第四篇：探索物理基础结构及相互作用机制的新思路（2020)

 

本文发表于: 北京：科技传播，2020-02 (上).

 

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         探索物理基础结构及相互作用机制的新思路  

                       皮可慰

 

[摘要] 文章认为，哲学的思想方法对自然科学的研究能够起到方向性的指导作用。物质实在的存在方式是发展的，既存在一个有序形式由简单向复杂发展的进程或者逆进程，也必然存在一个由无序向有序发展的进程或者逆进程。文章对大自然有序性基础结构提出了初步理论框架，探索万有引力、电场力的作用机制和引力常数、精细结构常数的成因，具有严谨的逻辑自恰性和数学计算，与实验事实高度吻合。

[关键词]  发展的物质实在观 物理基础结构 量子波设想 MSae单位制 同步共振定态原理

[中图分类号] 04 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6708 （2020）252-0174-09

[作者标识] 45020319****11075X

 

上世纪初以来，在量子论和狭义相对论的引导下，理论物理学和应用物理取得了突飞猛进的发展，人类社会发生了巨变。但在基本相互作用和基础结构等领域的研究并不顺利，近百年过去了，至今未能对万有引力和电场力的本质，对质子、电子质量定态的成因作出合理解释，这并不是由于实验数据不完备的原因，而是某些传统的思维定式影响了研究思路。本文试从哲学思想方法的角度探索这些问题。

 

1   有序性是物质实在发展的产物，有序的基础结构形式是存在的

大自然中普遍存在着稳定的一致性的事物，这是大自然的有序性，有序性构筑了可被人们认知的有规律的世界。有序形式不是天生永恒的，有序性是大自然中某些均匀化分布因素和同步共振集聚因素共同起作用的结果，是物质实在发展的产物。

世间万物形态千差万别，人们总希望从中找到同一的东西，因为人们相信世界是统一的。经过千百年的努力，人类逐步认识了自然界，从几千万种分子到几百种原子（含同位素），再到质子电子，基础粒子的种类越来越少，结构越来越简单。但是当人们继续原来的方式往前走时，遇到了困难，在质子、电子中寻找更基础粒子的研究方式似乎行不通了。标准模型理论假设了十几种夸克来解释一两个质子（中子），大半个世纪过去了，至今尚未在实验中发现独立的夸克，即使这些夸克真的存在，又是由什么构成或者生成呢? 科学实验的事实已经清楚地告诉人们：物质实在是发展的，既存在一个有序形式由简单向复杂发展的进程或者逆进程，也必然存在一个由无序向有序发展的进程或者逆进程。

“无限发展”的观点是正确的，但“无限层次”的观点是错误的，它不符合微观世界和宏观世界的事实。因此，有序性是物质实在发展的产物，物理世界中由无序发展到有序的基础结构形式是存在的。本文探索一条不同于标准模型理论的研究路线。

 

2   动态中的稳定有形才能成为有序性的基础结构，波与粒子的统一是最基础的结构形式

有序性的特征是个别性、稳定性和一致性，这就是说它必须是“有形”的才能体现出个别性，而这种有形还必须在动态中稳定才能保持一致性。那么，物理世界由无序发展到有序的基础结构形式是什么呢？

它不可能是点粒子，几何的抽象点自身不具有延续性，不具有形的特征，难以构筑成复杂的具体事物。它也不可能是有边界的刚体粒子，刚体粒子难以说明它为什么是刚体的，刚体不是动态中的有形而是僵化的有形，同样难以构筑成复杂的具体事物。有人提出涡旋模型，但涡旋不具有共容性和穿透性，无法保持动态稳定，难以解释相互作用时的叠加和叠减效应。有人提出弦理论，但弦描述的是粒子在振动，没有构建光子和实物粒子的共同基础，显然是不完备的。

笔者认为，基础的有序结构形式是波，这里的波，不是指描述粒子在振动的波，而是说在这个基础层面，粒子就是波，或者说稳定的波就是粒子。由波构成的“有形”既不是固化不变的，也不是无形的，而是能够在动态中保持稳态的“有形”。这个基础层面的波由于能够保持极强的稳定性，因此不是如同宏观波一样随着时间的推移而不断扩散衰减，而是能维持很长寿命期的个体性。波还具有很好的共容性和穿透性，（类比：看看很小的耳道中的成百上千种声波的共容性和穿透性吧）这就为粒子之间的相互作用提供了有效的解释方式。

自从物理研究深入到微观层面，粒子性与波动性的矛盾日益突出，只有将粒子理解为波才能协调解释诸多问题。波与粒子是统一的，这就象大江中的船激发出的波浪向岸边行进，遇到物体会碰撞反弹，波浪看上去就象实物一样，其实组成波浪的物质并未随着波浪移动，移动的只是一种运动形式。运动形式是物质实在的一种存在方式，早年人们将热理解为有一种类似盐一样的物质，称为“热质”，热质多了体系的温度就高，后来才知道热不过是体系内物质的运动。波作为一种运动形式是物质实在的存在方式，能够很好地在动态中保持稳定，成为有序性的基础结构。

