【提要】这篇文章破解了人类有史以来不能解释的一个谜，属于人类的重大科学发现

玻璃透明，是人类非常好奇又不能破解的谜，每 个人从少年起就感到好奇了，总是在内心问自己，木 板是不透明的，为什么玻璃是透明的呢？对此，人类 有史以来的所有科学家都无能为力，大家也就无可奈 何，日渐老去，一代一代，抱憾西去。 

本文运用辐射力学原理，在大量分析研究的基础 上，终于破解了这个难题，说出了令人信服的道理。 一个不太厚的物体，被光穿透是正常的，因为分子之 间、原子之间、原子之内有空隙，光子能从这些空隙 中穿过去。不透明是因为物体内部结构阻挡了光子直 线前进，被反射、偏射或吸收了。一种物体，无论是 固体、液体和气体，只要符合下述一个或两个条件， 就具有通透性了，也就是透明的了。 

第一、分子距离比较远 

即物质稀疏，密度不大，光线能从分子之间穿过 去，这种物质就是透明的，比如空气就是透明的。几 乎所有气体都是透明的，除非掺有杂质。这说明稀疏 的物质是透明的。即使是不透明的物质，稀疏之后也 可以看成是透明的。如钢丝是不透明的，做成纱窗后 就可以看成透明的了，因为光的通透率比较高。 

在地球的物质中，密度为 1g/cm³或以下的都是小 密度物质，即与水相当或比水还轻的物质，大多是透 明或半透明的，包括气体、液体和固体，若不透明可 能掺入了杂质。水、汽油、酒精是透明的，就是因为 密度小；塑料是透明或半透明的，也是因为密度小， 密度通常在 1 或以下。密度与原子量有关，也与分子 结构有关。 

透明也有程度，如果把透明度为分十个等级，最 高为 10，那么空气的透明度大概是 9，除非有雾、有 霾、有烟。透明度 7-10 为透明，4-6 为半透明，0-3 为不透明，大概可以这么分等级，但不能绝对。 

有些固体和液体密度比较大，分子距离比较近， 却是透明或半透时的。为什么呢？下面重点研究这个 问题。 

第二、液态或液态固化物质 

光穿透物质时，除了氢等少数小分子外，主要是 在分子之间穿透的，光子碰到分子外围的电子，路径 偏个角度，继续前进，不断进行微小的曲折运动，就 能穿过物体了。分子呈成团状，自然紧密分布，有利 于光穿透。 

绝大多数分子都是团状的，只有液体处于自然紧 密分布状态，所以绝大多数液体是透明的，除非混有 杂质，破坏了自然紧密结构。水是透明的，因为是自 然紧密结构；冰也是透明的，因为固化时保持原有结 构；玻璃也是透明的，因为固化时保持原有结构；有 机玻璃也是透明的，因为固化时保持原有结构；不掺 有色素的塑料是透明的，因为固化时保持原有结构。 可见，从液体转化来的固体，很多是透明的。 

南极冰、北极冰、高山冰是不透明的，因为是从 雪转化而来的，雪是固体，里面含有空气，分子不是 自然紧密分布。有些冰还含有杂质，如尘埃、脏雨落 下后被污染。北极圈的冰山融化时，看到的冰往往是 发黄的，因为离大陆比较近，人类活动、风卷尘土等 形成了大气污染，落到冰上就成杂质了。

第三、物体内没有二级结构 

一块玻璃是透明的，用一个小铁锤砸一下，砸出 了一条或多条裂纹，这些裂纹就不透明了，或透明度 很低了，纹路就是二级结构。若把玻璃敲碎，形成颗 粒状，堆成一堆，这堆玻璃就不透明了，也是因为有 了二级结构。二级结构有很多面，这些面把光线引向 别处。有一种花玻璃，表面有很多凹凸花纹，这些花 纹就是二级结构，会把光线引向别处。 

碎玻璃堆里面还有很多空气，对光子的运动很不 利，不断从一种介质进入另一种介质，这会起到刹车 作用，甚至光子在物质内部衰变，变成看不见的粒子。 木头内也有小腔室，也会起到同样作用。

