光 電 統(tǒng) 一 及 其 起 源

1.光是粒子還是波

光是什么？這似乎是一個(gè)很簡(jiǎn)單的問題。然而，它卻開啟了人類的智慧和視野。對(duì)于光是什么這個(gè)問題，很多人都會(huì)回答：光是太陽發(fā)出來的東西。但這并沒有回答我們真正想要知道的東西。我們想要了解的是：光本身究竟是什么?

歷史上曾經(jīng)對(duì)光的理解做出巨大貢獻(xiàn)的物理學(xué)家牛頓、胡克、惠更斯等，在那個(gè)時(shí)代給出的回答不盡相同。牛頓認(rèn)為光是一束顆粒。按照牛頓的理解，光是以直線行走的，而我們又可以將光束分成很多部分，即阻擋部分的光，剩余的部分會(huì)穿透走了。胡克、惠更斯則認(rèn)為光是波，而非顆粒。光是波這種說法有點(diǎn)奇怪，似乎采用了一個(gè)不太自然的角度來看光。

微粒說和波動(dòng)說是兩種很不相同的理論認(rèn)識(shí)，哪一個(gè)才是正確的？或者說，哪一個(gè)理論能夠圓滿解釋光的現(xiàn)象？折射是光的基本現(xiàn)象，當(dāng)光線經(jīng)過一個(gè)媒介時(shí)，例如玻璃，光線前進(jìn)的方向會(huì)彎曲，更垂直玻璃的表面。如何解釋光的折射現(xiàn)象？根據(jù)牛頓的粒子理論，當(dāng)光線照射到界面上時(shí)，光的粒子會(huì)感受到有一股力將它們拉向媒介內(nèi)，這些粒子前進(jìn)的方向便會(huì)改變，因而造成光的折曲；當(dāng)光線離開玻璃時(shí)，粒子會(huì)感受到相反的力，光線會(huì)折向另一側(cè)。按照胡克和惠更斯的波動(dòng)理論，光是波，當(dāng)波照射在界面上時(shí)，波會(huì)在媒質(zhì)內(nèi)減慢速度，使波前速度減慢，以致光線彎曲，這就是波動(dòng)理論對(duì)折射現(xiàn)象的解釋。這兩種解釋可以得出不同的結(jié)論：在粒子理論中，光在媒介里的速度比較快；在波動(dòng)理論中，光在媒介里的速度卻比較慢。

在科學(xué)界，你可以提出不同的理論，得到不同的結(jié)論，但正確與否要由實(shí)驗(yàn)來判斷。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在媒介內(nèi)光的速度會(huì)比較慢，這告訴我們波動(dòng)理論勝出。波動(dòng)理論除了能夠解釋光在媒介內(nèi)會(huì)減慢速度，還有更加奇妙的預(yù)測(cè)。光作為波，會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)你將兩個(gè)波并排疊加時(shí)，即波峰對(duì)著波峰、波谷對(duì)著波谷，便會(huì)形成一個(gè)較強(qiáng)的波；如果將兩波調(diào)至波峰對(duì)著波谷、波谷對(duì)著波峰，兩波合起來便會(huì)互相抵消。按光的粒子說是沒有這個(gè)現(xiàn)象的。在光的粒子理論中，當(dāng)我們將兩部分粒子放在一起時(shí)，光的強(qiáng)度會(huì)增加；在光的波動(dòng)理論中，兩個(gè)波放在一起同樣會(huì)增加或減少光的強(qiáng)度，這取決于它們?nèi)绾闻帕?。?duì)于光波的疊加，如果光的強(qiáng)度增加，稱為相長干涉，反之，如果光的強(qiáng)度減少，則稱為相消干涉。

