物理科学探疑-网友天空-系统观点-马德义的观念--在基本粒子层次上物质结构的一种简单性
在基本粒子层次上物质结构的一种简单性
马德义 ( mdy660527@163.com )
[摘要]简单性的概念深得人心：一方面我们的物质世界是简单的；另一方面我们的理解需要简单性。在标准模型中认为我们的物质世界是由几种轻子、几种夸克构成。其实在粒子层次上就有物质结构的一种简单性：那就是中子。
[关键词］简单性 混沌 原始空间 电磁空间 引力空间
物质的粒子构成
上个世纪我们才消除了物质是由分子、原子构成的疑虑；后来我们又进一步认识到原子是由原子核和核外电子构成；原子核又是由中子和质子构成。
随着进一步的研究和实验的发现，我们又发现了更多的其它粒子，它们相对数量很少而且极不稳定，它们衰变之后的最终产物也不外乎是中子、质子、电子、光子及中微子这几种粒子。这可以有许多事例可以证明(在这里我不列举)。
在地球上我们物质的基本粒子的组成一般是中子、质子、电子、中微子和光子。这些粒子占据了绝对的数量。
如果考虑到一个中子的衰变，它衰变为一个质子、一个电子、一个反电中微子。
而且
1、我们的物质世界整体电荷数守恒，这被解释为质子数和电子数相等。
2、如果轻子数守恒也被解释为电子数和反电中微子数相等。
3、重子数守恒被认为质子数加上中子数为一个常数。
4、如果考虑空间的效应，能量守恒能满足（这一点有待于我们进一步证实）。
这时我们可以认为我们地球上的物质来源于中子。
接着我们把这推广到太阳系、银河系及整个宇宙。我们认为所有的物质来源于中子。
这就是说我们的物质世界等同于只有中子的一个物质世界。
这时引力作用消失了，电磁作用也消失了，其它所有作用都消失了，世界一片死寂。这时只有中子及原始空间。
这是不是一种我们的物质世界所表现的简单性呢？
这样预示我们的物质世界有两种等同的状态：一种是我们今天所见的世界；另一种是中子和原始空间。
混沌的状态
我们上个世纪另一个伟大的发现是质能守恒，它打破了质量和能量的界限，各种不同的物质存在形式得以沟通。质能守恒在更深的一个层次上表现物质的存在方式。
我们有关存在的描述都没有在质能守恒中所表现的那么深刻，我们应该找到与之相对应物质的某种存在形式。
我们知道，我们的物质世界正、反粒子数量绝对不对称（只有在宇宙射线和加速器中才能产生少许反粒子），也就是说找不到与之相对应的反粒子。一个正粒子的一个反粒子可以湮灭为一对光子，这样会消失很多的量子特性。
如果正反粒子是对称的，这个世界会是什么样？
再让我假设一下：一个中子离它最远的粒子是它的反粒子（假定我们的宇宙是静态而且有界无边）。这样的假定使物质世界在整体效应中，所有中子的总和将没有任何量子特性。这就是混沌。这就是我们在质能守恒中所应看到的东西。
这是为了便于理解，便于找到一种没有任何状态量的宇宙所作的假说。同时是为了打消我们认为粒子是我们物质世界的最小组成单位的一个固有观念。
这样我们的宇宙有三种不同的存在方式：混沌状态、中子和原始空间还有我们今天所见的世界。
这几种不同的存在方式不要理解为在过去曾经是某种状态，而只能认为我们宇宙有几种等同的物质形态。
数学模型
在拓扑学中有一种墨比乌斯带。一个闭合的墨比乌斯带在数学中是一个投影平面。一个点在投影平面上对应有两个点，这两个点正好对应于两个互为正、反粒子的中子。
可以这样理解，离一个粒子最远的粒子是它的反粒子。正反粒子永远不会相遇。在整体上一个粒子永远对应地存在着一个它的反粒子。
空间在我们今天的观念中有一种有限无边的空间模型，一如闭合的墨比乌斯带。
结论
人们对于简单性的要求由来已久，由于今天物理学的飞速发展，人们得以认识物质世界中的各种粒子，这是我们有比古代人优越的前提。古代人思想所涉及的领地、与我们掌握现代科技实验成果的混合可以得出下面的结论。
一种人们可以方便理解的简单性是：我们的物质世界是由中子构成。
唯一妨碍我提出此假说的理由是人们对于空间的理解。
空间是一个实体，而且应该定义为空间是粒子所有相互关系的总和。
今天，人们知道物质粒子的相互作用有四种，万有引力与电磁力是长程相互作用力，所有有质量的粒子间产生万有引力，所有有电荷的粒子间产生电磁相互作用。核力表现在几个相互作用的核子之间，这样将有一个引力空间、一个电磁空间和许多岛状的核空间。我们通常所说的空间是指引力空间。微波背景辐射及所有的电磁波指电磁空间。
所有的粒子都被认为是全同粒子。所有的粒子可能有不同的运动状态，但在这里运动是不被考虑的。
把在地球上粒子的结论推广到太阳系，银河系及河外星系。这一推广比较微妙，从宇宙光谱学上，光谱有红移和蓝移，这可能是因为中子与质子比例的关系在各星系的不同，也就是中子衰变的比率不同。这反应在行星的性质上可能是中子星、太阳一样的星球、类似地球一样的星球、等等。
人类一直在寻找对于物质世界的一种简单性的解释：古希腊人认为物质是由一种或几种元素组成，他们认为这几种元素是水、火、土、气等；在中国的道家学说中也有这样的思想，认为物质是由金、木、水、火、土组成，更进一步的还有阴阳学说、太极学说中思想“无极生太极、太极生阴阳、阴阳衍生五行、五行化生万物”“无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦”；近代的化学家发现物质是由108种化学元素及其同位素的原子构成；现今的标准模型认为物质是由六种轻子六种夸克及其相互作用粒子组成。
现代物理学的最伟大的成果就是帮助我们了解了物质的构造。使我们比前人有更多的关于物质世界的知识。我们可以借鉴古代中国的道家学说中物质状态相生相克的思想，利用粒子的物理量之间正反关系的比例来进行对于物质世界简单性的假设。
同样我们需要找到一种能反应质能守恒中所表达的存在意义的物质形态，这就是之所以有混沌理论的假设。
这里我想向大家传播这样的物质观：我们的物质世界是由一个个粒子构成；单个的粒子又是有连续的、在空间中有分布的结构；粒子的每一个量子特性都与粒子的分布关联在一起。
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