新概念物理学-第四章 物质

2019-1-7

第4章 物质


第1节 从中子、质子到原子 二级聚合

上一章为众多恒星不断发射出来的两种基本粒子的去向作出了回答。初步演变是:一级聚合,产生中子、质子、宇宙射线“粒子”及空间电场。引力子的聚合程度越高,剩余力线密度越小,由此导致:

1、由于“聚合效应”,聚合一般不致超过中子质子规模,在空间这个物质场中,聚合程度小于中子、质子规模的“粒子”,属于“暂态”粒子,由于剩余引力线密度较高,它们处于向中子质子规模发展的途中,介子等“粒子”应当属于这类粒子(它们统统“带正电荷”、

统统“不稳定”等性质给人以启示),基本粒子同质子的质量差异达10的12次方,可见,如果测量足够精确,这类“粒子”可能超过一亿种之多!

2、除电子和难以显示其真面目的“单身引力子”之外,其它任何“粒子”都不是真正的“一粒”,由于仪器至今不能对此予以分辨,一直称它们是“粒子”,其实,它们起码是基本粒子的“小组”,达到中子规模或超高能粒子规模时,已经是“微型星系”或“集团”了。

中子、质子质量相差约千分之一,质子较小,且带“正电”。如果说“带正电荷”是二者最大差异,由于任何物质质量既不能为零,更不能等于负值,“正电荷”具有“负质量”这一现象本可启示人们作出正确判断,但坚持存在正电子的观点却并不顾及于此。事实上至今依然有不少人相信正电子存在,但是,如果存在正电子,中子和质子的不同原因究竟何在?按现有理论,中子比质子少了“正电子”,为何质量反而较大?现在回答这两个问题。

在引力子聚合过程中,空间高速电子也同样会参与其中,因为力F3是引力,引力子完全可以同斥力子即电子发生“蓄能聚合”或“代数聚合”,同时,F1>F3,“引、斥”相聚的“牢度”不及“引、引”相聚。所以,斥力子在聚合后的群体中比例较少而且最终被甩在外圈的也是它们。此外,离开恒星较近空间,电场密度存在梯度。斥力子有可能参与“微涡旋星系”但是不会很多,因为它们相互排斥,斥力子一旦进入,并要减少这个“群体”对外的引力线,这就是“削弱”了正电荷,到一定数量,原来的质子就成了中子!中子的“中”只是对电子的引力“微小,不能吸引快速运动的电子,它对于质子和其它中子依然可以形成引力。以上叙述说明了质子带正电荷的物理机制,并非有“正电子”存在;中子之所以“中”在于相对与质子而言,引力线较少而质量较多。迄今在静电领域、直流电领域大量见到的“正、负”电极、正、负电荷,前者表示电子流向、后者表示局部电子偏多或偏少。同所谓“正电子”毫无瓜葛。中子、质子形成后,向外发出的剩余引力线密度已大大降低。降低是针对一个基本粒子数量众多的群体而说的,它的体积要比一枚基本粒子大若干万倍,但就绝对值而说,中子发出的剩余引力线不比一枚引力子的力线少,在此情况下,两个中子或中子与质子之间发生吸引便很自然。亦即,两个“庞大的”基本粒子群体之间的引力线总数依然可观。中子、质子间的引力线数量要少于中子质子内部引力子间作用引力线的数量。这是“强作用力”与“弱作用力”之所以产生巨大差别的物理背景,使用力线模型可以对这种差异作出合理解释。中子的质量据资料为1.6749×10-24克,质子质量为1.6725×10-24克两者相差2.4×10-27克。这一数字同电子质量9.1066×10-28不能整除,这也表明,现在认定的一枚电子并非“一枚”而是“一份”,这一份要比“1粒”多得多,以前曾估计,约为一亿枚。

因为中子比质子多了电子份额,它对空间电子缺乏引力,因此,仅仅有了中子不能吸引电子成为外层,必须有质子方能做到。这就是为何即使一枚质子也能生成原子而一枚中子却不能形成原子的力学背景。当质子在空间生成后,如果马上俘获到一份电子,便形成一枚氢原子。宇宙中既形成了中子也形成了质子,这是聚合条件的差异——或发散性——产生的后果,如果不存在发散性,条件严格一致,在空间若只能聚合成中子,原子将不能形成;若只能聚合成质子,原子可以形成,但不存在同位素。更极端的严格一致,空间只能合成一种而不是一百余种原子,不可能产生有机分子或生命!可见,环境的差异同多样化有因果关系。这一论点可以用来回答“为什么生成了那么多种不同化学元素”之类问题。