我們可以通過牛頓環(huán)這個(gè)實(shí)驗(yàn)來觀察光的干涉現(xiàn)象。把凸玻璃置于另一塊平面玻璃上，這樣它們之間就有細(xì)少的空氣層。當(dāng)光線照射時(shí)，光線會(huì)分別被玻璃面和鏡面反射。如果兩條光線能夠波峰對(duì)著波峰、波谷對(duì)著波谷排列，相長干涉便會(huì)發(fā)生；如果光線照射到另一處位置時(shí)，波谷對(duì)著波峰，則會(huì)發(fā)生相消干涉。在凸玻璃和鏡的中央，凸玻璃的底面和鏡的上面互相緊貼著，這時(shí)光線是同相位的。當(dāng)光線遠(yuǎn)離中央時(shí)，空氣層就會(huì)越來越大，最終，反射光線會(huì)發(fā)生相消干涉。這就解釋了為何會(huì)首先看見暗帶。當(dāng)距離越來越大時(shí)，兩波會(huì)再次排列，你就會(huì)看到亮帶。如此類推，這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓我們看到了光就是波的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

如果實(shí)驗(yàn)采用不是單色光，而是普通白色光，仍然可以看見環(huán)帶，而且還有顏色。這時(shí)仔細(xì)看亮環(huán)的外緣，會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色是紅色和黃色。為何會(huì)是這樣？原因在于白光中擁有所有顏色的光。對(duì)于某些顏色的光，第一個(gè)暗環(huán)會(huì)較為靠近中央，但對(duì)于另一些顏色的光，環(huán)帶會(huì)較遠(yuǎn)離中央。對(duì)于藍(lán)光而言，相消干涉首先發(fā)生，藍(lán)光暗環(huán)較為靠近中央。這時(shí)看不見藍(lán)光，我們所能看見的就是紅光和黃光。所以，中央亮斑外緣是紅色和黃色。紅光和黃光接著發(fā)生相消干涉而形成暗環(huán)，所以亮環(huán)的外緣是紅色和黃色。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅解釋了光的干涉和折射現(xiàn)象，更讓我們理解了究竟什么是顏色。我們所看見的不同顏色，它出自于不同的波長。牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)告訴我們，藍(lán)光的暗環(huán)比紅光的暗環(huán)較靠中心，所以波長較短的是藍(lán)光，較長的是紅光?？梢哉f，從顏色到干涉，波動(dòng)理論都能夠圓滿地解釋很多光現(xiàn)象。

但是，這一圓滿的光波動(dòng)理論有一個(gè)重大缺陷：如果光是波，那么，光波到底是由什么東西的振動(dòng)產(chǎn)生的？

2.光的傳播媒介和偏振

由于光能穿過真空，這使我們很難理解為什么光是波。假如真空真是什么都沒有，那么真空中的光怎么可能是波？反之，將光看為粒子卻好理解些，因?yàn)榱Ｗ邮且恍┪覀兎旁谡婵绽锏臇|西。光作為粒子進(jìn)入真空就有了一些東西，就出現(xiàn)光了?？墒菍?shí)驗(yàn)告訴我們，光是波而不是粒子。這就意味著真空并不是什么都沒有，因?yàn)椴ū仨氁擅浇閬沓休d，只有媒介振動(dòng)才會(huì)有波?？磥恚瑢⒄婵障胂鬄楹Ｑ蟊容^恰當(dāng)，我們就好比是海洋里的魚。由于生活在海洋里面,我們當(dāng)然不會(huì)感到水的存在。如果用這個(gè)海洋圖像，就容易明白光的波性。海洋里的水發(fā)生振動(dòng)將產(chǎn)生波，這就是光波了。至于海洋里的氣泡、魚和其它東西，那就是物質(zhì)。這種可以承載光波的媒介稱之為以太。引入以太這這個(gè)概念，可以得到一個(gè)能幫助我們理解光波的圖像。但是,光的意義并不如此簡(jiǎn)單，它作為波是一種有內(nèi)在意義的波，并不適合被看成是液體中的波。

