作者：彭曉韜
日期：2018.11.22
［文章摘要］：光子是目前物理界主流觀點所承認並常用的概念。但通過本人長時間的細心研究發現：光子是不可能存在的。同時，引力也不可能是引力粒子組成的！聲波更不可能是聲粒子組成的。現就此進行詳細的理論證明。並根據光是波不是粒子觀點對支持光是粒子的幾個典型實驗進行波動學解釋。
一、光子假說概要
光子最初是由愛因斯坦解釋光電效應時提出的，其主要特點包括：具有單一頻率、其動量和能量與頻率成正比。即：光子的動量為：P=h/λ=hf/c； 光子的能量為：E=hf=hc/λ
其中：Ｃ為光速；h為普朗克常數；f為光的頻率；λ為光的波長。
由以上光子的能量與動量公式可知：光子必須為單一頻率且能量與動量均與頻率成正比。
二、光的常見性質
1、速度：在真空中為Ｃ（還需進一步驗證）；在均勻介質中的速度與介質性質和運動狀態有關，一般為恆定值。如在玻璃中一般為真空中的（1/1.3～1/1.7）倍；在不同介質分界面處，光速會發生躍變。特別是從光密介質進入光疏介質時，光速會躍升。如：從玻璃進入真空時，速度將從約20萬千米/秒躍升為30萬千米/秒；
2、遇介質：光遇到介質時會變成反射（散射）、折射（透射）和轉換（熱輻射）等不同運動方向、運動速度及頻率的光。就如下圖所示（脈衝光通過可樂瓶時的高速攝影照片）：光與介質作用使介質成為了新的光源併產生向周圍傳遞的光波。
3、疊加性：光與同頻率的光會發生干涉，實質上是遵循疊加原理的；
4、無限分割性：一個電子或質子同時與宇宙中所有其他帶電體（電子或質子）間存在電磁相互作用，也同時受到這些帶電體的反作用。
三、光不可能是粒子的理由
1、電磁場無處不在決定了光為光粒子的可能性為0：每個電子或質子均在宇宙空間任意位置上產生電場和磁場，且電場和磁場有無限多個頻率。也可以說：每個電子或質子任意時間均與宇宙中其他電子或質子間存在電磁相互作用，且作用頻率任意種之多。同時，電子或質子也受宇宙中所有其他電子或質子的電磁反作用。那麼，如果這種作用是由單一頻率的光子負責完成的，則需要有無窮多個不同頻率的光子與每個電子或質子作用。同時，也受到宇宙中所有其他電子和質子無數多個不同頻率的光子的反作用。也就出現了宇宙中任意空間位置上任意時刻都有無窮多個不多頻率的光子正朝不同的方向運動著！這種情景可能出現嗎？！
2、一般光源的頻率譜均為連續譜決定了光為光粒子的可能性為0：單一頻率的光子不可能組成連續頻率譜的光，如太陽光！就如一個喇叭的振子輸入一個脈衝信息號，輸出的聲波為連續頻率的聲波。因此，聲波不可能是不同頻率的聲子組成的一樣！一個受原子核束縛的電子的脈衝式躍遷運動也會產生連續光譜，不會是單一頻率的譜線！只是在電子躍遷期間，原子核因失去電子而成為了作頻率單一的圓周運動的諧振子，其產生的電磁場為單一頻率的譜線！
3、電磁場在均勻介質中的運動速度恆定決定了光為光粒子的可能性為0：如果光是粒子，則光在均勻介質中的運動速度應該會隨運動距離的增加而衰減，而不可能保持恆速；
4、電磁場在介質交接面處的運動速度、方向的突變決定了光為光粒子的可能性為0：光在介質交接面處會產生反射（散射）、折射（透射）和轉換（熱輻射）光，其運動方向和運動速度，甚至頻率均會發生變化，不可能是單一頻率的光子能完成此項界面轉換的！反射、折射和轉換光均不是原來的入射光！特別是從光密介質到光疏介質時，光速會發生瞬間躍升。這些都是光粒子無法完成的任務。因為，如果是光子的話，則不可能出現瞬間速度躍升的現象！
5、電磁場遵循疊加原理決定了光為光粒子的可能性為0：如果光子攜帶與頻率成正比的能量和動量的話，則光在與其強度、頻率、運動方向相同但相位相差180度的另一束光復合而消失時，就會違背能量和動量守恆定律！
綜上所述，光只能是電磁場，不可能是單一頻率且攜帶與頻率成正比能量的粒子，也不可能具有波粒二象性！
四、幾個支持光為粒子的典型實驗結果的波動學解釋
1、光電效應