中子之间,中子质子之间的引力线属于一级剩余引力线,此剩余引力线使它们相互靠近以及质子对电子发生吸引,从而聚合成为各种原子及同位素。

关于中子形成的以上分析有所保留的是要看所述中子质量的数值是一次测量中仪器精密度达到的数值还是多次测量都符合这个数值。据以进一步分析补充。

二级聚合的机理类似一级聚合,质子、中子作为一个集体,它们具有一定群速V,此速度来源有二,一是当初辐射基本粒子的恒星具有相对速度,二是聚合成为质子时的基本粒子来路不对称,V的存在使得原子核内部形成引力与离心力平衡的涡旋机制,这种以质子中子为“单元”的“涡旋组群”便是形成原子的“二级聚合”,正如中子成为引力子聚合“微涡旋星系”的极限那样,中子、质子聚合所生成的原子也有上下界线。下限是一“个”质子形成的氢原子,上限逐渐成为放射性元素,金属铋是相对比较稳定的上限,此时,中子、质子总数约为209“枚”,超过这一数值的元素因核引力不足,具有放射性,就是说,其核内有部分“粒子”极易向外放射,表现出明显的“引力不足”。元素的这一普遍性质向人显示了原子内部的秘密:中子、质子在原子核内部并非被引力吸牢、紧密的挤在一起。相反,它们以一定速度发生回旋,离心力被引力克服,正常情况下不能甩出核外,如果发生新情况,使引力密度降低,甩出核外的情况便会发生。核内中子质子数量增加便使引力线密度趋于下降。上述209是一个界限,多于此值,原子核便开始不稳定,倾向于不时甩出粒子。达到260则是另一个界值,再多已不太可能。就是说,从209到260是可能“暂时”存在的核内粒子总数。少于209则为稳定的核,不发生放射。人们在不断努力“制造”多于260的原子,但“寿命”极短,不可能成为实用元素。原因在于剩余力线随聚合度增高而递减、或称之为“递减效应”。

以上原因制约了更大原子量元素的生成。为什么从远星光谱中并未找到“陌生”的谱线呢?这表明,即使离此距离100多亿光年的遥远空间,物质在那里聚合规律以及聚合“产品”同太阳系里并无多大区别。因此,凭了一份元素周期表,可以了解宇宙中的所有元素,至于各种元素的丰度则随合成时的条件而改变,难以划一。

剩余力线递减;力线随物质位置变化而发生变化,改变分配状况。这两项客观规律作为“因”,产生的后果除上述原子量具有上、下界限之外,还使人们对力的本质发生迷惑。以致误将数量之差视作性质之别,在当今总结的十一则物理难题中,就有“什么是引力”这个题目,在以后,还要加以讨论。粒子的力采用力线模型处理能够使解释通顺,不同物质规模之下引力的巨大差异确实使人迷惑。这里的启示是自然界客观地存在差异和“发散性”,任何理论在考虑一般性规律时应考虑差异引起的改变,很多“符合理论”的事物从更精确的角度看来,都可能有个模糊的边界,不能“绝对符合理论”。


第2节 三级聚合 物质 “暗物质” “反物质” 

2.1三级聚合 物质

原子是各种不同物质的基础“材料”,广义说,一切“粒子”,凡具有质量的“子”,都是物质。但从“构成物体”的角度看,从原子、分子起才是可用的材料。

出现于人们面前的物质,绝大多数已经经过“融炼”,使我们对物质生成的见解要考虑得更多。在宇宙空间中,物质从小到大聚合是在引力线的驱动下进行的,聚合达到原子规模时,原子间的相互靠近便有了“边界”,两个原子电子层之间的斥力F2使边界得以保持,引力则使聚合得以继续。这种以原子为单位聚合成为分子直至宏观物质的过程为三级聚合。

不同聚合度的质子、中子在空间聚合成为不同元素,同一空间,聚合的差异则表现为同位素,聚合先达到“宇宙尘”的规模或“粒度”,随着加大,剩余引力线减弱,已难于形成“材料强度”, 更大尺度的物质则需要高温熔合,这种升温可以由碰撞、投入巨大星体等许多途径产生。

较大的物体可以吸引较小物体作同路人,这似乎便是彗星生成的机制;较小的物体可以投身大物体而参加聚合,这就是说,不仅地球上不断落入陨物,空间每一颗巨大的星体,都会不断吸收粒度不同的陨物而使自己“不断成长”。但是,机会并不均等,星体越大,吸引能力越大,这一机制使“一方”只有一颗行星鹤立鸡群最终发展成为恒星。至于行星“点燃”成为恒星的机制,见以下第四节。

至此,已经为物质从离开恒星起直至形成原子、物质、逐渐投入行星、恒星等大型星体描绘出了一条演变线路,引力始终成为驱动演变进行的动力。从恒星中不断发射出的粒子,最终又作为陨物回到恒星、行星之中!恒星、行星都在不断增大,增大所需的物质来自不断聚合生成的各种尺度的聚合物。

物质表现出三种典型的物理状态,即气、液、固三种状态和多种不同物理性质。这显然都同力线的实际分配情况有关,若原子之间引力极微弱,缺乏“材料强度”便成为气态;随着引力增大,成为液态、固态。

这里可以看出为什么温度同物质的“三态”关系密切,因为温度代表了原子外围电子层的能量,温度高低对应与电子回旋半径的大小,由此引起原子之间距离的改变,亦即原子间引力的改变。温度升高,原子距离增大,物质自然由固态向液态、气态转变。

如果原子“排列”不能达到最大强度状态,且有“改进余地”,将其放置在高温高压之下是达到改进的手段。这一方法明显地适合于碳元素,经过地心或人工高压高温“处理”,可以生成硬度、强度很高的金刚石。

