解黑体辐射

龚金平

摘 要：物理学发展到如今，已经形成了较为完备的体系，但是仍然有着很多难以解释的物理现象。而在这些难以解释的物理现象中，黑体辐射较为著名。在文中主要就黑体辐射现象进行探讨。

关键词：黑体辐射;短波光子;物理学

物理学发展到今天，还是有许多自然现象无法解释，黑体辐射就是其中之一。黑体辐射这一现象困扰我们人类科学100多年。我们相信自然现象就是科学的航标，没有一个自然现象是孤立存在的，自然现象与自然现象之间，都存在着因果关系，它们之间的因果关系就是科学密码。我们一定要相信这种理念的科学性，正确性。基于这种理念，我们要解开黑体辐射这一难题，就应该在自然现象中去寻找与黑体辐射相关的自然现象，只有这样才能得到正确的答案。

我们仔细研究黑体辐射，也不难发现，整个实验过程全部是碰撞。教科书中康普顿效应就是与碰撞相关的自然现象，就是说，我们只要对康普顿效应进行深入的研究，就能得到黑体辐射的科学密码。

康普顿效应的实验过程其实也简单，X射线碰撞到物质（如石墨）上，出现了波长不同的光。就是说，X射线（光子）被撞碎了，现在科学对这种现象却没有做出更多的解释。

我们再做一次实验，把X射线换成普通光（某单色光），会不会出现碰碎的现象呢？其实这个实验不用我们做（这个实验我也做不了），在这个自然界中，时时刻刻都在做。太阳光照射到我们身边的每一个物体上，都没有出现过撞碎现象，如果出现了这种现象，我们的科学家早就发现了，这说明普通光或者某一单色是撞不碎的。

实验设备和实验过程都一样，为什么实验结果不一样呢？自然光（某单色光）与X射线有什么不同呢？很明显是波长的不同。自然光波长一般是（400nm～760nm）之间，而X射线波长是（0.04nm～5nm）之间。就是说，普通光的波长与X射线的波长有千倍万倍之差。

我们再把研究重点再转向波长上。波长，是所有波粒二象性物质微粒共有的特征，大家已经非常熟悉了，在这里不用多讲。我们需要先做个假设。假设，光子是存在卫星的（有一物质围绕光子公转，即卫星，卫星围绕光子运动，运动的直径就是波长，请参考<光子自旋与光棚>）。在下文中通常称波长。就是说，波粒二象性物质微粒都存在卫星，普通光或者某单色光，卫星围绕光子运动，运动直径是（400nm～760nm）之间。

我们在假设的理论基础上，模拟做一个实验。我们拿一个光子，用一定力度为F，去碰撞某一物体，（这个实验只能想象，目前我们做不到）。我们不难想到，首先接触某物体的应该是卫星，而不是光子。卫星碰撞到某物体，自然就会消耗一定的能量，碰撞的次数越多，消耗的能量也越大，作用力F就会越小。大家都知道，卫星围绕光子是高速运转的，卫星的运动直径越大（波长越长），卫星碰撞物体的次数就会越多，作用力F就消耗得更多。简单的说，卫星围绕光子做圆周运动，有减 缓外力的功能。运动直径越大（波长越长），减缓外力的能力越强，卫星运动直径越小（波长越小），减缓外力的能力越弱。由此结论我们也不难看出，这也是弹性的最基本理论。因此我们也可以得出这样的结论，光子的波长越长，弹性越大，我们要想碰碎它最难。光子的波长越短，弹性越小，我们想碰碎它很容易。我们再用普通光做一次康普顿效应实验，用普通光，（某一单色光，）代替X射线（普通光波长按500nm，X射线波长按0.5nm）我们比对一下就知道，（这个实验我没有做过，纯属逻辑推理，弹性与波长成正比）。我们要想得到能碰碎自然光的效果，需要再增加千倍的能量作动力。由此可以看出，物质微粒的波长与波短对碰撞类型实验影响非常大。我们用这一假想的理论，用来解释黑体辐射却非常合适。

做黑体辐射实验用的空腔结构，其实就是一个碰撞场。我们对核外电子做实验，把长波光子投放到空腔内进行碰撞。因为光子是长波的，长波有非常强的减缓外力的功能，（也可以说是弹性最大）。长波光子在空腔经过许多次碰撞，只撞出极少数碎片（波长不一，同时碎片也是撞碎的证据），和部分剩余的光子一起从小孔撞出。在实验过程中，碎片少我们只认为是误差也就忽略不计了。实验结果基本符合规律，都没有异议。

我们用短波光子对原子核做实验，结果大有不同。短波光子减缓外力的能力比较弱，撞碎率倍增。短波光子在空腔中经过多次碰撞，有一部分自然就被撞碎了，变成长波物质微粒，大家都知道，核外电子也在其中，长波物质微粒符合核外电子的吸收范围，核外电子自然就吸收了。剩余的短波光子被原子核吸收一部分，还有一部分很幸运没有被撞碎，也没有被原子核吸收，还原样的和碎片一起被撞出小孔。

我们再用超短波光子做实验，结果又有不同。超短波光子波长最短，减缓外力的能力最弱，撞碎率最大。我们再看康普顿效应实验，X射线（光子），只碰撞一次就撞碎了，说明撞碎它很容易。我们用超短波光子，投放到空腔是要经过许多次碰撞的，撞碎率是可想而知的。所以，實验过程应该是这样的，光子很快就被撞得粉碎，变成长波物质微粒，核外电子也在其中，核外电子自然就吸收了。还没有撞碎的一部分却波原子核吸收了，我们在小孔外只能看到一些碎片，其他的什么也没有。如果我们把空腔看成粉碎机，上述的这些理论大家会更好理解。现在科学没有对康普顿效应进行更深入研究，一直认为无论是长波光子还是短波光子，无论经过多少次碰撞，都不会变（碎），它们很恒定，所以黑体辐射现象无法解释。

我的上述理论是在假设的基础上推出的，无论正确性有多少，有康普顿效应的支持，还是值得大家来探讨的。