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 [91楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/15 19:20 

宗荣:
1915年魏格拉发表了《大陆与海洋的起源》一书,这已经是很久以前的事情了。他受到当时一些名人的责难也是不难理解的。我倒是觉得你的一些观点很是激进,超前社会很远,以致社会普遍难以接受,比如我就是这样。

葛兴:
我承认我的观点是超前的,但是这些观点是合理的正确的并符合实际的。我决不会轻易放弃我思考了几十年的观点。
大陆漂移说现已广泛为人们所接受。尽管人们不再怀疑大陆在漂移、海底在扩张和板块在移动,但是从大陆漂移推断到大陆消亡就不那么为人们所接受了。不过,人们接受不接受大陆消亡是一回事,大陆到底会不会消亡就是另一回事了。下面就是这一推理的简单过程。
据前苏联科学家计算,每年要有4万吨“宇宙灰尘”落在地球上,另一方面,太阳风粒子和部分暗物质会被地球俘获。虽然也有一些气体和尘埃的部分可以返回宇宙空间,但留在地球表面的部分要多,使地球的重量不断增加。
由于地球的质量以指数形式不断地增加,它俘获正负电子对进行热核反应的能力越来越大。有岩石圈的星体从太阳吸收的能量和辐射的能量平衡后,其内部多余的能量除了进行地质演化外,其余的能量会熔化岩石圈。而地球内部的热因地壳的隔热作用很难散发出去,于是,地壳就会逐渐熔融而越来越薄。这种过程开始是很缓慢的,后来就会越来越快。当岩石圈熔化消失后,地球就会变成类木行星。由于没有需要熔化的岩石圈了能量了,这一部分的热量就会辐射到太空中,使其辐射的能量大于从太阳吸收的能量。这种变化趋势有以下证据:
1、与地球类似的星体,其质量越大,地质活动越剧烈,火山地貌所占的比例越大,陨击地貌所占的比例越小,岩石圈越薄,占半径的百分比也越小。
探测发现,月球的岩石圈厚度约为1000千米, 水星、金星、火星尚没有星震资料,关于它们岩石圈的厚度,随着各人所用的资料和处理的方法不同,其结果也不相同。Toksoz等的类地行星热演化模型计算结果如下:如果取1000℃作为岩石圈底,水星和火星岩石圈厚度分别大于300和250千米,金星岩石圈厚约100千米,地球岩石圈的平均厚度为33千米。岩石圈的平均厚度分别占月球、水星、金星、火星和地球半径的72.6%、12.3%、7% 、1.6%和0.5%。
2、以地球为分界线,凡比地球小的行星和卫星都有岩石圈(或冰圈)。凡比地球大的行星就都没有岩石圈了。
天王星和海王星的质量分别是地球质量的14.5和17.2倍,土星的质量是地球的95倍,木星的质量为地球的318倍。天王星、海王星、土星和木星称为气态行星,它们没有固态的岩石圈。类木行星中以木星质量最为突出,其向外辐射的能量也以木星最为突出。
根据以上推断,地壳由于逐渐熔融会越来越薄,其变薄速度也会越来越快。
一个非常严峻的问题就摆到我们面前:人类赖以生存的地壳还能存在多久?
因为地壳厚度只占地球半径的0.5%,如果地壳熔融的速度是均匀的,地壳存在的时间必然等于地球年龄(公认为46亿年左右)的0.5%,大约是二千五百万年。当然,如果地壳熔融的速度在减小或增大,地壳存在的时间则会大于或小于二千五百万年。地壳还能存在的时间和人类的历史相比虽然是较长的,但跟地球的年龄相比则是很短的了。当然,这只是一种估计。
因此,大陆不仅是漂移的问题,它最终一定会消亡。从大陆漂移到大陆消亡,这是一条不以人们意志为转移的客观规律。这不是灾变论,而是渐变论。
 [92楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/16 18:51 

