引力

【摘要】通过对物质质量，量子世界的种种性质推测出类似希格斯玻色子的存在，且根据性质进一步推导出符合引力产生的较为完善的模型。

【关键词】引力希格斯场理论弦理论量子力学量子色动力学

引言

在目前物理世界的发展中离不开的是事物发展，产生，作用的因果性，这是什么意思呢，电磁力的产生源自于电子本身具有电荷这一元素，于是通过对电荷性质的分析，总结出了同性相吸异性相斥的规则，这样的原理是基于最基本的观察实验，而最离不开的是背后的逻辑性，因为存在电荷这一能量，并且空间可以传递这种能量，所以他们在实验时候能够形成一种系统性的规律。然而，在自然界中又存在着另一种东西，他们也被规律的理解分析，并随之形成理论，那就是质量，以及其对应的规律——万有引力，可是这背后的逻辑则相对模糊，我们只知道质量存在就一定会带来引力，并且引力可以在空间中传导，可是为什么能够存在并且传导呢？这个问题则太过困难和猜测，在数个世纪以来都没有人能够解开谜题，人们只知道自然界能够存在这样的东西，有着从目前来看相对稳定的规律，在目前来看，科学界的所有观察都不能直接观察到引力，倘若一直这样发展下去，真的会存在某种突破吗，我们对此抱有着很深的疑问。

所以在某天，我突然对引力产生了极大的兴趣，我们发现了一个问题，科学的发展离不开两件事，做实验，形成理论，有时先通过实验然后创造出了理论，有时是先提出理论再通过实验验证，所以我就在想，能否通过目前已有的数据加上一些大胆的假设，从而使引力得到证明——这种方式有一个漏洞就是没办法通过最直观的数据证明假设的正确，甚至需要人闭上双眼将所有结论通过逻辑来使之合理起来，而幸运的是，在这条困难重重的道路上，我们终归走到了最后。

正文

如果假设空间并不是如相对论所描述的那样，光速也好，引力也罢，在空间中并不能起到任何的创造，引发力和场，而是在空间和物质之间，仍然存在着一种粒子，它们微小且不引人注意，但是充斥着每一寸目前已经观察到的空间中，而在这种粒子的作用下，引力也好，光速限制也好，甚至同样包括核力，都是基于这这种神秘粒子的作用而随之形成传导的，那样结果又会是怎样？

在量子色动力学中，将一枚质子分为了以下几种成分：上下夸克，胶子，上夸克质量为1.5到4Mev/c二次，电荷为2/3e，下夸克质量为4.5到5.3Mev/c二次，电荷量为-1/3e，胶子在这一过程中起到了传递能量的作用，而质子的构成是两个上夸克和一个下夸克，且其质量大小为938Mev/c二次，通过最简单的加减计算就能够知道两个上夸克和一个下夸克质量和甚至都没有质子质量的2%，而剩下的质量部分来源于哪里呢？还有包括夸克禁闭等现象，无不是极为难以去理解和规范化的现象。而依据我们的假设，空间中存在着神秘粒子引起且传递能量，那么在微观粒子的研究中就会有全新的和以往完全不同的结果。

首先根据目前的量子色动力学对质子结构的研究，一个质子由两个上夸克一个下夸克组成，并且其实际质量远没有达到构成一个质子所需要的质量大小，且在粒子碰撞过程并未发现其他粒子，于是我们推断，在空间中可能充斥着某种粒子，并且会在两个上夸克和一个下夸克构成着质子这一过程中，起到了决定性的作用。这一过程就是强相互作用。

