物理科学探疑-划时代技术-光电效应和康普顿效应对光的粒子性以及对激光打靶可控核聚变惯性约束方案的否定
光电效应和康普顿效应对光的粒子性以及对激光打靶可控核聚变惯性约束方案的否定
志勰
简介：通过对光电效应和康普顿效应的分析，该两个实验不能证明光的粒子性。光电效应中光的截止频率说明光和物质作用的一种关系，它说明可控核聚变惯性约束方案是不能成立的。通过对康普顿效应的分析得到结论，康普顿效应证明了原子的核外电子是静止的结论。文中讨论了光子和电子的大小问题。
对光的本质的研究可以追溯到十七世纪牛顿时代以前，牛顿的光微粒说以及惠更斯的波动说可以说是那个时代对光的本质认识的系统观点，尽管从那个时代到现在已经有四个世纪之久的历史，但是人们对光的本性认识研究仍然还是停留在最初两种模式的方向上。虽然现在在研究的内容和方法上已经有了很大的区别，也在研究的过程里诞生了很多新的应用技术的东西，如激光技术、光量子化技术应用等等，但在光的本质认识上，仍然没有脱离开四个世纪前的那种形象上的定位，粒子性和波动性。当然，现在的认识是有区别的，通过二十世纪初的光电效应和康普顿效应，将光的粒子性和二十世纪以前的占主要统治地位的光的波动性归一化，我们现在称它们为光的波粒两像性。从光的波粒两像性到现在又是一个世纪过去了，这种光的波粒两像性仍然处于统治性的地位，并且在技术上成为探索新世纪人类能源的希望之一，这一点反映在人类实行可控核聚变的惯性约束上。
将光的本性认识看作人类认识史上的螺旋性上升似乎是符合历史的，四百年前的光的微粒说和波动说，甚至从整个光的本性历史认识进程中，都不能脱离开光的作用表现形式，几乎都是简单的归结为两类作用形式上，一种是通过典型粒子作用的形式——碰撞，另一种是典型波动作用的形式——周期性的传递作用。前者碰撞的作用形式是以宏观物体之间的碰撞抽象出的理想作用体的模式，两个质点之间的相互作用，碰撞者是两个理想的碰撞体，作用者就是碰撞作用源体的本身。后者波动的作用形式则是从机械波中抽象出来的作用形式，这种作用形式不是简单的两体问题，而是一个作用源和传递作用的媒质，媒质对作用源发出的周期性作用所表现的形式。这种作用形式和碰撞的作用形式存在着根本性的不同。
粒子性所表现的是两个个体之间的碰撞作用；波动性所表现出的是媒质对作用源发出作用的传递。
一个是真实的作用，是作用的主体；另一个仅仅通过媒质传递的作用，仅仅是作用的传递过程。
作用属性的不同使光的属性反映在本质上并产生一个大大的问号，这个问号不仅仅是人类哲学观念对世界认识的鉴别上所反映出的认识的匮乏，还反映在人类所追求的实事求是的真理是否已经消失了。这一点在十九世纪末期有这样的趋势，可以说在二十世纪以前，人类对物质运动变化的因果关系一直归结为力学的原因，力学成为最早完善的系统理论可以说明这个问题，遵循这样一种因果关系，力学在牛顿时代就已经达到了一个顶峰，从日常生活中普通物体的运动变化乃至天体的运行规律，都可以在力学上找到这种力学上的因果。另一方面，从因果关系来研究物质的运动变化上，看不到的微观原因也同样遵循这样的因果关系，不论从光的微粒说，还是波动说的本源属性上，还是万有引力定律、库仑定律等基本的作用形式上。力学作用的因果关系都反映出来。
十九世纪末期至二十世纪初期，则完全改变了这种寻因求果的思路。一方面是能量守恒和转化定律的建立，取代了直接的物质运动变化的直接因果关系。我们只要给出物质运动变化过程中物质的原始状态和输入的能量，那么我们就可以得到物质运动变化之后的状态。似乎直接的因果关系过程我们已经不再需要，只要给出初始的量，给出注入的量，就可以得到结果的量。而导致力学的过程我们不再需要因果关系的精微，不再需要力学判断的精微。从因果关系上而言，自然哲学退出自然科学领域也就成为一种自然了。另一方面是对微观领域的深入，我们不能直接看到微观现象的作用过程，也无法去追踪研究庞大天文数量的微观个体粒子。统计力学的出现也导致了这样的趋势。当时所面对的热力学、辐射现象也正是这种局限性的代表。
