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光合作用的原理

已有 1485 次阅读 2021-7-21 16:27 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

 地球生命来自哪里?

                                    晏成和

光合作用是绿色植物赖以生存、生长最关键的生命运动。你这个物理博客的写手怎么突然发表探讨光合作用的文章-跨界到了植物学?

没错,我博客全部都是探索、研究物理,刚刚发表文章《光电效应——光不是光子》[1],论述:一定频率的光照在物体上,光波频率与金属核外电子运转所伴生电磁波的频率相吻合,形成了共振,共振之下物质表面少量结构元损坏、电子溢出,形成电流。


光合作用虽然发生在植物,但是其原理与光电效应异曲同工:首先,二者都是要用到光;其次,都是要依赖光波与价和电子运转伴生波的频率相近、发生共振。

光与物质发生作用和效应普遍存在:光与硅-光伏、光与金属-光电效应、微波加热食物-光热、雷达与金属-反射波等[2]。万物生长靠太阳-光与植物的生长休戚相关,光合作用有着和光电效应相同的物理原因。

光电效应的发生必须是有一定频率的入射光,与光电材料价电子速率(伴生波频率)相近,以便形成共振。

而光合作用是:绿叶借助阳光,利用水(H2O)和二氧化碳(CO2)产生化学反应,制造出碳水化合物并释放氧气的物理化学过程。而光合作用承受的是频率宽泛的阳光,如何能够形成共振?这里,切莫忘记了光合作用的始作俑者和主要受益者-绿色植物。先卖个关子、提个问题:为什么几乎所有的植物叶子都是绿色?

 

共振要求光波频率与价电子运转频率一致。我们看不见价电子的运转速率,但是我们能够看见价电子运转伴生波所辐射的光波频率。我在前面文章《天为什么是蓝色的?》[3]中说到:地球周围的大气层总是弥漫着空气,主要成分是氮气、氧气。这氮气、氧气的价电子的速率都很高,达到了6.5X10^14HZ,这正好是蓝色光波的频率。也就是说大气气体分子的核外电子的运转伴生的电磁波频率正好就是蓝色。

大气中分子之间距离较远,造成的颜色稀薄、微弱,经过天空几千米的集聚、叠加,就显示出美丽的湛蓝。

人们常说青山绿水,我们平时看到的水都是无色、透明。但是水量大了,在清洁的河流、湖泊里,水就呈现出美丽的绿色。这个原理跟蓝天一样,也是由于分子核外电子运转的速率。纯净的水H2O的核外电子速率在5.5 X10^14HZ左右,这正好是绿色光的频率,水多了,微弱的颜色聚集起来就呈现美丽的绿色。

二氧化碳CO2固态是白色、叫做干冰,液态也跟水一样,无色透明。由此,CO2的价电子速率(我目前是类比,可以进行实验测量)也会和水差不多。

光合作用的基本材料就是水和二氧化碳,植物要获取的碳和氢就必须打开基材的结构元。上述,H2O、CO2的核外电子速率正好都是绿色频率,要形成共振、必须要有绿色的光;阳光频率宽泛、绿光只是窄窄的一条(7%?),难以形成共振。大自然就让植物叶子富含叶绿素,首先俘获二氧化碳,同时把阳光中的绿光反复反射加强,与水和二氧化碳的结构元形成共振,振开了结构元,游离的氢钻进了二氧化碳中与碳结合,形成碳水化合物被绿叶吸收,二基材中的氧形成氧气吸收大量的热量,进入大气。

光合作用让绿色植物获取了碳氢、形成碳水化合物-构成植物的基材之一,于是植物才能茁壮成长,成就了地球上的森林原野、花卉瓜果、蔬菜粮食,并且为动物提供了食物和氧气。让我们的地球生机勃勃。

 

光电效应是典型的物理学现象;光合作用是亘古以来自然效应。二者跨领域、跨学科似乎相距遥远,却都是光与物质的相互作用,其发生原理、过程休戚相关。都是光与结构元发生共振,说明,原子是通过结构元进行连接,结构元构成了金属晶体也构成了水(分子),结构元是构成物质的重要存在,自成一体。光电效应和光合作用都是由单一频率的光与价和电子发生共振,说明物质的价和电子的线路、速率是稳定规律的、准确的;结构元外运转的电子伴生着电磁波;光是电磁波、波与波才能发生共振。


光合作用的现实与量子理论的“核外电子是粒子还是波尚不清楚,讨论电子的运动无意义”悖反。应该是顶礼膜拜如日中天的量子力学,还是应该相信在存在了几十亿年的光合作用?量子理论在光合作用事实面前已经溃不成军。

光合作用是利用绿色频率的光,破坏了原来的结构元、重新构建新的结构元的化学变化。进而形成了碳水化合物-高能量的自组织物质的生物过程[4]。拙文在这过程中找到了物理学、化学、生物学的内在契合、互洽。说明自然事物的内在本质在基础物理的相通,互洽才是真相存在的明灯。

现在人类为了提高蔬菜瓜果、花卉的收获,发展了多层室内绿色植物的培养。但是,室内阳光很少,光合作用难以完成。开始,人们用全频率的人造光,浪费能源效率低下。现在人们在室内用小功率的绿色光,就能够圆满地进行光合作用,取得很好的效益。

 

地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。经常看到科学读物猜想:地球上的生命来自哪里?有的说来自外星碰撞、有的猜测是来自彗星。通过上述光合作用的过程分析,我认为:地球上最早的碳水化合物来自于地球自身。原始地球虽然还没有有机物、没有绿色植物、藻类,但是只要有了水和二氧化碳,阳光中稀少的(7%?)绿色光波就使得稀罕的光合作用偶然发生,能够产生少量碳、氢-碳水化合物和氧气,碳水化合物具备很高的能量和生理活性,经过了数十亿年的积累、自组织进化,就有了藻类、绿色植物,光合作用的效率呈几何级数增长,成就了绿色的大地。

光合作用的副产物-氧气,能量极高,原始的动物吸取氧气与体内的碳氧化,获取了极高的能量,这就是原始的呼吸[5],最后进化发展成为今天的动物和人类。

最近火星探索成为热点,有报道火星上发现有水,人们在谈论火星上有没有原始生命。了解了光合作用,问题变得简单:有没有二氧化碳?有阳光、有水、有二氧化碳,在温度适宜的地方就能够形成原始的光合作用,就有可能形成原始生命。如果有了基材,未来的人类可能会加快火星生命蓬勃的进程。

                                        2021/7/18

 

参考资料:

 [1] 晏成和,光电效应——光不是光子,科学网,

http://www.blog.sciencetimes.com.cn/home.php?mod=space&uid=73066&do=blog&id=1294338

[2] 晏成和,天为什么是蓝色的?科学网,

http://www.blog.sciencetimes.com.cn/blog-73066-1128553.html

[3] 晏成和,物质(实体)与波,科学网,

http://www.blog.sciencetimes.com.cn/home.php?mod=space&uid=73066&do=blog&id=1282349

[4] 晏成和,化学自组织怎样形成?科学网,

http://www.blog.sciencetimes.com.cn/blog-73066-1138278.html

 [5] 晏成和,人为什么要呼吸,科学网,http://www.blog.sciencetimes.com.cn/blog-73066-1199410.html




http://www.blog.sciencetimes.com.cn/blog-73066-1296410.html

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