在目前的物理学四大基本力中，以一个旁观者视角可以轻松总结出来他们为什么被称之为基本的原因——一是没人理解这些力的能量来源，还有就是他们的作用范围，这些都和以前的经典力学不一样，那就是，他们都是并非通过直接接触而传递能量，而共同般的拥有着某种超距般的效应，这里的超距是指不通过任何接触而能够实现能量交互，而这一能量，信息的传播速度，极限就在于光速。也正是因为没能在这些个过程中找到予以解释的中间粒子，所以相对论才会固执的相信是空间导致了光速的固定，然而我们对这样粒子的猜测，部分来源于现代物理发展的两个理论的分支，分别是弦理论以及希格斯场理论。

弦理论的观点认为世界是基于普朗克常量所表示的一段段小铉所构成，这意味着一种极端的波—铉的理论，在这个理论下，世界的所有都物质都只能被视为一段能量，宇宙中不存在任何的实际的粒子，任何的一切都只是一种过程。希格斯场则是认为空间中存在着某种自旋为0的粒子，充斥着宇宙，并构成着宇宙整体的运转，但是这一观点几乎无法被证明，因为目前科学对微观的观察是基于对事物的变化的过程观测，然后形成报告，而希格斯场的定义假设成立，那么就意味着希格斯粒子是构成宇宙的基础，是在宇宙之中相比于我们能够观测到的一切更加稳定的存在，是构成这我们熟知世界的基础，我们没办法去找到比这更加稳定的例子去证明这一观点，如果打一个形象的例子，那就是相当于我们整个人类都生活在一个电子秤枰上面，而我们认为的手段比如通过对量子级的光波观察等等行为，虽然在小规模的改变了他们的动量大小，但是实际总的系统里面是没有发生改变，除非我们通过核反应等真正改变物质质量的手段，否则一切的过程都没有可能去改变人类整体在电子秤枰质量称重。（这一部分牵扯到后面对核反应及其结构模型构建，难以在这个理论下的详细解释）

这两种理论，在我们这对于那一种神秘粒子的测量里面则是起到了至关重要的作用，在弦理论中，普朗克常量的大小被应用在测量具体的每一个小的铉的质量大小，而这一个个小小的铉，在我们理论中即代表着这一神秘粒子他们的计算公式，同样遵循爱因斯坦的方程E=mc平方，且当此时，E的值可以近似为普朗克常量h，c为光速，经过计算后这一神秘粒子的质量就约为0.736*10的五十次方千克。

在希格斯场理论中，我们则是要运用他的场理论，假设空间中均匀存在着希格斯粒子，根据目前天文学观测到的结果，宇宙的实际边界大约是实际观测到边界的7到8倍这一理论，推测宇宙的主体趋向于扩散，也就是宇宙主体是以释放这一粒子从而构成相对论所描述的空间，而在构成相对论所涉及的空间概念后，光速限制对这片空间才存在一定的意义。上述只是一种介绍，对我们所研究环境没有任何意义，将希波利斯场融入目前的物理研究中，意义就如下：光子，胶子，甚至可以包括所有的稳定玻色子，本质都来源于同一种微观粒子，都可以是空间能够以光速传递能量，信息的根本，这样需要满足三個条件，一是对玻色子的理解，它究竟是什么，二是对传递的这一过程的描述，为什么这一过程几乎不消耗能量，第三点就是让我们传统理解的光子和胶子，能够向着希格斯场理论方向证明。实际上通过这三点的描述，结果是能够说通的。

第一点，玻色子，玻色子统指自旋为整数的粒子，区别于自旋为半整数的费米子，在我们这里由于研究的是基础粒子所以排除那些由于原子核为偶数核子所形成的玻色子，除此之外的玻色子，大致包括光子，胶子，介子，以及希格斯粒子，还有未被证实的引力子。在這之中，又因为胶子的观测条件极为困难，甚至到了几乎无法观测只能通过理论预测的情况，介子则是因为其半衰期太短，结构更是复杂，所以最终要详细说明的，就是光子。

