質量究竟來源於哪裡?是否是異想天開
文/袁玉剛 圖/來自網際網路
質量是反映物質穩定性、存在性的物理量。質量有三個定義:一是質量是「物質的量(物體的質量等於它的密度和體積的乘積)」或「物質的量的量度」;二是慣性質量是物體慣性大小的量度(運動物體的質量與所受的外力成正比,與物體速度的變化成反比);三是引力質量是物質引力性質的量度。
愛因斯坦說:引力質量與慣性質量相同。
慣性質量不能與物質的量矛盾,物質的量與慣性質量都是隨外力的變化而變化的,不是隨速度的變化而變化。
愛因斯坦為了解釋質量隨外力的變化而變化的現象,增加了個「運動質量」概念。
以粒子為例,運動粒子的總質量一般由兩部分組成:一部分是粒子靜止質量;另一部分是粒子外在的運動質量。像光子這樣靜止質量為零的粒子叫無質量粒子,但它是有運動質量的。
圖1 粒子
粒子的運動質量是在運動過程中獲得的,這一點很好理解。靜止質量越大並且運動速度越快的物體,其運動質量就越大。如果速度接近光速.其運動質量就趨向無限大。因此,有靜止質量的物質的運動速度是無法超越光速的。
愛因斯坦已經發現了質量起源的秘密。但是他沒有面對。其實,由這種質量的可變性,就可得出物質既可以誕生也可以消亡的結論。
那麼,粒子的靜止質量來源於哪裡?
一種觀點認為粒子的質量是與生俱有的;一種觀點認為粒子在宇宙大爆炸初期出現的希格斯場中遊了一次泳就被希格斯粒子贈予了。也就是說,希格斯粒子是送子觀音,把質量送給各個粒子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,通過自相互作用而獲得質量。
目前被公認為最佳理論體系的「標準模型」指出物質的質量來自於原子,原子質量主要來自於核子,核子由夸克組成。「標準模型」預言存在62種粒子,基本都被實驗所證實。其中61種粒子的質量都來源於希格斯粒子和希格斯場。
「標準模型」用數學方法演繹宇宙問題,本來無可厚非,也非常藝術。但是,只認數學難免以偏概全。人的數學能力是有限的。大自然的奧秘是無限的。
夸克質量很小,只佔核子質量的百分之幾。其餘百分之九十幾的質量是什麼呢?科學家們說是囚禁夸克的能量。說得好!抓住了要害。既然核子百分之九十幾的質量是強行囚禁夸克的能量,即外力,為什麼不大大方方地承認核子的質量是由外力囚禁粒子得來的呢?夸克的質量也應該是外力囚禁的結果啊!這也揭示了質量的起源。外力囚禁粒子即意味著質量的誕生,根本不需要粒子到希格斯場中遊一次泳。
圖2 粒子家族
四種作用力都應該是外力。可惜,物理學家們只承認是幾種作用力把粒子或物質粘合在一起,但不承認這些作用力是外力,尤其是萬有引力。
外力如何囚禁粒子呢?我有一個旋渦模型。
原子是一個旋渦,囚禁了原子的物質質量。原子旋渦裡有吸引力叫電力;還有排斥力叫磁力。電力在旋渦面上旋聚物質,形成中心的原子核和核外的電子及邊緣的光子;磁力在旋渦極軸上分散物質,形成軸向噴發和旋渦面上的分層。
就這樣,原子旋渦力即電磁力旋聚出原子的質量,絕大部分旋聚到中心,形成原子核;少部分聚集到外圍,形成電子層。
圖3 旋渦
原子旋渦過大,電磁力控制不住了,就會解體。這就是原子裂變或衰變。β衰變是原子放出電子和中微子,緣於弱作用力。α衰變是原子放出了α粒子(氦核)和γ射線,是強相互作用。於是,我們發現了核子、電子的存在和它們的質量,也發現了電荷的起源。
核子、電子為什麼具有質量呢?因為它們有自旋,有兩極,有磁場,也是一個個旋渦。沒有旋渦就沒有質量。
光子、中微子也有自旋,有兩極,有磁場,也是一個旋渦,所以也有質量,只是質量太小了,可以忽略不計。
科學家們對原子旋渦的外力視而不見,但承認電磁力。其實,電磁力就是原子旋渦力,大同小異。
外力也可以分解原子或者激發電子、核子。例如撞擊。只是這種外力被人們發現了,而原子旋渦的外力沒有被重視。
對撞機撞擊出來的粒子有些有自旋,有兩極,有磁場,也是一個旋渦,所以有質量。
對撞機撞擊出來的超子、介子是基本粒子嗎?不是,只是一些複合粒子,轉瞬即逝或者衰變成穩定的質子、電子和光子、中微子。撞擊出來的希格斯粒子更不是基本粒子,曇花一現,怎麼能承擔給其它粒子送質量的責任呢?
最早、最普通的原子旋渦是氕,包含一個質子、一個電子和有限的光子。獨立的氕的質量是相對穩定的。氕旋渦是在宇宙旋渦力作用下生成的小旋渦,把非物質聚集在一起,製造出物質及其質量,因而充斥在整個宇宙空間。
科學家有一個真空能量的理論,我很贊成。宇宙之前就是黑黑的具有絕對零度的空間。空間也存在能量的聚散。聚則出現眾多氕旋渦,散則趨於平靜。只是一次偶然的爆發像颱風一樣打破了空間的平衡,氕旋渦越來越多,宇宙誕生了。當然,氕旋渦的囚禁質量也就穩定了。
氕旋渦裡包含一個質子旋渦和一個電子旋渦,可以衰變成一個質子和一個電子,也可以在大旋渦中聚變。如果電子被旋聚到核內,氕原子就成為中子,所以,中子離開原子核8分鐘就會衰變成質子和電子。如果中子被旋聚到核內,氕原子就成為氘或者氚。
圖4 氕
這種核聚變在恆星裡輕而易舉。恆星系是一個大旋渦。恆星系不僅能夠製造氦、氧、碳,還能製造地球上所有的元素。直至有一天原恆星大爆發,這些元素被噴發到整個恆星系,開始再次的旋聚。人類要實現核聚變,最簡單的就是在氕裡加一個中子。但直到現在,全世界的科學家仍然沒有真正實現可控核聚變,只是造出了氫彈。實踐證明,聚變是需要外力的,光靠氕的萬有引力不僅不能聚變,甚至連聚集都做不到。氫彈需要原子彈提供能量或溫度,人類可控核聚變也需要外力的支撐和約束。
物質質量的增加絕對需要外力,主要是電磁力。在我看來,強作用力可以約束、增加原子的質量,應該是電磁力的加強版。萬有引力不靠譜。
物質質量的增加也離不開暗物質。暗物質之所以暗無天日,難以尋找,主要是因為暗物質不是物質,或者說暗物質只是準物質,介於物質和非物質之間,被繼續旋進則成為物質,逸散則成為非物質。
簡而言之,質量來源於次級物質的旋渦:星球聚集和核聚變增加的質量來源於氕旋渦裡的電磁力;粒子的質量來源於宇宙之初的真空能量旋渦力。如果想不通,就拿起掃帚掃地。掃一掃就能聚集出一堆垃圾。而旋渦的最大功能就是旋聚。