探究量子場論缺失了的引力

賀志宏

摘 要：由于引力在微觀物理界的作用極其微弱，常被忽略不計。光做為微觀物理界的重要組成部分，其實是太陽引力在起作用。光即是太陽引力。本文通過對光電效應的研究，分析了太陽引力在其中所起的作用，光電子、光子、光量子都是電子。黑體輻射是由于太陽引力導致黑體內的粒子加速運動摩擦生熱而積聚的能量。不確定性原理正是由于太陽引力的介入導致的。并根據太陽引力波的特性解釋了波粒二象性。認為天體引力是電子振蕩的根本原因，是其它任何力起作用的前提條件。

關鍵詞：基本力 光電效應 光 太陽引力 波粒二象性

中圖分類號：O413 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

Exploring the quantum field theory of gravitation is missing

He Zhihong

（Shanxi Coking Coal Taiyuan， Shanxi Xishan Coal and Electricity Group 030053）

Abstract： Because the gravity in the micro physics community action is extremely weak， often be ignored. Light as an important part of the micro physical world， is actually the sun's gravity at work. Light is the gravity of the sun. In this paper， through the research of the photoelectric effect， analysis of the gravity of the sun in which the role， optoelectronic， photonic， photons are electronic. Blackbody radiation is due to the gravity of the sun caused the blackbody within the particle acceleration motion friction heat and energy. The uncertainty principle because of the sun's gravitational intervention leads to. And explains the wave particle duality of two like according to the characteristics of solar gravity wave. That celestial gravitation is the fundamental reason of electron oscillations， is a prerequisite for any other force plays a role.

Keywords：fundamental force；Photoelectric effect；Light；The gravity of the sun；wave-particle duality

科學家們將量子理論和狹義相對論融合，形成了量子場論――這也是人類到目前為止可觀測和證明的最終理論。量子場論的主要思想：第一，量子場由粒子構成；第二，量子場整體呈現波動能量。量子場論將自然界三種力――弱力、強力和電磁力統一起來，并將三族微觀粒子結合起來，形成粒子物理學家的標準模型。然而，自然界第四種力――引力始終沒有融合到量子場論里。

1 問題的提出

筆者試圖從布朗運動的特性中尋找引力（根本上是天體引力）的蹤影，從而彌補量子場論的缺憾。布朗運動是指浸入液體中的花粉顆粒做無規則運動的現象，呈現一種隨機漲落。科學家們都認為是由于分子熱運動撞擊顆粒的緣故。大家知道太陽和月亮引力的共同作用可以造成地球上海洋的潮漲潮落，那么筆者就想做一個大膽的假設，即使太陽和月球對微觀界粒子的引力再微小甚至可以被忽略不計，難道就不能使"布朗顆粒"隨機漲落嗎？薛定諤在《生命是什么》里介紹了幾種布朗運動的試驗，發現有一部分粒子始終不受加熱、降溫、磁化等外界因素的干擾，呈現一種上升的趨勢。這難道不是由于天體引力的作用大于地球引力的作用造成的嗎？

太陽的光在微觀物理界具有極其重要的地位，但我們都被披著五色光環的光所迷惑了。筆者認為人的意識對光和顏色只是對不同引力的一種感覺，意識在形成初期感受到的只是引力（萬有引力，物與物之間的、太陽的、月亮的乃至整個天體的），漸漸地進化到意識把引力強的當做光線強的，引力弱的當做光線弱的，而不同的顏色恰是對應著不同的引力頻率。色盲者與正常人的顏色感覺不一樣，正說明顏色只是人的眼睛意識的感覺而已。因此要在微觀物理界談論引力，就必須把光與太陽引力視為一體。這么一說的話，引力在量子場論中不但沒有缺失，而且還在發揮著至關重要的作用。