光的波粒两像性也正是诞生在这样的背景之下，失掉本质性判断不仅仅是光的波粒两像性。对于原子领域，具有一个单位正电荷的质子和一个单位负电荷的电子所构成的氢原子，质子和电子不能被吸引到一起的本身就说明库仑定律不再适用于原子尺度。而科学却恰恰不能正视这样的简单的物理定律的适用性。而当时的学者却煞费苦心的采用电子围绕原子核以接近光速的围绕速度来克服库仑经典引力就说明这个问题。我认为我们不妨将这个时代称之为自然哲学的贫乏时代。在这个时代，产生波粒两像性这样的产物也就不足为奇了。
现代的科学已经将人类未来新能源的希望寄托到可控核聚变上，近年的热点美国的国家点火装置以及我们国家也在执行的“神光”计划，就是利用激光对轻核打靶，实现可控核聚变。
下面我们就从科学原理的角度对光的属性探讨这种可能性与不可能性，以及光的属性本身！
追求光的本质属性的问题，必不可少的自然就是光是什么的问题。对于光的本原体，人类是看不见，摸不着的。只有当光和被检测体系统发生作用的过程中，我们才能“看得见”。从这个意义上而言，我们所看得见的光已经不是光的本原个体，而是检测体系统和光的作用结果被感知过程。关于光是什么本质属性的结论，几乎没有例外的都是建立在这个基础之上。近代乃至现代科学光的实验结果，都只能证明光和检测系统的作用过程中所反映出来的光的作用，而不是光的个体本身。而光是什么，都仅仅是我们的理论推导，或者通俗化说是猜测性的东西。对于不确定性的东西，我们往往是在猜测性的基础上再去猜测，往往就偏离客观事实太远了，而我们却往往给它们一个定论。
那么从这种意义上来说，近代乃至现代科学对光的结论——光的波粒两像性，也仅仅是光的作用属性，它不是光的本身属性。从近代光的粒子性的证明上，不论是光电效应还是康普顿效应，我们都可以找到这样的迹象。如果我们从光的本身和作用过程的系统来看，这样的观点是有些片面的，甚至这样的结论也是错误的。我们下面来看：
1、光电效应
1887年赫兹在做电磁波的发射与接收实验时，偶然发现作为接收器的两个电极在紫外线照射下，火花放电就变得容易产生。赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后，引起物理学界广泛的注意和研究。光电效应具有如下的特点：
第一、每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无光电子逸出。
第二、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
第三、光电效应的瞬时性。实验发现，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，响应时间不超过十的负九次方秒（1ns）。
第四、入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间内由单位面积是逸出的光电子数目。
为了便于后面的讨论，我在这里再增加一点
光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关。
对于如上的光电效应现象的解释，公认比较有信服的观点当归爱因斯坦的光量子理论，1905年，爱因斯坦引入普朗克光辐射的能量量子化的概念，提出光量子概念，光量子理论认为：
射向金属表面的光，实质上就是具有能量ε=hν的光子流。如果照射光的频率过低，即光子流中每个光子能量较小，当他照射到金属表面时，电子吸收了这一光子，它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离开金属表面，因而不能产生光电效应。如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面，就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成：光子能量 = 移出一个电子所需的能量（逸出功） + 被发射的电子的动能。
——百度百科（斜体字、图片）
光电效应的四点事实是我们观测的结果，是解释的对象。那么爱因斯坦的光量子理论有哪些缺陷呢？
