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林志德发动物理学革命
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2009年12月01日

(2009-12-01 12:19:05)
标签:

物质波

波速

基元

动量

德布罗意

宇宙

杂谈

论物质波波速1米/秒与波粒两象绝对同时性

                     ——基子和电磁本源理论之三

林志德

[摘要]由于光速恒定决定了普朗克常数h的恒定,使真空中相同能量的辐射具有相等的频率,物质波与光波的区别只在于波速和波长,h 数值中已除去了光速系数3×108,这样就决定了物质波的波速必定是恒定的1米/秒。相对论学术权威的误导根本疏忽了物质波的这个最重大的特征,造成了世纪性的大谬大讹大纰漏。

[关键词]德布罗易  量子h  物质波  波速  恒定  电心  迸发  基本振动动量  波粒两象性

 

我们只要比较细致地考察著名的德布罗意公式:E=hv ,λ=h/p ,p=mu  的涵义,多想想h这个宇宙常数是怎么计算出来的,就能发觉物质波有个最显著、最基本的特征就是其具有恒定的波速为1米/秒。

因为普朗克在求解h时已经除掉了光波的恒定波速c的数值。如果我们再以h=[动量×长度]这个乘积,让它被比例因数动量p去除,得出的另一个比例因数——波长λ的数值就比通常光的波长显著见小。因为人们在用波速=[波长×频率]的公式换算时,代入的光和电磁波波长(符号为入c)的数据早已乘上了3×108。既然光的波速c是恒定的,c/(3×108)等于1米/秒,那么,物质波的波速就只能是恒定的1米/秒。相对论学术权威的误导根本疏忽了物质波的这个最重大的特征,造成了世纪性的大谬大讹大纰漏。以至现在许多人要惊诧怎么会有恒定的物质波波速1米/秒,以及最小频率1周期/秒、波数1波/米、最大波长1米,这归根结底出于对h的深刻意义理解不够,让物质波波速1米/秒在眼皮底下溜掉了。

这样一个按初中学生的数学常识容易发觉的数值,怎么可能会被荒唐地埋没80年呢?我认为学术权威的误导是主要原因。说重的物体比轻的物体下落的速度快,亚里士多德可以用这样一个显而易见的错误和荒谬的主观臆测统治西方经院学派达两千多年,就是因为他在学术界具有的权威性。所以对于物质波波速确实被疏忽80年的问题不必大惊小怪。我们反而应该感到庆幸,一个特大的谬误在古代可以流传两千多年,而在现代只能流传80余年,这充分表明我们人类进步的速率大大提高了。

但是目前由于时间元空间元和物质基元粒子(简称基子)的观念还没有得到公认,人们对时空元和基子的概念还难以接受,所以我必须对物质波波速问题作反复的充分的证明。

众所周知,普朗克求解出h数值的关键步骤是把方程组化简为:h3=(1.2803×48πk4)/(7.061×10-15c3 )①和 h=4.9651×0.294k/c (π=3.14)②。由①-②方程组一目了然,在h的数值中确实除掉了光速因数3×108。⑴可见,h之所以能成为宇宙常数,正是取决于c的恒定。

在美国pssc物理教材中有个高中生必须做的实验—[氢光谱和普朗克常数],导言说:“氢原子光谱给我们提供了一个理论和实验相比较的良好机会,在这个实验里,你需要测出氢原子光谱中三条谱线的波长。根据这些波长和原子的能级之间的数值关系,你可以计算出普朗克常数”。⑵该实验中,中学生按求解h的公式计算,最后求得的数值总是hc的乘积再除以3×108。实际上,最大的最有权威的科学家在测量出最精确的普朗克常数时,他最后的计算步骤都必须与中学生同样。