如何證實(shí)光波有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要分析光的現(xiàn)象。有些晶體，它們有一種被稱為“雙折射”的現(xiàn)象。把這種晶體放在報(bào)紙上，你可以看見上面的字有雙像的效果。人們對(duì)于這種現(xiàn)象一度感到非常疑惑，百思不得其解。其實(shí)，在肯定光是波之前，牛頓曾試圖用粒子說來理解雙折射現(xiàn)象。他假設(shè)有兩種光粒子，它們有不同的折射。
?    當(dāng)然，也可以利用兩種波來解釋雙折射現(xiàn)象。光不只是波，它還是很特別的波。由于波是一種振動(dòng)，那么波的不同振動(dòng)方向就代表不同的波。光有兩種振動(dòng)，即垂直振動(dòng)和水平振動(dòng)。這兩種不同的振動(dòng)或稱兩種不同方向的振動(dòng)，叫做“偏振”。雙折射晶體對(duì)這兩種偏振有不同的影響，導(dǎo)致其傳播速度也不同。正是因?yàn)閮煞N偏振有不同的速度，它們彎曲的程度亦不相同，故有不同的折射。因此，雙折射現(xiàn)象（雙像現(xiàn)象）揭示了光的另一種秘密：光不只是波，而且是帶有偏振的波。通常所說有兩種光，意思即為兩種偏振方向的光。
?    對(duì)偏振現(xiàn)象，可以利用偏振分光鏡來檢測(cè)。客觀存在的光包含兩種方向的偏振，而偏振分光鏡只準(zhǔn)許某一偏振的光穿過，對(duì)其它方向的偏振光有阻擋效應(yīng)。隨機(jī)偏振的自然光通過偏振分光鏡后，所有光線只在某一方向振動(dòng)，這時(shí)如果加第二塊偏振分光鏡，并將其旋轉(zhuǎn)90°，所有的光就會(huì)完全被阻擋（上圖中的檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)90°即偏振為I的光線消失）。這表明光的振動(dòng)方向垂直于傳播方向，因而稱這種偏振為橫向偏振，這種波就稱為橫波。

光波有兩種橫向偏振，這告訴我們，先前假設(shè)真空是可以承載光波的以太，它不可能是液體。這是因?yàn)?，液體的粒子是隨機(jī)分布的，在液體內(nèi)的波是由壓縮和解壓引起的，你擠壓它，它會(huì)有密度聚集；你解壓它,它會(huì)發(fā)散密度，這就表征為波。這種對(duì)液體的擠壓或解壓引起振動(dòng)的方向與傳播的方向一致，所有，這種偏振叫縱向偏振，相應(yīng)的波叫縱波。

要產(chǎn)生橫波，媒介必須發(fā)生剪切變形，但這在液體里很難實(shí)現(xiàn)。其原因是，液體中的粒子在沒有另外因素影響的情況下，液體粒子隨機(jī)分布的組合規(guī)律不會(huì)因剪切而發(fā)生任何改變。所以，液體只有縱波，沒有橫波。也就是說，以太不可能是液體，把以太比喻為液體的海洋是不太準(zhǔn)確的。

既然排除了以太是液體的說法，那么是否可以認(rèn)為以太是固體空間的特性呢？我們知道，固體粒子的排列是有規(guī)律的列陣，如果剪切變形粒子列陣，當(dāng)然可以得到不同的形狀。在固體里，也確實(shí)有一種波擁有與傳播方向垂直的振動(dòng)，也就是前面提及的橫波。這視乎可以把以太比作固體，但固體是可以被擠壓或解壓的，即固體不但有橫波，而且還有縱波。但是，光波只有兩種橫模，并沒有縱模。因此，以太是固體的說法也不能成立。

