原创 海天雨虹 科学前沿 思考未来 2023-07-28 10:07 山东
物理学可被划分为两大类,理论物理学和实验物理学。
理论物理学,以理论模型、理论思考为主,由理论模型基础上进行的研究思考成果而建立起来的较为完整系统的物理理论科学体系,被称之为理论物理学。
实验物理学,以实验方法、实验手段为主,在对自然现象、实验现象观测结果加以分析整理、研究思考、归纳总结基础上,构建起来的系统的物理科学体系,被称之为实验物理学。
理论物理学、实验物理学都是以物理研究思考方法对宇宙时空中的物质存在、运动与变化现象及其规律进行研究、思考与探索的科学。前者重视理论模型的构思、设计与建立,注重理论的系统性、逻辑性、规范性、统一性,应用理论去诠释物理现象、揭示现象背后的本质及规律;后者重在现象模拟、观察记录、研究思考、归纳总结,从现象中寻找事物之间的联系与规律。
计算机广泛使用之后,又新兴出一类计算机应用物理学-数值研究物理学。
数值研究物理学本质上还是实验物理学,是实验物理学的扩展,是现象实验设备与数值处理设备的改进,由过去的人工模型设计、人工实验控制、人工数据处理,向计算机模型设计、计算机实验控制、计算机数据处理的拓展,这种拓展使得过去的人为经验个性研究思考向计算机共性研究思考转变,弱化了人的个性在实验模型、实验控制、实验结果中的作用,这种改进有利于增加实验物理学的客观性、统一性和规范性,但是,也弱化了人在实验物理学研究思考中的的重要作用,不利于物理学对事物本质性的发现探索、解释揭示,不利于物理学的创新发展。
实验手段、计算机应用、数学公式表达,都是某种物理研究手段与方法,物理学中最为重要的研究思考,是对事物的观察认知、对规律的归纳总结。
无论物理学如何发展变化,物理学研究思考解释揭示宇宙时空中的物质本质,探究物质存在、物质运动、物质变化及其规律的主旨不会变化。
物理理论是研究宇宙物质存在、运动变化的指导性理论,理论物理学理论应该是物理学的核心理论,一切物理实验、计算机模拟应用都是基于理论物理研究的需要与创新而设计的,它们都是理论物理研究的手段与工具,物理实验基于某种物理理论而设计,且在物理理论指导下进行。
而观测方法、观测手段也是物理学常用的方法和手段,只是这些观测有很多时候,不属于人为提前设计的偶然性遇见,绝大多数的观测是基于某种事实或理论预测的启示。
原子核为一个质子,只有一个质子,这是最简单元素氢的原子的原子核,原子核中不含有中子。
整个氢原子只有一个原子质子(正电子单元正电荷+中子光子堆)核和一个核外负电子单元负电荷,最为简单、具有稳定化学性质的组合物质氢气原子。
正电子单元正电荷、负电子单元负电荷,均为最小的物质基本粒子,由它们组合而成最小的组合物质基本粒子就是光子,光子为最小的组合物质,最小的光子堆物质,最小的电偶极子电磁体,光子就是宇宙时空中最小的引力子。
现代物理学实验中发现了大量的比质子、中子更小的物质基本粒子,但是,基本粒子物质无论多么复杂,归根结底,只有正电子单元正电荷、负电子单元负电荷和光子(电中性),这三种物质基本粒子是,前两种为最小物质基本粒子,光子为最小组合物质基本粒子,它们组合成为宇宙万物。
宇宙万物分类
根据物质体宏观电性显示,可将宇宙万物的划分为两大类,一种为有宏观电性显示的物质体,一种为无宏观电性显示的物质体。
1、所谓“有宏观电性显示”,是指物质体具有净电荷电性显示,组成物质体的两种最小的基本粒子,正电子单元正电荷Z、负电子单元负电荷F,ZF,二者总量不相等,或有净正电子单元正电荷存在,或有净负电子单元负电荷存在。
正电子单元正电荷类(Z ),正电性物质,包括正电子单元正电荷、原子核、质子、阿尔法射线粒子和阳离子等等。
负电子单元负电荷类(Z F),负电性物质,包括负电子单元负电荷、贝塔射线粒子、阴离子等等。
