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[转载]超导理论的新突破

(2019-01-12 13:00:01)
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原文地址:超导理论的新突破作者: 影像220

肖宏斌

日前于科学网上读到黄秀清教授关于超导机理分析的几篇文章,感触颇深。按照黄秀清老师的说法,目前科学界已发现十几大类总共几千种的材料具有超导性。关键是针对每个门类的超导体都需得使用不同的理论去解释,也就是说超导材料的发现背后并没有一个统一的理论指导机制,全凭大家摸着石头过河,依感觉与经验积累一步步推进。想来也真是难为科学界了。正好我在写作《给理论物理学时代划上句号的九个物理新方程》一文时已经摸索出一套可以解决这一问题的方法,和黄秀清老师的解决办法相比可能更好。现以专题的形式编辑过来,接受大家的检讨。

[转载]超导理论的新突破 

超导磁悬浮

 

一、超导体的特征

 

首先, 我们来看看超导体到底有些什么特征。这个不难,因为之前的教科书以及科普类的相关文章中都有介绍。 总结的较为全面的也不过三点 

零电阻性  超导材料处于超导态时电阻为零,如果用磁场在超导环中引发感生电流,这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。

完全抗磁性 超导材料处于超导态时,只要外加磁场小于临界磁场,磁场不能透入超导体内,超导材料内部的磁场恒为零。超导悬浮,就是利用超导体的完全抗磁性。

约瑟夫森效应 当两超导体之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,而绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,而且频率与电压成正比。

 

二、各家超导理论之所以错误的根源

正如黄秀清老师所说的那样,几乎每个大类的超导材料的发现都需要一个对应的理论去解释,这本身就已表明这些理论都是错误的了。但其实包括黄秀清老师分析给出的超导体就是一冷冻永磁铁的这一理论也是错误的。为什么呢?关键就在于各家理论都没有正确揭示超导体的完全抗磁性的本质。这里我录有一段来自百度超导词条关于完全抗磁性的定义,相信它也代表了现今主流科学界的看法:完全抗磁性又称迈斯纳效应抗磁性指在磁场强度低于临界值的情况下,磁力线无法穿过超导体,超导体内部磁场为零的现象,完全指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。完全抗磁性的原因是,超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流,这一电流产生的磁场,抵消了超导体内部的磁场。这个定义里面就包含主流科学界对超导体的完全抗磁性的形成原因的习惯解释。但几乎可以肯定主流科学界的这一解释是错误的。原因是这一结论是以超导体内产生了电流作为前提推导的。以此这一结论最多对于已形成闭合线路的超导体适用,却不能用来解释没有组成闭合线路的超导体的完全抗磁性现象。那么对于那些没有组成闭合线路的超导块在其上面放置一块磁铁而于块内找不到磁力线的现象又该作何解释呢?答案是因为低温的冷却作用,造成材料内部的原子核与电子被关联【保持动力学平衡】的各自形成了一种有序结构:电子层次形成的是一种有着自旋方向向下的多于自旋方向向上的电子有序排列结构并在材料内部形成一个静磁【这种电子有序结构产生磁场,理由见后】。正是电子有序结构的这个静磁场抵消了磁铁渗入超导体内的磁力线,因而使得超导体内无法测到磁力线;而原子核层次形成的则是一种有着自旋方向向下的多于自旋方向向上的原子核有序排列结构并因此使得材料内部产生一个静电场【注:如果是形成了自旋方向向上的多于自旋方向向下的原子核有序排列结构,则产生磁场。后有说明】,正是这个静电场【当有磁铁磁场与这个原子核有序结构发生作用时,其电场强度随之发生变化】与磁铁磁场的相互推斥作用保证了磁铁可以不分磁极方向的悬浮其上。估摸是大家平时只记住了磁场作用于运动电荷粒子可以推开电荷粒子这一点,却没有想到变化的静电场作用于磁荷粒子也有着可以推开磁荷粒子这层关系,所以大家对于BCS理论将超导理解为电子一家凝聚态的宏观量子效应的解释不敢提出异议,对量子力学更是不敢有丝毫怀疑,所以这也使得人们一次次错过了找到正确的超导发生机理的机会。