花玻璃是不透明的，玻璃表面的花纹，形成二级结构

磨砂玻璃不透明，在玻璃两面磨出颗粒状，形成二级结构

颗粒结构、粉末结构、蜂窝结构、纤维结构、网 状结构等，都属二级结构，这些结构不利于光的穿透。 内部有无数个界面，光子撞到这些界面后，不断发生 反射和偏射，就像走迷宫那样了，有一部分从别的方 向出来，有一部分侵入原子内被原子核吸收，还有些 光子在刚碰撞到物体时，发生反射或偏射被阻挡在外 了。泡沫、海绵密度很小，却是不透明的，因为里面 有蜂窝结构。 

我们身边的固体，如石头、沙子、泥土、金属等， 几乎都是由颗粒物组成的，二级结构是晶体、准晶体、 粉末等，所谓粉末只是颗粒较小，如泥土是 0.004－ 0.0625mm 的矿物晶粒或其他颗粒，沙子是 0.0625－2mm 的矿物晶粒，这些颗粒承受压力后就成为岩石 了，这就是占地球岩石 70%的沉积岩。当然，岩石 有多种，不同的岩石形成原因不同，但结构是大同小 异的。木头是一个个细胞组成的，细胞死后细胞壁留 了下来，算是细胞残骸，形成一个个类似蜂窝的小房 子，这就是木头的二级结构。当然，木头还有纤维结 构、微管结构等。 

玻璃是一个整体，分子自然堆积在一起，内部没 有二级结构，光子进入玻璃后能顺利穿透。对于光子 来说，分子与分子之间，空间实在太大，穿越是必然 的。就像人在城市中行走，穿越是必然的，只要不撞 到楼或树就成。人类认为玻璃是密密实实的，因为人 实在太大，视力实在太差，物体都是有空隙的，区别 只是空隙大小。水无法穿透玻璃，是因为水分子比玻 璃空隙大，分子之间、原子之间和原子之内的空隙， 都比水分子小。光子穿透玻璃，在某个方面证实了人 类的分子说、原子说、电子说、光子说是正确的。 

水同玻璃差不多，也是一个整体，没有二级结构， 有的水有波动，有的水无波动，波动的水会影响到光 子的轨迹，不再是直线运动，也会降低水的透明度。 像九寨沟那样，一潭静水才能清澈见底。如果扔一块 大石头进去，溅起一大堆浪花，浪花和下方的水是不 透明的，因为有了二级结构，浪花是水团和水珠，浪 花下方的水有了凹凸、水波和水纹，这都可以阻挡光 的穿透。撒几把泥土进水潭，或让潭底烂泥翻滚上来， 水又不透明了，因为水中有了二级结构。

水池是透明的，有二级结构的地方不透明

跳水时水花溅起，空气有了二级结构，那就不透明了

冰是透明的，雪是不透明的，也是因为雪有二级 结构，每一片雪花都是一堆雪的二级结构；在一片雪 花之内也有二级结构，花纹、空隙和水晶，都是二级 结构。黄河的冰是黄色的，不透明，因为含有泥沙， 有二级结构。北极圈的一些冰架也是发黄的，可能是 风带过去的尘土，多少个世纪累积下来的了。 

鸡蛋清是透明的，煎成荷包蛋为什么不透明了？ 蛋清是蛋白质，蛋白质是多肽链，卷曲折叠，一团乱 麻，团状结构，还是分子，形成整体，不存在本文所 指的二级结构，因而是透明的。受热后多肽链伸展成 纤维状，无数多肽链纵横交织在一起，形成网状结构， 加上有一些气泡形成，也就不透光了。 

凡是受热融化后的物体，就是自然堆积的分子， 是没有二级结构的，哪怕分子内有多级结构；融化后 再缓慢固化，分子自然堆积的状态依然没变。但有些 物质不可逆，如荷包蛋受热后就不会变回液态。 