2、所谓“无宏观电性显示”,是指物质体没有净电荷电性显示,组成物质体的两种最小基本粒子,正电子单元正电荷Z、负电子单元负电荷F,Z= F,二者总量相等。
光子类,组成物质体的等量的两种最小基本粒子,正电子单元正电荷、负电子单元负电荷,在物质体组分结构中,以一一对应组合结构形式存在的物质体,包括光子、中微子、伽马射线粒子、中子等等。光子类物质体,可视为由光子堆积而成的物质体,故将此类物质体称之为光子堆物质体,属于狭义性光子堆物质,简称为光子堆。
准光子类,组成物质体的等量的两种最小基本粒子,正电子单元正电荷、负电子单元负电荷,在物质体组分结构中,不以一一对应组合结构形式存在的物质体,包括原子、分子、天体等等。准光子类物质体,可视同为由准光子堆积而成的物质体,故将此类物质体称之为准光子堆物质体,属于广义性光子堆物质,简称为准光子堆。
无宏观电性显示的物质,光子堆、准光子堆,统称之为光子堆。
有宏观电性显示的物质,正电性显示物质体、负电性显示物质体,非光子堆物质体。
宇宙时空中,所有的物质都可以归属于两大类,宏观无电荷性物质的光子堆物质;宏观有电荷性物质的非光子堆物质。
电荷与色荷之间的关系
粒子物理学中,色荷(color charge)是夸克与胶子的一种性质,在量子色动力学(QCD)的架构底下,与它们之间的强相互作用有关。
色荷与粒子的电荷呈类比关系,但因为QCD的数学复杂性,色荷与电荷有许多技术上的不同。
夸克与胶子的“颜色”与视觉上的色彩无关,仅仅是对于一种表现上几乎不超过原子核大小范围的性质的一项奇特名称。
“颜色”这个词单纯是因为色荷有三种类型,类比于三原色;相对地,电荷就只有一种类型(但其中尚有正负之分)。
1964年,夸克的存在被提出之后不久,奥斯卡·格林柏格(Oscar Greenberg)引入了色荷的概念,试图解释几个夸克如何能够共同组成强子,处于在其它方面完全相同的状态但却仍满足泡利不相容原理。这概念后来证实有用并且成为夸克模型的一部分。
从1970年代,QCD开始发展,并构成粒子物理学中标准模型的重要成分。
夸克的颜色可以下面三者中的一种:“红”、“绿”或“蓝”,而反夸克(antiquark)则为三者的“反色”(anticolors)中的一种,有时称作是“反红”(antired)、“反绿”(antigreen)及“反蓝”(antiblue)。
有些时候也会用互补色──青(cyan)、洋红(magenta)及黄(yellow)来表示。
同样的模式下,胶子可说是两种颜色的混和:举例来说,红加反绿构成了此种胶子的色荷。QCD中考虑从9个可能的颜色/反色所组成的8个独特的胶子。
根据“《新理论物理学》架构”理论,原子核的物质组分构成为为“质子+中子”;“质子”可视为“正电子单元正电荷+中子”;“中子”则为光子堆,即由M个光子所组成;而一个“光子”就是一个“正电子单元正电荷+负电子单元负电荷”正负电荷对。
所以,一个由n个质子+m个中子构成的原子核,如若,质子有N+1个正电子单元正电荷+N个负电子单元负电荷所构成,中子由M个正电子单元正电荷+M个负电子单元负电荷所构成。
那么,该原子核中,质子含有的两种最小基本粒子的数量分别为nN+n个正电子单元正电荷和nN个负电子单元负电荷;中子含有的最小基本粒子的数量为mM个正电子单元正电荷+mM个负电子单元负电荷。
该原子核中,两种最小基本粒子的数量分别为(nN+n+mM)个正电子单元正电荷和(nN+mM)个负电子单元负电荷,而nN个“正电子单元正电荷+负电子单元负电荷”对,即为nN个光子,mM个“正电子单元正电荷+负电子单元负电荷”对,则为mM个光子。
由此可知,拥有该原子核的原子,核内有“nN+mM”个光子和n个正电子单元正电荷聚集存在,核外有n个负电子单元负电荷绕原子核旋转运动。