自古以来人们研究具体事物总是从有序到有序，用粒子解释粒子，用相互作用解释相互作用，而从无序迈向有序的研究进程是上世纪初由普朗克和爱因斯坦开启的。人们通常认为普朗克常数揭示了能量的量子性以及能量与频率的相关关系，笔者认为普朗克揭示了量子的本质，这就是波动性，具有个别性和稳定性特征的波动性，是个体的波动性而不仅指群体的波动性。人们通常认为爱因斯坦狭义相对论揭示了事物存在的相对性，笔者认为狭义相对论的主要贡献恰恰是揭示了宇宙在较大范围内和较长时段里存在光波速度一致的绝对性，是个体的波速一致性而不仅指群体的波速一致性。量子论和狭义相对论是上世纪最伟大的物理理论，引导理论物理和应用物理迈进了辉煌时代。这两个理论的划时代意义就是发现了世界由无序发展到有序的最基础结构形式：波，并且认定在这个层面上波与粒子存在统一性。后文将这种基础的稳定的具有个体性的波称为量子波。

近百年的科学发展史证明了，微观领域研究工作凡是沿着波与粒子融合的路线前行，承认任何粒子生存的任何时刻都具有波粒二象性，就能持续地走向成功，如量子力学、微电子学、电磁波学，直到量子计算、量子通信，这就意味着波与粒子有极大的可能是以某种方式统一在一起的，而“粒子就是波”是最佳的解决方案。凡是背离波与粒子统一的路线，持有固态的僵化粒子观，则很难走向成功。因为任何有固定边界的粒子，无论多么接近，只要不接触就是无限远的，不论近距离作用或者远距离作用都不可能发生，而只要接触，无论是自身接触或者是通过别的粒子接触，都面临着难以解释这种接触如何引起相互作用的难题。

本文提出了波与粒子统一的具体形式，很多问题可以得到迎刃而解。

 

3   对立统一的物质本原观,均匀化与非均匀化的动态平衡导致了原始的以太媒质系统形成

基础形式波的存在条件是以太媒质，以太媒质由无序的物质本原状态发展而成。物质本原是不定形的、无限变动的实体与间隙，这样的物质本原观包含物质与非物质，即涵盖“有”与“无”两个概念，“有”与“无”既是相对的存在又是绝对的存在，它们处于永恒的转化中。考察任何空间范围的物质本原内部都是既对立的又是统一的，统一使存在成为现实可能，永恒的对立变动使存在自身成为活力的源泉。连续与间断实现了对立和统一，物质本原既是一种又是无限种，避免了僵化的本原观。

物质本原的无序状态通过均匀化与非均匀化的动态平衡，形成了基础的聚集与扩散体系，聚集相当于吸引，扩散相当于排斥。体系中自发地出现波动，初始出现的波动仅仅是原始的横波和纵波，这些波极不稳定，随机地生成和消亡，但均匀化的整体构成了最基础的最原始的以太媒质形式。

由于将实物粒子也理解为波，上世纪初制约以太存在的障碍得以消除，借助波与波之间的包容性和穿透性，无须再担心以太对实物运动的“阻力”了。任何波都是以光速相对于均匀化的媒质，因此也无须忧虑波与波之间的相对速度大于光速的问题了。

(详见笔者：论发展的物质实在观.广西：广西社会科学，2012-12 上.)

以这样的方式理解以太媒质，自发的随机的原始形式的波是一个自然的发展过程，原始波集合成以太体系是系统的自组织过程。大自然的均匀化是最基本的相互作用，它导致了浩瀚宇宙中我们这个具体宇宙在较大范围和较长时段的一致性。这些一致性表现在：

1） 波速的一致性，即真空光速：2.99792458×10⁸米/秒，导致频率与波长关系的稳定性：波长 = 光速 / 频率。

2） 波与波之间的间距趋于均匀化，平均间距表现为普朗克空间长度常量，即最小空间尺度，也即后文分析万有引力公式时提出的新的引力常数或者量子波空间分布半衰距R：8.10167×10^{- 35}米。[此计算值与传统理论值相差根号(2π)倍，产生差异的原因是：传统理论计算时，取了分母带2π的与角动量有关的约化普朗克常量：h/（2π）。本文取值R：8.10167×10^{- 35}米]。

注意：单位是人为的，但一致性是自然的。上述波速、原始波之间的平均间距，都是我们这个有限宇宙运行到此时此刻的存在状态，这些状态与后文一系列实验、计算数据有密切联系。

 

