Page 221 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

面对如此众多的真空物质，迫切需要一个统一的物理解释，这就需要建立一个统一的真
空模型，这个模型必须能够同时满足量子力学和广义相对论对真空的要求。前面我们系统阐
述了物质绝对运动模型，已知电磁波样物质是一切物质结构的始原要素，所有基底粒子（夸
克、轻子、规范玻色子）都是一定量电磁波样物质耦合而成的局域的不弥散的物质波包。下
面我们将物质绝对运动模型推广到真空，把真空看成由电磁波样物质充满的空间，或者更形
象地说，真空是充满了电磁波样物质的大海，各种粒子不过是大海中激起的“浪花”。这样
的真空模型是简洁的，它把真空和粒子归结为同一种物质形式，即电磁波样物质，其中，粒
子具有可观察的能量，而真空的可观察能量接近为零。现在的问题是，如果粒子和真空都是
由电磁波样物质构成的话，那么真空的可观察能量为什么是零呢？
首先，我们来看电磁波样物质的一般性质。根据最初的定义，电磁波样物质是构成电磁
波或光子的物质。按照这个定义，可以把电磁波或光子的性质归结为电磁波样物质的性质。
根据麦克斯韦电磁理论，电和磁是一体两面，变化的电场会产生磁场，变化的磁场则会产生
电场，两者可构成一个统一的场即电磁场。一般认为，电磁场是物质的一种形式，它具有物
质的一般属性，如质量、能量、动量等。电磁波是电磁场的一种运动形态，是以波动的形式
传播的电磁场。麦克斯韦方程组把支配电磁现象的规律综合起来，它们用电场 E 和磁场 B

来表述：

  E 
 0

  B  0 （11.2）
B
  E  
t 
E
  B   J  
0
0
0
t 
麦克斯韦正是通过这个方程组预言了电磁波的存在，后来，赫兹在实验中发现了这种波。电
磁波本身是物质波，它可以不依靠介质传播，由电场与磁场互相激励导致电磁场的运动，在
真空中的传播速度等于光速 c。如图 11-2 所示，电磁波为横波，其电场方向、磁场方向、传
播方向三者互相垂直。波长λ、频率ν和波速 c 的关系为：c= νλ。电磁波的振幅沿传播方向的
垂直方向作周期性交变。按频率由低至高，电磁波可分为无线电波、微波、红外线、可见光、
紫外线、X 射线及γ射线。

波长λ
电场 E

振幅
波速 c
振幅

磁场 B

图 11-2 电磁波中的电场和磁场的变化

电磁波的能量大小由坡印廷矢量 S 决定

1
S  E  B  E  H （11.3）
 0

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