光，宇宙中能量世界的通用货币

　　光：电磁世界的能量载体
　　我们耳熟能详的所谓能量，本质上其实只是物质和物质运动的变量，这种变量在能量守恒这种宇宙基本规则的制约下，只能从一种物体通过遵循动量守恒的相互作用转移到另一个物体，或者只能从物质的某种形式转变为另一种形式，不会凭空产生，也不会凭空消失。
　　能量具有两种最基本的形式，其一为动能，表征物质和物质的运动；其二为势能，表征使事物获得特定势能所做的功的大小，换句话说，势能实际上是一种功或者动能的蓄积。势能产生的必须条件是一个可以对处于某个事物产生作用的力的存在，在该力的作用下在某处静止的事物可以从势能转变为物质的动能。
　　显而易见，宏观物体以及无电荷属性物质的能量变量的转移是在物体的相互作用中通过冲量来实现的，而动量是冲量的结果或者表观形式，也就是说力和时间的乘积，可以在相互作用中转变为质量和速度的乘积。
　　电荷属性物体的电荷本身决定的能量的转移，与普通物质的能量转移方式截然不同。这种仅仅存在于电荷属性物质之间的能量转移形式，我们称之为光，当然这里的光属于一个更广泛的概念，它包含连续电磁波波谱中所有频率的电磁波。
　　运动的电荷属性粒子显然具有两种能量，一种是粒子质量决定的动能，一种是电荷决定的势能。因此运动电荷属性粒子运动改变产生的能量，就包括两个部分，其一为动能，其二为势能。但显然，动能的变量的转移将绝大部分遵循普通物质动能转移的基本规则，只有运动被阻止后电荷属性决定的势能，才能以光子的形式传递出去，实际上光子的产生，也只是基于电荷属性能量的变量。换句话说，光子传递的，只能是电场表征的势能。
　　经验表明，光源既可以是变化的电流，也可以是变化的电场，不过对于电荷属性粒子运动改变产生的光子，光源无疑只能是变化的电流（电流唯一来源于电荷属性粒子的运动）。对具体的光子来说，只有第一个光子的产生需要光源的存在，后续的光子便在时变电磁场本身的属性规定下，在传播方向上前面一个光子在后面一个光子消失的刹那产生，而且在空间上是连续的。
　　我们很容易理解稳定电流周围的磁场，因为我们可以把它看作电流中定向运动电子伴随磁场的矢量和。我们同样容易理解有源电路中的电场，因为我们可以视之为电流阻断后电荷相互作用本质蓄积起来的势能。显然他们都具有一个共同的特点，即其存在依附于具体的事物。
　　但是在光子中却并非如此，除了第一个光子，组成后续光子空间结构的只有变化的电场和垂直的同相变化的磁场，电场空间形态稳定只是强度周期性变化，磁场则在强度周期性变化的同时空间形态处于动态的扩布中。
　　宇宙中最奇妙的事情莫过于此，即光子中的电场和磁场可以不依赖场源而独立存在，尽管必须以变化和耦联的方式。那种认为场必须依附具体的事物而存在的想法，显然在光子面前不攻自破。
　　如果我们把光子中电场的出现视为源电场势能的空间转移，而磁场则必然是凭空产生的。于是同样匪夷所思的地方在于，这种电场的转移，是以什么样的机制实现的，而凭空产生的磁场，来自于什么地方，又是以什么样的机制产生的。
　　在以往的文章中我们已经描述过，磁场的总体能量效应为零，所以磁场的凭空产生和消失不会干扰宇宙的总体能量，而光子中的电场只是源电场变量的空间转移，因此电场的凭空出现也不会干扰宇宙的总体能量。唯一合理的解释可能是，磁场创生的目的仅仅是为了在空间上转移无法存在于源电场中的电场势能的变量，这也是运动电荷必然伴随磁场的根本原因。
　　人为制造的电磁波意味着机械能产生和消失的变量，而且这种变量至少部分转换为电场势能的变量，物质基本粒子的振动意味着运动方向改变伴随的势能的变量，电子在核场不同等势面的跃迁导致势能的变量，显然在能量守恒基本规则的制约下，以上势能的变量必须传递出去。如果没有电场的无源转移以及磁场的完全匹配于电场的出现和消失，这些变量就无法传递出去。
　　从电场消失或者不变而伴随的磁场都将消失这种观测事实来看，磁场出现的唯一条件在电场的变化，至于均匀变化的磁场是否会出现稳定的磁场，尽管理论上应该如此，但至少在电磁力学中似乎缺乏相关实验的确切描述。当然时变的电场伴随时变的磁场实际上也仅仅是经典电磁动力学的理论描述，没有直接的实验对此验证（赫兹验证的只是电磁波的传播）。至少在经典电磁动力学中闭合的电场只是一种虚拟涡旋电场并非真实存在。
