如何统一四大基本力

行者无名君 2025-03-10 16:06:38

现代物理有四大基本力:电磁力,强力,弱力,引力。我们世界所有的作用力均来源于这四大基本力。科学家们一直想将这四种基本力统一为一种本质,但一直未能成功。

而在统一场论中,这四种力有着同一种本质:空间的流动。

本文将尝试使用统一场论的空间模型,探索这四种力的本质。

需要用到的基本理论参见文章:

该文章主要观点如下,本文不再重复:

1:空间本身是一种与物质一样的客观存在,是物质的最稀薄形态,这种客观存在特征是具有体积和大小等规则。并且空间就是以太,以太就是空间本身。

2:空间并非连续的,而是离散的,不是无限密集无限可分,而是有最小单位。组成的空间最小单位为“空间质”,大小为普朗克长度。

3:时间并不是连续的,而是一帧一帧往前跳。对于每一帧而言,世界是静止的。

4:物体的运动是组成物体的原子存在于空间背景上,在经过一帧时后,出现在相邻的下一个空间质上的结果。

5、维度的本质是空间质在一个帧时上的运动自由度。物理上实际存在的四维空间拥有6个运动自由度,其中的客观存在为能量,能量可以理解为“物质状态的变化”。

电荷的本质

对于电荷,我们的科学中将其定义为一种自然现象。

也就是自然界中存在正电荷与负电荷两种存在。

至于电荷的本质到底是什么,我们的科学并没有做出更详细的解释。

但我们知道,原子就是基于电荷而构成的。

电子之所以可以绕着原子核做圆周运动,就是因为电子带负电而原子核带正电,两者产生的吸引力,保证了原子结构的稳定存在。

所以要探索四大基本力的本质,必须要先研究电荷的本质到底为何物。

我们传统科学认为电荷是一种粒子,这种思路是基于粒子学说。

粒子学说认为我们的宇宙是由不同的粒子组成。

但粒子学说存在很多问题。当粒子类型太多后,我们的宇宙模型会变得无限复杂化。

并且粒子学说无法解释粒子与粒子之间是如何产生作用的,也无法解释粒子与能量之间的界限,粒子是如何变为能量,能量又是如何凝聚为粒子的。

统一场论认为:

我们的宇宙中只有空间和“空间堆叠形成的事物”;

这些由空间堆叠成的事物包括物质,能量,信息。

下面我们在分析原子详细结构的时候,全部基于此种思路。

我们用电子做研究对象,确定电子的本质到底为何物。

首先我们下一个结论:电子是一种能量形式的客观存在;

有人可能会反驳:你怎么知道电子是四维能量而不是三维物质?

其实有一个很简单的分辨原则:

物质是三维空间中的存在,可以精确测量,适用牛顿力学,使用基础数学计算;

量子是四维空间中的能量(五维空间中的信息也是,只是目前人类没有直接探测信息的技术手段),具有测不准的特性,适用量子力学,使用概率计算。

量子测不准与必须使用概率计算的根本原因是:

三维空间中观测到的量子质点,其实对应了四维空间中的一个空间,量子在其中概率分布,所以在三维空间中永远测不准,因为缺少了三个坐标,且必须使用概率计算。

而电子具有测不准的特性,所以电子是能量。

既然我们知道了电子本质是能量,那么电子与光子就属于本质相同的同一种类型的存在。

我们再仔细对比一下,两者表现有何区别呢?

光子:只能以光速做直线运动;

电子:理论上可以不动,具有1/2自旋,可以吸收或者释放光子;

既然两者本质相同都是能量,那么两者就应该可以互相转换。

如何互相转换呢?

我们观察到电子具有1/2自旋特征,所以我们可以做一种想象:

如果出现某种作用力,将光子约束在一个莫比乌斯环的圆周路线上,那么光子是不是就可以原地不动,并且具有1/2自旋特征,与电子相同了呢?

对于电子可以吸收或释放光子的特征,我们以前说过,光子本身就是很多光量子的合集,所以光子本身也是可以吸收或者释放光量子的。

如果电子本质就是“做莫比乌斯环运动的光子”,那么自然也可以吸收或者释放光子。

我们再进一步思考,约束光子做莫比乌斯环运动的力量是什么?

