物质温度和辐射的关系(下)
                                                           ——物体的辐射

志勰

本文从物质运动变化的角度去考察物体的辐射问题,从可能性的角度提出了物体温度辐射的作用模式;也从物质作用的角度上考察了辐射定律,发现传统物理学中所建立的辐射定律在物质间作用的角度和理论的对应上,不能满足理论和事件的对应描述。一个直接结果是普朗克定律在物质间作用的对应描述上,是无效的。这将导致以此为基础的量子论的危机。


    在传统物理学中,物体的温度辐射是建立在能量守恒定律的基础上来探讨的。在探讨的方式上,可以认为是纯理论的探讨模式,并且大都是经过实验检验的。这样的说法是依据在传统物理学中的探讨,先假设,辐射体的能量是一个定值,并且这个总能量不能被消失和变化,也不能额外的创生,在这个基础上探讨光的辐射和吸收问题,并在理论上建立这样的规律。这个探讨过程是一种数理过程的探讨,于物质的作用模式是无关的过程。

    现在,我们采用物质作用的模式探讨一下物质的辐射和吸收现象。鉴于传统物理科学中的术语,我在这里仍然将所有的温度辐射叫做电磁波辐射,只是这里需要注意的是这里的辐射指的是温度辐射,在物质运动变化的角度上来说,是电子的变速运动或者电子存在状态的变化过程。这和电流存在的电磁辐射有本质上的区别,这种区别在于经典电磁理论的是否有效性。经典的电磁理论(可以认为麦克斯韦电磁理论或者麦克斯韦方程)在电流形成的电磁辐射是有效的,而电子形成的电磁辐射,经典电磁理论是无效的。

   传统的物理理论对辐射解释的无效性

      在此,我必须先说明一下我在探讨过程中所发现的一个问题。传统物理学所采用的实验得出的规律存在问题。采用热电偶测量的方法所得出的辐射规律实际上是确定的物体对光的吸收过程的某种规律。采用物理的语言描述的过程是这样:

  一个物体确定的温度状态会对外产生电磁作用,这种作用来自于物体中所有的带电粒子的运动状态变化给与物体外界空间的作用。传统物理采用热电偶测量的方法所测定的不是物体所有的带电粒子的温度辐射所提供的总的对外作用,而是这个物体辐射出去的作用给与热电偶的作用。这个过程中有几个不等量。

   第一、物体中所有的带电粒子提供的电磁对外作用之和不等于物体温度辐射提供的总的对外电磁作用。

   物体中所有的带电粒子所辐射的电磁作用会对带电粒子的运动变化产生影响,并影响带电粒子对外提供的总辐射。大量带电粒子无规则的运动变化所发出的电磁辐射是这种作用有相销的作用趋势。

   第二、热电偶所接受到的物体的热辐射产生的数值的量不等于距这个物体在确定距离处物体热辐射的标示量。

   一个确定辐射强度的辐射到物体上,辐射对物体所产生的效应依赖于物体表面的温度、物体表面(如粗糙)程度对辐射的吸收情况。

   辐射和吸收是不同的过程。辐射过程整个物体所有的原子都可能进行辐射,但物体对温度的吸收确只限于物体的表层。

  在某种意义上来说,利用热电偶的方法所得到的物体的温度辐射,实际上是物体的温度辐射对这个热电偶的作用。

   下面我们来看看,物体的辐射情况。

物质对电磁波的辐射

   1、经典的看法

   从玻尔提出原子模型之后,还没有人提出过反对的意见,当然,本人除外,提出了一种新的原子模型(可参见原子论)。在这种模型中,原子核外的电子在确定的电子轨道上运行,在两个电子轨道之间发生的跳跃,当作这个电子发射的一个光子。利用这个理论,可以成功的解释氢原子光谱。将这个理论应用于原子的特征谱线解释是成功的。但是,这个理论对于热辐射是没有任何帮助的。我们知道,热辐射是一种连续光谱,对原子进行量子化的方法不能解决热辐射的连续光谱。即便将量子化的方法引入到分子领域,并建立新的量子化的原则也是一样的,不能解释辐射的连续性,在频率或者波长上。

