走向决定性量子力学之一：光子的本性

• 1、南京大学物理系

摘要：阐述了自然界的“手性”现象源自光子内秉的左旋和右旋特性，并以此建立了“手性”偏振光子的波动方程，该方程确保手性光子在传播过程始终遵从能量守恒与转换定律。修正了普朗克的光能量子的假设，指出能主宰光子相关的物理现象和规律的是光子能量的变化率，而不是光子自身的能量。提出了可实现光子波粒二象性完美统一的“光子力”概念，并利用它成功地解释了光电效应、康普顿效应和单光子干涉实验。论文探讨了为什么真空光速不变、为什么物体不能超光速运动，以及时间、空间和参照系之间的关系。指出牛顿力学和狭义相对论之间的真正矛盾的根源在于不同的相互作用机制：在质点动力学中，质点间的作用是无媒介的直接、瞬时和超短程的；而在电磁理论中，点电荷之间的作用是有媒介（光子）的间接、持久和长程的，我们认为爱因斯坦利用运动物体速度大小划分牛顿力学和相对论力学是不合理的。借助光速不变和手性光子的正交性，我们建立了“四维简并时空”参照系和“钟尺联合测量仪”，证明了以速度$u$运动的“钟尺”，会产生一个联合收缩效应：L/T=L_{0}(1-u^{2}/c^{2})/T_{0}，这与狭义相对论的“时钟变慢”和“尺子缩短”不同。论文还阐明了“钟尺效应”不过是光速不变原理在特殊数学坐标系中的“参照系效应”，并不是宇宙时空的真实效应。

关键词： 手性光子 光能量子 波粒二象性 光电效应 光速不变 时空

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