我们前面说过,“能量状态的变化”也是一种客观存在,是信息。

而光子做莫比乌斯环运动时,每一个普朗克时,都会有一个信息对其运动方向进行约束,这种作用力类似于磁场。

综上所述,我们可以推论出:

电子的本质是四维空间中的能量质点,是被磁场约束做莫比乌斯环圆周运动的光子。

既然电子是能量,那么其速度必然是“一个普朗克时间前进一个普朗克长度”,即光速。

有人可能又要反驳了:我们科学测量的导体中自由电子做热运动的速率是10^5 m/s数量级,并非光速。

我们要知道,电子是“做圆周运动的光子”。而我们科学中测量时,是把“电子圆周运动”整体作为电子来进行测量的,并非电子能量质点。所以测量的是“电子圆周轨迹”的整体运动速率,肯定远远不及光速。

在三维空间中进行观测:任何能量,或者说“零静止质量的质点”,其运动速度必然是“一个普朗克时间前进一个普朗克长度”,即光速。

该运动不需要消耗能量,也没有加减速过程,由空间规则自然产生。

或者可以这么形象的理解:四维空间相对于三维空间,本身就是光速运动的。当小范围内有足够的能量超过一定阈值,则生成物质。此时能量过于“厚重”,所以速度“慢”下来。

我们想象一下电子的圆周运动,如下图所示:

为了画图简单,将莫比乌斯环圆周运动简化为圆周运动;

场景:电子E以速度V绕M点做圆周运动;

根据前面的理论:电子能量质点E,每个普朗克时会前进一个空间质;

因运行轨道是圆周,所以每一个普朗克时,电子E的状态都发生了改变。

对电子速度V进行求导,可以获得电子E的每一个普朗克时,受到了来自质点M的一个作用力F,作用力F的方向为EM。

为何会产生这个作用力?

其本质就是,在磁场B作用下:

在每一个普朗克时,M点所在位置的质点会进行跨维度流动,由四维空间进入三维空间;

跨维度流动后,原先M点所在位置就会出现空缺,从E到M的空间质会“整体向M点前进一步”,这样就会对原先处于E点的电子能量质点产生了一个指向M的作用力。

从图中我们可以看出,磁场E,电子受力方向F,电流方向I三者之间是永远互相垂直的,并符合右手螺旋定则。

这是电与磁的方向永远垂直,也是洛仑兹力与运动方向永远垂直的根本原因。

从上图我们也可以看出,伴随着电场和磁场的,其实还有一个“电磁力”,这三者永远处于互相垂直的状态。

如果我们站在三维空间角度观察此场景:

每一个普朗克时,有一个空间质会从M点“冒”出来,这样就相当于M点的空间质每一个普朗克时会前进一个普朗克长度;

也就是:相对于三维空间观察者,M点的空间质呈现光速相对于观察者运动。

这样,我们就可以得到负电荷(电子)的本质:

空间质以光速从四维空间通过电子质点进入三维空间。

对于正电荷,我们反过来即可:

空间质以光速从三维空间质点进入四维空间。

也就是:

电荷的本质就是空间质在三维空间与四维空间之间的光速运动;

而电荷的“正负”是“空间质以光速流动的方向”,从四维空间进入三维空间为负电荷,从三维空间进入四维空间是正电荷。

空间模型的原子构造

在介绍完电荷的本质后,我们再来进一步分析原子更详细的构造。

我们知道,原子内部其实是空空荡荡,由一个非常小的原子核+核外电子构成,原子核则有质子+中子构成。

对于原子构造,电子可以围绕原子核做运动,这一点比较容易理解,因为两者一个带正电荷,一个带负电荷,可以产生吸引力。

而原子核内部中子与质子为何能结合在一起,这个就比较令人费解了,两者是靠什么作用力合在一起的?

我们的科学将其定义为“强力”。

但是这仍然是将其定义为一种现象,而非解析其本质。

我们现在需要的是解析其本质,为何中子与质子就能结合在一起形成原子核?

