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【題記】： “波粒二象性”是量子力學(xué)建立的基礎(chǔ)命題之一，但對此人們一直持有困惑，因為微觀粒子世界是看不見摸不著的，粒子為什么會產(chǎn)生“波粒二象性”運動，這種運動到底蘊含了什么樣的物理規(guī)律？在宏觀物體運動中有沒有“波粒二象性”運動現(xiàn)象？……多少年來，我一直在思考這個問題。 通過研究磁陀螺運動才發(fā)現(xiàn)，粒子“波粒二象性”運動形成的物理機制就藏在磁陀螺運動中，本文正是想嘗試性地從磁陀螺運動的物理原理方面來詮解粒子“波粒二象性”的本質(zhì)問題，并借此拋磚引玉——當(dāng)然，這只是我的“開篇”，要想真正看清“波粒二象性”產(chǎn)生的物理本質(zhì)問題，敬請朋友們關(guān)注下一篇《波粒二象性的本質(zhì)》一文吧！ 1、自旋磁陀螺在均勻磁場中的非閉合曲線運動 在量子力學(xué)教科書中，常用子彈通過窄縫或小孔實驗來與電子通過窄縫或小孔實驗做對照，以說明電子通過窄縫或小孔的行為不同于子彈，就會產(chǎn)生衍射；其實，這種比擬是不合理的，會給人一種認(rèn)識錯覺，因為子彈是經(jīng)典無自旋、無磁性的牛頓粒子，而電子是自旋且有自旋磁矩的非經(jīng)典粒子；并且經(jīng)典的窄縫是沒有磁場性的，而有自旋磁粒子組成的非經(jīng)典窄縫應(yīng)是有磁場性的（要求窄縫寬度很小）。 課程舉例都是沒有磁性的子彈，它們穿過縫時當(dāng)然不會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，如圖-1所示；對此我這里不妨變通一下，用磁子彈通過一個窄縫形式的磁場空間或許更貼近帶有自旋磁矩的粒子的運動特征。 圖-1 如圖-2所示，假如我們用磁性材料做子彈，它一半是S極、另一半是N，當(dāng)把它放到槍膛里被射出，并讓它穿過帶有均勻磁場的窄縫空間，則它在均勻磁場空間中的運動路徑就會表現(xiàn)出直線和曲線二類，其中磁場“0梯度面”上的磁子彈將在均勻窄縫磁場中作直線運動，而在“非0梯度面”上或下空間則將作曲線運動。 這種無自旋的磁子彈在經(jīng)過磁場區(qū)后所產(chǎn)生的上、下擴散運動是由于磁子彈上、下面受窄縫磁場磁極力不相等，即均勻磁場有梯度分布差異所造成的，但直線運動的磁子彈也受磁場磁極力影響，只是其上下面所受磁場磁極力大小相同罷了。 但對于自旋磁陀螺，它在窄縫磁場中的運動要比沒有自旋的磁子彈復(fù)雜得多，因為自旋磁陀螺一方面要受上、下磁場磁極影響，另一方面還會在磁場中作切割磁力線的曲線“進動”。 如圖-3所示，自旋磁陀螺0位于窄縫磁場空間的“0梯度面”上， 1、2則分別位于“0梯度面”上方和下方；當(dāng)它們以相同速度（包括平動和自旋）穿過窄縫磁場區(qū)域時，則在后屏幕上就會看到自旋磁陀螺0、1、2穿過磁場空間后的運動變化是不同的： 圖-3 對于磁陀螺0，當(dāng)它通過磁場空間時，由于其自旋軸上下端所受磁場磁極力相等，說明磁陀螺在磁場中會保持在“0梯度面”上作切割磁力線的曲線運動。 磁陀螺1或2則不同，它們自旋軸一方面要做切割磁力的線曲線運動，另一方面還因受磁場磁極梯度力作用而產(chǎn)生向上或向下的“自由落體運動”，這種運動的合成軌跡就呈向上或向下的曲線運動圖景。 