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电子的本质是波吗

时间:2020-11-28 18:48 来源:未知

1. 电子物理大厦中的地位
基础物理学的主要分科有:质点动力学、刚体动力学、统计热力学、电磁动力学、光电动力学、凝聚态物理、流体动力学、天文物理学、宇宙物理、量子物理、粒子物理。

万博manbetx粒子物理,是研究各种物态的最基底结构与第一性原理的,因而也是难度最大的,目前比较流行标准粒子模型,也只是处在学说探讨阶段,还有很多不自洽的困惑。


粒子物理,还可以进一步分科,如:电子物理、核子物理、夸克物理、中微子物理、光量子物理、引力子物理、希格斯场物理、等离子态物理、超凝聚态物理。

万博manbetx电子物理是粒子物理的重中之重,也是粒子物理的奥卡姆剃刀。搞清电子动力学原理,其它的粒子物理,可迎刃而解或顺理成章。

2. 电子动力学是重中之重的理由
万博manbetx 总的来说,电子是力·质·能·热·波·光·电·磁·场九大范畴中唯一能衔接实量子(或费米子)与场量子(或玻色子)的基元粒子。

2.1 电子在微电子技术实践中,卓越成效

电子动力学行为,诸如电磁感应、原子光谱、光电效应、霍尔效应、散射效应、湮灭反应、电流热效应、单向导电性、电子能带、电子枪与电镜,都有比较成熟的物质论基础。

2.2 电子动力学,有最成熟的理论基础

万博manbetx相比之下,中微子理论、夸克环理论、希格斯场理论、核子理论、质量亏损、反物质理论等还停留在猜想阶段,通病是违背守恒原则。

例如:质子=夸克环+缪子+胶子,右边的质量奇缺了87%,希格斯机制也无法释然。

不妨把【夸克环·缪核子·中微子】看成是在不同场效应下的变相电子,折换为当量电子。

3 电子是【七量子效应】的始作俑者
万博manbetx ①电子自旋,可解释【基底的引力子】

万博manbetx电子以光速自旋,可赋予其最稳定球结构,其投影的拓扑圆上,就有基元向心力。

万博manbetxF₀=m₀c²/r₀......(1)

电子向心力作用于附近真空场,根据牛顿第三定律,真空场队电子向心力有一个反向心力,对应引力辐射的量子,简称【引力子】。

万博manbetx因此,还可以假定,引力子的质量与电量与电子质量(0.911×10⁻³⁰kg)相等,只是引力子的拓扑半径远远大于电子半径。引力子的质量密度微乎其微而已。

万博manbetx②电子自旋,可解释【基底的能量子】

在电子拓扑圆上,将电子自旋势能,从电子质心积分到电子边界,就有了电子引力势能。

ε₀=F·r=(m₀c²/r₀)·ʃ₀ʳ⁰dr......(2)

ε₀=m₀c²=0.511MeV=8.2×10⁻¹⁴J......(3)

电子引力势能,用来构造电子结构,从不参与能量交换,与电子固有质量互为表述。

万博manbetx注意,方程(2)与狭相的质能方程不谋而合,但其物理意义是截然不同的,电子引力势能与洛伦兹变换因子毫无关系。

万博manbetxm₀=ε₀/c²=0.511MeV/c²

=0.911×10⁻³⁰kg......(4)

③电子自旋,可解释【基底的电量子】

电子半径极小,据丁肇中先生研究,至少小于0.1毫费米,即r₀≤10⁻¹⁹米。

虽然电子电荷,被有最小的基元电量,即e=1.6×10⁻¹⁹C,但其荷密度可谓宇宙之最。

同样,电子的质量密度、引力密度、磁强密度也可以是宇宙之最。电子荷面密度为

ρ≥e/4πr₀²......(5)

=1.6×10⁻¹⁹÷(4×3.14×10⁻³⁸)

=1.27×10¹⁸C/m²=127亿亿库仑/米²。

万博manbetx如此超巨大的荷性或磁性,似乎很好解释,电子为什么要以光速自旋而极其稳定了。

不难理解,电子的基底能量子,也可以拓扑并作为真空场的基底场量子的固有势能。

万博manbetx④电子绕旋,可解释【基底的光量子】

南北极或磁偶极矩,有了两极间负压差或引力或磁力。有了拓扑的磁力线。

电子绕旋的切向运动(电力线),切割自身的磁力线,扰动了附近真空,就有了电磁波。

换句话说,一个独立运动的电子,没有与核电荷的相互作用,也是可以激发电磁波的。

可以认为,电子自旋扰动真空场,激发了引力波;电子绕旋冲压真空场,激发了电磁波。

按照原子光谱效应,电子切向运动的动能增量,也是电磁波光子的辐射能增量:

万博manbetx½m₀△v²=h△(c/λ)=h△f......(6)

可得电子动能与光子辐射能成正比,有

λ=κ·2hc/m₀v²......(7)

f=κ·½m₀v²/h......(8)

万博manbetx⑤电子绕旋,可解释【基底的声量子】

式(6)表明:光子频率只与电子切向速度成正比,而质量为m=nm₀的大粒子以速度v冲压前方真空场,就相当于其所含电子以v冲压前方真空场,该大粒子也会激发电磁波,即

万博manbetx½mv²=κ·nhc/λ......(9)

式(9)可以作为实体冲压真空场既激发光学支的电磁波,也激发声学支的机械波。

把式(9)的频率λ可定义为光学支的声量子,即声子,作为传递声学支激元之间的传播子。换句话说,声子也是一种光子。

这就可以顺理成章解释,为什么雷电波既有闪电⚡的电磁波,也有轰隆隆的机械波。

万博manbetx⑥电子绕旋,可解释【基底的场量子】

如果我们将两个负电子,分别导入两个互反磁场,使其加速切向运动至0.999c≈c,然后让其对撞,就会发生著名的湮灭反应:

万博manbetxe↑+e↓+2×½m₀c²→γ↑+γ↓+2hf...(10)

两个电子(2e)急遽膨胀为两个光子(2γ),电子动能(½m₀c²)转换为光子波动辐射能(hf)。

万博manbetx电子急剧膨胀的光子,显然可作为基底的真空场量子,同时携带一个光子辐射能。

根据质量守恒,该场量子质量与其前身电子质量相等,可规定:场量子质量=光子质量=引力子质量=电子质量(m₀=0.511MeV/c²)。

万博manbetx光子半径是场量子效应的核心问题。根据湮灭反应模型,笔者主张有同一光子有两种类型。

其一是【光子本体半径r*】,是电子膨胀一次性确定的漩涡型场量子。本体半径投影的冲压面(A₀=πr*²),决定真空场介质的疏密性。

万博manbetx光子本体半径的估计很难,可结合基于质子半径为0.84费米的场质增效应来确定。

万博manbetx二是【光子波动半径r'】,是光子波动连续性频移的飘带型场量子。波动半径可以拓扑为球型光子。波动半径可由式(7)估算:

r'=λ/2π=2hc/2πm₀c²

r'=h/πm₀c=0.77×10⁻¹²米......(11)

万博manbetx⑦电子绕旋,可解释【基底的质量子】

电子以光速绕旋挤压前方真空场,真空场互反作用所对应的场量子质量,可作为计算真空场质量的基底质量子(m₀)。

换言之,无论是实体粒子还是场量子,都可以用电万博manbetx子当量的量子数n=m/m₀来表述。

4 电子切向运动可冲压并激发场质增效应
电子切向运动的速度越大,挤压前方真空场介质所表现的真空场密度也会随之增大。很像音障效应,音障附近的空气密度势必增大。

根据原子核衰变释放的β电子以光速运动,说明核子内部边际处的高能电子以光速运动。

万博manbetx高能电子以光速运动,使电子附近的场激发出高频光子,该光子质量密度急遽增大,电子激发的场量子效应,简称场质增效应。

已知质子的实验半径为r=0.84fm,光子本体半径为r*。假设质子内高能正电子以光速震荡,挤压前方真空场介质而激发出光子本体。则不难计算出质子内空间的场质量增量为:

△m=m₀(r/r*)³......(12)

万博manbetx按冲压场效应,设质子的质量方程为:

万博manbetxp(1836m₀)=e⁺(m₀)+μ⁻(m₀)+△m......(13)

万博manbetx则有:△m=m₀(r/r*)³=1834m₀......(14)

r*=r/³√1834=0.84fm÷12.2,则有:

光子本体半径:r*=6.9×10⁻¹⁷米......(15)

假设电子半径:r₀≤6.9×10⁻¹⁹米......(16)

万博manbetx其膨胀为光子倍率:(r*/r₀)³=10⁶......(17)

不过,这只是电子以光速冲压出来的光子本体半径,换句话说,电子冲压速度或动能与光子本体半径成反比:

½m₀v²=ζ/r*=ζ·2πhc/λ*......(18)

万博manbetx另外,根据熵增加原则,光子在封闭系统的发散过程中,也会因渐渐的降频红移而渐渐发生热缩冷张。

结语
万博manbetx 电子的本质是超高密度的真空场介质。当电子之间以光速碰撞后会急遽膨胀100万倍的球形光子,而光子的本质也是真空场介质,只是其质量密度、电荷密度、势能密度至少比电子的小100万倍而已。

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