探究量子場(chǎng)論缺失了的引力

賀志宏

摘 要：由于引力在微觀物理界的作用極其微弱，常被忽略不計(jì)。光做為微觀物理界的重要組成部分，其實(shí)是太陽(yáng)引力在起作用。光即是太陽(yáng)引力。本文通過(guò)對(duì)光電效應(yīng)的研究，分析了太陽(yáng)引力在其中所起的作用，光電子、光子、光量子都是電子。黑體輻射是由于太陽(yáng)引力導(dǎo)致黑體內(nèi)的粒子加速運(yùn)動(dòng)摩擦生熱而積聚的能量。不確定性原理正是由于太陽(yáng)引力的介入導(dǎo)致的。并根據(jù)太陽(yáng)引力波的特性解釋了波粒二象性。認(rèn)為天體引力是電子振蕩的根本原因，是其它任何力起作用的前提條件。

關(guān)鍵詞：基本力 光電效應(yīng) 光 太陽(yáng)引力 波粒二象性

中圖分類號(hào)：O413 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

Exploring the quantum field theory of gravitation is missing

He Zhihong

（Shanxi Coking Coal Taiyuan， Shanxi Xishan Coal and Electricity Group 030053）

Abstract： Because the gravity in the micro physics community action is extremely weak， often be ignored. Light as an important part of the micro physical world， is actually the sun's gravity at work. Light is the gravity of the sun. In this paper， through the research of the photoelectric effect， analysis of the gravity of the sun in which the role， optoelectronic， photonic， photons are electronic. Blackbody radiation is due to the gravity of the sun caused the blackbody within the particle acceleration motion friction heat and energy. The uncertainty principle because of the sun's gravitational intervention leads to. And explains the wave particle duality of two like according to the characteristics of solar gravity wave. That celestial gravitation is the fundamental reason of electron oscillations， is a prerequisite for any other force plays a role.

Keywords：fundamental force；Photoelectric effect；Light；The gravity of the sun；wave-particle duality

科學(xué)家們將量子理論和狹義相對(duì)論融合，形成了量子場(chǎng)論――這也是人類到目前為止可觀測(cè)和證明的最終理論。量子場(chǎng)論的主要思想：第一，量子場(chǎng)由粒子構(gòu)成；第二，量子場(chǎng)整體呈現(xiàn)波動(dòng)能量。量子場(chǎng)論將自然界三種力――弱力、強(qiáng)力和電磁力統(tǒng)一起來(lái)，并將三族微觀粒子結(jié)合起來(lái)，形成粒子物理學(xué)家的標(biāo)準(zhǔn)模型。然而，自然界第四種力――引力始終沒(méi)有融合到量子場(chǎng)論里。

1 問(wèn)題的提出

筆者試圖從布朗運(yùn)動(dòng)的特性中尋找引力（根本上是天體引力）的蹤影，從而彌補(bǔ)量子場(chǎng)論的缺憾。布朗運(yùn)動(dòng)是指浸入液體中的花粉顆粒做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，呈現(xiàn)一種隨機(jī)漲落?？茖W(xué)家們都認(rèn)為是由于分子熱運(yùn)動(dòng)撞擊顆粒的緣故。大家知道太陽(yáng)和月亮引力的共同作用可以造成地球上海洋的潮漲潮落，那么筆者就想做一個(gè)大膽的假設(shè)，即使太陽(yáng)和月球?qū)ξ⒂^界粒子的引力再微小甚至可以被忽略不計(jì)，難道就不能使"布朗顆粒"隨機(jī)漲落嗎？薛定諤在《生命是什么》里介紹了幾種布朗運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有一部分粒子始終不受加熱、降溫、磁化等外界因素的干擾，呈現(xiàn)一種上升的趨勢(shì)。這難道不是由于天體引力的作用大于地球引力的作用造成的嗎？

