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关于光是波动还是粒子的很多争论中,几乎凡提波动性必言介质,如最初的以太论就认为光波动的载体是以太。随着实验和理论的发展,尤其是相对论的发展,以太论破产。之后又有人拿光的粒子性作为光传播不需要介质的辩护,甚至有人认为爱因斯坦因为接受了光量子的观点而认识到光的传播可以不需要介质。这些辩护都很牵强且多此一举,他们在解释一个自己臆想出来的问题:光波传播需要一种外加的介质。而这个问题本身就是和各种关于电磁波的理论和实验相悖的。谁说电磁波一定要有外加的介质呢?电场和磁场本身就是波动的载体(或曰介质)。
先追溯一下人类对波动的认识:
如声波或水波,它们都是一种物质(空气或水)的运动形式,当然从另一个角度,也可以同等的看成是具有此种运动形式(波动)的一种物质。将这种运动形式数学化描述得到抽象模型,我们把所有符合这种模型的运动形式都叫做波动。
电磁波之说,正是由于实验中总结出的电磁现象规律的数学形式(麦克斯韦方程组),导出的电磁运动模型符合了数学上的波动模型,因此我们称之为电磁波。整个理论和实验的发展过程——从法拉第的电磁感应实验,到奥斯特电流实验,再到麦克斯韦总结出电磁规律的方程组并预言电磁波——从来没有要求过电磁波要存在于外加的介质或载体中。电场和磁场就是这种波动运动形式的物质载体(可感可测的存在),同等的,电磁波就是这种互相激发、波动运动的电磁场的物质存在。正所谓运动是物质的运动,物质是运动的物质。——场也是物质的存在形式,采取这样的观点之后电磁波的载体问题就迎刃而解了,这种观点其实正是电磁理论和实验发展出的必然结论。麦克斯韦最初根据他发现的方程组预言了电磁波,这个词从一开始就应该是互相激发、具有波动运动形式的电磁场的含义,已经包含了电场和磁场作为波动运动载体的思想。
十九世纪和二十世纪初的以太论,从维护牛顿时空观的角度看是一个似乎可取的支撑架,但也应该仅限于对电磁波速参考系的限制,电磁波波动运动的介质就是电磁波本身,以太也不可染指。不严谨的以讹传讹之后居然认为电磁波传播还需要什么别的介质,就实在是自己制造麻烦了。
不应苛求古人,但这种对待理论内在的逻辑不够严谨的教训应该吸取。
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GMT+8, 2024-5-2 22:49
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