历史上从没有人真正对以太海进行过研究,但人们研究过以太海的不同状态,比如电磁场,还有引力场。
很显然,我们无法直接对空间进行观察。如果只是盯着一个电荷附近的空间,得不出任何结论。我们必须再将一个带电的粒子放入这片空间,通过对它的观测,看它的运动状态是否会发生改变,以此来判断电磁场的存在及其特性,进而再去寻找这片电磁场产生的原因。
对引力场的证明同样如此。
那么,我们该如何证明以太海的存在?
同理,直接观察空间是不靠谱的,我们只能通过观察以太海中的粒子和光子,观察它们对以太海的影响,以及以太海对它们的影响,来验证这一点。
在前文中,我们讨论过光子与以太海发生的反应,也讨论过粒子与以太海发生的反应,其实据此已经可以推测出以太海在以太观念中的重要性,因为如果以太海并不存在,那光子就不会再发生移动与振动,粒子也不可能存在。粒子的存在如同以太海中的肥皂泡,是粒子球壳上的单种以太与内外以太元素发生动态平衡的结果。
可以说,维持光子的运动与粒子的存在,这便是以太海最基础的“场作用”。
但这个描述的说服力还不够,因为现代物理学一百多年以来的发展早已“抛弃”了以太观念,人们也找到了脱离以太对这些现象进行解释的方法,而这些解释在逻辑上也是自洽的,所以我们还需要寻找其他具有决定性的证据。
质子—内部光子环形转动模型是一个强有力的证据,因为它由实验测量数据所支撑,可以与相对论效应完全佐证。
此外,我们还能举出另一个强有力的直接例证,通过实验确认以太海的存在:
人为控制光子去影响以太海,然后形成单纯的以太海波动,最后再让以太海的波动反过来影响光子。
到此为止,我们对以太的描述已非常细微具体。比如,我们知道光子和以太海都是由正负以太元素组对形成的结构,知道光子和以太海中的以太元素会发生相互影响,并各自产生相位上的变化。就如同当一艘船在水中行驶时,水面会因为船的通过而产生波纹,而船也会因为水的波纹上下起伏。
当我们通过某种手段,比如用起重机将船搬离水面,这时会看到,虽然船不再从水面激发出新的波纹,但已经激发出的波纹仍然会通过水面向前传递。
回到光子与以太海的反应。当光子在以太海中前行时,以太海会不断释放能量与其发生反应,形成波动。但如果这个光子突然消失,以太海是否还应该继续传递这种波动?我们又该怎样去检验这种波动的存在?
从“物质以太”的模型可以判断,这种波动应该是存在的。因为以太海的波动本身是其内正负以太元素之间距离的周期性改变,而正负以太元素会相互影响,虽然最初的以太海波动是由外来光子引起,但即使外来光子消失,以太海中正负以太元素的相位状态仍应当一层一层地继续向远方传递,这与形成电场的机制类似。
但如果只有以太海的波动而没有光子的偕同,这种波动难以观测。因为造成以太海波动的光子被剥离,单纯以太海的波动不传递能量,只能传递以太海的相位信息,所以我们不能将其直接照向投影屏幕以观察其落点,也不能将其照射向某个粒子以观察粒子物理行为的改变,我们只能通过别的方式来证明其存在。
这种不传递能量,只传递以太海相位变化的以太海波动现象,与“光波”对应,或可称其为“暗波”。这正是一种在现代物理学研究中不曾出现的物理现象。
在以太假说下,光波可被视为光子与暗波这两种以太结构的结合。
下面,我们将通过暗波的机制,来证明以太海的存在。
首先需要获得一束暗波,办法是借助上一节中的折射反射随机实验。
我们把一个光子射向一片半透镜,这个光子可能被反射,也可能被折射。在以太观念的认知下,这取决于这个光子在撞击半透镜表面时的相位状态。
也就是说,在光子撞击作为半透镜的玻璃板后,会有两条可能的光路,即折射光路与反射光路。
图8-8 光子的折射与反射
我们可以将这个过程看成,当光子撞击玻璃板时,撞击点的以太海发生了振动,而且,因为撞击点两边的以太海状态不同[7],使得在撞击点两边同时发生了不同的以太海振动。
光子自身的相位状态决定了它是被反射还是折射,但无论光子最终的光路如何,在另一条没有光子通过的光路上,以太海仍可能以暗波的形式将振动传递下去。
在以太假说下,当一个光子撞击玻璃板时,只要知道光子的去向,也就是正常光波的光路,那另一条光路上就应该出现暗波,这个半透镜将原来的单一光子拆分为一份光波与一份暗波。接下来的问题是:该怎样证明暗波的存在?
