本題，是一個(gè)超現(xiàn)代物理的大課題，不要仰息西方答案，我們有尊嚴(yán)，他們不是神。

在今日頭條之大眾科普平臺(tái)，有不少科學(xué)人士參與進(jìn)來(lái)，積極探討某些深層問(wèn)題，筆者感到很欣慰。

1. 不是題外話的題外話

為什么說(shuō)本題是超現(xiàn)代物理的？因?yàn)楝F(xiàn)有的科學(xué)原理嫣然不夠用，現(xiàn)有主流理論明顯不自洽，它們無(wú)法解釋基礎(chǔ)物理依然困惑的若干基本問(wèn)題。

諸如：電子、正電子、光子的精準(zhǔn)定義與生產(chǎn)機(jī)制？為什么正負(fù)電子可以發(fā)生湮滅反應(yīng)，而負(fù)負(fù)電子則不可以？為什么正負(fù)質(zhì)子對(duì)撞是降解反應(yīng)而不是湮滅反應(yīng)？電子與中微子的內(nèi)部究竟是什么？光子究竟是什么結(jié)構(gòu)？為什么光子有降頻紅移現(xiàn)象？為什么光子可以縮聚為電子？

這些問(wèn)題的問(wèn)題，主要原因是：某些主流理論的僵死誤導(dǎo)，所謂科學(xué)共同體的逐利陷阱，除國(guó)內(nèi)某些崇洋媚外的心態(tài)作祟，嚴(yán)重阻礙了新原理的發(fā)現(xiàn)。

殊不知，西方的偽科學(xué)理論，不僅在人文科學(xué)領(lǐng)域，而且在自然科學(xué)領(lǐng)域，頗有泛濫成災(zāi)的亂象，比如說(shuō)“群體免疫”之荒謬。

恕我直言，國(guó)內(nèi)某些基礎(chǔ)物理研究人士可謂一臉懵逼一鍋粥。要么仰人鼻息拾人牙慧，要么東施效顰忸怩作態(tài)，動(dòng)不動(dòng)就引用某個(gè)ABC博士XYZ教授，很難有自己的創(chuàng)意。

他們的內(nèi)心世界五味雜陳虛與委蛇，明明心里不認(rèn)可西洋主流的那些意淫，又怕被排斥在共同體之外，卻又不想舍棄拉大旗作虎皮的茍且私利。

2. 電子的基本概念

筆者數(shù)十年對(duì)【粒子物理】的學(xué)習(xí)與研究的最終結(jié)論是：只有電子才是構(gòu)造原子框架的基元粒子，只有真空(場(chǎng))才是填充原子框架關(guān)聯(lián)亞原子的基元介質(zhì)。

2.1 電子的定義

電子是構(gòu)造原子和/或核子的基元粒子。

●經(jīng)典粒子學(xué)認(rèn)為：

原子=電子(e)+核子(質(zhì)子+中子)

質(zhì)子(p)=夸克(uud)+繆子(μ)+膠子(g)

中子(n)=夸克(udd)+繆子+玻色子(g,W,Z)

正電子=反電子(與e?自旋方向相反)

中微子(ν)震蕩的空間分布有三代

=電子代(νe)+繆子代(νμ)+陶子代(ντ)

夸克分類(lèi)，按純數(shù)學(xué)模型有【36種夸克】

問(wèn)題：標(biāo)準(zhǔn)粒子模型無(wú)法滿足能量守恒。

●物理新視野認(rèn)為：

原子=核外電子+核內(nèi)電子+場(chǎng)介質(zhì)

原子核=核內(nèi)電子(v≈c)+高密場(chǎng)介質(zhì)(m')

質(zhì)子=正電子(e?)+繆子(e?)+場(chǎng)介質(zhì)(m')

p=2e(1.02M)+m'(937.28M)

中子=負(fù)電子(2e?)+質(zhì)子(p)+場(chǎng)介質(zhì)

n=2e(1.02M)+p(938.3M)+m'(0.68M)

正電子=顛倒南北極的電子(與e?自旋一致)

中微子=高能光電子=β射線粒子(e?,v≈c)