既然光子和电子发生碰撞而将光子的能量传递给电子，那么该碰撞过程必然是一种动量的形式，我们从机械运动中的碰撞理论中所得到的经验，碰撞最直观的过程就是方向。我们假设光子撞击到电子后，电子获得动量并在原子中产生势能，由于光子和电子的碰撞是随机的，在原子势能的释放过程中，电子的运动方向必然也是随机的，但只有射出金属表面的电子才是光电效应中的光电子。那么脱离原子束缚的电子其运动方向必然不会大部分垂直于金属表面。而应该是随机的。这点和没有列入上面四点光电效应的特点的另一个特点矛盾。如果光子和电子是碰撞的结论，那么光电效应中光电子的出射方向必然与光照的方向有关。（这一点在康普顿效应中，仅于散射的角度有关可以作为确证。）
另一点光电效应解释中存在缺陷的地方就在于光量子仅仅假设了一个光子和一个电子的碰撞，这个简单的碰撞模型虽然数值和模式上很好的解释光电效应中普遍被人们关注的四点特点。但是在现实的客观条件上呢，却相差很大，我们来看一下：
可见光的波长范围在780～390纳米之间，如果我们将氢原子作为一个单位，那么可见光的一个波长就可以排布7800～3900个氢原子。频率为（3.8～7.9）×1014Hz。假设只有一个震动周期的光子来进行光电效应，那么它运动一个氢原子距离的时间为（1.28～2.56）×10-21秒。光子震动一个周期的时间却需要（2.6～1.3）×10-15秒。
电子和这个波长的光子相比，光子长度太过庞大。很难想象这样两者直径相差上千万倍粒子的碰撞。如果光子是具有这个特定可见光振动周期的粒子，那么它的直径必然这么大，否则不具有经典理论中振动周期和频率特征。而采用周期和频率来作为光理论依据的计算和推导就是错的了，或者说采用周期和频率的概念来解释光的波动性对于客观实在性来说就变得没有意义了。
另一方面，发射光子的光子源所发射出去的光子，既然光子的波长拥有7800～3900个氢原子长度，那么可以想象，一个光子波长长度范围，排列在直线上的原子发射的光子，如果是同时发射的，并且去相同的直线的方向，那么，这些光子必然是要叠加的。
如果光子和电子碰撞，电子在光子中穿过的过程，也就是碰撞的过程。如果在碰撞过程中电子的状态相对不变，那么相互碰撞的时间就是一个光子震动一个周期的时间。在实际碰撞的过程中，光子和电子动量交换的过程中，电子的运动方向只会趋向于和光子同向的运动方向。这样在碰撞过程中碰撞时间还要加上电子和光子碰撞后同向运动所增加的时间。因此实际的碰撞作用时间要大于一个光子震动周期的时间。光子飞过一个原子距离的时间为10-21秒数量级，而光子和电子作用的时间却是10-15秒的数量级，两者相差106倍，为什么这么大的时间差距中，只能和一个电子碰撞呢？毫无疑问的是，任何一个光子都是和整个的原子作用。另一方面，我们根据电磁理论，光是可以叠加的。那么光电效应中，一个电子和多个光子进行碰撞则是很客观很现实的问题。由于光子的速度是物质运动最快的速度，那么光子和电子的碰撞，其电子的动量增量必然可以累积。换句话说，在一个光子和一个电子的碰撞过程中，这个电子必然还同其它的光子作用，该作用是可以累积的。
考虑到光电效应中一个电子和多个光子碰撞，那么光电效应的光量子理论必然有一个结论，光电子理论不能解释截止频率。入射光的频率低于极限频率时，只要增加确定的光照强度，多个光子和同一个电子碰撞必然导致光电子就可以逸出。光电效应中所产生的光电子的速度也不能很好进行解释了，就应该与光强有关了。
另一方面还有一个不能解释的现象。依照光电子量子理论。光照射金属表面，会引起光电子发射。在光电子射出金属表面之后，迎面射来的光子会直接和电子进行碰撞。其碰撞的结果只能是将电子打回金属里面。这时的碰撞，光子不需要克服原子的束缚，光子和电子碰撞后，电子吸收的光子能量应该越高，要远大于光子飞离束缚原子的速度。我们从光子和电子作用的时间和距离上就可以得到这个结论。
如果坚认光的粒子性理论是正确的，那么可以做这样的一个实验：
