曾经在书上读到过这样一句话,“世界上没有两片完全相同的叶子”。现在,如果我们将这句话联想到我们的物理学上,我们是否会意识到,世界上同样没有两个完全相同的粒子,这一点呢?
猛然听到,你也许会不假思索的反驳说,有,肯定有!同种元素的粒子不都是相同的吗?可是,当你静下来仔细思考的时候,就会犹豫,怀疑起来了。以简单的原子为例,原子是在不断释放或者吸收光子的,这是它存在着的状况。所以原子的质量应该也是处于不断的变化之中。 即使是同类的原子,它们的质量一定会存在着微小的差别。再往小的粒子方面说,电子。电子也同样是在不断地吸收和释放光子的。再往更小的粒子方面说,夸克。组成电子或原子核的夸克,也都是在不断吸收或释放介子去维持强作用的,或者另一个理由说一个电子所吸收到的光子,也许并不是这个电子中的每个夸克都会吸收到,会出现被均分的情况。
所以这里才会说即使同种元素的粒子,它们也是有区别的。或者说是上面的一句话,“世界上没有两个相同的粒子”。到现在,你也许还会有些不服气,说,也许世界上会有一个巧合呢。这个电子,释放了一个光子,同时又吸收了一个携带同样能量的光子。这个时间可以想象成最短暂的,甚至是无差别的。而另一个电子在这个时间内却没有任何变化。有这样的巧合存在吗?从概率问题上说,是有可能的存在的。即使这种可能性是微乎其微的。世界上的粒子的数量这么庞大,也许世界上某个角落就有这样的事情正在发生呢。或许就在你读到这一页字的时候!
也许你已经注意到了一个问题,那就是世界上没有两个一模一样的粒子具体指的是什么?是两个粒子的空间位置没有重叠,还是指的是两者的角动量不同,又或者是两者的动质量不同。甚至,也有可能指的会是所有的条件。如果是,那这句话当然是正确的了,光凭空间位置不同这一个条件就可以完全认为它是正确的了。所以我在这里所指的不同之处,仅仅只是两个粒子静止质量的不同,并不包括什么角动量,空间位置和动质量。看到这,你也许会笑了,这怎么可能会正确。
可是,现在由我来回答上面那一段所得到的问题,如果事实是只有粒子单纯的吸收光子和释放光子那么简单就好了。其实,我要说的最重要的一点就是,粒子除了释放光子之外,还在时时刻刻释放者能量(也可能是比光子包含能量更小的粒子),去维持周围的场,只是我们未曾意识到而已。这也就是说即使粒子在同一时刻释放和吸收光子,粒子依旧会损失掉一点能量。按照质能方程,质量即能量,虽然两者并不能完全划等号。所以上面的情况,出现两个质量相同的粒子的可能性也就消失了。接下来的重要的问题就是,我们怎么知道粒子在时时刻刻释放着能量呢?这损失的能量又是什么呢?又被做什么样的用处了呢?
这里还是先从场的方面来解释吧。想象一下,当一个粒子受到万有引力的作用而加速运动的过程中,它的动能来自于另一个粒子(即形成重力场的粒子)。这个受力粒子从一个位置移动到另一个位置,从而获得动能。在这个时间内,形成重力场的粒子肯定是在着损失能量。是否可以理想的认为形成重力场粒子损失的能量就等于移动粒子所获得的动能。再接着继续想象,在同样的时间,同样的场内放上一百个大致相同的粒子。让它们和上句说到的那个粒子,走几乎相同的轨迹。那么这一百个粒子中的每个粒子都将获得同上面场中只有一个粒子时,那个粒子大致相等的动能。
那么,这一百个粒子所获得的动能又是否等于这个特定时间内形成重力场的粒子损失的能量。再顺着思考下去,假设在这个同样的场中放上无数的粒子,当然前提依旧是不变,依旧是在同样的时间段内,它们所得到的动能之和是否依旧等于形成这个场的粒子,在这个时间段内所释放的能量呢?我相信你也一定会有这样的疑问,难道粒子释放的能量是在变化的。也就是说在同样的时间段内,粒子释放的能量却是不同的。如果真是这样,会有什么样地后果呢?而且它又是怎样去控制哪个时间段释放的能量多,哪个时间段释放的能量少呢?
