探究量子场论缺失了的引力

贺志宏

摘 要：由于引力在微观物理界的作用极其微弱，常被忽略不计。光做为微观物理界的重要组成部分，其实是太阳引力在起作用。光即是太阳引力。本文通过对光电效应的研究，分析了太阳引力在其中所起的作用，光电子、光子、光量子都是电子。黑体辐射是由于太阳引力导致黑体内的粒子加速运动摩擦生热而积聚的能量。不确定性原理正是由于太阳引力的介入导致的。并根据太阳引力波的特性解释了波粒二象性。认为天体引力是电子振荡的根本原因，是其它任何力起作用的前提条件。

关键词：基本力 光电效应 光 太阳引力 波粒二象性

中图分类号：O413 文献标识码：A 文章编号：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

科学家们将量子理论和狭义相对论融合，形成了量子场论――这也是人类到目前为止可观测和证明的最终理论。量子场论的主要思想：第一，量子场由粒子构成；第二，量子场整体呈现波动能量。量子场论将自然界三种力――弱力、强力和电磁力统一起来，并将三族微观粒子结合起来，形成粒子物理学家的标准模型。然而，自然界第四种力――引力始终没有融合到量子场论里。

1 问题的提出

笔者试图从布朗运动的特性中寻找引力（根本上是天体引力）的踪影，从而弥补量子场论的缺憾。布朗运动是指浸入液体中的花粉颗粒做无规则运动的现象，呈现一种随机涨落。科学家们都认为是由于分子热运动撞击颗粒的缘故。大家知道太阳和月亮引力的共同作用可以造成地球上海洋的潮涨潮落，那么笔者就想做一个大胆的假设，即使太阳和月球对微观界粒子的引力再微小甚至可以被忽略不计，难道就不能使"布朗颗粒"随机涨落吗？薛定谔在《生命是什么》里介绍了几种布朗运动的试验，发现有一部分粒子始终不受加热、降温、磁化等外界因素的干扰，呈现一种上升的趋势。这难道不是由于天体引力的作用大于地球引力的作用造成的吗？

太阳的光在微观物理界具有极其重要的地位，但我们都被披着五色光环的光所迷惑了。笔者认为人的意识对光和颜色只是对不同引力的一种感觉，意识在形成初期感受到的只是引力（万有引力，物与物之间的、太阳的、月亮的乃至整个天体的），渐渐地进化到意识把引力强的当做光线强的，引力弱的当做光线弱的，而不同的颜色恰是对应着不同的引力频率。色盲者与正常人的颜色感觉不一样，正说明颜色只是人的眼睛意识的感觉而已。因此要在微观物理界谈论引力，就必须把光与太阳引力视为一体。这么一说的话，引力在量子场论中不但没有缺失，而且还在发挥着至关重要的作用。

2 关于基本力的解释

百度百科：基本力即自然界的四种基本力：万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。电磁力是电荷、电流在电磁场中所受力的总称。另外两种力，即强核力和弱核力（强力和弱力），不遵守平方反比律，作用程很短，其影响仅及于一个原子核大小的范围。强力直接作用在夸克之间，使它们结合成强子，包括原子核中的质子和中子。四种力相对强度的差别很大。如以强力的强度为1单位，则电磁力的强度正好是强力强度的百分之一，弱力的强度是强力强度的百万分之一，而引力的强度是强力强度的100万亿亿亿亿分之一。这意味着，引力的微弱如此惊人，致使它在粒子对或几个粒子之间的相互作用中实际上不起任何作用。但在四种力中人们最先加以研究的却是引力，而且艾萨克·牛顿建立了圆满的数学理论来描述它。

关于万有引力的本质是什么，牛顿认为是一种即时超距作用，不需要传递的介质。相对论中，爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动，称为引力波。

电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

在空间传播着的交变电磁场，即电磁波。它在真空中的传播速度约为每秒30万公里。电磁波为横波。通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。