即：在原有的光电效应试验中，假设在试验中，光子的密度不够，普通的光电效应仅仅发生电子和一个光子的碰撞，那么我们可以通过增加光子密度的实验来确定，选择一个光照强度可变的光源，开始采用低光照强度的光照射金属表面，此时有小电流发生，随后我们增加光照强度，随着光照强度的增强，光子的密度也会相应的增强，随着光电子数量的增加，我们会检测到电流增大的信号。但随着光照强度的进一步增强，光电子密度达到在光电子飞离金属表面逃向另一个电极的确定时间足可以碰到第二个光子对它的碰撞的时候，那么这时候光电子所产生的电流应该逐渐减小，再进一步增加光照强度，那么则不会存在任何的电流。此时逃逸出的光电子都会被光子打回金属表面。如果如上的实验现象发生，则证明光子和电子的作用是经典对光电效应中解释的碰撞。
采用光量子理论去解释光电效应应该具有这样的特点：光量子理论仅建立了一个没有空间大小，没有属性的光量子。它和电子碰撞时是刚性的完全弹性碰撞。而且在任一个瞬间，就可以完成光子和电子的碰撞过程。在建立这种光子模型的过程中是没有考虑客观实在性的，没有考虑到光子的作用时间，光子在空间的分布区域，没有考虑实际作用过程。甚至光子特征的波长和频率也仅仅是光子动量的特征，而不是光子的波动性特征，如果考虑到这个特征，那么光子就有空间分布大小了。可以说在这种解释中，将光子的波动理论完全丢弃。
采用光量子理论去根据客观实际去解释，那么光电效应根本不会发生。因此，爱因斯坦的光量子理论仅仅是一种根据客观现象所建立的解释实验数据的简单模型，或者说简单的模块工具，不具有客观实在性。在这个意义上来说，光子的波粒两像性仅仅是我们所看到的现象需要数据解释的需要，而不是物理世界的真实。
2、康普顿效应
1922～1923年康普顿研究了X射线被较轻物质(石墨、石蜡等)散射后光的成分，发现散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有波长较长的成分。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿效应。这被认为是第一次从实验上证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设。他认为这是光子和电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，康普顿假设光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒．按照这个思想列出方程后求出了散射前后的波长差，结果跟实验数据完全符合，这样就证实了他的假设。
康普顿效应具有如下的特点：
(1)散射光中除了和原波长λ0相同的谱线外还有λ＞λ0的谱线。
(2)波长的改变量Δλ=λ-λ0随散射角φ(散射方向和入射方向之间的夹角)的增大而增加.
(3)对于不同元素的散射物质，在同一散射角下，波长的改变量Δλ相同。波长为λ的散射光强度随散射物原子序数的增加而减小。
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康普顿效应中最关键的问题就是就是散射光的成分里出现了比入射光的波长还长的光，而且波长的改变量仅与散射角有关。而解释这个现象被认为是需要采用光量子具有动量，采用碰撞过程的能量守恒和动量守恒来解释。这被认为是光具有粒子性特征的证据之一。
从这个实验现象上，理论解释必须满足一定的条件，才能称为合理。我们来看看这个实验现象所需要满足的条件：
实验结果提供给的已知条件是：入射的X射线方向是确定的，相同散射角度的波长改变量也是确定的。
假设现有的康普顿效应的理论解释是正确的。那么必须证明这样一个关系。即电子的运动状态，在和入射的x射线光子相碰撞的过程中，只要碰撞后，X射线反射的角度是确定的，那么原X射线所损失的能量就为一常数。与电子的运动状态、能量大小无关。
或者反过来说，只要X射线在和电子的碰撞过程中所损失的能量为一常数，那么散射的角度就唯一确定。与碰撞的电子能量大小，碰撞方向无关。
