解黑體輻射

龔金平

摘 要：物理學(xué)發(fā)展到如今，已經(jīng)形成了較為完備的體系，但是仍然有著很多難以解釋的物理現(xiàn)象。而在這些難以解釋的物理現(xiàn)象中，黑體輻射較為著名。在文中主要就黑體輻射現(xiàn)象進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：黑體輻射;短波光子;物理學(xué)

物理學(xué)發(fā)展到今天，還是有許多自然現(xiàn)象無法解釋，黑體輻射就是其中之一。黑體輻射這一現(xiàn)象困擾我們?nèi)祟惪茖W(xué)100多年。我們相信自然現(xiàn)象就是科學(xué)的航標(biāo)，沒有一個(gè)自然現(xiàn)象是孤立存在的，自然現(xiàn)象與自然現(xiàn)象之間，都存在著因果關(guān)系，它們之間的因果關(guān)系就是科學(xué)密碼。我們一定要相信這種理念的科學(xué)性，正確性?；谶@種理念，我們要解開黑體輻射這一難題，就應(yīng)該在自然現(xiàn)象中去尋找與黑體輻射相關(guān)的自然現(xiàn)象，只有這樣才能得到正確的答案。

我們仔細(xì)研究黑體輻射，也不難發(fā)現(xiàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程全部是碰撞。教科書中康普頓效應(yīng)就是與碰撞相關(guān)的自然現(xiàn)象，就是說，我們只要對(duì)康普頓效應(yīng)進(jìn)行深入的研究，就能得到黑體輻射的科學(xué)密碼。

康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程其實(shí)也簡(jiǎn)單，X射線碰撞到物質(zhì)（如石墨）上，出現(xiàn)了波長(zhǎng)不同的光。就是說，X射線（光子）被撞碎了，現(xiàn)在科學(xué)對(duì)這種現(xiàn)象卻沒有做出更多的解釋。

我們?cè)僮鲆淮螌?shí)驗(yàn)，把X射線換成普通光（某單色光），會(huì)不會(huì)出現(xiàn)碰碎的現(xiàn)象呢？其實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)不用我們做（這個(gè)實(shí)驗(yàn)我也做不了），在這個(gè)自然界中，時(shí)時(shí)刻刻都在做。太陽光照射到我們身邊的每一個(gè)物體上，都沒有出現(xiàn)過撞碎現(xiàn)象，如果出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，我們的科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)了，這說明普通光或者某一單色是撞不碎的。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程都一樣，為什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一樣呢？自然光（某單色光）與X射線有什么不同呢？很明顯是波長(zhǎng)的不同。自然光波長(zhǎng)一般是（400nm～760nm）之間，而X射線波長(zhǎng)是（0.04nm～5nm）之間。就是說，普通光的波長(zhǎng)與X射線的波長(zhǎng)有千倍萬倍之差。

我們?cè)侔蜒芯恐攸c(diǎn)再轉(zhuǎn)向波長(zhǎng)上。波長(zhǎng)，是所有波粒二象性物質(zhì)微粒共有的特征，大家已經(jīng)非常熟悉了，在這里不用多講。我們需要先做個(gè)假設(shè)。假設(shè)，光子是存在衛(wèi)星的（有一物質(zhì)圍繞光子公轉(zhuǎn)，即衛(wèi)星，衛(wèi)星圍繞光子運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的直徑就是波長(zhǎng)，請(qǐng)參考<光子自旋與光棚>）。在下文中通常稱波長(zhǎng)。就是說，波粒二象性物質(zhì)微粒都存在衛(wèi)星，普通光或者某單色光，衛(wèi)星圍繞光子運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)直徑是（400nm～760nm）之間。