太陽(yáng)的光在微觀物理界具有極其重要的地位，但我們都被披著五色光環(huán)的光所迷惑了。筆者認(rèn)為人的意識(shí)對(duì)光和顏色只是對(duì)不同引力的一種感覺(jué)，意識(shí)在形成初期感受到的只是引力（萬(wàn)有引力，物與物之間的、太陽(yáng)的、月亮的乃至整個(gè)天體的），漸漸地進(jìn)化到意識(shí)把引力強(qiáng)的當(dāng)做光線強(qiáng)的，引力弱的當(dāng)做光線弱的，而不同的顏色恰是對(duì)應(yīng)著不同的引力頻率。色盲者與正常人的顏色感覺(jué)不一樣，正說(shuō)明顏色只是人的眼睛意識(shí)的感覺(jué)而已。因此要在微觀物理界談?wù)撘?，就必須把光與太陽(yáng)引力視為一體。這么一說(shuō)的話，引力在量子場(chǎng)論中不但沒(méi)有缺失，而且還在發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

2 關(guān)于基本力的解釋

百度百科：基本力即自然界的四種基本力：萬(wàn)有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強(qiáng)相互作用力。電磁力是電荷、電流在電磁場(chǎng)中所受力的總稱。另外兩種力，即強(qiáng)核力和弱核力（強(qiáng)力和弱力），不遵守平方反比律，作用程很短，其影響僅及于一個(gè)原子核大小的范圍。強(qiáng)力直接作用在夸克之間，使它們結(jié)合成強(qiáng)子，包括原子核中的質(zhì)子和中子。四種力相對(duì)強(qiáng)度的差別很大。如以強(qiáng)力的強(qiáng)度為1單位，則電磁力的強(qiáng)度正好是強(qiáng)力強(qiáng)度的百分之一，弱力的強(qiáng)度是強(qiáng)力強(qiáng)度的百萬(wàn)分之一，而引力的強(qiáng)度是強(qiáng)力強(qiáng)度的100萬(wàn)億億億億分之一。這意味著，引力的微弱如此驚人，致使它在粒子對(duì)或幾個(gè)粒子之間的相互作用中實(shí)際上不起任何作用。但在四種力中人們最先加以研究的卻是引力，而且艾薩克·牛頓建立了圓滿的數(shù)學(xué)理論來(lái)描述它。

關(guān)于萬(wàn)有引力的本質(zhì)是什么，牛頓認(rèn)為是一種即時(shí)超距作用，不需要傳遞的介質(zhì)。相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦則認(rèn)為是一種跟電磁波一樣的波動(dòng)，稱為引力波。

電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)種電磁波在真空中速率固定，速度為光速。

在空間傳播著的交變電磁場(chǎng)，即電磁波。它在真空中的傳播速度約為每秒30萬(wàn)公里。電磁波為橫波。通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌?，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長(zhǎng)越長(zhǎng)其衰減也越少，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)也越容易繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。

小結(jié)

（1）電子之間的引力很小，實(shí)際上不起任何作用。

（2）天體引力對(duì)電子的作用未提及。

（3）電磁波是波，天體引力也是波。

（4）輻射是電磁波的一種表現(xiàn)形式。太陽(yáng)引力對(duì)人體的照射作用也表現(xiàn)為一種輻射，其實(shí)是太陽(yáng)引力導(dǎo)致人的皮膚內(nèi)的粒子加速活動(dòng)，摩擦生熱形成的一種感覺(jué)。

（5）光做為太陽(yáng)引力的表現(xiàn)，具有折射、反射、繞射、散射及吸收的特性，光就是太陽(yáng)引力！

（6）電磁力有波譜，太陽(yáng)引力也有波譜并可歸入電磁力可見(jiàn)光部分。

3 關(guān)于“光電效應(yīng)”的解釋

維基百科：光電效應(yīng)是指光束照射在金屬表面會(huì)使其發(fā)射出電子的物理效應(yīng)。

1887年，赫茲在做證實(shí)麥克斯韋的電磁理論的火花放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。赫茲用兩套放電電極做實(shí)驗(yàn)，一套產(chǎn)生振蕩，發(fā)出電磁波；另一套作為接收器。他意外發(fā)現(xiàn)，如果接收電磁波的電極受到光線的照射會(huì)放射出火花，特別是紫外線的照射，火花放電會(huì)變得更容易產(chǎn)生。曹天元講的更有文學(xué)性，一旦有光照射到那個(gè)缺口上，那么電火花便出現(xiàn)得容易一些。當(dāng)光照射到金屬上的時(shí)候，會(huì)從它的表面打出電子來(lái)。原本束縛在金屬表面原子里的電子，不知是什么原因，當(dāng)暴露在一定光線之下的時(shí)候，便如同驚弓之鳥(niǎo)紛紛往外逃竄，就像見(jiàn)不得光線的吸血鬼家族。對(duì)于光與電之間存在的這種饒有趣味的現(xiàn)象，人們給它取了一個(gè)名字，叫做“光電效應(yīng)”。