4   同步共振是事物定态的内因,橫波与纵波组合成共振态导致了量子波生成

大自然的无序状态发展到有序状态，仅仅有均匀化是不够的，均匀化只能形成一致性，而不能形成个体的稳定性。只有波的同步共振才能形成个体的稳定性。同步共振是事物定态的内因, 几乎任何原发性的基础性定态都与同步共振有关，例如：光子和正反粒子的定态与横波纵波的共振有关。氢原子中的电子能态与电子的驻波性同步共振有关。超导临界温度与晶格共振有关。半导体的本质也与晶格共振有关，共振的前半周，晶格携带电子，输送出电子后的后半周不带电子，相当于输送带正电的空穴。后文将阐述正反粒子的质量定态与暗物质系统模板规范的同步共振有关。

本节重点阐述橫波与纵波组合成共振态导致的量子波生成：

1） 频率相同或者接近的横波与纵波形成共振态，横波与纵波形成共振态后，频率稳定，具有了个体的定态性，量子由此产生，横波与纵波共振合成的波可定义为量子波。

2）横波与纵波相位差90度的量子波，波动中心运动在一个平面内，波动方向表现为一个方向，这种量子波称为光子，波动方式称为玻色方式。光子的动量矩(自旋)等于动量(曲率，次/米)乘转动半径（米），数值为1，即自旋为1。

3）横波与纵波相位差0度或者180度的量子波，分别是正反量子，如同光子一样具有个体的频率稳定性。正反量子波的波动中心运动不再处于一个平面內，而是出现Z轴方向的偏转，呈现立体状，这种波动方式称为费米方式。波动方向也不再是一个方向而是呈环绕状，对外没有显现出运动，但内部仍然是光速运动。由于环绕立体状转动力臂只有波长的二分之一，动量矩等于动量乘转动力臂 ，值为1/2，即1/2自旋。

4）横波与纵波相位差在0度与180度之间的量子波，是运动的正反粒

子。相位差愈接近90度，光子性就愈强，相位差愈接近0度或者180度，正反量子性就愈强。运动的正反量子波，波动中心呈现螺旋状运动，合成波速度始终是光速，可用直角三角形描述波速、频率，两条直角边分别描述玻色分量和费米分量，斜边为合成量，洛伦玆变换公式能自动显现出来，质能相关关系的c²也能自动显现出来。正反粒子的异性之间吸引加速过程称为玻色化过程，正反粒子的同性之间压缩减速过程称为费米化过程，光的折射也是一种费米化过程。

（详见笔者：频率直接替代能量在物理公式中的应用 （MSae单位制）.北京：科技传播，2014-07 (上).

5） 由于量子波的频率稳定，物理学的计量才得以产生：时间(周期，秒)、空间(米)、能量(质量，频率: 次/秒)、动量(曲率，次/米)等物理量形成，数学规律和定态逻辑学规律由此出现，因果决定性逐步成为有序世界的主流。         

6）提出光子和正反粒子是横波与纵波共振态的理由:

笔者不认同光波是纯粹横波的观点。一些证明光波是横波的实验，（如狭缝实验、偏振实验）将波动中心的运动轨迹理解为横向波动，混淆了波长与波幅概念。况且只有纵波才能实现能量聚集，超声波是纵波，激光显然也是由光子的纵波因素引起。

笔者认为，所有量子都是横波与纵波的共振态，只有共振才能形成稳定态。只有横波与纵波的相位差才能解释实物粒子的正反性(电的正负性)，才能揭示洛伦兹变换公式的本质。

7） 横波与纵波共振的观点类似于传统理论解释电磁波的电场与磁场共振观点，但基础性地位显然要更强些，不仅需要解释电磁波还需要解释实物粒子，在这里电场与磁场不是既定的事物而是由此而发生的产物。

上述观点可称为量子波设想。量子波设想可以更好地理解宇宙中的很多看似相互矛盾的现象，如：量子运动速率受光速限制而相互作用传递速率可以超光速的问题，量子纠缠问题。

 

5   大自然的基础形式具有简洁性，MSae（米秒次e）单位制

大自然并不懂得复杂的数学计算公式，而是以其随机的大量的相互作用尝试，完成了人类认为的复杂活动，大自然的基础形式其实是具有简洁性的。由于将任何个别量子，无论是光子、静止的实物粒子（如质子、电子），还是运动的实物粒子都理解为波，波的特征较为简洁，只有：频率、波长、波速、相位和波幅，就可以对描述物理现象的量纲和单位制进行简化。

可以利用普朗克常数h = 6.626075×10^－34焦·秒，1库仑电量 = 6.241506363×10¹⁸e，将相关的物理单位简化，简化单位中只有米秒次e四个符号，可称为MSae（米秒次e）单位制。MSae单位制与国际单位制完全吻合。

