光是人類了解最多，也是最讓人迷惑的物質。一般的實物粒子，都能以不同的速度運動，而光子則無需加速過程，直接以光速執行，這是光子與實物粒子在運動特征上的最顯著差異。至於光速不變，更是經典物理向現代物理過渡的重大轉折。要想知道這背後的機理，就必須從光子的成分和結構入手，來揭示光子的這些奇異行為。
以下內容具體細節，見【現代物理學疑難解析】一書，或搜尋筆者講義合集（第24講）。對於反主流學術的觀點，這可能是目前唯一的，以公開發表的學術論文為原本整理成書。其內容經過了同行的嚴格稽核，極具說服力。
1、傳統電磁波理論遭遇的困難
馬克士威方程式組預言了電磁波的存在，並斷言電磁波就是光。因此，揭示了電磁波結構，也就揭示了光子結構。電磁波方程式來自馬克士威方程式組，馬克士威方程式組源於電磁感應定律。那麽電磁波中的電場與磁場，是以怎樣的形態而存在，至今並沒有給出明確說法。這說明，僅依靠數學，並不能揭示自然規律。
目前對電磁波的認識，主要是以電磁感應原理為基礎進行的，有以下三種形式：
A、電磁波是電場與磁場的相互感應，此也被稱做電磁場漣漪。B、電磁波是加速電荷對自身電場的擾動。C、電荷圍繞平衡位置振動，從而帶動電場形成閉合的電場線，並放射線出去，電場再生成磁場，從而形成電磁波。
質疑：如果A正確，那麽根據電波方程式，如下圖等號右側的波源，此時即使自由電荷密度σ=0，只要電場變化率不為零，也會放射線電磁波，這顯然是不成立的。B說法與拉莫爾公式匯出的放射線阻尼力，不但理論上行不通，與實驗值也遠遠不相符，所以也是錯誤的。C是目前最被認可的觀點，但電荷的每個振動周期只能放射線一對旋向相反的閉合電場線，這與其放射線範圍內各處皆可接收到完整的電磁波，顯然不符，所以也是錯誤的。
電磁波方程式
上述三種說法的共同點就是，電場與磁場的相位，皆相差90度，這顯然與電磁波方程式的電場與磁場同相位，發生了沖突，此被稱為電磁波的 零點困難 。
最可笑的是，上述三種電磁波說法，雖然相互間並不相容，但卻出現在一本專著中。而根據傳統電磁波理論得出的，場強與距離成反比的關系，別說成千上萬公裏的通訊距離了，就是幾十米的通訊距離，也很難做到。 可見，目前的電磁波理論，不但存在重大缺陷，而且還非常混亂，這還沒把更復雜的光學部份包括在內。
當前通訊業的快速發展，給人感覺電磁波理論已經非常完善了，其實那不過是實踐對理論的一種超越，知其然不知所以然。那麽，電磁波或光波中的電磁場，是以什麽樣的形態構成光子？它的激發或產生的具體機理又是什麽？尤其是光的粒子性如何體現？如何才能完全符電磁波方程式？這些都是傳統電磁波理論無法解釋的。這種場物質（電磁場）與實體物質（光子）的轉換問題若得不到解決，將直接影響著物理理論的健康發展。
2、傳統電磁放射線理論的重新稽核
熱放射線也是電磁波，溫度越高，碰撞越強烈，放射線也越強。說明電磁波的形成，完全依賴於帶電粒子碰撞形成的加減速變化。下面透過電磁波方程式，推導電磁放射線與電粒子加速度的關系。
由波源運算式可以看出，見上圖等號右側，自由電荷在時變電場作用下的加減速變化，才是形成電磁波的前提條件。設單位體積波源的自由電荷數為n，則電荷密度σ=nq，品質密度ρ=nm。根據牛頓第二定律，Eq=ma，將這三個式子代入電磁波方程式右側，則可整理為：
波源中自由電荷的加速度變化率
由上圖可以看出，波源中自由電荷加速度的變化率，才是激發電磁波的前提條件， 加速度恒定的電荷，不能放射線出電磁波。 這同質點的加速度恒定時，不會形成機械波的道理類同。若考慮電荷的慣性，其形式保持不變。圓周運動的電荷，也存在加速度變化率，所以也會形成放射線，被稱為同步放射線。
3、電磁波或光子的成分結構
光是電磁波，電磁波結構，就是光波結構，電磁波的最小單元，就是光子。當電荷均加速運動時，將產生反抗電荷運動的恒定自感電場，見下圖或上篇文章。當撤去使電荷加速的外力時，根據慣性定律，電荷立刻以既有速度勻速執行，即自感電場不會對本電荷（產生自感電場的電荷）有任何形式的做功。根據場的獨立性原理和能量守恒定律，則自感電場不會自行消失。那麽唯一的可能就是，自感電場將脫離本電荷，而成為獨立存在的渦旋電場。這個獨立的渦旋電場，只能是光子。
加速電荷的自感電場
由上述可知，電磁放射線一定是量子化的，光子在誕生之前，就是環形渦旋電場。因為光子的電場是閉合的，所以光子不受開放電場的作用，符合實驗觀測。當然，光子的成分結構，也決定了光子不會受重力的作用，這也完全符合第六章內容。
由於諧振動電荷的加速度隨相位不斷變化，則電荷在不同相位處放射線的光子能量也不同。下圖為時變電場作用下放射線出的電磁波結構示意圖，其中，①為波源內自由電荷隨時變電場振動的影像。②為與①相對應的電磁波結構，其中每個圓圈代表一個光子，圓圈線越粗，表示光子能量越大。③為原子由高能階躍遷到低能階時，放射線出的單色光結構。
電磁波和單色光的結構示意圖
再看光子的磁場，根據慣性的形成機理（見上篇文章），脫離本電荷束縛的環形電場不存在重力慣性和電荷慣性，而只存在運動慣性，所以其將直接以最大速度執行。由於尺縮效應，這個環形電場將尺縮為自然界中的最小圓，這也相當於形成了馬克士威假設的位移電流，從而形成偶極子形式的磁場。可知，光子就是一個小磁體。
由以上可以看出，電磁波是不同能量光子的有序排列。經分析，這樣的電磁波，無論是電場形態還是磁場形態，都完全符合電磁波方程式對電場和磁場的要求。而傳統的電磁波結構，是簡化後的平面電磁波方程式的特解，是缺失內容的電磁波，其根本無法解釋光的粒子性。
4、光速不變
由慣性的形成機理可知（見上篇文章），假如物質無慣性，那麽物質稍受擾動，便可執行至無窮遠，既無加速過程，也不消耗時間。但是，根據能量不能突變原理，光子的電場勢能在向磁場能的轉化過程中，必會消耗一定的時間。可見，光子的運動，因為占用了一定的時間，而形成速度。
由於所有光子的環形電場的尺度，都是最小極限尺度，所以光子的執行速度，必須恒定。
由於光子為一環形電場，則光子運動形成的尺縮，必為圓環的最小極限，即光子存在最小極限尺度。由於光子最小極限尺度的存在，所以光子只能以光速執行，而不能無限大。
根據相對性原理，任一慣性系中的原長和原時，都是相同的。無論光子產於哪個慣性系，其相對於任一慣性系中的觀察者而言，光子執行所耗費的時間和所經過的空間尺度都是相同的，這便是光速不變原理的成因。 就是說，僅有運動慣性而無重力慣性和電荷慣性的物質，其速度必為常數或光速。
下篇文章將列舉些重要的光學實驗，對本文的光子結構，進行全方位檢驗。