如圖-4所示，如果我們在“0梯度面”上分別發(fā)射S極在上、逆時針自旋和N極在上、順時針自旋的磁陀螺，對N極在上、順時針自旋的磁陀螺而言，由于其磁軸受磁場磁極極化影響就會產(chǎn)生180°翻轉(zhuǎn)，這樣就會在“0梯度面”上形成與S極在上、逆時針自旋的磁陀螺相反的運動曲線，我們在后接受屏上也就會看到一個以Z為對稱軸的磁陀螺分布圖案來。  圖-4 如圖-5所示，如果我們在同一個“非0梯度面”上分別發(fā)射逆時針和順時針的自旋磁陀螺，則它們會在后接受屏上排列成順逆、上下不同且左右以“Z軸”對稱的圖案形式。 按照“衍射”定義，仔細(xì)分析以上自旋磁陀螺通過磁場區(qū)域的不同運動形式，我們會發(fā)現(xiàn)，它們通過磁場空間在后屏幕上落點的分布形式也可以被看作是一種“衍射”行為。 以此為據(jù)，我們是不是可以用之去探討自旋磁粒子運動出現(xiàn)“波粒二象性”現(xiàn)象的本質(zhì)問題呢？ 2、粒子衍射形成的物理機制 2.1、衍射的定義 衍射（英語：diffraction）是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。 在經(jīng)典物理學(xué)中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會發(fā)生不同程度的彎散傳播。假設(shè)將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會有光亮區(qū)域與陰晦區(qū)域出現(xiàn)于觀察屏，而且這些區(qū)域的邊界并不銳利，是一種明暗相間的復(fù)雜圖樣這現(xiàn)象稱為衍射，當(dāng)波在其傳播路徑上遇到障礙物時，也有可能發(fā)生這種現(xiàn)象。 衍射的形式論還可以用來描述有限波（量度為有限尺寸的波）在自由空間的傳播情況；例如，激光束的發(fā)散性質(zhì)、雷達天線的波束形狀以及超聲波傳感器的視野范圍都可以利用衍射方程來加以分析[1]。 對于粒子衍射，我們不妨定義為：粒子通過障礙物或小孔、窄縫空間時會產(chǎn)生偏離原來直線傳播方向運動的物理現(xiàn)象，即產(chǎn)生“轉(zhuǎn)彎”運動現(xiàn)象。 我們知道，原子核、質(zhì)子、電子、光子等都有自旋和自旋磁矩性，也就是說，原子核、質(zhì)子、電子、光子等均可以被看作是一個帶有自旋磁場的小磁陀螺體，它們通過由原子核、質(zhì)子等帶有自旋磁場的粒子組成的窄縫或小孔空間時，會不會產(chǎn)生象上述自旋磁陀螺一樣的“衍射”運動行為呢？如果會，那就說明自旋粒子的“衍射”現(xiàn)象并不能說明粒子運動形式是波動——其實，微觀自旋磁粒子的“衍射”行為實質(zhì)就是它們以一定速度通過窄縫磁場空間時會產(chǎn)生像自旋磁陀螺一樣的曲線運動，這種運動就會使粒子通過磁場空間后在接受屏上表現(xiàn)出所謂的“衍射”圖景來。 2.2、解決粒子衍射問題須關(guān)注的幾個方面 要想真正弄清粒子如電子或光子通過窄縫或小孔空間時會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的物理本質(zhì)，就必須從以下幾個認(rèn)識方面入手： （1）、任何微觀粒子都有自旋與自旋磁矩性，它們就像一個自旋磁陀螺，磁場最強部分位于自旋軸上，如圖-6所示；對此，現(xiàn)代物理學(xué)實驗就可以用“很細(xì)”的磁探針感知物質(zhì)上自旋粒子磁軸的存在，如圖-7所示。