小结

（1）电子之间的引力很小，实际上不起任何作用。

（2）天体引力对电子的作用未提及。

（3）电磁波是波，天体引力也是波。

（4）辐射是电磁波的一种表现形式。太阳引力对人体的照射作用也表现为一种辐射，其实是太阳引力导致人的皮肤内的粒子加速活动，摩擦生热形成的一种感觉。

（5）光做为太阳引力的表现，具有折射、反射、绕射、散射及吸收的特性，光就是太阳引力！

（6）电磁力有波谱，太阳引力也有波谱并可归入电磁力可见光部分。

3 关于“光电效应”的解释

维基百科：光电效应是指光束照射在金属表面会使其发射出电子的物理效应。

1887年，赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，偶然发现了光电效应。赫兹用两套放电电极做实验，一套产生振荡，发出电磁波；另一套作为接收器。他意外发现，如果接收电磁波的电极受到光线的照射会放射出火花，特别是紫外线的照射，火花放电会变得更容易产生。曹天元讲的更有文学性，一旦有光照射到那个缺口上，那么电火花便出现得容易一些。当光照射到金属上的时候，会从它的表面打出电子来。原本束缚在金属表面原子里的电子，不知是什么原因，当暴露在一定光线之下的时候，便如同惊弓之鸟纷纷往外逃窜，就像见不得光线的吸血鬼家族。对于光与电之间存在的这种饶有趣味的现象，人们给它取了一个名字，叫做“光电效应”。

赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后，引起物理学界广泛的注意，许多物理学家进行了进一步的实验研究。

其中包括威廉·霍尔伐克士、奥古斯图·里吉、亚历山大·史托勒托夫等等。他们进行了一系列关于光波对于带电物体所产生效应的研究调查，特别是紫外线。这些研究调查证实，刚刚清洁干净的锌金属表面，假若带有负电荷，不论数量有多少，当被紫外线照射时，会快速地失去这负电荷；假若电中性的锌金属被紫外线照射，则会很快地变为带有正电荷，而电子会逃逸到金属周围的气体中，假若吹拂强风于金属，则可以大幅度增加带有的正电荷数量。

约翰·艾斯特和汉斯·盖特尔，首先发展出第一个实用的光电真空管，能够用来量度辐照度。艾斯特和盖特尔将其用于研究光波照射到带电物体产生的效应，获得了巨大成果。他们将各种金属依光电效应放电能力从大到小顺序排列：铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌。对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞，普通光波造成的光电效应很小，无法测量到任何效应。上述金属排列顺序与亚历山德罗·伏打的电化学排列相同，越具正电性的金属给出的光电效应越大。

约瑟夫·汤姆孙于1897年4月30日在大不列颠皇家研究院的演讲中表示，通过观察在克鲁克斯管里的阴极射线所造成的萤光辐照度，他发现阴极射线在空气中透射的能力远超一般原子尺寸的粒子。因此，他主张阴极射线是由带负电荷的粒子组成，后来称为电子。

匈牙利物理学家菲利普·莱纳德于1900年发现紫外线会促使气体发生电离作用。由于这效应广泛发生于好几厘米宽区域的空气，并且制造出很多大颗的正离子与小颗的负离子，这现象很自然地被诠释为光电效应发生于在气体中的固体粒子或液体粒子，汤姆孙就是如此诠释这现象。1902年，莱纳德又发布了几个关于光电效应的重要实验结果。第一，借着变化紫外光源与阴极之间的距离，他发现，从阴极发射的光电子数量每单位时间与入射的辐照度成正比。第二，使用不同的物质为阴极材料，可以显示出，每一种物质所发射出的光电子都有其特定的最大动能（最大速度），换句话说，光电子的最大动能于光波的光谱组成有关。第三，借着调整阴极与阳极之间的电压差，他观察到，光电子的最大动能与截止电压成正比，与辐照度无关。

由于光电子的最大速度与辐照度无关，莱纳德认为，光波并没有给予这些电子任何能量，这些电子本来就已拥有这能量，光波扮演的角色好似触发器，一触即发地选择与释出束缚于原子里的电子，这就是莱纳德著名的“触发假说”。在那时期，学术界广泛接受触发假说为光电效应的机制。可是，这假说遭遇到一些严峻问题，例如，假若电子本来在原子里就已拥有了逃逸束缚与发射之后的动能，那么，将阴极加热应该会给予更大的动能，但是物理学者做实验并没有测量到任何不同结果。

1905年，爱因斯坦发表论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，对于光电效应给出另外一种解释。他将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。对于马克斯·普朗克先前在研究黑体辐射中所发现的普朗克关系式，爱因斯坦给出另一种诠释：爱因斯坦认为，组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。假若光子的频率大于某极限频率，则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸，造成光电效应。爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。虽然光束的辐照度很微弱，只要频率足够高，必会产生一些高能量光子来促使束缚电子逃逸。尽管光束的辐照度很强劲，假若频率低于极限频率，则仍旧无法给出任何高能量光子来促使束缚电子逃逸。