对于质子与中子的内部构造目前我们的科学没有定论,但有一些相关的研究成果,我们可以借鉴这些研究结果:

有观点认为是由夸克组成,每个质子有3个夸克,1个上夸克+2个下夸克组成。

夸克的观点是基于粒子模型,使用对撞机将质子对撞后研究分析的结果。

我们说过粒子模型思路存在问题,所以我们改用空间模型进行分析。

参考夸克理论,我们可以认为:

质子有3个部分组成;这3个组成部分,有2个性质相同,并且与另一个性质相反。

那么,我们可以进一步思考,这3个部分是什么?如何可以紧密的结合在一起?

我们都知道,物质是由能量凝聚而成,那么质子与中子必然也是由能量凝聚而成。

再回到我们前面讲述的电荷的本质:

负电荷本质是空间质在负电荷质点以光速从四维空间进入三维空间,

正电荷本质是空间质在正电荷质点以光速从三维空间进入四维空间。

形象的说:

负电荷:类似于一个“洞”,这个洞以光速往外“冒”空间质;

正电荷:类似于一个“洞”,这个洞以光速向内“吞噬”空间质。

那么,如果质子的这三个部分是2个正电荷+1个负电荷,那么所有逻辑就完全通了。

即上夸克其实就是正电荷,下夸克是负电荷。

对于中子,我们都知道中子会衰变为一个质子+一个电子,那么我们就可以得出结论:

质子=2个正电荷+1个负电荷

中子=2个正电荷+2个负电荷

强力和电磁力本质

上面我们说了,质子是2个正电荷+1个负电荷组成,中子是2个正电荷+2个负电荷组成。

本章我们继续分析,这种组合是如何保证原子核结构的稳定。

根据这种思路,我们画一个质子内部结构示意图:

对于质子而言,这种结构是相当稳定的,正电子1与正电子2“吞噬”空间质,而中间的负电子A“喷射”空间质,两者形成了一个很稳定的平衡。

质子整体对外呈现一个正电荷,也就是一个正电子吞噬空间质的能力。

而核外电子呈现一个负电荷,也就是一个负电子冒出空间质的能力。

两者正好形成一个平衡。

我们再根据这种思路画一个中子结构的示意图:

有人认为:

这种构造总的合力为0,这不是最好的力量平衡吗?所以中子应该可以稳定存在呀。

可是为何中子实际上只能存在于原子核内,而无法单独稳定存在?

我们仔细分析一下:

维持中子结构的力量来自于正电子1和正电子2;

负电子A与负电子B,正好中和了维持中子结构的正电子1与正电子2的力量,最后总的合力等于0;

看起来确实稳定,但是没有维持结构稳定力的余量,并且负电子A与负电子B之间是存在斥力的,也会破坏中子的稳定性。

形象的说:

正电子1与正电子2是维持结构的力量;

负电子A与负电子B是破坏结构的力量;

在质子中,维持结构的力量更强大,所以稳定;

而中子中,维持结构的力量与破坏结构的力量相等;这样只能短时间存在,只要有风吹草动就散架了。

所以中子单独存在时只能维持十几分钟的时间,会衰变为一个质子+一个电子。

但如果中子与一个质子结合,则又形成了一个新的稳定结构;

这是因为质子提供了额外的“吞噬空间质”能力,会平衡掉中子中负电子A与负电子B的一部分力量。这样中子维持结构稳定的力量就有了余量,从而保持了中子的稳定存在。

这就是为何原子核中的中子可以稳定的存在,而单独的中子无法稳定存在的根本原因。

因为中子需要质子来维持自身结构的稳定性,所以当原子核内中子过多时,就可能会破坏原子核的稳定性,比如氢的同位素:

自然界中氢以1H(氕,H),2H(氘,D),3H(氚,T)三种同位素的形式存在,其中氚具放射性,半衰期为12.46年。

其中氕原子核为1个质子,氘原子核为1质子+1中子,氚原子核为1质子+2中子;

氕和氘都是可以稳定存在的,而氚则不能稳定存在,就是因为氚原子核中有一个中子内部的破坏结构的力量(负电子A与负电子B喷射空间质的能力)无法得到有效的平衡。

这种结构也可以解释为何电子不会掉入原子核?