认识不同物质以及同一物质在不同环境下的差异,采用许多方法进行测定比较,从所得结果里显示出物质的“性能”。通常采用的项目及其测定实质如下:

1、强度、硬度:该材料原子保持现有排列状态,抗拒变形、变位的能力

2、密度:单位体积内“粒子”数,主要是质子中子总数

3、颜色:材料反射(固态)或透过(气、液态)何许波长

4、磁性:材料原子外层电子在轨道空间上是否均匀分布

5、折射率:透明材料中的光速同空间电场中光速之比的倒数

6、温度:原子外层电子的动能等等

以上均属于物质的物理性质。

2.2 暗物质议  

由于近几年来对暗物质和暗能量的估计越来越“膨胀”,有必要讨论“什么是暗物质”,它在宇宙物质总量中有多大“份额。”

按理说,小自基本粒子,大至恒星,都属于物质,原本无所谓明暗。但是,如果物质的几何尺度小于0.1微米,不能反射光波,因而“看不见”,视而不见,只好以“暗物质”或“隐物质”命名,这是名符其实的暗物质。现在,随着技术进步,从电子显微镜中已经可以“看到”原子。其原理是用电子投射使原子显形,在此情况下,小于原子的基本粒子依然显不了形。再说,也无法给每个观察者提供不受限制的电子放大手段。所以,粒度小于半个光波波长的物体,依然可以说是暗物质。

客观存在的暗物质便是在聚合过程中“粒度”尚小的物质,由此可见,暗物质乃是“明物质”的幼小时期,不论多大的物质,它们都曾经历过这一时期,暗物质是明天的“明物质”,这是以光波作为辨认手段必然受到的制约。从物质角度,它们没有“质别”而仅是“量别”。 

暗物质在空间的数量显然非常多,但粒度很小,所占份额不大。若以每年发生2000次“超新星爆发”估计,总量约占宇宙间星体总量的10-10。近代宇宙飞行中,也没能觉察暗物质对飞行轨道产生明显影响,可见“份额”确实不大。

近来,由于支持“宇宙膨胀”理论的需要,文章中对这一“份额”的估计任意“膨胀”,居然达到宇宙间全体星体总量的许多倍!这种虚构的多得出奇的“暗物质”被任意赋予神奇性质,这是出于不正确理论的误导,以后将要讨论。

多样性是客观存在,是人们应予承认的事实,例如,原子有100余种而不是一种,除此之外,还有更多种同位素。

但是,“多样”所“多”出来的每一样,都有它的因果关系。于是,在暗物质这一名词之下,有真实存在“不能看到的微小物质”和理不能圆的数量不可理喻地大的所谓“暗物质”之分。

2.3 反物质议

反电子、反质子、反物质、反宇宙的“出现”恰恰出于误会和设想,“镜象物质”是人们根据自然界许多事物存在“对称性”而衍生的设想,反物质这一“族”里,没有一个“成员”已经落实到现实之中。

前面已对“反电子”(即“正电子”)不存在的理由有所申述,至于“反质子”,即带负电的中子(在中子里再加入“一些”电子),理论上并非不可能,因为中子对外依然存在剩余引力线,产生聚合态势。但形成的“带负电中子”并不稳定,这种倾向于放出“一些”电子的中子,即使可能“产生”,但是能说明什么问题呢?

上述非天然“粒子”属于暂态粒子,物理界称之为“反质子”亦无不可,问题在于其性质如何?它的剩余力线是引力线还是斥力线?

若是引力线,在聚合为原子时它的行为同质子区别不大,形成不了“反物质”;若是斥力线,它排斥电子,因而也不可能生成像“反氢”这样的“反物质”。

设想用这样的“反质子”去置换原子中的质子,会出现何种后果?对原子核来说将使“凝聚力”下降,对外层电子说会减少吸引力,难以成为稳定的元素。以上两种情况都不会生成人们所设想的那种“反物质”。

物理界之所以希望存在反物质,多半出自一种良好愿望,意图获得发生斥力的物质,用以制造不需动力即可克服引力的宇航工具。但引力占优势这种不对称情况已成为宇宙中的基本倾向,由此才存在“重重引力”,这是基本粒子的引力F1>引力F3以及斥力子倾向于分散而不能形成“共同斥力”的结果。在物质聚合过程中,“每一阶段”的“剩余力线”都是引力线而不是斥力线,最后,聚合成为巨大星体之后,所剩余的,依然是形成“万有引力”的引力线。

即使真的存在“正电子”,在聚合的每一阶段也改变不了引力占优势的局面,因此,最终会“剩余斥力线”的“反物质”是不能存在的。

何况,单有“斥力线”不等于存在斥力,必须两相作用,两个都发出斥力线的物质间才能产生斥力。因此,在地球上若真有了这样的材料,它同地球之间只能存在引力!退一步说,如果有了发出斥力的宇航器,能够不用动力在星际间往来吗?答案依然是:不能!

因为,如果它对地球产生斥力,从地球表面离去固然不用动力,还可发生加速度,但它对其它星球也要发生斥力,不用动力制动,它便不可能接近其它星体,只能在离开地球后到空间作往复“摆动”,永无着陆之时,若要着陆,还需动力!