爱因斯坦的论文很快地引起美国物理学者罗伯特·密立根的注意，但他也不赞同爱因斯坦的理论。之后十年，他花费很多时间做实验研究光电效应。他发现，增加阴极的温度，光电子最大能量不会跟着增加。他又证实光电疲劳现象是因氧化作用所产生的杂质造成，假若能够将清洁干净的阴极保存于高真空内，就不会出现这种现象了。1916年，他证实了爱因斯坦的理论正确无误，并且应用光电效应直接计算出普朗克常数。密立根因为“关于基本电荷以及光电效应的工作”获颁1923年诺贝尔物理学奖。

黑体辐射：黑体是一种理想的物质；它能百分百吸收射在它上面的辐射而没有任何反射；使它显示成一个完全的黑体。在某一特定温度下。黑体辐射出它的最大能量。普朗克辐射定律则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量

普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，在不确定性原理中，普朗克常数有重大地位。马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，v为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。

粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。

小结

（1）都把光做为一种特殊的物质对待了。

（2）“光照在缺口上”正是太阳引力对缺口内的电子起了吸引作用，导致电子跳跃起来。就像布朗运动里的小粒子被天体引力作用导致“无规则运动”一样。

（3）紫外光是太阳引力最强的部分。人的眼睛的意识将可见光的颜色分为赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫来对应不同波段的太阳引力；色盲的人为什么看到的颜色与别人不同，是其自身眼睛感受颜色的粒子发生了偏差。如果我们都和他一样发生偏差，那我们一样看到的“红”是“绿”了，所以颜色只是人眼的感觉罢了。

（4）光电子、光子、光量子都是电子。光里面只有引力没有光子。

（5）太阳引力强当然“打出”（应是吸引）的电子数目就多。

（6）这部分“跳跃的电子”表现的是无规则运动，普朗克常数是掌握其运动规律的非常有用的数值。

（7）黑体辐射是由于太阳引力导致黑体内的粒子加速运动摩擦生热而积聚的能量。

（8）不确定性原理正是由于太阳引力的介入导致的。

4 关于波粒二象性的解释

辞海：微观粒子的基本属性之一，它们有时显示出波动性（这时粒子性较不显著），有时又会显示出粒子性（这时波动性较不显著），在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。

1909年爱因期坦就有了光的波粒二象性的思想，爱因斯坦不仅最早将粒子特性赋予光波，而且还最早将波特性赋予了理想气体分子。可以说，是爱因斯坦最早注意到了物质的波粒二象性。由于波粒二象性被证明是自然界中一切物质运动的最基本的量子特性，因此爱因斯坦的这一发现甚至比他的相对论更为重要。爱因斯坦严格证明了辐射，即光子具有波粒二象性，并指出了已被实验验证的普朗克辐射公式同时包含了辐射的这两种对立的属性。光的波粒二象性的发现也许是爱因斯坦对量子理论所做出的最大贡献，它首次揭示了光的量子特性，即光不仅具有波动性，同时也具有粒子性。正是光的波粒二象性概念进一步引导德布罗意提出物质波假说，将光子的波粒二象性赋予了所有物质粒子，并最终促使薛定谔建立了量子理论的波动力学形式。

小结：

（1）太阳引力具有波的特性，因而可以在没有介质的空间中传播。

（2）太阳引力进入大气层后，才具有波粒二象性。

（3）电子受原子核内强力的作用很难逃逸出原子，同时又受天体引力的作用，而上下振荡，必然具有波动性。

（4）天体引力是电子振荡的根本原因，是其它任何力起作用的前提条件。

5 结语

有没有引力的说法其实并不影响太阳永远的光芒。因为伟大的物理学家们做着的都是伟大的实验和精密的计算，因而发现了"跳跃的电子"。爱因斯坦的简洁而美丽的能量公式也不会因此而失去任何光泽。也正是有了几代科学家的共同努力和不懈的探索，才创造了当今物理世界的辉煌成就。

但是困扰物理界的"光"被人眼的意识所迷惑，真正起作用的却是其光环里隐藏着的太阳引力。太阳引力与电磁力一样具有所有波的特性，太阳引力只是在进入地球物理世界后才具有波粒二象性。光电效应即是太阳引力的明显表现，因天体引力对微观世界的作用被长期忽略而知其然不知其所以然。天体引力是物理界所有力的根本，不能因其微小而被忽视！。

参考文献

[1] 瑞德尼克著，黄宏荃，彭灏译.量子力学史话[M].北京：科学出版社，1979.

[2] 曹天元.量子物理史话---上帝不掷骰子[M].辽宁：辽宁教育出版社，2011.

[3] 埃尔温·薛定谔.罗辽复译.生命是什么[M].湖南：湖南科学技术出版社，2011.

[4] 辞海[M].上海：上海辞书出版社，2009.