由于质子与中子之间的差异主要为电性差异,质子为非光子堆物质,正电荷数量与负电荷数量之差为“一”,正电性显示,且为“正电子单元正电荷+光子堆”;中子为光子堆物质,正电荷数量与负电荷数量之差为零,无电性显示。
质子有明显的正电荷电场和弱光子堆电磁场;中子有弱光子堆电磁场,无明显电场。
质子得负电子单元负电荷变为光子堆物质,质子失正电子单元正电荷变为光子堆物质。
若可能的话,中子得正电子单元正电荷变为非光子堆物质,中子失负电子单元负电荷变为非光子堆物质,都变成为了质子型物质。而中子得负电子单元负电荷或失正电子单元正电荷都变成为反质子型物质。
根据实验数据,质子与质子、中子与中子的物质含量基本相同,也就是说,质子与质子是基本一致的,中子与中子是大致相同的,而且,质子与中子之间的物质含量差异也不大。
由此可近似地推断,质子“得负电子单元负电荷”或“失正电子单元正电荷”,变为中子;中子失负电子单元负电荷或得正电子单元正电荷,变为质子。
根据“《新理论物理学》理论架构”理论,光子在物质中的作用近似于增大团队规模,通过增加光子,增大物体的电磁场的强度,如前所述,随着光子数量的增大,物质的电性减弱,磁性增强。
因此,对于一个物体来说,多一个或少一个光子,物体的性质没有多大的改变,当其等效光子数量达到千位数时,多一个光子感觉不到多,少一个光子感觉不到少。
“《新理论物理学》理论架构”理论认为:
中子是两种最小基本粒子正电子单元正电荷与负电子单元负电荷的组合物质,也可视为光子的组合物质。而且,中子不是全同基本粒子,中子与中子应该是有差异的,两个中子各自含有的“正电子单元正电荷+负电子单元负电荷”对的总数量并非都是一样,却是相近的。中子与中子相同之处在于“所有中子中的正电子单元正电荷总数与负电子单元负电荷的数量之差值为零,无宏观电性显示”,它们都是光子堆物质,光子堆物质的共性,其两种最小基本粒子组分“正电子单元正电荷总数”与“负电子单元负电荷总数的比值为“一”。
同样地,质子与质子也非全同的,质子与质子都具有一个自由的正电子单元正电荷,正电子单元正电荷总数减去负正电子单元负电荷总数,有一个净正电子单元正电荷存在,恰恰就是这个净正电子单元正电荷决定着质子的特性。
质子为正电荷物质,非光子堆物质,一个正电子单元正电荷与一个光子堆(中子)的组合物质;由于质子可以等效地视为一个中子与一个正电子单元正电荷的组合物质,中子与中子不是全同的,所以,质子与质子也应该不是全同的。
非光子堆物质的共性:正电子单元正电荷总数与负电子单元负电荷总数比值不为一。“《新理论物理学》架构”理论根据物质体的最小基本粒子组分,将正电子单元正电荷总数与负电子单元负电荷总数比值大于一的物质体,称之为正物质;将正电子单元正电荷总数与负电子单元负电荷总数比值小于一的物质体,称之为反物质反物质。
质子与中子的区别
1、中子为光子堆物质,所有的正电荷与负电荷都是成双成对的,没有未配对的自由电荷。质子为非光子堆物质,所有正电荷与负电荷一一配对之后,尚有一个未配对的自由正电荷。
2、中子有微弱电磁场,无明显的电性显示。质子有微弱电磁场,有明显的电性显示,有较强电场。
3、中子是原子核的辅助部件,增加原子核的物质含量,增强原子核的电磁场,增加原子核的电磁引力,对质子与质子进行隔离,减弱质子与质子之间的电场斥力,增强原子核的稳定性。质子是原子核的核心部件,是保持“原子核与核外负电子单元负电荷组合而成的原子”的基本特性的关键物质,原子中质子的数目决定着原子与他原子之间的本质区别。
原子核由质子与中子合成,非光子堆与光子堆的组合物质,显然,原子核为较质子更大的非光子堆物质。
原子核为非光子堆,有明显的电性显示,较强正电荷电场,较弱的电磁场。原子核中的中子与质子都有电磁场,通过电磁引力,中子与中子组合成为更大的光子堆物质,中子与质子组合为更大的非光子堆物质。
