宇宙中最基本的粒子和質(zhì)量起源及萬有引力與電磁力-indico@ihep

1、暗物質(zhì)的本質(zhì)研究,王力緯黑龍江省肇源縣教師進(jìn)修學(xué)校 肇源166500   Email: wlw001@163.com,提綱１ 引言２ 中基子假說 3 光子的實(shí)質(zhì) 4 質(zhì)量的起源及質(zhì)量的量子性 5 萬有引力的量子性 6 暗物質(zhì)的本質(zhì) 7 結(jié)論,１ 引言,我們知道，自人類在地球上誕生以來，人類認(rèn)識世界就從光開始，但光到底是什么？這個(gè)問題一直是個(gè)迷.目前，人們對光和光子的實(shí)質(zhì)的認(rèn)識仍然是

2、在探索之中.,,在過去的一個(gè)多世紀(jì)中，人類對物質(zhì)最終組成部分探求是透過物質(zhì)結(jié)構(gòu)的四個(gè)層次．一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的；原子是由原子核和電子構(gòu)成的；原子核又是由質(zhì)子和中子組成的；而質(zhì)子和中子被認(rèn)為是由夸克組成的．到目前為止，人們還沒有找到自由的夸克，也沒有證據(jù)表明，夸克和輕子有任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)．,目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的基本相互作用有四種，即萬有引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用．已經(jīng)發(fā)現(xiàn)光子是傳遞電磁相互作用的粒子，中間玻色子W+、W

3、-、Z0是傳遞弱相互作用的粒子．理論上預(yù)言的傳遞萬有引力相互作用的引力子和傳遞強(qiáng)相互作用的膠子至今還沒有在實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)，目前,人們對萬有引力的性質(zhì)還沒有完全理解，還沒有建立起統(tǒng)一的理解四種基本相互作用的理論.,,自20世紀(jì)70年代初期暗物質(zhì)的存在被普遍接受以來，人們對于暗物質(zhì)的本質(zhì)仍然一無所知，暗物質(zhì)究竟是什么？目前，理論工作者和實(shí)驗(yàn)工作者正在積極的探索之中.本文依據(jù)普朗克量子假說和愛因斯坦光量子假說及科學(xué)事實(shí)，提出了中基子（粒子物理

4、學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型之外的一種新的基本粒子）假說，揭示了光子的實(shí)質(zhì)和質(zhì)量起源及萬有引力的量子性，在此基礎(chǔ)上揭示了暗物質(zhì)的本質(zhì).,２ 中基子假說,1900年planck面對經(jīng)典物理學(xué)不可克服的困難,大膽地提出了能量量子化的假說．他的基本思想是把物質(zhì)看作由許多線性諧振子組成的系統(tǒng)，這些諧振子輻射和吸收的能量不是任意的、連續(xù)的，而是某一個(gè)最小能量基元hv的整數(shù)倍. v是諧振子的振動(dòng)頻率，h是planck常數(shù)，通常稱為作用因子或作用量子[1]．,在普朗

5、克量子假說中的最小能量基元hv中，v是諧振子在單位時(shí)間內(nèi)所完成的振動(dòng)次數(shù)， h是一個(gè)常數(shù)．不妨假設(shè)，組成物質(zhì)的諧振子每完成一次振動(dòng)就要輻射和吸收一份具有固定數(shù)值的最小能量基元h，諧振子輻射和吸收的能量只能是最小能量基元h的整數(shù)倍，并且輻射和吸收的能量跟諧振子的振動(dòng)頻率v成正比，比例系數(shù)為最小能量基元h.,在此假設(shè)中的最小能量基元h的物理意義是,諧振子每完成一次振動(dòng)在周期T內(nèi)（組成物質(zhì)的諧振子的振動(dòng)周期 都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1秒）所輻射和吸收的一份

6、具有固定數(shù)值的能量，最小能量基元 是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)聯(lián)的量.,按照最小能量基元h的物理意義,對于頻率為v的諧振子它在單位時(shí)間內(nèi)輻射和吸收的能量均為h/T，因?yàn)?/T為諧振子在單位時(shí)間內(nèi)完成的振動(dòng)次數(shù)，即為諧振子的振動(dòng)頻率v，因此，h/T＝hv，它即為普朗克量子假說中的最小能量基元hv．,由此可見，此假設(shè)中的最小能量基元h即為普朗克量子假說中的作用量子h,它的能量在數(shù)值上等于普朗克常數(shù)為6.62606876×10-34焦耳[2]，