按初等数学常识,设未除去c的普朗克常数值为3×108h,则有  h=3×108h/3×108 。那么,在相等的频率下,光波的波长是要乘上光速系数的,不需除去3×108 ,于是有 λc=3×108 h/mu  ;物质波波长由于没有乘上3×108 ,只能是 λu=3×108h/3×108 mu =h/mu  ,在正好是德布罗意公式。由E=hv可见,真空中相同能量的波动辐射具有相等的频率,那么,在相等的频率下,光波的波长就是物质波的波长的3×108倍,这样,物质波的波速只能是光波波速的3×108分之一,为1米/秒,并且随光速的恒定而恒定。由于h也是恒定的,按德布罗意公式计算出来的光波与物质波的频率总是对应相等的。这样,我们就应该确认:不管是什么频率的光波,它在真空中的传播速度是3×108米/秒;同样,不管是什么频率的物质波,它在真空中的物质载体上的传播速度是1米/秒。因此,物质波的性能与光波的性能决不是相同的,它们在传播的速度和传播的空间区域、所处地位及载体等方面的性能具有极其重大和深刻的区别。现在,终于可以给物质波的波速没有任何选择而只能恒定地为1米/秒,建立斩钉截铁的证明和无可置疑的认定了。

事实上,所有物理书在介绍物质波的常识时,都解释因为干涉衍射现象是物质粒子波动过程的印记,为了观察到普通光线的衍射,窄逢的宽度(或光柵的逢距)就不能比光的波长大得太多,太多了就观察不到。在所举的大量例题中,都是计算出来的物质波波长要比普通光线的波长小了数百万倍,因此无法进行人工刻制窄逢,只有利用晶体来作光柵。虽然这些例题的计算方法和原理存在严重错误,但至少还是强调了物质波的波长极短的特征。

关于物质波的特征理论是非常关键的具有极其巨大的理论和应用价值的,不澄清它,我们就无法真正理解辐射机理和波、粒两象性问题,无法认识电子是负电荷的电心和正电荷的的电身组合结构的偶极振子,更无法理解宇宙中的惯性物体是如何取得并保持动量的。例如地球是惯性物体,它没有发动机,也不是永动机,那么它能够不停地围绕太阳转的动量是从那里来的?这样的问题至今是无法解释的。

1923年,德布罗意公爵提出物质波概念,以区别于人们通常所研究的光波和电磁波。在当时的历史条件下,人们无法解悟普朗克常数h的性质,又产生了光电效应的错觉,误把负电荷当成了电子。所以公爵关于物质波的灵感和想象,在概念上势必存在许多模糊不清的地方。可是当爱因斯坦把E=hv填塞成了E=mc2=hv,公爵的本初想法就被强暴扭曲了,天才的灵感洞见被封杀堵死了。物质波概念的理论和应用价值也就等于了零。一位尚未经历生活艰辛磨练的象白马王子般单纯皎洁的贵族青年学者的朦胧创见意外得到权威的支持赞扬后,过度的喜悦和满足就会窒息创见。这正如匈牙利人亚诺什要是被高斯收留,他就不可能独立发现双曲线几何空间。而经历过生活艰辛磨练的权威的支持又是别有用心的,权威是要掩饰自己理论的破绽,并乘机宣扬自己的见解。

所以我们现在要问物质波与电磁波究竟有什么区别?究竟有什么应用价值?就必须回到德布罗意初衷想法上。诺贝尔奖获得者、意大利物理学家塞格莱写的一部优秀的现代物理学说史中有极其中肯的介绍:“德布罗意的革命性的思考,开始于如下的矛盾:‘一方面,光的量子学说未能尽如人意,因为它解释光微粒的能量所用的W=hv方程式中含有频率v。纯粹的微粒说中找不到任何依据能使我们说明频率,单是为了这一项理由,在光的问题上我们就被迫同时引入微粒思想和周期性思想。另一方面,电子在原子中的稳定运动的确定引入了整数。直到今天,物理学上唯一包含整数的现象就是干涉和正常的振动模式。这件事实告诉我:不能把电子认为是单纯的微粒,必须也赋予它周期性的特征。’”⑶