2.2 電子的尺度與半徑

關(guān)于電子尺度或直徑，即便是權(quán)威，說(shuō)法很不一致，有說(shuō)2.82費(fèi)米，有說(shuō)10?3費(fèi)米，又說(shuō)10??費(fèi)米，哥派量子說(shuō)“電子無(wú)窮小”。

經(jīng)典物理說(shuō)2.82費(fèi)米，還比較靠譜。但是，如果電子無(wú)窮小，那么電子的質(zhì)量密度與電荷密度就會(huì)無(wú)窮大，這顯然是荒謬的。

怎么確定電子的半徑呢？直接測(cè)量是非常困難的，只能通過(guò)電荷之間相互作用的【實(shí)驗(yàn)公式】加【外推法】來(lái)估算了。以下是筆者的推算過(guò)程。

電子是什么構(gòu)型？筆者認(rèn)為，由于電子是最穩(wěn)定的最長(zhǎng)壽的基元粒子。

要想最穩(wěn)定，就必須自旋最快，而球形最節(jié)約耗能，符合最小作用量原理，故電子可以假設(shè)為球模型。

注意到：兩個(gè)電子靠得越近，電子繞旋速度越快，如果靠得很近，就以光速繞旋。這見(jiàn)證于從原子核衰變釋放β粒子幾乎是光速，說(shuō)明中子的核內(nèi)電子也是以光速繞行的。

電荷之間相互作用力，就是大名鼎鼎的庫(kù)侖定律：F=ke2/r2...(1)，k=1/4πε?=9×10?

假設(shè)電子半徑為r?，正負(fù)兩個(gè)電子之間幾乎靠在一起，電荷之間的距離r=2r?，

電子電荷之間的相互作用力，是一對(duì)反作用力，本質(zhì)上是兩個(gè)電子光速自旋的向心力與反向心力，故：F=m?c2/r?...(2)，

可令式(1)=式(2)，有：

ke2/(2r?)2=m?c2/r?...(3)

r?=ke2/4m?c2...(4)

=0.77×10?1?[m]=0.77費(fèi)米。

備注：有人說(shuō)，我這是經(jīng)典物理思維，早就被淘汰了?！浚‖F(xiàn)代物理哪一個(gè)不是立足于經(jīng)典物理的？最先進(jìn)的儀器設(shè)備無(wú)一不是經(jīng)典物理的產(chǎn)物。兩個(gè)支柱理論，依然需要接受實(shí)踐的考驗(yàn)與時(shí)間的審判。

3.電子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、質(zhì)密度、荷密度

知道電子的內(nèi)部成分是極為重要的。無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)表明，電子內(nèi)部是純凈的最高密的真空?qǐng)鼋橘|(zhì)，電子是最典型的【色空亦空】。

3.1 電子內(nèi)部是密度最大的場(chǎng)介質(zhì)

四大皆空。色即實(shí)粒子，空即真空?qǐng)?。?shí)粒子，不過(guò)是高密度的真空?qǐng)觥?/p>

虛粒子或玻色子只是場(chǎng)梯度的測(cè)量單元，例如引力子(軸子)、光量子(光子)、聲量子(聲子)。虛粒子并不是一個(gè)獨(dú)立存在形式，而只是為了便于測(cè)量與計(jì)算的權(quán)宜之計(jì)。

正因?yàn)殡娮觾?nèi)部是最高密度場(chǎng)，而光子也是真空?qǐng)鼋橘|(zhì)，所以當(dāng)電子極速碰撞時(shí)，才有可能電子變光子，即電子急遽膨脹為光子。

光電關(guān)系eU∝Ek∝hf本來(lái)就是【連續(xù)函數(shù)】，而不是【取整函數(shù)】，當(dāng)加速電子克服【束縛功閾值】eU?，才會(huì)變成光電子并激發(fā)電磁波的極限頻率f?，

但是，當(dāng)U<U?，電子也會(huì)激發(fā)相應(yīng)電磁波，只是f<f?而已，這與原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)制是一個(gè)道理。正因?yàn)殡娮榆壽E的【連續(xù)性】，才有所謂的【超精細(xì)】。