7、比普朗克量子假說中的最小能量基元hv小了v倍，并且它的能量在物體的輻射和吸收過程中是一個(gè)常量，這說明最小能量基元h是一個(gè)穩(wěn)定存在的客觀實(shí)在．,能量不能脫離物質(zhì)而存在，可以把與最小能量基元h對應(yīng)的這種具有很小能量的物質(zhì)命名為中基子，用z表示，把上面所提出的假設(shè)叫做中基子假說．根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能相當(dāng)性公式E=mc2[3]，就可以計(jì)算出中基子的質(zhì)量，它的質(zhì)量為mz=h/c2(h為中基子的能量，c為光速) =6.62606876

8、×10-34/(2.99792458×108) 2[2] =7.37249577×10-51kg．,,3 光子的實(shí)質(zhì),在1905年，Einstein進(jìn)一步假定電磁能量本身也是量子化的，即輻射能本身也是量子化的.他認(rèn)為輻射能是由各自分立的能量組成的.一束光中含有許多光子，這些光子很象從機(jī)關(guān)槍中發(fā)射出來的子彈.每一光子具有一份與輻射頻率成比例的能量.原先planck把分立的能量元叫做量子，現(xiàn)在更確切地稱之為

9、光子.,光子的能量ε為ε＝hv[1] .愛因斯坦提出的光子理論是對普朗克的量子概念的推廣.在愛因斯坦光子理論中的光子就是普朗克提出的能量量子化假說中的最小能量基元hv.按照中基子假說，頻率為v的光的每一個(gè)光子的能量hv應(yīng)是v個(gè)中基子的能量．由此可見，愛因斯坦所提出的光子并不是一個(gè)獨(dú)立的客體，而是中基子的集合，是v（v是光的頻率）個(gè)中基子的集合.,中基子的質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)測量給出光子靜止質(zhì)量的上限約為10-50kg[4]很接近．這里測量出的光子

10、的靜止質(zhì)量的上限實(shí)際上就是中基子質(zhì)量的上限，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)測量到的是組成光的粒子的質(zhì)量．,,根據(jù)正電子會在自己的飛行過程中遇到普通電子，它們將共同湮滅成兩個(gè)光子.每個(gè)光子的能量Eγ應(yīng)當(dāng)?shù)扔趍0c2=0.511MeV，其中m0是電子的靜止質(zhì)量，并已為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)[5].因?yàn)楣庾邮侵谢拥募?，所以?shí)際上正電子和負(fù)電子是湮滅成中基子，,,根據(jù)質(zhì)量守恒定律，電子的質(zhì)量m0將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹谢拥馁|(zhì)量，再用一個(gè)中基子的能量h為6.62606876×

11、;10-34焦耳，就可以求出一個(gè)中基子的質(zhì)量為mz=m0/ Eγ/h=7.373×10-51kg.這與中基子質(zhì)量的理論值7.37249577×10-51kg非常接近.,,正電子和負(fù)電子湮滅成中基子這一過程充分說明質(zhì)量和能量既不能創(chuàng)造也不能消失，是物質(zhì)內(nèi)在的固有的基本屬性，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式;也說明了質(zhì)能關(guān)系E=mc2的實(shí)質(zhì)，即E=mc2表示的是質(zhì)量為m的物質(zhì)當(dāng)它全部轉(zhuǎn)化為中基子時(shí)，釋放的能量（輻射能）為其

12、轉(zhuǎn)化的中基子的能量總和.,,由中基子的質(zhì)量和速度（為光速ｃ）及能量的定義（ E= mv2[6]）和質(zhì)量守恒定律就可以得出愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系E= mc2，而現(xiàn)在對愛因斯坦提出的E= mc2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證已接近于完美程度：E與mc2相差不到千萬分之五（5×10-7）[7].這說明中基子是有質(zhì)量的，中基子是真實(shí)存在的獨(dú)立客體. 由此可見,光都是由具有相同質(zhì)量和能量的中基子組成，所不同的只是光的頻率不同．,光的頻率等于諧振子的振動(dòng)頻率，也

