光合作用的基础是光电效应                     张. 道. 子

【中国山西省 临汾市 041000】

内容提要:本文认为，合作用的基础是光电效应，原因在于，只有有光的情况下，才能进行光合作用。

这说明，将光能转变为化学能，在光照下叶绿素吸收了光能量。光合作用的能量来自太阳辐射能，太阳辐射能是通过电子传递和诱导共振的方式来实现的。至于说植物叶子上提取不到游离碳，我们可以換个角度看，碳并不在植物叶子上，而是在空气里。否则，就无法说明光合作用为什么只能在空气中进行。认识光电效应是光合作用的基础，有着特别重大的意义，主要是可以解开生命的来源之谜。在水中进行的光电效应，电离子可以夺取水分子中的氧，变成碳水化合物，化学上叫葡萄糖，这就是一切生命的基础。

关键词:  光合作用  光电效应  碳水化合物.一  光合作用的基础是光电效应光合作用机理是当代科技八大难题之首。

这一问题难就难在就生命起源来说，它已经追寻到化学的尽头，接下来的事只能由物理学才能完成。

但是，在物理学和化学没有统一起来前，各说各话，各用各的概念、名称，各用各的规律和证明方法。所以，物理学解决不了化学的问题，而化学解决不了物理学的问题，形成了各自学科高端问题难以解决的局面。

1842年,热力学第一定律的发现者R.Meyev发表论文提出太阳光为光合产物形成提供能量。19世纪中叶,人们已经认识到植物具有下列一般性质的方程式：光CO2+H2O-------O2+有机物质所谓光合作用是说：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧的过程，称为光合作用。

光合作用产生的有机物质主要是碳水化合物，即：日光6CO2+6H2O----------C6H12O6+6O2叶绿素这个方程式表明，CO2和HO2经过光合作用可以生成生命的基础——葡萄糖。

光合作用的量子效应十分清楚地说明，光合作用的基础是光电效应。有的学者认为，光电效应不足以达到光合作用。其实，这个问题很好解释，我们知道，光电效应可以在一切物体上进行，既可以在无机物上进行，也可以在有机物上进行。

在无机物，特别是在金属上进行光电效应时，当光电子的能量经过原子的能级输送达到饱和状态时，它就会逸出，释放到大气层中，从而成为大气中的游离态的电子。然而，在有机物，特别是在植物叶子上进行的光电效应，逸出的光电子立即被CO2固定。豆类植物的光电离子的CO2固定就十分明显，它可以直接用作植物的肥料,其能量就是来源于太阳能。否则，就无法说明光合作用为什么只能在光照下进行。

我说光电效应是光合作用的基础的依据是：首先，从光合作用已经发现的量子效应来看，量子效应只能从光电效应中产生，而不可能从其它任何现象中产生。其它任何东西中产生的效应都不可能是量子效应。至于康普顿效应，那是光照和温度达不到光电效应时的光效应，那根本就不能进行光合作用。

其次，离开光电效应，无法说明量子效应的源泉。就是说，光合作用的量子效应到底是从那里来的。再次，从鸟类迁徙来看，生命中的量子效应具有方向性，这与光电效应的方向性是一致的。植物的生长分背坡与阳坡，阳坡上的庄稼比背坡上的庄稼长势好，冬天人们为了暖和，都朝太阳光能照射到的地方挤，这些都说明了光合作用和光电效应方向的一致性。至于学者们认为光电效应提供的能量，不足以植物进行光合作用。

我认为，这是学者们没有看到光合作用是光电效应的固定和积累效应。将光能转变为化学能，在光照下叶绿素吸收光能，传递电子，这个过程化学上叫光解。卡尔文循环证明，要固定六个CO2分子，才能生成一分子已糖磷酸，也就是说，每一个光电离子，只能将一个CO2分子转变为1/6的已糖分子，六个光电离子才能把六个CO2分子转变成一个已糖分子。

实验证明，不管采取什么手段，CO2分子只能一个一个的俘获，这就从根本上说明了光电效应是光合作用的基础。为什么有机物能够生长，而无机物不能生长,其关键是无机物不能固定和储存并利用光电效应释放的光电子能量，而有机物则能够固定和储存并利用光电效应释放的光电子能量。二  氧的本质是电场光合作用的能量来自太阳辐射能，太阳辐射能是通过电子传递和诱导共振的方式来实现的。电子有基态和激发态，其中能量最低的态叫基态，而能量最高的态叫激发态。学界认为基态和激发态都可以进光合作用，我认为，只有激发态才能进行光合作用。