地壳消亡了,人类怎么办?
人类可以尽可能延长地壳的寿命。第一、尽量开发地热。第二、采用各种办法将地核的热量散发出来。第三、控制原子氢的热核反应的速度。第四、利用地核的热能,将地球的水发射到太空中。这些办法的目的是尽可能地消耗地核的热能或减少生成地核的热能,从而减缓地壳的熔融。
星球迁移是一种最理想选择。要把一个星球改造成有水有氧有食物适合人类生活的环境,这一过程一定是长期的,还必须赶在大陆消亡前完成。因此,太空移居就成了人类继续生存和发展的当务之急。
月球是离我们最近的天体。虽然月球上没有空气和水,但人类完全有能力在月球上建立一些封闭的生活区,在月球上制造水,栽种植物,饲养家畜。由于月球上没有大气的阻挡,太阳能就成为取之不尽用之不竭的能源。
除月球以外,美国波士顿大学的奥尼尔提出在地月系的拉格朗日点上建成立人造宇宙生活圈的设想。所谓拉格朗日点是地月系中的力学平衡点,它们相对地月坐标系的速度为零。因此建在这些点上的宇宙生活圈相对于地球和月球的距离保持不变。地月系的拉格朗日点一共有五个,其中三个在地月的连线上,另外两个与地球月球组成等边三角形。
奥尼尔设想的人造宇宙生活圈为圆形巨管。按大小共分四型,直径从0.2公里到6.4 公里,长度从1公里到32公里,可容纳人口从1万到2000万人。圆管的自旋使生活区具有地球相同的重力,气压和气温也按地球的标准控制。生产区以卫星的形式分布在生活区的周围,使生活区免受污染。他认为建造宇宙生活圈的材料大部分可从月球开采,在月球和生活圈都可以建成立强大的太阳能电站作为能源。
奥尔尼设想的宇宙生活圈发表于1974年。美国宇宙航空局十分重视,并已拨款和组织各方面的力量来促其实现。但奥尔尼设想的宇宙生活圈是不安全的,万一被陨石砸中怎么办?看来还是搬到火星上去好一些。首先想办法给火星内部的碳——氮——氧循环核反应点火,使其自行生成水和氧,然后才搬过去。
其实,到了那个时候,人类也许可以将生命克隆成 “生命孢子”,用超光火箭发射到宇宙中去,当这些“生命孢子”遇到合适的环境就会重新开出一朵朵灿烂的生命之花来。有理由相信,生命不会是偶然现象,它一定有它繁殖和延续的必然途径。
再有一种方法就是设计制造各种智能机器人,具有和人一样的繁殖和思维能力。它无需呼吸和吃饭,也不用穿衣服,能耐受各种极端条件。
即使大陆消亡了,人类不会灭亡的可能性也是很大的。
同时,生命是否只有地球生命一种模式,有不有其它模式?人类是否只有地球人,有不有比地球人层次更高的智慧生物?例如整个银河系有不有可能是另一种超级生物的一个细胞?有不有原子人?只有一个层次有生命是很难令人接受的。这当然是一种没有根据的猜想,但是和地球条件相同的行星决不是绝无仅有,因为有行星的恒星是不可胜数的。从逻辑上讲,有地外生命和外星人也是完全可能的。因此,没有理由为遥远将来地壳的消亡过分沮丧。重要的问题是我们要尽早地意识到这一点。
 [93楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/17 20:32 