  [转载]超导理论的新突破

超导磁悬浮

三、我的解决方案

当然,仅仅是从电和磁的相互关系上弄清了完全抗磁性的真相,那也还算不上解决了超导机理问题。最多说明我们开了一个好头,可以因此步入研究的正轨了。然后是大家务必听我讲叙三个实验,说明量子作用力的本质是什么,说明量子场力之间是如何转换的。只有这样大家才能体会到我在《给理论物理学时代划上句号的九个物理新方程》一文中给出的超导机理解答所言不虚。

 

1.普里高津的热扩散装置实验

 

热扩散装置实验是普里高津研究确立耗散结构理论时用以证明馄饨中可以生出有序的一个著名实验。其实验过程却不过是在一个如图所示的连通容器中装入一轻一重的两种气体分子,然后给其一端加热,结果显示: 加热这端轻分子多而重分子少,没加热较冷的那端则是重分子多而轻分子少,它们的浓度梯度正比于容器两端保持的温度差。按说这一实验已经很好的显示了温度辐射场力和系统分子的有序排列结构之间的对应关系,可普里高津却只看到了有序结构可在系统热的流动与扩散中产生这样一层表浅的内涵而没有深入其它,这自然是他的不是了。原因也就在于普里高津对于热的认识错误,即他是把热当成一种能量,而不是把热当成物质的一种辐射场力去相应解决问题的。以此,这使得普里高津也因此错过了关于力的本质是什么以及力与力之间是如何相互转化的研究机会。所以他的实验也只做到了这一步也就结束了。其实他还可以使用冷却这一途径去做这一实验,去观察气体分子的流动差异,从而得出加热和冷却是关联对称的两种不同作用力的结论,进而将加热和冷却与系统分子有序结构之间的对应关系推广到电磁力、强弱核力、生物化学力等等除了引力之外【引力不具有对称性质】的一切力的解释当中,得出一切的量子作用力不过是对应的物质系统内的一组有着质量差别的结构元素的有序排列的一种外在功能表现,并因此透过电场和磁场的相互转化关系得出电场力与磁场力是一组源于共同的结构要素产生的具有关联对称特点的量子作用力。果真如此,那么大家在研究超导体的超导机制时也就有了切实可用的物理解释工具[转载]超导理论的新突破和依据

 

 

 

 

 





      

热扩散装置实验: 上图容器两端框内代表比重较轻的某种气体分子;.代表比重较重的某种气体分子。  左端轻分子多 重分子少的气体分子分布状况虽说是因为 加热所致但实际代表了具有向外释放能量特 点的物质的量子有序 结构的一般组成特点,并且 说明具有能量释放特点的量子作用力的作用过程是具有轻粒子多重粒子少的有序结构中较轻的 粒子从高势位向着低势位 的流动造成的; 另一端重 分子多轻分子少的气体分子的分布状况则代表了具有能量 吸收特点的物质的量子有序结构的一般特征,并且说明具有能量吸收特点的量子作用力的作用过程是具有重粒子多轻粒子少 的量子有 序结构中的重粒子从高势位向着低势位的流动造成的。 加热之前不论是重分子多轻分子少还是轻分子多重分子少抑或两者一样多的气体分子分布状态统称馄饨态----实际也就是这些分子【粒子】不被关联对外没有力的表现态。

 

2.科学家成功操控单原子中电子自旋方向的实验 【见链接 http://news.163.com/10/0428/09/65BJFTNU000146BD.html】