5.1  与本文有关的简化单位：

长度：米，M，与国际单位制相同。

时间：秒，S，与国际单位制相同。

波动（振动）周期：次，a，360度或者2π弧度，或者稳定个体、过程

在特定时空中出现的个数。

基本电量：e，基本费米子个数。（特指区分正反性的质子、电子和л部分子及其亚稳定态）

1库仑电量 = 6.241506363×10¹⁸e。

    以上4个单位是MSae单位制的基本单位。

光速常数c = 2.99792458×10⁸米/秒。

频率（能量、质量）次/秒

1次/秒 =  6.626075×10^－34焦

1焦 = 1.509189075 × 10³³次/秒

1千克质量相当于能量：c²焦  （此处光速c不带单位）

1千克质量相当于频率：1.3563915×10⁵⁰次/秒

1 eV（电子伏）能量相当  2.41798852× 10¹⁴ ( 次/秒)

       1 MeV（兆电子伏）= 2.41798852× 10²⁰ ( 次/秒)

速度：米/秒

加速度：米/秒²

力：( 次/秒)/ 米

1牛 =1.509189075×10³³（次/秒）/米

力矩：次/秒

1牛米 = 1.509189075×10³³次/秒

动量（波密度，曲率，波长的倒数）：次/米

1千克·米/秒 = 1.509189075×10³³  次/米

动量矩： 次

1（千克·米/秒）米 = 1.509189075×10³³  次

电势（电压）：  ( 次/秒)/ e

    1伏特 = 2.41798852× 10¹⁴ ( 次/秒)/ e

电流：e /秒

1安 = 库仑 / 秒 = 6.241506363×10¹⁸ e/秒。

精细结构常数:a = 0.007297353  （设单位为：次/e² ）

   ( 由于文本印刷原因，以斜体a作为精细结构常数符号)

磁感应强度：  次/（e米²)

1特斯拉（T）= 2.41798852×10¹⁴   次/（e米²)

磁矩：  e米²/秒

1JT^-1 = 6.241506363×10¹⁸   e米²/秒

电阻：次/e²

1欧姆 = 3.8740459×10^-5 次/e²

 磁通量：次/e

5.2  对大自然的简洁认识方式有利于揭示物理世界深层次的秘密

由于MSae单位制对同一量纲只设置唯一的单位，因此可以直接以基本单位（即米秒次e）表示量纲，以基本单位的组合作为推导的物理单位。运用MSae单位制工具在进行物理基础性研究时，淡化了能量、质量、动量、普朗克常数、库仑电量等人为规定的计量单位，代之以直接描述大自然有序结构特征的频率、波长、波速和基本费米子个数，在探索物理基础性问题时，有助于显示看似无关的物理现象之间的联系。

5.2.1   倒数真空电容率等于二倍光速与精细结构常数的乘积。

真空电容率：e²秒/米

国际单位制ε₀ = 8.854187817×10^-12 库²/（牛米）

  换算成MSae单位制

ε₀  =     2.28551414005×10^-7e²秒/米

   引入真空光速数值 c = 2.9979245810⁸ （单位：米/秒）

       精细结构常数:a = 0.007297353  （设单位为：次/e² ）   

真空电容率可以简化为：

           ε₀ = 1/（2ac）（单位： e²秒/米）

   即：倒数真空电容率等于二倍光速与精细结构常数的乘积。

5.2.2  霍尔电阻与克利青常数

电阻：次/e²。与精细结构常数有密切关系。

1欧姆 = 3.8740459×10^-5 次/e²

1 次/e² = 25812.807欧姆 。

25812.807欧姆即霍尔电阻，25812.807即克利青常数。克利青为1985年诺贝尔奖获得者，克利青常数是第18届国际计量大会（CGPM）及第77届国际计量委员会（CIPM）决议，从1990年1月1日起使用的常数。

克利青常数等于1库仑电量与基本电量之比的平方再与普朗克常数的乘积：

 （6.241506363×10¹⁸）²×6.626075×10^－34

= 25812.807

5.2.3  磁通量子化

磁通量子化问题在超导研究中有重要的地位，它既是一个基础理论问题，也是超导研究的重要工具。现行理论认为磁通是量子化的，磁通量子计算公式为 [h/(2π)]c/(2e)，据此计算得到磁通量子的数值为：2.07×10^-7高斯·厘米²，实验证实穿过超导体内环的磁通量是2.07×10^-7高斯·厘米²的整倍数。MSae单位制中磁通量的单位是：次/e，换算如下：

1 高斯 = 10^-4特拉斯 = 10^-4×2.41798852×10¹⁴

       = 2.41798852×10¹⁰ 次/ （e米²）

1厘米²  = 10^-4米²

磁通量子  2.07×10^-7高斯·厘米²

         = 2.07 ×10^-7× 2.41798852×10¹⁰ × 10^-4

         = 1/2 次/e 

在MSae单位制中，磁通量子的表现形式极为简洁，表明运用MSae单位制工具的确有利于揭示物理现象的内在联系。

5.2.4  电子、质子磁矩

实验证实电子磁矩为928.477x10^-26 J/T

焦耳J=1.509189x10³³次/秒

特拉斯T=2.41798852×10¹⁴次/(e米²)