我们知道，现有的原子理论认为，电子在原子中不是静止不动的，而是在它本身的原子轨道上运行。因此，运动的电子和入射的X射线光子碰撞的角度，满足360度的可能性碰撞。原子中的电子每一种轨道的能量是不同的，有多少种不同电子能量的轨道，就有多少种能量的电子可能参与入射的光子碰撞。而所有这些电子必须满足如上的条件。实际的电子的状态能满足如上的条件么？
在大学课本中有这样的说明，由于康普顿效应试验中的入射光是X光，其光子能量比所用散射物质中电子的电离能大得多，作为一级近似，可认为电子是自由电子，同样，由于电子热运动能量也比光子的能量小的多，因而又可认为为电子是静止的。
可见康普顿效应中是将和X射线碰撞的电子当作静止的电子来处理的，或者说将它当作一个不变的常量来处理的。而不是原子轨道里运动的电子。量子理论中原子轨道上的电子是确定周期的高速运动。在处理这些实际问题上，使用静止的电子比使用理论上的高速运动轨道上的电子碰撞更符合实验结果，也更容易处理。但是自由电子在原子中毕竟是少数的。即便我们考虑到原子轨道能量的量级，我们知道一个多电子的原子系统中，分布在原子核外的电子的能量轨道是不同的，能量分多个能级，假设能量最低的是属于康普顿效应中的电子对象，那么能量稍大一级的电子呢？而X射线光子自然不会有选择的仅仅选择能量最低的轨道电子碰撞。所以面对大量的电子还是在原子轨道上高速运行，但这些电子却不是考虑和X光子碰撞的对象。因为会导致理论上无法自圆其说！
如果X射线光子确实是以光量子的特征参与原子核外电子的碰撞，那么这只能证明一个结果：
我们知道，自由电子只有在电导体上才具有，对于非导电体，非金属。康普顿效应也是同样存在的。那么自由电子在这个问题上无疑是解释不通的。康普顿效应中将电子当作静止的电子处理，这实际上揭示了原子结构的一个秘密，核外电子是相对静止的，而不是高速运动的。
只有这样才可以按经典的解释康普顿效应的过程来解释康普顿效应。而这则恰恰证明了量子论的原子理论是错误的。当然，这是假设康普顿效应在康普顿先生假设的X光子和静止的自由电子碰撞而言，在原子理论中，原子核外层的电子轨道其能量是分级的，轨道电子运行方向的不同导致的碰撞角度不同，这一点无论如何采用原子理论也不能解释波长的改变量仅与散射角有关的。
3、光子和电子的大小
不论是光电效应还是康普顿效应，它们都是传统理论中的光子和电子相互作用的理论结果，两者都是采用碰撞来进行解释的。电子的本身是确定的，带电的粒子，本身体积极小。而光子呢？在这个问题上就会模糊了。我们根据电磁理论能得到光子可以提供电磁作用。大小上则无法描述，因为光的波长不同，导致光子的大小是各异的。如果我们坚持在客观实在性的基础上，首先光子的长度大小必须满足完成光子特征的一个振动周期，那么它本身才会具有特定波长和频率的属性。而完成这个周期则确定光子最小的长度要等于光子的波长。如果在这样客观实在性的基础上来看，那么传统的光量子是长度越小，其能量越高了。
电子的大小我们无法精确的测定，原因就在于电子带有和质子一样的电荷，采用任何一种作用去确定电子的范围，都会导致它的运动状态发生改变，我们可以确定它的质量，但却无法确定它的结构范围，一个电荷电的作用以及只有1/1836的质子质量使我们无法采用更小的探测手段对它进行范围探测。对于这种现状，二十世纪我们给微观物质世界的粒子属性采用一个比较客观的名词来描述，我们把它叫做测不准原理。我想这带有人类拿它无可奈何之意。
电子作为我们探测微观物质世界的基础手段之一是非常重要的，然而，我们却无法知道它确切的体积大小。由于电子带有一个单位的负电荷，在电的作用的范围，它和质子对外作用的范围上是等效的。那么这提供了一种计算电子空间大小的方法。
由于质子和电子都是基本粒子，我们假设质子和电子都是相同密度属性的物质组成，只要采用它们之间的体积比等于质量之比就可以知道电子的结构体积大小了。请注意，这是在假设质子和电子都是相同密度属性的物质组成的基础上的。采用这种方法来计算，我们可以得到质子的半径是电子半径的12.245倍。那么电子的数量级则为10-16m。
可见光的波长范围是（7.8～3.9）×10-7m。从这里可以看出，可见光子的一个波长比电子的直径要大109倍。在客观实在性的基础上，我想象不出两者是如何碰撞的。
