袁燦倫重建《新量子力學》(十三)場是構成物質的最基本單元

作者按

層層剝開物質，最後是波動的場。由《新量子力學》得出一個最終結論：場是構成物質的最基本單元，物質、場、能量和力之間存在著互生的統一關係。

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英文版《The field meaning of wave function》已發布於《Nature》預印本網站，見文後連結。

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十三、場是構成物質的最基本單元

以上的討論還可知，物質具有波動性，波動的是廣義場(以下簡稱場)，量子就是場的波包，故可得出如下重要結論：

1、場是構成物質的最基本單元

物質有四種基本相互作用，每一種作用都是由相應的物質產生，它們是基本的場。每一種場形成相應的荷量(我把物質具有某種性質的量稱為荷量，如：質量、電量和磁矩等)，遵循疊加性、正交歸一性和等效原理。

原子核內部，其主要力場是強力場，還有電磁力場，還有弱力場，這些都是原子核的廣義場，這些廣義場也在原子核內空間波動，形成穩定的駐波，也要滿足駐波條件。當它不滿足駐波條件時，弱力場就使其發生衰變，強力場就使其發生核反應，總之就是重新組合，直到它重新形成穩定的駐波。

引力場只對物質的質量起作用，引力場形成的荷量就是物質的質量；電場只對物質的電量起作用，電場形成的荷量就是物質的電量，電子有質量和電量這兩種荷量，就有相應的引力場和電場，就是說電子是由引力場和電場構成的；而質子由引力場、電場和核力場構成；中子由引力場和核力場構成的。各種場都表現出具有能量，能量又等效為質量，有質量都會產生引力場，故所有物質都含有引力場的組成成分，都有質量這種荷量。

靜場表現出連續性，動場由於能形成波動的場而表現出非連續性，從而形成不同的物質層次。

但為什麼物質具有不可分割的層次呢？這與各種場的力程強弱有關。如核子的核力是短程的並且強度大，從而與力程長而強度小的電磁場和引力場形成的電子區別開來。質子不僅是由核力場、引力場構成，還由電磁場構成，從而有別於不帶電的中子。四種相互作用的場的不同組合，形成不同的物質層次。

波動的場構成最基本物質(視為基本粒子)，由最基本物質組合構成複合物質，複合物質再組合構成物體。

已知的電(子)就是由波動的電場構成的，光(子)由波動的電磁場構成的，都是最基本物質(粒子)，原子核內部波動的核力場構成了質子和中子，波動的弱力場構成了其它的最基本物質。多種最基本物質組合構成了複合物質，如原子，再由最基本物質及複合物質合構成了分子和離子，它們又組合構成了大的物體。

圖19 波動的場構成最基本物質，再組合構成複合物質

2、物質、場、能量和力之間的關係

物質的屬性有質量、體積、密度、電荷。物質產生場，場通過力產生能量，聚集的能量團就是物質。物質是能量的載體。

場的屬性有強度、方向、疊加性。場構成物質，物質產生能量，能量的變化產生場。四種基本作用力，相應有四種基本場。

能量的屬性有大小、密度，能量是物質做功能力的表現。

力的屬性有大小、方向、作用點、疊加性。力是物質間的相互作用，力通過場傳遞，物質受力運動表現出能量。

運動的屬性有速度、方向、疊加性。物質的運動是位置在時間和空間上的變化。

圖20 物質、場、能量和力之間的關係

如圖(20)所示，物質、場、能量和力之間的關係：

力—物質：力是物質之間的相互作用，作用力和反作用力大小相等方向相反；

力—場：場對物質相應的荷量產生力的作用；

力—能量：物質做功表現出能量；

物質—場：物質產生場；

場—能量：場具有能量；

能量—物質：聚集的能量團構成物質；

場—物質：波動的場構成物質；

物質—能量：物質具有能量，物質是能量的載體；

能量—場：能量的變化產生場。

（未完，待續）

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