当原子核存在多质子时,增加原子核中的中子数量,增大原子核整体物质含量,增强原子核及整个原子加速运动的稳定性;利用中子与质子组合体,增加质子与质子之间的时空距离,减弱质子与质子正电荷之间电场斥力,增强质子、质子与中子组合体的电磁引力,使整个原子核内质子与质子之间的电场作用力减弱,使原子核内物质单元之间的电磁引力增强,增加原子核的物质聚集力,增加内部物质结构稳定性,原子核对外电磁引力同时增强。
原子核质子数量增加、中子数量增加,都会增强原子的对外电磁引力,也就是原子的万有电磁引力增大。
然而,由于中子、质子数量的增加,原子核的体积增大,原子内部的电磁斥力也在增大,所以,原子核中的质子越多,原子核的稳定性越差,原子核中子数量多,整体而言,可以增强原子核的稳定性,但是,却增加了原子维护稳定性的难度,所以,简洁高效的自然优择法则,原子核内的质子数与中子数具有一个合理的比值范围,而不是中子越多越好,这也是宇宙时空中稳定的化学元素不超过百种的自然选择。
关于质量
物理学中对质量的定义:牛顿把质量说成是物质的数量,即物质多少的量度。
现在有人将质量定义为:“物体所具有的一种物理属性”。 认为,质量是物理学中的一个基本概念,它的含义和内容随着科学的发展而不断清晰和充实。又说“质量分为惯性质量和引力质量”。对质量进行如此定义,质量就不是物质的一种物理属性,而是物质的两种物理属性了。
在牛顿力学中,没有惯性质量等于零的物体存在。而现代物理学声称通过研究发现,“几乎所有的核子的质量,宇宙中几乎所有普通物质的质量”,均源自于“纯粹的能量”,似乎宇宙物质就不存在什么质量。
“《新理论物理学》架构” 理论中,始终就没有质量的位置,在所有的公理性假设中,均不涉及到质量的概念,所具有的描述物质的特性的事物,就是物质的最小基本粒子的数量,最小基本粒子的电荷数量(一一对应的),电荷的性质,电荷与电荷之间的相互作用关系(吸引还是排斥),电荷的运动,加速度,加速度动力源,物质组分(正电荷、负电荷)、物质结构(正电荷与负电荷的组合排列关系)、物质变化(电荷聚集数量变化、电荷与电荷之间的结构排列方式变化)。
质量,在物理学中,一直以来,没有给出一个确切的本质性定义,到底什么是质量。通常,质量的量度都是用力来表征的,如重力、引力等等。
若按照牛顿对物体质量的定义,“质量是指指物体含有物质的多少”。那么,在《新理论物理学》架构” 理论中,物体的质量就是物体含有正电子单元正电荷数量与负电子单元负电荷数量之和,显然,就是物体含有的做小基本粒子的数量,其本质含义是其含有的正单元电荷的数量加上负单元电荷的数量,应该是以电荷总量来表征的一个物理量。
物质体通常是非电性或弱电性的,尽管其含有的正单元电荷、负单元电荷的数量很大,却并没有表现出相应的单元电荷的数量,而通常体现物体所含物质数量的是它们的重量,即以称重的方式就是衡量它所含物质量的多少,这是一种间接方式,前提是默认了一个假设,那就是,物体的重量与物体的质量存在对应的正比例关系。
因此,在一个质量为M的物体周边的宇宙时空中,所有物体m、物体n与M之间的作用力关系均满足同一个方程式,那就是
Fm=mG(M/R^2)
Fn=nG(M/R^2)
所以,
Fm/ Fn=m/n
这就是可以用物体之间的相对称重表示物体质量的原因所在,显然,这是一种相对质量的表现形式,而其绝对质量则不是称重,而是计数物体所包含的最小基本粒子正电子单元正电荷、负电子单元负电荷的数量,这个数值,与物质所在空间的位置无关。
所在宇宙时空中的相互电磁引力的大小,也就是以万有电磁引力代替形成万有电磁引力的正电荷、负电荷的数量、结构关系、运动状态等等隐含性内容,质量就成为了电荷多少与物质存在、运动、作用影响及其规律的总和。