13、等于諧振子輻射中基子的頻率，即單位時(shí)間諧振子輻射中基子的個(gè)數(shù)，還等于中基子的頻率，即同一諧振子輻射的同位相的中基子在單位時(shí)間內(nèi)通過空間某一點(diǎn)的個(gè)數(shù).光的波長即為同一諧振子輻射的同頻率、同位相的一串中基子中相鄰兩個(gè)中基子之間的距離.光的周期即為諧振子完成一次振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間，它等于中基子在空間傳播一個(gè)波長距離所經(jīng)歷的時(shí)間.,光的傳播是由諧振子在振動(dòng)的過程中發(fā)射出的中基子流（光是由這些中基子流組成）在空間的周期性運(yùn)動(dòng)傳播的.光在空間的傳播如

14、圖1所示，圖1是光源S發(fā)出的同頻率的光在空間的傳播.,圖1光在空間的傳播,在圖1中每一個(gè)中基子表現(xiàn)了光的粒子性，而每一諧振子發(fā)射的中基子流在空間運(yùn)動(dòng)的周期性（即相鄰兩個(gè)中基子之間的距離為一定值，等于光的波長）表現(xiàn)了光的波動(dòng)性.因此，圖1為表現(xiàn)光具有所謂的波粒二象性的一幅圖像.,由此可知，光的波動(dòng)性實(shí) 際上是由諧振子發(fā)射的中基子流的運(yùn)動(dòng)具有周期性決定的.至此可以說，光的本質(zhì)是粒子性的，光子實(shí)質(zhì)上是中基子的集合，光是由中基子組成的，光的性

15、質(zhì)由中基子的性質(zhì)決定，光具有所謂的波粒二象性可由光的中基子性統(tǒng)一起來，光的量子性本質(zhì)上就是光的中基子性，光的量子即為中基子．,4 質(zhì)量的起源及質(zhì)量的量子性,我們知道，利用能量高于一兆電子伏的光子撞到鉛原子核上而產(chǎn)生電子對，此外，電子對湮滅成光子對的說法也被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了[9]．因?yàn)楣庾邮侵谢拥募?，所以?shí)際上這兩個(gè)過程前者是中基子轉(zhuǎn)變成電子對，后者是電子對湮滅成中基子.由此可以推斷，正電子和負(fù)電子是由中基子組成的，中基子是物質(zhì)組成的更深

16、層次的基本組元．,在兩個(gè)高能電子和正電子的碰撞實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)產(chǎn)生一對u(u-、u+)，另一個(gè)產(chǎn)生一對正、反夸克（q、q-).已經(jīng)知道這些碰撞是通過兩步進(jìn)行的：e-+e+→虛光子，（1）虛光子→,（2）在第一步中，電子和正電子湮滅為一個(gè)“虛光子”(r)，這個(gè)虛光子在第二步中又轉(zhuǎn)變?yōu)閡-+u+或q+q-，正、反夸克對轉(zhuǎn)而又轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N強(qiáng)子（π介子、K介子，核子和反核子）[10].,因?yàn)楣庾邮侵谢拥募?，所以?shí)際上在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在第一步中電子和

17、正電子是湮滅為中基子.在第二步中是中基子轉(zhuǎn)變?yōu)閡-+u+或q+q-，正、反夸克對轉(zhuǎn)而又轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N強(qiáng)子.由此可知，正、反夸克對和各種強(qiáng)子是由中基子組成的.因此可以說，中基子是物質(zhì)組成的最基本組元，中基子是宇宙中最基本的粒子，它具有的質(zhì)量和能量都是最小的基元.,,因此，對于質(zhì)量概念的本質(zhì)應(yīng)理解為，質(zhì)量是物質(zhì)所含有的物質(zhì)的量（中基子個(gè)數(shù)）的一種量度．物質(zhì)所含有的物質(zhì)的量（中基子個(gè)數(shù)）多，物質(zhì)的質(zhì)量就大，反之，物質(zhì)的質(zhì)量就小.質(zhì)量是物質(zhì)的基本屬

