结束篇：电磁力是万力之源(2006-10-31 12:42:52)转载自大彻大悟的人

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结束篇：电磁力是万力之源(2006-10-31 12:42:52)转载标签： 杂谈  
十七世纪，牛顿把天体间的引力和地球上的重力统一成了一个力，即万有引力；十九世纪，麦克斯韦又完成了电场力和磁力的统一。至此，自然界的基本力就被划分为强力、弱力、万有引力和电磁力四种。

物理学和化学早已阐明，正电和负电是一切物质的本质。对正负电起作用的能是什么力呢？从辩证唯物主义的物质观出发，可以肯定自然界的一切力都应该出自电场力和磁场力的相互作用，列出四种基本力是不符合自然规则的，其它的力必然是“无中生有”的力。因此，多年来，许多科学家对四种基本力的统一抱有足够的信心。

1850年英国物理学家法拉第试图通过实验建立重力(万有引力)和电场力之间的联系，但无所得。

1918年，德国科学家韦耳提出规范不变几何，用以概括万有引力和电磁场，第一次试图建立统一场论，但没有得到人们的认可。

爱因斯坦晚年也致力于把万有引力与电磁力统一起来，但由于他侧重于物理的数学化运算，所以，最终不能依靠计算证实统一场理论的正确性。

近年来，英国科学家史蒂芬·霍金先生提出了“量子引力理论”，也试图统一四种基本力。包含此理论的《时间简史》一书在中国一度畅销，在很多人群中反响很大，但是，“量子引力理论”作为一种“部分理论”，同样不能完成“大统一”的历史使命。

他们可贵的探索，鼓励着无数思维活跃的年轻人，现在有许多人在做出这方面的努力，把“大统一理论”作为终生攻克的目标，正是这些探索者给僵化的自然观带来了生机。然而，统一四种基本力非常困难，主要原因就是它们之间的差异太大。比如：电磁力比弱力强一千万亿倍。

六十年代末，美国的S•格拉肖、S•温伯格和巴基斯坦物理学家A•萨拉姆三人成功地把弱力与电磁力统一到了一起，建立了“弱——电统一理论”，使大统一理论有了突破性进展。他们三人也因此获得了1979年的诺贝尔物理奖。这一理论预言的三个中间玻色子W＋、W－和Z0都在实验中被发现，虽然它预言的另一个粒子“黑格斯”至今尚未找到，但是，仅有这些证据就已经足够了。

重力的本质是电场力，这与自然界符合得天衣无缝，且没有发现与此相违背的任何自然现象，无论是宇宙长距离还是地球上的短距离，都有普适性。对物理规律也遵循得恰到好处，没有任何背离之处，并且有许多实验的证实，这使“引力”与电磁力也得到了合理的统一。

如果仔细分析重力的电场力本质，就会发现，还有另一个自然基本力——强力，也将被划入电场力的范畴。

众所周知，质子是带正电的，质子与质子之间存在极大的斥力，什么力克服了这种巨大的排斥力，而把它们彼此团结在一起成为一些原子的核呢？

这就是所谓的强力。

多年以来，人们对强力的作用机理十分不解，互相排斥的粒子怎么会结合在一起呢？有人认为，在中子和中子之间、中子和质子之间、质子和质子之间存在着一种介子（胶子），是这种介子克服了强力。

1979年底，在西德汉堡佩特拉对撞机上实验的塔索、马克·杰、普洛托、亚特四个小组都发现了高能正负电子对撞产生的强子“三喷注”现象，在这种现象中，科学家间接地发现了“胶子”。

然而，这对于解释强力的作用机理并没有本质上的意义，间接发现的粒子也只能被看作是一种想象的产物。

如果我们理解了“中性物质能被电场吸引”这个原理，那么，一切都迎刃而解了：克服强力的因素在于中性物质本身，而不在于什么中间物质。

中子作为一种“中性物质”，同样可以被电场吸引。就像物质的分子一样，虽然宏观上看是不带电的，但它的正负两种电场并没有湮灭，只是在更小的范围内并存着，比如，在“夸克”与“夸克”之间。

实践证明，在自然界，一个自由的中子会很快衰变为一个质子、一个电子和一个中微子，可见，中子只是一种“寿命很短”的粒子。这说明它是电子、中微子和质子三者的组合。由此可知，中子本身就是正负电的结合体。

原子核内质子都是带正电的，它们之间有巨大的斥力，正是因为中子夹杂其中，作为它们的媒介，它们才不会彼此“裂变”而去。带正电的质子普遍对中子有吸引力，这使它们由“不共戴天”变成了“和睦相处”——大家都“粘”在中子上，又怎么会分崩离析呢？

只要两个质子间存在一个中子，他们就不会因斥力而彼此挣脱。

这可以用模型来加以描述：两块磁铁的同性极是相排斥的，我们很难使这两个同性极结合在一起，但是，在这两个极之间加上一块无磁性的铁球时，就自然产生吸引现象了。

强力的作用机理与此类似，两个相排斥的质子，就如两个相排斥的磁极，中间加入一个中子，吸引现象也会自然产生，中子与质子就这样形成了强相互作用。这种力的作用力矩很短，是因为它们的电势很小。这种强相互作用，使中子和质子牢牢地吸在一起。

因此，中子成了质子间结合的媒介，它的原理同原子核被电子“粘联”在一起是一样的。原子核之间不是同样具有强大的斥力吗？但由于电子在它们之间充当了媒介，所以，它们仍然能够互相紧密结合形成物质分子。

