宇宙初期氘氫原子太初合成新觀點(diǎn)

彭壽斌　彭飛

摘要：文章結(jié)合宇宙天文觀測、恒星成因研究和原子結(jié)構(gòu)研究的最新成果，通過反演追根，得出太初氘原子是“宇宙初期的祖中子微粒，在長期的碰撞運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)過‘巴格寥夫變形，轉(zhuǎn)化成微粒電荷，微粒電荷在自然條件下經(jīng)過四級(jí)組合順序演化，最后生成了充滿整個(gè)宇宙空間的氘原子”，氘原子形成的氫云聚合成恒星。

關(guān)鍵詞：氫原子成因；祖中子；正電荷子；負(fù)電荷子；電子體 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P159 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0001-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.001

1 概述

恒星燃燒的氫是哪里來的？對于這個(gè)問題，學(xué)術(shù)界大致有四大觀點(diǎn)：一是宇宙并非永恒存在，而是上帝在過去某個(gè)特定時(shí)刻根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)造的；二是先天客觀存在的；三是在宇宙大爆炸后，溫度降低到30億℃時(shí)，氫核和中子結(jié)合成了氦核，并形成一些中間產(chǎn)物氘核和其他的原子核；四是英國科學(xué)家邦迪、霍伊爾和戈?duì)柕绿岢龅摹胺€(wěn)恒態(tài)宇宙觀”，宇宙通過一種尚不可知的機(jī)制，不斷地從虛無中產(chǎn)生出新物質(zhì)。上述理論觀點(diǎn)都不能完美、系統(tǒng)地解釋宇宙先期氫原子的成因。

2 原子核結(jié)構(gòu)的探索分析

2.1 氫原子有內(nèi)在神秘的精微結(jié)構(gòu)

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，小小的原子核能產(chǎn)生出很多微小粒子。通過對這些微小粒子的帶電性分析，發(fā)現(xiàn)它們有的顯正電、有的顯負(fù)電、有的顯中性。它們所顯示的電性正好符合正電荷與負(fù)電荷形成的三種組合。通過對質(zhì)子、中子、π介子等大質(zhì)量粒子的分析，發(fā)現(xiàn)這些粒子的質(zhì)量多是電子質(zhì)量的倍數(shù)。已確定中子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1938倍；質(zhì)子比中子少一個(gè)電子。在原子核反應(yīng)中，中子與質(zhì)子可相互轉(zhuǎn)化，電量轉(zhuǎn)化是以電子電量為單位，質(zhì)量轉(zhuǎn)化也是以電子質(zhì)量為單位。由上述各種特征綜合分析，推測中子可能是由正電子與負(fù)電子或類電子體構(gòu)成的微粒。

2.2 原子核研究的深入

隨著原子核研究的進(jìn)一步深入，相繼發(fā)現(xiàn)了電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子等。中微子不帶電，μ子和τ子帶電，而且都有反粒子。所有的輕子，不論大小，它們所顯示的電性同樣限于中性、負(fù)電性和正電性三種類型。這些小粒子都存在弱相互作用，不穩(wěn)定，易衰變。衰變時(shí)，電量轉(zhuǎn)化都是以電子電量為單位。根據(jù)上面粒子變化中電荷、電性的規(guī)律性變化，推測電子體應(yīng)是由一些更小的基本微粒，正電荷子與負(fù)電荷子構(gòu)成。這樣就可以解釋小小的原子核能產(chǎn)生出的多種中性粒子、負(fù)電粒子和正電粒子的問題。所有的粒子都是由不同數(shù)量的正電荷子與負(fù)電荷子構(gòu)成的組合體。

2.3 氫原子的成因新論

在2.1與2.2的理論基礎(chǔ)上，再逆向推理追蹤宇宙初期氫原子的形成類別、原因、過程和機(jī)理。

2.3.1 宇宙初態(tài)：宇宙初期，無限宇宙空間內(nèi)充滿著一種高速運(yùn)動(dòng)的原始微?！嬷凶樱ㄓ胮.表示）。該粒子體積極小，質(zhì)地堅(jiān)硬；不帶電荷，沒有引力；沒有電場，沒有輻射。上面的這些粒子特性，使得先期宇宙處在無上限長期的穩(wěn)恒狀態(tài)中。