4、光的粒子作用属性
在光电效应中虽然采用光子和电子碰撞后的能量守恒这样的思路，通过实验验证了光子能量 = 移出一个电子所需的能量（逸出功） + 被发射的电子的动能这样的关系，但是我们实际上并不能确定和一个电子作用的就是一个光子。建立在辐射假设基础上的量子化的光量子假设，我们并没有确定光子是不是具有这个微观特征。如果要进行这个证明，那么我们需要进一步的验证，至少要包含如下的过程：
首先需要证明光子和电子所发生的碰撞是单个光子和电子的碰撞，而不是一个电子和多个光子所发生的碰撞。
我们可以通过这样的理论过程来进行验证，一是建立照射空间中光子的密度分布。二是根据光子的运动时间，在一个光子碰撞的时间段里电子逃逸开原子，会不会发生第二个光子和电子的碰撞。三是电子逃离开原子后，会不会仍然和空间运动的光子发生碰撞。这些碰撞会不会影响电子的运动。
这些在光电效应中的理论解释上，是没有考虑在内的。仅仅给出了一个光量子假设，根据能量守恒的关系给出光量子和电子碰撞的关系。而这个光量子确是现实中不存在的一个概念模块。采用波动特征的波长和频率，无法给光子建立客观实在性。无法给光电效应过程进行客观性的描述，它所起的作用仅仅是利用客观上不存在的这个模块建立一种数值上的计算关系。这就是采用光量子概念解释光电效应的实质。
康普顿效应所面临的也是同类的问题。在X射线打靶散射过程中，仅仅将电子当作静止电子来处理的。常温状态下的微观原子、分子物质都在高速运动、 震动。而在原子理论中，核外电子也是在高速运动，现代物理将核外电子的这种高速不确定状态描述为电子云。可见电子在原子核外的高速运动，这在现代物理理论中是经典的。在量子论证明光的粒子性这样的基础性的问题上，为什么要放弃现代的原子理论呢？而现代原子理论却又建立在这样的思路基础上，可不要忘了，整个的现代原子物理几乎都建立在光谱分析的基础上，而光子的属性却又采用这样矛盾的理论来解释！
不论是光电效应还是康普顿效应，我们所采用的光的粒子性的基础就是光量子的假设。这个假设对于客观现实不具有可行性。对于光电效应，我们无法采用光量子的特征——波长和频率，来描述碰撞过程，根据光量子的特征所确定的光量子的碰撞状态，也无法得到光电效应的结果。这个概念对于光电效应来说是不合理的。康普顿效应也同样没有尊重客观事实，除了所采用的理论上所假设的这个光量子之外，对光子所碰撞的电子也同样没有尊重理论上的客观事实。
在现代物理中将微观粒子采用能量来描述，而不是采用动量和速度来描述，这导致了宏观与微观描述的分层。这个也影响到人类寻找未来能源的出入，后面我们会讨论。忽略掉物质世界的真实，取而代之的是建立在实验事实上的数量关系。
现代物理是复杂的，我相信未来的物理一定是简单的。就像牛顿运动定律揭示物质运动变化规律和万有引力定律揭示天体的运动规律一样，可以采用力与时间的关系和力与空间的关系揭示真谛一样。
光的粒子性采用动量碰撞不能揭示出位置关系，反而迷失了大小、体积等这些基本的客观实在性的概念，它的特征波长和频率却让光子无法在粒子性上走入客观实在性。
5、光粒子和普通粒子能量和动量表达模式的区别
普通的物质粒子在运动过程中，我们通常采用（1/2）mv2来表达粒子的能量，采用mv来表达粒子的动量。光粒子的能量采用E=hv，质能方程E=mc²，得到p=mc=E/c=hv/c
我们从牛顿力学质量与速度的乘积得到动量的形式。虽然光粒子同样可以通过质量与速度的乘积来得到动量的形式，但是两者所反映的属性则存在区别。
普通物体的能量和动量都和速度有绝对的关系，都能反映出同力的作用关系。而光粒子的动能和动量则是与光速无关的，因为光速是一常数C，而仅于光子的动质量有关系。光子的质量到现在还是有争议的问题，静质量光子是否为零的争议恐怕还没有公认的结果。假设光子的静质量为零，那么光子的能量和动量表达则完全和机械力学中的能量和动量两回事。没有任何相同的地方！即便光子的静质量不为零，两者也没有任何相同的区别。因为光速为常数已经改变了这个关系。对于质量与速度的乘积作为光子动量，将机械运动中的模式搬过来。是不合理的。