中子和中子之间也存在着引力，这种引力也起因于中子内部的两种电场，正负电场的交互作用使中子与中子吸引在一起，就像物质的分子：单个的分子是中性的，分子与分子间靠的是电场力的作用，中子与中子之间也是电场力的交叉作用。

这种作用机理也可以形象地用磁铁模型来描述：每块磁铁都有N极和S极，同极相斥，异极相吸，如果把一大堆这样的磁铁放到一起，它们并不会因存在一些斥力而有彼此远离的现象，而是自动地各自寻找异性的磁极并吸引在一起，成为一团。

在原子核内，只要有适宜数量的质子和中子，这些粒子的电场都会各自找到“吸引”的异性对象，而发生强相互作用。

电场力与磁场力在物质中无处不在，它们构成了斥力和引力的矛盾统一。物体被压缩时，斥力发生作用；被拉抻时，引力发挥着作用。

从这一点来看，辩证法真的是解决一切科学问题的伟大真理。

元素（氢及其同位数除外）如果没有中子的存在，质子间必然会因巨大的斥力而分崩，分解为氢元素。

这可以从裂变反应的原理加以证实：一个中子打入铀235中，会打出2－3个中子，核内的稳定结构被破坏了，某几个质子间失去了媒介，相互间巨大的斥力，使原本一个整体的铀原子撕裂，裂变反应由此产生。

由于在分裂过程中，铀核的结构被破坏，被打乱的中子与质子将依靠“强力”重新“整合”，所以，才会裂变为不同的中等“质量”的元素。

但是，这里还要强调一点，并不是铀235只要丢失两三个中子就会裂变，发生裂变反应的条件虽然与失去一定数量的中子有绝对关系，但也应该与原子核内中子与质子的排列状态有关。如果对核内结构的破坏力不足以引发斥力作用，裂变反应是不会发生的。

事实表明铀233也是在自然界中存在的，而且它也是一种可以发生裂变反应的物质。

铀238不容易裂变，正是因为它的中子较多，原子核内质子与中子的排列使结构更加稳定，从中打出几个中子并不能破坏核内结构的稳定性。

核裂变反应和聚变反应是可逆的两种核反应。科学早已证明，所有较轻的原子核都可以在一定的高温中聚变成更重的原子，比如：氢聚合为氦、氦聚合成碳、碳聚合成氧、氧聚合成硅等。

与此相反，除了氢及其同位数以外所有原子核都可以发生裂变反应——必要条件是让它们失去相应的中子数并破坏原子核内的稳定结构。如果把宇宙中所有的中子都“消灭”掉，那么整个宇宙中必然是氢元素的世界。

因此，中子本身就是强力的媒介，没有中子隐含的电场就没有强相互作用——强力也是电场力。

对强力的研究根本不用深入到“夸克”的范畴，在原子核这一阶层就足够了。

物质间相互作用遵循着一定的规律，无论在哪一阶层，都可以通过“类推”而得知，分子是中性的，中子也是中性的，从分子与分子间的作用机理，我们可推知中子与中子间的作用；原子核与核之间是相排斥的，质子与质子也是相排斥的，从原子的核与核的结合原理，我们可推知质子与质子间的结合原理。在“夸克”领域，各种粒子的结合之谜也就不言而喻了。

没有“强力”，是电场力在“作怪”。

自然界的各种力都是电磁力的不同的表现形式，人类思维的局限性把统一的基本力“肢解”成了所谓的四种力。就好像一群人蒙上眼睛去摸大象，有的说“大象就是一对大长牙”，有的说“大象就是一对大耳朵”，还有的扯住大象的尾巴说“这是一条猪尾巴”。如果你告诉他，这是大象的尾巴，它长在大象的屁股上，他会瞪红了眼睛跟你犟。

为什么不跳出“三界外”去看整个大象呢？

别在强力的问题上浪费时间了，退一步海阔天高，转过头心明眼亮！所谓四种基本力，其本质都属于电磁力。

正负电是万物的本元，电磁力是万力的本源。

自然界应该只有两种力：一种是电场力，另一种是运动电场的伴生力——磁力。

而今，我们许许多多的人把对“物理的大统一”寄希望于“数学化”，这真的有违爱因斯坦的初衷。自然定律在任何参照系中都可以表示为相同的数学形式，爱因斯坦的这句话无疑是正确的。但是，如果你以“数学形式”去寻找自然科学原理，这相当于缘木求鱼。一位伟大的科学家说，“我从来不看没有数学公式的物理理论”。

为什么呢？我弄一堆毫无意义的字母放在论文里，你看着舒服吗？

数学化确实在应用领域发挥它的重要作用，但对科学未知领域的探索能做些什么？

那天，我作为“随从”陪同一位老先生去沙漠中考察，我们迷路后水尽粮绝，开始研究如何解决饮食问题。他拿出本子和钢笔很潇洒地计算了一会儿，得出的结论是现在他身体内需要5434卡的热量。我真的很佩服他的伟大智商和计算结果的精确性，但是，我只能对他说，尊敬的先生，您的计算结果对于解决饥饿问题真的帮不上忙，我的智商太低了，正如你计算出来的数字5434——我是傻子，我不会计算，但我会脚踏实地，去寻找可吃的东西，您在这儿向沙漠和太阳吸取您所需的热量吧！