2.3.2 正/負(fù)電荷子、中微子創(chuàng)生階段：在長時(shí)間的穩(wěn)定過程中，一次偶然的機(jī)會(huì)，兩個(gè)祖中子發(fā)生了完全非彈性碰撞，兩個(gè)粒子在結(jié)合后出現(xiàn)了異化變形，其中的一個(gè)祖中子成了正電荷，對應(yīng)的另一個(gè)祖中子就成了負(fù)電荷，二者帶有1.6×10-19庫侖的相反電量。正電荷子與負(fù)電荷子在超強(qiáng)靜電引力的作用下結(jié)合在一起成為中微子。由于電荷的出現(xiàn)，便產(chǎn)生了電場輻射，外圍其他祖中子在電場的極化作用下，通過“異化變形”機(jī)制，由近到遠(yuǎn)，由一點(diǎn)到大空間，相繼轉(zhuǎn)化成了由正/負(fù)電荷構(gòu)成的中微子。在此階段，產(chǎn)生了正/負(fù)電荷；正負(fù)電荷產(chǎn)生了電場和引力；產(chǎn)生了電場和電場輻射；祖中子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了電場能；產(chǎn)生了以電荷子為基礎(chǔ)，以中微子為節(jié)點(diǎn)的宇宙電場和引力作用。

2.3.3 電子體合成階段：每個(gè)極性中微子都有一個(gè)正電極點(diǎn)和一個(gè)負(fù)電極點(diǎn)，這就使得中微子間的異性極點(diǎn)間有很強(qiáng)的靜電引力，這個(gè)靜電引力可使中微子進(jìn)一步組合，由于中微子有固定大小的半徑和極性矩，從而決定了中微子具有相對固定的聚合力，即閾限值。在此階段，宇宙大空間內(nèi)的中微子在進(jìn)一步聚合中，逐漸演化成遍布宇宙空間的大小相等的中性電子體（見圖1）。此時(shí)形成了以電荷作用為基礎(chǔ)，以電子體為節(jié)點(diǎn)的宇宙電場和引力作用。

2.3.4 中子形成階段：每個(gè)中性電子體都由數(shù)百萬個(gè)中微子構(gòu)成，每個(gè)電子體的緣都有數(shù)千個(gè)正/負(fù)電荷子極點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)電子體內(nèi)的正/負(fù)異性電極靠近時(shí)，電子體之間就產(chǎn)生出強(qiáng)大的靜電引力。這個(gè)強(qiáng)大的靜電引力進(jìn)一步使多個(gè)中性電子體組合成更大的粒子組合體。由于電子體有固定的半徑和極性矩，從而決定了電子體聚合成中子時(shí)具有相對固定的聚合力，即閾限值，由此決定了電子體組合成中子時(shí)只能穩(wěn)定結(jié)合1838個(gè)電子體。宇宙內(nèi)先期形成的電子體，在靜電引力的作用下，都通過這種自然方法和路徑，進(jìn)一步組合成質(zhì)量相等、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的中子（見圖2）。此時(shí)的宇宙引力場就轉(zhuǎn)化成了以電荷子為基礎(chǔ)，以中子為節(jié)點(diǎn)的宇宙電場和引力作用。

中子通過這種演化結(jié)構(gòu)，形成了宇宙內(nèi)大小統(tǒng)一的中子。由于中子是電子體的組合體，電子體是正負(fù)電荷子的組合體，因此決定了中子的可分割性和衰變性。這樣，就合理地解釋了原子核衰變中能產(chǎn)生出伽馬粒子、正電子和負(fù)電子的原因；合理地解釋了原子核在對撞中能產(chǎn)生出多種更小帶電粒子及其帶電量都是1.6×10-19庫侖的原因和所有粒子的電性限于正電、負(fù)電和中性三種類型的原因。

