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晏成和 拜读大自然的质子、电子

 心住至善 2014-10-15
科学上的所有定律和定理,往根基上溯本求源,最终都会追溯到某些无法由其他理论推导出来的基本原理和基本逻辑,或曰公理。这些公理的正确与否,只能由实验和实践来检验。

——王令隽

重新研读质子、电子

晏成和

上一篇文章《物理学应该重新研读质子、电子》,谈到:自然之神只是用心制作了质子、电子这两个尤物,就创造了五彩纷呈、变化万端的世界。质子和电子是自然界唯有的两种能够长期存在的粒子、是自然物质的源头、是构成自然万物的基材、是破解自然之谜的关键。可惜,早年人们对质子和电子的探索浅尝辄止,之后又因循守旧,源头上的迷茫,导致了科学的沉寂。问题在哪里?路在哪里?

上篇文章叙述广泛,未作深入,今天读来感觉意犹未尽,本来可以对文章进行编辑、增改,考虑到有些网友已经收藏、转载,还是重新增写为好。

一百年前人类发现了电子,之后发现了质子,于是开始了对二者的认识和定义:“电子带负电、质子带正电;电荷同性相斥、异性相吸;质子吸引电子、组合成原子”。近百年,这样的论断成了耳熟能详的公理,写进了中学的教科书。人们坚信不疑,从来没有质疑、反思。不幸的是,上述传承的定律是肤浅的、有些甚至是错误。

“同性相斥、异性相吸”人们依照自然生物性质很容易予以领会、理解,于是这一论断普遍认可、几乎成为自然公理。然而对物理学而言“因为同性、所以相斥;因为异性、当然相吸”。仅仅运用这个定律就可以直接得到结论是表象的,忽略、掩盖了相斥、相吸的过程的细节和真相,抹杀了相斥、相吸的物理机制。

先来看电子与电子的相斥。发生电子相斥时,一是两电子没有接触。二是距离越近斥力越强。两个粒子没有接触就产生相互排斥,电在之间如何起作用?为什么作用与距离直接相关?那么发生作用必定是场——电子周围携带着场!这说明:大自然在设计电子时不是制作了一个简单的粒子,而是让电子携带着场-与另电子相斥、与外界交流的场。

电子携带着场是大自然赋予电子的重要的物理特性,该特性使电子与电子分开距离。原子内,电子按2、8、18均布就是电子的这种场特性的使然;同时也能使原子分子分开距离,物质蒸发成气体,分子之间推开距离、体积扩大千倍,也是电子场特性的杰作。(将在物质的相变中详述)

精明的自然神赋予电子的场不仅仅是简单的相斥,在电子移动时其伴生的场是磁场,古老的奥斯特实验见证了这一现象,于是也就有了自然界的磁性、磁场,由此派生出物质内的一种连接力——电磁力;在电子振动时伴生的磁场脱离了场源、形成了辐射的电磁波,于是就形成自然界的波、长波…微波…可见光…X光等等各种电磁波。大自然让一个小小的电子携带着电场、移动时产生磁场、振动时辐射电磁波,不得不令人敬畏。为叙述简单,就写成:电子伴生电磁波。大自然让电子伴生电磁波与外界联系、交流互动,构成物质各种性能。

电子伴生电磁波,所以电子束当然也伴生着密集的波,于是电子束也就有了衍射、干涉等波的特性,用电子束所做的波、粒二象性实验(双缝实验、汤姆孙实验等等),显示出波的特性,都是因为电子伴生着波。大自然不会制造一堆孤立的粒子,而是赋予电子周围伴生波,因此物理学波粒都是的二象性的讨论可以休矣。

物理学界几十年探讨、争论波粒二象性,为什么不反思“同性相斥”,反思电子与电子的相斥作用的细节,相斥不是靠场作用是什么?这场是哪里来的?不能低估自然造物的精巧,电子不只是一个简单的粒子。

再看质子,现代大学教科书写到:确定质子是带正电且电量为e的粒子。因为如此“异性相吸”,吸引了带负电电量为e的核外电子。98年前用正负电荷吸引解释核外电子情有可原,费解的是几十年没人反思其中明显的疑点和破绽:就算是异性相吸,质子吸引了核外电子;但是还有原子核内的同性相斥。核内那么小的地方,带正电的质子相距很近,只有核外电子距离的千分之一,如何能够相安无事的挤下几十个同性的质子(银47个、铅82个)、同性相斥的巨大斥力哪里去了?可见质子携带正电是当年的一种猜想、一种应急的假说。

当然也有各种理论解释原子核内众多质子之间同性相斥的问题,早年日本的汤川秀树提出介子理论:“质子和中子通过介子可以带正、负电荷或者是中性,一个介子可以转化为一个电子和不带电的轻子。交换介子而互相转化,核力是一种交换介子的相互作用。”尽管该理论得了诺贝尔奖,还是不敢恭维。大自然不会让质子带上正电荷,在核内产生很大的斥力,再去搞一些介子在其中调和,搞一些神奇的交换、转化。

事实上质子根本没有携带电荷,质子对电子不是异性相吸,而是自然之神赋予质子专门的质子场。与电子伴生场所具有的电、磁、波,多功能场一样,质子携带的场也是多功能的:一是能够有效地吸引电子、平衡电子的场;二是对所有的粒子(电子、质子)都有吸引、聚合功能、因而这种吸引场不能屏蔽而且叠加。由此才有万有引力、才有自然界的万物相聚。

大自然让电子所伴生的场相斥,导致粒子分散,却让质子的场吸引相聚。自然之神在设计最基本的粒子时就精明的运用了对立统一的法则。

大自然让质子的场与电子所伴生的场精确对应,并且原子核各面都需求有电子的覆盖,所以形成等量的电子绕核旋转构成原子。质子场与电子场电平衡,使得原子不显电性。当物质内多出了电子,多的电子在原子周围没有归宿,造成了复合场的不平衡,物质显负电。当物体缺少了电子,原子相互挪用电子,物质显正电并且产生电压。物质显现正电、负电,是大自然特地让物质的质子、电子趋向平衡,是物质的整体行为,不是所谓质子带正电。

质子电子复合场能够随着温度加速或降低电子运转速率,能够辐射、接受电磁波,因而也造就了物质的各种温度特性(物质的相变、热性能等)。

百年前刚刚发现电子、质子,人们对其性能猜想粗放,提出质子、电子正负电相互吸引是权宜之计,衣钵相传成为金科玉律。今天,我们应该重新研读质子、电子,特别是关注自然赋予质子、电子的场。质子场与电子场有明显的三大不同:作用不同,质子场-相聚、电子场-分散;性质不同,质子场-不可屏蔽,电子场-可屏蔽;公式不同,质子场-与质量相关,电子场-与电量相关。

几十年科学向宇宙、向核内进军,花费几十亿美元寻找短命的粒子碎片,对大自然的尤物、对唯有的两个长寿粒子却浅尝辄止、一知半解。质子和电子是自然物质的源头、是构成自然万物的基材。让思想从故有的囹圄中解放出来,重新探索质子、电子及其伴生的场,科学将迎来新的曙光。

2014-10-15

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