因为，基态只能保持光电子自身的存在，而没有能力去实现CO2固定。太阳能的辐射是一束以光波进行的光能量子流，辐射能的能量是以hν为单位进行的。若分子数为N，则：CE=Nhν=--------λν为频率，λ为波长，C为光速，h为普朗克常数。光是一种电磁波，能够进行光合作用的波长是400~700之间。所以，一般植物可在摄氏10度-35度之间进行。温度太低,光电效应低于脱出功，释放不出光电子；而温度太高，呼吸速率大于光合速率。根据光化学定律，一个分子至少吸收一个量子（hν）后，才能开始反应，所以说，光合作用的光电子，只能是处于激发态的光电子，而不可能是处于基态的光电子。光能转变为化学能的比率，因光波波长不同而变化。每同化一个CO2，大约需要8~12个量子。固定于碳水化合物中的能量是112千卡，即：OICO2+H2O—H—C—H +O2—-112千卡上式说明，在光合作用的光电效应中，是吸收大于辐射，否则，无法说明112千卡的能量是从何而来。

这就是说，在无机物，特别是在金属上的光电效应的吸收和辐射是大体相等的，吸收多少光量子，就辐射多少光量子，它不固定和储存能量子。然而，有机物就不同了，特别是植物的叶子，它可以固定和储存能量子，而它固定和储存的能量是从那里来呢？就是光电效应中吸收的能量大于释放的能量，把二者之差作为光合作用的CO2固定量。由此说明，一切有机物都是黑体物质，因为，物理实验已经证明，如果一个物体能全部吸收投射到它上面的各种频率的辐射而无反射，这种物体就称为黑体。而有机物，特别是植物就是这样的物质。原因是植物含有CO2和H2O，而这两种物质都含有O，说明O是形成黑体物质的主要原因，在一定意义上可以说，一切含O化合物都是黑体物质。所以，吸收与辐射的能量相等的物体，必然是缺O物质。金属就是缺O物质，一切无机物都是缺O物质，所以，一切无机物都能进行光电效应，但都不能进行光合作用。

这就是无机物与有机物的唯一区别，也是形成生命的最基本的原因。至于含O物质为什么能聚集能量，因为，O本质上是由电子构成的。其实，植物也不是都能进行光电效应为基础的光合作用。实验证明，在光电效应中，入射光是可见光或紫外线，所以，康普顿效应不显著，这说明光电效应与康普顿效应都与温度有关。入射波波长为λ0=400nm时，观察不到康普顿散射，而这正好是光合作用的辐射波长，这说明光电效应是有机物，即黑体物质在光合作用时的光效应，而康普康效应是有机物，即黑体物质在不能进行光电效应时的光效应。上述事实说明，地球上的一切能量都是来自于太阳能的积累，在这个过程中，无机物没有积累光量子的能力，所以，无机物不会生长，甚至可以说无机物只有质量而没有能量，当然，在外力的推动下它有动量，但在没有外力推动的情况下，它是不会运动的，是永恒静止的,这是牛顿第一定律告许我们的。

但有机物就不同了，它可以自己生长发育，甚至开花、结果，树木可以几十年不死,几百年不死，甚至数千年不死。其根本的原因就是它不断通过光合作用接受太阳的光能量子。动物的生存是靠吃进去并消化了由光能量为基础的光合作用转化成的植物的果实，其实，一切能够燃烧放出光和热,并能转化成能量的东西都是太阳光能量的长期积累，如煤碳、石油、天然气等等，只不过积累的时间长短不同，途径不同，结构不同罢了。当然，植物也不是都能进行光合作用，当温度太低或太高时，植物也不能进行光合作用，因为，入射光的频率小于V0，电子不具有足够的速度以逸出，因而就不会产生光电效应。

三  生命是“自生”与“进化”的统一认识光电效应是光合作用的基础，有着特别重大的意义，主要是可以解开生命的来源之谜。关于生命的来源问题，是人类的终极追求。生命到底来之于那里，一直是困扰生命科学的一个重大难题。有些学者认为生命来自于火星，一些学者认为生命来自外太空。这些学者的思路的前提都是，生命需要种子，没有种子，生命难以延续下去。光合作用的光电效应说，解决了这一问题，它说明了生命来自太阳，太阳通过光电效应不断地给地球提供生命的种子。或者说生命既来自太阳，又来自大海，生命是太阳与大海的生成物。