这段概括公爵初衷思想精华的话引用得好极了!可见德布罗意原本是要对爱因斯坦理论提出质疑。他发现爱因斯坦推导光量子的数学公式的分母项是依靠对频率的微分,而基本数学常识是:频率、周期是整数,整数的微分是1,也就是说整数的微分不能是无穷小,爱因斯坦的公式把整数的微分定义为无穷小,就意味着他完全抹杀了电子运动和辐射的周期性特征,犯了一种很低级的常识性错误。

德布罗意抓住“物理学上唯一包含整数的现象就是干涉和正常的振动模式”。认定电子在原子外层的发射显示它是个周期性波动的谐振子。于是他写出了公式  pλ=h  。仔细一看,这就是普朗克他们当年在反复推敲其中意义的量纲等价变换式:h =[动量×长度]  。而今我们可以发觉,这里的动量需要保证周期性和频率整数,它和波长相互制约又必须共同满足能量具有基元数值,它就不能是任意数值,而必须是一个固定不变的基元性物理量的整倍数。当初,德布罗意如果沿着这条思路前进,大有可能闯入物质结构基元层次、洞见世界本原图景,但是他的创见被相对论权威扼杀于摇篮之中。本来,物质波的概念已经形象化地表征,确确实实存在一个有机动性的原动力性的物质实体微粒,在以周期性的振动有规律地以发波形式辐射着最微小的物质微粒——基子。但是物质实体这样的现象本质,后来却被人们说成它是一种捉摸不定的虚幻飘渺的几率与几率平方的波动。

我坚信人类定将在21世纪之初明白,物质波的真相是物质基元粒子在被一个有原动力性的自发博动机体的物质基本粒子迸发时,发生在这个物质粒子贴身空间中的极其细微的波动形态和能量输运现象。这样的波动使得物体有了改变运动速度的动量。请注意在这里我特别采用“迸发”一词,来表明波动发生在物质粒子贴身的空间中,而发射、辐射则是把基本粒子外层空间中的基子撞击出去。

物质波的真相表明,辐射是由原子外层的边际电子发动的,辐射中总是有一条紧紧蜷曲成简直没有体积的物质基子链在震荡、在搏动,这链上的基子能够与暗物质空间元互动而产生量子跳跃,因此它们是超越基子,是永恒的震荡物体,它们的存在纯属宇宙的造化,也就是说,它们是由宇宙经过无限漫长的演化造就的。这条超越基子链就是电子的精髓和心脏,我把它叫做电心。

根据对普朗克常数性质及辐射机理的深刻剖析,我发现电心是由1.5092×1033个物质基元粒子排列而成的,我把这种珠子项链状的排列称为基子链。这些基子占据1米长的空间元,也就是每一个基子都被框定在体积为(6.626X10-34米)3格子中,这种格子网络就是由独立存在于物质系统外部的彼岸的暗物质的基元分布隔成的宇宙空间元网络。这个网络不是僵硬的,而是富有弹性可以高度扭曲的。并且网络局部的扭曲以光速向四周传播。格子网络的扭曲形变使框中的基子卷曲成极细的右旋的螺线管形状,螺线管又盘向蜷缩成简直没有体积的右旋的微粒。这个微粒就是电子的心脏,简称电心。意思就是像动物那样,电子具有心脏,能够跳动与震荡。就象动物心脏的搏动赋于动物以体力,电心的博动赋于电子机体以活力,具有发射和吸收的本领。而电心之所以能够跳动与震荡的原动力来源于基子与暗物质空间元弹性扭曲形变之间的互动,因此电心是能够永久地博动的。就象心脏的质量不等于动物整个身体的质量,电心的质量也远小于电子整体的质量。所以,电心的真实质量是(1.5092×1033)×(4.480X10-68千克)=6.761X10-35千克。