电子磁矩换算为MSae单位制：

928.477x10^-26×1.509189×10³³/2.41798852×10¹⁴

= 5.79509×10^-5单位:e (米/秒)米

依据量子波设想可以写出电子磁矩的计算公式

= [电子波长/(4丌)]×c×e

= [2.42631×10^-12/(4×3.1415926)]×2.99792458×10⁸

= 5.78838×10^-5e(米/秒)米

对比电子磁矩实测值，二者误差千分之二以下。

这就进一步证实了量子波设想的正确性: 一切粒子就是波，即使在静止的电子内部也存在光速的一致性。

但按上述方式计算质子磁矩时出现了2.792847系数

实验证实质子磁矩为1.410607×10^-26 J/T

质子磁矩换算为MSae单位制：

1.410607×10^-26×1.509189×10³³/2.41798852×10¹⁴

= 8.804312×10^-8单位: e(米/秒)米

参照上述电子磁矩的计算公式

质子磁矩 = [质子波长/(4丌)]×c×e

= [1.32141×10^-15/(4×3.1415926)]×2.99792458×10⁸

= 3.15245×10^-8 e(米/秒)米

     对比质子磁矩实测值， 二者误差2.792847倍。

说明质子的能量大，曲率大，波动中心运动时出现了类似磁场的自干扰。后文将谈到，这个性质极大地影响了质子的质量定态机制。

 

6   事物的形决定了事物的态，从粒子内部揭示相互作用机制

传统理论解释粒子之间的相互作用，是人为地设置一些专门负责传递相互作用的粒子，而这些传递相互作用的粒子为什么能存在，又为什么能够传递相互作用呢？永远也无法说清楚。笔者认为事物的形决定事物的态，应当从粒子内部而不是外部寻找相互作用机制。

6.1  量子波的空间分布

人们通常认为一个物体是占有空间体积的，而且是有固定边界的、排它的，但是波似乎沒有独占空间，没有明显的边界，没有体积概念。那么什么是波的形呢？波是如何体现空间特征的呢? 是波的空间分布。波的空间分布并不需要等到波传递到某个空间领域才显示出来，而是存在于波的至始至终，无论是光子或者是实物粒子,个体与整体任何时候都是联系在一起的。任何个体的波的任何时刻,波动中心有连续的波动轨迹，频率、曲率在波动中心表现为最大，外围波动与波动中心对称同步，但波动强度趋减，与中心距离愈远，强度愈弱。可用半衰描述波的空间分布，这就需要确定一个半衰距，在此距离强度减半。前文分析的以太媒质就提供了这样一个半衰距，即普朗克最小空间长度8.10167×10^{- 35}米。

波具有极强的包容性和穿透性，波动中心体现为定域性，波的无限延伸体现为非定域性，近距离作用与远距离作用实现了统一。可以从量子本体之间的波动干扰（叠加和叠减）解释相互作用，根本无需人为地创造出专门负责传递相互作用的永远需要继续解释下去的粒子。量子波的频率(曲率)空间分布非常稳定，但当量子与量子之间的波动重叠交错时，波动干扰破坏了既定的空间分布，为了维持稳定的分布，需要调整参与相互作用的量子态: 距离、方向、相位、速度，这就出现了相互作用效应。

6.2  利用各个量子的空间分布和波动干扰解释万有引力

1) 引力公式的传统形式：  F = G×M₁×M₂/r²   [式1]

M₁和M₂是相互作用粒子的质量，单位：千克。r为相互距离，单位：米。引力常数 G = 6.67259×10^-11牛·米²/千克² ，力的单位为：牛。

2) 将引力常数G使用MSae（米秒次e）单位制表示:

1牛= 1.5091891×10³³(次/秒)/米

一千克质量相当于频率:

v =1.3563915×10⁵⁰次/秒

      引力常数:

G = 6.67259×10^-11×1.5091891×10³³/(1.3563915×10⁵⁰)²

         =  5.473536×10^-78 米·秒

3) 将粒子质量使用频率表示，引力公式应改为如下形式：

         F = G×v₁×v₂/r²             [式2]

式中v为量子1或者量子2的频率，r为 相互距离。G =

5.473536×10^-78 米·秒，力的单位为（次/秒）/米。

4) 进一步将引力常数G，分解为含两个相同因子的形式。

 设G =RR/（4c），其中c为光速2.99792458×10⁸ 米/秒。

 计算得到: R = 8.10167×10^{- 35}米

5) 于是，引力公式变换为:

F = [0.5×v₁(R/r)] × [0.5×v₂(R/r)]/c  [式3]