所以,物质就没有一个准确的质量,物质就是由物质最小的正电荷、负电荷基本单元的数量、最小电荷单元在排斥力、吸引力、和在斥力、引力作用下的结构关系、运动关系、变化及其规律的统一,这就是宇宙物质的全部。
物质的质量与物质的最小电荷基本单元的数量有关、与正电荷、电荷和光子(正电荷+负电荷)的搭配比例、位置关系及最小电荷单元组合体与组合体之间的相互作用关系。
在这些相互关系中,有一个重要的关系就是物质等效电偶极子电磁场与宇宙基底电磁场之间的作用关系,全体物质交互作用形成动态分布的宇宙电磁场及其与某个具体物质体之间的相互作用关系,表征等着宇宙的物质性本质。
所以,物质的质量是物质的一种本质特性,是物质含有物质基本粒子数量多少的量度。通常质量的是由力来表征的,这种力表征的质量是一种由电磁引力、转动离心力等等电荷相互作用、相互影响,在某个宇宙时空中的作用结果;物质的质量,是物质在其所在时空中,物质与外部环境中他物质实体之间的作用力、影响力的体现。
同一物体在不同的时空中,会有不同的质量显示,物体的质量表征变成了该物质与他物质作用、影响能力大小和受它物质作用影响保持自身定力的衡量指标。
物体的质量本质上就是物质含有正电子单元正电荷、负电子单元负电荷数量的多少,由于正电子单元正电荷、负电子单元负电荷,为宇宙时空中,最小的基本粒子,时组成宇宙全体物质的最小基本颗粒,所以,宇宙物体的质量是守恒不变的,物体的质量是质量,能量是能量,能量与质量不能相互转化。
质量为零这个问题
依照“《新理论物理学》理论架构”理论对质量的解释解读,质量这个物理词汇,都可以不用了,质量的概念已经发生了极大的变化,甚至可以不要了。但是,经典物理学中,质量一词的含义却依然存在,这种存在就是最小基本粒子的数量,而这个数量是个无量纲的数值,那么,质量到底是什么呢?
质量就是全体物质基本粒子单元的数量与所组成的物质对外部物质的作用与影响力的综合,这个作用力与影响力的大小,与组成物质的正电子单元正电荷、负电子单元负电荷的数量有关;若它们组合而成的物质为电中性物质,正电子单元正电荷的数量等于负电子单元负电荷的数量,即物质可以等效地视为完全由光子组合而成的,即为光子堆物质。
这时候,质量的大小则取决于光子的数量,光子的数量越多,物质的质量则越大,因为光子堆物质中,光子数量越多,所组成的光子堆物质,对外施加的等效电偶极子电磁作用引力越大,这等效于物质的质量越大。
假如组成物质的最小基本粒子正电子单元正电荷与负电子单元负电荷的数值不相等,这个物质体就是非电中性的。
此时,除了单个最小基本粒子正电子单元正电荷、负电子单元负电荷外,该物质体的其它组合物质依然具有电磁性,因而这个物质体依然具有电磁引力,而且,由于其多余正电子单元正电荷(或负电子单元负电荷)的存在,使其具有明显的电性显示,这种电性为组合物质的局部特性,多余的正电子单元正电荷(或负电子单元负电荷)的数量与“正电子单元正电荷+负电子单元负电荷”总数相比,其绝对数值、相对数值都远小于两种基本粒子的总数量值,前提为组合物质为宏观庞大的。
而在微观微小物质层面上思考这个问题,组合物质的最小基本粒子的数量太少,增减一个到几个电荷(正电荷、负电荷)引起的物质特性变化、对外作用力与影响力的变化都较大,不能被忽略。
正电子单元正电荷与负电子单元负电荷的存在,就显示出相互电场引力(或电场斥力、或电场引力电场斥力同时)存在,即使正电子单元正电荷与负电子单元负电荷数量相等,由于正电子单元正电荷与负电子单元负电荷的组合体是有方向性的,一端为正电荷,一端为负电荷的,特别地,左旋运动时空中,电磁场的分布跟右旋时空中的电磁场分布是不同的。
