系统相对论连载之四:质量起源

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  质量起源是一个有关世界本原的问题。有质量的物质主要是由质子、中子、电子等粒子组成的,因此要讨论质量的起源,归根到底是要讨论这些粒子的质量起源。
  1.希格斯粒子
  基于粒子物理学的标准模型,人们通过构建出的极其复杂的数学模型,从能量仅导出了粒子的大部分质量。后来,人们普遍看好希格斯机制,并一直致力于寻找希格斯粒子。
  欧洲核子研究中心在大型强子对撞机实验中“发现”疑似希格斯粒子的踪迹,并于2012年7月4日发布声明:“新发现的粒子与长期寻找的希格斯玻色子一致。”因此比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和英国物理学家彼得·希格斯分享了2013年诺贝尔物理学奖。
  对此,许多人表达了疑虑。美籍华人张操教授在他的博客中说道:“在2013年3月,CERN的科学家经过讨论,在没有充分得到疑似希格斯玻色子进一步的物理性质的情况下,‘认定’了这个疑似粒子就是希格斯玻色子。像CERN这样的大型实验室,全世界是只有一家,别无分店。所以,当这些大牌科学家说‘认定’,别人要否定也没有充分理由。”
  笔者认为,对于自旋为0的希格斯玻色子,自旋为0是指任意角度看上去都一样,这意味着粒子的外场是各向同性的中性场(单极场)。根据系统相对论的粒子模型,除光子外,所有微观粒子的场都是由极性场和中性场构成的复合场,只有分子级以上的微粒,它的中性场才能将内部粒子的极性场屏蔽在体内,而表现出外场为各向同性的单极场。这与后来人们推导出的“希格斯玻色子质量将非常大”不谋而合,然而这个自旋为0的分子级以上的微粒与希格斯玻色子显然是不相干的。因此,希格斯玻色子是不存在的,质量另有起源。
  2.质量起源与质量方程
  笔者认为,纯粹的极性场粒子(如光子)反向并列凝聚成具有极性场和中性场的复合场粒子时,产生了质量,也就是说质量源于中性场的产生。
  以电子为例,电子的剖面结构与场见本刊上期《万力之源》图1b。若干光子并列凝聚成电子时,在电子的两个端面上,相邻光子极性相反而相互耦合在一起,它们的耦合场线向外呈辐射状,这些辐射状的场线在电子端面均匀分布,这种场结构与极性场完全不同,系统相对论称之为中性场;在电子的四个侧面上是其表面光子的极性场。电子端面的中性场表现为其质量性质,电子侧面的极性场表现为所谓电性质。
  值得一提的是,光子是一个纯极性场的粒子,它没有中性场,故光子没有质量。光子场在宏观上表现出的性质我们称作能量,即热量或光能。
  质量概念源于我们对地表物体重力的体验,根据系统相对论构建的地球引力场(本质是一种中性场)结构模型,推导出的质量方程为:
  m=Ф0/v2
  其中m为物体的质量,Ф0为物体表面的中性涡通量,v为物体的固有速度。对于确定的物体,其表面涡通量Ф0和固有速度v均为恒定常数,因此物体的质量为常数。可见,质量并不是一个基本物理量,而是一个导出物理量。
  总之,质量是对物体表面中性涡通量的描述,电量是对物体或粒子的极性涡通量的描述;而中性场又是一种极性耦合场。可见,质量和电量是相统一的,其本质都是爽子场的涡通量。
  3.几个推论
  根据上述质量定义,系统相对论得到如下推论:
  (1)上述质量概念是从静止区的稳态运动方程推导出来的,因此静止区是牛顿质量概念及万有引力定律的适用范围。
  (2)由于天体(如地球)内流体态物质存在更高速度的自转,即地壳与地球内部物质间存在相对运动,一方面导致了地球磁场的产生;另一方面,导致整个地球的引力场相对地壳向东运动,形成了高空坠物的“静止点东移效应”,这正是先驱者号航天器轨道异常的原因。
  相关推论还有很多,限于篇幅不再赘述。
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  责编/庞贝
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