首先,它必须可以感受场中有粒子的存在,它必须感应到场中是一个粒子,还是上百个粒子,这点咱先不说有多难。其二,就是这预示着粒子的原子能并不是那么的稳定的,它会随着场中粒子的个数来改变自己释放的能量。这无疑是一种灾难。因为那样的话就显示出,粒子的原子能是可以随意的释放的。这样只需在场中多放上几个粒子,就可以让原子释放的能量多出好几倍。粒子的稳定性就变的差多了,甚至变得可以轻易地把自身的核能释放掉,显然这也是不可能的。如果真的是那样,那就真的就没有现在的这个世界了。
那么怎样解释这一点呢?答案只有一个,也很简单。就是粒子是在不断地释放能量,但是在相同的时间段内粒子释放的能量几乎是不变的(在不过多考虑外在因素的影响下,它所释放的能量随时间是固定量的)。也意味着即便是场中没有粒子,粒子依旧在损失能量去维持自身场的正常存在。这就是说,现实中的粒子(这里所说的不包括光子,这种粒子的特殊性后面会提到),时时刻刻都在释放能量去维持周围的场,不论是重力场,电磁场,或者什么场。还有就是不论多少个粒子放在场中,形成场的粒子所释放的能量,在单位时间内是没有变化。
这里还有一点就是,不同的粒子在单位时间内所释放的能量是不是相同的?其实,粒子的不同,它所释放的能量在单位时间内的多少自然是不会相同的。这个简单到只要看场的强度就可以知道了!粒子不同,引力场的强度是不一样的,这就取决于粒子释放能量的多少。两者,一个是因,一个是果。
上面所说到的,粒子在时时刻刻不间断的释放能量。就是在这里所要说到的最重要的一点了。
下面,我们再换个角度来说明这一点的正确性,根据爱因斯坦的质能方程来解释一下。根据质能方程,质量即能量的说法,虽然两者并不能完全划等号。但我们还是可以按照极限的思维方法来思考,是不是可以把所有的粒子都视为一团一团的能量团来对待。这样,所有的粒子就都成了能量团。那么,整个世界也都是能量团了。问题是场跑到那里去了?这时,场的本质又是什么?答案,自然也只能是能量了,剩下的也只有是能量了,也许就是那一团一团的能量(便于理解就想象成一个小的能量团)。所有场的形成也只有依靠那些能量团将能量释放出去来形成了。
因为,一个粒子可能会形成两个场,一个重力场,一个电磁场。如果,我们一口咬定,这个能量团是不释放能量的。这里,我们只能解释一个场的形成。解释重力场,作为最基本的场存在,只要是两个粒子就有重力场,也不必问这个重力场是如何在两个粒子没有接触的情况下形成的,就认为是最基本的力,最神秘的力。那么,电场的形成在这里就解释不清了。不论如何费尽心力,也只能把电磁场的形成归结于粒子能量的释放了。同样,如果你把电磁场归结于基本的力,同样重力场就没办法解释了。(当然这里说的未必全对,这本书的下一章就可以说明其中的错误,但我想它还是可以作为一个依据的)
粒子在不断地释放能量去形成场,这还只是一个浅显的说法。同样它又会带给我们一个新的问题,既然粒子是在不断地释放能量去维持场的存在,虽然释放能量的速度不变,但这样离粒子同一位置能量不就会逐渐累积起来了么。那不就会是在那个位置的能量越来越多了。表现出来情况不就是在那一位置上场的强度会随着时间的变化会越来越强了吗?可是,在现实中,一个粒子形成的场的强度在同一位置几乎是不变的。显然这是一个问题。
想要解决它,其实很简单,也许每个人都可以猜到。联想一下,我们使用的电磁波,以及作用于强作用的介子等粒子。不难得出一个结论,粒子所释放的能量都是在不断地流动的,不断的移动着的。也就是不断地在向远处传播,从而使距离粒子同一位置的场的强度保持不变。这也就解释为什么重力场离中心越远,场的强度越小。如果把粒子释放的能量定量化,离粒子越远的话,由于粒子本身释放的能量为定值,随着能量的扩散。单位的能量值必然越小。这样所形成重力场强度就越小。这就是重力场形成的机制。
现在物理认为,力的产生大多是因为粒子的交换。重力的产生是由神秘的重力子产生的,电磁力是由于光子产生的,强作用力是由一些介子产生的。不论哪一种说法都可以定义场是什么。我们都可以得到场的本质就是流动的能量,或者说是移动的能量。因为粒子都是由能量组成的。再加上上面所说到的,我们或许可以说所有的场都是能量释放,能量流动的结果。而且能量是不会消失,所以,场也同样是不会消失的,只是离得越远,单位能量值越小,场的作用也越来越小,越来越不明显,这就是场消失的原因了。
我们不妨再描述一下场的性质,粒子在时时刻刻的释放着能量去维持周围的场,释放的能量是不断移动的(流动)。以重力场为例,粒子在同一时间段释放的能量是相同的。所以,离原子越近,能量分布越集中,单位能量值高;离粒子越远,能量越分散。所表现出来的就是场的强度的高底,所形成引力的大小。这就是重力场了。
当然,接下来的问题是,移动的能量必然会有一个速度,比如电磁场能量移动的速度就是光速,而强作用交换的粒子介子的速度接近光速。那么,重力场能量的移动的速度是多少呢?这个速度多少才会合适呢?超光速,这个好像是绝对不可能的,这样说的话恐怕所有的科学家都不会相信。那样答案只有光速了,也只有这个答案是最合理了。可是它的速度和光子的移动速度是相同的。这其中,它们的速度为什么会相同呢?这难道仅仅只是一个巧合吗?其中还是另有蹊跷呢?
