新编易经吧吧 关注:22贴子:278
  • 0回复贴,共1

夜晚天空的黑色说明了什么重要的物理学问题?

取消只看楼主收藏回复


站在地球上看,晴朗的日空是蓝色的,晴朗的夜空是黑色的。这是古今中外人人都可以看到的一个不变的自然现象。由于我们从一出生看到的就是这个样子,已经是熟视无睹,因此似乎很少会有人去认真思考这个现象的背后说明了什么重要的物理学问题。
其实,只要我们稍微动动脑子,就会产生出这样的疑问:因为地球在巨大的太阳面前就像一颗沙粒一样,而整个太阳系中又充满了阳光,因此,地球是处在在阳光的包围之中。这样,我们从地球向外太空望去,看到的最近的外太空空间就是充满阳光的太阳系空间。既然太阳系空间里面充满了“阳光”,而我们晚上看见的天空也是太阳系空间,因此按理来说我们在夜晚看到的空间应该是明亮的,而不是黑暗的才对。然而,现实并非如此,为什么?这里面存在一个什么样的物理机制呢?
如果直接回答这个问题的话,我的答案就是:因为“光”(或叫作“光线”也好“光子”也好)本身是“不发光的”。所以,即使外太空里充满了阳光,我们也看不到它。因此夜晚的天空不是明亮的,而是黑暗的。
看到这个答案的人一定会问:如果不发光的话为什么还把它叫作“光”呢?的确,不发光的话是不应该把它叫作“光”的。这就说明,把它叫作“光”确实是一个错误。实际上,“光”是人们对自然现象的错误理解而制造出来的一个误解名词。与此类似的误解现象并不少见。例如我们常说的“日出日落”也是对自然现象的误解而制造出来的词。这些词都应该算是“民间用语”,把它们作为科学术语使用显然是不正确的。但是,在现实中,因为人们在以往的科学研究中使用“光”这个概念有史已久,因此,即使不正确,也还是一时难以彻底纠正,所以本文也还是不可避免地使用这个概念来阐述作者的观点。
“光本身并不发光”的结论很容易验证。除了上述观察夜空是黑色之外,宇航员从太空站在任何时间观测到的外太空都是黑色的。这些都说明光是不发光的。另外,我们也可以用身边的东西做一些简单的实验来证明光本身是不发光的。例如:用完全不反光的黑纸卷成一个长筒。在筒中央附近的壁上开一个小洞以便可以看到筒的内部。然后用手电筒对准筒的一端,从小洞里观察手电筒的发光情况。无论手电筒是开的还是关的,从小洞里都看不到手电筒的“光线”。而从黑筒的另一端却可以看到手电筒的灯光。这说明手电筒打开的时候,它的灯光的确是经过和充满这个黑筒内部的,但我们从黑筒中间的小洞里却看不见光的存在。这就说明:“光本身是不发光的”。
既然光本身不发光,那么我们看到的“光”到底是什么呢?其实这个问题在物理学上早就有答案了:光就是一种电磁波。它和那些不是“光”的电磁波在本质上是一样的。
我们还可以做这样一个实验:在空气非常干燥和干净的夜晚,把一个小手电筒举过头顶对准天空打开,你却看不到手电筒的光。但是,如果把手电筒的方向反过来对准自己的脸,就会看到手电筒的光实际上很亮。这说明你看到的并不是手电筒的光,而是手电筒的灯泡发射出来的“波”对视网膜的刺激结果。也就是说,你是看不到光的。但当你的视网膜被那个叫作“光”的电磁波刺激之后,你就会产生出“看到光的感觉”。这种感觉让人错以为看到的是“光”。当这个波对准天空的时候,因为它不会刺激到你的视网膜,因此你看不到它的存在,但当那个波刺激到你的视网膜时,你就有了看到“光”的感觉。这仅仅是一种感觉而已,其实你看到的并不是光,而是被那个波刺激导致的视网膜上的感觉。只要这个波不能刺激到你的视网膜,你就看不到它。它就是黑暗的。夜晚的时候,由于人处在地球背离太阳的位置上,地球挡住了太阳直射过来的阳光(电磁波),这时外太空中虽然充满了“阳光”,但它不会进入人的眼睛,因此人看到的天空是黑暗的。其实这个道理跟人闭上眼睛是一样的。眼睛一闭上,那个波就刺激不到视网膜了,因此看到的就是黑暗。
这里强调的是“直接的刺激”。没有波直接对视网膜的刺激,人就不会有光的感觉。如果光本身会发光的话,不需要直接刺激视网膜人也应该可以从“侧面”看到它。例如,我们可以从侧面看到苹果甚至很细的鱼线等物体。即使它们不通过直接刺激人的方式(与人保持一定距离),我们仍然可以从侧面看到它们。然而,“光”却不行。我们是无法从侧面看到光的。只有当人的视网膜被它直接刺激之后才能“看到”(实际是感受到)它。所以,光并不是发光的东西,而是不发光的波。因此把它叫作“光”是不正确的。
也许有人会问:可是像苹果那些不发光的东西我们也能看得到,这又是怎么回事呢?这个问题也不难解释。虽然苹果本身不发光,但如果你想要看到它就必须把它放在有光源发出的波可覆盖的范围内。光源发出的并不是光,而是波。波是在不停振动着的。波的振动是以质量场为介质传播的。只要那个波能够传播到苹果的表面,而且波的强度足够强,那个波的振动就会引发苹果表面上的粒子跟着产生谐振。这是场与场之间的相互作用结果。谐振也是振动,因此与光源发出电磁波的过程基本一致。所以,我们看到的苹果其实是光源发射的电磁波激发苹果表面粒子发生谐振后,由苹果表面的粒子振动所产生出来的电磁波刺激到人的视网膜后在人的大脑里形成的图像。如果苹果被放在完全黑暗的环境中,没有受到外来电磁波的作用,苹果表面就不具备产生能够刺激人视网膜的波的粒子振动。那么,人也就看不到苹果了。另外,如果苹果表面的粒子对外来的那个波不产生谐振,我们就看不到苹果了(苹果就是黑色的)。如果光源发出的电磁波是红频(红光)的,我们看到的苹果可能就是红的,如果那个电磁波是蓝频(蓝光)的,我们看到的苹果可能就是蓝色的。这都是谐振的结果。如果没有来自苹果的电磁波直接刺激到人的视网膜,人是看不到苹果的,更谈不上颜色了。
可见,光的本质就是波。至于把它称为电磁波是否合适,还有待今后进一步研究。但它的确是一种物理波,这一点是不容置疑的。当它的频率刚好在红频色谱范围内的时候,它对我们的视网膜刺激后产生的结果就是让我们看到了红色。其他颜色也一样。如果没有这种波对我们视网膜的直接刺激,就算它实际存在于我们的周围,我们也看不见它。因为“光”本身是不发光的。它是一种波,任何人都不可能会从“侧面”看到它。既然光不发光,在科学上就不应该把它叫作光,而应该叫作波。例如把“可视光”叫作“可视频波”,“红光”叫作“红频波”等等。


1楼2013-07-01 09:49回复