可见,尽管“镜象宇宙”、“镜象物质”等名词在某些文章中出现,它们也仅能存在于文章之中,发挥想象,原本无可非议,至于是否切实,则应分析判断,按照既有规律和事实客观地作出结论。

虽然存在许多对称事物,但也同时存在许多不对称事物,对称与不对称是由存在与不存在这种机制而决定的。如作用力与反作用力、离心力与向心力,这是从理论上对称的物理事物,同人类的主观判断和测量手段的精确程度无关;温度恒趋于由高向低,能量趋于向低处扩散等现象则属于不对称事物。

既然如此,反电子(即正电子)、反质子、反物质、反宇宙是否可能存在,不能由对称理念推测而要探测它们是否真实存在,如上所述,迄今并未发现正电子存在的确证,所作分析也不支持其存在,“反质子”也不是原来设想的那样可以成为反物质的“原料”,“镜象物质”包括“镜象粒子”、“镜象宇宙”看来只是一种想象。  


第3节 物质演变

彗星似乎是穿行于空间向人们展示物质由小到大演变初始阶段的样本。空间的宇宙尘中,具有一定相对速度的水份子等“原子集团”它们在低温下成为冰块等形体,它们的剩余引力线相当微弱,只能吸引附近速度相近的“宇宙尘”合伙同行,在空间成为“游行的尘团”,这一游行队伍在行进中不断吸引速度相近的尘状物而逐渐扩大行列,当它们作为彗星而被观察到时,其队伍已经相当可观了。上面曾叙述过从基本粒子到原子的聚合过程,所有聚合都在一定速度下进行,理论上,只在一种极端状况下:两枚引力子“速度绝对相等,方向相反”的蓄能聚合生成的回旋小组,其群速等于零。这种情况极为稀少,因此说,各种大小的聚合物质都具有一定相对速度,但是这个速度是“群速”,所以比基本粒子离开恒星的速度要小很多,随着聚合层次增加,速度进一步减小。由此看,达到宇宙尘状态时,它们并非静止在空间,而是具有宇宙速度“档次”,其轨迹随周围物质引力线的作用不停改变,类似“布朗运动”。它逐渐成长,很久很久之后成为一颗彗星便势在必然。

空间的星体多如牛毛,因此,大多数彗星的未来当是“合并”入某一比它大很多的星体,成为后者的陨物而告终,能单独发展成为行星的,恐怕如凤毛麟角。尽管如此,当它们从夜空中掠过时,还是默默地给出了很多宇宙信息,使人们有可能反思出宇宙间星体演变的真实过程。

宇宙尘、彗星、星际物质、行星、恒星是否有点类似藻类、浮游生物、动植物所形成的生物链呢?类似之处在于,小者为大者的成长提供了原料。由于“剩余力线”是引力线,宇宙间物质演变总体趋势是:聚合,成长,由小到大。至此,尚需回答的问题是:行星同恒星有何关连?恒星是如何产生的?是什么原因和机制使恒星成为具有“分散”行为——核反应——的星体?恒星的发展前景如何?这些问题下一节讨论。

地球上的物质演变由于受到人类行为影响,似乎表现出某种同聚合相反的趋向。山体被破碎为石块、碎石,碎石在岁月中散为细砂;物质在核反应中成为粒子散向空间......。

但是,就整个地球说,它每时每刻依然从空间“收到”陨物而增加质量,从而增大体积!因此,地球同其它星球一样,正处于“成长”之中,尽管所获得的物质相对甚少。需要以亿年为间隔才能观察到明显长大。为什么?因为,在“吸收空间物质、壮大自己”这一行动中,处于优势的是“大亨”,身在太阳系中的地球只是小弟弟,占90%以上的宇宙尘、星际物质将成为太阳的“空间来客”,坠入地球的仅是附近空间以及方向恰好对准地球的极少量物质。

在从小到大的聚合演变中,在星际物质向小行星、行星演变时,随着体积的增大,各个小行星、行星代表了星际物质中的“出类拔萃”者,它们的“增长速度”随着质量的增大而加大,在加大过程中拉开了新的差距,其中最大的一个增长速度最大而且越来越大,以致在一定时间之后,它在众行星中出类拔萃。为下一步演变成为恒星聚集了物质。


第4节 从行星到恒星

本节首先简答的问题是:“恒星从何而来”,答曰:“恒星由行星发展转变而来”。下面拟重点讨论,行星如何发展、转变成为恒星。 

现在共同的认识是,恒星是一个核反应“炉”,但核反应仅发生在心部,每时每刻,向外发射大量粒子。最靠近我们的恒星是太阳,对它,了解要多一些。但是也还存在一些问题,例如:太阳上果真是发生氢合成氦的热核反应吗?太阳上的黑子是怎样形成的?太阳还会继续长大吗?太阳黑子为何引起地球磁场改变?太阳上的核反应究竟是如何产生的?等等。