18、性，是物質(zhì)存在的一種反映，只要某物質(zhì)存在，它就有一定的質(zhì)量，即它就含有一定的物質(zhì)的量（一定個(gè)數(shù)的中基子）.,,這說明，物質(zhì)的質(zhì)量是具有量子性的，最小的量子質(zhì)量即為一個(gè)中基子的質(zhì)量，它是一個(gè)常量（為 h/c2，h為一個(gè)中基子的能量，c為光速）為7.37249577×10-51 kg，它應(yīng)是物質(zhì)量子質(zhì)量的基準(zhǔn)，任何物質(zhì)的質(zhì)量都是中基子質(zhì)量的整數(shù)倍.若某物質(zhì)含有1.35639278×1050個(gè)中基子，它的質(zhì)量即為1kg.,

19、,因?yàn)楣庾邮侵谢拥募?，而中基子是有質(zhì)量的，因此，光子也是有質(zhì)量的.現(xiàn)在人們說光子的質(zhì)量為零，這是由現(xiàn)在的質(zhì)量定義（質(zhì)量是“使物體加速的難度”[11]）造成的.,,如果宇宙中所有物質(zhì)的質(zhì)量總和為M,則M=Nmz ，N是構(gòu)成宇宙中所有物質(zhì)的中基子總數(shù)，mz為一個(gè)中基子的質(zhì)量．由此可見，中基子是質(zhì)量的起源，它是賦予其他粒子以質(zhì)量的粒子，宇宙中每個(gè)粒子擁有現(xiàn)在的質(zhì)量，是由它含有一定個(gè)數(shù)的中基子決定的.,5 萬有引力的量子性,我們知道，物體

20、在任何溫度下都向四周進(jìn)行溫度輻射，也從周圍吸收這種輻射[1]．對于天體如地球不斷從太陽和恒星接受短波輻射，也不斷向宇宙空間輸出熱輻射．自地球誕生以來，這種能量交換從未停止過[12]．由此可見，不論是地球上的物體之間還是天體之間自它們誕生以來就通過輻射和吸收輻射進(jìn)行著能量交換，從未停止過．,按中基子假說，物體之間的這種通過輻射和吸收輻射進(jìn)行的能量交換是通過交換最小能量基元h實(shí)現(xiàn)的，也即通過交換中基子實(shí)現(xiàn)的．可以想象得出在宇宙中充滿著中基子

21、，可把充滿中基子的空間叫做中場．物體之間通過中場交換中基子（也即能量）相互聯(lián)系著,發(fā)生著相互作用.,不妨假設(shè)，宇宙中不相接觸的物體之間的相互作用是通過中場相互交換能量（即中基子）產(chǎn)生的，作用力同兩個(gè)物體之間在單位時(shí)間內(nèi)交換的能量成正比．設(shè)F表示兩個(gè)物體之間的作用力，E表示兩個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)交換的能量，則F∝ E．,,兩個(gè)物體之間交換能量時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)物體輻射的能量越多，兩個(gè)物體之間交換的能量就越多，設(shè) n1和 n2分別為兩個(gè)物體在單

22、位時(shí)間內(nèi)輻射的中基子數(shù)， h為一個(gè)中基子具有的能量，則 E∝n1h ， E∝n2h .因?yàn)?F∝E ，所以 F∝n1h ，F(xiàn)∝n2h.,物體的輻射是呈球面形的，在距物體r處的球表面上中基子的密度ρ是相同的，隨著r的增大球表面積（S= 4πr2）呈r2關(guān)系增大，中基子的密度ρ呈1/r2關(guān)系減?。矬w之間交換中基子時(shí)，中基子的密度越大，單位時(shí)間內(nèi)交換的中基子數(shù)就越多,單位時(shí)間內(nèi)交換的能量也就越多．因此，E∝ρ．因?yàn)棣选?/r2，F(xiàn)∝E,所

23、以F∝1/r2．將F∝n1h、 F∝n2h和F∝1/r2總括起來，則F∝n1n2h2/r2或F＝Cn1n2h2/r2. （1）,式(1)中 C是比例系數(shù)， r是兩個(gè)物體中心之間的距離．式(1)表示的是宇宙中不相接觸的兩個(gè)物體之間的相互作用是通過中場相互交換能量(通過交換中基子實(shí)現(xiàn))產(chǎn)生的，作用力同兩個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量成正比，而與這兩個(gè)物體之間的距離平方成反比.,,可將物體之間的這種作用力叫做交力，將物體之間的這種相互作用規(guī)律叫