赫茲的論文《紫外線對(duì)放電的影響》發(fā)表后，引起物理學(xué)界廣泛的注意，許多物理學(xué)家進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

其中包括威廉·霍爾伐克士、奧古斯圖·里吉、亞歷山大·史托勒托夫等等。他們進(jìn)行了一系列關(guān)于光波對(duì)于帶電物體所產(chǎn)生效應(yīng)的研究調(diào)查，特別是紫外線。這些研究調(diào)查證實(shí)，剛剛清潔干凈的鋅金屬表面，假若帶有負(fù)電荷，不論數(shù)量有多少，當(dāng)被紫外線照射時(shí)，會(huì)快速地失去這負(fù)電荷；假若電中性的鋅金屬被紫外線照射，則會(huì)很快地變?yōu)閹в姓姾?，而電子?huì)逃逸到金屬周?chē)臍怏w中，假若吹拂強(qiáng)風(fēng)于金屬，則可以大幅度增加帶有的正電荷數(shù)量。

約翰·艾斯特和漢斯·蓋特爾，首先發(fā)展出第一個(gè)實(shí)用的光電真空管，能夠用來(lái)量度輻照度。艾斯特和蓋特爾將其用于研究光波照射到帶電物體產(chǎn)生的效應(yīng)，獲得了巨大成果。他們將各種金屬依光電效應(yīng)放電能力從大到小順序排列：銣、鉀、鈉鉀合金、鈉、鋰、鎂、鉈、鋅。對(duì)于銅、鉑、鉛、鐵、鎘、碳、汞，普通光波造成的光電效應(yīng)很小，無(wú)法測(cè)量到任何效應(yīng)。上述金屬排列順序與亞歷山德羅·伏打的電化學(xué)排列相同，越具正電性的金屬給出的光電效應(yīng)越大。

約瑟夫·湯姆孫于1897年4月30日在大不列顛皇家研究院的演講中表示，通過(guò)觀察在克魯克斯管里的陰極射線所造成的螢光輻照度，他發(fā)現(xiàn)陰極射線在空氣中透射的能力遠(yuǎn)超一般原子尺寸的粒子。因此，他主張陰極射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，后來(lái)稱為電子。

匈牙利物理學(xué)家菲利普·萊納德于1900年發(fā)現(xiàn)紫外線會(huì)促使氣體發(fā)生電離作用。由于這效應(yīng)廣泛發(fā)生于好幾厘米寬區(qū)域的空氣，并且制造出很多大顆的正離子與小顆的負(fù)離子，這現(xiàn)象很自然地被詮釋為光電效應(yīng)發(fā)生于在氣體中的固體粒子或液體粒子，湯姆孫就是如此詮釋這現(xiàn)象。1902年，萊納德又發(fā)布了幾個(gè)關(guān)于光電效應(yīng)的重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一，借著變化紫外光源與陰極之間的距離，他發(fā)現(xiàn)，從陰極發(fā)射的光電子數(shù)量每單位時(shí)間與入射的輻照度成正比。第二，使用不同的物質(zhì)為陰極材料，可以顯示出，每一種物質(zhì)所發(fā)射出的光電子都有其特定的最大動(dòng)能（最大速度），換句話說(shuō)，光電子的最大動(dòng)能于光波的光譜組成有關(guān)。第三，借著調(diào)整陰極與陽(yáng)極之間的電壓差，他觀察到，光電子的最大動(dòng)能與截止電壓成正比，與輻照度無(wú)關(guān)。