1:核外电子距离质子距离过近的时候,质子中的负电子A会对核外电子产生排斥力;

2:如果掉入进来,不但无法形成新的稳定结构,反而会破坏原先质子的稳定结构;

所以核外电子不会因为正负电荷的吸引力而掉进原子核。

所以,维持原子核结构稳定存在的所有力,其本质都是空间的流动。

负电荷以光速“喷射”空间质,空间流动的起点,是负电荷;

正电荷以光速“吞噬”空间质,空间流动的终点,是正电荷;

当这种从起点到终点的空间流动,位于原子核内部,就是强力;

当这种从起点到终点的空间流动,漫延到原子核之外,就是电磁力。

弱力不存在

我们世界中很多元素的原子都具有放射性,也就是原子核在经过一定的时间后,自动发生分解,自发地抛出一个小微粒,转变成另一种元素。

目前我们的科学认为原子之所以会具有放射性,是因为原子核中存在“弱力”。

百度“弱力”,可以找到如下定义:

除核力外,核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用—— 弱相互作用 (弱力),弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因。 弱相互作用也是短程力,其力程比 强力 更短,为10^-18m,作用强度则比 电磁力 小。

也就是我们四大基本力中的弱力,是为了解释原子核为何会衰变而定义的。

但是对此定义,其实笔者想了很久也没有想明白,弱力到底为何物,弱力到底是怎么样让原子核发生解体的。

疑问在于:这个弱力产生的效果,到底是排斥还是吸引?

如果产生的效果是吸引,则不可能把电子排出去;

如果产生的效果是排斥,为何大部分非放射性元素的原子核很稳定不会发生衰变。

在此,笔者将抛弃传统的观念,采用统一场论的空间模型思路,分析原子放射性发生的根本原因。

前面我们讲解了:原子核中的质子与中子之所以能稳定存在,依靠的是从负电荷到正电荷之间的空间流动所产生的聚合力。

这种聚合力位于原子核内部时,就是我们所定义的“强力”。

如果聚合力不足以支撑原子核的存在,那么就会发生解体。

比如独立存在的中子,其中正电子产生的“聚合力”,与负电子产生的“膨胀力”完全抵消,导致结构不稳定,所以支撑维持十几分钟的存在。

根据这种思路,笔者认为:

对于原子核为何会衰变,其实完全不需要新定义一个“弱力”的概念。

至于原子为何会发生衰变,其实我们深入思考一下就可以想明白,解体当然是内部约束力不足了。而原子核内部约束力为强力,所以只要内部强力不足以约束组成原子核的各个部分,原子核自然会发生解体。

对此设想,我们需要找一些证据,那么我们观察一下,哪些元素具有放射性。

我们观察一下元素周期表,可以发现,序号大于80的元素基本上都具有放射性。从这一点,我们可以很直观的得出结论,当原子核越来越大,约束组成原子核的质子中子的强力效果自然会减弱,所以该元素原子核自然容易解体并带来放射性。

原子大的情况很容易理解,但是如果原子核很小是不是就不会有放射性了呢?

结论是否定的,我们观察一下同位素,比如氢的同位素:

自然界中氢以1H(氕,H),2H(氘,D),3H(氚,T)三种同位素的形式存在,其中氚具放射性,半衰期为12.46年。

其中氕原子核为1个质子,氘原子核为1质子+1中子,氚原子核为1质子+2中子;

氕和氘都是可以稳定存在,而氚已经具备了放射性,不能稳定存在,半衰期为12.46年。氚的原子核仅仅是由1个质子加2个中子组成,在元素周期表中属于原子核非常小的元素,却仍然具有放射性。

我们再看一下氢-4,它包含了1个质子和3个中子,半衰期为9.93696×10-23秒。虽然原子核非常小,但已经完全无法稳定存在了。

我们可以画一个氢的这四种同位素的原子核示意图:

根据我们前面的结论,每个质子由一个负电子+2个正电子组成,每个负电子以光速“喷射”空间质,每个正电子以光速“吸收”空间质。

所以每个质子可以提供“一个正电子吸收空间”的凝聚力;

而所有中子则吸收与喷射能力完全抵消,作为独立的中子无法稳定存在,只有每个中子得到一部分质子的凝聚力,才能够稳定存在;