24、做交力定律.交力定律是從微觀上表達(dá)物體之間發(fā)生相互作用的規(guī)律. 按照交力定律，交力是由物體之間通過中場交換中基子產(chǎn)生的，由于中基子的交換是不連續(xù)的，是量子性的，因此， 交力具有量子性.,,對于兩個(gè)不帶電的物體，設(shè)其質(zhì)量分別為 m1和m2 ，二者在單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量分別為 n1h和 n2h( n1和 n2分別為兩個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的中基子數(shù)， h為一個(gè)中基子具有的能量)，二者之間的距離為r ，根據(jù)交力定律可推得這兩個(gè)物體之間的相互作

25、用力 F= Gm1m2/r2.（G為比例系數(shù)）將它與萬有引力定律表示式 F= Gm1m2/R2 [13] 比較，二者的數(shù)學(xué)表達(dá)式完全相同．,,由此可見，萬有引力定律只是交力定律的一種宏觀表達(dá)方式，是從宏觀上表達(dá)物體之間發(fā)生相互作用的規(guī)律.萬有引力相互作用本質(zhì)上是由物體之間通過中場相互交換能量(即中基子)產(chǎn)生的，作用力同兩個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量成正比，而與這兩個(gè)物體之間的距離平方成反比.,,中基子是傳遞萬有引力的粒子，萬有引力相互作

26、用是量子性的，是不連續(xù)的．由于中基子的速度等于光速，因此，萬有引力的傳遞速度等于光速.萬有引力的量子性本質(zhì)上即為萬有引力是由中基子傳遞的性質(zhì).法國的一個(gè)研究小組通過跟蹤幾百個(gè)中子從儀器頂部回落到底部的過程，發(fā)現(xiàn)粒子只存在于特定高度，它們的運(yùn)動(dòng)并不是連續(xù)的，而是如量子力學(xué)預(yù)言的一樣從一個(gè)高度躍到另一個(gè)高度[14]．,,此實(shí)驗(yàn)事實(shí)即為萬有引力相互作用具有量子性的一個(gè)例證.因?yàn)橹凶邮艿降娜f有引力作用是量子性的，是不連續(xù)的，這就決定了中子的運(yùn)

27、動(dòng)不是連續(xù)的，而是從一個(gè)高度躍到另一個(gè)高度．根據(jù)萬有引力的量子性可以預(yù)言：如果能使兩個(gè)不相接觸的物體之間交換的能量（即中基子的數(shù)量）發(fā)生變化，那么這兩個(gè)物體之間的作用力也要發(fā)生變化.,,1997年3月9日漠河日全食期間，中國科學(xué)院地球物理所湯克云研究員帶領(lǐng)觀測隊(duì)在位于黑龍江漠河縣漠河鄉(xiāng)的中科院地球物理所地磁臺進(jìn)行了地球物理綜合觀測，獲得了漠河日全食期間重力異常的觀測結(jié)果[15].這個(gè)事實(shí)，即為這個(gè)預(yù)言的例證．因?yàn)樵铝恋拇嬖?，使太陽與地

28、球之間交換的能量發(fā)生了變化，所以地球的引力也要發(fā)生變化.,,由此還可以預(yù)言：地球的引力在晝夜間也會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，這可以用重力計(jì)進(jìn)行測量.(我們知道，光子是傳遞電磁相互作用的粒子，因?yàn)楣庾邮侵谢拥募?，所以電磁相互作用也是由中基子傳遞的，這樣電磁力就與萬有引力統(tǒng)一起來，二者均是由中基子傳遞的.),6 暗物質(zhì)的本質(zhì),目前人們推知暗物質(zhì)存在的最直接證據(jù)是1970年以后，人們獲得了銀河系和一些鄰近星系的旋轉(zhuǎn)曲線.根據(jù)力學(xué)原理，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)向

29、心力等于引力.在距離星系中心較遠(yuǎn)處，星系的吸引力應(yīng)該逐漸減弱，因此旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)該下降.但是實(shí)際觀測到的星系旋轉(zhuǎn)曲線，有許多在可觀測到星系盤的邊緣仍是平的，證明在星系盤外仍存在著大量未被觀測到的物質(zhì)，即暗物質(zhì).,,另外，對于許多觀測到的星系盤，必須假定盤周圍有球型分布的質(zhì)量很大的暗物質(zhì)，才能解釋這些星系在動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性.自此暗物質(zhì)的存在性被大多數(shù)天文學(xué)家接受[16] .,,根據(jù)萬有引力的量子性，宇宙中物體之間所發(fā)生的萬有引力相互作用是由物