这是一个与传统万有引力公式完全等价的公式。

下面通过计算地球表面的加速度验证这个公式：

（地球质量为5.98×10²⁴kg，地球平均半径为6.371×10⁶m）

地面引力场强 = [0.5×v₁(R/r)] × [0.5×(R/r)] /c

      =0.5×0.5×5.98×10²⁴×1.3563915×10⁵⁰

×(8.10167×10^{- 35})²/[6.371×10⁶]²

/2.99792458×10⁸

= 1.0938×10^-16 次/米

加速度 = 引力场强×c²

       = 1.0938×10^-16×(2.99792458×10⁸)²

       = 9.83 米/秒²

与实测值基本吻合。

公式中，引力常数变得如此简单: R = 8.10167×10^{- 35}米 ，这个数值与传统理论中的普朗克空间长度常量(所谓宇宙最小尺度) 3.233×10^{- 35}米，非常接近，准确地说相差根号(2π)倍。

6) 为什么要将传统理论中的引力常数G分解为两个因子（R），一是希望G能够得到合理解释，原来G的量纲是米·秒，现在R的量纲为米，更容易在均匀化的媒质环境中找到依据。二是希望在相互作用量子各自本体的形中发现引力的本质，是量子的形决定了量子的态（作用特征），这就是量子波的空间分布引起的波动干扰。原来的G是依附于相互作用公式的，似乎离开了相互作用公式这个G就无存在的必要，现在的R是依附于每个量子的，它是每个量子形的重要特征，从波动中心向外无限延伸。

    公式3中，两个中括号分别计算量子v₁和 v₂在距离r处的频率，单位为次/秒，频率与频率相乘再除以光速c得到力F : 单位为(次/秒)/米。

由此可见，公式[3]不仅是一个与传统万有引力公式完全等价的公式，而且融入了量子波的频率(曲率)空间分布概念，R = 8.10167×10^{- 35}米是量子空间分布的半衰距，每个量子的形决定了自己的态，规范了自己的场，场与个别粒子实现了统一。如前文所述，R是承载波的以太媒质系统的一个特征值，即均匀化的基础波动的平均间距。

6.3  利用正反量子的动量矩（自旋）空间分布和波动干扰解释电场力

    1) 传统库仑定律公式：

      F =(q₁×q₂)/ (ε₀×4πr²)           [式1] 

   F: 两个电荷之间的作用力 ，异性吸引，同性排斥，单位牛。

真空电容率ε₀ =8.854187817×10^-12 单位库仑² / （牛米²），

q₁、q₂: 电荷1和电荷2的电量 单位库仑，

r:  两个电荷之间距离 单位米     

     2) 按MSae单位制，简化上述库仑定律公式:

利用：

普朗克常数h = 6.626075×10^－34焦·秒，

1库仑电量 = 6.241506363×10^{^18} 基本电量单位e。

真空光速 = 2.99792458×10⁸，单位米/秒

力：1牛= 1.509189075×10³³ ，单位(次/秒)/米，

将公式中的物理单位简化，简化后公式中只有米秒次e四个符号，有助于从波动角度探索电场相互作用力的成因。

 公式变换为:

 F = 2acq₁×q₂/(4πr²)   [式2]  

与传统库仑定律公式完全等价，式中q₁、q₂电量单位为e，取值为正负整数或0。a为精细结构常数，0.00729735308， 单位次/e²。倒数真空电容率ε₀等于二倍光速与精细结构常数的乘积。F: 力的单位为(次/秒)/米。        

3) 设磁通常数 p, p²取值为 [a/(π/2)]。

计算得到： p  = 0.0681589 单位次/e

将上述库仑定律公式[2]  进一步变形为:

 F =2 cq₁q₂[pp（π/2）]/(4πr²) ，

 F =cpq₁pq₂/（4r²）                [式3]

为什么要将精细结构常数开平方，主要思路是希望精细结构常数得到合理解释，并将电场作用常数依附于正反粒子，以便更好地从个别粒子自身的性质角度解释电场相互作用。恰好，精细结构常数的量纲具有了这种可开平方特征。

4) 假设只计算两个量子之间的电场作用，公式[3]简化为:

 F = ppc/（4r²）  [式4]

此时p不带单位，为无量纲数: 0.0681589。计算两个带电量子之间相互作用时，此公式与传统的库仑定律公式完全等效。仅考虑两个量子之间的相互作用，是为了简化思维，便于清晰地揭示电场作用的内在机制。需要分析多个量子相互作用时，运用物理的叠加分析、数学的求和分析方法就能实现。       

5) 利用正反量子的动量矩为1/2的特征，将公式4变换为:

F = [p×量子1动量矩/r)]×[p×量子2动量矩/r)]

 ×c    [式5]

公式5与传统库仑定律公式完全等效。

正反量子动量矩均为1/2，公式4中因子4得以消除。两个中括号分别为量子v₁、v₂在距离r处，由于相位差角度变动力图改变的曲率：曲率=动量矩/距离，单位为次/米。常数P（0.0681589）是作用传导系数，与环境基础粒子速率有关。两个曲率相乘再乘以光速c得到力。力的单位为：（次/秒）/米。

宏观计算时公式可转换回通常形式：

F = p²×c×电荷1包含的正负抵消后的量子数×电荷2包含的正负抵消后的量子数/（4r²）    [式6]