电心 的形状是伸展开来为1米长度的盘向蜷缩的螺线管。打个形象化的比喻,电心像一条极细的1米长的蜷曲盘龙在空间元中不停地穿行盘旋。这条盘龙总共有(1.5092×1033)个关节,假使它在每秒一个周期的盘旋中每个关节都能迸发身边的基子,那么它最大的发射频率是(1.5092×1033)赫兹。当然,如此极端高的基子集结密度在地球人的观察范围里是不可能有的。电心每个周期的盘旋速度是1米/秒,因此,电心具有恒定的冲量6.626 X10-34牛顿秒或动量6.626 X10-34千克米/秒。电心基子链的内外侧空间元网络中,聚居着大批基子,当基子的密度打破平衡时,电心就要发射、迸发或吸收基子。但电心只能一格一格地迸发身旁的基子。电心在每一格迸发中的动量和冲量是固定不变的,总是6.626X10-34千克米/秒,这是一个具有重要意义的物理量,我把它称之为基本振动动量。因此电心发射出的或迸发出的每一个基子均携带固定的能量基元。这个道理就像大炮不论是射击出炮弹还是放空炮,大炮撞针的动量和冲量不变,撞击的时间间隔也固定。

所以物质波的真相就是发生在1米长的一条由1.5092×1033个物质超越基子组成的蜷曲链上呈现的迸发和波动。迸发出来的基子沿着蜷曲链附近的空间波动,这些迸发波动的基子具有推动物体运动的动量。这真相决定了物质波的波速是1米/秒、波长最短为6.626X10-34米、最长为1米。而电磁波辐射真相是:原来被吸引在1米长的蜷曲的物质基子链的外层空间元中作曲线穿行的普通基子被撞击而发射了,它的原始的穿行速度在宇宙空间时就完全伸展开来,这个原始速度是所有单个的物质基子穿行宇宙空间的天然的速度,它等于光速。因此,电磁波的最大波长是3X108米。两种波的可能的最高频率均为1.5092X1033赫兹。

物理学教材在解释用实验室型的振动系统即无法证明也无法否定h正确性的原因时,强调大质量的物体无法极快地振动,说“只有在原子大小的天线上电子才能振动得这么快(3×1014周/秒)”。⑷在解释物质波时又强调物体质量越巨大就振动频率越高、波长越短,许多科普书上举例说地球振动波长是小得出奇的3.6×10-63米、频率高达8.4×1070次/秒。现代物理学理论基础就这样被相对论统治搞得谬误丛生、矛盾百出,该是拨乱反正、廓清辞辟的时候了!

中国最常见的大学教科书,程守洙、江之永主编《普通物理学》中有一个很的典型例题:一颗质量m=0.05kg的子弹,以速率u=300m/s运动着,可计算出子弹的德布罗意波波长=4.4X10-35米、频率=6.7X1036Hz ⑸。中国杰出青年学者齐绩先生的光辉著作《新物理学》中对这个例题作了深入精彩的剖析,尖锐鲜明地揭示了蒙混在答案中的极其荒唐的谬误。齐先生根据公认的振动方程的精确演算证明,无论振幅取什么数值,结果都是子弹的速度或者受力的程度达到极端荒唐的数值,例如当振幅按与波长相比显得很大的1.0X10-10米时,子弹的速度竟达到4.2X1027米/秒,而当振幅取与波长比较相称的极小数值1.0X10-35米时,虽然算得子弹较合理的速度为420米/秒,但更大的荒唐出现了,这意味着子弹的加速度为1.76X1040米/秒2,子弹的最大受力为8.8X1038牛顿⑹。由此看来,物质波问题是相对论误导的矛盾最尖锐、荒谬最深重的物理学灾区。在人们的常识中,质量巨大笨重的物体抗震而不显示强的波动性,相对论的物质波观念却是物体越笨重越振动得厉害,这完全背离了人们从客观实践中获得的常识。