光子是一种自旋为1的玻色子，主要意义在于传递能量和信息，然而这样的东西在目前的科学水准中甚至不能确认其质量，这意味着我们即便能够通过光电效应的实验确定其粒子性，但是在量子实验里却根本无法测量其质量，但是能够测量其运动时的动量。对于光子质量的计算，即便是最为宏观性的太空中的磁效应进行的实验，仍旧只能得到关于其质量的上限，更别提这种以宇宙性宏观实验中可能存在的种种误差会进一步弱化结果，而根据上面说过的弦理论，我们推测光子质量等同于希格斯粒子质量，只是相比较于希格斯粒子，光子由于其能在运动中被观测，测量，所以其总能量应该为E=mc平方+|pv|，其中pv为光子转动动量的能量数，而这一结论也同样符合”光子的静质量为0“这一目前普遍结论，因为在光子没有运动的时候观测不到，同样在侧面证明光速固定由空间限制的不合理的地方——因为当此时其合速度是超过光速的，对于这一点，目前的理解是空间限制的是速度而非速率，也就是说，目前说法是空间限制的是传播速度而非具体的运动速度大小，这点同样符合下面的验证。

第二点，传递的过程，这也是我们在论证光子和希格斯场理论的关键点，假如光等种种粒子传递是一种比目前观察之下还要微观的粒子性行为，那么重点就需要阐明这一过程为什么能够实现传递过程中不消耗能量，否则无法于实际客观事实相匹配，这点可以将环境视为空间状态之后，电场引力场之类发生之前的希格斯场状态，此时没有能量支撑，空间中宏观均匀存在着希格斯粒子。

而在均匀条件下，光呈一种稳定且无消耗的传递，这一过程，将会用到经典力学广为人知的，也被人认为是最不实用的定理，动能定理。

在动能定理中，实际在建立等式时，必须要同时将碰撞前的结果和碰撞后的结果都观测和收集到，并且在这其中无可避免会产生误差，甚至相同的物体在给予了不同初始能量后，公式的结果都会发生改变，结果只能观测而无法控制，为什么，因为在宏观实验中，物质的碰撞无疑会受到超乎想象其他外在的影响，例如四大基本力，都可能在实验进行中成为误差，这时候实验本质就无法真正标准化，完善化，更加无论通过某种定理去证明什么。但是，在极微观的条件下，也就是希格斯场描述的情况下，这个定理则在对光速限制源自其粒子性限制的证明有着很大的作用。

在高中时候，我们在学习动量时有时会遇到这样的问题，一个运动的小球去碰撞着相同质量的小球，其中能量在理论上可以实现完美的能量交互，在这个题目里面强行设定小球的稳定性不会发生变化，以及外界环境的无外力干扰，将之带入到现实中，宏观中外力的干扰源自于四大基本力，那么，在这个理论将说明的就是这些不直接接触的就能作用的力并非是真的没有接触，而是以一种不易被观察到的方式接触并产生相应的作用。在这个前提下，外界环境无干扰条件能够达成，其次，而对于其光速的一定，并不是证明粒子运动的速度只能达到光速，而是说明在神秘粒子本身不被增加也没有减少的条件下，相对固定的流动速率是光速，其中对于相对固定速速度的推导过程需要考量的具体模型很多处于较为模糊的状态，但是这个整体如果用一个比较容易理解的例子来说明，可以把光速类比于声音在均匀稳定空气下的传播的速度，声速并非是空气中能达到的速度极限，而是在空气本身数量没有改变时声音达到的速度大小，永远不可能超过声速本身，但是，这并不意味着目前人类就不能创造出超过声速的飞行器，当螺旋形，喷气性加速器被设计出来时，人们就存在了超越声速的可能性，同理，当人们意识到'气'的存在时，人们才能真正做到超越光速的可能性，对于超光速飞行器设计，我们会放在文章最后的理论实用部分阐述。另外，目前通过大型碰撞机碰撞电子和质子为什么不能够超过光速呢？我们将原因归结在其拥有的一个因素上，那就是电荷，在这套体系中我们能推测，电荷产生能量是需要一个系统性的过程，而无论质子还是电子本身都反映了他们和外界的能量交互作用，这就好像在空气中将一个不完全封闭的飞行器加速到声速之上，基本是一件不可能实现的事情，当临界声速时受到的外界“空气阻力”会变得极大，在微观中，电子或质子被加速时的电磁力的大小以及计算结果也能够反映这个理论的真实性，电荷的产生原理会在后面的章节中予以建设。