科学家在研究电子的自旋对原子的结构影响时,观察到单个钴原子中的电子的自旋方向向上时,整个原子的形状呈单突状;若自旋方向向下时,则整个原子的形状呈双突状,且两者等高。这一实验不仅说明原子和电子在受到合适的外力作用时都可以发展出具有鲜明的阴阳对称特点的结构与功能,说明自旋方向向上的电子与自旋方向向下的电子具有阳与阴的属性区别;而且证实我国古人所说的"乾道成男,坤道成女”这一物质世界的阴阳生成规律具有普遍的物理意义。有关物质世界的阴阳生成这一规律的实质,她在我的《给理论物理学时代划上句号的九个物理新方程》一文中已有详细说明。其本质就是构成量子场力的两组成要素可在外力的作用下实现阴与阳或阳与阴的结构和功能的对称反转。关键是这一实验无疑也暗示着我们可将超导电流的形成看成是具有自旋方向向下特征的电子从自旋方向向下的多于自旋方向向上的电子有序排列结构之高势位向着低势位的流动;相反,对于常规电流则可将其视为具有自旋方向向上特征的电子从自旋方向向上的多于自旋方向向下的电子有序排列结构之高势位向着低势位的流动。诚然如此,这等于也为临界温度以下超导线材在通入电流后可以实现无电阻导电,以及导线周围同样存在着一个磁场找到了答案。具体的讲,也就是因为临界温度以下原子核的这个有序结构产生的静电场对自旋向下的电子的定向流动没有阻滞作用,以此可以实现超导材料的无电阻导电,但因为超导线材中这个时候流动的都是自旋向下的电子,这种自旋的电子自带磁荷所以导线周围此时也存在着一个由于这种电子的磁荷累积产生的磁场。诚然如此,所以这等于又为电压不变的情形下普通金属导线转入超导时的磁场与它非超导时的磁场场强通常不同找到了解释。这源于普通金属导电时的磁场是基于环境温度升高以及给导线施加的电场力【电压】造成材料内部产生了自旋方向向下的多于自旋方向向下的原子核有序排列结构产生的,而超导电流产生的磁场则是基于自旋向下的电子的流动产生的。两者基数不同,所以磁场的强度也就有了不同。

 

 

3.电子可分裂为自旋子和轨道子实验

 【见链接电子分裂为自旋子和轨道子

这是一个由瑞士和德国科学家领导的国际研究联盟所做的实验,相当权威。该项实验发现:一个电子可分裂为两个不同部分,这两部分各自携带电子的部分属性,一个是自旋子,具有电子的旋转属性;另一个是轨道子,具有电子绕核运动的属性。这一实验结果与我文《给理论物理学时代划上句号的九个物理新方程》关于电子有一基本电荷携带部分以及一个可随电子公转加速或减速变化的部分,电子公转加速时亦即电子的自旋方向向上时电子的这个自旋部分可以额外产生电荷使得电子的总电荷增加【电子动量矩就是这么来的】,电子公转减速时亦即电子的自旋方向向下时电子的这个自旋部分转而产生磁荷使得电子带上磁场【电子磁矩就是这么来的】的思想可说是不谋而合。再次证实我文本着微观粒子与宏观物体【电子绕着原子核转动与行星绕着太阳转动】遵循同样的自然规律,本着物质与虚空同源,本着物质是由充斥于虚空中的时间和空间粒子【注:空间粒子即为能量子,时间粒子则是可与空间粒子相结合组成物质,并使物质拥有自旋从而表现相应周期频率的粒子】合二为一构成的自然物理观点出发推导物理定律和公式解释物理现象的方法是正确的;证实那些个鸡巴鸟的不问物理规则但求数学建模与她所要表达的物理现象看似一致的理论物理学时代确实可以休息了。

 

总而言之一句话:通过对这三个实验的讲解,我已做到了八个第一,为重新理解超导的发生机制打下了坚实的基础。这八个第一分别是:

1.首次明确了第一类超导体的超导磁悬浮的真相是材料原子核遭遇低温冷却形成的有序结构产生的静电场把带有磁荷的磁铁推开。

2.首次明确了完全抗磁性的真相是材料原子核外的电子在低温的冷却作用下形成的有序结构产生的静磁场抵消了外面的磁力线。

3.首次明确了量子场力的本质是物质系统内两组成要素的有序排列结构的外在功能表现。

4.首次确立了加热和冷却、电场和磁场分别是关联对称的两种量子场力。

5.首次明确了超导效应是原子核与电子两个作用力系统与外力的相互作用结果。

6.首次明确了超导电流磁场是基于导体内定向流动的有着自旋方向向下特征的电子的磁荷累积造成的;而非超导电流磁场是基于自旋方向向下的原子核占多数的原子核有序结构产生的。

