范吉新

【摘 要】在[美]斯蒂芬·韋伯/著《看不見的世界》一書中認為標準模型理論并非終極理論、有很大欠缺與不足。根據愛因斯坦質能方程（E=mc2）、物質不滅定律、質量守恒定律、能量守恒定律與物理世界的廣泛對稱性原則，現推理出全新的基本粒子結構體系，在這一基本粒子結構體系中包括“正能子、反能子、正子、反子、正反偶合子、正反中微子、正負電子、質子與中子”。它們不但有明確的具體結構和形狀，而且有明確的相互從屬關系，更能科學的解釋宇宙中的四種力——強力、弱力、電磁力、引力的本質與磁單極子之謎、黑洞之謎、宇宙原始火球大爆炸之機理。由此希望能夠彌補或替代標準模型理論的不足以解釋物理世界的眾多物理現象。

【關鍵詞】基本粒子；核力；引力；黑洞；宇宙演化

1 基本粒子結構的理論證明

在標準模型中物質結構的基本微粒為夸克、有六種之多，每個夸克又有三種色，再加上反夸克，有36種之多，而且質量大小不一而懸殊，這么多的夸克它們的具體結構與相互關系標準模型中并沒有給出，也不能自洽的解釋與其他粒子（電子、質子、中子、夸克間）質量之間的相互關系，并且在物理實驗中并沒有找到單獨的夸克存在，同樣基本粒子標準模型中的膠子在物理學的實驗中也沒有找到。還有很多物理現象得不到科學合理的解釋，由此在[美]斯蒂芬·韋伯/著《看不見的世界》一書中也認為標準模型理論還有很大的欠缺與不足并非終極理論。

根據愛因斯坦質能方程（E=mc2）得出：一定量的能量對應一定質量的物質也即表示能量是物質的另一種表現形式暫設定為物質的虛散擴張態(tài)、反之一定質量的物質對應一定量的能量也即表示物質是能量的又一種存在形式暫設定為能量的縮聚穩(wěn)態(tài)。根據物質不滅定律、質量守恒定律、能量守恒定律和現代物理學的廣泛證明——當物質轉變?yōu)槟芰繒r，全部都是以光子（γ電磁波）的形式出現，由此進行理論反推當能量轉變?yōu)槲镔|時，物質的結構本質也必定是由電磁波中所包含的電波融合縮聚的電點暫定為正能子與磁波融合縮聚的磁點暫定為反能子的有序結構的具體體現。正能子與反能子的性質和正電子與負電子的性質基本相同，同性相斥、異性相引、質量相同。不同的是正能子與反能子也不能單獨存在，它們是構成一切物質的基本單元，是基本粒子正子與反子的基本組員即：正子由兩個正能子與一個反能子組成、反子由兩個反能子與一個正能子組成，正子與反子一般情況下也不能單獨存在，通常情況下都是以正反偶合子的形式存在并迅速構成中微子或反中微子，當中微子和反中微子在一定的密度條件下分別迅速聚集到電子質量的中微子團和反中微子團時，它們的極化結構而形成的磁力（磁極的初始形成）將一個中微子撕裂而分別構成正電子與負電子，每個正電子帶有三個正子、每個負電子帶有三個反子。在物質的形成之初，正電子與負電子的生成數量相當且密度較大時，正電子與負電子也不會單獨存在，而是以正負電子偶合為正負電子對的形式存在。正負電子對在密度一定的條件下迅速以極化的結構形式在中微子的參與下迅速聚集到中子質量大小的正負電子對團，由于極化結構較強，形成的磁力也較大，在兩極的強大磁力引力作用下分裂一個正負電子對而構成中子①。至此物質世界的基本組元已基本構成，形成了統一的中子世界。隨著中子間距離的增大，中子間的相互作用與碰撞在所難免，由于正負電子分別附著在中子兩極之間的兩側，這種結構容易造成中子之間碰撞后正電子或負電子與中子的分離，當第一個負電子在中子撞擊過程中與中子分離后并圍繞分離的母體旋轉時，這時就產生了原子，失去負電子的中子轉變?yōu)橘|子②。在質子形成之初，負電子并不能像現在這樣圍繞質子旋轉，而只能在不規(guī)則的軌道上旋轉，這時質子中的正電荷就會對附近中子內的負電子產生引力導致負電子相比正電子與中子結構不牢，進而在碰撞中容易失去負電子，在此機理下大量的中子失去負電子而轉變?yōu)橘|子，隨著中子質子間密度的減小、間距增大，負電子便在質子正電荷的引力下圍繞質子旋轉。至此物質世界的基本粒子已全部產生。隨著宇宙物質世界的進一步發(fā)展演化而形成了現在的宇宙結構。

2 這一基本粒子結構體系對宇宙物質世界的解釋

宇宙中的四種力——核力、弱力、電磁力與引力形成的機理：

2.1 核力的成因

在中子與質子的形成過程中，由于正負電子對的極化排列形式，最終形成了強大的磁性兩極（S、N）與磁力，猶如一個磁體。中子、質子在原子核內的結構排列也是按照異性磁極相互吸引而進行的有序排列，這種中子質子間強大磁力的密近結合正是核力的本源。