实际这三个条件的证明在上面就已经有所涉及了，就是由希格斯粒子向着光子变化，这就需要我们重申对于希格斯粒子的定义，希格斯粒子是一种自旋为0的粒子，同时我们还通过弦理论估算了他的质量大小，但实际我认为他应该是不能被观测到的，这点区别于欧洲对撞机结果之后所产生的实验报告，在该报告中提及已经观察到希格斯粒子，但是在这篇文章中你会理解，假设微观量子能够被观察到的，只可能是光子，因为目前的科学找不到比希格斯粒子更加稳定的存在，也就是说无论通过什么样的能量转换关系，都是在使用能量以后才会有的结果，希格斯粒子本质则是没有发生运动时的粒子状态，所以也存在可能去创造观测到近似于这一概念的粒子，但却是观测不到的才能被称为希格斯粒子。

在上文论述的种种，都是为了证明这种神秘粒子的存在合理性，其中无论使用弦理论还是希格斯粒子场理论，都是套用其中部分的概念，对于文章中可能存衍生的更多的概念，也可能与这两种理论中存在偏差。顺便一提，在目前科学界其实存在着符合这一粒子数目的纯粹宏观定义，除了引力之外，在天文物理学对物质成分的计算中有所体现，这种神秘粒子也被称之为——暗物质。

现在我们能粗略猜测空间或许真的存在某种极为微小的物质，其传递过程引起了那些不通过直接接触而造成的力，这种不直接接触是说明目前科学的没能观察所导致的，并非说明在逻辑和我们的理论上这是不接触的。那么下面要证明的，就是引力的产生模型了。

首先，我们需要将引力分成两个概念，常规引力以及非常规引力，常规引力，它的大小由质量除以距离的平方，这点用图像来表示如下，而后面的水池里的漩涡则是表示这一公式在这套理论下的具体体现，可将质量视为导致这一漩涡转动的根本，且由于粒子的稳定性等多方面的考虑使得引力在传递的过程中相对平稳而又合理。而后的问题就是，为什么质量能够产生引力？

万有引力公式

引力计算公式模型化

人类是如何测量质量的呢，在历史中，我们往往通过找到相对稳定的易得到的事物来确定一个相对的概念，最后使用这个相对的概念来测量种种不同的事物，在宏观中有从两，斤，再到后来的克，千克这一转变。在微观中同样有通过对碳的相对原子质量来制定微观质量的标准，就是因为碳12的原子质量相对稳定，所以其构成一种稳定的标准。虽然铺垫了这么多，但在文章的后面，我们又会突然将话题引入一个看似完全不相干的领域里面，那个领域叫量子力学。

上述的种种假设下，我们已经能够粗步推断光子可能是由动量加上希格斯粒子从而构成的一种粒子，在这个基础之上，新的问题伴随产生，那就是量子领域的粒子除极限状态下，大多处于观测到的粒子呈随机性这一点。

这里的随机性并非粒子运动完全的随机，而是指除极限状态下量子运动与宏观相匹配外，其余状态下运动规律存在某一定不完全确定的范围中，这一点构成了量子力学的随机性，那么这种随机性是如何产生的呢？于是就有了下面的一个假设：假设这一神秘粒子在充斥空间的过程中并非完全的静止，而是以一种无限不规则运动的方式做着运动的话，也就是神秘粒子具有着流动性，那么在微观世界观测时的随机性，就足够做出理由。