7.首次明确了电阻的真相是材料遭遇外界温度场力与电场力的作用形成的有着自旋方向向下的多于自旋方向向上的原子核有序排列结构产生的磁场对自旋方向向上的电子的定向流动的阻滞。

8.首次明确了超导线材可以实现无电阻导电是源于低温冷却造就了导线内原本产生磁场的原子核有序结构变成了可以产生电场力的原子核有序结构。因为原子核这一有序结构产生的静电场对带电荷的电子的定向流动并不构成阻力,所以超导线材可以实现无电阻导电。

 

四、关于超导其它现象的解释

 

上面我已说到八大发现,解答了超导发生的主要疑难。接下来我再次给大家分析两种令人费解的超导现象,以便大家对于我所陈述的超导机理的正确性、科学性有一更加深刻的认识:

 

1.约瑟夫森效应:所谓的约瑟夫森效应是指当两超导体之间有一薄绝缘层(厚度约1nm)而形成低电阻连接时,会有电子对穿过绝缘层形成电流,绝缘层两侧没有电压,即绝缘层也成了超导体。而当电流超过一定值后,绝缘层两侧出现电压U(也可加一电压U),同时,直流电流变成高频交流电,而且频率与电压成正比的现象。对此现象,我的理解是:所谓的绝缘是指绝缘层内原子核的有序结构本身有着强力阻止通常电流----也就是导体内自旋方向向上的电子的定向通行的本领,其实并不具备阻止超导电流-----也就是导体内自旋方向向下的电子的定向通行的能力,所以只要超导电流不超过某一临界阀值时------对应绝缘层的原子核有序结构没有因为遭到超导电流对应的电场力【电压】的作用发生反转,超导电流可以经由薄薄的绝缘层通 行无阻。但是一旦超导电流超过某一临界值-----对应绝缘层原子核有序结构已为超导电流对应的电场力【电压】作用发生了反转,那么这个绝缘层的原子核有序结构也就变成了可阻滞超导电流通行的原子核有序结构了,并在绝缘层两侧表现为一与超导电流反向的电势差----也就是电压。由绝缘体两侧引出的电流也因此变成了超导与普通电流的混合物-----超导交流电。其电压越高交流频率也越高,则是因为所加电压越高绝缘层内的原子核有序结构对超导电流形成的阻滞也越强,而阻滞加强无疑又会导致超导电流变小,于是乎也造成了超导电流与普通电流之间维持的动态变化频率相比原来的频率变的更高。

 

2.  .二类超导体: 所谓的第二类超导体按照百度磁条的定义,就是它有着两个临界磁场强度值,在两个临界值之间,材料允许部分磁场穿透材料。与之形成对比的是第一类超导体只存在一个临界磁场强度值。其实这没有什么难以理解的。依我的理解第二类超导体根本就不是纯粹的超导体,而是内中包含了如约瑟夫森结那样的可允许超导电流通行的原子核有序结构杂质的超导体。所以当温度降到临界温度以下时,只要超导电流不超过临界密度值,它看上去就跟第一类超导体没有两样,而当加与外界磁场时,与杂质靠近的原子的具有超导特点的原子核有序结构,这时既要受到了杂质磁场的影响,同时又要受到外加磁场的影响,如果这两个磁场的场强相加刚好等于上临界场强,那么对应这部分原子的核有序结构就会因此遭到破坏【变成了馄饨态】失去它的超导性,超导体也因此有了个下临界转变场强的表现,但杂质远处的超导电流仍在发生,只有当临界磁场场强真正达到上临界场强时,导体内可产生超导电流的基础才被完全破坏,导体的超导态这时才会完全转变为非超导态。因为第二类超导体在两个转变场强之间既有着与第一类超导电流的形成相匹配的原子核有序结构产生的静电场,而同时也有着杂质磁场或者是可在外磁力的作用下感生出磁场的杂质存在,所以这使得这类超导体在与磁铁的相互作用过程中又多了一个不同于第一类超导体与磁铁的相互作用的性质-----既相互排斥又相互吸引的稳定磁悬浮性【链接地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-22926-984193.html 】。

