【原】问思拾贝杂集（18）

5616 2023-07-28 发布于山东

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物理学被划分为两大类，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，以在模型基础上进行的研究思考的成果，建立起来的系统的物理理论体系，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质体系，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。前者重视模型的建立、系统性、逻辑性、规范性、统一性；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规范性，但是，也弱化了人在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，物理学中中为重要的研究思考，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、手段也是一种物理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（阳子、正电荷+中子光子堆）核和一个核外阴子（电子、负电荷），为最简单组合性具有稳定化学性质的氢气原子。

阳子（正电子、正电荷）、阴子（电子、负电荷为最小的物质基本粒子）由它们组合而成的基本粒子最小的为光子，最小的组合物质，最小的光子堆物质，最小的电偶极子。

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（正电荷）、电子（负电荷）和光子（电中性），这三种基本粒子组合而成的三大类物质。

1、正电子类，正电性物质，正电子、原子核、质子、阿尔法射线粒子和阳离子等等；

2、电子类，负电性物质，电子、伽马射线粒子、阴离子（反物质）等等；

3、光子类，无电性物质，光子、光子堆、中子、准光子堆（原子、分子、天体）等等。

根据带电荷与不带电荷，光子类和非光子类可以划分为两大类：

光子类物质（光子堆）和非光子类物质（非光子堆）。

光子堆物质，划分为光子堆物质和准光子堆物质。

狭义上讲，光子堆物质是指物质的所有的正电子、电子基本粒子物质组成颗粒，都稳定地、一一配对为光子类的物质，为狭义上的光子堆物质，光子堆物质为非电荷特性物质。

广义上，把由等量阳子（正电子、正电荷）与阴子（电子、负电荷）构成的宏观不显电性的组合物质称之为准光子堆物质，准光子堆物质阳子阴子（正电荷负电荷）数量相同，但不一定是一一配对组合的物质，而是以阳子群、阴子群形式一一对应的组合物质，准光子堆物质属于广义上的光子堆物质，如原子、分子。

非光子堆物质，就是宏观上有电性显示的物质，或有正电荷显示，或有负电荷显示，这样的物质就是阳子（正电子、正电荷）与阴子（电子、负电荷）的数量不相等，或者阳子数量大于阴子数量，或者阴子数量大于阳子数量，也就是有绝对的正负电荷数量差异，有未被配对的阳子或阴子存在，物质整体呈现或正电荷余量、或负电荷余量显示。这种宏观上具有正电荷或负电荷显示的物质被称之为非光子堆物质，非光子堆物质为有自由电荷存在宏观上有电性显示的物质，如阳子、阴子、质子、阿尔法射线粒子、原子核、阳离子、阴离子等等。

非光子堆物质又被称之为电荷性物质；光子堆物质又称之为非电荷性物质。

电荷与色荷之间的关系

粒子物理学中，色荷（英语：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。

原子核，是由质子+中子构成的，由n个质子+m个中子构成的，如若，质子有N+1个阳子+N个阴子所构成，中子由M个阳子+M个阴子，所以，原子核中，质子含有的最小基本粒子的数量为nN+n个阳子和nN个阴子；中子含有的最小基本粒子的数量为mM个阳子+mM个阴子。

原子核中最小基本粒子总量为（nN+n+mM）个阳子和（nN+mM）个阴子，而nN个（阳子+阴子），即为nN个光子，mM个（阳子+阴子）则为mM个光子，因而原子核中有（nN+mM）个光子和n个阳子（原子的核外有n个阴子绕核运行）。

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，且为阳子+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，无明显的电场。

质子得阴子变为光子堆物质，质子失阳子也变为光子堆物质；中子得阳子变为非光子堆物质，中子失阴子也变为非光子堆物质，均成为质子型光子堆物质，而中子得阴子、失阳子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，因此，可近似地认为，质子得阴子（或失阳子）变为中子；中子失阴子（或得阳子）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。

中子是阳子与阴子的组合物质，也可以视之为光子的组合物质，中子与中子含有阴阳对（阳子+阴子）的数量并非是全同的，也就是说，中子与中子是有差异的，差异的是中子中阴阳对的总数，中子与中子完全相同之处在于所有中子的阳子总数与阴子总数之差值为零，无电荷差值，无直观电性显示，光子堆物质（光子堆物质的共性：阳子总数与阴子总数比值为一）。

同样地，质子与质子也非全同的，质子与质子在具有一个自由的阳子（最小单位正电荷，）阳子正电荷总数减去阴子负电荷总数，一个正电荷差数，决定质子特性的就是这个正电荷差数，质子为正电荷物质，非光子堆物质，一个阳子（正电荷）与一个光子堆（中子）的组合物质（非光子堆物质的共性：阳子总数与阴子总数比值不为一，正物质比值大于一，反物质比值小于一）。