现在量子力学认为,重力场的存在完全是因为一种重力子的粒子的存在。现代物理类比强作用中的介子,还有电磁场的光子,认为重力场中有着重力子的存在。曾经我一度认为这与我所说的不断释放出的能量不谋而合。因为形成重力场的能量是在移动的,按照量子力学认为能量都是成份存在着的。它们两者有可能就是一种粒子。可是,慢慢我发现,现在物理认为重力子只是一直存在于粒子周围的,它们只是在传递能量,自身是不能移动的。就像水波,池塘中的水并没有发生移动,只是水波自己的移动。但我所说的能量却是在不断被粒子释放出来的,而且这个能量也是不断的在以光速远离粒子的。
我的理由很简单,就是宇宙是在不断膨胀着的,也意味着宇宙中的重力场不可能不发生改变。换而言之,就是场也是在不断膨胀的,它所覆盖的区域在不断的变大。如果重力子的数量不增加的话,它所能传递的能量的能力就会变弱,它的作用也会变小。那样空间中的能量也许就不会再是均衡的了。其实,场的膨胀,也可以说成是另一个证明粒子是在不断释放能量的证据。
这里随之而来的还有另一个疑问,强作用力,是用介子来传递力的,所传递的只有引力作用。重力子的存在也同样,它所传递的还是只有引力。而电场则不然,电场却存在着正负之分,而它的介子光子(现在看是光子)却没有什么奇特的地方,或者说是没有什么异于其它传递引力粒子的性质(依旧是一团能量)。另外,重力场的万有引力计算公式,与库伦引力公式相比极端相似,都是与距离的平方成反比。从形式上看,它们之间必然存在联系。可是,直到现在,我们依旧对此一无所知。不过,还好这倒是我们下一章所要说的内容。
这样我们再回过头来看,前面说到的世界上没有同样的两个粒子也就顺理成章了。粒子是在不断释放能量的,或者说成是在不断减小着自身的质量的,是在将自己的质量慢慢抛出去的。紧接着,移动的能量就形成了场或者可以说是移动的能量团形成了场。这就有了场的本质,那就是移动着的能量。恰恰这也说明了另一个真理,场是绝对不能孤立存在的,只有粒子的存在才会有场的存在。
我们说到了,重力场,电磁场还有强相互作用。在这,我们是否可以更进一步再联系到弱作用呢!是的,我们可以将它联系到粒子弱作用的衰变周期上。现在,我们已经可以理解衰变的过程是如何现实的了,还有为什么会存在周期这一时间过程的!因为衰变粒子在释放能量一段时间后(维持重力场或者电磁场所释放的能量),才会达到粒子衰变所需要的条件。于是,粒子的衰变就自然会存在着一个时间段了。这就是说衰变首先是要粒子达到一定临界条件的。而且,衰变粒子在经过一段时间释放能量后,才可以达到粒子衰变的临界条件。简单来说,能量释放也可以说成是粒子衰变的一个原因了!
再次说一下我们的主角,这里我们所提到的最重要的一点就是粒子是在不断的释放能量着的。只要相信它,下面的问题就是什么能改变粒子释放能量的多少?甚至怎样让粒子不再释放能量?这或许可以让你对下面的一系列文章感兴趣。这就是最基础的一点,它就是一个介于相对论与量子力学,又一个有足够影响力的理论。
第一次,发文章,不知道说些什么。这些投稿都是被拒收的,也许可以自信的说,是他们不懂。但是,我还是开心,可以把它说出去,也许没几个人能看到和看懂,但还是开心。希望大家也开心。
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