 

.关于高温超导发现的理论预期

 

正如中科院物理所罗会仟研究员在他的一篇名为《超导从鱼到渔》的文章中所指出的那样,虽然人类目前已在高温超导的发现上取得很多成就但远没有实现可自由操控有的放矢的发现高温超导体的目的。不自由的操作自当是科学界以往的超导理论存在问题的集中表现。好在这种局面现在终于可以结束了,因为我们已经发展出了一套全新的超导理论。据此理论不难做出如下判断:

·1.在常温下有着温度升高电阻增加特性的物质都不是好的高温超导体。

2.在常温下有着不导电或者导电能力弱但其电阻随温度增加对应减小的物质中掺杂是找到较好的高温超导体的优质处方。

3.以铁磁材料为母体进行掺杂也是一种不错的选择。

4.在高温下对高温合成物进行通电试验,如果观察到该物不导电、或者只有弱导电性且其电阻会随着温度的升高降低,以该物作为母体进行掺杂是找到室温超导体的唯一途径。

[转载]超导理论的新突破 

超导磁悬浮

六、结束语

说一段题外话,老子是我国古代的哲学家,但同时可说又是一位仰观天文、俯察地理的自然科学家,他对自然之道有一总结,就是:道生一,一生二,二生三,三生万物。现今学者多数不知其意 ,其实她的本意就是阴阳生长万物。一就是整体,泛指各类事,比如:人、牛、猪、马等等、道生一即道源于对各类物事遵循的生成规律的观察总结。二是指阴与阳,一生二即一生于二的意思,泛指一切物事皆由阴与阳结合而成。三是指阳有着一的结构和功能特征的,阴有着二的结构和功能特征。二生三即二生于三的意思,泛指分化为阴阳的物事也是由最原始的阴阳粒子组成的意思,不过特意强调了原始的阴阳粒子的结构和功能的区别罢了。三生万物,即是指万事万物皆由原始的阴阳粒子结合遵循着乾道成男、坤道成女的发展规律发展而成的意思。所以说,我国古人的这些个关于道的见解实际上代表了他们对自然规律的发现与总结。只可惜后人长久对之缺乏了解,因而往往不能将之发挥运用。如今来看,老子总结的这个阴阳生成之道那才是代表了物理认知方面常人不可企及的一个高度啊!这一次解码超导理论突破就是一个明证。西洋科学属于典型的还原科学,存在一个明显的缺陷就是自以为是不能容纳中国古人的整体观。所以尽管发达,但并不意味着正确。给大家举一个简单的例子:现代生物学简单的认为生男生女取决于X卵子与X精子或与Y精子相结合,结果却忽视了生男生女的两个卵子的整体性质是有区分的-----亦即选择与X精子配对的卵子和选择与Y精子配对的卵子是有极性亲和区别的,正如碱基配对一般不能任意乱来。所以实际生活中这才有了选择不同时间受孕或者改变子宫腔的酸碱性再行受孕决定生男生女的现象。而这个却可以使用我国古人的阴阳生成规律加以很好解释。这就是认识观念不同带给我们的区别。所以说那些个死守洋人教条不知变更的做法,注定对于科学研究是没有好处的。所以我热切的希望大家能够在此科研方法上有所抉择,决定此番超导理论突破能否化着一股东风推动中国技术进步,推动中国科技文化走向世界,就看大家的行动意愿了。选择支持的网友请加入点赞行列,因为只有累积更多的点赞才能打破目前主流科技界墨守成规自家人瞧不起自家文化的僵局。

 

 

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