只有兩種橫模而沒有縱模，說明光波不是普通的波，而是非常特別的波。正是因?yàn)楣獾倪@類特別的性質(zhì)，只有縱波的液體和同時(shí)擁有縱波和橫波的固體，都不能作為承載光波的媒介以解釋光的特性。這使我們感到困惑：光是波，它不是液體里的波，也不是固體里的波，它在什么媒介里的波才是光波？人們還嘗試推測(cè)了很多其它的東西，也都沒有找到一樣物質(zhì)可以支撐有兩種橫向偏振光波的。太困繞人了，難怪愛因斯坦說對(duì)于光“思考了幾十年都沒有搞清楚”！一直以來，很多人放棄了對(duì)以太的構(gòu)思，恐怕是因?yàn)椴恢朗裁疵浇槟艹休d光波，因而認(rèn)為以太不存在。但亦有人鍥而不舍，轉(zhuǎn)折點(diǎn)往往來自一些意想不到的地方。

3.光是一種電磁波

在知道光是波之前好多年，人們發(fā)現(xiàn)具有磁性特質(zhì)的物質(zhì)，也就是指南針。微小磁性物質(zhì)是如何分布在磁石周圍的？把一些鐵粉撒在磁石周圍,可以看到相應(yīng)的線狀排列。這使科學(xué)家們感到十分好奇，如法拉第。他認(rèn)為物質(zhì)（物體）必須觸碰才能互相作用。可是，兩塊磁石沒有相碰就有力的作用。所以法拉第便認(rèn)為磁石的周圍可能有一些力的場(chǎng)，這是力場(chǎng)在觸碰另一塊磁石，雖然看不見力場(chǎng)，但它們是存在的。

力場(chǎng)的構(gòu)思并不是什么新鮮事，很多人相信，一些有魔力的人就會(huì)擁有這種“場(chǎng)”或“光環(huán)”。磁石是一種有力場(chǎng)的物質(zhì)，這種力場(chǎng)在科學(xué)界被稱為磁場(chǎng)。

另一種與光有關(guān)的現(xiàn)象便是電。例如暴雨天氣出現(xiàn)的閃光是由雷電造成的。當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到布與琥珀摩擦可以產(chǎn)生電荷之后，就可以對(duì)電做定量化的實(shí)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)。一支琥珀棒經(jīng)過摩擦，它會(huì)帶上電荷。與磁石類似，兩支帶電的琥珀棒可以產(chǎn)生互相作用，表明電荷不用通過接觸也可以發(fā)生作用，即電荷也會(huì)產(chǎn)生力場(chǎng)，這就是所謂的電場(chǎng)。電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)能與另一個(gè)電荷接觸而互相作用。

最初，電和磁被視為兩種獨(dú)立分開的現(xiàn)象。后來，研究發(fā)現(xiàn)這兩種現(xiàn)象是彼此相關(guān)的。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時(shí)，流動(dòng)的電荷可以在電線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而移動(dòng)的磁石也可以產(chǎn)生電流。用一根電線、一塊磁石和安培計(jì)做實(shí)驗(yàn)，如果將磁石移動(dòng)并通過電線，安培計(jì)顯示有電流產(chǎn)生，即移動(dòng)磁石會(huì)產(chǎn)生電流。

麥克斯韋為相關(guān)實(shí)驗(yàn)作出了總結(jié)，我們必須在最基本的層面上理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。移動(dòng)電荷所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，實(shí)際上是由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的。類似，移動(dòng)的磁石改變磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。移動(dòng)磁石導(dǎo)致的電流，是由變化的磁場(chǎng)而導(dǎo)致的電場(chǎng)所產(chǎn)生的?？紤]當(dāng)磁石移向金屬環(huán)時(shí)的時(shí)候，環(huán)中心位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度逐步增加，所增加的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生環(huán)繞環(huán)的電場(chǎng)。這種環(huán)繞著的電場(chǎng)迫使導(dǎo)體里的電子流動(dòng)就產(chǎn)生了電流。這是解釋磁石移動(dòng)為什么可以產(chǎn)生電流。