黄宝:
地球的外壳会消亡?这太耸人听闻了。我觉得你越滑越远,有哗众取宠之嫌。

葛兴“
随便你怎能么说吧!可我说的都是大实话。
无论是白天的一轮红日,还是晚上的满天繁星,如果说人类生活的世界是被恒星所统治,大概不会有人反对。
太阳的质量是地球质量的33万多倍,其表面温度高达6000℃,中心可达1500万℃。英国天文学家金斯是这样来形容太阳高温的难以想象的惊人程度:如果在太阳中心取别针大小一块放到地面上来,那么站在150公里远的人都不能幸免于难,会被活活烧死。
太阳这样的炽热天体,一定在进行剧烈的燃烧,是什么东西可以旷日持久地已经燃烧了50亿年之久,而且丝毫没一点减退的迹象呢?况且这种情况不仅是一个太阳,所有的恒星都是如此。如果恒星中没有燃料在不断生成的话,是很难令人接受的。
特别地,人们的观测已经证实,恒星里的氢长盛不衰,没有源源不断的补充是不可思议的。因此,恒星中有氢在不断生成。这样,行星、卫星和太阳内部能源都统一起来了。太阳和行星一样地俘获空间中正负电子对,这些正负电子对中的部分一样地凝结成原子氢,然后进行同样的热核反应而释放出巨大的能量。这就是它们取之不尽、用之不竭的能源。不过星体的质量越大,吸收的正负电子对越多,热核反应越剧烈,释放的能量也越大。因此,太阳永远也不会枯竭。
毫无疑义, 恒星的巨大能量来自于氢聚合为氦的热核反应。德国的魏茨泽克和美国的贝特认为,可能存在以下两种核反应使氢转变为氦。现重复强调如下:
1、质子——质子反应。
这个反应分三个步骤:第一步是两个质子碰撞,放出一个正电子和一个中微子形成氘;第二步是由氘和质子碰撞形成氦的同位素氦3;最后一步是由2个氦3碰撞放出两个质子形成氦核,最终完成由氢核聚变为氦核的反应。这三个核反应都是放热反应。这一连串的反应过程,共有6个质子参与,最后形成1个氦核、2个质子、2个中微子、2个正电子和2个光子。同时释放24.158电子伏的能量。
2、碳——氮——氧循环
首先由碳核和一个质子碰撞,质子打入碳核使之变为氮的同位素 N(7,13),它是放射性的,很快放出正电子和中微子形成碳的同位素C(6,13),它和质子反应生成氮核。新的氮核和质子相碰撞形成氧同位素O(8,15), O(8,15)也是放射性的,它放出一个正电子和一个中微子后衰变成氮的同位素N(7,15);最后,N(7,15)和一个质子碰撞形成碳核和氦核。 这一系列的反应也都是放热反应,因此,只要有足够多的质子,就可以成为稳定的能源。碳——氮——氧循环的结果是4个质子合成一个氦核,同时产生2个正电子、 2个中微子和3个光子,释放出25.03兆电子伏特的能量。参与反应的碳元素在核反应前后没有发生任何变化,而氮、氧同位素只是在中间过程中产生又消失。
上述的过程不是凭空设想,它有大量的事实依据。
首先,这一假说符合星体的演化过程。从太阳系的现状来看,特别地,根据小行星、月球、类地行星、地球、天王星和海王星、木星以及太阳所提供的证据,质量很小的星体,例如小行星,只是一整块温度很低的固体;当星体质量达到月球大小时,开始出现幔和核,在其深处产生微弱的星震;随着星体质量的增大,幔和核会逐渐增大,岩石圈的厚度会逐渐减小。当星体达到地球质量大小时,幔和核已占其绝大部分体积,其外层只有一个约占地球体积0.5%的很薄的固体外壳了;质量再比地球稍大一些,例如海王星和天王星大小的星体,就没有固体外壳了;质量达到木星大小的星体,不久的将来可能会变成一颗恒星;质量达到了太阳大小的星体则变为能发光发热并向外辐射大量能量的恒星了;恒星的质量增大到某一程度,其吸收的正负电子对和它抛射的物质会达到一种动态平衡。在某种条件下还可能会引发物质更深层次能量的释放,恒星(甚至整个星系)会爆发,向空间抛射小的星体和正负电子对而完成一个循环。
其次,根据光谱分析,从天体的尺度看,氢与氦是最丰富的元素,两者之和占总质量的99%,其余的元素仅约占1%。对宇宙学特别有意义的是,在许多不同种类的天体上,例如在河外星系、银河系、太阳、木星和土星上,氢元素含量与氦元素含量之比竟是大体相同的,即二者质量之比约为3比1。不仅如此,赫罗图上年轻的恒星、中老年的红巨星和晚年的白矮星也全都是这样。为什么是这样的呢?
 [94楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/18 18:26 

