关于电子质量问题
2009-05-19 10:43:19
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关于电子质量问题

作者 苟文俭

一位网友最近来函问:电子质量由负电构成具体错在哪里?过去,我也收到过电子质量就构成于电磁的其他类似文章。因此本文就特别谈谈作者对有关电子质量问题的思考,一者是对网友有个交待,二者是自己也需要做进一步的学习。

◎ ◎

(一)

在经典电动力学中,认为带电粒子携带了电磁自场,由于自场有内聚能(电磁自能),也会构成电磁质量μ,实验所测量的带电粒子的质量(称为粒子的物理质量),是粒子原有质量m0(通常称为裸质量)与μ之和。因为带电粒子总是同它的自场联系在一起,所以两者是不可分离的。

洛仑兹与阿伯拉罕等物理学家曾提出这种假设:电子质量可能完全是电磁的,即电子裸质量m0=0,电子的惯性就是它电磁自场的惯性。这样,在电荷按体积均匀分布的假设下,由经典理论算出的电子半径值为ro=2.82×10-13cm

电子半径实验值小于10-16cm,显然用经典理论算出的电子半径并不合符实际。

在量子电动力学(QED)中,电子也一样具有电磁自能,但把电子质量完全约化为电磁概念的梦想根本无法实现:(1)由于超精的常数1/137 是一个很小的数目, 因此由电磁自能产生的质量修正μ与裸质量 m 0相比只占一个很小的比例;(2)即使我们把QED的适用范围延伸到比普朗克能标还高的能区,使μ变得很大,但由于理论中是μ∝m0,这表明如果电子裸质量为零,它的电磁自能也将为零。而裸质量是QED中拉格朗日量的参数,它在理论适用范围是无法约化的。

因此,试图把质量完全归因于电磁的想法,在量子场论中完全不成立。象电子这样质量最小,电磁质量也只能在粒子质量中占不大的比例,把它的质量完全归因于电磁的想法都绝无可能,因此对其它粒子,特别是那些不带电荷的粒子,就更无可能了。

在现代物理主流的标准模型中,所有基本粒子质量都源于黑格斯机制。这种机制虽然从唯象方面讲非常有效,但并不能给出其数量上的具体结果。因为在黑格斯场的汤川耦合中,耦合常数对于每一种费米子都有一个独立取值,至使标准模型的拉格朗日量所包含的、与质量直接有关的自由参数数目、比原先需要解释的质量参数数目还多。

实际上,在粒子质量起源问题上,黑格斯机制只不过把在粒子领域不能解决的问题,转稼到了完全未知的真空领域。显然,这种用未知去解决未知,完全是现代物理主流探索的不幸。

(二)

在逻辑学中,人们一般把与实际相符的真理分成了如下两类,

1、如果前提都真,使用形式有效的(正确的) 推理,得到的结论也是真。如此得到符合逻辑规则的逻辑陈述,就称逻辑真理;它与经验事实无关,是必然真理。这在哲学上,也即构成于康德哲学框架中的综合命题,其主词和谓词没有蕴含关系。

2、通过经验命题或事实命题来表述的,当被某个经验命题被证实了时,由此得到的陈述,就称是经验真理。经验真理所陈述的不是具有逻辑必然性的逻辑关系,因此只能是或然真理。经验真理是如果它得不到经验证实,便不是真理。这类真理与经验事实相关,在哲学上,也即构成于康德哲学框架中的分析命题,它的谓词包含在主词中的命题。

很容易有如下两点认知:

1、对电子质量构成于电磁,它既不是经验命题也不是事实命题,而且质量也不一定就一定会形成电磁,这就也还可以是一个谓词不包含在主词中的命题,因此也就不可能是一个有效的分析命题。

2、当电子质量与电子电磁没有蕴含关系,它们之间又并没有形式有效的(正确的) 推理,表明它不是一个符合逻辑规则的逻辑陈述。即电子质量构成于电磁,也决不可能是康德哲学框架中的综合命题。

因此说明:电子质量构成于电磁,就既不是经验真理,也更不是逻辑真理,因此它不能成为物理理论探索中的科学立论依据。

(三)

在新著《粒子及其质量计算》表述的I-V模型中,作者根据I-V公理真空客体化原理,认识得到了真空有可以产生出组成粒子的基本单位(即基元)的原始单元,对此作者也称是真空元素,用“V0”表示,它由原始物质要素a及原始空间要素s组成;V0存在破缺就转变成了有左右手性的基元,用“V”表示,粒子就是由V组成的V集团:粒子质量就形成于a转移后、在粒子V集团的聚集,而粒子电荷就形成于粒子V集团的组成中、对单手性基元V的手性的n0倍放大。

n0是V0自身存在形成的无量纲常数。电子的负电荷形成于基元V的右手性的n0倍放大,而质子正电荷则形成于基元V的左手性的n0倍放大。

根据粒子质量的这种客体化图景,作者仅使用了四个实验测量值,通过简单计算,就非常准确地计算了几乎所有77种常见粒子质量。

对上述陈述的具体论述,可参见《粒子及其质量计算》的第二章、第三章、第四章及第十一章的相关部分,有些在作者的实名博客中也做过介绍。

2009/5/17

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