光子是由正电子单元正电荷、负电子单元负电荷组合而成的,所以,光子的等效电偶极子电磁场,会随着光子运动情况变化而变化,与宇宙基底电磁场的作用影响也会随之发生变化。
单个光子的等效电偶极子电磁场极其微弱,由光子组合而成的宏观物体物质的等效电偶极子电磁场是由组合为该物体的全体光子的等效电偶极子电磁场叠加形成的,而且,宏观物质的等效电偶极子电磁场与组合成为宏观物质的光子数量有关、与这些光子之间的组合结构有关、与宏观物质体的加速运动状态有关;其中,物质的加速运动状态极大地影响着物质的内部组合结构,反归来,物质的内部组合结构又极大地影响着宏观物质的加速运动状态。
中子与质子相互转换
中子向质子转换、质子向中子转换,中子发射一个负电子单元负电荷就变成质子;质子又可发射一个正电子单元正电荷则变成中子。这些转换过程是实实在在地发生着,驱动这些转换过程的作用力依然是电磁力。
量子力学关于粒子变化转换数学方程表达式的一个基本数学原则:就是粒子方程两边可以通过变号(+、-)移向另一边,粒子数学方程式保持恒等不变,比如,将一个粒子替换变成它的反粒子,然后,把这个反粒子,移动到粒子数学方程表达式的另一边,或者,将变化转换的方向箭头换成相反方向,那么,粒子变化转换方程式所反映的粒子变化转换的过程同样有效。
夸克转换
现代物理学认为,“质子和中子都是由更为基础的夸克、胶子(等等-5616注)基本粒子经过复杂的结构组合而成的组合体”,质子由两个上夸克、一个下夸克组合而成;中子由一个上夸克、两个下夸克组合而成,自由中子的寿命就是在缓慢地衰变的十五分钟左右”(胶子和其他不可知粒子呢?)。
所谓的弱力,弱相互作用力,简称弱力,四种基本力中第二弱的、作用距离第一短的一种力。弱力在放射现象中起重要作用,β衰变中放出负电子单元负电荷和中微子,电子和中微子之间只有弱力作用,弱力也存在其它基本粒子之间。
弱力只作用于负电子单元负电荷、夸克、中微子等费米子,并制约着放射性现象,而对光子、引力子(引力子本质上就是光子)等玻色子不起作用(根据“《新理论物理学》架构”理论,光子与中微子应该是同一类基本粒子,只是中微子比光子略大一些,中微子属于光子堆物质,介于光子与中子之间)。
原子量很大的元素,几乎都具有放射性。经过一段研究之后,人们才弄清了放射出来的射线具有三种不同的成分:一种叫α射线,这是由α粒子组成的正电荷粒子流,经过质量和电荷测定,确定α粒子就是氦的原子核,具有强电离作用,在电场中偏向负极;一种是β射线,也就是贝克勒尔发现的射线,它其实就是一种高速运动的电子流0/-1e,贯穿能力很强,电离作用弱,在电场中偏向正极;还有一种射线叫γ射线,这是一种比X射线穿透力还要强得多的射线,它是一种不带电的高能电磁波,波长很短(0.001-0.0001nm),穿透力强,射程远,一次可照射很多材料,而且剂量比较均匀,危险性大,必须屏蔽(几厘米的铅板或几米厚的混凝土墙),在电场中不偏向。物理学家们开始把注意力集中到原子核内部。
那些来自原子核深处的神秘射线显示出:物理学中尚有一块未被开恳的“处女地”。到底是什么力量把α、β、γ射线中的粒子从原子核内部抛出来的呢?直到20世纪30年代,人们对原子核内部有了一个初步了解之后,才发现了支配微观世界规律的,又有一种新的自然力。
从上世纪末开始,人们的视野穿透到了另一个天地——微观世界。人们弄清了原子是由很小的原子核和绕核旋转的电子所组成。随后,人们又弄清了原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。还搞清了它们之间的一些变化关系:中子发射一个电子就变成质子;质子又可发射一个正电子变成中子。表面看来,人们已弄清了一些新奇的、微观粒子的“换身术”。
中子→质子+电子
质子→中子+正电子