这里同时还存在一个这样的问题,恒星里的氢为什么不象氢弹一下子炸光?而是慢慢地聚合成氦?
上述两个问题,可以用化学上的可逆反应来解释。银河系、太阳、木星和土星俘获的空间正负电子对聚合成氦后,热核反应开始变成可逆的,即氦可以裂变为氢,二者达到动态平衡后其质量之比约为3比1。因为恒星中不断地有氢生成,也就是反应物的浓度在增加,总的来看,反应会沿着正向进行。但是正向反应是一个放热反应,随着温度的升高又有利于向氦可以裂变为氢的方向进行。新生成的氢中只有约25%聚合成氦。这就是占太阳质量约75%的氢为什么不一下子反应完,而是缓慢地进行的机理。不管太阳燃烧了多少亿年,其中氢和氦的丰度基本上保持不变。其它的星系、恒星或质量达到一定大小的星体,如土星和木星也是这样。同时,从恒星上逃逸到太空中也主要是氢和氦元素,它们的丰度也就太约是3比1了。
第三,氢在星体中产生的观点是与稳恒态宇宙学不谋而合的。稳恒态宇宙理论主张宇宙从未有过开始,或者更确切地说,宇宙乃是处于连续的创造过程之中。当宇宙膨胀之时,便会创造出更多的物质来使密度再度升高。因此当宇宙不断地膨胀时,新的物质便连续地创造出来以填补空隙。新形成的物质就是构成星系的氢。每个新星系团将随着宇宙的不断膨胀而逐渐衰老以致死亡,但又形成新的星系团。新星系形成,老星系死亡,但宇宙的总密度不变。并且总是存在有各种不同年龄的星系。因此,宇宙在任何时期检验都是一样的。尽管个别星系团有所变化,但总体图象是始终如一的,这就是所谓在时间上和空间上都是无限稳恒态宇宙。
稳恒态宇宙学提出以后,曾得到了几方面的支持,其一是大爆炸宇宙学难以解释的星系产生问题,在这里可以顺理成章地得到说明。因为只要在稳态宇宙方程中,物质的产生和宇宙的膨胀正好地得到补偿,在星系核中存在起伏解,解中恰好呈现了物质分布的局域不均匀性。
氢在星体中产生,以原子氢形态出现,原子氢的热核反应是星体能源的主要来源。可以这样认为,这些创生的氢是在星系核中产生的,这正恰好是稳恒态宇宙学所需要的。因此氢在星体中产生无疑是对稳恒态宇宙学的强有力的支持。或者说,氢在星体中产生的观点是与稳恒态宇宙学不谋而合。
第四、在星体中不断产生氢,氢中的一部分又在恒星复杂的核反应中逐步转化成其它的元素并生成各种物质。这种机制能最终解释宇宙膨胀的动力源问题。
恒星不仅可以由星云产生,行星和卫星不断地长大也可以形成一颗年轻的恒星,它经过漫长过程逐步演化成红巨星和白矮星。晚期的白矮星质量大到某一限度会引发某种人们目前还不清楚的新的核反应而进行一系列的爆发,向空间抛射小的星体和暗物质,这些小的星体又会演化成更多的恒星。就象一个细菌的孢子又可以发育成一个新的细菌一样。于是星系中的恒星会越来越多,越来越密。它们之间因相互碰撞而向外扩散就是势在必然的事。就象不断生成的气体向四周扩散一样。人们把恒星的扩散称为宇宙膨胀,这种宇宙膨胀是人们早已观测到的一种自然现象。
关于恒星的爆发也有一些事实的支持。1979年3月5日,监测大气和外层空间核试验的、由9颗 “船帆座”人造卫星组成的探测网,意外地同时记录到一起罕见的宇宙r射线爆发事例。其强度极高,虽然爆发只持续了0.12秒,但释放的能量却比太阳在3000年里所辐射的全部能量还要多。爆发源的方向与大麦哲伦云中超新新星遗迹N49相符。因此,这次r射线爆发就可能是N49的爆发。后来的测试证明,r射线爆发是一种非常普遍的现象,它均匀地分布在空间的各个方向。
可惜的是,人们至今一直没有认识到恒星中的氢在不断地生成,恒星中的氢永远也耗之不尽,用之不竭。
在没有任何根据的情况下,人们这样猜测:当恒星里的氢耗尽后核反应会一个接着一个,氦聚变为碳、碳聚变为氧和镁、氧聚变为氖和硫、……..最后全部变成铁。然后恒星会崩溃而形成超新星爆发。
然而,除了氢聚变为氦以外,后面的核反应是不符合观察事实的。因为在晚期的恒星中,至今没有发现一颗恒星不含有大量氢的,也没有发现一颗恒星含有大量的碳、氧、镁、氖、硫、或铁。如果恒星上真的有氦聚变为碳、碳聚变为氧和镁、氧聚变为氖和硫这些占主要地位的核反应,我们就一定能在红巨星和白矮星中找到碳、氧、镁、氖、硫或铁这些占主要成分的元素。因为中老年的红巨星和晚年的白矮星不是个别的而是普遍的现象,它们有一定的分布。可惜事实并不是这样的。相反地,无论是中老年的红巨星还是晚年的白矮星中氢元素含量与氦元素含量之比都为约3比1。
天体中不断有氢生成,并不是无中生有。它是由正负电子对生成的,因为物质是无限可分的。人们发现质子和中子内部有电荷的分布,可以认为质子和中子是由正负电子组成的。正负电子碰撞可以湮灭,就是生成这种正负电子对。它们在大的天体里受到阻碍变慢又凝聚成氢。这一点也不奇怪。当然,受科学水平的限制,人们目前暂时还不能观察到这些正负电子对。因此,天体中不断有氢和能量的生成是和物质不灭和能量守恒不矛盾的。
暗物质在质量足够大的星体中会转变为“明物质”——氢。这也从另一角度说明,暗物质就是正负电子对。暗物质并不遥远,它就在我们身边。
不难看出,天体中不断有氢生成,可以建立一个恒星起源和演化的新观点。这些新观点与我们观测到的事实是完全吻合的。
 [95楼]  作者:tao6263  发表时间: 2012/01/21 16:44 