所以在原子核中,质子是提供凝聚力(强力)的来源。

从上图我们可以明显看出,随着质子1产生的凝聚力不断的被更多的中子稀释,原子核的稳定性呈现明显的下降。

所以,对于原子核衰变,我们无需定义一个弱力的概念,弱力并不存在。

导致原子核衰变的原因仅仅是原子核内部中子与质子的分布结构,或者说是正电子与负电子的分布结构带来的原子核组成的稳定程度。

质子是维持原子核稳定的强力来源,中子依赖于质子提供的强力维持稳定性,所以中子只能在原子核中稳定存在,独立的中子无法长时间稳定存在。

引力的本质

目前我们科学对引力的解释是基于粒子模型思想的,粒子本质就是质量,所以给质量乘上一个万有引力常数,就是引力。

首先,此理论没有解释:为何引力本质到底是什么?为何质量就可以产生引力?为何能量就不会产生引力?

另外,我们看一看万有引力常数G的说明:

万有引力常数是通常用G表示。其值约等于6.67×10-11 N·m²/kg²,是由英国物理学家亨利·卡文迪许在1798年通过扭秤实验测得。

我们注意一点:对该常数的描述是“约等于”,而这个数据是两百多年前测量的。我们再看看光速的说明:299792458米/秒(m/s)。那么又过了两百多年了,光速精度提高了这么多,为何重力常数精度没有进一步提高呢?

其实原因很简单,就是每次实验测量结果确实存在误差;而我们不知道这个误差产生的根源,以为是实验仪器精度不够高导致的误差。

再次,我们的科学家在使用万有引力计算星系引力时发现:根据万有引力公式计算出的引力远远不足以形成现有的星系。于是不得不假设出暗物质的存在,认为宇宙中存在一种物质,这种物质不与电磁场相互作用,不吸收、反射或发射电磁辐射,因此难以探测。

根据科学家们计算,暗物质占宇宙总质量的85% ,暗能量和暗物质占总质能含量的95%。

但是科学家们找了很久,也没能找到占宇宙85%的暗物质在哪里。

我们仔细分析一下,根据引力常数的引力公式计算星系引力出现错误,其实有两种可能:

1:有我们无法观测的暗物质存在;

2:引力公式错误;

如果暗物质真的占据全宇宙质量的85%,那么根据常理我们就应该明白,不可能找不到。

实际上就是找不到,所以,如果我们换一个思路,那么其实第二种原因“引力公式错误”的可能性其实更大。

在此,我们暂时抛开目前的主流思路,采用空间量子物质模型分析引力的本质。

我们前面说过:能量拥有6个运动自由度,物质拥有3个运动自由度;

可以形象的理解为:能量是“嵌入”在三维空间的背景空间质之中,是三维空间中空间质的“内部波动”。

所以当我们在三维空间中观测能量时,会缺少3个运动自由度,导致出现“测不准”的现象,只能使用量子力学的概率进行计算;

当一个很小的范围内凝聚了大量的能量,并超过一定的阈值。由于能量波之间的叠加,导致能量波的驻波点在一个帧时的瞬间,拥有了独立的三维空间坐标,这样能量就成了物质。

物质的特征,就是“拥有独立的三维空间坐标”;

因为拥有独立的三维空间坐标,所以我们在三维空间中观测物质,结果是确定的,可以使用牛顿力学与传统数学计算。

因为物质都拥有独立的三维空间坐标体系,而作为三维空间背景的空间质也是一个三维空间体系坐标,这样在一个帧时的瞬间,物质质点的三维空间坐标就会与背景三维空间的空间质坐标出现位置重合。

这种重合会导致背景三维空间坐标位置的空间质被物质的质点吸收。

被吸收的空间质就会出现位置空缺,在当前帧切换到下一个帧的过程中,周围空间质会填补该位置的空缺。

所以就会出现这样的结果:

在物体的每一个帧时,组成物体的每一个质点会吸收一个背景空间的空间质。

举个形象的比喻:

把背景空间比喻作一个水池,把两个物体比喻成在水池上的两条小船,这两条小船拥有不断吸收水的能力;

那么我们就可以想象到:随着小船不断的吸收水,两条小船就会不断的被拉近。

这就是引力的本质。

所以我们可以得到结论,引力与两个因素有关:

1:物体质点的多少;

2:物体每个质点的帧时;

物体质点的多少,本质上就是物体的质量;