天然的β衰变,正是原子核内的中子放出电子,衰变成一个质子的现象。当人们想进一步弄清β衰变时,物理学竟在微观领域遇上了一场生死存亡的挑战。按照物理学中最重要的能量守恒定律,β衰变过程中,原子核内部中子衰变成质子而失去的能量,应该等于它所放出的电子带走的能量。然而,实验结果表明,电子所带走的能量,总比原子核应该放出的能量少得多。直接观测的β衰变过程表明,电子具有从零到某一上限的不同动能。这说明原子核所失去的能量并不恒等,有多有少。物理学家们为此提出了种种假设,但都无法解释这桩怪事。
紧要关头,在玻尔领导的哥本哈根理论物理研究所里,有位大胆的青年物理学家泡利,于1933年提出了一个崭新的理论:在微观世界,确实存在着一个“窃能贼”,把原子核内释放的一部分能量偷走了。泡利假设:它可能不带电,质量也非常小,同周围的相互作用力很弱,所以就不知不觉地从测量仪器下溜走了。
恩里科·费米紧紧抓住泡利关于“中微子”的假设,继续向纵深思索:如果中微子真的存在,那么,在原子核里出现的β放射性行为,就可以解释为这样一个道理:原子核中的中子在衰变成质子的过程中,不仅是放出一个电子,同时还放出一个中微子。这就是说,前面所讲的那种“换身术”不对,正确的方法应是:
中子→质子+电子+中微子
究竟是一种什么力促使这种变化呢?仔细分析,电磁力不可能产生这个过程,因为电磁力的传递者是光子,而在这种衰变中没有光子参加。费米作了一个大胆的尝试,他假定:从质子到中子的衰变过程,是由于自然界中某种新的力引起的。
经过一番琢磨,费米得出了几个新颖奇特的结论:
1、这个力要比电磁力弱10的11次方倍,但比万有引力要强得多;
2、这个力只能发生在四个自旋为二分之一的基本粒子之间;
3、这个力的作用力程非常短,几乎为零,即参与相互作用的粒子彼此一离开,力就迅速地消失了。
弱力没有本领把任何粒子束缚在一个较复杂的体系中,它只存在于一些粒子发生衰变和俘获的一瞬间,粒子之间一离开,弱力马上就消失。
人们认为自然界果真是存在着一种新的自然力——弱力。
强力
原子核由带正电的质子和中子组成,它们聚集在约10^(-15)m的范围内,为什么质子正电荷之间的库仑排斥力没有使核子飞散开来呢?那是因为核子之间存在一种能压服库仑斥力的强相互作用力――强力或核力。在原子核的尺度内强力比库仑力大得多,但强力是短程力,核子间的距离大于2×10^(-15)m时,强力很快下降消失,核子间的距离在(1-2)×10^(-15)m之间,核力表现为吸引力,小于1×10^(-15)m又表现为斥力,且随距离的减小斥力迅速增大。强力对维持稳定的原子核有重大的作用。
弱力
在基本粒子之间还存在另一种短程相互作用力,弱力的作用距离比强力更短,作用力的强度仅为强力的10^(-13)倍。弱力在β衰变中起重要作用,β衰变中放出电子和中微子,电子和中微子之间只有弱力作用。弱力也存在其它基本粒子之间。
(示图源自网络)
实际上,就是物质的结构,组合作用力?就是原子核内质子与中子中的正电子单元正电荷与负电子单元负电荷被释放重组的现象的作用过程与结果,就是多质子原子核内形成的多正电子单元正电荷抢夺负电子单元负电荷,或者多负电子单元负电荷抢夺正电子单元正电荷的过程。
绑架式抢夺这很自然,这进一步说明了原子核中质子与中子的结构,恰恰就是质子为光子堆物质+正电子单元正电荷的组合结构,中子则是光子堆。
核外负电子单元负电荷多,与核内质子上的正电子单元正电荷们进行拔河比赛。
一种情形,外面负电子单元负电荷们获胜,一个阿尔法粒子被揪下逃离原子核,成为阿尔法射线粒子,同时一个核外负电子单元负电荷随着一同逃逸;原子核内多了一个中子,原子核内少了两个质子,两个中子,原子核外多了两个电子。
原子还要继续变化,核外两个负电子单元负电荷坠入原子核,原子核又失去了两个质子,多了两个中子,再放射出伽马射线粒子,光子。光子为结构调整所放出来的基本粒子,其实,可以视为就是核内质子上的正电子单元正电荷与坠入核内的负电子单元负电荷的组合体。