多数液体都是透明的，只要足够纯净，因为液体 本身是一个整体，分子之间不松不紧、若即若离结合 在一起，结合紧些成固体，结合松些成气体。另外， 常见液体密度小，相当于水或小于水，在地球属于密 度比较小的物质。密度小说明分子空间大，光容易穿 透。若掺入杂质那就不一样了，等于液体里面有二级 结构。 

若在一杯水中撒一把盐呢？盐是半透明的，进入 水中水的透明度受影响，能看到杯底一粒粒的盐，盐 充当二级结构，有盐处不透明，一会盐就溶化了，所 谓溶化就是盐被水分解成分子，水分子与盐分子均匀 分布在一起，合二为一，成为一体，不存在二级结构， 依然还是透明的。至于透明度，肯定有一些变化，毕 竟水与盐水是两种物质。 

纯净液体为是什么是透明的呢？固体受热后融 化，也就是把分子之间的结构拆散了，分子之间自然 堆积在一起，晶体没有了，颗粒没有了，空隙没有了， 也就没有了二级结构，这样就变成透明的了。 

结构松散的冰（如雪化冰）是不透明的，融化变 成水是透明的，就是因为融化消除了二级结构。如果 水很纯，数量不太多，如一杯水，从冰到水，再从水 到冰，都是透明的，因为始终没有产生二级结构。雪 糕、冰棒为什么大多不透明？含有糖、色素、香精、 奶油、牛奶、香油等，这些物质构成了二级结构。 

玻璃、有机玻璃，是固体受热后融化，变成液体， 消除了二级结构，慢慢冷却后变回固体，内部没有产 生二级结构，也就保持透明了。在自然界中，透明固 体是比较少的，透明液体则比较多。 

第四、原子序数较小的气态物质 

没有二级结构的物质是否都透明呢？当然不是。 还要看是什么物质。我在《微波在各种介质中的运动》 一文中指出，原子序数太大的物质，外围电子太多， 光子触碰时易发生反射和偏射，根本无法进入物体之 内，也就不存在穿透了；原子序数太小的物质，外围电子太少，光子进入原子后，容易被原子核捕获，这 也不存在穿透了。当然，只是穿透量少，不是完全没 有穿透。原子核有较大引力，可以控制附近空间，从 附近经过的光子会被收容。就算光子能从一个原子穿 过去，后面还有无数个原子核张开大嘴等着呢。当然， 原子核越大，控制范围越宽。 

不过氢和氦有点特别，这两种物质原子序数是 1、 2，原子少质子也少，如果光子冲原子核而来，外围 的一两个电子很难阻挡，命中原子核就被吸收了，应 是吸光较强的物质，前提是原子之间距离小，偏偏这 两种气态物质做不到，常温常压下是气体，由于原子 之间空间大，反而成为一类透明物质。由于是气态， 比较活跃，与其他物质组成化合物，本性难改，依然 活跃。如水，两个氢原子拉扯着一个氧原子，互不相 让，到处奔跑，一是分子空间被拉大，密度变小；二 是分子活性增加，到处流动。这类物质往往是透明的。 当然，水在物理上表现活跃，还在于氧也是气体。 

酒精的分子式 C2H6O，6 氢 1 氧 2 碳，也是活跃 的，比重与汽油差不多，比水还轻，当然也是透明的。 汽油是烃类混合物，即各种碳氢化合物混合在一起， 基本结构是 2 氢拉 1 碳，5-12 个碳形成一个分子， 其中有的碳有三个氢牵拉，有各种各样的结构，下面 是其中一种较典型的氢碳结合方式，当碳增加到 5-12 个时就是汽油成分了。凡是氢多的化合物，比重就轻， 内部空间就大。

四个氢在四个角拉两个碳，就像是四马分尸，把 分子空间拉得很大，密度比水还小，也更活跃，随时 都向空中冲出去，也就是蒸发了，当然也是透明的。 国内的汽油带点黄，因为有杂质，如含硫等，德国的 汽油是完全透明的，就像水一样，因为没有杂质。 