2 關于基本力的解釋

百度百科：基本力即自然界的四種基本力：萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。電磁力是電荷、電流在電磁場中所受力的總稱。另外兩種力，即強核力和弱核力（強力和弱力），不遵守平方反比律，作用程很短，其影響僅及于一個原子核大小的范圍。強力直接作用在夸克之間，使它們結合成強子，包括原子核中的質子和中子。四種力相對強度的差別很大。如以強力的強度為1單位，則電磁力的強度正好是強力強度的百分之一，弱力的強度是強力強度的百萬分之一，而引力的強度是強力強度的100萬億億億億分之一。這意味著，引力的微弱如此驚人，致使它在粒子對或幾個粒子之間的相互作用中實際上不起任何作用。但在四種力中人們最先加以研究的卻是引力，而且艾薩克·牛頓建立了圓滿的數學理論來描述它。

關于萬有引力的本質是什么，牛頓認為是一種即時超距作用，不需要傳遞的介質。相對論中，愛因斯坦則認為是一種跟電磁波一樣的波動，稱為引力波。

電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場種電磁波在真空中速率固定，速度為光速。

在空間傳播著的交變電磁場，即電磁波。它在真空中的傳播速度約為每秒30萬公里。電磁波為橫波。通過不同介質時，會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。

小結

（1）電子之間的引力很小，實際上不起任何作用。

（2）天體引力對電子的作用未提及。

（3）電磁波是波，天體引力也是波。

（4）輻射是電磁波的一種表現形式。太陽引力對人體的照射作用也表現為一種輻射，其實是太陽引力導致人的皮膚內的粒子加速活動，摩擦生熱形成的一種感覺。

（5）光做為太陽引力的表現，具有折射、反射、繞射、散射及吸收的特性，光就是太陽引力！

（6）電磁力有波譜，太陽引力也有波譜并可歸入電磁力可見光部分。

3 關于“光電效應”的解釋

維基百科：光電效應是指光束照射在金屬表面會使其發射出電子的物理效應。

1887年，赫茲在做證實麥克斯韋的電磁理論的火花放電實驗時，偶然發現了光電效應。赫茲用兩套放電電極做實驗，一套產生振蕩，發出電磁波；另一套作為接收器。他意外發現，如果接收電磁波的電極受到光線的照射會放射出火花，特別是紫外線的照射，火花放電會變得更容易產生。曹天元講的更有文學性，一旦有光照射到那個缺口上，那么電火花便出現得容易一些。當光照射到金屬上的時候，會從它的表面打出電子來。原本束縛在金屬表面原子里的電子，不知是什么原因，當暴露在一定光線之下的時候，便如同驚弓之鳥紛紛往外逃竄，就像見不得光線的吸血鬼家族。對于光與電之間存在的這種饒有趣味的現象，人們給它取了一個名字，叫做“光電效應”。

赫茲的論文《紫外線對放電的影響》發表后，引起物理學界廣泛的注意，許多物理學家進行了進一步的實驗研究。

其中包括威廉·霍爾伐克士、奧古斯圖·里吉、亞歷山大·史托勒托夫等等。他們進行了一系列關于光波對于帶電物體所產生效應的研究調查，特別是紫外線。這些研究調查證實，剛剛清潔干凈的鋅金屬表面，假若帶有負電荷，不論數量有多少，當被紫外線照射時，會快速地失去這負電荷；假若電中性的鋅金屬被紫外線照射，則會很快地變為帶有正電荷，而電子會逃逸到金屬周圍的氣體中，假若吹拂強風于金屬，則可以大幅度增加帶有的正電荷數量。

約翰·艾斯特和漢斯·蓋特爾，首先發展出第一個實用的光電真空管，能夠用來量度輻照度。艾斯特和蓋特爾將其用于研究光波照射到帶電物體產生的效應，獲得了巨大成果。他們將各種金屬依光電效應放電能力從大到小順序排列：銣、鉀、鈉鉀合金、鈉、鋰、鎂、鉈、鋅。對于銅、鉑、鉛、鐵、鎘、碳、汞，普通光波造成的光電效應很小，無法測量到任何效應。上述金屬排列順序與亞歷山德羅·伏打的電化學排列相同，越具正電性的金屬給出的光電效應越大。