請(qǐng)注意，數(shù)學(xué)上的取整函數(shù)或量子化是違背能量守恒定律的。光電效應(yīng)并不意味著量子化，只要電子槍達(dá)到【脫出功】或者電磁波達(dá)到【極限頻率】，原子就會(huì)就會(huì)釋放β電子或光電子或自由電子。

3.2 電子的基本參數(shù)

●電子的經(jīng)典體積

V?=4.2r?3=1.92×10???[m3]

●電子的質(zhì)量常數(shù)

m?=9.1×10?31kg，

●電子的固有勢(shì)能

U?=m?c2=8.2×10?1?[J]=0.511M[eV]

電子電荷，即基本電荷

q?=e=1.6×10??C。

3.3 電子的三項(xiàng)密度

●電子的質(zhì)量密度：

ρ?=m?/V?...(5)

=9.1×10?31÷(1.92×10???)

=4.7×101?[kg/m3]=4.7×1011[t/m3]

=4700億噸/米3

●電子的勢(shì)能密度

σ?=U?/V?...(6)

=8.2×10?1?÷(1.92×10???)

=4.27×1031[J]

●電子的電荷密度

ε?=q?/V?...(7)

=1.6×10?1?÷(1.92×10???)

=8.3×102?[C/m3]

3.4 電子的七個(gè)宇宙之最

就物質(zhì)的深層結(jié)構(gòu)而言，電子是唯一終結(jié)的唯一性的基元粒子，電子有七大宇宙之最。

①電子的半徑最小

②電子的體積最小

③電子的質(zhì)量最小

④電子的自旋最快

⑤電子的質(zhì)密最大

⑥電子的能密最大

⑦電子的荷密最大

4. 正電子的發(fā)生機(jī)制

正電子，最初有安德森云室實(shí)驗(yàn)提起，原本是負(fù)電子因【通過(guò)與核電荷的反向磁場(chǎng)】而顛倒了南北極的變態(tài)電子。

有權(quán)威人士說(shuō)，正電子恰好是狄拉克預(yù)言的反物質(zhì)電子。反物質(zhì)是與正物質(zhì)自旋方向相反的粒子，但這只是純數(shù)學(xué)的構(gòu)想。

事實(shí)上，我們從正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的實(shí)驗(yàn)布局與反應(yīng)機(jī)制發(fā)現(xiàn)，有以下五個(gè)步驟：

①電子槍發(fā)射出若干負(fù)電子(↑)；

②若干負(fù)電子分別通過(guò)正反兩個(gè)磁場(chǎng)；

③反向磁場(chǎng)電子顛倒姿態(tài)變成正電子(↓)；

④各自在回旋加速器軌道被加速到光速；

⑤正負(fù)電子對(duì)撞并急遽膨脹為正負(fù)光子。

在“湮滅反應(yīng)”前后過(guò)程有幾個(gè)要點(diǎn)

要點(diǎn)1：電子槍發(fā)射前，因核電荷(Ze?)磁場(chǎng)的異性相吸，核外電子與核電荷反向匹配，假設(shè)電子姿勢(shì)是【南極向內(nèi)】，記作↓。

要點(diǎn)2：電子槍發(fā)射后，核外電子南北極的指向不變，依然是【南極向內(nèi)】，即↓。

要點(diǎn)3：進(jìn)入反向磁場(chǎng)的電子，因反向磁場(chǎng)的作用，電子姿勢(shì)顛倒，變成【南極向外】，即↑，不可能有“反向自旋”姿態(tài)。

換言之，電子還是負(fù)電子，只是顛倒了姿態(tài)，反電子的理論，事實(shí)上不成立。

要點(diǎn)4：正電子≡顛倒負(fù)電子的類(lèi)比實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)南極在下的磁性陀螺，先放在頂面為北極的磁盤(pán)上自旋，然后將其引入另一個(gè)頂面為南極的磁盤(pán)上，該陀螺不會(huì)反向自旋，而只能因同斥異吸效應(yīng)而翻倒。