電生磁，磁生電，這是非常有趣的事情。將電場(chǎng)引致磁場(chǎng)或?qū)⒋艌?chǎng)引致電場(chǎng)出現(xiàn)的現(xiàn)象能引申出非常重要的結(jié)果，即預(yù)言了波的存在。要理解這種被稱為“電場(chǎng)和磁場(chǎng)”的波？必然涉及到正、負(fù)電荷的概念。當(dāng)一個(gè)正電荷與另一個(gè)負(fù)電荷重合時(shí)，它們相互抵消而不產(chǎn)生電場(chǎng)。而如果將兩種電荷分開時(shí)，電場(chǎng)E會(huì)圍繞著電荷，正負(fù)電荷分開的過程就是電場(chǎng)強(qiáng)度增加的過程。根據(jù)麥克斯韋定律，變化的電場(chǎng)E會(huì)產(chǎn)生環(huán)繞電場(chǎng)的磁場(chǎng)B，而磁場(chǎng)也在不斷地改變著，反過來又導(dǎo)致環(huán)繞磁場(chǎng)的電場(chǎng)出現(xiàn)。如此類推，就產(chǎn)生了電生磁，磁生電。所謂傳播的電場(chǎng)和磁場(chǎng)亦是電磁波了。

其實(shí)，物理學(xué)家們?cè)缫呀?jīng)對(duì)電場(chǎng)引致磁場(chǎng)或磁場(chǎng)引致電場(chǎng)作出了很多實(shí)驗(yàn)，麥克斯韋不過是建立方程式來描寫這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。麥克斯韋用他的方程計(jì)算電磁波的速度，發(fā)現(xiàn)電磁波和光波擁有同樣的速度，據(jù)此他下了一個(gè)結(jié)論：光波就是電磁波。

研究電和磁可以對(duì)光波的內(nèi)在本質(zhì)有更深入的理解，使我們明白電、磁和光是統(tǒng)一的，是同一物理實(shí)在的不同物理現(xiàn)象。光的電磁理論可以解釋光的偏振。光在水平方向傳播，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)的振動(dòng)方向是垂直于傳播方向的，所以電磁波是橫波，它的兩種偏振都是橫向的。

光的電磁理論使我們對(duì)光有全面和詳細(xì)的理解，但是，問題依然沒有完全解決，我們?nèi)匀徊恢朗裁礀|西的振動(dòng)能夠產(chǎn)生光波。更具體說：電場(chǎng)和磁場(chǎng)描繪的只是光波的振輻，強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)應(yīng)的是強(qiáng)光和強(qiáng)振動(dòng)，還不知道是什么東西的振動(dòng)對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)。在課本和老師反復(fù)論述中，我們接受的還是：電場(chǎng)就是電場(chǎng)，磁場(chǎng)就是磁場(chǎng)；電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)。最后就慢慢的忘記了一開始的問題：到底什么東西的振動(dòng)對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)。盡管很多人認(rèn)為這是一個(gè)無知的問題，卻不能抹去這個(gè)難解的困惑。

4.光是弦網(wǎng)液體中的波

什么東西振動(dòng)對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)？什么東西振動(dòng)對(duì)應(yīng)于光波？償試“液體”行不通，因?yàn)樗挥锌v波；類比“固體”也行不通，因?yàn)樗瑫r(shí)有縱波和橫波。我們想要知道的是：什么媒介中只有兩種橫波，什么媒體的振動(dòng)對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)。

首先必須搞清楚，為何液體和固體里的波有所不同。液體和固體里的粒子存在方式是不同的，不同存在形式的粒子造成不同種類的波，這被稱為演生原理。在凝聚態(tài)物理學(xué)中，演生是一個(gè)重要概念，演生原理強(qiáng)調(diào)的是粒子的存在方式。要了解不同物質(zhì)的性質(zhì)，就要了解物質(zhì)里的粒子是如何存在的。

在液體里，粒子是隨機(jī)分布的，粒子的存在方式是隨機(jī)組織。當(dāng)粒子以隨機(jī)組織存在時(shí),只有擠壓能改變組織的構(gòu)型，剪切變形不能對(duì)粒子分布起任何作用。因此，隨機(jī)組織只有縱波，沒有橫波。這也解釋了為什么液體沒有形狀。在固體里，粒子往往排列成有規(guī)律的列陣，比如晶體就是一個(gè)以粒子點(diǎn)陣為存在形式的組織。不同的固體組織導(dǎo)致的是不同的波，擠壓變形和剪切變形都能改變組織的構(gòu)型(即引起粒子排列發(fā)生變化)。所以，固體里既有縱波，又有橫波。這也解釋了為什么固體有形狀。