約瑟夫·湯姆孫于1897年4月30日在大不列顛皇家研究院的演講中表示，通過觀察在克魯克斯管里的陰極射線所造成的螢光輻照度，他發現陰極射線在空氣中透射的能力遠超一般原子尺寸的粒子。因此，他主張陰極射線是由帶負電荷的粒子組成，后來稱為電子。

匈牙利物理學家菲利普·萊納德于1900年發現紫外線會促使氣體發生電離作用。由于這效應廣泛發生于好幾厘米寬區域的空氣，并且制造出很多大顆的正離子與小顆的負離子，這現象很自然地被詮釋為光電效應發生于在氣體中的固體粒子或液體粒子，湯姆孫就是如此詮釋這現象。1902年，萊納德又發布了幾個關于光電效應的重要實驗結果。第一，借著變化紫外光源與陰極之間的距離，他發現，從陰極發射的光電子數量每單位時間與入射的輻照度成正比。第二，使用不同的物質為陰極材料，可以顯示出，每一種物質所發射出的光電子都有其特定的最大動能（最大速度），換句話說，光電子的最大動能于光波的光譜組成有關。第三，借著調整陰極與陽極之間的電壓差，他觀察到，光電子的最大動能與截止電壓成正比，與輻照度無關。

由于光電子的最大速度與輻照度無關，萊納德認為，光波并沒有給予這些電子任何能量，這些電子本來就已擁有這能量，光波扮演的角色好似觸發器，一觸即發地選擇與釋出束縛于原子里的電子，這就是萊納德著名的“觸發假說”。在那時期，學術界廣泛接受觸發假說為光電效應的機制。可是，這假說遭遇到一些嚴峻問題，例如，假若電子本來在原子里就已擁有了逃逸束縛與發射之后的動能，那么，將陰極加熱應該會給予更大的動能，但是物理學者做實驗并沒有測量到任何不同結果。

1905年，愛因斯坦發表論文《關于光的產生和轉化的一個試探性觀點》，對于光電效應給出另外一種解釋。他將光束描述為一群離散的量子，現稱為光子，而不是連續性波動。對于馬克斯·普朗克先前在研究黑體輻射中所發現的普朗克關系式，愛因斯坦給出另一種詮釋：愛因斯坦認為，組成光束的每一個量子所擁有的能量等于頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大于某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什么光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。盡管光束的輻照度很強勁，假若頻率低于極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。

愛因斯坦的論文很快地引起美國物理學者羅伯特·密立根的注意，但他也不贊同愛因斯坦的理論。之后十年，他花費很多時間做實驗研究光電效應。他發現，增加陰極的溫度，光電子最大能量不會跟著增加。他又證實光電疲勞現象是因氧化作用所產生的雜質造成，假若能夠將清潔干凈的陰極保存于高真空內，就不會出現這種現象了。1916年，他證實了愛因斯坦的理論正確無誤，并且應用光電效應直接計算出普朗克常數。密立根因為“關于基本電荷以及光電效應的工作”獲頒1923年諾貝爾物理學獎。

黑體輻射：黑體是一種理想的物質；它能百分百吸收射在它上面的輻射而沒有任何反射；使它顯示成一個完全的黑體。在某一特定溫度下。黑體輻射出它的最大能量。普朗克輻射定律則給出了黑體輻射的具體譜分布，在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時間、單位立體角內和單位波長間隔內輻射出的能量

普朗克常數記為h，是一個物理常數，用以描述量子大小。在量子力學中占有重要的角色，在不確定性原理中，普朗克常數有重大地位。馬克斯·普朗克在1900年研究物體熱輻射的規律時發現，只有假定電磁波的發射和吸收不是連續的，而是一份一份地進行的，計算的結果才能和試驗結果是相符。這樣的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，v為輻射電磁波的頻率，h為一常量，叫為普朗克常數。