各位学长:
你们把运动质点在能量场运动时,运动质点与能量场进行能量互相吸收互相扩散,再用能量守恒定律来平衡建立数学公式,用微积分运算,会得到一个惊人的结果。上面的现象就一通百通了。
 [96楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/21 19:00 

宗荣:
你的意思很明白。你认为我们周围空间中分布着高速运动的正负电子对,它们在星体里减速凝聚成各物质,从而放出其自由能。物质又会受到各种作用,接受各种能量,最终还原成正负电子对注入空中形成一个循环。不过在我们没有正式证实正负电子对在空间存在之前,你的理论仍然是一种假设。

葛兴:
没错。一个正负电子对的质量只有氢原子核的约一千八百分之二,又不带电荷,人们实在无法证明它的存在。但是目前无法证明它的存在并不等于它真的不承在。如果否认它们的存在,就无法解释一些现象。例如太阳色球加热问题。
太阳色球位于光球之上,厚度约2000千米。在太阳色球的上面就是很薄的过渡区。太阳色球和过渡区是等离子体参数迅速变化的区域。从太阳色球底层到过渡区再到日冕,太阳大气的温度由约4500K增加到l04K量级,再激增到l06K量级。太阳色球温度比光球表面高出许多。那么,太阳色球等离子体是如何被加热到比光球高的温度的呢?这就是太阳色球加热问题。
一般认为太阳色球因机械加热而存在。这里所说的机械加热包括所有将非辐射流体动力学或磁能转化成热能,即微观随机热运动能量的过程。观测显示太阳色球发射与磁场密切相关,因此人们将太阳色球加热过程细分为纯流体动力学加热机制和磁场加热机制。
色球加热的核心和难点是机械能如何传输到色球,又如何在色球中转化成热能。声波加热机制曾经很是盛行,后来遭遇观测的挑战,因为观测到的声波能量比需要的能量低得太多。然而,近来的数值模拟显示声波的能量至少足以加热宁静色球。于是声波加热又成了一个有待进一步研究的问题。
在我看来,只要在我们周围空间中分布着高速运动的正负电子对,它们在星体里减速凝聚成各物质而放出其自由能,问题就能得到合理的解决。正负电子对在星体里减速凝聚成各种物质分几个阶段,正负电子对在合成原子氢之前首先合成数目比较大的正负电子对,比如说由正负电子对数为几个的合成正负电子对数为几十个的,再合成正负电子对数为几百个的,最终合成正负电子对数为九百多个的原子氢。这些合成反应都会放出放出其自由能。
太阳光球底层到光球区和过渡区再到日冕,都是太阳的范围,在这些范围内正负电子对都会放出热能。对太阳色球加热是正负电子对,而不是别的什么。不过我们现在一时还不能发现这些正负电子对罢了。
 [97楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/22 19:27 

