物质场论

陈金林

（昆明市环城东路455号12栋206，云南 昆明 650000）

物质场论

陈金林

（昆明市环城东路455号12栋206，云南 昆明 650000）

文章认为物质是以场的形式存在，并通过辐射时空波作用于其他物质。这种作用包括在文章中讨论的量子叠加原理和相对论中的时空相对性原理。

物质场；时空波；量子态叠加；时空相对性；时间场；空间场

科学技术发展至今，人们认识到了物质的基本组成，并利用发现的物质组成知识合成物质、加工物质。人们认识到了原子、质子、夸克等基本粒子，但我们不禁要问：最小的基本粒子是什么？物质是无穷可再分的吗？组成物质的粒子越来越小时我们使用什么办法去研究它？

1 物质以场的形式存在

雅克比说过：“上帝是一位数学家”。或许世界的本原像他说的那样最终将使用数学来描述。当使用数学来描述自然规律时，需要建立一个模型。如果我们考虑组成物质的基本粒子，当基本粒子小的不能再小时，它是什么样子？一个黑色的、实心的球体吗？那这个小小的实心的球体又是由什么组成的？显然，这个问题可以一直问下去而且永无止境。当我们无法再通过设备去研究探测不到的物质时，可能只剩下数学方法可以使用了。

本文认为，物质的基本组成是一种场。物质通过波的方式传递着它的作用力。犹如电场产生磁场，磁场产生电场而形成电磁波一样，物质产生时间场，时间场产生空间场，空间场产生时间场。时间场和空间场交替互相生成而形成波动，向其他物质传播。这样的波就叫做时空波，时空波传播的范围就是物质场。时间场和空间场交替互相生成而形成波的形式可以用图1表示。

图1 时间场和空间场交替互相生成而形成波

图1中，同心圆的圆心是基本粒子，例如一个质子。基本粒子存在的表现形式的一种就是辐射时空波。时空波的一个周期包括一个时间半周期和一个空间半周期，图中相邻的两个同心圆表示一个时空波周期。

或者时间场和空间场交替互相生成而形成波的形式也可以用另外的波形图表示法表示，见图2。

图2 时间场和空间场交替互相生成而形成波

图2中物质场中的时空波的每个周期也分为一个时间半周期和一个空间半周期。这样的物质场导致了量子态叠加（量子态叠加原理）和相对论中的时空相对性。正如下文所述。

2 量子态叠加的形成

如图3所示，如果图中同心圆的圆心为基本粒子质子，设一个电子在图中的A点，由于A点是质子产生的物质场的时空波的空间半周期，A点处没有时间，只有空间。所以，如果我们判定处于A点的电子的两个状态，自旋向左和自旋向右，这两个状态可以不需要时间的自由变换，因为时间在时空波的另一个半周期B点。这样就出现处在A点的电子就同时具备这两个状态，出现量子态叠加。

图3 物质场中的量子态叠加

图3中的B点是时空波的一个时间半周期，在B点不会存在电子，因为那里没有空间。如果一个电子要从图中C点到A点，或是从A点到C点，都要经过B点，B点是时空波的一个时间半周期，这会导致这个过程需要一定的时间，但却不会使得电子处于这个半周期内，因为这里没有空间。这段时间就是光电效应中光电子逃逸的时间，也是电子跃迁释放光子的持续时间。质子形成的物质场辐射的时空波划分出了不连续的、量子化空间（量子化轨道）和时间，形成电子能级。

可见，这个模型同时满足量子态叠加原理和电子能级、电子跃迁原理。下文将阐述，这个模型还满足相对论中时空相对性原理。

3 物质场中的时空相对性

讨论物质场中时间和空间相对性问题，我们用图4来说明：

如图4所示，图中波浪线表示基本粒子A的物质场形成的时空波。如果B以直线匀速度V向A运动，必然导致B前方的时空波频率增加，所以对于A来说，B的时间变快了，空间变短了；反之，B的后方体验到的是B的时间变慢了，空间变长了。这是因为，B向A运动，时空波频率增强，两个空间半周期之间的差变小了，距离变短，而两个时间半周期之间的差也变小了，时间变快；而在B的后方则刚好相反。这和相对论中时空相对性原理得出的结论一致。

图4 物质场中的时空相对性

物质场理论也符合光速不变原理，如图4所示，无论B的速度为多少，空间半周期和时间半周期的比值始终为定值，这个定值就是光速。

同时，物质场论也支持爱因斯坦的终极速度预言。速度是相对的，如果没有参照物就不存在任何速度。如图4所示，如果B向A加速，由于B的速度是相对A的，B传递的时空波使得A感受到B的存在和B的速度。如果B的速度超过光速，B的时空波传递就落后于B本身，使得A体验不到B的存在和B的速度。所以，光速是极限速度，物质的速度不会超过光速是爱因斯坦真确的预言。

我们一直讨论的物质场和引力场、电磁场又有什么联系呢？其实，物质场是引力场和电磁场的统一。

4 物质场是引力场和电磁场的统一

回到我们关于量子叠加态的讨论，电子在质子形成的物质场中，只要电子处于时空波的空间半周期，电子就会体现出量子叠加态。质子有引力场又有电磁场，如果我们去掉引力场，只用电磁场也能让电子和其他更宏观的物体处于时空波的空间半周期，而使该物体出现量子叠加态。制造量子相干物体，并使物体处于量子叠加态是制造量子计算机的必要条件。如果我们不能使纳米级的物体处于量子叠加态，制造量子计算机的可能性就大打折扣了，因为我们没有足够的物体制造精度，使得制造的物体有电子那样的小。这也为我们能使用宏观物体制造量子计算机的元件提供了又一个理论基础。

无论电磁场还是引力场都能使物体出现量子叠加态，他们都具有相同的特征，通过辐射时空波作用于其他事物，都是物质场。

5 结束语

通过本文我们定性的讨论了物质场存在的客观依据：量子叠加态成因，量子化轨道，时空相对性。并认识到，引力场和电磁场是统一的，都是物质场，都通过辐射时空波作用于其他事物，作为物质基础形成我们的世界。

1 爱因斯坦.狭义与广义相对论浅说［M］.北京：北京大学出版社，2006

The Theory of Material Field

Chen JinLin

The article suggests that the material is in the form of field, and effects other substances through space－time wave radiation.This effect includes quantum superposition principle discussed in the article and space－time relativity principle in the relativism.

material field; space－time wave; quantum superposition; space－time relativity; time field; space field

O413

A

1000－8136（2011）03－0120－02