汽油为什么比水轻呢？水是 2 氢拉 1 氧，汽油是 2 氢拉 1 碳，碳的原子序数是 6，氧的原子序数是 8， 当然是水更重了。况且，汽油分子有些部位还是 3 氢拉 1 碳，如汽油中的一种成分是正辛烷，由 8 碳 18 氢组成，分子式 C8H18，氢多达 18 个，结构是 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3，其中 2 个碳 是由 3 个氢牵拉的，显然就比水轻了。汽油标号就是 由辛烷值高低决定的。 

当然，物质轻重由多种因素决定，元素大小、分 子尺寸、分子距离都决定物质轻重。人类对分子尺寸 和分子距离研究得比较少，应该成为物理或化学的一 个分支学科。 

光子面对一个原子时，主要表现为穿透、反射和 吸收。我们剔除氢与氦不考虑，一般规律是：电子少 的物质容易吸收光，电子多物质容易反射光，电子不 多不少的物质容易被光穿透。 

碳原子序数是 6，是所有元素中吸光最强的物质， 因此隐形飞机涂料一定是碳或含碳多的物质，不会有 人告诉我，但科学会告诉我，可见光与雷达波都是电 磁波，波长比较接近，吸光好的物质，吸收雷达波也 好。碳之下的硼、铍、锂吸光也比较好，原子序数为 5、4、3；碳之上的氮、氧、氟、氖属于气体，光的 穿透性比较好，原子序数为 7、8、9、10；再往上是 钠、镁、铝、磷、硫、钾、钙，光的穿透性就略差一 些，吸光、反光、穿透兼而有之，原子序数为 11-20； 再往上就是较重的金属了，原子外围电子多，以反光 为主。 

可见，原子序数较小的气态物质有利于光子穿透， 具体是原子序数为 10 及以下的气态物质，即氢、氦、 氮、氧、氟、氖，属一类物质；11-20 的物质光能部 分穿透，属二类物质。水的分子式 H2O，两种元素都 属一类物质，有利于光线穿透，加上密度不大，结合 松散，透明就是正常的了。 

普通玻璃分子式是 Na2SiO3，2 钠 1 硅 3 氧，原 子序数分别是 11、14、8，氧原子数量最多，属一类 物质；纳原子数量其次，属于二类物质，靠近一类； 硅原子数量最少，属于二类物质，也比较靠近一类。 所以，玻璃是透明的，但透明度不如水，若一块玻璃 厚度达两米，透明度就比较差了，但水还可以见底。 普通玻璃密度是 2.5，比水的密度大多了，这意味着 透光率没有水好。 

沥青受热后是液体，是黑色的，完全不透明。沥青似乎没有二级结构，实际上有的。沥青基本元素是 碳，此外还有很多种物质，含量 1.95%以上的就有四 种，这些物质不溶于碳，不是作为分子与碳分子均匀 混合在一起的，是以颗粒物存在于沥青中的，这就是 二级结构了。沥青主要成分碳 81.7%，氢 7.5%，硫 4.4%，氮 1.95%，三者相加占 95.6%。碳含量很高， 是吸光率最高的物质，沥青表现为黑色也就正常了。 我在《微波在各种物质中的运动》提到，只有一层碳 原子的石墨烯吸光率高达 2.3%，50 层石墨烯就可以 把光全部吸收，50 个原子的厚度是很小的。木头、 衣服等也是碳元素较多，所以不具有通透性。 

我们看到的碳都是黑色的，如煤、木炭、石墨、 石墨烯、铅笔芯、烤焦的肉等，这足以说明碳吸光能 力很强。光子闯进来，不是被这个碳原子吸收，就是 被那个碳原子吸收，只有少量光子在碳表面被反射， 所以人能看得到。 

但有一个例外，金刚石（钻石）成分也是碳，但 不是黑的，还熠熠生辉，具有极高的反射率，也具有 几分通透性。为什么差异那么大呢？这当然是结构不 同，以石墨为例，是层状结构，一层分子构成一张网， 再一层层叠加上去，每层都有 0.335nm 的距离，就像 一张张网重叠一样，这就是二级结构了，光没有通透 性就很正常的了，光子无论从哪个方向进入，都无法 穿越碳原子阵。 