30、體之間通過中場相互交換能量（即中基子）產(chǎn)生的，引力來自于物體之間通過輻射和吸收輻射交換的中基子，是充滿宇宙的中基子傳遞著引力，宇宙中的任一物體都要受到宇宙中所有物體輻射的中基子傳遞的引力作用.,,所謂的引力場實(shí)質(zhì)上就是充滿中基子的中場，處于宇宙中某處的物體將受到該處引力場中的中基子傳遞的引力作用.星系在動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性是由其受到充滿宇宙的中基子傳遞的引力作用的結(jié)果.因此，所謂的暗物質(zhì)本質(zhì)上就是充滿宇宙的、傳遞引力的中基子，中基子即為所謂

31、的暗物質(zhì)粒子.,,因?yàn)橹谢舆€是光的組成粒子，而中基子自身并不發(fā)光，也不吸收光，因此，充滿宇宙的、傳遞引力的中基子（即所謂的暗物質(zhì)）是探測不到的.人們雖然能探測到充滿宇宙的光，但并不知道光的組成粒子——中基子就是傳遞引力的、產(chǎn)生引力效應(yīng)的粒子，即所謂的暗物質(zhì)粒子.真可謂是對暗物質(zhì)粒子視而不見.,,根據(jù)一個(gè)中基子的質(zhì)量mz為7.37249577×10-51 kg，以及今天宇宙中光子的數(shù)密度是每立方厘米400個(gè)[17].由于光子

32、是 v （ v 是光的頻率）個(gè)中基子的集合，對于頻率為v 的一個(gè)光子，它含有的中基子個(gè)數(shù)即為 v個(gè).為求得充滿宇宙的中基子的質(zhì)量密度，對宇宙中的光子可取波長范圍為（400-760）nm的可見光[18]的平均頻率（5.7×1014Hz）為光子的頻率.,,由此可求得充滿宇宙的中基子的質(zhì)量密度約為400×106×5.7×1014×7.4× 10-51 =1.7×10-27千

33、克/立方米.根據(jù)宇宙中的總物質(zhì)密度約為2.5×10-27千克/立方米[19]，可知充滿宇宙的中基子約占宇宙物質(zhì)總量的68%，占了宇宙物質(zhì)的大部分.,,近年對宇宙微波背景輻射探測，給出了宇宙物質(zhì)的成分：宇宙中的普通物質(zhì)約占4%，暗物質(zhì)約占23%，暗能量約占73%[20]，這里的暗物質(zhì)和暗能量占了宇宙物質(zhì)的絕大部分.這說明，充滿宇宙的中基子與暗能量也存在一定的關(guān)系.,7 結(jié)論,本文在普朗克量子假說和愛因斯坦光量子假說的基礎(chǔ)上，提

34、出了中基子假說，揭示了光子的實(shí)質(zhì)和質(zhì)量起源及萬有引力的量子性，在此基礎(chǔ)上揭示了暗物質(zhì)的本質(zhì)，所謂的暗物質(zhì)本質(zhì)上就是充滿宇宙的、傳遞引力的中基子，中基子即為所謂的暗物質(zhì)粒子.,,從歷史上來看，人類對“光”或“光子”的認(rèn)識每前進(jìn)一小步，科學(xué)就前進(jìn)一大步.量子力學(xué)、相對論、量子電動(dòng)力學(xué)等重要科學(xué)理論的建立都涉及對“光”的新認(rèn)識[21].今天我們對光子的實(shí)質(zhì)的揭示也帶來了一些新的成果，這是一種巧合，還是一種必然，很值得認(rèn)真思考.,8 致謝,在

35、本文的形成過程中曾得到哈爾濱師范大學(xué)的欒景國教授、北京大學(xué)的黎樂民院士、王國文教授、陳景標(biāo)教授、清華大學(xué)的何紅建教授、深圳大學(xué)的歐陽征標(biāo)教授、李景鎮(zhèn)教授、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李淳飛教授、王騏教授、何偉明教授、哈爾濱理工大學(xué)的黃金哲教授、中國科學(xué)院高能物理研究所的畢效軍教授、中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的關(guān)崇文教授的支持和指導(dǎo)，在此一并表示誠摯的謝意.,參考文獻(xiàn),[1] 張阜權(quán)，張榮山，唐偉國.光學(xué)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社，198