由于光電子的最大速度與輻照度無(wú)關(guān)，萊納德認(rèn)為，光波并沒(méi)有給予這些電子任何能量，這些電子本來(lái)就已擁有這能量，光波扮演的角色好似觸發(fā)器，一觸即發(fā)地選擇與釋出束縛于原子里的電子，這就是萊納德著名的“觸發(fā)假說(shuō)”。在那時(shí)期，學(xué)術(shù)界廣泛接受觸發(fā)假說(shuō)為光電效應(yīng)的機(jī)制。可是，這假說(shuō)遭遇到一些嚴(yán)峻問(wèn)題，例如，假若電子本來(lái)在原子里就已擁有了逃逸束縛與發(fā)射之后的動(dòng)能，那么，將陰極加熱應(yīng)該會(huì)給予更大的動(dòng)能，但是物理學(xué)者做實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有測(cè)量到任何不同結(jié)果。

1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn)》，對(duì)于光電效應(yīng)給出另外一種解釋。他將光束描述為一群離散的量子，現(xiàn)稱為光子，而不是連續(xù)性波動(dòng)。對(duì)于馬克斯·普朗克先前在研究黑體輻射中所發(fā)現(xiàn)的普朗克關(guān)系式，愛(ài)因斯坦給出另一種詮釋：愛(ài)因斯坦認(rèn)為，組成光束的每一個(gè)量子所擁有的能量等于頻率乘以普朗克常數(shù)。假若光子的頻率大于某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來(lái)使得一個(gè)電子逃逸，造成光電效應(yīng)。愛(ài)因斯坦的論述解釋了為什么光電子的能量只與頻率有關(guān)，而與輻照度無(wú)關(guān)。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會(huì)產(chǎn)生一些高能量光子來(lái)促使束縛電子逃逸。盡管光束的輻照度很強(qiáng)勁，假若頻率低于極限頻率，則仍舊無(wú)法給出任何高能量光子來(lái)促使束縛電子逃逸。

愛(ài)因斯坦的論文很快地引起美國(guó)物理學(xué)者羅伯特·密立根的注意，但他也不贊同愛(ài)因斯坦的理論。之后十年，他花費(fèi)很多時(shí)間做實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，增加陰極的溫度，光電子最大能量不會(huì)跟著增加。他又證實(shí)光電疲勞現(xiàn)象是因氧化作用所產(chǎn)生的雜質(zhì)造成，假若能夠?qū)⑶鍧嵏蓛舻年帢O保存于高真空內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象了。1916年，他證實(shí)了愛(ài)因斯坦的理論正確無(wú)誤，并且應(yīng)用光電效應(yīng)直接計(jì)算出普朗克常數(shù)。密立根因?yàn)椤瓣P(guān)于基本電荷以及光電效應(yīng)的工作”獲頒1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

黑體輻射：黑體是一種理想的物質(zhì)；它能百分百吸收射在它上面的輻射而沒(méi)有任何反射；使它顯示成一個(gè)完全的黑體。在某一特定溫度下。黑體輻射出它的最大能量。普朗克輻射定律則給出了黑體輻射的具體譜分布，在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)和單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)輻射出的能量

普朗克常數(shù)記為h，是一個(gè)物理常數(shù)，用以描述量子大小。在量子力學(xué)中占有重要的角色，在不確定性原理中，普朗克常數(shù)有重大地位。馬克斯·普朗克在1900年研究物體熱輻射的規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，只有假定電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份地進(jìn)行的，計(jì)算的結(jié)果才能和試驗(yàn)結(jié)果是相符。這樣的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，v為輻射電磁波的頻率，h為一常量，叫為普朗克常數(shù)。

粒子位置的不確定性×粒子速度的不確定性×粒子質(zhì)量≥普朗克常數(shù)。

小結(jié)

（1）都把光做為一種特殊的物質(zhì)對(duì)待了。

（2）“光照在缺口上”正是太陽(yáng)引力對(duì)缺口內(nèi)的電子起了吸引作用，導(dǎo)致電子跳躍起來(lái)。就像布朗運(yùn)動(dòng)里的小粒子被天體引力作用導(dǎo)致“無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)”一樣。

（3）紫外光是太陽(yáng)引力最強(qiáng)的部分。人的眼睛的意識(shí)將可見(jiàn)光的顏色分為赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫來(lái)對(duì)應(yīng)不同波段的太陽(yáng)引力；色盲的人為什么看到的顏色與別人不同，是其自身眼睛感受顏色的粒子發(fā)生了偏差。如果我們都和他一樣發(fā)生偏差，那我們一樣看到的“紅”是“綠”了，所以顏色只是人眼的感覺(jué)罷了。