從演生原理的角度來看，我們可以更準(zhǔn)確地提出問題，切中要點(diǎn)：什么樣的粒子組織可以產(chǎn)生擁有兩個(gè)橫模的波？假如粒子隨機(jī)分布，就是液相，這行不通；假如粒子排列成有規(guī)律的列陣，顯然也行不通。那么什么樣的組織才行得通？這個(gè)問題已經(jīng)困擾了我們100多年。

現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，有一種粒子構(gòu)成的組織，它可以產(chǎn)生只擁有兩個(gè)橫模的波。在這個(gè)媒介里，粒子首先排列成弦，就好像聚合物一樣，這些弦充滿了整個(gè)空間而形成弦網(wǎng)。也就是說，構(gòu)成弦網(wǎng)的粒子的存在形式，象是在液體中隨機(jī)地、波動(dòng)地漲落著。但這并不是光波的全部。

弦網(wǎng)的隨機(jī)漲落與液體相似。對(duì)這種波動(dòng)和隨機(jī)漲落的弦網(wǎng)，稱為弦網(wǎng)液體。我們想了解,弦網(wǎng)液體里的波會(huì)是怎樣？

在粒子隨機(jī)分布的液體里，波動(dòng)只能是粒子密度波，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)縱波。同樣，在弦網(wǎng)液體里，波動(dòng)也是密度波—弦密度波。換一句話說，在弦網(wǎng)液體里，出現(xiàn)有些地方有較多的弦，有些地方有較少的弦，就是弦密度波。不同于粒子，弦是有方向性的，弦密度由一個(gè)矢量來描寫的，弦的方向就是矢量的方向。由于弦是連續(xù)的，弦密度的變化方向總是垂直于弦的方向，而弦密度波的運(yùn)動(dòng)方向也就是弦密度的變化方向。這就意味著，弦的方向(即弦密度矢量方向)總是垂直于弦密度波的運(yùn)動(dòng)方向，即弦密度波是一個(gè)橫波，而且只有橫波，沒有縱波。

按照弦網(wǎng)液體的定義，我們終于找到了以太，它是一種可以承載兩種橫向偏振波的媒介，這樣的媒介就是存在于以太中的弦網(wǎng)液體，我們所謂的以太指的就是弦網(wǎng)液體。于是，光或電磁波就是弦密度波，弦密度矢量對(duì)應(yīng)的正是電場(chǎng)，弦的方向也就是電場(chǎng)的方向，一定空間區(qū)域內(nèi)弦的多少表征的是電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。這樣就解釋了光、電、磁的起源。

可能有人要問：光的起源一定是弦網(wǎng)液體嗎？我相當(dāng)肯定，弦網(wǎng)液體里的波就是電磁波。當(dāng)然，其它媒介也有可能產(chǎn)生電磁波，弦網(wǎng)也許不是唯一的答案，我們的真空也許不是弦網(wǎng)液體。但是，進(jìn)一步的研究表明，弦網(wǎng)液體不僅能解釋光的起源，還能解釋電子和其它基本粒子的起源。這說明我們的真空也許真的是弦網(wǎng)液體。

什么是電子？電子就是電荷。在弦網(wǎng)的圖像中，電荷就是弦的末端。對(duì)于有兩個(gè)電荷，這兩點(diǎn)是27條弦的末端，兩個(gè)粒子各帶27個(gè)單位的電荷。由于電荷是弦的末端，說明電荷是量子化的。

