囚禁光子的原理

吴  志

最近《物理评论快报》刊载了一篇论文称，研究人员用一团超冷铷原子云捕捉光，然后移动1.2mm，再把光释放出来，光的性质未改变。这是里程碑式的重大发现，虽然在技术上做到了，很有可能是在无意中发现的，但在理论上还没人能解释，因为现有理论解释不了，本文试图从理论上解释这个现象。

按本人的辐射力学，光子具有弱负电，也就是能吸收原子核发出的辐射，当光子击中原子核外围电子时，负负相斥，光子反射，几乎所有物体都反射光，这是人类能看到物体的原因；当光子穿过原子核外围电子时，一部分从原子内部穿过，一部分击中原子核并被捕获，这是反射光少于入射光的原因，几乎所有物体都吸收光，黑色物体吸收了大部分光。

铷是一种轻金属，原子序数37的元素，原子核外围有37个电子，不多不少，呈云雾状时恰好能让光子进得来难出去，在超低温状态下，原子核辐射弱化，外围电子运动放慢，光子有更多机会进入这团原子之间，在电子斥力平衡点上，光子就被暂时囚禁了，移动这团原子云，平衡打破，光子就被释放出来了。当光子进入超冷原子云时，很有可能先减速再停止，也不排除嘎然而止。

在超冷温度下的铷原子云，原子位置是相对固定的，外围电子位置也是相对固定的，分析问题时可以想象成是缓慢运动或根本不动的，当这堆原子足够大时，就会形成众多斥力平衡点，光子进入任何一个斥力平衡点，都会被囚禁。当触碰或移动这团云，这团云就产生扰动，重新排列组合，光子就被释放出来了。

在这种情况下，光子会不会被原子核捕获呢？在超低温之下，原子核的辐射弱化，也就是引力弱化，对光子的引力就大大减少了，甚至完全没有能力俘获光子（得看温度低到什么程度），这样停留在原子缝隙中的光子就增加了，甚至有些光子停留在原子内部。另外，原子核引力弱化，也导致对电子引力弱化，这是电子绕核运动趋缓的原因。很有可能电子的电性也减弱，导致光子更容易进入原子堆中，而不是反射出去。

铷在常温下是固态，在超低温下原子之间的引力弱化，彼此距离拉大，也就成为原子云了，实际上这是物质的第五态——原子体，只要温度降低到临界点，任何物质都会成为原子体。在地球上原子体比较少见，在太空中原子体应该是比较多的，因为温度足够低，空间足够大，物质足够稀，许多物质就成原子体了，原子体也有疏密之分，估计太阳风中有较多氢原子体和氦原子体。

按辐射力学，光子运动是需要动力的，动力来自膨胀能量场，太阳、灯泡、火堆或火柴等周围都存在膨胀能量场，当囚禁光子的“大门”打开后，光子就暴露在膨胀能量场中了，也就继续向前运动了。所以，文章称光的性质未改变。

这个原理解释了为什么光子在太空中能飞很远。太空中布满星际分子或宇宙尘埃，几亿光年、几十亿光年、一百多亿光年的星光为什么不被遮挡呢？距离越远，云层越厚，遮挡是必然的，即使几光年、几十光年、几百光年的近距离，也可能会被完全遮挡。合理解释：由于宇宙尘埃是3K冷分子或原子，光子不是反射回去，而是被暂时囚禁，一有风吹草动又释放出来继续前行。总之，在极低温度下的原子或分子，不能或难以反射或偏射光子，因为在低温下电子对光子的斥力极其微弱。人类总是站在地球的角度思考宇宙，其实地球上的很多物理原理和化学原理，到了太空就不适用了，不同的环境有不同的物理原理和化学原理。

从理论上推测，铷附近的元素，也具有囚禁光子的能力，只要是超冷状态下的原子云就可以，不妨试验一下。

2021年5月20日