2.2 弱力的成因

弱力的成因主要是原子核內質子所帶正電荷的相互排斥力對原子核內結構的影響，隨著質子的增多與電位分布的不同而對原子核內結構影響的不同，也是放射性元素放射現象的成因。

2.3 電磁力的成因

正電子與負電子電荷間相互吸引的力以及電場與磁場的垂直本質而構成的電磁相互關系便是電磁力的本源。

2.4 萬有引力的成因

在這一基本粒子結構體系中，正能子與反能子是構成一切物質的基本單元或粒子，它們的性質類似于正電子與負電子，同性相斥、異性相引，每一個正能子都盡可能多的與反能子相結合，而每一個反能子也都盡可能多的與正能子相結合，如此在基本粒子如（電子）內部就形成了每一個正能子周圍與六個反能子結合，每一個反能子與周圍六個正能子相結合如NaCl晶體中Na離子與Cl離子的結構排列形式，不同層級粒子間的相互組合，正能子與反能子的這種結構形式基本保持不變性的慣性（超對稱結構）便是萬有引力的本源。

2.5 磁單極子之謎

在以往的科學實驗中，始終沒有找到磁單極子，也令科學界十分迷茫。而這一基本粒子結構體系則很好的解釋了磁單極子問題：磁單極子是不存在的，正子與反子分離（理想中的磁單極子）則顯示為電性如正電子與負電子，只有正反偶合子按照極化的結構形式構成物質粒子時，這種整體粒子顯示電中性，而兩極的正能子與反能子各向異性吸引的特性才顯示磁性，也是磁性的本源、核力的本質。由于中微子和反中微子結構簡單而質量微小、也沒有形成極化結構，所以中微子和反中微子既沒有電性、也沒有磁性、一般不和其他物質相互作用。所以最基本的磁體單位即是正電子與負電子。

2.6 黑洞的本質

根據這一基本粒子結構體系，中子或中子球便是宇宙間最致密的結構形式，隨著質量的增加與引力的增大，只不過中子球更加致密而已，所以目前宇宙中黑洞的本質即是一個巨大致密的中子球，宇宙的最終結局也將寂滅于宇宙大黑洞——形成更加致密巨大的中子球——宇宙的奇點

2.7 宇宙原始火球大爆炸的機理與成因

在以往的宇宙原始火球大爆炸的理論中認為宇宙起源于宇宙原始火球大爆炸，而這個宇宙原始火球被稱為宇宙奇點：體積極小、溫度極高、密度極大，在一個時間的起點突然以指數的形式暴漲爆炸產生了我們今天的宇宙。這一理論雖然給出了我們今天的宇宙產生于宇宙大爆炸，但卻沒有給出宇宙大爆炸的成因與機理。根據這一基本粒子結構體系，不但能給出宇宙大爆炸的成因與機理，而且還能推導出宇宙演化的基本規(guī)律：

（1）宇宙奇點是有體積的，而且是一個密度極高的巨大中子球或者是一個正能子與反能子超對稱結構的極大密度的宇宙蛋（黑洞）——中子球內中子壓碎后的極密結構形式。

（2）根據這一基本粒子結構體系可以給出兩個宇宙原始火球大爆炸的機理與成因：（a）大宇宙的開端——宇宙物質基本粒子的創(chuàng)生：根據這一基本粒子結構體系，宇宙的奇點宇宙蛋是一個正能子與反能子超對稱結構的致密的球體，正能子與反能子的特性是同性相斥、異性相引但是不可融合。在某一個時間的起點由于強大的引力與壓力，宇宙蛋中心區(qū)域的正能子與反能子被壓碎（物質能量的轉換機制）而轉變?yōu)槟芰繌亩l(fā)生了宇宙原始火球大爆炸。在周圍未被壓碎的正能子與反能子便在前述的基本粒子生成機制與規(guī)律下演化出自然界中的基本粒子，進而演化出現代宇宙。開放的宇宙——動態(tài)的宇宙：目前的理論認為現在的宇宙誕生于137億年前的宇宙大爆炸，而人類文明目前的科技水平也大致只能觀察到以地球為中心這么遠的距離（130億—140億光年），并且在這么遠的距離仍然可以觀察到巨大的星系團存在，并沒有真正看到宇宙的邊緣。但在科學界的廣泛認知中普遍認為現在的宇宙是一個有限無界的動態(tài)的封閉宇宙--由哈勃發(fā)現的星系紅移現象而修正的愛因斯坦靜態(tài)宇宙模型③。

