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光子的能量:量子力学认为光子的能量是普朗克常数乘以光子的频率——hν,光子的能量只取决于它的频率,频率越高,能量越大。光子的另一种说法:光子的能量可以表示为它的动质量乘以光速的平方——mc^2,那么光子的能量变化吗?当一个光子是另一个光子的波源时,光子的能量可变,当光子不是波源时,光子的能量不可变。分析、论证如下:

一、光子不是波源

我们知道:频率是由波源决定的,理论上,波源没有变化,频率就没有变化,频率不变,光子的能量就不会改变。这种情况,虽然光子的能量不会改变,但是光子的速度会改变,例如光子在水等媒介中的速度小于光速,如何解析这一现象呢?注:以下的真空,除非特别说明,都指现有理论的真空。

光子在不同媒介可以用方程:mc^2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2——(1)来描述,k是空间常数、Δλ是光在不同媒介波长的变化量、C是光子在不同媒介的速度、c是光子在现有真空理论的速度。现有真空理论的真空,并非是真正的真空。令c=C,则mc^2/2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2,k、Δλ均不能为零,所以现有理论的真空,并非是真正的真空。这一理论解析:光从真空进入水中速度小于光速,再从水中进入真空速度不变——回到光速。分析方程:mc^2=hν=mC^2/2+kΔλ^2/2,由于光子的能量不变,光子从真空进入水中,m、mc^2不变、C小于c,即mC^2/2变小,kΔλ^2/2必然变大;当光子从水中回到真空,m、mc^2仍然不变,kΔλ^2/2变回原来的数值,mC^2/2也必然变回原来的数值,即C等于c光速。

再分析方程mc^2=mC^2/2+kΔλ^2/2或hν=mC^2/2+kΔλ^2/2可知:当k等于零,此时Δλ也等于零,光子的波长既没有拉伸也没有压缩——媒介是绝对的真空,显然光子在绝对的真空媒介是超光速的。

二、光子是波源

频率是由波源决定的,如果光子本身就是波源,那么光子的能量就是可变的。其实,自然界根本就不存在完全相同的两个光子。当光子运动到特殊的空间,即能使光子能量改变的空间,光子的能量必然改变。例如光子运动到强引力场、康普顿散射等。这种情况,根据我在科学智慧火花栏目发的“从宇宙质量损失与质能方程看时间的能量本质——再评《关于古地球质量及重力加速度的计算》续”一文中论证的结论:只要能量变化就会生成时间。对于光子能量变化,必然会生成时间,并且生成时间的倒数就是光子的传播频率,此时光子的能量等于普朗克常数乘以新形成的频率,也就是说,这种情况光子本身既是波源也是光子,是光子从一个光子转化为另一个光子。分析方程:mc^2=mC^2/2+kΔλ^2/2或hν=mC^2/2+kΔλ^2/2可知:如果光速不变,即c=C,则m、ν必然变化、kΔλ^2或也变化。

三、结论

光子的诞生:非光子波源和光子波源。光子在不同媒介运动能量是否变化,决定于光子的动质量或光子的频率是否变化,光子的动质量和光子的频率变化与否是同时进行的——变或不变是统一的。当光子的动质量或频率不变,光子的能量不变——光子并非光源,光子在非真空的媒介传播必然小于光速;当光子的动质量或频率发生变化,光子能量必然变化——光子是光源,光子在非真空的媒介传播可以等于光速,并且必然等于光速,是一个光子变化为另一个光子的情况。