   在某种意义上来说,在原子发光的问题上还存在电磁领域不能调谐的领域,或者说传统量子理论的局限性。

   从量子论的方法上,我们不能找到对所有电磁波处理的合理模式。至少在电磁辐射的理论中是这样。

  2、 从物质运动变化的角度上来看待辐射问题

   如果我们采用物质运动变化的角度去处理原子的电磁波发射问题,无疑会将光子的发射归结到原子中电子的运动变化或者原子的存在状态发生变化,主要表现为作为物质单元的原子的震动以及作为质量微小的电子在原子中的存在状态的变化。

   在科学实验或者作为经验事实上,已经有足够的事实说明电荷的运动变化可以产生电磁作用。一个加速运动的电荷可以产生电磁波的事实在一个世纪以前就已经被公认,另一方面,电磁波可以对电荷产生作用也是同样的。这已经为将原子对电磁波的辐射和吸收归到原子的的运动变化上提供了依据。

3、物体辐射和吸收电磁波的现象解释的依据

   (1) 如果我们确认电磁波的发射现象从电荷的存在状态来得到其产生的原因。那么一个原子中的任意一个电子的任意一次存在状态的变化,都可以看作它对外发射的一次电磁作用。并且这种电磁波对电荷可以产生作用。

   (2)如果我们确认原子在不断的运动变化,那么除了原子之间的弹性碰撞之外,电荷存在的状态变化所产生的电磁波可以看作对原子产生作用的一种原因。

   (3)两个原子的弹性碰撞必然要改变两个原子中电荷的分布状态,原子中的电荷必然要对外产生电磁作用。

   (4)如果一个电磁作用对于一个正电荷可以产生向左的作用,那么这个电磁作用对一个负电荷的作用必然是向右的。

   (5)如果一个电磁作用给于一个正电荷的作用是沿运动方向加速运动,那么这个电磁作用给于一个负电荷相同的运动方向必然是减速运动。

   (6)如果一个电磁波给于一个电荷的作用是使这个电荷产生存在状态的变化,那么在这个电荷的存在状态的变化过程中,它会对外产生一种新的电磁作用,这种作用必然是和电荷受到的作用是相反方向的作用。(这一点的依据是牛顿第三运动定律和楞次定律)

4、物质原子的电磁波辐射规律

    (1)对物质温度辐射所进行的可能性的描述方法

      原子产生电磁波的问题我在原子论中已经讨论过这个问题(可参见),这里仅就原子的辐射和吸收现象来进一步的谈论一下作为物质对电磁波的发射现象。

    首先,一个物体对外产生的热辐射是大量原子整个群体对外的作用,我们从物质运动变化的角度上探讨必然要面对原子的群体对外的作用。在这个意义上,我们必然要讨论物质原子整体的运动变化,由于微观物质原子的数量非常宏大,我们不能讨论每一个原子的状态,因此,这种讨论只具有统计的意义。另一方面,大量的原子对外的作用可以看作是由所有原子对外作用的和效果,并且这种和效果和每一个原子的运动变化十分不开的,我们还必然要讨论作为原子的个体的运动变化。

     大量的原子都在进行无规则的运动,这在客观事实上是一种经验约定,当然至少在分子运动论发表以来一直将这样的物质存在现象当作经验事实的约定。

     一个物体中相邻的两个物质原子存在着电荷间的电的作用,两个原子不停的在平衡位置震动。两个原子间的作用反映在原子的运动模式上,只存在两种模式,一种是两个原子相互接近,另一种模式是两个原子相互远离。如图:

fshhxshzhwzhhwddgx-1.gif (2607 字节)

      我们可以确定,电荷间任意一次接近和远离,原子中的电荷的在原子中的分布状态都会随着作用发生改变,在这种作用过程中,有一个规律,就是原子中的电子在原子中的分布趋向于合作用力为零的状态。即便考虑到相邻的多个原子的运动变化也同样是这样。如图:

fshhxshzhwzhhwddgx-2.gif (4142 字节)     一个原子运动的同时,原子中的电子也在进行相应的运动变化,这种运动变化是由各个点电荷场间的作用力提供的,并且由于原子不停的变换空间位置,那么电子的存在状态则由于它所在空间电场的瞬时变化而不停的改变空间位置,由于电子限定在原子的空间中,那么它会在原子中的电子在原子中的分布趋向于合作用力为零的状态过程中进行变速运动,并在这种变速运动过程中辐射电磁作用,即:我们通常所说的电磁辐射。