照射到金屬表面的光會改變金屬表面照射部位的電磁場，從而會改變此區域的電子和原子核的運動狀態。當照射光的頻率與電子圍繞原子核的運動頻率相近時，就可對相位合適的電子進行同步加速。當被同步加速的電子達到逃逸速度時，就會飛出金屬表面成為自由電子。這也是為什麼不同材質的紅限不同且紅限不隨光照強度與持續時間增加而降低、光電子數量峰值對應的頻率與電子圍繞原子核運動頻率相近、光照頻率高到一定程度時，光電子數量不增反降、光電子與光照方向間的夾角可大於90度的原因所在。這些是用光子無法解釋的。
下面幾張圖是內光電效應中，頻率（波長）與相對靈敏度的關係曲線圖，可清楚地發現：光的頻率愈高並不會提高靈敏度，而是完全相反。不同材料的靈敏度都有相對應的峰值頻率。
2、康普頓效應
X射線與自由電子的相互作用過程可看作X射線被自由電子散射，X射線（電磁波）使自由電子所處空間位置上的電磁場發生變化，進而使電子的運動狀態發生改變，且這種改變與電子瞬時運動狀態有關，即電子原有的慣性運動與Ｘ射線產生的電磁場對電子的作用疊加後，電子將成為新的光源對入射的Ｘ射線進行反射、折射或轉換。而新光源產生的新的Ｘ射線的頻率就與其傳遞方向有關了。就如乒乓球遇到不同運動狀態的球拍時，球的運動方向和速度均會改變，當然頻率也會改變！實質上，單個電子因Ｘ射線改變運動狀態成為新的光源後，其不僅會產生反射、同時會產生各個方向的光波。如果說是一個Ｘ射線光子遇到一個自由電子的話，則作用後也只能是一個Ｘ射線光子向某一特定方向運動而去，不可能在各個方向上均產生不同頻率的次級Ｘ射線！可採用此方法驗證康普頓效應為電磁相互作用而非粒子。實質上，X射線被自由電子散射後，不同方向的X射線頻率不同就可說明其非粒子而是波。因為如果其為粒子，就中應該改變頻率而只能改變速度。否則，就失去了最基本的粒子屬性了！
五、幾個可證明光是波不是粒子的觀測實驗結果
1、邁克爾遜——莫雷實驗
不同運動狀態的光源發出的光，經實驗裝置中的三稜鏡、半透鏡和反射鏡作用後，不會產生干涉條紋移動。這結果恰好證明了光是波不是粒子！因為是粒子的話，不同運動速度的光源產生的光子相對實驗裝置的運動速度會不同，形成的干涉圖像也應該有別！但實驗結果否定了此種情況，只能說明光不是粒子而是波：只有光波在大氣層內的運動速度恆定或光波被三稜鏡分頻和半透鏡分光後的速度僅相對實驗裝置速度恆定在會有這樣的實驗結果出現！
2、三稜鏡分解白光實驗
白光被三稜鏡分解示意圖
由上圖（雖然此圖把光畫成了粒子）可知：頻率越高（波長越短）的光通過三稜鏡後的偏轉角越大。如果按照光子說，則應該是：頻率越高偏轉角越小！因為頻率越高的光子，動能或動量越大，受到三稜鏡同樣的力而改變方向的難度也就越大！這隻能是因為頻率越高的光在三稜鏡中的運動速度越快，因此，其偏轉角才越大。這種現象符合波在介質界面處的變化規律！
3、不同介質界面上光的方向和速度實驗
為文章簡潔些，我們就採用上面的三稜鏡分光圖為例：一般玻璃的折射率n≈1.5，我們暫按1.5計算，則光在空氣中的速度約為30萬千米/秒，在玻璃中約為20萬千米/秒。那麼，光從空氣進入玻璃時速度下降了50％；然而從玻璃出來再次進入空氣時的速度又恢復到空氣中的速度，速度瞬時增加了50％！同時在玻璃界面處光的運動方向也發生了突變！這些是粒子完全不具備的特性。只有波才可能具備此方面的特性！
4、光在均勻介質中的速度實驗
光在均勻介質中的速度恆定是經過許多實驗證實了的。這隻能是波在介質中才具有的特性。如果光是粒子，則其速度應該會隨運動距離的增加而快速降低！就是光具有波粒二象性的話，其在均勻介質中應該會出現二種運動速度，一部分按波的恆定速度運動，一部分按粒子的變速運動。或者，一段時間按波的恆定速度運動，另一段時間按粒子的變速運動，其累計結果也不應該是恆定速度！由此可能：光既不能是粒子，也不能是波粒二象性的非波非粒體！
5、太陽光譜實驗
太陽光頻率譜實測圖
由上圖可知：太陽光的頻率譜在頻率上是連續的，即太陽光中包含無數多種不同頻率成分的光。這種頻率分佈特性是無法用單一頻率的光子來解釋的！因為，太陽瞬時發來的任意一個短暫的光脈衝，都是有無窮多個頻率成分的。我們總不能說：太陽瞬時發出了無窮多個不同頻率的光子吧！
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