上述问题之所以难以回答,并非难度极大或不能据理推测,原因在于现在的理论本身存在一定成见,限制了解答问题的思路。

在核能和核反应方面,这些成见已成为乖于实际的偏见,认为物质只有“毁灭”才能转变为能量,并相信这一转变遵守方程:E=mc2;再有,认为轻原子聚为重原子放出能量;认为恒星上进行的是由氢原子在高温高压下合成氦的H→He反应,由此逐渐聚合为较重元素。总之,似乎“热”即高温导致了核反应而不是核反应导致了高温。

本书前面所提出的分析对粒子的种类,性质、物质形成等方面较系统地对当下流行理论做了修正,目的在于用“据理推测”的方法回答已有问题,且使理论有可能向前延伸,增加回答“为什么”的能力,现行理论对此已显得力不从心,提出了不少“不证之论”,其特点是,提不出转变机理,需要人们无条件地加以置信而不能提出“为什么”,例如:“光在真空中速度守恒”、“运动物体在长度方向尺寸收缩”、“质量并非不变”、“黑洞吞噬任何物质”、“从空间一条‘宇宙弦’移向另一条‘宇宙弦’即可进入另一时间系统”、“宇宙中存在多重卷曲维度”....等等。 很明显,这类事项均不属于自然界的基本存在,因此,必须提出机理或事实证明其正确性。用“不证之论”去解释问题本身就产生了新的问题,如对“光在真空中速度守恒”可提出以下质疑:

1为什么光在真空中速度守恒?

2、真空中没有任何物质,那里存在“光”吗?

3、真空中存在“光速”这一物理事物吗?

如不能正确回答质疑的问题,“真空中光速”命题都难以成立,“守恒”更失去了可信度。

按照前章所述,蕴含核能的初始单位是中子、质子,前面已对这一过程及机理作了描述,由此推知,只要质子、中子解体,任何物质都能发出核能,其量接近于mc2。

就是说,原子的核能在原子形成时已经储存在质子、中子里,是原子“先天”存在的能量,是内部高速回旋基本粒子的“动能”。原子外围有了电子“包装”,电子层将原子核予以“隔离”核能便深藏原子内部而难以显现。“原子释放核能”是高速回旋粒子受激后克服引力飞出原子,由圆运动转变为直线运动,从而进入空间,又显示出其动能1/2mv2。可见:

1、并非只有放射性物质才能释放核能;

2、核能并非由“质量转变”,恰恰相反。“核能”同其它任何“能量”一样,具有动量mv。 亦即,既离不开物质m,也离不开速度v。核爆炸也并非质量消灭变为能量而是质量分散成为粒子以光速离去,成为“放射性粒子”,这是可以检测到的。

行星体积增大后,温度也可能升高,因为,它引来的坠入物质具有动能,坠入后,动能转变为热能。以一块8km/sec的石块为例,发生碰撞时,其动能可使自身升温约3万余度,行星中的佼佼者,其坠入物远远多于其它行星,升温便难以避免。

但是,升温是否行星上引发核反应的原因?此问题本节稍后再论。

从“材料角度看,抗拉、抗压是两项特定强度指标。抗拉,意味着原子核之间的引力达到何种量级,抗压则涉及电子层保持轨道的能力。 

当钢铁以50kg/mm2受拉时,约相当于每个铁原子承受了3.2×10-6达因的力。

在压力下,不少固体材料表现出相当大的弹性,由此有了作为《弹性力学》基础的“虎克定律”,但是,弹性存在的范围并不大,一般说来,2×106kg/cm2的压强就可将钢铁压得垮塌,而远不到这一数值,金属已失去弹性。

液体在压力下的行为则不同,以往曾认为,液体“不可压缩”,以后据实验而修改成“微可压缩”,似乎抗压“能力”超过固体。

其实不然,固体、液体在“受压时”,条件并不相同:液体必须在“密封”条件下受压,固体则通常在“开放”条件下受压。

若将固体也置于密封条件下,从“四面八方”同时施压,它的“不可压缩性”未必差于液体。全面均匀受压同不全面受压效果有很大不同。人们惊异于深海生物可以在那么大的压力下生存。其实细胞壁在三维均匀施压的情况下,它的耐力要远大于一维或二维受压。这一事实说明,“材料变形”分为材料原子间正常“位置”被外力改变和原子本身即电子层轨道发生变形两个“层次”,原子抗拒轨道变形的能力远远大于抗拒“位置”改变的能力,一般工程材料的失效,不会由于后者的原因引起。

地心可以视为材料耐压试验的“实验室”,高温岩浆在此“三维”受压,所经受的压强超过“百万”大气压,在如此高压下,除少数碳元素改变了“结晶”方式转变成金刚石外,并未发现从地心涌出的岩浆同地表凝固的岩浆的重要差异。

但也并非说,只要均匀受压,压强再高,也无所谓,事情总有一个限度,即所谓阈值,外部向原子施加的压力不可能无限增大,达到一定阈值,电子层“保卫”轨道的能力将被摧垮!原子外层失去电子轨道的后果是什么?答案可能令人意外:核反应!