我们知道，光电效应可以在一切物体上进行，既可以在固体上进行,也可以在水中进行。在固体，特别是在金属上进行光电效应时，当光电子的能量经过原子的能级输送达到饱和状态时，它就电离出去成为大气中的游离态的电子——离子。然而，在水中进行的光电效应，离子却可以夺取水分子中的氧，变成碳水化合物，化学上叫葡萄糖，这就是一切生命的基础。化学家们会说:植物叶子上提取不到游离碳。我说：CO2的生成并不是单单在植物叶子上进行的，而是也能在空气中进行。光只有在大海中夺取了大量的水中的氧，变成CO2，并排放到大气中,才能使植物有足够的CO2可供其进行光合作用。这是植物进行光合作用的前提条件。再从植物叶子上来看，因为，植物叶子是一个小水库，而且，从光合作用只能在日光照射下才能进行的角度来看，说明植物叶子上也能进行CO2生成的反应。 

至于说植物叶子上提取不到游离碳，我们可以換个角度看，碳并不在植物叶子上，而是在空气里。否则，就无法说明光合作用为什么只能在空气中进行。这说明，一个没有水的星球它为什么不存在生命的原因。传统生命学说认为，没有水的星球，生命无法存活，其实，更重要的原因是没有水的星球，无法合成生命的种子。可以说，世界上的一切生命，无论是低级生命，还是高级生命；无论是植物，还是动物；无论是昆虫，还是人类，都是太阳与水的合成物，只不过是合成的复杂成度不同罢了。 这样，我们就必须重新认识达尔文的“进化论”。

人们经常会问：为什么今天的猴子变不成人？其实，任何时候的猴子都变不成人。猴子就是猴子，人就是人。一切物类的区别都是接受太阳能量的不同，是太阳与水化合的结构不同，是光能量固定或叫积累的不同。种子的作用只是保存物类的结构和能量的原始状态，这只是物种的一种繁衍形式。当然，一切物种都有变异的特征，但它与遗传特征相比,二者是不可同日而语的。过去，我们在达尔文“进化论”的影响下，放大了物种变异的特征，而缩小了物种遗传的特征。马和驴可以杂交，但人和驴一定不能杂交，如果一定要杂交，生出来的驴非但没有人的智慧，根本就是一个不能成活的怪物。还有果类之间可以嫁接，但果类与水稻一定不能嫁接，非要嫁接不但长不出能够高产的稻子树，实际上连成活的机率都没有。与“进化论”相反，从光合作用的光电效应论来看，“自生论”是一个不可忽缺的前提。因为，现实世界的大量事实说明，物种完全可以自生。衣服上本来是没有蚤子的，但穿在身上一方面有了人体提供的温度，另一方面有了人体提供的水，就可以自生出蚤子来；旱地里本没有青蛙，而一旦长期浇水，就可以自生出青蛙来；一个山洼里本没有鱼，但一旦积雨成潭，很快就可以自生出鱼苗来。

前多年报道，我国东北大兴安岭一片刚刚砍伐过的森林，突然就自生出大片大片的白菜来。其实，人也是自生的，既不是从火星上来，也不是从外太空中来。太阳光和大海长期的直接光合作用首先自生出植物来，当植物覆盖满地球时，提供了动物生存的条件，于是，又自生出动物来。当有了允许人生存的条件时，这位太阳神父亲和大海神母亲又自生出人类来。现在的考古学家正在忙于寻找最早的地球人来自那里，其实，可以十分肯定地说，地球人并不是出自同一祖先，当亚洲衍化出人类时，非洲或欧洲也在同步衍化出人类，而且，各种人类都带着深深的衍化环境的印记。为什么人类有黄种人、白种人、黒种人、蓝种人、棕种人等等，这就说明，他们并非是同一个祖先。所以，只有太阳和大海才是地球的造物主，是人类的圣父和圣母，是世界的火神和水神。除此而外，那些所谓的天主和玉皇大帝之类的神灵完全不存在。世界上根本不存在万能的造物主，既是太阳和大海也只能按力学规律来化合，来造物，而绝无随心所欲之可能。

至于玉皇大帝之类的神灵，则完全是人按照人类的现实统治状况而生造出来的，没有任何科学根据。总之，认识光合作用的光电效应说，这是破解光合作用的量子效应的唯一可行途径，除此而外，永远不可能破解光合作用的机理，更不可能破解生命的起源问题。

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