2.3.5 太初氘原子形成階段：氫有氕、氘、氚三種同位素。三種同位素原子核的結(jié)構(gòu)大不相同，結(jié)合能相差巨大。氕核已有一個(gè)質(zhì)子，不存在結(jié)合能的問題；氘核的平均結(jié)合能是2.23MeV；氚核的平均結(jié)合能是8.47MeV。三種原子核結(jié)合能存在巨大差異，它們的條件或許不同。

氕原子核內(nèi)有1個(gè)質(zhì)子，核外有1個(gè)電子。如果中子轉(zhuǎn)化成氕原子，需要?jiǎng)冸x出1個(gè)電子，這樣需要獲得外界提供的巨大能量，如高溫、高能粒子碰撞、外界提供的強(qiáng)大靜電引力等。在宇宙演化初期，顯然不具備上面的自然條件。因此宇宙初期應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生出氕原子。

氚原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子。生成一個(gè)氚原子核得需要有三個(gè)中子結(jié)合在一起。氚核的平均結(jié)合能是8.47MeV，原子核的熱穩(wěn)定性在萬攝氏度以上，說明氚原子是在高溫條件下生成的。在宇宙演化初期，自然不具備高溫條件。

圖3 氘原子核結(jié)

氘原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，原子核外有1個(gè)電子。生成一個(gè)氘原子核需要有兩個(gè)中子碰撞結(jié)合，只要?jiǎng)冸x出1個(gè)電子就可實(shí)現(xiàn)。在宇宙初期的自然條件下，兩個(gè)中子間存在極性靜電引力，兩個(gè)中子碰撞結(jié)合是很自然的事情。氘原子核的平均結(jié)合能是2.23MeV，體現(xiàn)的是兩個(gè)核子間靜電引力作用的結(jié)合程度。兩個(gè)中子間的引力作用，使兩個(gè)中子碰撞結(jié)合成氘核，碰撞結(jié)合的同時(shí)，中子內(nèi)的電荷斥力作用，將一個(gè)負(fù)電子排斥出體外。負(fù)電子被正電氘核俘獲就產(chǎn)生出來宇宙最早的氘原子（見圖3）。

宇宙先期形成的中子，都以這樣的方式演化成了遍布全宇宙空間的氘原子。有了氘原子，才有了高度旋轉(zhuǎn)的電子和旋轉(zhuǎn)電場，因此才有了原子溫度、宇宙溫度、原子的電磁輻射和宇宙輻射。這時(shí)的宇宙溫度應(yīng)在2.7K左右。此時(shí)的宇宙引力場又轉(zhuǎn)化成了以電荷子為基礎(chǔ)，以氘原子為節(jié)點(diǎn)之間的宇宙電場和引力作用。

2.3.6 恒星形成階段：法國天文學(xué)家和美國天文學(xué)家的研究人員發(fā)現(xiàn)在宇宙大爆炸發(fā)生之后，周圍空間內(nèi)有大量的氘原子發(fā)生電離并發(fā)光，這一發(fā)現(xiàn)證明氘可能是大爆炸之前就已存在的物質(zhì)。結(jié)合上面的推理判斷，氘原子應(yīng)該是形成恒星最初的氫物質(zhì)源。宇宙大空間內(nèi)的低溫氘原子在引力場作用下聚集，先形成低溫氫云。低溫氫云進(jìn)一步濃縮，逐漸形成有“固態(tài)低溫氘原子內(nèi)核、液態(tài)低溫氘原子包層和外部是氣態(tài)氘原子大氣層”的胚胎恒星。胚胎恒星在聚集長大的過程中，隨外圍大空間內(nèi)的氘原子相繼到來，運(yùn)動(dòng)速度不斷增大，到達(dá)時(shí)的碰撞不斷加劇，溫度不斷升高，當(dāng)外圍大氣溫度達(dá)到上萬攝氏度的聚變條件時(shí)，氘原子間就會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，恒星開始燃燒，釋放出大量的熱能，發(fā)出光亮。