粒子位置的不確定性×粒子速度的不確定性×粒子質量≥普朗克常數。

小結

（1）都把光做為一種特殊的物質對待了。

（2）“光照在缺口上”正是太陽引力對缺口內的電子起了吸引作用，導致電子跳躍起來。就像布朗運動里的小粒子被天體引力作用導致“無規則運動”一樣。

（3）紫外光是太陽引力最強的部分。人的眼睛的意識將可見光的顏色分為赤、橙、黃、綠、青、藍、紫來對應不同波段的太陽引力；色盲的人為什么看到的顏色與別人不同，是其自身眼睛感受顏色的粒子發生了偏差。如果我們都和他一樣發生偏差，那我們一樣看到的“紅”是“綠”了，所以顏色只是人眼的感覺罷了。

（4）光電子、光子、光量子都是電子。光里面只有引力沒有光子。

（5）太陽引力強當然“打出”（應是吸引）的電子數目就多。

（6）這部分“跳躍的電子”表現的是無規則運動，普朗克常數是掌握其運動規律的非常有用的數值。

（7）黑體輻射是由于太陽引力導致黑體內的粒子加速運動摩擦生熱而積聚的能量。

（8）不確定性原理正是由于太陽引力的介入導致的。

4 關于波粒二象性的解釋

辭海：微觀粒子的基本屬性之一，它們有時顯示出波動性（這時粒子性較不顯著），有時又會顯示出粒子性（這時波動性較不顯著），在不同條件下分別表現出波動或粒子的性質。這種量子行為稱為波粒二象性。

1909年愛因期坦就有了光的波粒二象性的思想，愛因斯坦不僅最早將粒子特性賦予光波，而且還最早將波特性賦予了理想氣體分子。可以說，是愛因斯坦最早注意到了物質的波粒二象性。由于波粒二象性被證明是自然界中一切物質運動的最基本的量子特性，因此愛因斯坦的這一發現甚至比他的相對論更為重要。愛因斯坦嚴格證明了輻射，即光子具有波粒二象性，并指出了已被實驗驗證的普朗克輻射公式同時包含了輻射的這兩種對立的屬性。光的波粒二象性的發現也許是愛因斯坦對量子理論所做出的最大貢獻，它首次揭示了光的量子特性，即光不僅具有波動性，同時也具有粒子性。正是光的波粒二象性概念進一步引導德布羅意提出物質波假說，將光子的波粒二象性賦予了所有物質粒子，并最終促使薛定諤建立了量子理論的波動力學形式。

小結：

（1）太陽引力具有波的特性，因而可以在沒有介質的空間中傳播。

（2）太陽引力進入大氣層后，才具有波粒二象性。

（3）電子受原子核內強力的作用很難逃逸出原子，同時又受天體引力的作用，而上下振蕩，必然具有波動性。

（4）天體引力是電子振蕩的根本原因，是其它任何力起作用的前提條件。

5 結語

有沒有引力的說法其實并不影響太陽永遠的光芒。因為偉大的物理學家們做著的都是偉大的實驗和精密的計算，因而發現了"跳躍的電子"。愛因斯坦的簡潔而美麗的能量公式也不會因此而失去任何光澤。也正是有了幾代科學家的共同努力和不懈的探索，才創造了當今物理世界的輝煌成就。

但是困擾物理界的"光"被人眼的意識所迷惑，真正起作用的卻是其光環里隱藏著的太陽引力。太陽引力與電磁力一樣具有所有波的特性，太陽引力只是在進入地球物理世界后才具有波粒二象性。光電效應即是太陽引力的明顯表現，因天體引力對微觀世界的作用被長期忽略而知其然不知其所以然。天體引力是物理界所有力的根本，不能因其微小而被忽視！。

參考文獻

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[2] 曹天元.量子物理史話---上帝不擲骰子[M].遼寧：遼寧教育出版社，2011.

[3] 埃爾溫·薛定諤.羅遼復譯.生命是什么[M].湖南：湖南科學技術出版社，2011.

[4] 辭海[M].上海：上海辭書出版社，2009.