    电子的变速运动过程和原子的震动不是同步的,这是由电子所在的原子中的合作用力为零的特点决定,这一点依赖于原子空间中各个电荷对电子这一点的电场力的合力决定。

   我们可以看到,在多个原子存在的空间中,电子所受到的作用力受到原子的运动状态的影响,原子的运动变化必定是很复杂的,我们不能原子中电子统一的运动变化规律,另一方面,大部分的物质是由分子构成的,这样,无疑给原子的运动变化增加了复杂性。我们不能找到电荷进行某种行为的统一的规律。

   从电荷的变速运动上,我们可以找到一种确定的运动变化规律,这种运动变化规律是建立在方向性的基础上,如图:

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    图中的白球表示的是电子,箭头表示的是方向。沿任一方向电子只有两种变速可能,沿这一方向加速或者沿这一方向减速。

    在原子中电子的加速和减速的问题上还存在的不确定性的问题

    如果我们确立了原子中电子的加速和减速的发射电磁波模式,我们必须确定,电子发射电磁波的方向性问题。如图:

fshhxshzhwzhhwddgx-4.gif (1505 字节)

     图中的黑球表示的是加速或者减速运动的电子,白球表示的是观测点。电子在加速或者减速的运动过程中所发射的电磁波是不是会存在确定的方向性。这个确定的方向性在电磁波的作用上反映如下几种可能性:

     第一、电磁波被确定是传统物理学中的光子特性,即所谓的类似于粒子的特性。这种特性仅反映在电子的变速运动所产生的光子对外界的电磁波作用在空间的大小上,不会因空间的张量属性而发生扩散。比如激光说明了这种情况。

     第二、空间介质对电磁波的传递仅限于沿电子变速运动的方向。而垂直的方向则不能给与其它电荷这种作用。

     第三、电磁波仅看作电子在不同空间位置点对空间介质的作用分布过程。这样的电磁波的作用不具有方向性。但我们在观测的过程中会由于我们观测的不同角度而给与我们的作用不同。给与我们的作用存在观测点的区别。比如:类似于纵向和横向的区别。如:(如图,采用机械震动的类似说明)

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      在一个物体的震动点的垂直方向和平行方向两个点去监测震动点发出的震波,两个监测点检测到的震动是不同的,在a点会观测到纵波,而在b点则会观测到横波。当然,机械振动和空间介质对作用的传递在属性上是不同的,这里仅说明会存在作用属性不同区别。

     第四、电场和磁场对外作用的特点都遵守平方反比定律。前面的文章中我们探讨过这个问题,这是由空间介质的张量属性决定的,另一方面,电磁波可以绕过对应的障碍物也可以采用空间的张量属性来进行说明。那么,这就存在一个电磁波中电磁作用的扩散问题。作为一个电磁波的个体是否会存在这种扩散。

     现有的事实说明这种电磁作用的扩散是存在的,关键是作为一个电磁波的作用个体会存在这种扩散,还是电磁波作用的个体不扩散而整体发生个体分布的扩散。

     我个人认为,这种扩散是不论是个体还是群体都发生扩散,当然,现在只是根据空间的介质属性进行可能性的推理。在空间的介质问题之四 ——光的本性与麦克尔逊—莫雷实验(中)(光的粒子性)中,采用试验对光的属性进行检验就是这种属性的判断方法。

   另一点需要说明的是空间介质的属性我们还不是很清楚,或者说对我们来说仍然还是一种不确定状态。

     目前来说,对有的客观现象还难以解释,比如激光的方向性采用空间介质张量的属性还不能进行说明,但倘若不采用空间介质的张量属性,例如传统物理学中的光量子的特点则不能解释光绕过障碍物的情况。这是需要考虑的问题。虽然可以通过不同的光的属性来进行确定,比如导线中的电流发出的电磁波、原子发出的电磁波、变速运动发出的电磁波等等。如果空间介质的属性不依赖于物体的运动变化而变化,那么电磁波的属性必然有一种统一的属性。只是目前还不能准确的确定这种所有电磁波共同具有的属性。