要點(diǎn)5：“湮滅”不是消滅而是“膨脹”。根據(jù)守恒原理，電子質(zhì)量(m?)變成光子質(zhì)量(m?)，電子動(dòng)能(?m?c2)變成光子輻射能(hc/λ)，電子電荷(e)變成光子電荷(e)，但光子的電荷密度極小。方程與計(jì)算如下：

2e(↓↑)+2×?m?c2=2γ(↓↑)+2hc/λ...(8)

能量守恒：?m?c2=hc/λ...(9)

光子波長(zhǎng)：λ=2hc/m?c2=4.85[pm]

光子半徑：r=λ/2π=0.77[pm]

膨脹系數(shù)：ξ=(r/r?)3=10?

此時(shí)，最高頻光子體積是電子的10億倍，電荷密度下降10億倍，光子幾乎不顯荷性。

5. 關(guān)于光子造型的探討

筆者認(rèn)為，空間充滿了不同頻率的電磁波，不存在虛無(wú)空隙，否則無(wú)法解釋。因此，源于電子膨脹的光子，不可能是球形粒子。

如果光子成球形，則按面心體堆積有25%的縫隙無(wú)法解釋。光子以【飄帶】或以正弦波的一個(gè)【波節(jié)】構(gòu)型，才可能充分填滿。

在光子的波節(jié)構(gòu)型中，∽的長(zhǎng)度是光子波長(zhǎng)(λ)，∽每秒波動(dòng)次數(shù)是光子頻率(f)。

當(dāng)然，我們可用拓?fù)浞椒ǎ瑢⒉ü?jié)揉成球形，就有了所謂的虛粒子(virtual particle)。

進(jìn)而有了光子半徑、體積、自旋勢(shì)能、自旋角動(dòng)量、電荷密度、質(zhì)量密度、勢(shì)能密度。

但是，我們必須清醒認(rèn)識(shí)到，虛粒子是虛構(gòu)的模型，實(shí)際并不存在，只為測(cè)算方便。

嚴(yán)格講，根據(jù)熵增加原理，高能位總要向低能位擴(kuò)散，構(gòu)成電磁波的每一節(jié)光子，各不相同，即電磁波有【降頻紅移】效應(yīng)。

當(dāng)然，在波程不很遠(yuǎn)，如從地球發(fā)射到衛(wèi)星的電磁波，可近似認(rèn)為每節(jié)光子是相同的。

不過(guò)，如果是從遙遠(yuǎn)的類(lèi)星體光源，發(fā)射電磁波到達(dá)地球望遠(yuǎn)鏡，初始波長(zhǎng)很短，如伽瑪線到我們望遠(yuǎn)鏡至少紅移為毫米波。

以下第6,7,8,9節(jié)，討論電子與光子的四大關(guān)系。

6. 核內(nèi)電子激發(fā)的【光子質(zhì)增機(jī)制】

本章提出的【場(chǎng)質(zhì)增機(jī)制】，也叫【光子質(zhì)增機(jī)制】，可以自洽解釋核子結(jié)構(gòu)的守恒問(wèn)題。希望引起學(xué)界的熱烈討論。

6.1 粒子模型的困惑，音障效應(yīng)的啟發(fā)

在玻色子標(biāo)準(zhǔn)模型中，膠子質(zhì)量為零(g)，介子質(zhì)量是核子的80~90倍，這些基于對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)與狹義相對(duì)論的雜合數(shù)據(jù)，徹底破壞了封閉系統(tǒng)的守恒原理，難怪楊振寧先生感嘆“THE PARTY IS OVERR”，且竭力勸阻中國(guó)不要上大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)項(xiàng)目。

我們知道，分子與原子的質(zhì)量構(gòu)成是【粒子+真空?qǐng)觥?，?chǎng)質(zhì)量≈零，這是因?yàn)榱Ｗ铀俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)低于光速，即v<<c。即便是最快的核外電子速度v≈0.0073c。

奇怪的是，亞原子的質(zhì)量構(gòu)成也是【粒子+真空?qǐng)觥浚瑘?chǎng)質(zhì)量(m')遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于核內(nèi)電子質(zhì)量(m?)，即：m'>>m?，這是因?yàn)楹藘?nèi)電子速度幾乎以光速運(yùn)動(dòng)，即v≈c。