下面有两幅图，下面那幅图左，每个圆点是一个 碳原子，这张网在平面方向延伸就是石墨烯，每 60 个原子构成一个碳分子，金刚石也是 60 个碳原子构 成一个金刚石分子，两者只是结构不同。 

所谓二级结构，是指分子以上的结构，分子内与 原子内的结构不是物质二级结构。这与分子学的定义 不同，比如蛋白质有四级结构，这是分子内部的结构， 在本文不属于二级结构或多级结构，千万不要搞混了。 视觉是光子作用于分子给人带来的感觉，说结构时以 分子为最小单位，说元素时要分析到原子。

金刚石则看不到有明显的二级结构，显得有点杂 乱，一乱就有机会了，结构上看基本是一个整体。虽 然金刚石是晶体，但经受过高温高压，相当于在 150-200 公里的地下，接受 1100-1500℃的高温烘烤， 时间长达 12-33 亿年，内部质地已经很致密了，几乎 把二级结构压成一个整体了，所以密度是石墨的 1.7 倍。因此，金刚石反射率很高，通透性也有。 

金刚石的内部结构为棱形多面体（见上图左）， 三个原子构成一个面，在原子距离近之处，外围电子 密集，反射光子，就像金属一样；在原子距离远之处， 被光子穿透，光子在内部经几次穿透与反射，就从某 个方向逃逸出来了，人就看到有光泽。 

金刚石介于透明与不透明之间，透明度为 4 左右。 金刚石与石墨的外表差异，人人感兴趣，无人能解释， 在这里算是解释清楚了。 

汽油主要成分是碳和氢，为什么是透明的？不是 含有碳的物质就不透明了，有个量的问题，从量变到 质变，不是在游泳池中撒几个碳分子一池水就不透明 了。汽油的主要成分是氢，也就是氢原子更多，氢多 的物质分子内和分子间的空间大，有利于光的穿透， 所以汽油密度只有 0.7，透明也就是正常的了。当然， 汽油也没有二级结构。 

液氢也是透明的，密度只有汽油的十分之一，氢 是一类物质，自然就很透明了。液氢密度这么低，就 是轻飘飘的了，重量主要在罐上，需要有较大强度的 罐才能储存。液氢密度为什么这么小呢？氢是活跃气 体，受压变成液体也是乱冲乱撞的，这就把分子之间 的距离撞开了，所以密度很小。如果把压力释放，氢 分子之间就撞得更开了，密度只有水的万分之一了。 

烧火形成的烟密度不大，为什么是不透明的？柴 火燃烧生成二氧化碳，这是无色无味的透明气体，只 要充分燃烧就看不到有烟。柴火不充分燃烧时，会分 解出一些固体颗粒物，被二氧化碳气体带到空气中， 这些颗粒物是不透明的，还在二氧化碳气体中构成二 级结构，所以烟就是不透明的了。二级结构即使是空 气也不透明，前文有张图是跳水的，运动员把空气带 入游泳池，“空气颗粒”形成二级结构，也就不透明了。 所谓“空气颗粒”，要么是空气包裹水珠，要么是水珠 包裹空气，二者必居之一，实际上是相互包裹。 

霾影响能见度也是这个道理。霾是 PM2.5，是直 径为 2.5 微米的细颗粒物，由于比较细，能长时间悬 浮在空气中，影响能见度。这些颗粒物是不透明的， 还在空气中形成二级结构，所以就影响能见度了，能 见度大小取决于浓度大小。 

科学研究不一定要有实验室，实验结果出来后还 需要观察和思考。上帝已经为我们做了很多实验，我 们只需要观察和思考，就可以得出科学结论了，科学 结论与客观事实相符，那就是真理了。 

什么是真理？能把世界解释清楚，让人恍然大悟， 茅塞顿开，化复杂为简单，这就是真理；什么是谬论？ 能把世界解释糊涂，让人莫名其妙，云里雾中，化简 单为复杂，这就是谬论。相信自己的感觉，不要迷信 科学权威，所有科学权威都是人造品。值得信仰的是 某种理论，而不是某个人物。

2019 年 6 月 10 日