质子可以等效地视为，一个中子与一个阳子正电荷的组合，中子与中子不是全同的，质子与质子也应该不是全同的。

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“原子核与核外阴子组合而成的原子”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，有弱点磁场，有明显的电性显示，较强正电荷电场。原子核中的中子与质子都有电磁场利用电磁引力，中子与中子、中子与质子组合为更大的光子堆物质和非光子堆物质。

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。

现代物理学研究发现，“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》理论架构”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，所谓的物体质量的概念，是指物体含有物质的多少，就是含有正电荷与负电荷数量和它们的总量，是一个电量的概念，物体的质量实际上就是物体所含有的正电荷数量、负电荷数量及其结构关系，通常的称重就是衡量它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，而其本质就是物质含有正电荷物质、负电荷和光子的组合数量与组合结构的综合体现，所以，质量的表征变成了对物质与他物质作用、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。

中子与质子相互转换

中子向质子转换、质子向中子转换，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（这不是初中常识？还需要如此创新尝试？），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（数学游戏兼文字游戏）。

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？）。

质子---中子之间的转换。

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。它只作用于电子、夸克、中微子等费米子，并制约着放射性现象，而对光子、引力子等玻色子不起作用。

在基本粒子之间还存在另一种短程相互作用力——弱力，弱力的作用距离比强力更短，作用力的强度也比强力小得多，但在放射现象中起重要作用，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。

这一连串的新奇发现，引起了科学家们的震惊和注意。原来，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。

正在这个紧要关头，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。

继1956年发现中微子之后，1957年人们又弄清了弱力还有一个奇怪的特性。事情发生在一种叫K介子的基本粒子身上。1949年，科学家第一次在宇宙射线的照片中，看到一种奇异的粒子，四年之后，用强大的加速器又人为地获得了这种粒子，后来把它命名为K介子。K介子有四种，其中两种分别带正、负电荷，记作K ±，另外两种不带电荷，记作K°、K 。所以称K -24介子为奇异粒子，其原意是，这类粒子产生的时间非常短，约只有10-24秒；但平均寿命则一般在10-10秒以上，相对来讲又很长。

说起K介子之奇异，还有它另一段很不平凡的经历。1955年前后，围绕着奇异的K介子，物理学上发生了一桩大疑案，当时物理学家发现有两种K介子：一种衰变成两个π介子；一种衰变成三个π介子。为了区别它们，便将前者命名为θ介子，后者命名为τ介子。θ和τ介子除了衰变的差别之外，其它性质几乎一模一样。假如认为θ介子和τ介子是同一种粒子，只不过具有两种衰变方式，那么，就要动摇现代微观物理学中一条神圣的基本定律——宇称守恒定律。宇称守恒定律是关于微观粒子体系的运动或变化的、具有左右对称性的定律。微观粒子体系在发生某种变化过程时，如核反应、基本粒子的产生和衰变等，其变化前的总宇称（其值为+1或-1）必须等于变化后的总宇称。其物理意义是：粒子体系和它的“镜像粒子”体系都遵从同样的运动变化规律。这条定律后来被李政道和杨振宁所打破，证实基本粒子的弱相互作用中，宇称并不守恒。

在已经发现的自然力中，弱力是最独特的一种，费米理论在解释弱作用过程中，尽管得到成功；但他提出：弱力只发生在基本粒子直接接触的一霎那间。很多物理学家不喜欢弱力的这种脾气，他们总是致力于追求大自然的和谐统一。

50年代末，李政道、费曼和盖尔曼等人，提出了一种新的理论——荷电中间玻色子理论。这种理论的建立，在相当大的程度上是基于电磁理论的启发。从中间玻色子理论来看，弱力和电磁力之间，只要把“电荷”换成“弱荷”，把“电流”换成“弱流”，把传递电磁力的“光子”换成传弱递力的“中间玻色子”，就立即可以得到有关弱力理论的新概念。弱力被描写成交换一种叫中间荷电玻色（这种中间荷电玻色子记作W±粒子）的过程，根据测不准关系，作用力的力程与交换的粒子的质量成反比。（测不准关系即一个微观粒子和某些成对的物理不可能同时具有确定的数值，其中一个量愈确定，则另一个量的不确定程度就愈大。）电磁力和引力的作用力程为无限大，被交换的光子和猜想的引力子的质量为零。而弱力的作用力程如此之短（小于10-15厘米），那么，被交换的W±粒子的质量必然很大。理论计算出这种粒子的质量，约为质子质量的75倍，为几十亿电子伏。正因为中间玻色子太重，现在的高能加速器很难把它产生出来，弱力的中间玻色理论，和费米理论一样，也可以用来解释基本粒子中的弱过程，并且很难区分哪一种理论更好些。

