陈建国 （jianguochen4@yahoo.com）　2007.06

⒍⒊ 基本粒子

在本书前面各章我们研究和论述的基础上，可以得出结论：在我们的研究所能及的整个宇宙中，只有两种基本粒子—电子和质子。一切宏观和微观的东西，其中包括宇宙介质—以太。电子和质子是稳定的粒子。它们真实地存在于自然界。除此之外，现在还发现有数百不稳定的粒子。如此丰富多彩的基本粒子世界，是实验研究成果的不正确解释造成的结果。

在19世纪末和20世纪初，在原子和原子核物理学领域取得大量显著的成就。电子（1897年）、原子核（1911年）、质子（1911年）和中子（1932年）的发现，可能确定原子和原子核的真正构造。原子由核和围绕旋转的电子组成，而核由中子和质子组成。在核的成员中，加入了带电粒子—质子和沿着复杂轨迹运动的电子。应该是核中的质子把电子拴住了。但是，在学者们错误地决定把中子看成基本粒子以后，产生了所谓“核力”的问题。这个问题是用现代物理学的方法解决的。荒唐的思想和“发明”战胜了自然。引入相对论和量子力学是在物理学和物理学术界的革命。

在认识我们周围世界当中理论的作用是很伟大的。正电子、中子和其它粒子与反粒子的发现就是例子。除此之外，相对论和量子力学不能如实地反映现实物理世界，在20世纪的最后30年，它们基本上控制了许多科学家的头脑。1928年，狄拉克将相对论引入量子力学，并获得了电子的相对论性量子力学方程。这一年被认为是基本粒子理论诞生的一年。﹝20﹞在解狄拉克相对论方程时，对于动量为P的电子总能量得出下列表达式：

〔229〕

狄拉克证明，方程的正负根应该是一样正确的。能量的正值属于电子，而负值—正电子。狄拉克所预言的粒子—正电子，是安德逊在1932年发现的。

我们要准确评价新粒子—正电子的发现。这个粒子的发现理论起了主要作用。以〔229〕式为根据做出了存在正电子的结论，这公式是粒子动能的相对论公式的另一种写法：

〔230〕

这个公式可以写成下面的形式：

这里—总能量；—静能量。

现在〔229〕式可以写成下面的形式

或者

〔231〕

以上证明了〔230〕式不正确。当然，〔229〕和〔231〕式也不正确。

表述在原子中运动的粒子动能的正确公式，是〔198〕式：

对于加速运动的粒子，它的动能的正确公式可通过下列方式引导出来。随着粒子运动速度增加，电场对粒子的作用力将减少并依下式

考虑到运动效应，我们认为加速运动粒子动能的表达式是：

〔232〕

粒子的速度接近光速时，粒子的动能值将接近于。

因此，对于在原子中运动的电子的动能公式，和在加速器中加速的粒子的动能公式进行讨论，证明了相对论的概念，如静能E₀和总能量E等等，不具物理意义；且〔229〕式是不正确的。由此可得结论，狄拉克理论不正确。紧随其后的结论是，存在正电子和其他反粒子的思想本身不现实。

如果

〔233〕

根据运动轨迹不能确定粒子的质量。安德逊所观察到的带正电的粒子的残迹，给出了一系列信息。带正电的粒子就是质子。因为磁场强度、质子的电荷和质量都是已知的，所以测量轨迹的曲率半径，按照〔233〕式就可以确定粒子的速度和它的动量，而后按照〔232〕式确定它的动能。

在1933年安德逊发现正电子以后不久，布莱克特和奥克加里尼就指出，在γ—辐射与物质的相互作用下，可以形成带正电的“蒸汽”。放置在磁场中的威尔逊云室里，这些粒子的残迹从一个点出发并弯向相反的方向。可以认为，布莱克特和奥克加里尼的发现，从一方面说是证明了狄拉克理论的正确性；而从另一方面说，——证明了辐射可以向物质转化，以及相反方向物质向辐射的转化。﹝20﹞、﹝12﹞

从经典物理学的立场上观察这些现象，可按下面的方式进行描述。在γ射线的作用下，从原子核里抛出了中子，这些中子蜕变成为带不同电荷的粒子——电子和质子。根据动量守恒定律，电子和质子将获得相等的动量。如果不理会相对论效应，电子和质子轨迹的曲半径也将相等。因此，布莱克特和奥克加里尼所观察到的残迹，应该是质子和电子的痕迹。在原子中没有其它任何粒子。“辐射可以转变成物质”的表述是荒谬的。辐射就是以太波，波可以使能量从一个物体传递到另一个物体，但它本身不可能转化为物质，因为这种想法与正常思惟相矛盾，并与现实情况不符。

