第二节 光子的结构、特性

光速之所以为30万公里每秒的动力来源是什么？大一统论认为，宇宙微波背景辐射的速度就是光速，制造出了一个充满本球体宇宙的大电磁场。只要光源在这个电磁场中振动，光子立刻就能被充满本宇宙的电磁辐射加速到约30万公里每秒。

光子有内部结构吗？大一统论认为，光子是有内部结构的，是由对立结构配对子，以及结构配对子之间传递相互作用的对立关系子两个构件组成，属于自对称性的对立粒子。其结构配对子是由两个相同的中夸克组成，在结构配对子之间传递相互作用的关系子，则是由中夸克相变生成的左右旋共振子来承担。

光子有哪些特性呢？光子虽说没有质量，但有虚实、轻重之分，存在可见和不可见的家族成员，还有相湮、纠缠、相干等特性！

一、光子的内部结构及其家族成员

大一统论认为，光子是有内部结构的，不仅存在纠缠态，而且还存在偏振态，以及不可见的家族成员。

1、光子的纠缠态和偏振态

光子属于自对称性的对立粒子，是由两个中夸克组成的结构配对子，以及结构配对子之间传递相互作用的由中夸克相变生成的左右旋共振子两个构件组成。光子不仅存在二重纠缠态，还存在偏振态。

相比较而言，光子的二重纠缠态和偏振态的结构配对子是相同的，都是由两个中夸克组成，所不同的是中间传递相互作用的关系子是不同的。纠缠态的关系子是由中夸克相变生成的左右旋共振子承担，偏振态的关系子是由立夸克相变生成的作用力子或对夸克相变生成的反作用力子来承担。参见表5—02。

2、光子家族的电磁波谱

光子的电磁波谱，存在左右对立两方面相统一的属性，左边对面比较柔弱，右边立面比较强势，而中间的则是两方面兼具的对立统一。

左边对方的属性是：频率小、波长长、能量低、光子小、波动大。

右边立方的属性是：频率大、波长短、能量高、光子大、波动小。

很明显，对立两方面分布在可见光谱的左右两边，中间的可见光则是它们的对立统一。存在对立两极，左端无线电长波是对极，几乎就是纯波；右端伽马射线是立极，几乎就是大粒光子。参见表5—03。

3、轻子的对称性版本

二、光子的内在特性

光子虽说没有质量，但有虚实、轻重之分，存在可见和不可见的家族成员，还有相湮、纠缠、相干等特性！

1、光子的相湮性

如果让一对光子对撞结果会怎样？理论上讲，光子也是可以相互湮灭的，只不过与光子自身的能量有关。如果是低能光子，发生湮灭的概率非常低，而高能的光子发生碰撞就会湮灭，产生其他粒子。

如果一对光子的能量大于电子所对应的静止能量，它们碰撞湮灭后，就会产生一对正负电子，多余的能量会转化成电子动能。而且是在环境温度达到60亿度以上时，在这个温度下的高能光子对撞湮灭，就有可能产生一对正负电子。

由此实验印证，大一统论的光子内部结构模型是正确的，而且对立夸克是通过否定中对律简并叠加为矛盾夸克的。

2、光子的纠缠性

光子也有反粒子，就是它自身。而处于纠缠态的两个光子好像不论相距多远都存在一种关联，其中一个光子状态发生改变，另一个的状态会瞬时发生相应改变，这是真的吗？如果能把制备好的两个纠缠光子分别发送到两个点，通过观察两个点的投影测量结果，就可以验证这两个光子是否存在纠缠。

事实上，真实情况确实是这样的，发现其中一个光子的旋转轴向上的事实，就立刻得知另一个光子的旋转轴向下，这意味着人们可以在极短的时间内知道几光年以外的处于纠缠态的另一个光子的情况。

由此可见，光量子纠缠是客观存在的。当两个光子处于纠缠态时，意味着我们只需要测量其中的一个光子，就能立即知道另一个光子的状态，而无需对另一个光子也进行测量。

表面上来看，好像存在一种瞬时传递信息的能力，而且这种瞬时传递不受光速的限制。但事实上，在这两个光子之间，并没有发生相互之间实实在在的信息传递，而仅仅是因为这两个光子是处在纠缠态中的

3、光子的相干性

高能光子发生碰撞会湮灭，产生其他粒子。而高能光子与低能光子相遇会发生干涉吗？据报道，2019年10月份，由美国加州光学实验室的Bruce博士带领的团队，进行了一项名为“光干预实验”。其原理也非常简单，两束光交叉通过，观察光对光的影响。

Bruce博士在实验室内布置了10米长的激光台，并在激光台上布置了1200只激光，而这些激光强度是太阳光的1000亿倍，用一个只有1%太阳光强度的弱光横穿激光台，然后让强大激光在弱光的传播途径中干扰弱光。

最终的实验结果是，弱光光谱发生了1.52×10－6个红移量。Bruce博士表示，这样的结果让他们感到意外，因为光谱红移，只发生在天体观测过程中，而这些天体观测中的光谱红移，一直被解释成光的多普勒效应，认为那些遥远的星体正在远离我们。

这样的实验结果，可能会推翻哈勃定律长久以来对观察到的光谱红移现象的解释，认为所观察的光谱红移或许是星光在长期的传播中受到恒星发出来的强光干扰造成的红移，这或许还能推翻宇宙在不断膨胀的观点。而不断膨胀的宇宙模型，则是爱因斯坦场公式的一个精确解。

三、光速为何是30万公里每秒？

1、光是一种电磁波

光速为什么是约30万公里每秒，这个数字是怎样计算出来的呢？第一个提出光速的人是爱因斯坦，他认为光从本质上来讲是一种电磁波，而在电磁场和波的物理公式中，可以推导出光速的具体数字。

严格意义上讲，光速的计算值为299792.458公里每秒，这是光在真空中的传播速度。而在不同的介质中，光的传播速度也是不一样的。比如光在玻璃中的传播速度就只有20万公里每秒。

2、什么是波？

以水波为例，看看水波的运动特点，在水波中，水分子并没有离开原地，却把能量扩散传播了出去。究其原因，是水分子间存在相互吸引力，所以当一个水分子运动时，就会带动相邻的水分子运动起来，从而产生了波。也就是说，只要是通过相互影响的方式将能量传递出去的形式，都可称之为波。电磁波就像水波一样，它向外传递扩散能量的方式，是由电磁力场子互相感应而完成的。

3、光速因何是30万公里每秒？

本宇宙创世之初的大爆炸，发射出了无数成对的高能对立夸克射线，这些对立夸克射线相湮产生了中介夸克，简并衰变中又组合出了微波粒子，直到现在都没有消失，一直弥漫在本“球体宇宙”中的每一个角落，称之为本宇宙背景辐射。

这些微波背景辐射的速度就是光速，制造出了一个充满本宇宙的大电磁场。只要光源在这个电磁场中振动，光子立刻就能被充满本宇宙的电磁辐射加速到约30万公里每秒。正是由于这个背景辐射电磁场在本宇宙包括真空在内的全部时空中的存在，使得光线能在真空中以精确的光速传播。