在正電荷和負(fù)電荷之間，有很多弦網(wǎng)連接這兩個(gè)電荷。在有很多弦網(wǎng)的區(qū)域里，有強(qiáng)的電場(chǎng)。另一個(gè)區(qū)間里只有較少的弦網(wǎng)，說明只有弱的電場(chǎng)。由兩個(gè)電荷的電場(chǎng)提供的圖景，確實(shí)可以反映兩個(gè)電荷周圍存在的電場(chǎng)。

麥克斯韋認(rèn)為，正、負(fù)電荷的分開與合并引起振動(dòng)，將產(chǎn)生電磁波。按照的弦網(wǎng)圖像，我們假設(shè)有兩個(gè)電荷可以分開或合并它們。當(dāng)它們分開時(shí),就會(huì)產(chǎn)生很多弦網(wǎng)；當(dāng)它們合并起來時(shí)，弦網(wǎng)沒有足夠時(shí)間返回為“0”，有些弦網(wǎng)綴落后,它們便會(huì)形成封閉的圈，朝著遠(yuǎn)離的方向傳播，這就是電磁輻射的弦網(wǎng)圖像。同時(shí)，它也反映了光與電子的統(tǒng)一。在弦網(wǎng)液體里，光與電子是一個(gè)事物的兩個(gè)方面，中心對(duì)象是弦，光是弦的運(yùn)動(dòng)，而電子便是弦的末端。光與電子的弦網(wǎng)圖像，不僅可以解釋光的橫向偏振以及電子的電荷，它甚至可以解釋電子的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。弦網(wǎng)液體不僅統(tǒng)一了光與電子,也統(tǒng)一了電磁相互作用與費(fèi)米統(tǒng)計(jì)。

液體、晶體和弦網(wǎng)液體是粒子的三種不同的組織，我們可以將這三種形態(tài)看作三個(gè)不同的宇宙。試想，可能在某個(gè)其他的宇宙里，真空就像海洋的液體。在這個(gè)宇宙里，“光”被看作是液體里密度的波。如果在那兒做實(shí)驗(yàn),我們將不會(huì)看到雙折射，因?yàn)?/SPAN>“光”在這里只有一個(gè)縱模。但假如在另一個(gè)宇宙里，真空是晶體，“光”會(huì)有三種偏振(一個(gè)縱模和兩個(gè)橫模)，所以應(yīng)該會(huì)發(fā)生三折射現(xiàn)象?；氐轿覀兊挠钪胬?，光只有兩種偏振，就只有雙折射。我們觀測(cè)到雙折射現(xiàn)象，說明我們的真空不是液體，也不是晶體，而是“一碗面條湯”—弦網(wǎng)液體。

5.結(jié)束語

在凝聚態(tài)物理學(xué)中，有很多材料能夠?qū)崿F(xiàn)物相轉(zhuǎn)變。從弦網(wǎng)的意義上講，液態(tài)組織可通過液氦來實(shí)現(xiàn),晶態(tài)組織可通過晶體硅來實(shí)現(xiàn)。我們遇到的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是，尋找一種可以實(shí)現(xiàn)弦網(wǎng)液體的材料，但至今還未發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)。如果能找到這種材料，這將是很有趣的事情。假如這種材料存在，將與我們的真空極相似。當(dāng)你有了這種材料，你就等于是“掌握”了一個(gè)模型小宇宙。弦網(wǎng)液體給予了我們一個(gè)不同的視角來重新看世界。在弦網(wǎng)圖景中，真空就是弦網(wǎng)液體，弦的密度波就是光波，弦的末端就是電子和夸克。電子和夸克可以形成原子，而原子可組合成各式各樣的東西，包括細(xì)胞和地球，或者智慧生命。上帝說，讓光出現(xiàn)，我們有了光明；物理學(xué)家說，讓弦網(wǎng)液體出現(xiàn)，我們有了光和物質(zhì)?？梢哉f,演生原理及其對(duì)光和電子的統(tǒng)一，開拓了科學(xué)的疆界和人類探索的視野，讓我們可以站在新的科學(xué)前沿,嘗試揭開宇宙的奧秘。