问题集中到对于物质波动量mu的性质究竟怎样理解,我认为性质主要是指物体获得的动量的改变量。还有质量m是指什么实体也被误导得混乱不堪,比如大炮发射一枚炮弹,究竟是指大炮、撞针、炮弹、弹头等哪个东西的质量m呢?在我上文引用齐绩先生剖析的子弹例题中,我要指出:如果子弹以u=300米/秒作匀速运动,即速度的改变量是零,那么,子弹的动量改变量mu=0,就没有振动和波动现象发生。对于质量大的物体,很小的动量的改变量使它的速度的改变量微乎其微,因此质量大的宏观物体就振动得慢。我再以子弹例题探讨:如果1秒时间后,子弹减速为200米/秒,子弹的动量改变量为5公斤米/秒,受到的阻力为5牛顿,5公斤米/秒÷6.626X10-34公斤米/秒≈7.5×1033,计算表明子弹在1秒钟的减速过程中损失了推动它前进的7.5×1033个基子,但这些基子是由子弹中的极大数量的原子的边际电子的电心在各自的波动中迸发的,每个电心的平均迸发量即频率是很低的,因此这不是一颗子弹整体宏观振动频率是7.5×1033个赫兹。而光波的频率是按一个电子的每秒平均发射量计算的。必须明确: 7.5×1033基子集群中的每一个的迸发及其与阻力基子抵销,都是每一条1.5092×1033个超越基子链与时空元互动的作用。因此7.5×1033迸发基子的惯性作用力是5牛顿,但它们本身的质量只有3.26 X10-34 千克。这颗子弹减速后质量只减少了3.26 X10-34 千克。可见宏观物体提速后质量的增加微乎其微,因此牛顿动量定理对于远小于光速的物体运动是完全适用的。

当年薛定谔大师设想德布罗意动量是量子化的,应该写成nmu,,其中n为整数,这很英明。但既然是量子化,就必须确定一个完全可以印证电子运动周期性的基本的或基元性的数值,否则,量子化的概念就是意义模糊价值不大的。现在我们就可以确认:m0u0=6.626X10-34千克米/秒。这个数值就是物质基本粒子的基本振动动量、是有效发射、迸发和波动的动量。这样我们就能很方便地从物体运动速度的变化中计算出它获得了多少个迸发的基本动量元了。

实际上,动物都具有发力即迸发出基子波动做功的本领,例如人的功率是3.313公斤米/秒、马的功率是33.13公斤米/秒,表明人每秒可迸发出5×1033个方向一致的有序基子,马可迸发出5×1034个,是人的十倍。但由于迸发出来波动的基子们的重量实在太微小,因此人类一直没有想到力量与能量都是实物基子所携带和传递的,它们本身也有质量。

所以,我们对于物质波真相形象而又比较深刻的理解应该是:一个物体中电子的电心迸发或吸收的一个物质基元粒子以1米/秒的速度沿电心贴身的空间网络传播,这个物体就获得了一个产生加速度的基本动量元m0u

现在所有物理学教科书都有电子的波动性显示的图象与光的双缝衍射实验中的图象相当,区别仅在于电子的波长极小。有个著名的量子学派据此得出结论:“在空间、时间中发生的微观过程和经典的因果律不相容”⑺。

由于双缝衍射实验显示一个微观粒子可以同时通过两个缝隙,许多人就以为存在着一个荒诞的世界,所谓的电子显得没有实体而只是一列莫名其妙的波动。有一本著名的科普书解释说:“被描述为一种波的一个电子从一个靶场那里弹开,产生了波纹向左向右扩散。在进行观察,判定电子向哪个方向偏转之前,必须认为是有两个幽灵世界(或两个幽灵电子)共存于一种非实在的混合状态中。若进行观察,其中的一个幽灵就立刻消失了,与它相关的波也立刻崩溃了”⑻。按这一种量子论的逻辑,一个人或一只猫,都是与电子一样以50比50的概率处于半人半鬼、半死半活的幽灵般的混合状态。