我們?cè)诩僭O(shè)的理論基礎(chǔ)上，模擬做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。我們拿一個(gè)光子，用一定力度為F，去碰撞某一物體，（這個(gè)實(shí)驗(yàn)只能想象，目前我們做不到）。我們不難想到，首先接觸某物體的應(yīng)該是衛(wèi)星，而不是光子。衛(wèi)星碰撞到某物體，自然就會(huì)消耗一定的能量，碰撞的次數(shù)越多，消耗的能量也越大，作用力F就會(huì)越小。大家都知道，衛(wèi)星圍繞光子是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)直徑越大（波長(zhǎng)越長(zhǎng)），衛(wèi)星碰撞物體的次數(shù)就會(huì)越多，作用力F就消耗得更多。簡(jiǎn)單的說，衛(wèi)星圍繞光子做圓周運(yùn)動(dòng)，有減 緩?fù)饬Φ墓δ?。運(yùn)動(dòng)直徑越大（波長(zhǎng)越長(zhǎng)），減緩?fù)饬Φ哪芰υ綇?qiáng)，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)直徑越小（波長(zhǎng)越?。?，減緩?fù)饬Φ哪芰υ饺?。由此結(jié)論我們也不難看出，這也是彈性的最基本理論。因此我們也可以得出這樣的結(jié)論，光子的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，彈性越大，我們要想碰碎它最難。光子的波長(zhǎng)越短，彈性越小，我們想碰碎它很容易。我們?cè)儆闷胀ü庾鲆淮慰灯疹D效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，用普通光，（某一單色光，）代替X射線（普通光波長(zhǎng)按500nm，X射線波長(zhǎng)按0.5nm）我們比對(duì)一下就知道，（這個(gè)實(shí)驗(yàn)我沒有做過，純屬邏輯推理，彈性與波長(zhǎng)成正比）。我們要想得到能碰碎自然光的效果，需要再增加千倍的能量作動(dòng)力。由此可以看出，物質(zhì)微粒的波長(zhǎng)與波短對(duì)碰撞類型實(shí)驗(yàn)影響非常大。我們用這一假想的理論，用來解釋黑體輻射卻非常合適。

做黑體輻射實(shí)驗(yàn)用的空腔結(jié)構(gòu)，其實(shí)就是一個(gè)碰撞場(chǎng)。我們對(duì)核外電子做實(shí)驗(yàn)，把長(zhǎng)波光子投放到空腔內(nèi)進(jìn)行碰撞。因?yàn)楣庾邮情L(zhǎng)波的，長(zhǎng)波有非常強(qiáng)的減緩?fù)饬Φ墓δ?，（也可以說是彈性最大）。長(zhǎng)波光子在空腔經(jīng)過許多次碰撞，只撞出極少數(shù)碎片（波長(zhǎng)不一，同時(shí)碎片也是撞碎的證據(jù)），和部分剩余的光子一起從小孔撞出。在實(shí)驗(yàn)過程中，碎片少我們只認(rèn)為是誤差也就忽略不計(jì)了。實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合規(guī)律，都沒有異議。

我們用短波光子對(duì)原子核做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果大有不同。短波光子減緩?fù)饬Φ哪芰Ρ容^弱，撞碎率倍增。短波光子在空腔中經(jīng)過多次碰撞，有一部分自然就被撞碎了，變成長(zhǎng)波物質(zhì)微粒，大家都知道，核外電子也在其中，長(zhǎng)波物質(zhì)微粒符合核外電子的吸收范圍，核外電子自然就吸收了。剩余的短波光子被原子核吸收一部分，還有一部分很幸運(yùn)沒有被撞碎，也沒有被原子核吸收，還原樣的和碎片一起被撞出小孔。

我們?cè)儆贸滩ü庾幼鰧?shí)驗(yàn)，結(jié)果又有不同。超短波光子波長(zhǎng)最短，減緩?fù)饬Φ哪芰ψ钊?，撞碎率最大。我們?cè)倏纯灯疹D效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，X射線（光子），只碰撞一次就撞碎了，說明撞碎它很容易。我們用超短波光子，投放到空腔是要經(jīng)過許多次碰撞的，撞碎率是可想而知的。所以，實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)該是這樣的，光子很快就被撞得粉碎，變成長(zhǎng)波物質(zhì)微粒，核外電子也在其中，核外電子自然就吸收了。還沒有撞碎的一部分卻波原子核吸收了，我們?cè)谛】淄庵荒芸吹揭恍┧槠?，其他的什么也沒有。如果我們把空腔看成粉碎機(jī)，上述的這些理論大家會(huì)更好理解?，F(xiàn)在科學(xué)沒有對(duì)康普頓效應(yīng)進(jìn)行更深入研究，一直認(rèn)為無論是長(zhǎng)波光子還是短波光子，無論經(jīng)過多少次碰撞，都不會(huì)變（碎），它們很恒定，所以黑體輻射現(xiàn)象無法解釋。

我的上述理論是在假設(shè)的基礎(chǔ)上推出的，無論正確性有多少，有康普頓效應(yīng)的支持，還是值得大家來探討的。