（4）光電子、光子、光量子都是電子。光里面只有引力沒(méi)有光子。

（5）太陽(yáng)引力強(qiáng)當(dāng)然“打出”（應(yīng)是吸引）的電子數(shù)目就多。

（6）這部分“跳躍的電子”表現(xiàn)的是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，普朗克常數(shù)是掌握其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的非常有用的數(shù)值。

（7）黑體輻射是由于太陽(yáng)引力導(dǎo)致黑體內(nèi)的粒子加速運(yùn)動(dòng)摩擦生熱而積聚的能量。

（8）不確定性原理正是由于太陽(yáng)引力的介入導(dǎo)致的。

4 關(guān)于波粒二象性的解釋

辭海：微觀粒子的基本屬性之一，它們有時(shí)顯示出波動(dòng)性（這時(shí)粒子性較不顯著），有時(shí)又會(huì)顯示出粒子性（這時(shí)波動(dòng)性較不顯著），在不同條件下分別表現(xiàn)出波動(dòng)或粒子的性質(zhì)。這種量子行為稱為波粒二象性。

1909年愛(ài)因期坦就有了光的波粒二象性的思想，愛(ài)因斯坦不僅最早將粒子特性賦予光波，而且還最早將波特性賦予了理想氣體分子?？梢哉f(shuō)，是愛(ài)因斯坦最早注意到了物質(zhì)的波粒二象性。由于波粒二象性被證明是自然界中一切物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最基本的量子特性，因此愛(ài)因斯坦的這一發(fā)現(xiàn)甚至比他的相對(duì)論更為重要。愛(ài)因斯坦嚴(yán)格證明了輻射，即光子具有波粒二象性，并指出了已被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的普朗克輻射公式同時(shí)包含了輻射的這兩種對(duì)立的屬性。光的波粒二象性的發(fā)現(xiàn)也許是愛(ài)因斯坦對(duì)量子理論所做出的最大貢獻(xiàn)，它首次揭示了光的量子特性，即光不僅具有波動(dòng)性，同時(shí)也具有粒子性。正是光的波粒二象性概念進(jìn)一步引導(dǎo)德布羅意提出物質(zhì)波假說(shuō)，將光子的波粒二象性賦予了所有物質(zhì)粒子，并最終促使薛定諤建立了量子理論的波動(dòng)力學(xué)形式。

小結(jié)：

（1）太陽(yáng)引力具有波的特性，因而可以在沒(méi)有介質(zhì)的空間中傳播。

（2）太陽(yáng)引力進(jìn)入大氣層后，才具有波粒二象性。

（3）電子受原子核內(nèi)強(qiáng)力的作用很難逃逸出原子，同時(shí)又受天體引力的作用，而上下振蕩，必然具有波動(dòng)性。

（4）天體引力是電子振蕩的根本原因，是其它任何力起作用的前提條件。

5 結(jié)語(yǔ)

有沒(méi)有引力的說(shuō)法其實(shí)并不影響太陽(yáng)永遠(yuǎn)的光芒。因?yàn)閭ゴ蟮奈锢韺W(xué)家們做著的都是偉大的實(shí)驗(yàn)和精密的計(jì)算，因而發(fā)現(xiàn)了"跳躍的電子"。愛(ài)因斯坦的簡(jiǎn)潔而美麗的能量公式也不會(huì)因此而失去任何光澤。也正是有了幾代科學(xué)家的共同努力和不懈的探索，才創(chuàng)造了當(dāng)今物理世界的輝煌成就。

但是困擾物理界的"光"被人眼的意識(shí)所迷惑，真正起作用的卻是其光環(huán)里隱藏著的太陽(yáng)引力。太陽(yáng)引力與電磁力一樣具有所有波的特性，太陽(yáng)引力只是在進(jìn)入地球物理世界后才具有波粒二象性。光電效應(yīng)即是太陽(yáng)引力的明顯表現(xiàn)，因天體引力對(duì)微觀世界的作用被長(zhǎng)期忽略而知其然不知其所以然。天體引力是物理界所有力的根本，不能因其微小而被忽視！。

參考文獻(xiàn)

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