问题:“光波”和“电磁波”的自然属性完全一样吗？(1)——现代科学启蒙系列

为什么一个多世纪以来流行于世界各地中学、大学、研究所的麦克斯韦“光电统一的经典观点”要被全盘否定？「光波」和「电磁波」真的是一模一样的物理波，没有任何物质性质的差异吗？除了不同的频率。事实上，“光波”和“电磁波”的物质属性是有很大区别的。麦克斯韦提出的“所有光波都是电磁波”的假设在现实物理世界中并不完全成立，虽然有著名的赫兹电磁波实验作为该假设的重要物理证据。自19世纪以来，中学和大学的标准物理教科书都有意混淆“光波”和“电磁波”的明显物理差异。如果电荷以空间长度变化的加速运动，或以半径变化的匀速圆周运动，或以半径不变的匀速加速圆周运动，电磁波将向外辐射。但为了加速充电，必须在由导电固体、电解质或导电气体组成的闭合电路中。通常，只有在导体和半导体中，电荷才能做这种加速运动。所以我们特别把“电磁波”定义为所有加速电荷或加速电偶极子产生的波以及只能在导体和半导体中传播的波的统一术语。对于绝缘固体、绝缘液体和绝缘气体，电荷被束缚在原地，静止不动，没有电荷能加速上述运动。实验表明，任何静电荷都不会辐射电磁波。然而，费曼认为，它们可以辐射出永远无法用实验测量的“虚拟光波”。我们严格规定，只有那些能在绝缘体中传播的波才是“光波”。因为任何分子都是电偶极，所以分子的热运动是电偶极的加速运动。所以基尔霍夫定律说明，所有的导体、半导体、绝缘体，只要其绝对温度高于零度，都会辐射或吸收相同波长的电磁波，也就是所谓的“热辐射”或“热吸收”。只有绝对零度的任何物体既不辐射任何波长的电磁波，也不吸收任何波长的电磁波。我们称这种物质为绝对暗物质，或者绝对冷冻体，或者绝对绝缘体。在宇宙中，即使这样的绝对暗物质大量存在，我们也很难观测并确认它们的存在。目前我们人类认识遥远的恒星和星系，以及它们的化学成分或粒子成分，都是借助于它们辐射的电磁波频谱。因为这种绝对暗物质既不辐射任何波长的电磁波，也不吸收任何波长的电磁波，所以我们暂时没有可靠可信的技术手段来确认这种绝对暗物质的存在。任何已知的普通物体和粒子，只要其绝对温度等于零，都是暗物质。常温常压下，传输“光波”和“电磁波”的物理介质有很大不同:所有传输“光波”的介质都是绝缘介质:真空、空气、玻璃、光纤、琥珀、钻石、水、酒精、汽油、柴油、透明或半透明的玉石、冰洲石、磷灰石、石膏、云母、PVC树脂、PVC。所有的“电磁波”都是导体或半导体介质:金、银、铜、铁、铝、碳、硅、锗等金属和半导体材料。尤其是显而易见的物理事实是，任何能传输“光波”的绝缘介质都不能传输“电磁波”；而那些能传输“电磁波”的导体或半导体，几乎不能传输“光波”。在接近绝对零度的极低温度下，一些绝缘介质(如PVC塑料、一些透明或半透明的金属陶瓷等。)曾经在常温常压下传输“光波”的，变成了宏观量子超导体，不仅能传输“光波”，还能传输“电磁波”。所以，对于超导材料来说，因为“光波”和“电磁波”都是可以传输的，那么我们可以近似地认为“光波”和“电磁波”的一些物理性质是接近相同的。综上所述，我们可以清楚地看到，“光波”和“电磁波”并不是一类物理性质完全相同的物理波，千万不要相信教科书上这种由来已久的错误说法。正是由于光波和电磁波在物理性质上的巨大差异，才使得传播光波的电介质物理学和研究电磁波的电动力学成为两个独立的、极其不同的重要学科。虽然光波和电磁波是不同的，但是光波信号和电磁波信号可以进行所谓的“光波信号-电磁波信号”的转换。在发射端，高频载波的幅度、相位或频率可以随着信号幅度的变化而变化，实现基带电磁波信号的调制并发射光波；在接收端，从高频载波中提取基带电磁波信号，对光波信号进行解调，恢复成原始的基带电磁波信号。(2)——现代科学启蒙系列