这一点超乎想象的大胆，但对于我们接下来的证明非常重要，因为需要外界环境本身具有了流动性，才能在碰撞时源源不断的提供能量支持，这是后话了，先来说说流动性的证明，证据就在于假设按照相对论的空间理论，且空间是真空存在的，那么实际微观里的一切也应该按照其设计，规定的那样合理且又有序的进行，不会存在任何误差以及精确化以后的结果的随机性，然而存在，就我们的理解就是存在某种东西并不显眼的影响着微观粒子运动。如果说第一个证据是基于微观事物的观察得到的，那么第二个证据则显得更为直接却有些超乎想象，那就是引力。

在文章的开头部分解释过，对于质子结构的研究，沿袭量子色动力学，也就是一个质子是由两个上夸克一个下夸克所组成，且其质量之和并未达到一个质子的质量，于是我们花了很长一段去说明一种神秘粒子存在，作用的合理性，并且同样的，将会假设在强相互力的作用下，这些神秘粒子和上下夸克一起成为构成了质子的质量，并且维持了内部结构的稳定。以此，质量的概念才得到明确。而后又通过目前量子世界，光子的种种观察结果进行对神秘粒子进行更深一步的探讨

当种种条件都已经满足以后，我们就可以完整的解释常规引力产生的模型了。首先，质量由于上下夸克以及神秘粒子组成，在这里仅以一个质子一个电子的氢原子为例，由于原子核中神秘粒子“浓度”过高，在加上外界环境神秘粒子的流动性，所以在这一过程中无可避免的会产生一种“压强”，这种“压强”，但是这种“压强”大部分在强相互作用下被抵消，这时候可以将质子视为一个稳定的球形，可是这个时候面对一个稳定的球体，一个不被注意的力悄然形成，那就是神秘粒子的无限不规则流动，这点在微观中同样不显眼，但是在宏观层层堆积下，从而在最终形成引力，理所当然的这种方向朝着宏观的圆心方向。

最后，就是在上面定义的非常规引力的产生模型了。这点多是体现在天文物理学上，比如重力约束下的太阳，源源不断的释放能量却也没有四分五裂，再比如黑洞的形成或者恒星的爆炸。在非常规引力下同样有着独特的界定，那就是是否超出外界環境的约束条件，比如说太阳，就是内部反应没能超出外界环境的限制的典范，那么为什么太阳没有四分五裂呢，我们假设是：由于核聚变反应释放出来的能量，实际是一种粒子，这种粒子在被释放的过程中造成了较高粒子密度，此时原子核外的可能形成了一种伪强相互作用力，并且维持着一种平衡。

当然了，这种解释需要的证据非常多，还需要的证明条件在这篇文章中没有体现，最主要的就是强相互作用的原因究竟是什么，还有就是如何去证明上述的太阳的反应进程，现在有的只是对天文现象的基本描述，目前这篇文章中单单假设了空间中存在的，类似希格斯玻色子的东西，并根据现象推出结果，但仅仅是这些并不能完成对强相互作用力的推导，如果形象点说，在拼凑着通往一条可能为物理最终解的道路还需要对一样东西的讨论构建，所幸对于另一个拼图的描绘已经很接近完整的被发掘了。

虽然我们将非常规引力定义，但是真正能够解答，必须要在强相互作用力结束之后才能够满足条件，所以文章到这里就迎来完结，希望能够通过审核：-）

【参考文献】

[1]s.温伯格．《引力论和宇宙论》．

[2]佚名. 希格斯玻色子[J]. 现代物业(上旬刊), 2013(11).

[3]冼鼎昌. 量子色动力学(QCD)简介[J]. 中山大学学报(自然科学版), 1979(1):3-39.

[4]杨福家．原子物理学：上海科技出版社，1985：238

作者简介：吴瑞冉，男，2000年4月，安徽省池州市，大学本科，无职称，从事基础物理，建筑，计算机等领域的研究