在氘氫原子聚集成恒星后，恒星的距離增大了，此時(shí)的原子引力場就轉(zhuǎn)化成了天體星球物之間的引力場，這種引力場使處于場內(nèi)的所有物質(zhì)都產(chǎn)生引力，此時(shí)的引力就轉(zhuǎn)化成了以電荷子為基礎(chǔ)，以天體星球?yàn)楣?jié)點(diǎn)的宇宙電場和引力作用。這個(gè)以星球或大小物體為節(jié)點(diǎn)的作用力就是萬有引力。

3 氕與氦生成時(shí)段分析

恒星大爆炸初期，氘原子聚變生成了大量的氦，這些氦在被拋到外圍空間后，當(dāng)溫度降低就終止了進(jìn)一步聚變反應(yīng)。同時(shí)，大爆炸產(chǎn)生的輻射使周圍空間內(nèi)的氘原子分解生成氕。氦與氕混合形成了相對穩(wěn)定的氦/氕比值，即“原初氦的豐度”。關(guān)于氕與氦的成因，已在《銀河系成因推理分析》中做了論述。

4 推論

第一，大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為宇宙物質(zhì)是由小微粒演化而來的，本文通過對原子核的研究分析，逆向追蹤到天體原子物質(zhì)的演化軌跡，從而建立起了宇宙氘原子太初合成的演化模型：“宇宙早期，空間內(nèi)充滿著大量的、最原始、最簡單、最堅(jiān)硬的祖中子，這些祖中子在高速碰撞中，兩個(gè)祖中子結(jié)合成一個(gè)中微子。其中，一個(gè)中微子帶上正電荷，另一個(gè)相應(yīng)的帶上負(fù)電荷；微中子在極性靜電引力的作用下，再聚集成中性電子體；中性電子體再靠極性靜電引力作用進(jìn)一步聚集成中子體；兩個(gè)中子再在極性引力的作用下聚合生成氘原子核，同時(shí)產(chǎn)生出一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的負(fù)電子；負(fù)電子被氘原子核俘獲生成氘原子；氘原子聚集形成低溫氫云，氫云聚集成恒星”。該模型顯示了初期極微小的“祖中子”經(jīng)過逐級(jí)順序由小到大演化，最后形成了多層級(jí)核結(jié)構(gòu)的氘原子。該模型清晰地描述了太初合成氘原子的過程，明晰了祖中子、中微子、電子體、中子、負(fù)電子、質(zhì)子、氘原子、恒星天體間的直系宗親關(guān)系。

第二，使用該模型，能合理地解釋原子核在衰變（或原子核對撞）中能產(chǎn)生出“質(zhì)子、中子、r射線、π介子和中微子、μ子和τ子及其反粒子”等多種粒子及反粒子產(chǎn)生的原因；能合理解釋宇宙內(nèi)所有電荷電量大小統(tǒng)一性的原因；能合理解釋宇宙內(nèi)電子質(zhì)量、粒徑大小和電荷電量大小統(tǒng)一、穩(wěn)定的原因；能合理解釋宇宙內(nèi)中子和質(zhì)子質(zhì)量、粒徑大小統(tǒng)一、穩(wěn)定以及其間能相互轉(zhuǎn)化的原因。

第三，文中觀點(diǎn)是對恒星前世的研究與推測，是一種新觀點(diǎn)。該觀點(diǎn)正確與否，還需進(jìn)一步探討。

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作者簡介：彭壽斌（1963-），男，山東利津人，中國石化勝利油田有限公司孤東采油廠工藝研究所高級(jí)工程師，研究方向：石油地質(zhì)勘探與開發(fā)，原子物理學(xué)、地球物理學(xué)、天體物理學(xué)術(shù)研究；彭飛（1992-），男，山東利津人，中國石化新疆新春石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司計(jì)量技術(shù)中心技術(shù)員，研究方向：石油勘探與開發(fā)，理化數(shù)模制作，天文物理學(xué)術(shù)

研究。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）