     在电磁波中会存在两种不同属性的作用,电的作用和磁的作用。我们如何采用这两种不同属性的基本作用对电磁波给与物体的作用进行描述,也需要确定性的确定过程。因为空间介质的属性是未知的。至少在目前为止,还不能确定具体的作用过程。这些需要采用实验的方法确定。

    (2)物质原子的电磁波的辐射规律和物体温度的关系

   第一个问题、一个辐射光子的属性和物体辐射的作用模式

    一个物体中的原子都在进行无规则的震动。原子中任意一个电子的存在状态的变化都对外产生一种电磁作用,并且这种电磁作用会对物体中其它的电荷产生作用。并影响其它电荷间的作用。如图:

fshhxshzhwzhhwddgx-6.gif (2252 字节)

   当我们假设物体中所有原子沿A方向加速的电子都发生确定方向的电磁作用,(由于原子核的质量很大,它所发生的变速运动所形成的电磁波可以忽略不计,大部分的光子都是有可以当作一个提供电的作用点的电子来完成的)并且具有确定的方向。关于原子中所发射的光子具有确定的方向是不得已的办法。给予如下原因。

   从一个电子的变速运动过程中,将电子对空间的作用当作电子在空间任一点的对作用的重新分布在理论上来说是合理的。如上图中一个电子沿A方向加速运动,这个电子对空间作用的分布状态,如果给与A点的作用是空间点的位移逐渐增大,那么这个电子给于B方向某一点的作用则是逐渐减小。这样的结论是建立在静止的空间介质的静态分布状态下的作用。采用这种方法去解释物体辐射问题是错误的。由于物体中的原子是大量的并且方向是无序的,在统计上,我们将不能观测到任何的辐射。这和客观事实是矛盾的。

   一种合理的方法是将电子在空间介质中的存在状态和辐射联系在一起,这样电子在任一空间点所进行的空间分布可以认为是空间介质对确定状态的电子在空间作用的一种传递,这样必然要建立一种方向性了。并且电子的状态变化是与时间有关的,而不是电子在任一空间点位移过程的电的作用的静态分布问题。在某种意义上来说,这是采用惯性参照系描述质点作用的必然结果。

   采用后者的方法可以在辐射中建立电的作用与磁的作用两种基本的作用模式,可以将传统的电磁理论包容进去。

    第二个问题、黑体辐射定律

   传统中所建立的黑体辐射定律是建立在实验的基础上的规律并且涉及到的内容和规律很多,这里仅从微观作用的角度提出辐射和物质作用的看法,仅对几个与本文有关的规律提出看法。

  第一个定律——斯忒藩-玻耳兹曼定律

   对于确定黑体温度的总辐射本领的规律——斯忒藩-玻耳兹曼定律,这个定律建立了物体的辐射和辐射总量之间的关系。斯忒藩根据实验求得绝对黑体的总辐射本领与温度的四次方成正比。表达式是:

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其中fshhxshzhwzhhwddgx-8.gif (1234 字节),称为斯忒藩恒量。玻耳兹曼根据热力学理论也得到了同样的结果,因此这一结果称为斯忒藩-玻耳兹曼定律。

    我手中的资料有限,没有找到玻耳兹曼先生根据热力学理论的推倒过程。但可以肯定的是这是一种统计规律。根据传统物理学中物质的温度和物质原子运动速度的关系,物体的温度同物质分子运动速度的平方成正比,可以得到采用传统热力学中的物体的总辐射能同物质分子的运动速度的8次方成正比。有条件的朋友可以利用这个关系检查一下黑体温度的总辐射能量同物质分子运动速度的关系在玻耳兹曼先生的推倒关系中是不是这样。

    从物质和光子作用的角度上,理论上不能得出这样的关系。原因如下:(如图)

fshhxshzhwzhhwddgx-6.gif (2252 字节)