[2] （2）、任何自旋粒子在磁場空間中運動都與自旋磁陀螺在磁場中的運動相類似，且遵循自旋磁陀螺在磁場中運動的基本原理（磁場包括均勻和非均勻磁場二種情形）。 （3）、任何粒子流中的組成粒子在平動空間的瞬間排列都不是雜亂無章的，而是有一定 “空間結(jié)構(gòu)”排列而運動著的，如圖-8所示；粒子這種有序排列運動的瞬時“空間結(jié)構(gòu)”就可以被看做是一種流動的“粒子晶格”包體，它們這種“空間結(jié)構(gòu)”排列就像固體晶體中粒子排列一樣井然有序，猶似NaCL晶格；如水、空氣、電、光等粒子流中，粒子的瞬間空間排列都具有“晶格”性，只不過這種結(jié)構(gòu)易受外界因素（如電、磁場，溫度等）影響而產(chǎn)生相應(yīng)變化而已。 圖-8 現(xiàn)在的流體力學(xué)只是用“宏觀統(tǒng)計”理論來研究微觀粒子的大量運動現(xiàn)象，并沒有從微觀“空間結(jié)構(gòu)”組成和粒子個體運動屬性等方面來探究其運動的“晶格”性，也就是說，我們的流體力學(xué)是建立在宏觀現(xiàn)象統(tǒng)計基礎(chǔ)之上的，并不適于研究微觀粒子個體運動和粒子流“空間結(jié)構(gòu)”運動。 為此，我們是不是應(yīng)該建立一門關(guān)于描述“微觀流體''''''''準(zhǔn)晶格’結(jié)構(gòu)”的物理學(xué)呢？——這值得大家去關(guān)注和研究！ 在“絕對真空”（沒有場或物質(zhì)的空間）中，粒子流中微觀粒子的運動不僅是等速的，且會保持一定的穩(wěn)定空間“晶格”結(jié)構(gòu)狀態(tài)——這與量子力學(xué)中真空“波包”思想是一致的。 如圖-9所示，真空中光波包就是一束光子流具有“晶體結(jié)構(gòu)”思想的再現(xiàn)，因為波包體中光子的平動速度分量都是一樣的，否則就不可能在任意時刻內(nèi)保證波包體的完整性和穩(wěn)定性；波包中光子能量的差異主要體現(xiàn)在速度垂直分量不同上；其實，量子力學(xué)的波包可以用人站在一個勻速運動的小車上抖動“繩子”來予以理解，如圖-10所示，波動繩上的組成質(zhì)點的運動形式就可以被看做是對“波包”或“波粒二象性”概念的詮解。 因此說，量子力學(xué)選用“波粒二象性”來描述自旋磁粒子通過小孔或窄縫空間會產(chǎn)生衍射這一現(xiàn)象，其真實用意就是為了體現(xiàn)一束“同步運動”的粒子流中粒子可以具有不同的動能，但因粒子們平動速度相同，那么，就必須引入一個能夠體現(xiàn)其總動能不同的分量，因此選用粒子波動運動就比較合適；因為粒子波動運動不但有一個水平速度，且還有一個垂直振蕩速度，為了描述垂直振蕩速度的可變性（色散環(huán)境下呈現(xiàn)變化），于是又給出了一個“相速度”概念；這樣，一束運動粒子流通過小孔或窄縫時就可以有“群速度”、“相速度”色散中的變異現(xiàn)象，至此量子力學(xué)宣稱“成功解釋了自旋磁粒子的衍射問題”。 對此，我有不同“看法”：在沒有認(rèn)識到粒子都有自旋和自旋磁矩性及小孔、窄縫空間也有磁場存在之前，采用“波粒二象性”來描述粒子衍射問題是可以理解的；但現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)完全揭示了粒子自旋有磁性，且由自旋磁粒子組成的小孔或窄縫空間在一定距離范圍內(nèi)也會表現(xiàn)出明顯的磁場性，在這種情況下為什么我們不去用粒子和小孔、窄縫空間的這種磁屬性本質(zhì)去詮解自旋粒子的衍射，卻還要死抱著用“波粒二象性”觀念去看待它們的衍射問題不放呢？！ （4）、任何小孔或窄縫空間都是有體積的，如圖-11所示，對于粒子入口孔面積而言，可有上、下、左、右多個粒子通道；不同自旋時針方向的粒子通過小孔或窄縫面進入小孔或窄縫磁場空間時，它們的自旋磁軸都會受到小孔或窄縫磁場磁極的影響而產(chǎn)生自旋軸方向的變化（也可稱為磁極化）。 同時，孔或縫的厚薄度對粒子衍射圖案也會產(chǎn)生影響，孔或縫越厚，自旋粒子在此空間產(chǎn)生的水平彎曲度和Z方向運動的距離就會越大，由此形成的衍射圖案寬度也就越明顯。  圖-11 折射或衍射軌跡的彎曲度大小主要由運動光子距離窄縫空間距離大小所決定的，同時還與窄縫空間磁場強弱有關(guān)，即用不同物質(zhì)做成同寬、同厚的窄縫，當(dāng)用同一束光通過它時所產(chǎn)生的衍射圖案將是不同的，季灝研究員在這方面做過此類實驗，有興趣的朋友可以參閱季老師這方面研究的實驗論文。[3] （5）、根據(jù)庫倫磁定理，在“0梯度面”上、下的磁場強度分布遵循1/z2分布規(guī)律，這正是粒子衍射圖案中產(chǎn)生Z分量的根源；如果磁場空間高度足夠大，則從“0梯度面”通過的自旋粒子磁軸就不會感受到磁場磁極的明顯影響，那么，這些粒子通過該磁場空間時就會表現(xiàn)出近似于直線的運動。 如圖-12所示，在光通過窄縫的衍射圖案中，中心區(qū)呈白光就是因為窄縫“0梯度面”附近的磁場強度太弱、不能使通過的自旋光子產(chǎn)生較明顯曲線運動的結(jié)果；對于靠近窄縫磁場磁極區(qū)域，則因磁場強度明顯增大，它對通過的自旋光子就會產(chǎn)生較強的磁影響作用，故自旋磁光子就會形成較明顯的衍射圖案。 （6）、任何衍射現(xiàn)象都是窄縫或小孔空間磁場對通過此空間的粒子不能使其形成閉合曲線運動的結(jié)果，否則，這些粒子就不可能通過該磁場空間，而是在此空間中作閉合圓周運動或被磁場磁極吸附。 如圖-13所示，在均勻磁場外圍，如果磁場B很小或磁場空間水平面積很小，不足以使以v速運動的自旋磁粒子在該磁場空間“0梯度面”上產(chǎn)生閉合曲線運動，那么我們在距離磁場磁極體后一定距離處安置一個接受屏，我們就可以看到自旋磁粒子通過磁場空間后會落在接受屏上，且打到接受屏上的自旋磁粒子會表現(xiàn)出偏離原運動速度方向的現(xiàn)象；這說明自旋磁粒子通過“0梯度面”磁場后會產(chǎn)生運動方向的改變，我們就可以稱這種現(xiàn)象為自旋磁粒子的“衍射”現(xiàn)象（衍射本質(zhì)就是運動粒子通過物質(zhì)空間后會產(chǎn)生速度方向改變的現(xiàn)象，即轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象）；但如果均勻磁場足夠強（如圖-13內(nèi)層磁場），則自旋磁粒子進入該磁場空間后只能在此空間內(nèi)作閉合曲線運動，這樣我們就不會在后接受屏上看到它們飛來的身影——從系統(tǒng)論而言，這也可以看作是一種“內(nèi)吸收”形式。 圖-13 （7）、磁場磁極對自旋粒子磁軸方向都有極化、翻轉(zhuǎn)影響作用。 