　　因此我们只能把变化的电场必然伴随磁场视为宇宙的基本规则，就像我们从大量的观察事实认为能量守恒是宇宙的基本规则一样。至于磁场的更深刻的本质，涉及到质量的空间属性，与我们的讨论无直接关系，因而就此搁置。
　　但是磁场的作用也仅仅是伴随而已，那种认为磁场通过电磁必然存在的感应现象把磁场的能量传递到电场中去的观点无疑是错误的，因为磁场不具备可以转移出去的净能量，并且磁场和电场之间不存在任何相互作用。磁场的唯一意义在于通过自身在空间中的扩布，把新的表征源电场变量的电场从源电场的位置转移到另一个空间。新的电场的动态变化唯一来源于与磁场同步的变化率表征的电动势，显然这种电动势并不是一种像电场那样的势能，只是电场变化能力的表征。同样的道理，磁场的变化也是由表征磁场变化能力的磁势本身决定的，不可能由电场能转移而来。
　　电场和磁场的变化总是同步的，而且遵循同样的规则，因此电磁在变化这种行为上具有几乎相同的规律，这是电磁等效性的唯一根源。所以经典电磁动力学中电场的能量时间函数和磁场的能量时间函数具有相同的形式，但结合时变电磁场是一种波这样一种已经被证实的事实，则这两个方程必须联立存在，才能揭示时变电磁场的波动本质，即电场只是能量周期性变化而空间形态不变，而磁场除了能量周期性变化还包括周期时间依赖性的空间扩布，这种扩布是时变电磁场表现为可在空间中传播的波的唯一原因，只有把电场和磁场的变化关联在一起，才存在完整的电磁波。
　　可见，电磁等效性只有在能量变化上是成立的，如果把磁场和电场的空间变化以及电场和磁场总的能量效应考虑在内，电磁之间的等效原则将不复存在，那种独立看待经典电磁动力学中的电场和磁场各自的能量时间函数，认为电场和磁场都可以视为独立的电波和磁波的观点，显然是不合时宜的。
　　光可以作为宇宙中纯粹的通用能量形式的原因，在于光子中的电场携带势能，而电荷在物质结构中除了中子外，是其他所有的组成部分，于是光子携带的势能就可以通过电场对电荷属性粒子的作用，转换成特定粒子的动能，从而不同程度改变粒子的运动。
　　但是光子中的磁场却比较特殊，因为磁场只能在磁力线的方向上对磁体做功，在垂直于磁力线的与粒子接触的方向上磁场对电荷粒子伴随的的磁场不做功，但物质的基本结构中并不存在像质子和电子那样的南磁子和北磁子。所以磁场只能通过与物质基本组成成分的电荷粒子伴随的磁场发生磁力线方向上的相互作用，从而改变电荷粒子的运动方向，协助改变电荷粒子的位置进而改变电荷粒子的势能，因为在原子核周围的核场空间，位置不同意味着势能不同。
　　光可以作为宇宙中普遍能量粒子的另一个原因，在于光子能够在一个确定方向上，以单个光子连续转移的形式，在空间中扩布。再结合光子的反射、折射和衍射能力，光子就几乎可以到达宇宙中任一位置。
　　由于光子宏观运动的本质仅仅在于单个光子在空间的连续转移，并非射出枪膛的子弹那样的惯性位移，因此光子的能量仅仅来源于电场携带的势能，并不具有像子弹那样的惯性动能。因此，认为光子具有运动质量的说法，不过是按照质能方程，用光子的能量（频率和普朗克常数的乘积）除以光速的平方的一种理论值，在真正认识场的本质前，这个理论值未必具有物理学家笃信不疑的现实意义。
　　在电磁波谱中，存在一个最小的频率（0。1）。如果这个最低频率不是由测量精度的极限给定的，则决定可以产生传播效应的电磁波具有一个最低能量的限制，根据电磁波能量的计算公式，这个能量在数值上等于普朗克常数的十分之一（6。6261035Js）。由于这个能量的取值实在是过于微小，以至于我们可以认为，具有电荷属性粒子几乎任何动能和势能的变量，都可以光子的形式传递出去。
　　于是宇宙就呈现为这样的场景：所有运动变化的电荷属性粒子不断的产生可以传播的光子，而光子通过空间中的传播，达到所有电荷属性粒子并改变其动能或者势能，一种运动的改变通过光子实现对另一种运动的影响，传递能量的同时传递一种运动规定的信息。
　　因此，电场和磁场的本质未明的情况下，从电场和磁场表现出来的基本规律，可以认为光子之所以能够存在并作为能量携带的基本方式，取决于时变电场和时变磁场的表观属性。在光子的能量效应上，电场改变电荷属性粒子的动能，而磁场只是改变电荷属性粒子的运动方向，进而可能引起势能的改变。
　　对于宇宙更深刻本质的理解，则取决于对电场和磁场更进一步的认知。
　　所以可以认为，光是宇宙间电磁世界自由能量的唯一载体，电磁现象普遍存在的宇宙中，物质通过光进行的能量传播，彼此影响，相互改变。