6) 电场相互作用无论是异性吸引或者同性排斥，本质上都是力图改变参与相互作用量子的横波与纵波相位差，即自身势能与动能之间的转换。

7) 由于特殊的同步共振因素（后文将重点研究），正反量子频率（能量、质量）将会力图稳定在特定数值，即出现全同一致性，即便在不同的电场作用强度下质量出现变动，费米频率也会力图稳定在相应的数值。但相互作用过程还受动量守恒规律制约，这就会出现正反量子费米频率分量脱离既定的稳定态的情况，此时参与作用的量子将会通过暗物质系统自动调整，实现量子之间的频率（能量）转移。

8) 原来的精细结构常数a是依附于电场相互作用公式的，似乎离开电场相互作用公式这个a就无存在的必要，现在的P是依附于每个正反量子的，它是每个正反量子形的重要特征，从波动中心向外无限延伸，个别正反量子自身的形与电场实现了统一。

9) 公式中出现的电场常数：p = 0.0681589，是暗物质系统的一个特征值，很有可能是暗物质系统均匀化基础粒子的平均速率与光速的比值，后文剖析π介子质量定态机制时，证实了p 值确实与速率有关。系统的这个速率越高，传导动量矩的能力越强，我们这个具体宇宙在较大范围和较长时段里，与精细结构常数值相关的速率值是基本稳定的。

 

7   暗物质系统模板对正反粒子质量定态的规范

任何具体事物的发展一般来说都是在先前事物发展的基础上进行，先前事物往往会形成某种模板，为后续事物发展提供规范。以太媒质是波的承载基础，规范了波速、频率、波长和波幅的稳定机制，以及波的空间分布和引力机制。暗物质系统是在以太媒质系统基础上，在横波与纵波共振形成光子及正反粒子之后，基础粒子逐步均匀化并通过自组织构筑成的新模板。暗物质系统模板规范了电场作用机制和正反量子的质量定态机制。

1) 暗物质系统的主要构成是间距极近的、质量极小的、电场引力极大的、堙灭与生成动态平衡的正反粒子偶及光子。粒子偶整体的平均速率为0.0681589（与光速比）。当基础粒子偶获得能量拉开相互距离时，即可吸收能量生成新的正反粒子对。质子、电子和π部分子各自的同步共振方式不同，形成的质量（频率、能量）定态也不相同。这是正反粒子成对生成的内在机制。

2) 暗物质基础正反粒子偶的平均间距为2.133661×10^-17米。暗物质基础粒子以正反粒子偶的形式出现，平均质量是正反π部分子（中性π介子质量的一半）偶不完全堙灭的结果。

按照库仑定律，正反π部分子吸引到这个距离时，可以释放出几乎全部能量（频率，忽略不完全堙灭剩余质量）：

   2ac /(4πr)= 1.631852× 10²²次/秒

    r = 2×0.007297353×2.99792458×10⁸

/(4×3.1415926×1.631852× 10²²)

      = 2.133661×10^-17米

    后文利用这个值规范了电子的质量定态。

3) 暗物质系统模板规范π介子的质量定态。

(1) 中性π介子的质量实测值

资料显示，中性π介子的质量为134.976 MeV（兆电子伏），下面按MSae单位制转换为频率形式：

1伏特 = 焦 / 库仑

 = 1.509189075×10³³/6.241506363×10¹⁸

= 2.41798852× 10¹⁴ ( 次/秒)/ e

1 eV（电子伏）能量相当  2.41798852× 10¹⁴ ( 次/秒)

1 MeV（兆电子伏）= 2.41798852× 10¹⁴× 10⁶

= 2.41798852× 10²⁰ ( 次/秒)

    中性π介子的频率 = 134.976×2.41798852× 10²⁰

 = 3.263704× 10²² ( 次/秒)

(2) 实验证明，中性π介子寿命很短，很快就堙灭为两个光子，因此中性π介子是正反粒子偶。

将组成中性π介子偶的正或者反粒子称为π部分子。

π部分子的频率 = 3.263704× 10²² / 2 = 1.631852× 10²² ( 次/秒)

π部分子的波长 = 光速/频率

= 2.99792458× 10⁸/ 1.631852× 10²²

              = 1.8371302× 10^-14 米

(3) 当暗物质系统正反基础粒子获得能量拉开到一定距离，正反基础粒子偶的间距等于波长1.8371302× 10^-14 米，频率达到1.631852× 10²²次/秒时，将与暗物质系统正反基础粒子偶整体外在速率0.0681589发生强烈共振。

计算正反π部分子在间距等于波长时的电场作用力：

          F = 2ac /(4πr²)