6、物质的温度与能量定义
在上个世纪初，能量守恒观念建立之后，统计热力学的发展使温度的概念建立在微观物质的动能的基础上。而同时代的量子力学将光量子化，几乎微观粒子都采用能量来描述。高能物理实验领域在实验数值上也延伸了这样的趋势，质能方程以及质能守恒和转化定律的建立使采用能量来描述高速粒子相互碰撞过程中所产生的粒子是方便的，这一点在原子核物理中聚变与裂变的能量亏损似乎得到了确证。在寻求物质间作用的过程中，很少再采用古老的速度与动量来描述物质间作用的情况，这样，物质间作用的因果关系就牢固的建立在能量守恒的基础上了。
不论是常温状态下的气体和固体的描述，还是高温状态下的辐射理论，或者高能状态下的碰撞。采用能量来描述的优点在于可以比较轻松的描述，只要配合质能守恒和转化定律以及动量守恒定律，可以很方便的求解，我们可以不考虑中间的任何过程。但同时，这种懒惰的方法也给现代物理的发展留下了局限性。这种局限性导致了现代物理发展的困惑以及在人类能源谋求的方向上的脱节。可控核聚变的惯性约束方法无疑就是这样的典范。
普遍认为，单位体积中注入的能量越高，该单位体积内的物质的温度越高。从宇宙大爆炸的温度4万亿摄氏度到美国的国家点火装置理论预计的瞬间达到1亿度温度热力的说法上我们可以看到这样的观念，并且在理论中也是这样来计算的。这就是无视能量守恒和转化定律的中间过程所导致的，这种结论必然遭到客观实践过程的失败。
温度是建立在微观粒子速度与动量无序碰撞基础上的。达到该温度，那么该物质的微观粒子必须具有该当量的速度与动量。我们就拿物质的温度阶段来说，普通的化学能即便使用最优良的氢燃料也只能使物质的温度达到三千度左右，这是化学能释放所到达的极限，原子间的斥力势能释放不能使原子粒子获得更高的速度与动量。原子能的释放也有它本身的温度范围，我们知道太阳中心核反应区域的温度可以达到1500万度的温度。这是在核聚变的过程中所释放出的动量和动能。那么假设核反应所能释放的温度就是1500万度的温度，再提升温度如上亿度，该温度所需要的相互碰撞的动量从哪里来呢？很明显，原子核势能已经不具有再提高这个动量的能力。恐怕只有最近欧洲所建成大型强子对撞机才能实现了吧。
美国的国家点火装置理论上的温度已经达到上亿度，这个温度早已经超出核聚变温度近十倍的温度，按理说应该实现惯性约束的核聚变。而现在还没能实现核聚变，我认为从现代物理的理论方法上所能实现的这个惯性约束的核聚变是不可能实现的。其原因就在于这个激光打靶。我们国家的“神光”计划也是同样的，是不可能实现的一个科学新能源梦。实际上在对光属性定性的实验中已经对这个进行证明了。而这个证明就是光电效应。
光电效应的特征中有这样两点：
第一、每一种金属在产生光电效应是都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。
第二、光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。
这是光的作用对物质结构作用的关系。原子的核外电子和原子保持一种力学结构，而这种力学结构所需要的那种光子能量上必须大于某种临界值。低于这种临界值再多的光子，无论强度多大，都不能使光电效应发生。第二点的所产生的光电子的速度与光强度无关是进一步的证明。
我们所采用的激光就是这个例子，想使用提供能量较低频率的光子，来使原子核瞬间获得极高的动量，这采用温度的能量定义无疑没有什么问题，因为我们在单位时间单位体积内所汇聚的能量，理论上已经超出核聚变温度定义的十倍以上甚至更高，已经足可以点燃原子核，使其释放出核能。但是核能释放不是采用单位体积单位时间上的总能量达到了就可以实现，核裂变所需要的是该温度当量的动量当量，而不是总能量当量。在那么短的时间内，原子核无法将激光所输入的这个温度能量当量转化为相对应的动量当量。
光照强度再强的光子能量，只要这些光子低于金属的临界值，那么这些光子也不能实现光电效应，将电子打出金属表面，这说明同温度下光子的总量再多也不能改变原子的力学结构。但是光的最大特点就是温度效应，它会和整个原子发生作用，使原子中各个结构点（电子）发生震荡，由于电子和原子核的电性相反，因此它们所受到的作用力也是相反的。该震荡最终使原子的温度升高，一直到原子结构解体，变成原子核和电子混合的等离子体。