普朗克和爱因斯坦认为，波是原子不连续地辐射出来的，并且在空间以很小的能量波包的形式传播。这些能量波包叫做光量子或光子。﹝10﹞尽管有很有说服力的证据证明，光量子理论最初在科学界没有引起任何强烈的反响，但是在1923年康普顿在石墨和石蜡的原子中观察到了X射线的散射现象，这被当作是能证实X射线由粒子-微粒组成的证明。借助于〔299〕式，他导出了一系列能充分阐述他所观察到的事实的方程式；但是由于这公式本身不正确，结果，康普顿导出的结论也是错误的。康普顿的虚假发现，促使路 德布罗依提出了一个假说：物质粒子和辐射一样，具有波粒二重性质。1927年，他的假说被戴维森和杰尔梅尔的试验“证实”。这样，新的哲学概念——波粒二像思想就出笼了。

波粒二像思想抹杀了粒子和波之间的区别。由于实验条件的限制，任何微观客体（电子、质子、中子等等）都可能或者像粒子，或者像波。在20世纪30年代发现了一种现象：辐射微粒可以转变为粒子颗粒，也可以反过来，粒子颗粒转变为辐射微粒。物质和辐射的相互转化被发现以后，光子被列入基本粒子行列有了必要，并且在基本粒子目录中排第一位。这是离开现实更远的一步。而在现实世界，光就是在介质——以太中以光速传播的螺旋式前进的波动。光在自己特有的运动中连续不断地扰动新的、更新的介质，但不会把介质吸引到光里。粒子与波不同，粒子在自己的运动中吸引着周围所有的物质，这些物质参与粒子的构成。粒子无论如何都不会成为波。

量子物理学的确赋予光子一些神奇的、有魔力的特性，它同时是粒子又是波，它在一种场合可以很实在，而在另一种场合则——是潜在的（假想的）。实在的光辐射不破坏能量守恒定律，潜在的光子产生和被吸收的过程又同能量守恒定律相矛盾。它在同带电粒子相互作用时，以潜在光子交换的形式存在。这种作用过程的可能性，是以不确定性原理为根据的。可以认为，任何实验都不能检验潜在的作用过程。﹝12﹞所以可以认为，用带电粒子相互作用来解释非现实的粒子交换是一种强词夺理。实验证明，静止状态的带电粒子本身不会辐射或吸收光子。粒子在与光相互作用时加速，而粒子在以太中受到阻碍时激发出波——光子。

在核相互作用理论研究中也应用了交换力的理论。首先提出这一思想的是塔姆和海森堡，他们认为，相互作用就是交换电子和正电子。但是就实质性理论而言，核子之间的引力是非常小的21、105。日本科学家汤川利用潜在粒子的选择来解释探查核力性质的实验失效，是不正确的。他提出关于存在比电子更重的粒子的假说，并把它们叫做介子。利用不确定性原理和关于核力作用半径的资料，他初步估算了介子的质量。他说这质量大约等于电子质量的200倍。这也是对重新发现大量基本粒子起决定作用的理论。1937年科学家们发现了μ—介子。1947年又发现了π—介子。大量实验观察到了现实的介子，而相互作用需要有潜在的介子。在现实粒子产生过程中，能量守恒定律不受破坏，而在潜在粒子的产生中——它受到破坏。因此，就核相互作用理论而言，在解决核力问题时，采用了强词夺理的证明方式。

在汤川提出的存在介子的基础上建立的理论是不正确的。所以在1937年和1947年所做出的发现是不可靠的。像那样的核力问题其实并不存在，这些问题的出现是人为的。如果不认为中子是基本粒子，就没有必要为解释核力而设想潜在的粒子。除了质子和电子以外，在原子核中没有任何其它的基本粒子。核的稳定性是依靠电子和质子的库仑作用而维持的。基本的计算表明，中子中的电子围绕质子旋转，在锂同位素原子中，可以保持住补充的三个质子，这是与参考资料相吻合的。﹝16﹞

我们周围的世界看起来是丰富多彩的。这整个的多彩世界仅仅是由两种最基本的粒子构成的。如果电子和质子质量相同，那宇宙间一切物质都会处在雾化状态。但是，自然界的整个秩序都是简单和合理的。由于电子质量比质子质量小1836.2倍，在微观和宏观领域可以存在特定的、稳定的生成物（原子、分子、行星、恒星等等）由于质子惯性很大，在微观—宏观客体中进行振荡运动，而电子则沿着复杂的轨迹前进，保证了该客体的稳定性。作为例子，我们来考察一下存在于氘原子核中的电子和质子之间的相互作用。这种核的模型与氢分子的离子模型相符合﹝20﹞。在图⒍1描绘了氘原子核，电子沿着8字形轨道运动。如果电子和质子质量相等，这样的氢就不可能存在。