    根据我们在前面提出的光子和原子中电子的作用规律,如果物体所有的沿A方向加速运动的电子辐射光子,那么这些光子会对A方向物体的表面的原子中的电子产生作用力,并使接近物体A方向表面的电子产生沿A方向减速运动。并影响在同一时刻接近A表面原子中光子的发射。

    在这种作用过程中,电子在这一时刻所产生的变速运动会由于空间介质间的作用而影响原来光子的能量,当然只能是相反的作用。另一方面,光子对电子运动变化的影响上来说,这种效果对于单个的电子的影响是很小的,由于原子核所占据的空间大小只有原子直径的万分之一,原子核所占据的它本身的原子的截面积为亿分之一(这样只是大概估算,实际上原子核受这种作用所产生的变速运动只有电子的1836分之一,对于电子而言是可以忽略不记的,理论上应该采用原子中所有电子的占据的界面积来计算,这种数量级就更微小了。另一方面,电子还会受到相邻其它电荷的作用,由此所形成的变速运动数量级还要减小,后面我们还要在吸收中谈到采用另一种方法来处理这个问题)。换算成原子核和电子所占据的以发射光子的电子为球心,发射光子的截面积那就更小了。但是,物质中原子的数量如果是异常的庞大,这种影响是不能忽略不记的。这种影响主要从如下两方面来表现出来:

           一方面是随温度的升高,分子的运动速度越来越快,分子或者原子中的单个电子所发射的一次光的作用越来越大。

           另一方面是随单位时间内所发射的光子的数量越来越多。

    由于原子中的电子在沿一个方向上所发射的电磁波会影响其它电子沿着一方向的电磁波的发射,并在给与空间的作用上两者之和是相削的模式。这样,电子辐射出黑体表面的能量和黑体中所有原子产生的能量将是不守恒的。并有可能改变光子的能量,如康普顿效应中的波长的变化。(光照射一个物体和物体内部的辐射照射它自己在作用的模式上是相同的,我们不能把它们的作用模式分离开来)

    采用热力学的方法是建立在能量守恒定律的基础上的方法,在这一问题上必然存在分歧。

第二个定律——维恩位移定律

    另一个揭露辐射中物理量之间的关系是维恩位移定律,它揭露了绝对温度同辐射频率具有能量最大值之间的关系。可以表示为:

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    绝对温度T愈高,fshhxshzhwzhhwddgx-10.gif (878 字节)愈小,即单色辐射本领的最大值随着温度的升高而向波长较短的方向移动。其中fshhxshzhwzhhwddgx-11.gif (1088 字节)

    由于b为常数,我们可以得到物体的温度同波长成反比。由于光的频率和波长互为倒数,我们可以得到物体的温度同辐射能量最大值的频率成正比。在将气体分子动能和温度的关系代入进去,那么可以得到气体分子的运动速度的平方同物体单色辐射的最大能量的频率成正比。

   我们知道理论上对辐射总量计算的三个公式

   斯忒藩-玻耳兹曼定律是根据实验结果得出的经验公式,关于能量辐射的公式,通过理论得出的还有三个公式,这三个公式从解释的原因上直接导致量子论的诞生。

    第三个公式、瑞利琼斯公式

   把统计物理学中的能量按自由度均分原理应用于辐射情况:

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  并且仅能适用于长波情况。

     第四个公式、维恩公式

     维恩把辐射体的原子看作带电的谐振子,振子所辐射的波的频率和振子的动能成正比。运用统计方法求得的公式为:

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    fshhxshzhwzhhwddgx-14.gif (1984 字节)

    维恩公式只能在短波和试验曲线吻合。

第三个问题、量子论出现的原因——普朗克公式

   为了摆脱瑞利琼斯公式和维恩公式两个公式对实验的不相吻合,普朗克先生建立了能量量子化的假设。在此基础上建立了普朗克公式。这里不再对这个假设进行讨论,仅就普朗克公式不能和事实相符的一点进行说明。有兴趣的朋友可参见大学物理学。(我在前期的文章中也讨论过这个假设。)这个公式为:

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   其中c为光速,k为玻耳兹曼恒量,e为自然对数的底,h为普朗克恒量。   

   fshhxshzhwzhhwddgx-16.gif (1403 字节)

   量子论的观念因此而引入到物理学中。

   如果我们从本文中电磁波通过空间介质对物质作用的角度去理解物体的辐射问题,那么我们不难理解,为什么瑞利琼斯公式和维恩公式两个公式不能对全波段的能量辐射的总量不能合理描述了。因为在传统物理学中所引入的能量观念是错误的。

   在原子所发射的电磁波和物质原子(也可以说成电子,原子核忽略不记)的作用中,能量是不守恒的,在低频段,电磁波给与电子的作用很小,可以忽略不记,但是,在短波端电磁波给与辐射物体表面原子的作用会大幅增加,并影响该原子对光子的发射。采用谐振子进行普通统计的方法,自然是不能对其进行合理解释的。说明一下的是采用本文所说的方法,由于物质原子间作用的随机性和复杂性,目前我还没有找到合理的统计方法和规则。

       普朗克先生认为能量谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,相应的能量只能取0.ε.2ε.3ε.4ε...nε(n为正整数)等分立的能量数值,振子的能量是不连续的,并且,能量子的能量和振子的频率成正比。当振子在两个能量状态跳跃时,辐射的能量等于一个能量子。

     普朗克公式不能合理解释的地方

       物体的温度辐射是一种连续光谱,而不是分立的,这一点随着物体温度的升高而逐渐明显。将分立的能量子假设应用于温度辐射,首先不能解释温度辐射的连续性。即便采用普朗克公式也是同样的——不能对辐射做出合理的解释。这是从物理的角度上,物理理论给与物理的客观事实解释的物理意义。否则,就不能叫做一个物理理论。

    在本文中提到的前两个定律,都是采用物体对辐射吸收的方法,采用试验的方法得到的经验结论。第三个公式和第四个公式,则是采用两种理论的计算结果,采用试验的方法进行检验发现瑞利琼斯公式仅能适用于长波情况、维恩公式只能在短波和试验曲线吻合。

    普朗克公式虽然对两个公式进行了新的处理方法—— 普朗克先生认为能量谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,相应的能量只能取0.ε.2ε.3ε.4ε...nε(n为正整数)等分立的能量数值,振子的能量是不连续的,并且,能量子的能量和振子的频率成正比。当振子在两个能量状态跳跃时,辐射的能量等于一个能量子。但是,它却不能对能量子的物理意义在物质运动变化上进行解释。

    如果我们确定物体进行温度辐射是就是普朗克先生的假设种的能量子的那样,那么谐振子分立的能量状态只能取0、ε、2ε、3ε、4ε...nε(n为正整数)等分立的能量数值。黑体辐射定律自然是不用说了,那么根据维恩位移定律:绝对温度T愈高,fshhxshzhwzhhwddgx-10.gif (878 字节)愈小,即单色辐射本领的最大值随着温度的升高而向波长较短的方向移动。普朗克先生的这些谐振子如何去区别这种温度的差异呢?并完成这种逐渐单色的移动呢?如果普朗克公式中的这些能量子的能量数值随物体温度的升高而假设能量子跳越的能级较高。并和温度存在确定的关系。那么采用热力学温度统计的方法就可以对这个问题进行解决,但实际上瑞利琼斯公式是不能对物体辐射波长进行解释的。或者维恩公式中把辐射体的原子看作带电的谐振子,振子所辐射的波的频率和振子的动能成正比。运用统计方法也是合理可以解释的。如果是这样,理论上来说瑞利琼斯公式和维恩公式应该是相同的形式。然而,两个公式恰恰是不同的。并表现在长波和短波分别的近似解释上。

    还不仅仅于此,传统的关于辐射的解释理论都存在一个致命的错误,而恰恰被人们所忽视。

5、传统的辐射理论所存在的致命错误

    (1)传统辐射理论不能成立的原因

    遵守能量守恒的原则,传统物理学都是采用对能量子进行统计的方法对物体的辐射进行统计解释的。并且和物理的客观事实相对应。如果我们将试验中证实的物理事实和辐射的统计规律相吻合而看作这些理论是正确的话,那么恰恰相反,由于传统的统计方法上忽略了一个重要的问题。这种吻合只能说明这些理论都和事实不符,只能判做是错误的。