由此看出,放射释放出阿尔法射线粒子的原子应该是具有较大能量的原子元素,而且,一次阿尔法射线粒子衰变,原子由原来的原子核减少了四个质子,也就是原子元素的序号,比衰变之前降低了四个排序,这种情形通常难以发生。
最可能以这样情形出现,核外多余的两个负电子单元负电荷),由于原子核内质子数目的减少,正电荷总数减少,整个原子核的正电性减弱,原子核正电荷电场强度降低,因而,原子核对核外负电子单元负电荷的电场引力减弱,核外负电子单元负电荷的运动状态处于暂时的动荡之中,运行轨道半径普遍增大,在新的轨道上暂时达到准稳态,随着时间的推移,多余的两个负电子单元负电荷脱离轨道,离开原子核的的电场引力范围,成为贝塔放射性粒子,离开原子,成为自由负电子单元负电荷基本粒子。
如若在一个封闭环境中阿尔法射线粒子与它们的故友两个自由负电子单元负电荷基本粒子结双成对,这不就是那完美的氦气分子吗?氦气也可以以此方式在地幔环境里自然形成。
另一种情形,原子核内正电子单元正电荷们获胜,原子核外轨道上的负电子单元负电荷被拉进原子核,原子核内,与原子核内一个质子的正电子单元正电荷组合为光子,结果原子核外少了一个负电子单元负电荷,核内少了一个质子,核内多了一个中子,原子释放出一个伽马射线粒子。
补记:整理阅读《美丽之吻-宇宙万物大设计》读书笔记,其中关于“中子与质子”的相互关系与转换,提及“弱力”、“强力”,由于没有系统学过现代物理学,因此,对现代物理学中的许多概念,没有概念,所以只好查百度百科,摘录阅读,并粘贴到读书笔记之中,边学习,边做资料积累,然后,合上电脑出门到海边走走,路上琢磨弱力、强力,思考原子衰变,随手在手机上记录下,思考结果,一家之言。
海边归来隔空传递到电脑上,算是学习量子力学“弱力、强力、电磁力与万有引力”的思考笔记。
海天雨虹团队尝试应“《新理论物理学》理论架构”理论,从理论上实现强力、弱力、电磁力和万有引力四种力的大统一,结果达到了这样的目标:强力、弱力、电磁力和万有引力四种力,它们都是电场力的不同组合形式构成的电磁场力,统称为电磁力。
弱力就是原子的核外负电子单元负电荷群与原子核内质子上的正电子单元正电荷群之间的角斗力,这种力作用的结果,造成了原子核内部分质子的变异、核外负电子单元负电荷数量的减少,原子衰变为新原子+射线粒子,导致这种情形发生的主导力被称之为弱力,其实,主作用力为电场力,辅助作用力为原子核内的电磁斥力。
强力则是维系质子、中子为稳定的基本粒子的力,这个力就是光子等效电偶极子的电磁力,与万有引力的电磁力是同一种力。
现代物理学认为弱力、强力都属于物质的组合结构方式,而不能够算是力。其实,它们都是最小基本粒子及其组合物质的电磁学特征显示,都是电磁力。
进一步确认弱力、强力、电磁力、万有引力是同一种力电磁力,从而自然地将四大力统一为物质电磁力(2023年6月12日21:19)。
“《新理论物理学》理论架构”自成理论体系,整体属于经典物理学的范畴,遵循经典物理学的基本原理和原则,没有东拼西凑的假设,集理论简洁性、系统性、逻辑性、一致性、统一性与于一体,对宇宙事物的解释诠释,是理论自洽的。
从最小物质基本粒子正电子单元正电荷、负电子单元负电荷(最小正电荷、负电荷单元、最小的电场力物质单元)入手,以最小物质组合基本粒子光子为宇宙主体物质(最小组合物质基本粒子、等效电偶极子、最小电磁力物质单元),推知宇宙全体物质的物质组分、物质结构和物质之间相互作用、影响、运动、变化及其规律。
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(转载自海天雨虹微信公众号《科学前沿思考未来》,较大幅度修订)