如果依照原子形成的过程看,答案虽然意外,却是合理。外力强使质子相靠,势必引起高速回旋的基本粒子发生碰撞,碰撞使速度有所增减,“增”则意味作离心力在原来平衡的基础上突然加大,此时,粒子便胜过引力束缚而冲出,由此引发核解体。回旋的双方中有一方突然离去,结果便等于另一方也获得“自由”,所以,原子失去外层又继续受压便导致质子、中子解体的核反应,形成基本粒子辐射和质子、中子作为“粒子”而飞出。

以太阳为例,发生这一反应时的压强约为1013kg/cm2,每个原子承受的压力约为240达因。此数值比地心压强高数百倍。

回到前面“升温”能否引发核反应的问题,它同“热核反应”这一名词的暗示有关,似乎,必须“热”才能引发“核合成”反应;似乎,各种重原子是在逐次“热核反应”中生成的。其实并非如此,这一解释并不合理。当然,在“太阳上是如何发生核反应”一类问题困惑人类之时,能考虑出一个令人相信的创意作为解答,其功绩不可忽视。但是,在进一步发展的认识过程中重要的是系统地分析推理,不断参照实验结果修正原先假设性的观点。

为什么“温度高能否引发核反应”成为应予讨论的问题呢?原因有二:

1、现在倾向于认为高温是引发核反应的重要因素,“热核反应”一词已充分说明此事,有必要探明温度同核反应间有否因果关系。

2、有些实验方法正是利用产生高温来诱发核反应,需要从原理上估计这类方法是否可行。

从原子产生的过程看,外层电子是原子核以其剩余引力从空间吸引过来的,自然是,先有了原子核然后才有了外层电子。并非先有外层电子后有原子核,因此,原子内核解散外层电子也立即离散,“反之则不然”,即使外层电子发生缺失,并不能对原子核形成重要影响。 所谓温度的高低,其实是电子外层动量的大小,受其影响的是物质的某些同温度有关的物理性质。所以,发生核反应虽然可以产生高温,但高温并非导致核反应的“原因”。

恒星发生核反应的真正“原因”在于“超高压力”。超高压使原子外围电子层被压垮,构成原子核的高速回旋引力子的“微涡旋星系”(质子、中子)在“拥挤”下发生碰撞,这使得一直在引力下进行着的“聚合”至此发生了“物极必反”。

为什么所有的恒星都是“大家伙”?显然,只有大到相当程度,恒星心部的压力才能达到阈值。

恒星是“发散”的开始,它依然从空间吸收物质,如果空间坠入的物质不足以抵消核反应所放射出去的质量,这颗恒星便“恒不下去”,核反应会渐渐停止,温度逐渐下降,不再向外发射粒子,这似乎便是“白矮星”的成因。若“白矮星”的“收入增加”它又会再成为恒星。

太阳的情况如何?据天文界认定,它已具有数十亿岁年龄,这说明,从空间获得的物质足供“燃烧”使用,多半还有所赢余。因为,“收支”恰好相抵的概率很小,既然不是支大于收,多半就是收支相抵,略有赢余,就是说,太阳还在继续“长大”,空间不少恒星都趋于继续长大,正因为如此,“超新星爆发”才有“后继”。

恒星继续长大,它的心部核反应区域也随之增大,其核反应强度趋于增加,当达到一定程度,除了核解体的部分质量散向空间外,未发生核反应的质量也受热汽化,向空间膨胀,形成“超新星爆发”。可见,“超新星爆发”从表面上看,某一远星亮度突然快速增加,但这并非为宇宙空间增加一颗新星,恰恰相反,这意味着空间消失了一颗恒星。爆发之后,成为膨向空间的蒸汽,成为空间中的分子、原子,成为射向空间的基本粒子。

这些爆发产生的蒸汽有可能重新凝聚为中子星一类天体吗?有可能产生一个黑洞吗?

关于黑洞,将在第5章中加以讨论。已爆发的恒星能否再缩聚的问题,需要对爆发过程中的机理加以分析。

真实空间是一个开放的空间,除了万有引力,并不存在其它力可以产生这种回缩。万有引力具有“积分”效应,在微小的物质之间,即使“近在眼前”,此力也十分微小,不可能使已膨胀的新星中的那怕是少部分物质重新“缩聚”。

总之,物质的演变,从粒子开始,在引力线占优势情况下逐渐聚合,到达恒星大小,一种相反的倾向开始出现并起作用,便是“散”。恒星在“聚、散”两种机制下如果继续“长大”,最终达到走向彻底的散!“超新星爆发”意味着发生了“彻底的分散”。

两则长期未能获得解答的难题是: 

1、宇宙中发生多式多样演变的动力和机制是什么

2、恒星的核反应是如何发生的

现在,它们已经不再成为问题。

太阳、地球的昨天和明天情况如何?按照已叙述过的观点,行星、恒星的昨天,情况大同小异,都是从小到大逐渐成长起来的;明天,取决于“今天的动向”,这个“动向”是“继续成长”,因此,太阳也和其它恒星类似,在朝向新星爆发迈进的途中!地球,自然也在朝向恒星发展的途中,但相对太阳,十分微小,质量积累的时间要长得多,它有可能发生不同的遭迂,如:

1、并入太阳,成为它几十万年的燃料;

2、当太阳消失后,成为穿行于空间的行星,最终绕一颗新恒星回转;

3、发展成为恒星

至于哪种情况的概率较大,要看那时的“环境”了。

在太阳系的众多行星中,按质量排位,地球排在第5位,如果失去太阳,它吸引空间质量壮大自己的能力,显然并不处于优势,对于若干亿年后的地球,前景可能会逐渐趋于明朗,那时,人类所掌握的手段,对此有多大干与能力?