研究指出电荷群的稳定过程中存在对称性自发破缺。只有从其它途径获得与异号电荷吸引力等量且相反的力才能使电荷群稳定。电荷群外电场的变化可能改变电荷群的稳定性。未把微观物质看作电荷群时提出的强相互作用力和弱相互作用力是电荷群内部的力在两种不同情况下的表现。其中弱相互作用力是电荷群内部演变产生的电磁作用力。这里所说的电荷群定义是：电量绝对值相等且数量相等的异号点电荷混合，正电荷与负电荷不重合。这些点电荷在空间中聚集形成的群体被称为电荷群。

粒子的自旋是粒子固有的角动量，是其内禀的属性，每种粒子都有其固定的大小不会改变。在数值上，粒子的自旋角动量S=[s(s+1)]^(1/2)h'（其中s是自旋量子数，电子质子中子的s=1/2，光子的s=1，介子的s=0；h'=h/(2π)≈1.05*10^-34(J.s)，h是普朗克常数）。s是整数还是半整数对粒子的统计性影响很大，著名的泡利不相容原理本质上就是s为半整数的粒子遵循费米-狄拉克统计。

自旋为1，就是象光子那样指其自旋量子数s=1，相应的其实际角动量S=√2 h'。自旋可以粗略地理解为自己旋转，但严格来说这是不对的，因为微观粒子是被认为是点粒子的，一个点怎么旋转？注意，这里说的粒子都是指基本粒子——没有内部结构的点粒子。像原子、分子这样的复合粒子还是一个模糊的形状的。

传播弱力的传播子有W+、W-、Z这三种矢量玻色子。所谓矢量就是指其自旋为1，跟光子一样；所谓玻色子也是指其自旋是整数。

粒子自旋通常都会使它带有磁矩，这样它就像一块小磁铁，在有梯度的磁场中它就会受力偏转（打到接收屏上后一般都明显地分为上下两条曲线，不是连续的一片）。这应该属于间接测自旋吧。自旋不仅在大小上是固定不变的，它在空间的任意方向上的投影的大小也只能取两个固定的数值——±sh'。这两点都与宏观物体的旋转大不相同，后者的角动量不论是总的大小还是它在某方向上投影的大小都是连续可变的，而粒子则是固定的或量子化的。由于粒子没有“形状”和“大小”，其“自转线速度”和“自转角速度”都是没有意义的。

粒子的自旋是除了它的三维外部空间的自由度以外的内部空间的第四个自由度，这个自由度上只有±sh'这两个分立的取值。不像空间坐标那样可以连续取值。最初是实验逼得人们认识到这一点的，后来狄拉克构建了著名的狄拉克方程，这是一个关于自由带电粒子的满足狭义相对论要求——在洛仑兹变换下不变的波动方程，它自动给出了电子的自旋及其分量的分立取值。

量子力学给出的诸多结论连同量子力学本身都是匪夷所思的。玻尔曾说：“如果谁没被量子力学搞得头晕，那他就一定是不理解量子力学。”爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论，但依然不明白。”费曼说：“我们知道它如何计算，但不知道它为何要这样去计算，但只有这样去计算才能得出既有趣又有意义的结果。”（原话可能有出入，大意如此）。

一、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。

二、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阳子（正电子、正电荷）与阴子（电子、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阳子（正电荷）抢夺阴子（负电荷），或者多阴子（负电荷）抢夺阳子（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+阳子的组合结构，中子则是光子堆。

核外电子多，与核内质子上的正电子们进行拔河比赛。

一种情形，外面电子们获胜，一个阿尔法粒子被揪下逃离原子核，成为阿尔法射线粒子，同时一个核外电子随着一同逃逸；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。

所以，原子还要继续变化，核外两个电子坠入原子核，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（正电荷）与坠入核内的电子（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，核外多余的两个阴子（电子，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，原子核对核外电子的电引力减弱，核外电子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，多余的两个电子脱离轨道，离开原子核的的引力范围，成为贝塔放射性粒子，离开原子，成为自由负电荷基本粒子。

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（氦气也可以在地幔环境里自然形成）？

另一种情形，原子核内正电子们获胜，原子核外轨道上的电子被拉进原子核，原子核内，与原子核内一个质子的正电子组合为光子，结果原子核外少了一个电子，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电子群与原子核内质子上的正电子群之间的角斗力，这种力作用的结果，造成了原子原子核内部分质子的变异、核外电子数量的减少，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，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阳子、阴子（最小的正电荷、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。