无独有偶,地球外层空间也有类似的现象。有一个从大气向上80千到500千米左右被称作热层的(是因为这层中的空气分子和离子直接吸收太阳紫外辐射能量,因而运动速度很快,和高温气体一样热)。这里空气极其稀薄,尽管热层顶的气温可达1000℃(太阳比较宁静时)~2000℃(太阳活动剧烈时),但实际上却根本不会感到热。500千米以上是外大气层,这一层顶也就是地球大气层的顶。在这里地球的引力很小。再加上空气又特别稀薄,气体分子互相碰撞的机会很小,因此空气分子就像一颗颗微小的导弹一样高速地飞来飞去,一旦向上飞去,就会进入碰撞机会极小的区域,最后它将告别地球进入星际空间,所以外大气层被称为逃逸层。这一层温度极高,但近于等温。如果用正负电子对合成来解释就和现在的解释大相庭径。由此看来,在所有的星体外层空间随着气体的稀薄温度都会升高。星体质量越大,温度也升得越高。
 [98楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/23 19:34 

正负电子对的存在还可以通过暗物质和暗能量的发现得到间接的证明。
世纪之初,美国国家研究委员会由19位权威物理学家和天文学家联合执笔,发布题为《建立夸克与宇宙的联系:新世纪11大科学问题》的报告。科学家们在报告中认为,暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重点中之重点。“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”也在所列出的11个大问题中分列为第一位和第二位。
几十年前,暗物质刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。有人认为,暗物质的总质量是普通物质的6倍,在宇宙能量密度 中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。尽管暗物质的本质现在还不清楚,但这并不影响到它的存在。
在天文学上,人们根据质量和光度的比值测量出的质量,总比根据星系周围的物质转动曲线、双星系的万有引力和动力学平衡条件等力学的方法得出的质量要小得多。因此,一定存在着大量有力学效果而不发光的暗物质。也就是说,宇宙大尺度范围内存在暗物质,这是一个普遍的规律。有人通过具体计算表明,银河系的总质量至少比光学区的质量大10倍,即银河系的质量中至少有90%是属于暗物质。
李政道教授说:暗物质的存在有什么根据呢?我们随便看一个星系,它的直径大约为20千秒差距。星系周边的恒星、灰尘或者气体云,都以某一线速度作圆周运动,其离心力是
 [99楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/24 19:58 