而物体每个质点的帧时,本质是:每个质点吸收空间质的速度。与物体的运动速度与温度综合相关。

我们目前基于引力常量的引力公式只考虑了第一个因素,没有考虑第二个因素。

因为在地球表面实验环境中,被测物体的运动速度与温度差异不大,所以每个质点帧时的差异也不大。这样即使只考虑第一个因素,测量结果差异也不会大;

而到了星系环境中,被测物体的速度与温度差异就很多了,这样导致计算结果完全无法使用,甚至出现数量级上的差异。

我们的科学家试图假设暗物质的存在来弥补这个数量上的差异。但是如果暗物质真的存在,而且都占据了宇宙的85%以上,为何我们还找不到呢?

有人可能会提出质疑:

1:质点不断的吸收空间质,吸收到哪里去了?

2:比如太阳系,太阳本身不断的吸收空间质,会不会最终把太阳系所有空间 “全部吸收完”了?

对于第一个疑问:吸收的空间质会成为红外辐射发射出去。

对于第二个疑问:答案是第一个疑问答案的反作用。空间质被吸收叠加后,可以成为电磁波;同理,电磁波衰变后,也会重新变成空间质。

太阳发出的辐射,经过遥远的星空到达太阳系边缘后,会逐步衰变为空间。

这就是“宇宙膨胀”的来源。

衰变生成的空间,会再次被恒星引力吸引,“跌落”到太阳中。

也就是:辐射与引力是一对反作用力。

作为宇宙整体,并不存在膨胀。

强力弱力电磁力引力四大基本力的统一

把前面相关内容综合起来如下:

物质态的原子,是由能量态的电荷组成;

原子由原子核+一个负电荷(电子)组成;

原子核则有中子+质子组成;

质子由2个正电荷+1个负电荷组成;

中子由2个正电荷+2个负电荷组成;

负电荷以光速“喷射”空间质,正电荷以光速“吞噬”空间质;

所以从负电荷到正电荷之间产生了空间流动;

维持原子核结构稳定存在的所有力,其本质都是空间的流动。

1、电磁力:当这种从起点到终点的空间流动,漫延到原子核之外,就是电磁力。

2、强力:当这种从起点到终点的空间流动,位于原子核内部,就是强力;

3、弱力:不存在;

4、引力:物质质点在每一个帧时,吸收本身占据的三维空间背景空间质,周围空间质回填带来的空间流动所导致的现象。

从上面结论我们可以看出:

强力与电磁力其实本质一样,只是强力的作用范围在原子核内,而电磁力的作用范围在自由电子与原子核之间。强力可以理解为是“原子核内的电磁力”。

我们目前观测到的强力远远强与电磁力,是因为作用距离的原因。电磁力的作用力会随着距离的平方成反比,而强力的作用距离在原子核内,距离很近,所以强度很大。

我们都知道电磁力与强力是短程力,而引力是长程力,为何会这样?

因为电磁力本质是正负电荷之间的空间流动,所以作用范围是从负电荷到正电荷。

无论从负电荷到正电荷有多远的距离,这个距离一定是有限的。

可以理解为:负电荷只要遇到正电荷,就会被“中和”,然后空间流动(电磁力)就处于正电荷到负电荷之间。所以电磁力不可能无限往外延伸,属于短程力。

而引力则不一样,引力本质是:物质质点在一个帧时的瞬间,吸收了自身占据的三维空间背景空间质。这种吸收是不存在中和的,所以会无限往外延伸,可以一直延伸到自身所处的三维空间场的最边缘。

就算一个很小的物体,产生的微弱的引力,也会无限延伸到太阳系边缘。

所对于四大基本力,它们都有一个统一的本质,就是“空间的流动带来的现象”。

我们的科学家在研究统一场论的过程中,发现强弱力电磁力都能在量子电动力学中得到非常好的解释,唯有引力还无法量子化,原因也在此。

因为强弱力电磁力,本来就是完全相同的同一种现象,就是空间质从负电荷流向正电荷而带来的现象。

而引力则有差异,引力是物体质点在每一个帧时,物质质点吸收了所处三维空间背景的空间质,然后周围空间质回填,导致了空间流动所带来的现象。

强弱力电磁力与引力的共同点就是:它们都是空间流动所带来的现象。

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行者无名君

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