            = 2×0.007297353×2.99792458×10⁸

/（4×3.1415926×1.8371302× 10^-14×1.8371302× 10^-14

        = 1.0316356× 10³³( 次/秒)/米

根据惯性力与电场力的平衡，计算正反π部分子在间距等于波长时的π部分子速率（与光速之比）：

     惯性力 = 质量×速率²/距离

            = （频率v/光速c²）×速率υ²/距离r

    （υ/c）² = 力F×距离r/频率v

             = 1.0316356× 10³³( 次/秒) × 1.8371302× 10^-14

                     / 1.631852× 10²²

             = 11.614098069× 10^-4

        υ/c = 0.034079463125

上一节中剖析电场相互作用公式中，笔者提出建立新的电场常数：p = 0.0681589次/e（磁通常数，分母e表明每个正反量子），是上述速率计算值的2倍，这是正反π部分子偶运动时的相对性形成的。这个事实验证了前文改进库仑定律并建立磁通常数思路的合理性，也在一定程度上说明了，将与电场作用有关的常数理解为暗物质系统基础粒子平均速率（与光速比）的思路是可行的。

4)  暗物质系统模板规范电子的质量定态

当能量施加于暗物质系统正反基础粒子偶时，动能转化为势能，当电子的波幅与暗物质系统正反基础粒子偶平均间距2.133661×10^-17米相等时，形成强烈的共振，挣脱原有库仑力的束缚，自由电子的质量定态由此产生，这也是“真空极化”和“对称破缺”的体现。电子频率 ＝　1.235593× 10²⁰ ( 次/秒)，由此推算频率波幅平方系数：

Q =（2.133661×10^-17）^２／1.235593× 10²⁰

  = 3.684473×10^-54米²/（次/秒）

这个数值是否真实，需要在后文质子的质量定态计算时验证。

任何波动现象都存在波幅物理量，量子波也不例外。当电子的波幅为2.133661×10^-17米整倍数时是稳定的电子。当电子的波幅为2.133661×10^-17米2倍时是能量为4倍的亚稳定态超电子，这是计算中子质量的基础。当电子的波幅为2.133661×10^-17米3倍时是能量为9倍的亚稳定态超电子，这是计算正反π介子和μ子质量的基础。

（详见笔者：探索质子、电子、中子 、π 介子、 μ 子、Z0玻色子和希格斯玻色子的质量生成机制，北京：科学家杂志，2016年笫13期。）

5) 暗物质系统模板规范质子的质量定态

质子与电子一样是最稳定的粒子，具有全同一致性，宇宙间任何地方的质子，几乎完全一致，这一定是有原因的，一定与系统的某些均匀化因素和同步共振因素有关。

  质子的静能938.272341MeV（兆电子伏）

      换算成频率 2.2687317× 10²³ ( 次/秒)

  质子的波长 = 光速/频率

             = 1.32141×10^-15米

考虑到质子的自旋为1/2，且波幅与力臂的半程有关：

质子的半程自旋力臂 = 1.32141×10^-15/2/2

                     = 3.303525×10^-16米

假设质子的质量定态机制是质子波幅等于质子的半程自旋力臂时的同步共振。

计算质子的波幅：

上文由电子实测值计算得到频率波幅平方系数Q =3.684473×10^-54 米²/（次/秒）

质子波幅平方 = 2.2687317×10²³×3.684473×10^-54

                 = 83.5908×10^-32米²

        质子波幅 = 9.1428×10^-16米

而质子的半程自旋力臂为3.303525×10^-16米，上述波幅计算值是实测的2.7676倍。前文计算质子磁矩时，出现了与实测值差异的2.792847系数，这是由于质子的能量大，曲率大，波长短，运动波动中心出现类似磁场的自干扰，影响了质子的磁矩计算。这个因素有可能也将影响质子的质量定态的同步共振，如果考虑这个因素，误差将在1%以下。质子的质量定态问题，以及质子磁矩参照电子磁矩计算，出现了与实测值差异的2.792847系数的问题，需要进一步研究。

 

标准模型理论（含传递相互作用粒子理论、核力的电荷无关理论）占据物理基础研究领域近百年，进展缓慢，是人类科学史中的奇特现象，这样的状态还将持续多久，值得深入探讨。本文仅提出一些新的思路、观点和方法，希望得到专家学者指正。

 

 

 

参考书目

 

[1] 桂起权.沈健.物理学哲学研究.武汉：武汉大学出版社.2012.

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[5] 周一平、唐英、蔡建国、罗益民.实用大学物理手册.

长沙：湖南科学技术出版社，2005.

[6] 林强、于敏.原子核理论讲义.北京：北京大学出版社，2014.

[7] 郭江主编.原子及原子核物理.北京：科学出版社，2014.

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[10] 张三慧.大学物理学（第三册） 电磁学（第二版）. 北京：清华大学出版社， 1999.

[11] 李淼 ,超弦史话.北京：北京大学出版社， 2005.

[12]  [美]S·温伯格.终极理论之梦.李泳译.长沙：湖南科学技术出版社， 2003.

[13] 肖振军、吕才典.粒子物理学导论.北京：科学出版社，2016.

[14] 周公度.化工辞典.北京：化学工业出版社，2004.