神奇莫测的基本粒子中微子，也是从理论上推测出来的。测量了在放射性β—蜕变过程中释放出来的电子的能量以后，实验者们确定，每个放射性同位素放射出若干电子，这些电子的动能在零到某种极大值之间摆动。对于中子，能量的边界值等于0.78百万电子伏特（eV）。如果中子只能分解成电子和质子，那么电子将带有这个能量的全部。在更多场合，电子所携带的能量大大小于边界值。能量守恒定律明显遭到破坏。认为能量守恒定律不应遭到破坏，泡利在1930年提出了大胆的假说，按照这一假说，β—蜕变在辐射电子的同时还辐射了零质量的粒子，稍迟费曼把这种粒子叫做中微子。电子和中微子携带的能量，整体上总是等于稳定值，即β—蜕变的上限值。

如果注意到中子不是基本粒子，从我们的观点看来，β—蜕变的中微子和所有的弱相互作用很容易解释清楚。中子由电子和质子组成。电子在中子中可以按照不同的量子化轨道运动。处在核里面的中子，电子是沿圆形轨道以光速旋转的。当中子在核的外部出现时，那中子的电子可能已转移到轨道上，并在此时辐射能量子。这种能量子也就是中微子。中微子携带能量的大小，取决于辐射中微子时电子在怎样的轨道上和如何转移。中子辐射中微子以后，可以蜕变为电子和质子，将形成具有不同动能的电子。这在β—蜕变实验中可以观察到。中微子类似于光量子，它是一种螺旋形的波，但又不同于光量子，它不在以太中传播，而是在次以太中传播（参看⒉6“宇宙介质模型—以太”）。目前物理学家们还不承认在次以太中传播的波。中微子的不可感知性也就全在于此了。

自然界一切相互作用，其中也包括万有引力，只具有唯一的性质—电性。电子在原子中的轨道上运动，其电荷没有被核所带的正电荷完全屏蔽。无论原子或像行星和恒星那样巨大的生成物，都具有过剩的正的活性电荷。这些电荷使天体周围的以太发生极化，也使邻近天体因感应而带电，结果，所有天体相互吸引。

我们在结论中只举一个例子，一个明显令人感兴趣的情况作为例证：在强大加速器里创造出来的合成带电粒子，是采用不正确理论得到的结果。在谢尔普霍夫的加速器可以把质子加速到光速的0.999950倍，而在巴塔维亚（美国伊利诺斯州），加速器将质子加速到0.999998C。﹝20﹞如果运用相对论的公式，那么谢尔普霍夫的加速器对质子施加的能量等于76个十亿电子伏特，而在巴塔维亚——500个十亿电子伏特。正如前面所说的，这些公式是不正确的。根据我们导出的用于加速器的公式〔232〕式，在谢尔普霍夫的加速器给予质子的能量是469.089百万电子伏特，而在巴塔维亚——469.134百万电子伏特，所以，巴塔维亚在制作和养护加速器方面的消耗，与谢尔普霍夫相比相差并不大，而质子所获得的补充能量总共才45万电子伏特。

现代加速器的规模已经达到几十公里，加速器的尺度在半世纪中扩大了一万倍。那些加速器的造价很高，甚至那些富裕国家，如英国和法国，自己都不能建造现代化的大型加速器。﹝21﹞如果注意到巴塔维亚加速器给予质子的能量不是500个十亿电子伏特，而是少了上千倍，建造那样的加速器就没有任何的合理性了。

奇卡格斯基大学教授威廉 马克米兰在1927年写道：“现代的我们，过分地缺乏等待某事的耐性。在40年前迈克尔逊探测所预料中的地球相对以太的运动试验之后，我们就抛弃了从前我们所学到的一切，建立了思想最贫乏的假说。从这些假说出发，我们如坠五里雾中，并且建立了与这些假说相适应的非牛顿力学，达到了一种新的‘成就’——对于我们空想的积极性和我们的机智是很大的贡献。但是，这对于我们健康的思想来说，是不可信的。”110

经典力学的坚定的追随者们是那样一些著名的学者，如洛治、亚伯拉罕、勒纳德、维歇特、能斯特、维恩和其他人。他们当中对现代物理学最不可调和的反对者是杰•杰•汤姆逊。他到生命的最后一刻（1940年）仍然不承认新物理学，认为它是暂时的、赶时髦的、魔术式的；认为所有这一切很快就会原形毕露和失去声望。此后，经典物理学会有更加光辉灿烂的荣誉。﹝22﹞

全书完

参考文献
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