我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛機(jī)以音速飛行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的【音障】，即飛機(jī)附近的空氣密度急遽增大，產(chǎn)生了【音障型的密度急增效應(yīng)】。

那么，音障的發(fā)生機(jī)制是什么呢？其實(shí)這個(gè)問(wèn)題不難解釋。一方面，飛機(jī)極速飛行，機(jī)身前面的空氣介質(zhì)被急速擠壓，空氣密度急劇增大。

另一方面，機(jī)身背后暫留真空?qǐng)觯鈬目諝饨橘|(zhì)極速填充，更外圍的空氣介質(zhì)隨之大量涌入，也有【音障型的密度急增效應(yīng)】。

筆者認(rèn)為，基于電子湮滅反應(yīng)，玻色子都是場(chǎng)量子或光子，其光子質(zhì)量密度與光子波長(zhǎng)成反比，與電子切向運(yùn)動(dòng)速度成正比。

若電子以低速震蕩，光子密度可以忽略不計(jì)，但是亞原子的核內(nèi)電子以光速震蕩，也會(huì)發(fā)生【光障型的密度急增效應(yīng)】。

6.2 因核內(nèi)電子激發(fā)的【場(chǎng)質(zhì)增光子】

●根據(jù)原子核的β衰變所釋放光電子的初速度為準(zhǔn)光速(v≈0.999c)來(lái)推定，核內(nèi)電子以光速震蕩(v=c)。

●核內(nèi)電子與繆核電子之間，堪稱有宇宙中最大的電荷之間的相互作用力（庫(kù)侖力），由電子自旋的向心力提供，有：

F=m?c2/r=ξ·ke2/r2...(9)

ξ=(m?c2/ke2)·r...(10)

其中，ξ叫【強(qiáng)力弱化系數(shù)】，與核子半徑(r)成正比。k=1/4πε?叫【真空介質(zhì)系數(shù)】

●核子內(nèi)空間主要由核內(nèi)電子云與高密場(chǎng)介質(zhì)構(gòu)成。核內(nèi)電子以光速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生【光障型的密度急增效應(yīng)】。以質(zhì)子為例：

質(zhì)子=正電子+繆電子+若干場(chǎng)量子(m')，以電子質(zhì)量常量(m?)，規(guī)定：與虛粒子有關(guān)的參量右上角有撇號(hào)【'】。

m(1836m?)=2e(2m?)+m'(1834m?)...(11)

由于質(zhì)子內(nèi)空間被核內(nèi)電子云密布籠罩，所激發(fā)的高頻光子均勻分布，故質(zhì)子內(nèi)空間的場(chǎng)密度=光子密度，進(jìn)而有

場(chǎng)質(zhì)量(m')=光子密度(ρ')×質(zhì)子體積(V)

即：m'=ρ'V=ρ'(4π/3)r3...(12)

其中，r是待定的質(zhì)子半徑，也是核內(nèi)電子的平均震蕩半徑（或軌道半徑），而

光子密度(ρ')=光子質(zhì)量(m?)/光子體積(V')

即：ρ'=m?/(4π/3)r'3...(13)

光子半徑：r'=λ/2π...(14)

從(12)(13)有【單電子的場(chǎng)質(zhì)增方程】

即：m'=m?(r/r')3...(15)

式(15)的意義是：場(chǎng)質(zhì)量(m')與光子半徑立方(r'3)成反比，換言之，場(chǎng)質(zhì)量對(duì)電子速度極其敏感。

根據(jù)式(11)，有質(zhì)子的場(chǎng)質(zhì)量：

即：m'=1834m?=m?(r'/r)3...(16)

有：1834=(r'/r)3...(17)

可求【質(zhì)子的場(chǎng)效應(yīng)半徑】

r=r'·1834^-?=0.082r'...(18)

而，λ=2hc/m?c2=4.85[pm]

且，r'=λ/2π=7.7×10?13[m]=0.77[pm]

故：r=7.7×10?13×0.082=0.63 [fm]

