公式用來做經(jīng)驗(yàn)公式倒也無妨。

從施溫格效應(yīng)中可以看出，電磁力子是組成物質(zhì)的基本粒子，電子質(zhì)量是電磁力子質(zhì)量的整數(shù)倍。

5 光電效應(yīng)也說明電磁力子的存在

大家都知道光電效應(yīng)[5-8]說明光具有粒子性，光電效應(yīng)的方程是：Ek=hν-w0。

（h為普朗克常數(shù)，ν為入射光的頻率，Ek為被發(fā)射的電子動(dòng)能，hν為一份光量子的能量。在我看來,一份光量子的能量遠(yuǎn)大于一個(gè)電磁力子所具備的動(dòng)能(包括轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)動(dòng)能)我們之所以在量子力學(xué)中常用hν作為一份量子能量，是因?yàn)檫@個(gè)量級(jí)的能量可令電子發(fā)生能級(jí)躍遷而可被測(cè)量而已。人們?cè)诠怆娦?yīng)所說的電子吸收了光量子的能量hν。那我要問，怎樣吸收？我想人們難以回答。我認(rèn)為，這個(gè)吸收過程就是一群電磁力子和電子發(fā)生碰撞而發(fā)生了動(dòng)能的轉(zhuǎn)移。把光電效應(yīng)的方程改為：

k為參與碰撞的電磁力子數(shù)量，m為電磁力子質(zhì)量，J為電磁力子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Vi為電磁力子碰撞前速度，Vi＇為對(duì)應(yīng)電磁力子碰撞后的速度，ωi為電磁力子碰撞前的自轉(zhuǎn)角速度，ωi＇為對(duì)應(yīng)電磁力子和電子碰撞后的角速度。

這就表明只有“真空”中存在電磁力子才能很好地解釋光電子吸收動(dòng)能量的細(xì)節(jié)，否則難以解釋。

6 脈沖量的制動(dòng)效應(yīng)也說明“真空”有電磁力子存在

人類已發(fā)現(xiàn)多顆脈沖量，發(fā)現(xiàn)脈沖量普遍具有制動(dòng)現(xiàn)象[7-15]，即脈沖量自轉(zhuǎn)速度越來越慢，通過觀察，以脈沖量的自轉(zhuǎn)周期來計(jì)時(shí)，數(shù)千萬年才慢1秒（當(dāng)然不同的脈沖量數(shù)據(jù)不一樣），而且脈沖量表面的線速度很高，有些達(dá)到亞光速，所以脈沖量轉(zhuǎn)速的減慢是由于“真空”中電磁力子對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖量表面產(chǎn)生的阻力。所以，脈沖量的制動(dòng)效應(yīng)說明“真空”不空，彌漫著大量的電磁力子。

7 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀況也證明“真空”中有大量電磁力子

我們都知道微觀粒子的運(yùn)動(dòng)存在不確定性，這種不確定性的根本原因是“真空”中彌漫著電磁力子，微觀粒子和電磁力子發(fā)生碰撞，從而交換動(dòng)能和動(dòng)量。原子核外“電子云”就是這種現(xiàn)象之一。

8 結(jié)論

綜上所述以及對(duì)大量的微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的觀測(cè)，說明“真空”彌漫大量的構(gòu)成物質(zhì)基礎(chǔ)的基本粒子——電磁力子。正是基于“真空”存在大量的電磁力子，電磁波才得以傳播。