 [100楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/25 18:50 

星系的转动曲线是指围绕旋涡星系转动物体的速度与其半径的关系。转动曲线描述了物体距星系中心不同距离时,在星系盘里的轨道速度。速度是通过多普勒效应得到的——我们接收到的光的波长变化与物体接近我们还是远离我们的速度成正比。然而观测结果却发现,在星系发光区域之外,物体的转动速度与距离无关。也就是说,不同距离上的物体竟有相同的转动速度。对于这个反常结果唯一的解释是,星系周围的空间并不是真空,而是存在着质量可观的晕,这个晕不发光,是暗物质的。
此后,天文观测又发现许多能证明暗物质存在的证据。譬如,我们附近的恒星运动反映出银盘里的物质的引力影响,比我们发现的恒星和气体物质的引力影响大50%。射电天文学、红外天文学、紫外天文学和X射线天文学的发展,允许我们探测不同温度的气体,计数光度只及太阳十万分之一甚至更暗的单颗恒星,尽管如此,银河系的密度仍和天文学家经理论计算所预期的相差甚远。
一些科学家确信,宇宙中实际存在的物质总共是发光部分的1000倍。
暗物质究竟是什么呢?粒子物理学家寄希望于暗物质的研究能找到他们所预言的许多“暗”粒子。这些暗粒子有各种各样的名称,通用的集合名词是“微子”和“宇宙子”。其中许多都是根据已知粒子而创造的名词。如光微子是由光子而来的,引力微子是由引力而来的。它们大都不参与地磁作用,或只有很弱的相互作用。弱相互作用对这些粒子形成暗物质是有利的,但也使研究这些粒子变得十分困难,它们能直接穿透地球和太阳,更不必说实验室里的探测器了。由于天文观测只能直接提供大而亮的天体的数据,而对又暗又小的粒子无能为力,天文学家只好借助观测一种不度见小、呈球形分布的星系——矮球状星系,来推断暗粒子的性质。
在银河系周围,有六七个矮球状星系,它们距离银河中心大体在20—60万光年之间。它们处在银河系的引力场中,而不被银河系的潮汐力所瓦解,可见它们的质量不可能太小。另外,矮球状星系光度不大,可知其中发光物质不多,暗物质一定不少。还可进一步推断,构成暗物质的粒子的静止质量必定较大,否则就不可能留在这种矮小的星系里。由此猜测这种暗物质十有八九是引力微子或光微子。
其实,由物质无限可分的性质也能预见到暗物质的存在。因为分到比光子还要小的部分就一定是暗物质。因此,暗物质的存在也就支持了物质的无限可分性。
暗物质的存在会严重威胁到广义相对论,爱因斯坦在创立广义相对论时,显然是没有考虑到这些暗物质的,作为一个精密的理论,是没有理由不预见到这么多暗物质的。
在第二章里我们已经讨论过,用暗物质对物体的碰撞来说明万有引力,正是需要暗物质的存在。一部分暗物质与物体的碰撞,破坏了暗物质的各向同性而产生了万有引力。因此,在某种意义上,万有引力的碰撞起源,已经预见到了暗物质的存在。
星体的演化也需要暗物质。暗物质生成原子氢,原子氢进行热核反应放出大量的热能就成为星体的演化的能源。这种能源实质上是暗物质所具有的,可以称为是暗能量。由此可见,暗能量其实是暗物质所固有的,它和暗物质是不能分开的。哪种认为,普通发光物质占了宇宙总质量的0.4%,其他的普通物质占了3.7%,暗物质占了近23%,另外的73%是暗能量的观点是有问题的。因为73%的暗能量显然是受相对论的影响,认为质量可以变为能量,从而把能量和质量分隔开来,这当然是不对的。暗能量是暗物质所固有的,它占的比例应算到暗物质的名分上。严格地讲,普通发光物质占了宇宙总物质的0.4%,其他的普通物质占了3.7%,暗物质占了近96%。
人们凭自己的感觉总认为有一种什么东西也没有的“真空”存在,这种认识是片面性的。因为人们能看到的物质层次是非常有限的,而看不到的物质层次是无限的,“真空”中存在着大量的暗物质,只是人们无法感觉到罢了。因此,真空不过是一种表观现象,真空不空。
 [101楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/28 18:20 