即質(zhì)子半徑的場(chǎng)效應(yīng)計(jì)算值是0.63費(fèi)米，而權(quán)威資料稱，質(zhì)子半徑的實(shí)驗(yàn)測(cè)算值是0.84費(fèi)米。數(shù)量級(jí)幾乎沒(méi)什么大毛病。但孰是孰非，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

7. 因核外電子激發(fā)的【場(chǎng)效應(yīng)光子】

這個(gè)命題的提出，基于并解釋【原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)分布】與【光電效應(yīng)方程】。

原子內(nèi)空間，由核外電子與原子核構(gòu)成。核外電子與核電荷之間的相互作用力提供核外電子繞核震蕩的向心力，即庫(kù)侖力。

核外電子不同速度的切向運(yùn)動(dòng)，既有切割核電荷的磁場(chǎng)，也有切割自身磁偶極子的自旋磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生電磁場(chǎng)與不同頻率的電磁波，進(jìn)而表現(xiàn)為原子光譜超精細(xì)分布，有

?m?v2=hc/λ...(20)

為不失一般性，對(duì)于質(zhì)量為m的大粒子切向運(yùn)動(dòng)而言，其擠壓或擾動(dòng)真空?qǐng)鲞M(jìn)而激發(fā)電磁波，方程(20)改寫(xiě)為

?mv2=(m/m?)hc/λ=1.5kT...(21)

其中，m/m?=n，表示對(duì)應(yīng)的光量子個(gè)數(shù)。k=1.38×10?23J/T是玻爾茲曼常數(shù)，T是熱力學(xué)溫標(biāo)。

就光電效應(yīng)而言，當(dāng)核外電子接受外來(lái)的加速電壓(U)或熱輻射能(Q)達(dá)超電子脫出功的閾值(W?)就會(huì)變成光電子或等離子態(tài)電子。

eU?=W?=?m?(v?2-v2)=h(f?-f)...(22)

方程(22)是方程(20)的特例。

8. 因自由電子消弭的【超低溫光子】

狄拉克認(rèn)為，宇宙空間是電子的海洋。這話說(shuō)對(duì)了一半。其實(shí)，電子在不同環(huán)境下的壽命是截然不同的，尤其超低溫與超高溫。

在離地800千米的地球大氣層，不僅電離層有自由電子，還有非電離層因量子隧穿效應(yīng)的自由電子。

在離地6000千米之外的地球輻射帶，不存在分子與原子，都是亞原子或等離子體，本質(zhì)上都是自由電子。

但在離地150萬(wàn)千米的微波背景輻射帶（深太空），沒(méi)有分子原子，也沒(méi)有亞原子，那里的電子因?yàn)槌婵张c超低溫，高能態(tài)電子完全降解或消弭為低能態(tài)光量子。

此時(shí)電子變光子的場(chǎng)效應(yīng)方程，依然可套用式(20)，寫(xiě)成：

?m?v?2=hc/λ?...(23)

其中，光子波長(zhǎng)λ?的實(shí)測(cè)值大約是7.35厘米，相應(yīng)的絕對(duì)溫標(biāo)是2.725K。

當(dāng)然，在更遙遠(yuǎn)的深太空，例如離地1000萬(wàn)千米，光子波長(zhǎng)可能是米波乃至千米波。

9. 因光速電子碰撞的【超高溫光子】

這里分類(lèi)的超高溫光子，就是前文提及的正負(fù)電子湮滅反應(yīng)的最高頻率的臨界光子。具體方程可參閱本文的【第4章】。

為什么我們總是用正負(fù)電子而不是負(fù)負(fù)電子或正正電子進(jìn)行對(duì)撞實(shí)驗(yàn)?zāi)?？有兩個(gè)簡(jiǎn)單的理由是：

一是，利用【同斥異吸原理】，至少可以大大減少實(shí)驗(yàn)難度；

二是，利用【泡利不相容原理】，或許，哪怕你用再大功率的電子槍，也不可能強(qiáng)迫兩個(gè)同性電子電荷進(jìn)行碰撞，要知道電子是獨(dú)一無(wú)二的極穩(wěn)定極致密的基元粒子。

(完)