波动现象的最主要特征——干涉,给我们提供了解题的思路。
具体而言,就是想办法让被半透镜分开的光波与暗波再次汇合于一点,观察“理论上应该存在”的暗波是否会对光波的行为造成影响。因为暗波源自光子在以太海中造成的振动,所以光波与暗波是以太海的相干波,在交汇时一定会发生波的干涉。
而如果我们想证明暗波的存在,可以借助一个现成的大名鼎鼎的光学实验——延迟选择实验。
延迟选择实验是由爱因斯坦的同事约翰·惠勒提出的。1979年,为纪念爱因斯坦100周年诞辰,人们在普林斯顿召开了一场讨论会,会上惠勒提出了延迟选择实验的构想。对电子的双缝干涉进行进一步思考后,惠勒认为,我们可以“延迟”电子的决定,使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后,再来选择究竟是通过一条缝还是两条。这种说法震惊了当时的学术界[8]。
在最初的构想提出5年以后,几个科研小组真的做了这样的实验:采用光子替代电子,用半透镜与反光镜替代双缝仪器来产生粒子性的光子或波动性的光子。
图8-9-1 延迟选择实验1(www.xing528.com)
如图所示,一个单独的光子从左下方被水平射入仪器,在撞击左下方的半透镜(分光镜)时发生了反射折射随机,光子要么进入折射光路,穿过半透镜并被右下方的反射镜向上反射;要么进入反射光路,被反射向上方并再次被左上方的反射镜反射。
如果我们不在终点位置(即反射光路与折射光路的最终交汇点)放置半透镜,参见图8-9-1,那么光子会沿着折射光路或反射光路,随机在两个不同的显示屏上打出两个明确的光点。这就证明光子传播时具有粒子性,即直线传播,同时也说明单个光子无法同时沿着两条光路前行。如果我们多次重复实验,会发现光子的落点除了随机出现在上述两个明确的位置外,没有第三种可能。
图8-9-2 延迟选择实验2
而如果我们在终点位置放置一片半透镜,参见图8-9-2,虽然射入仪器的是一个单独的光子,但最终在显示屏上我们却观察到光子的落点发生了变化。在增加单光子的射入次数以后,我们会发现在显示屏上呈现出明确的光学衍射图像。这证明在这个过程中光子是波动传播,而且哪怕一个光子也能形成光学干涉现象。
如果不考虑以太,仅仅依靠波粒二象性的观点,延迟选择实验几乎无法获得完备解释。或者说,量子力学有很多不周的诠释,的确有一些诠释可以对其做出解释,但没有一种解释完备到被所有人认可,哪怕是量子论的研究者。
比如说,如果我们在终点位置放置半透镜,就会得到光的干涉图像,这说明单个光子是以“波动”的形态进入仪器,而且能同时通过两个光路,并且在终点自身与自身发生干涉现象。但这与光量子不可拆分的认知相冲突。
上面的思路其实还有些贴近经典物理的思维方式。也有人提出用更“量子力学”的概率波进行解释:光子有一定概率从一条光路通行,也有一定概率从另一条光路通行,而它们分别通过了两条光路,并可以在终点发生干涉(如果在终点处放置了半透镜)。
这种理解将原本具有概率性的概率波,看作必然可以发生物理反应的实体,但也延续了在量子力学中微观世界与宏观世界的物理规则几乎完全不同的思路。
通过这个实验可以清楚地看到,爱因斯坦关于量子力学不完备的观点的确是正确的,但当时量子力学已经建立了70年,而以太观念又被全盘舍弃,量子力学在应用上的正确性无可争议,所以,反正“从来没有人能真正理解量子力学”,连量子论的创立者都如此表示,也就没有人在这里死磕细节了。