翻轉(zhuǎn)就是自旋粒子磁軸受磁場磁極影響會產(chǎn)生180°的翻轉(zhuǎn)變化；如圖-14所示，以自旋磁陀螺為例，當(dāng)在它的自旋軸二端施加力偶矩使其翻轉(zhuǎn)180°時，磁陀螺會產(chǎn)生一個垂直向內(nèi)的翻轉(zhuǎn)速度V⊥翻；結(jié)果是磁陀螺的自旋時針方向和自旋軸的N、S極方向?qū)⒊尸F(xiàn)與原來相反的變化。 這種翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象在微觀自旋磁粒子運動中也存在，如將電子看做是一個自旋磁陀螺，規(guī)定它是逆時針自旋且自旋軸上端為S極、下端為N極，如圖-15所示；那么正電子則是電子產(chǎn)生180°翻轉(zhuǎn)的“對稱”粒子，即如圖-16所示。  圖-15 由此推理，電子與正電子本質(zhì)上應(yīng)是同一種粒子。 如圖-17所示，如果我們將正電子沿均勻磁場“0梯度面”射入，則它在接近磁場空間入口處時，因其自旋磁軸受磁場磁極影響會產(chǎn)生180°翻轉(zhuǎn)，并由此產(chǎn)生一個V⊥翻速度，這時它就成了一個S極在上、逆時針自旋的電子，它在磁場空間運動時就會產(chǎn)生一個與V⊥翻方向相反的切割磁力線速度V⊥切；這樣，正電子在磁場空間做切割磁力線曲線運動的合成速度就是V＝V⊥＋V0＇，其中V⊥＝V⊥翻－V⊥切，V= V0 . 圖-17 電流或光束中應(yīng)包括不同自旋時針方向的電子或光子，當(dāng)它們進入窄縫或小孔磁場空間時，磁場磁極就會對這些不同自旋方向的粒子產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)極化影響，使它們自旋軸磁場方向趨于統(tǒng)一；對被磁極翻轉(zhuǎn)的自旋粒子而言，它們在磁場中的運動就與不翻轉(zhuǎn)的粒子運動方向相反，從而使它們通過磁場空間后會產(chǎn)生一個空間“對稱”的衍射圖案（如圖-29所示）。 （8）、任何自旋磁粒子在磁場中作曲線運動，其運動方向的判斷都遵循左手或右手法則，這不僅是陀螺進動方向的判斷法則，也是正電子或電子在磁場中作洛倫茲運動的方向判斷法則——由此可見，自旋磁粒子是可以當(dāng)做自旋磁陀螺來看待的。 2.3、電子、正電子在磁場中的運動 2.3.1、幾種空間磁場對電子、正電子運動軌跡的影響 （1）、電子或正電子在均勻磁場空間運動會產(chǎn)生圓曲線運動軌跡，如圖-18所示。  圖-18 （2）、電子或正電子在軸對稱非均勻磁場空間會產(chǎn)生拋物線運動軌跡，如圖-19所示。 圖-19 （3）、電子或正電子在點對稱非均勻磁場空間會產(chǎn)生拋物線或雙曲線運動軌跡，如圖-20示。 圖-20 （4）、電子或正電子隨距離磁場中心點距離的近遠(yuǎn)不同，它們的運動曲線曲率會產(chǎn)生明顯變化，如圖-21、22所示。 2.3.2、窄縫空間磁場的構(gòu)成形式及自旋磁粒子運動 任何物質(zhì)都是由自旋磁粒子如原子核、質(zhì)子、電子等組成的，如果我們從一塊物質(zhì)中間開一個窄縫，那么這個窄縫在一定寬度下就必然會顯示出這些磁粒子耦合的磁性場來，即窄縫空間在一定范圍內(nèi)應(yīng)是有明顯磁場性的。 （1）、構(gòu)成物質(zhì)骨架的自旋粒子（原子核）垂直排列時，其形成的窄縫空間磁場為均勻磁場，它對其他自旋磁粒子通過該空間時，就會產(chǎn)生改變它們原有運動方向的影響；如圖-23所示，自旋磁電子通過這種窄縫磁場時，會產(chǎn)生“衍射”運動，這是一種“上下型”磁場對自旋磁粒子運動的衍射行為. （2）、構(gòu)成物質(zhì)骨架的自旋粒子（原子核）水平排列時，其形成的窄縫磁場是非均勻磁場，它對其他自旋磁粒子通過此空間時，也會產(chǎn)生改變它們原有運動方向的影響；如圖-24所示，自旋磁電子通過這種窄縫磁場時，也會產(chǎn)生“衍射”運動，其實這是一種“中心型”磁場對自旋磁粒子運動的衍射行為。 圖-24 可見，窄縫空間磁場可以有二種性質(zhì)不同的組成形式，即“上下型”磁場和“中心型”磁場，因此，自旋磁粒子通過不同構(gòu)成形式的窄縫磁場，會產(chǎn)生不同的衍射行為，且它們產(chǎn)生衍射的物理本質(zhì)也就會有差異，具體分析可參閱《磁陀螺運動與現(xiàn)代物理學(xué)漫談（15）——中心型磁場對磁陀螺運動的影響（1）——兼談楊燕實驗與太空磁陀螺運動》一節(jié)。 同時還要注意，均勻磁場空間造成的衍射與非均勻磁場空間衍射是存在差異的：均勻磁場由于有“0梯度面”，在這個梯度面上磁粒子自旋磁軸二極所受磁場磁極梯度力相等，即磁場梯度力之和為0，它就不會產(chǎn)生Z方向的磁場梯度差運動，故在磁場空間后的接受屏上形成的衍射圖案中心可以有粒子存在；相反，對于“上下型”非均勻磁場由于沒有“0梯度面”，故自旋粒子形成的衍射圖案中心就不會有粒子存在；關(guān)于這二種衍射差異形成的物理機制請參閱《磁陀螺運動與現(xiàn)代物理學(xué)漫談（14）—磁陀螺在非均勻磁場中的非閉合曲線運動（2）——兼論施特恩-格拉赫實驗形成的物理機制》一節(jié)。 2.3、光窄縫衍射形成的物理機制 圖-25是物理學(xué)教材中常見的光通過窄縫產(chǎn)生衍射的插圖，從這個圖案中可以發(fā)現(xiàn)： 光束是由光子組成的，光子通過帶有磁場的窄縫空間產(chǎn)生衍射時，會形成水平方向和垂直方向不同彎曲度的光子排列序列，即：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的彎曲度逐漸減小；如果把光子看做是一個自旋并帶有自旋磁矩的準(zhǔn)剛體粒子（像自旋電子那樣），那么，它們在窄縫磁場空間的運動就可以用自旋磁陀螺運動來描繪，如圖-26就可以看做是自旋光子通過均勻磁場空間時產(chǎn)生“衍射”現(xiàn)象的物理機制圖景。 圖-25 但這里卻有一個困惑問題，即圖-25的衍射圖案與圖-28彩虹、圖-29三棱鏡折射所形成的光色排列序列為什么正好相反呢？ 圖-27 原來，我們所得的圖-25光衍射圖案是在窄縫后加了一個凸透鏡的結(jié)果；如圖-29所示，從折射率來看，如果窄縫后面沒有加凸透鏡，則光通過窄縫所產(chǎn)生的光排列序列就會與彩虹、三棱鏡折射所形成的光排布序列一致了。 圖-29 現(xiàn)代物理學(xué)對白光衍射現(xiàn)象通常是從光子運動頻率存在差異的觀點來給予解釋的；但當(dāng)我們用超純頻率的激光作光源時，讓它通過小孔或窄縫時也會產(chǎn)生類似“紅橙黃綠青藍紫”的光“衍射”形式的排列圖案，這就無法再用“頻率差異”去解釋了，如圖-30所示。 圖-30 現(xiàn)代物理學(xué)實驗證明，紫光能量比紅光大，這個能量應(yīng)指動能，這樣說來，同頻率光的平動速度就應(yīng)接近一致；從超純頻激光通過窄縫的衍射圖案中可以看出，越靠近小孔或窄縫邊緣通過的激光光子，其受窄縫磁場磁極的影響就越大，故在Z軸方向產(chǎn)生的垂直運動速度也越大，依據(jù)速度矢量合成法則，則此衍射圖案上的激光光子速度就有V1= V0+ Vz1＞V2= V0+ Vz2，（Z為磁場“0梯度面”到孔或縫邊緣的垂直距離，其中Z2＞Z1）；也就是說，在激光衍射圖案中，越靠近衍射圖案中心的激光光子總動能越小，反之越大。 