但是原子核会俘获电子，对于原子内层的电子被俘获，这会产生发射X射线。我们知道原子核内部活动所发射的是γ射线，X射线能量要比γ射线能量低很多，同样不具有分裂原子核的能力。当然我们往好里说，如果X射线足够强，同样使原子核发生类似于原子的震荡，同样有可能让原子核解体的可能性。不过，这使所解体的原子核碎片都是单独的粒子，这些单独的粒子在和周围粒子（原子核）碰撞的过程中，该动量当量的能量会被吸收，使该复合体的温度升高。而参与碰撞的那些单独的粒子则会变成慢中子，慢质子，从而达不到核反应动量当量的温度。
那么一定会有这样一个问题，在X射线使聚变的轻原子发生裂解的时候，两个碎片之间，为什么不能聚合呢？
惯性约束装置和氢弹的爆炸装置是不同的，原子弹爆炸所产生的是远大于轻核聚变反应所需要的动量。轻核粒子和重核粒子相碰撞，轻核粒子往往会获得更高的动量当量，还会从重核上吸收动量，轻核粒子往往是被“加热体”。而惯性约束则不同了，激光打靶的靶体不是单独的氕氘氚，靶室也是较重的核。对于靶室壁原子核而言，它们的温度最高也就是原子结构解体的动量温度。一旦原子结构解体了，那么这个原子则不会和临原子存在动量震荡作用，也就不存在加速了，因此这个温度当量相当于比化学能温度要高一些的区域，高多少，是很有限的。而激光打靶的靶体氘氚，在X射线作用下一旦达到分解的温度动量，那么则会分离出一个核子，对于氘氚而言，这个核子就是中子。同时使分裂的两方产生动量反冲，获得比分裂前的温度动量较高的动量。但它却是核分裂最低的动量。含有质子的核由于本身存在巨大的库伦斥力，和同类的粒子碰撞不能结合，因此逐渐被周围的核体吸收能量。而分离出的中子和分裂前的质子碰撞，还生成原来的核。和没有震荡分离的氘氚碰撞，只会能量被吸收。形成慢中子慢质子。
因此，通过激光打靶想获得新的能源，是人类科学历程中的一个梦。但并不是毫无意义的，它的意义就是将人类可加工的温度区域提升了一个新的台阶。化学能源和原子能之间有一个温度空白，激光打靶会填补其中一部分空白。可用于化学燃料所形成的温度到低于原子核反应温度区间的物质状态研究。
7、现代物理中光子的属性
在如上我们采用近代实验结果以及前几个月科学上获取新能源的一个热点做的一点分析。现代的光子概念和一个世纪前现代物理学形成的过程中所形成的光子的概念没有什么区别。光子的属性仍然是辐射理论里的那个光量子概念。
在解释衍射干涉等现象时，光子的属性采用波动性。但是波动性有它独特的内涵，波长和频率，前者是光子震动一周传播的长度，后者是单位时间内的震动次数。一个具有完整振动周期的光子就是这个光子的特征。因此该波长必然和空间大小联系在一起。即该光子的实际长度等于它的一个波长。这是从客观实在性上来说的。
而在解释微观粒子的碰撞过程中，不论再微小的粒子和光子碰撞，光子的空间大小完全不考虑在内的，仅依赖它的能量来对物质微观粒子的作用关系。这一点从光电效应和康普顿效应中就可以看出来。粒子性仅仅是为了完成光和物质作用关系的一种理论载体。而不去考虑它的客观实在性，如空间大小，结构等等。
因此现代物理中对光子的理论应用仅仅限于实验现象结果的理论数值计算中，不具有客观实在性。它仅仅是一个理论数值计算应用的模块。
最后一点建议：激光打靶可控核聚变惯性约束方案在原理上不能成立仅仅是从物理逻辑和实验分析中得到的一种结论，人类未来所需要的能源就缺少一种途径了。到目前为止，两种可控核聚变方案都存在一定的缺陷性。寻找另外的途径是有必要的。但是这两种方案中毕竟已经进行了巨大的投资，如果不能获得能源，那就仅仅作为研究新物质温度、强光领域的一种实验工具了！当然，从另一种角度上而言，我也不希望更高级别的毁灭人类的武器在高科技的进步中逐渐诞生。利弊总是相对的！
2010-12-12
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物理科学探疑