爱因斯坦虽然反对这样的说法,但却认为实体的存在是相对的,不同时的,比如电子在有些时候或场合是粒子,在有些时候或场合是波。最著名的相对论宣传大师阿西摩夫有段著名的辩解:“爱因斯坦认为,光是以量子的形式(光子)穿越空间的,这样,他就复活了光的粒子概念。但这是一种新的粒子,它兼有波的性质和粒子的性质,有时它显示出这一种性质,有时显示出那一种性质。

这种说法曾经被认为是自相矛盾,甚至是神秘莫测的,好象光的真正本性完全不可能被人了解似的。可是事情并不是这样。打个比方说,一个人有许多种身份:丈夫,父亲,朋友,商人。根据他所处的场合和当时的环境,他的行为可以分别是一个丈夫,一个父亲,一个朋友,或者一个商人。”⑼现在看来,这完全是一种“淘糨糊”式的巧言诡辩。因为现在讨论的问题是在说这一个人是半人半鬼、半死半活的幽灵,你说他的社会身份最多,只是在说他还是一个人并不是鬼,这样你根本没有解释他为什么显得是个幽灵的问题。这个现象表明深刻现代物理学陷入了否定逻辑和理性的无奈之中。

现在我们可以相当透彻地理解和解释所有物质粒子实体的波粒两象是绝对性的、同时性的客观存在。原来,从物质基本粒子源发射出来的并不是一个孤单的粒子,而是一股高能粒子流。打头的与后续的高能粒子都要把集结在它的基子链外层空间的基子群向前抛射出去。数量巨大的物质基子群自然会以相同的概率分别通过两条缝隙形成衍射图象。而作为发射机器的超越基子链例如电心、中微子等,它们的去向并不重要,它们很可能径直从两条缝隙的中间穿了过去,或者被屏幕所吸收了。我们在实验中观察的电子束实际是电心束,因为细晶体粉末或薄金属片的缝隙比宏观的光栅缝隙要小了上千万倍。电心在高速飞向晶体时缝隙时,在它贴身空间中迸发着基子波动,虽然它的波长极小,只是光的波长的3×108分之一,但只要缝隙的宽度与波长差不多细微,被迸发波动的基子群体在透过缝隙时,依然会产生衍射现象。至于电心,它在把身上聚居的基子集群统统向前抛甩掉以后,它很可能没有穿过缝隙,而是被晶体吸收了。

所以,由统一的物质基元粒子组织构成的物质基本粒子都是绝对的客观的存在,它们绝对是一个有规则结构的实体。特别是电心等超越基子链蜷曲成的微粒,它们是自动震荡、永久搏动的有原动力的机体,它们在周期性运动中迸发和发射基子,具备发波和波动的机制机能,因此它们的粒子实体形象和波动形象是绝对同时体现的。这就象一个具体的人,他的实活身体和发音机能是同时存在不可分割的,绝对不能说他有时象个人,有时象一列音波。

德布罗易察觉到了物质波的存在,但没有能够揭示它的真相,现在我终于比较透彻比阐明了它。作为一个中国学者的恒大民族荣誉心,我要求国际学术界能够把物质波命名为德-林波。

 

参考文献

⑴[意大利]塞格莱,物理名人和物理发现附录2[M].北京:知识出版社1982.334.

⑵王忠亮 译,《PSSC物理》摘要与题解第4册[M].成都:四川人民出版社.1983.291.

⑶[意大利]塞格莱,物理名人和物理发现[M].北京:知识出版社1982.168.

⑷[美国]F.卞歇,物理学原理.下册[M].上海.上海教育出版社:1984.350.

⑸程守洙、江之永 主编,普通物理学第三册[M].北京.高等教育出版社:1986.284-285.

⑹齐绩, 新物理[M].哈尔滨;东北林业大学出版社.2006.88-89.

⑺周世勋, 量子力学教程[M].北京;.高等教育出版社.1986.245.

⑻[英国]保罗.戴维斯,上帝与新物理学[M].长沙:1996.121.

⑼[美国]I.阿西摩夫, 从元素到基本粒子[M].北京:科学出版社.1978.161.

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