    这个客观事实就是试验中所采用的观测方法是针对于某一个辐射物体进行观测的。在实际的计算上,我们都采用辐射体的表面积进行功率计算,比如:在2000K时,钨丝E(T)为23.5瓦/平方厘米。物体的温度辐射只和物体的表面积有关,而与物体的质量或者总原子个数没有关系。或者说于普朗克假设中的谐振子的数量没有关系,仅依赖于辐射体的表面积。这是经验事实。

    但是,根据普朗克的假设或者能量子的假设来考虑,(如果能量是守恒的)则不是这样了。谐振子的数量越多应该辐射功率越大。计算辐射体的辐射功率的时候,应该和物体的谐振子的数量(原子个数或者电荷个数)成正比,因为能量是守恒的。而不是依赖于物体的表面积。实际上,如果假设能量是守恒的,并且采用能量子的方法来对物体的温度辐射进行解释。这是不能回避的问题。并且在物质作用的原理上,明显和客观事实不符。这种解释方法也是不能成立的。

    在传统的辐射理论上,不仅仅是普朗克公式采用这样的方法对物质辐射的原理进行解释,除了本文提到的几个公式之外,其它的大多也是采用能量子的方法作为对物质温度辐射进行解释。从物质运动变化的原理上,这是不对的。

   (2)对传统辐射理论进行检验的方法

    传统的辐射理论都是采用对微观原子统计的方法得出的结论,但毫无疑问,辐射体的能量谐振子辐射出的能量同谐振子的数量成正比。这样,就提供给我们检验普朗克公式或者传统物理学中的辐射规律的一种简单的有效的方法。

    我们将确定质量的金属物体,比如1千克钨。采用两种加热方法。一种加热方法是将钨做成球型,这样面积最小,进行加热。另一种方法是将这一千克的钨抽成丝状,这样表面积最大。我们这两种加工后的钨进行加热到相同的温度。那么,依据普朗克的假设,两种加热方法加热的钨的对外辐射的功率,理论上应该是相同的。因为谐振子的数量是相同的。只要采用一个辐射温度计测量一下就行了。

    但我想,大量的经验事实都会支持抽成丝状的一千克钨的辐射功率比做成园球状的一千克钨的辐射的功率要大。

6、传统的辐射理论的错误对于物理学的意义

        如果传统的物理学中的辐射理论是错误的,那么无疑对物理学将产生重大的影响。这种影响在于在微观物理上,普朗克常数已经大量的应用于物理规律的解释上。如果对辐射进行解释的普朗克假设是错误的,那么普朗克常数在科学上作为物理的应用将会取缔。对于微观的物理规律将陷入普朗克常数没有任何的意义,或者普朗克常数在经典的物理意义上是错误的。我们就必须寻求普朗克常数在物理意义上的新的解释。但是,基础物理假设是错误的,就很难找到符合物理的意义。这样,20世纪所建立的解释微观物质相互作用的普朗克常数的失效,将导致现有理论对微观物质相互作用的解释失效。

     整个20世纪发展起来的物理学将会处于一种极端的危机状态。以能量谐振子所发展起来的理论包括本文中提到的辐射理论、原子理论、质能转换关系等解释最前沿的微观物理的作用理论在物理上将彻底的失去物理意义。我想,如20世纪初曾宣布的以辐射规律中的普朗克假设为基础上所建立的量子论,所引起的20世纪的科学革命,现在也由于这个假设不能从物理的角度合理的对物理客观事实进行解释,那么这将要导致21世纪的科学革命。现在就处在这个未来的新生理论和旧有理论动荡的前夜。

(注:本文在写的过程里,在时间上先动笔这篇文章,后写的物体对辐射的吸收(最初为物体对辐射的辐射打错了修改于2001.4.5日),对此关于物体对辐射的吸收,您可参见物质温度和辐射的关系(上)——物体对辐射的吸收

2001.4.2


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