（b）次級原始火球大爆炸：在開放的動態(tài)的宇宙模型中，宇宙是一個多級的動態(tài)平衡宇宙，在宇宙的空間中廣泛的分布著黑洞（中子球）④，宇宙中的黑洞象征著原子核，恒星星球象征著電子，星系就好比是一個具有復雜系統的大原子，這些星系按照各自的規(guī)律運行著，在宇宙中不斷地進行著碰撞合并最終寂滅于更大的宇宙黑洞（巨大致密的中子球）。當兩個宇宙大黑洞距離足夠遠的不能相互影響合并之時，它們將各自的獨立發(fā)展演化著。在宇宙的演化過程中，當恒星坍縮為中子星（黑洞）時，將會有部分物質的核外電子在未進入原子核使質子轉變?yōu)橹凶訒r就進入了中子球，如此這個巨大的中子球也就可以看做是一個巨大的原子核。在宇宙的演化過程中中子球不斷地合并長大，直到兩個中子球距離足夠遠的不能相互影響合并之時而停止、進而獨自的演化著。在原子核放射性現象的機理下（弱相互作用），質子間的正電斥力不斷地將附近中子內的負電子推出中子直至中子球表面（由于中子球的極高密度與強大的引力，中子球的放射性現象既沒有α粒子的噴出，也沒有γ射線的放出——只有較小的中子球可有γ射線的射出，電子也只能緩慢的蒸發(fā)到中子球的表面）隨著時間的推移，中子球內質子的數量也在不斷的增多，當中子、質子的數量達到一個特定的比值（質子間的正電荷斥力大于中子質子間的引力——核力）時，這個中子球（宇宙大黑洞）就會發(fā)生大爆炸，進而把中子球內的中子質子與中子球表面的負電子拋向廣闊的宇宙空間。當這些物質向外拋射的過程中遇到中子球（宇宙黑洞）時，除一部分被中子球吸入外，絕大部分在中子球的引力下而圍繞中子球旋轉進而形成星云系、星系。

2.8 現代物理學物理實驗中出現數目繁多的粒子結構與機理

（1）具有強相互作用的粒子重子如：和中子、質子質量相近或較大的粒子如被現代物理學命名的奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克以及所有的介子、結構都是與中子質子結構相似的具有極化結構的粒子。

（2）不具有強相互作用的粒子輕子如：電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子的結構一般都是對稱性結構形式，唯有電子具有弱的極化結構與中間部分的對稱性結構形式以及電子質量的微小，所以既表現出輕子的性質，也具有重子的兩極結構形式。

2.9 基本粒子分類

構成現實物質世界的基本粒子如：正能子、反能子、正子、反子、正反偶合子、中微子、反中微子、正電子、負電子、中子、質子、光子（γ）。這些粒子結構穩(wěn)定有序、壽命長。

人造粒子：這些粒子在現實物質世界不能被找到、只能在實驗室或宇宙線中出現的粒子如：奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子以及各種介子和物理實驗中出現的眾多粒子。這些粒子結構不穩(wěn)定、壽命短。

數學模型粒子——上夸克（u）、下夸克（d）、膠子。

理論引入的粒子——W+、W-、Z0。希格斯機制中的希格斯玻色子⑤（歐洲核子中心CERN的科學家在2012年7月4號宣布發(fā)現了希格斯粒子，但這很可能是這一理論系統中能量轉化為物質的一個標量能量密度）。

3 這一基本粒子結構體系的優(yōu)點與缺點

這一基本粒子結構體系是建立在已被證明的現代科學理論之上——質能方程E=mc2、物質不滅定律、能量守恒定律、質量守恒定律與物理世界的廣泛對稱性。結構簡潔、相互從屬關系明確、能夠給出基本粒子的具體結構與形狀并能夠較好的解釋眾多現實物理現象。凡是標準模型理論能夠解釋的物理現象，本理論都能夠解釋，而標準模型不能解釋的物理現象如：基本粒子的具體結構與相互從屬關系、引力的本質、磁單極子之謎、黑洞的本質、宇宙原始火球大爆炸之成因，本理論也能夠給出科學合理的解釋。而標準模型理論中的夸克結構學說是建立在數學模型之上，具有很大的不確定性，對現實物理現象也不能作全面的合理解釋，而且導致高能物理學理論方面的極度繁雜、甚至不能自圓其說。至此我的這一基本粒子結構體系替代標準模型理論解釋自然與宇宙現象具有更大的優(yōu)勢。缺點是我不是一個高能物理學方面的專業(yè)學者，只是一個科學愛好者，對其中的專業(yè)知識學習掌握的有限，對其中的理論論述可能有不到或不足之處。

【參考文獻】

[1][美]斯蒂芬·韋伯，胡俊偉，譯.看不見的世界——碰撞的宇宙，膜，弦及其他[M].長沙：湖南科學技術出版社，2007.

[2]武偉軒.宇宙通史[M].北京：臺海出版社，2005.

[3][美]弗爾維奧·梅利亞，蕭耐園，譯.無限遠的邊緣[M].長沙：湖南科學技術出版社，2006.

注釋：

①圖像與實際設計思想有一定出入，中子、質子內的紅球代表正電子、黑球代表負電子[Z].

②電子內的紅球代表正能子、黑球代表反能子[Z].

③武偉軒. 宇宙通史[M]. 北京：臺海出版社， 2005. p99.

④[美]弗爾維奧·梅利亞，蕭耐園，譯.無限遠的邊緣[M].長沙：湖南科學技術出版社，2006.p15.

⑤英國物理學家彼得·希格斯1964年提出假設的粒子[Z].

[責任編輯：王偉平]