但在“物质以太”的观念下,这个实验可以被我们用作一个证明暗波与以太海存在的关键性实验,看似扑朔迷离的现象解释起来并不难:
被射入的这个光子被分光镜分为一份携带能量的光波和一份不携带能量的暗波,它们分别通过了两条光路,且在经过一系列反射以后,光波和暗波到达同一个位置。
如果这个位置点上空无一物,则这两个波会相互穿过,不会发生任何反应,就如同两道普通的光在某一空间点上交错一样。
而如果这个位置点上有一片玻璃,就会发生以太海波动的干涉,并影响光子在显示屏上的最终落点,形成光学干涉的图像。
这的确是单光子形成的光学干涉,这个过程中也的确仅有一个光子,但关键在于,这两条光路上都存在以太海的波动,而光学干涉现象正是由以太海的波动形成的。实验结果并不是单光子与自身形成了光学干涉,而是单光子形成的光波与暗波发生了干涉,至于是否在光子射入仪器后调整终点位置上的那片半透镜,不会影响上述过程。
综上,在以太观念与暗波模型的支持下,以上四个光学现象都可以得到圆满而且简单的解答。
偏振光的随机性与折射反射时的随机性,这两个实验的结果由光子自身的相位变化决定,光子的相位状态会影响其对外的物理反应。我们用属于光子的动态特征来对这两个实验做出解释,并说明光子的以太结构。
而在单光子的双缝干涉实验与延迟选择实验中,我们要关注的是以太海的波动。对于前者,以太海的波动穿过了双缝形成干涉[9],而对于后者,不包含能量的暗波是验证以太的重中之重。这些都是以太海的细节信息,可视为以太海存在的证明。
对于量子力学来说,波粒二象性这种提法与这类充满随机性的光学实验,可谓一切混乱的根源[10]。
正如爱因斯坦与玻尔的争论,这到底说明了量子力学的不完备,还是量子力学的微观细节不可知,本来就扑朔迷离呢?
现在,有了质子—内部光子环形转动模型,有了暗波,也有了前文中所涉及各种物理现象的以太解释,这些都可以作为“物质以太”存在的证明,让一切回归确定,回归可知。
一边是想要为自己正名的“物质以太”观念,一边是难以理解其过程的量子力学解释,我们该怎样选择?
评判的重要砝码还有几个,比如万有引力。实际上,在得出质子—内部光子环形转动模型与暗波以后,万有引力已不再是一个难题。
【注释】
[1]指出一切色彩都可以从红、绿、蓝这三种原色中得到。
[2]决定光子或粒子双缝选择的,是到达缝隙时光子或粒子自身的以太状态,相关内容见下一节。
[3]现代物理学认为,光的波动性是光子本身的内蕴属性。
[4]马吕斯定律表明,一束偏振光通过偏振片时,能够通过的光的比例与偏振光的振动方向和偏振片之间夹角的余弦平方有关。
[5]在物理实验中,相应的器材叫分光镜或半透镜(用玻璃片制作的光学透镜),它可以让一束光分成两束,其中一束被分光镜反射,另一束则发生折射。
[6]在电磁学中,人们通常借助斯涅尔定律来研究这类现象。
[7]在现代物理学中与其对应的是折射率不同或者介电常数不同。
[8]有趣的是,狄拉克也是在这次会议中表达了一些有关以太的正面观点,却无人理会。显然,当时以太这种观点已经被新生的体系压制得暗淡无光。
[9]当光子到达双缝时,光子会选择靠近其正以太元素部分的缝隙穿过。
[10]其实这样的实验人们设计了许多,比如类似的量子擦除实验,甚至如果更进一步,我们也可以对EPR实验进行若干修正,调整这个实验的设计思路,也许会得出与以往不同的结果。
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