对于“超新星爆发”的跟踪观测可以发现行星有一条速成途径:在爆发的光球消失不久,那里出现了一些更为明亮的小光球,它们显然是原来气态大光球在万有引力作用下形成的高温液态球体,在原来这个恒星系统的主角“爆发”消失之后,以光速飞离的基本粒子是不能再“回来”的了,“小光球”应当是原来那些高温膨胀的气体分子、原子在引力下的凝聚。这是行星生成的一条速成途径。既然“超新星爆发”已经使很多基本粒子离开这里,新的行星系统的物质总量总量少于一个恒星,需要若干亿年的“发展”,这个系统才能出现一颗新的恒星——最大的那颗行星转变为恒星。 



第5节 再议物质不灭与能量不灭

本节拟通过以下几方面就物质与能量是否守恒再次加以讨论:

1、粒子转变

2、质量湮灭

3、产生能量的途径

4、物质、能量的“明暗”

这些内容,既涉及两个不灭规律,也涉及物质的性质。它们都是近百年来物理学的新开辟区域,包含许多重要研究成果,解决过不少难题,但也存在不完善之处。

相对经典物理学来说,一百年来基础理论最重大的改变是以“质量可变”取代了“质量不可变”,以质量可以转化为能量取代了物质不灭、能量不灭(前已论证,这些是出于误解)。

近代物理的粒子可变理论,依靠的便是“质量可变”理论。

现在,已不需重复证明“两个不灭”规律正确,仅需证明与此相反的理论不正确即可,因为迄今并无任何事实真正挑战该二规律。

(1)本书对形形色色的各种粒子以及粒子的变化,提出了“真正粒子”的问题。唯有基本粒子中的斥力子即电子,经常保持为“一粒子”状态,引力子因为先天地存在聚合倾向,只在核反应时方可能从原子核中解脱出来,飞向空间,此后便进入聚合态势,很难再保持“单身”。以上所说的这两种基本粒子是空间真正的粒子,是地地道道的一粒。除此之外,其它各式各样的“粒子”其实都非“一粒”而是粒子的小组或群体,并非严格意义的“粒子”。 

在此情况下,“粒子”的可变,变来变去,便是聚合成员数量的增减,从理论上看并不属于质量变化。

因此, 这种“粒子”的“转变”并非 “质量可变”。以此无法否定基本粒子不变,那些具有“粒子”之名其实为“复数”的粒子,它们的“变”,属于量变, 对于物质不灭规律并不构成抵牾。

(2)关于“质湮”一词在原子实验中比较多见,如指感光胶片上、威尔逊雾室中粒子迹线突然中断等。质量可以“湮灭”似乎成为家常便饭。但是,如果提问,质量果真湮灭了吗?它是如何湮灭的?对此如何置答?

问题在于对现象的判断,当表示粒子轨迹的“线”在某一位置突然中断,能不能说,粒子质量在此处湮灭了?又是什么机制产生这种湮灭?有理由相信,质量并未湮灭,只是它在此点由原先的显现转变为不显现而已。

理由是,在试验中,迹线能显现出来的只是其中少数粒子,绝大多数粒子并不显现轨迹,这说明合乎某种条件才行。条件是什么?当然与能量亦即运动速度有关,但被显粒子飞行在粒子场之中,其动能肯定受到“消耗”,当某些粒子动能降低到显示阈值时,便会由显示转变为不显示,因此,少数迹线呈现中断是正常的,不能据此判定质量湮灭。

(3)现代物理学已提出了一些产生能量的方法,这些方法是否对“能量不灭”构成抵触?现分别考察如下:

a、通过锁链反应释放原子能:第2章对原子核能的来源进行了分析,结论是:原子的核能是形成原子时蕴藏在核中的基本粒子的动能。当它们释放出来时,只是转变了形式,并不违反质量不灭和能量不灭规律。当物质释放原子能时,并非质量转变为能量,基本粒子并不转变,所转变的是运动方式,由原来的回旋运动转变为直线运动。

b、热核反应:现行理论认为太阳上进行的是轻元素合成较重元素的热核反应,这种反应可以产生能量。本章第4节专门对恒星上发生核反应的机制进行了分析。据理判断,热是核反应产生的结果而不是原因,当原子核解体,电子层失去引力束缚,其动能便对外作用,产生“升温”,只要存在温度,就说明该原子外层电子并未离去,此时,不会发生核合并,因此,轻核转变为重核只在它们尚未获得外层电子之前,一旦形成电子层,除非以轰击方式注入质子、中子,否则,原子量是难以改变的。

太阳上不断发出能量,上一节已探究出这一机制,并非热核反应发生了能量,而是通常的核反应放出了原子内部的能量,因此,并不存在游离于物质之外能量或能源。太阳上的核反应同样遵守质量不灭与能量不灭规律。

是否存在这样一种情况,高温的结果,使原子外层完全失去电子而裸露内核从而由轻核聚合为重核呢?