如圖-31所示，在均勻磁場的“非0梯度面”上作磁螺螺運動的自旋磁光子速度可以分解為水平速度V圓和垂直速度V梯二個分量，且有V螺=V圓+Vz，V圓=C=V∥+V⊥，V梯=Vz. 圖-31 再看白光通過孔或縫產(chǎn)生衍射時，如果∑E紫＞∑E紅，則說明∑V紫＞∑V紅，假如光子群速度均為c，則說明光束波包中光子垂直振動速度分量有V⊥紫＞V⊥紅，那么這個“垂直振動速度分量”的物理含義是什么呢？其實質(zhì)就是小孔或窄縫空間存在磁場梯度對自旋光子磁軸施加力影響所產(chǎn)生Vz分量的表現(xiàn)；而光速c不變，實質(zhì)就是以速度c自由運動的光子，進入磁場空間作切割磁力線時，它在洛倫茲平面（粒子平動速度與磁場磁力線垂直的平面）上作曲線運動的速率不變，仍為c.，這不僅符合“愛因斯坦光速不變”原理，也與均勻磁場中電子“洛倫茲運動速率不變性”原理相一致。 如此看來，越靠近窄縫運動的光子其產(chǎn)生的V螺就越大，產(chǎn)生的折射率也就越大，光子所具有的總動能也會增大。 因此說，白光通過窄縫、小孔或三棱鏡產(chǎn)生衍射或折射時（衍射與折射的物理本質(zhì)應(yīng)是相同的），它們對光“折射率”的影響主要是由光子距離窄縫、小孔或三棱鏡組成原子的原子核遠(yuǎn)近所造成的，并不是說白光中紫光子折射率就一定會比紅光子大；如果紅光子靠近窄縫邊緣或三棱鏡原子核近處，紫光子遠(yuǎn)離窄縫邊緣或三棱鏡原子核處時，那么，紅光子的折射率也可能會比紫光子大，如圖-32所示。 同時，仔細(xì)分析還可以發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦光速不變原理體現(xiàn)的應(yīng)該是動能守恒，他包括二個方面：（1）.光速在任何物質(zhì)中作洛倫茲平面運動時，其曲線合成速度為c不變；（2）.光源中的光子從約束態(tài)變成自由態(tài)時，其運動速度為c，這個速度與光源運動速度無關(guān)，因光源就是它的參照物。 關(guān)于微觀粒子運動動能公式有二個，即E=mc2和E=hf；但這二個公式的物理含義是有明顯差異的：E=mc2指的是光子在自由狀態(tài)下作直線運動的平動動能，E=hf指的是光子在非自由狀態(tài)下作曲線運動的動能，且在同一運動平面內(nèi)有E=mc2=hf=mv⊥2+ mv∥2，c2= v⊥2+ v∥2，如圖-33所示。 圖-33 2.4、三棱鏡折射與色散問題 現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，白光是由七色光組成的，當(dāng)它們進入玻璃三棱鏡以后，其紫光速度最慢，偏折得最厲害，因此，紫光就位于折射光譜序列的下端；而紅光速度最快，偏折得也就比較少，因此，紅光位于折射光譜序列的上端；橙、黃、綠、藍、靛等色光，按波長長短，依次排列在紅光和紫光之間，三棱鏡就是這樣把白光分解成七色光譜的。[4] 對此解釋我有不同“看法”：單從粒子論觀點看，既然紅光速度較紫光塊，為什么紅光所表現(xiàn)的能量卻比紫光??？（如果說是頻率差異所致，這豈不又回到“波粒二象性”老議題上了，如此這般也就將永遠(yuǎn)不可能揭示“粒子波粒二象性”產(chǎn)生的物理本質(zhì)了?。?。 