36、5： 379-411.[2] 陳信義.大學(xué)物理教程（下冊）[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005：115-241.[3] 許良英，李寶桓，超中立等編譯.愛因斯坦文集第一卷[M].北京:商務(wù)印書館，1977：430.[4] A.Wright，k.Ziemelis，L.Sage&K.Southwell編，劉川等愛因斯坦與物理百年[M].北京:北京大學(xué)出版社，2005：46.417: 2239[5] 張?jiān)?/p>

37、.狹義相對論實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社，1979:150.[6] [美]G.Holtona著，S.G.Brush增訂，張大衛(wèi)等譯.物理科的概念與理論導(dǎo)論（上冊) [M].北京:高等教育出版社，1983:368.[7] 許槑.對 = 的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J].物理通報(bào)，2007，(1)：4.[8] 王鳴陽.誰都能懂得量子論[J].科學(xué)世界，2006，(8)：34.[9] 尹儒英.高能物理入門[M].成都:四川人民出版社，1979:

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40、J].科學(xué)，2004，(4)：45.[20] 張?jiān)?，張新民，蔡榮根等.物理學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2008:186.[21] 龔旗煌，魏志義，童利民等.物理學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2008:96.,按照萬有引力的量子性, 中基子是傳遞萬有引力的粒子，中基子之間和中基子與物體之間不能發(fā)生能量交換（即交換中基子），因此，中基子之間和中基子與物體之間不能發(fā)生萬有引力相互作用.由此可知，光（

41、光是由分立的中基子組成）不受其他物體的萬有引力作用.,根據(jù)任何“真實(shí)”引力場都會產(chǎn)生光的引力效應(yīng)，愛因斯坦預(yù)言，來自恒星的光從太陽近旁掠過時(shí)應(yīng)朝向太陽一方偏斜，這一預(yù)言在1919年得到了英國的日食遠(yuǎn)征觀測隊(duì)的成功檢驗(yàn)[13] .,但這里觀測到的光線偏斜現(xiàn)象，應(yīng)是光線在經(jīng)過太陽近旁時(shí)由于太陽附近的星際介質(zhì)的密度不同（越靠近太陽，星際介質(zhì)的密度越大）而使光線發(fā)生折射引起的，并不是由太陽對光線的引力作用發(fā)生偏斜的，光線的偏斜程度只能說明太陽附

42、近星際介質(zhì)的密度變化情況，并不能說明太陽對光線的引力的大小.,7 大尺度的規(guī)律與小尺度的規(guī)律一致,我們知道，在宇宙的大尺度上，恒星和星系按照永恒的引力定律平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，遵循著開普勒第三定律.在原子的小尺度上，根據(jù)中基子假說知道，原子核外電子（即諧振子）每完成一次振動(dòng)（即繞原子核旋轉(zhuǎn)一周）就要輻射出一個(gè)中基子，原子核外電子的這種不間斷的振動(dòng)就輻射出一中基子流，這一中基子流就是光，光的頻率等于核外電子的振動(dòng)頻率（即核外電子繞核旋轉(zhuǎn)頻率）.,在

43、核外電子的繞核旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)電子沿其旋轉(zhuǎn)軌跡的切線方向輻射出一個(gè)中基子后，電子做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子的速度減小到某一最小值時(shí)，電子又吸收一個(gè)中基子而做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子的速度加大到某一最大值時(shí)，電子又輻射出一個(gè)中基子而做減速運(yùn)動(dòng)，原子核外電子就是這樣繞核往復(fù)旋轉(zhuǎn)（即振動(dòng)）著，輻射和吸收著中基子.,原子核外電子的這種運(yùn)動(dòng)可近似為圓周運(yùn)動(dòng).按庫侖定律，在任何時(shí)刻作用在旋轉(zhuǎn)電子上的凈力是指向中心核的電吸引的庫侖力，力的大小為 Fc=mev2

44、/r=kee·e/r2 （1）,式中me是電子質(zhì)量，e 是電子和氫核的電荷值，r是電子和核之間的距離.但是，電子的速度是v=2πfr（f是電子繞核旋轉(zhuǎn)頻率 ）.將這些量帶入（1）式中，并整理各項(xiàng)得出1/f2≡T2=(4π2me/kee2)r3 [13] （2）,（2）式表示電子的旋轉(zhuǎn)頻率f（以及周期T）隨電子離原子核的距離而變化.由（2）式可得出T2∝r3，這正是開普勒