当原子外层电子逸去,已不存在温度,也已不能再算是原子,如果没有“高压”这种聚合不能“释放”核能。

因为,反应中并不形成核碰撞,只有高速或加压才能发生碰撞。

c、高速正负电子碰撞:高速正负电子对撞能发出巨大能量吗?虽然已经有了对撞机,但是,正电子并不真正存在,因此,这种对撞的物理实质有待分析。但有一点可以相信,这类对撞的结果也不会使热效率>1,即不能获得净输出功率。因为,电子是基本粒子,它的能量即为动能,别无蕴藏能量。电子相撞同力学中的相撞并无原则区别,不能额外产生能量。因此,“正负电子对撞”面临正电子不存在及能源两个问题。

d、质子对撞:据质子形成过程判断,质子对撞使它解体,同恒星核反应机制类似,可以释放原子能。这种反应发出的净能量同其它情况下核反应发出的能量相同即大约为mc2,式中m为质子质量,C为光速。如果可以控制中子,其对撞同样也可以释放核能。 

但是,此数值不能突破,那种“两枚正负质子对撞可以发出世界最大水电站工作十小时的能量”的描述包含了“虚幻放大”,并不符合能量守恒规律。

以上产生能量的方法的共同特点是促使蕴藏在“粒子”内部的能量释放,既不会为宇宙中减少物质和能量,也不会增加物质和能量,只是粒子运动方式即能量形式的转变。

(4)暗物质前面已叙述过,暗能量则不能同暗物质相游离,为什么还要再加议论呢?原因出自一种深深的误会,第5章将论证宇宙“大爆炸”不能成立,深信大爆炸理论的人从恒星越远“红移”值越大这一现象出发,设想宇宙在加速膨胀,加速必定要有力,此力何来?于是设想有一种看不见的“暗能量”在起作用。要是果真如此,暗能量就不是“鸡毛蒜皮”了,它使若干万亿亿颗恒星发生加速,它充斥于所有空间,向外作用,人们由此推算暗能量的份额竟然高达73%,比“全体星系物质总量”多了十七倍!如果宇宙确在加速膨胀,这么庞大的能量(但是,此“能量”不能游离于质量)便是“真实”存在;反之如果宇宙间不存在这种庞大的暗能量或“红移”不表示远星离去,宇宙加速膨胀便不是真实,加速膨胀理论力图使人相信,宇宙间有如此庞大的能量,它们既不可见,也不能测得。仅有的“证据”便是“红移”。

在第5章本书将为“红移”找出影响因素,以阐明远星即使不高速离去也可能发生“红移”或“兰移”。 

其中,光波极度衰减对“红移”产生的影响要大得多,证据是,银河系的众多恒星并未发出显著“红移”现象。这一现象也对“大爆炸”提出质疑,难道这一千亿颗恒星未受到大爆炸影响,它们为什么未获得径向加速?

这里侧重于说明,远星并未真正高速离去,膨胀或加速膨胀并非事实,占比例73%的暗能量,其实并不存在。

一百年来物理探索的结果,并未发现任何一起可以“改写”质量不灭或能量不灭的实例,所发生的,只是人们的误解。这类误解也许还会不断发生,但是,基于误解而诞生的新奇理论,终究离开物理真实,只能煊赫一时,最终不得不回到以两个不灭为基础的正确理论上来。


第6节 质量和能量

未能觉察物质蕴含核能曾使理论作出了重大转移,误解如此之大,历时如此之长而未发觉,实属空前。理正质量与能量之间的关系由此显得分外重要。需要客观地,合乎事实地评定物质与能量的关系。

任何质量都具有能量吗?具有多大能量?物质的能量归结为动能,作为定性评议,也可简化为动量mv,其中m为质量,v为运动速度,物质之所以含有能量,正是由于运动,问题在于,我们的眼睛即使加上仪器不能发现所有的“运动”,面对这一类事物,人们显得困惑,以致,当有人提出“质量可变”理论时,便予以相信。这一信念长达百年之久而并不追问“质量怎样转变为能量的”?

物质含有能量有以下5种:

1、全体质量m以速度v运动形成的动能;

2、核外粒子(电子)绕核高速旋转形成的热能、光能;

3、核外粒子(电子)放射(X射线)形成的射线能

4、核内粒子放射(α、中子)形成的射线能。

5、核内基本粒子(引力子)回旋形成的核能

前4种已为人们熟知,第5种,恰恰是相对说最大的(因为速度最大)一种,由于既看不到也领悟不到,可算是“察而不觉”,从而相信质量可以转变为能量。

本书前面 “蓄能聚合”已推测了这种能量蕴含过程的机制,因为恒星放射、物质内含原子能均属事实,所以推测乃是据实推理,并非空穴来风。

任何物质不可能达到绝对静止,由此看来,可得出一则规则:宇宙中没有能量为零的质量,即,没有不含能量的质量;另一方面,由mv的组成看出,宇宙间没有能游离于质量之外的能量,质量与能量不能相互游离。