光通過三棱鏡或水珠產(chǎn)生折射問題，就其本質(zhì)而言也是一種光粒子“衍射”行為，不過這種衍射機理不同于窄縫衍射，它是“中心型”非均勻磁場對自旋磁光子運動所產(chǎn)生影響的結(jié)果；具體分析請參閱《磁陀螺運動與現(xiàn)代物理學(xué)漫談（16）—單體磁場對動態(tài)磁陀螺運動的影響（2）—兼談太陽與原子系形成的動態(tài)原理及AB效應(yīng)形成的物理機制》一節(jié)。 我們從“中心型”磁場的磁陀螺運動實驗中得知，“中心型”磁場對自旋磁陀螺運動會產(chǎn)生二種不同的運動曲線軌跡，如圖-34是一種雙曲線運動，圖-35是一種拋物線運動。 玻璃的微觀結(jié)構(gòu)是由硅酸鹽組成的，在硅酸鹽晶體中，硅原子核排列是有序的晶格結(jié)構(gòu)，如圖-36所示；將它做成三棱鏡，其斜面的硅原子核就會錯開排列，這種斜面排列形式就杜絕了光線從硅原子核下方進入鏡體的可能性；如圖-37所示，從硅原子核上方通過的光子有二種類型，它們互呈“180°翻轉(zhuǎn)”對稱，假如一種光子從硅原子核上方通過時會產(chǎn)生雙曲線運動，那么，這種運動就表現(xiàn)為“反射型”偏振光；而另一種光子從硅原子核上方通過時就會產(chǎn)生圓或橢圓形式的曲線運動，這種運動就表現(xiàn)為“折射型”偏振光。 根據(jù)庫倫磁荷定理F=kmQmqm/r2可知,越靠近硅原子核的光子所產(chǎn)生的運動曲線曲率就越大，其透過三棱鏡后產(chǎn)生的彎曲度就越大，并向紫光靠近；反之產(chǎn)生的彎曲度就越小，則向紅光靠近，如圖-38所示。 圖-38 這就是三棱鏡對照射光線產(chǎn)生折射與反射的物理本質(zhì)所在。 3、結(jié)束語 通觀現(xiàn)代光學(xué)理論可以看出，我們對光現(xiàn)象的解釋是一種無厘頭的描述，從“幾何光學(xué)”到“波動光學(xué)”再到“量子光學(xué)”都沒能真正解決光的“波粒二象性”本質(zhì)問題，這是因為光子運動真的具有“波粒二象性”嗎？我看非然！ 現(xiàn)在我們知道了光是由光子組成的，光子具有自旋和自旋磁矩性，但我們解釋光衍射現(xiàn)象時卻曾沒有真正地將它的這些物理屬性運用到“波粒二象性”的詮解上來，這不能不讓人深思！ 光幾何學(xué)和波理論充其量只能算是對光現(xiàn)象描述的理論，根本不是對光衍射形成物理機制本質(zhì)的探討；量子力學(xué)雖然在這方面做過“努力”，但它卻忽略了物質(zhì)空間的磁場性，這是它也無法真正解決“波粒二象性”本質(zhì)的根源所在！ 如果我們從粒子自旋、自旋磁矩性出發(fā)，兼考慮窄縫、小孔空間的磁場性，那就為我們解決“波粒二象性”的本質(zhì)問題憑添了“一種”希望。 本節(jié)正是沿著這一思想去“嘗試”性地思考“波粒二象性”現(xiàn)象出現(xiàn)的物理本質(zhì)問題，但愿這種“嘗試”能夠?qū)V大物理學(xué)研究者和愛好者產(chǎn)生“啟迪”效果，并期望更多“有志之士”關(guān)注這種“思路”的研究與探索！——對此，本人將“感激不盡”！ 但愿“追光”路上，我不再孤獨！ 此文來自新浪“陀螺——上帝擲出的骰子”博客，轉(zhuǎn)載請注明出處。 |
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