45、第三定律！因?yàn)殡娮拥男D(zhuǎn)頻率等于該電子輻射的光的頻率，因此，只要知道某原子最外層電子輻射的光的頻率就可以由（2）式計(jì)算出該電子離原子核的距離（即原子半徑）.,如我們已知道氫原子萊曼系的一條光譜線的波長為91.1(nm),由波長與頻率的關(guān)系計(jì)算出與此光譜線對應(yīng)的光的頻率，就可由（2）式計(jì)算出氫原子的半徑為0.84×10-10（m）,這與原子大小的數(shù)量級相符合.由此可見，大尺度上的恒星和星系與小尺度上的原子核外電子的運(yùn)動(dòng)所遵循

46、的規(guī)律是一致的，即都遵循開普勒第三定律，這是由萬有引力與電磁力均是由中基子傳遞所決定的.,8 結(jié)論,本文依據(jù)普朗克量子假說和愛因斯坦光量子假說及科學(xué)事實(shí)，對宇宙中最基本的粒子和質(zhì)量起源及萬有引力與電磁力的統(tǒng)一進(jìn)行了理論研究，提出了中基子假說.得出了如下結(jié)論：光子實(shí)質(zhì)上是中基子的集合，光是由中基子組成的；中基子是宇宙中最基本的粒子，宇宙起源于中基子；中基子是物質(zhì)質(zhì)量的起源，它是賦予其他粒子質(zhì)量的粒子；,萬有引力相互作用是由物體之間通過中場

47、（由中基子構(gòu)成）相互交換能量（通過交換中基子實(shí)現(xiàn)）產(chǎn)生的，作用力同兩個(gè)物體在單位時(shí)間內(nèi)交換的能量成正比，與這兩個(gè)物體之間的距離平方成反比；中基子是傳遞萬有引力的粒子，萬有引力的傳遞速度等于光速；萬有引力相互作用是量子性的，是不連續(xù)的；萬有引力與電磁力均由中基子傳遞；,大尺度上的恒星和星系與小尺度上的原子核外電子的運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律是一致的，即都遵循開普勒第三定律；光不受其他物體的引力作用，光從太陽近旁掠過時(shí)朝向太陽一方偏斜，是由于太陽附近

48、的星際介質(zhì)的密度不同而使光線發(fā)生折射引起的；暗物質(zhì)和暗能量的提出都與引力有關(guān)，對引力本質(zhì)的揭示，會對認(rèn)識暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)起關(guān)鍵性作用.,9 致謝,在本文的形成過程中曾得到哈爾濱師范大學(xué)的欒景國教授、北京大學(xué)的王國文教授、深圳大學(xué)的歐陽征標(biāo)教授、中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的關(guān)崇文教授的支持和指導(dǎo)，在此一并表示誠摯的謝意.,參 考 文 獻(xiàn)［1］張阜權(quán)、張榮山、唐偉國1985光學(xué)（北京:北京師范大學(xué)出版社）385,411,

49、379［2］陳信義2005大學(xué)物理教程（下冊）（北京:清華大學(xué)出版社）241［3］許良英、李寶桓、超中立、范貸年編譯1977愛因斯坦文集第一卷（北京:商務(wù)印書館）430［4］A.Wright、k.Ziemelis、L.Sage&K.Southwell編、劉川等譯2005愛因斯坦與物理百年（北京:北京大學(xué)出版社）46［5］王鳴2006科學(xué)世界(7) 34［6］韓海平、魏志義、蒼宇、張杰2003物理32（11） 763

50、［7］尹儒英1979高能物理入門（成都:四川人民出版社）65［8］張?jiān)?979狹義相對論實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（北京:科學(xué)出版社）150［9］李政道1990自然雜志13(8) 472,473［10］陳之榮1990自然雜志13(3) 156［11］[美]G.Holtona著、S.G.Brush增訂、張大衛(wèi)等譯1983物理科學(xué)的概念與理論導(dǎo)論(上冊) （北京:高等教育出版社）218［12］席鵬澤2002世界科學(xué)(2) 11［13］[美]