黄宝:
你的理论充其量不过是一种假设,而建立在假设基础上的理论是靠不住的。无论你把正负电子对说得如何天花乱坠,但必须得在正负电子对被真的发现才行。

葛兴:
记得牛顿说过:“没有伟大的假设,便没有伟大的发现” 。我们不应该排斥假设,而是如何科学地使用假设。
假设的高级阶段称为假说。面对深奥难测的大自然,智慧的人类,特别是他们的杰出代表——科学家们,一方面通过巧妙的观察和机智的实验,透过那虚假的外表,去揭示大自然的起初面目;另一方面则对表象所携带的信息进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的理性加工,以破译大自然的奥秘。在漫长的历程中,人类不但积累了丰富的观察和实验的宝贵经验,更重要的是逐渐形成了一个体现人类智慧的理性思维系统。
在人类理性思维的宝库中,假说是科学研究最重要的智力活动手段和基本程序之一。假说,一方面对已有的观察和实验材料进行思维加工,提出假定性的解释和说明;另一方面又指明新的观察和实验方向,预见新事实的存在,是从已知领域过渡到未知领域的中间环节。
1929年,著名物理学家普朗克在总结物理学的发展状况时,提出了“三个世界”的说法。他指出:物理学是一门精密科学,所以,必须依据量度,而量度又必须运用感官知觉。因此,物理学中的一切观念都是由感觉世界推演出来的,物理定律必须用感觉世界中的事件作印证。然而,物理学同其他科学一样,不能只依靠常识,还必须依靠理性。理性告诉我们,在感觉世界的背后还有一个实在世界。此外,还有第三个物理世界,它是人类心灵提出的假说,它的功用是使人尽可能全面地理解实在世界和尽可能用简单的方法描述感觉世界。普朗克的这段论述形象而深刻地指明了假说在物理研究中的重要作用。
从科学发展的角度看,任何一种新理论、新观点、新预见提出后,只要还没有被事实完全证实之前,它就只能算是一种假说。因此,一切理论都要经过假说的阶段,假说是科学理论的先导。
当然,我们也应该看到,假说对自然现象的解释毕竟只是假定性的,其逻辑体系是不完备的,实验基础是不牢固的。虽然许多假说最终被证实并发展为科学理论,有些甚至导致重大的科学发现,但是,很多的假说是被证伪的。因此,在实际的研究中既要正确地理解和应用假说,又不能死抱着错误的假说不放。
纵观物理学发展的历史,物理学每次重大发现几乎都是与假说紧密相联的,假说推动了物理学发展的进程。仔细考察各个具体的假说,我们会发现,这些假说在其建立的背景、方式、目的、意义等方面都是很不相同的。但是,对它们进行比较、归纳、总结、抽象以后,又会发现它们存在着许多共同的特点。研究、分析这些特点,对我们理解、判别、应用及提出假说都是有意义的。
假说是对一定观察和实验事实的归纳和包容,能够较圆满地解释已知的全部或大部分事实。假说的抽象性,则是指假说对事实的概括不是简单的罗列和揉合,而是通过理性思维,抽象和提炼出一类事实的共同的本质特征。
物理学家应用假说去解释已知、预测未知,是人类认识自然的主观能动性的表现,同时也是科学发展对人类的客观要求。当新发现的实验事实或新推出的理论关系无法解释时,人们只能凭着智慧的头脑大胆地进行尝试、猜测,而不应该被动地等待。虽然这种尝试和猜测可能是错误的、偏颇的,但多次的否定之后,就可能得到一次肯定的答案。
当新的实验事实与旧理论或旧假说矛盾时,需要形成新的假说。随着科学的进步,观察和实验的方法、手段不断改进、更新,新的观察事实、新的实验现象不断涌现;当原有的理论或假说与新的事实发生矛盾时,客观上要求人们建立新的假说,以对新的事实作出合乎逻辑的解释。
 [102楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/30 17:42 

人们为了说明光的粒子性便假设了“光子”;为了说明万有引力的交换又假设了“引力子”;为了解释恒星退行、微波背景辐射等更假设了“宇宙大爆炸”。这些假设都是没有经过检验的。这里仅对宇宙是稳恒态的还是大爆炸的作一些分析。
一、稳恒态宇宙学
稳恒态宇宙学认为宇宙在时间和空间上都是无限的。它主张宇宙从未有过开始,或者更确切地说,宇宙乃是处于连续的创造过程之中。当宇宙膨胀之时,总密度减少,但会创造出更多的物质来使密度升高。因此当宇宙不断地膨胀时,新的物质便连续地在星体中创造出来以填补空隙。新形成的物质就是构成星系的氢。每个新星系团将随着自身的不断膨胀而爆发,但爆发后的碎片又形成更多的新的星系。从新星系形成到老星系爆发,宇宙会不断膨胀。但宇宙的总密度不变。并且总是存在有各种不同年龄的星系。因此,宇宙在任何时期检验都是一样的。尽管个别星系团有所变化,但总体图象是始终如一的。
稳态宇宙学提出以后,曾得到了几方面的支持,其一是大爆炸宇宙学难以解释的星系产生问题,在这里可以顺理成章地得到说明。因为在稳态宇宙中,物质的产生和宇宙的膨胀正好地得到补偿,物质分布的局域性和不均匀性就是自然而然的了。在稳态宇宙学中,不出现高温、高密度的初态,避开了大爆炸宇宙学难以摆脱的“奇点”困扰。
二、大爆炸宇宙学
大爆炸宇宙学的观点是在时间和空间上都是一个有限宇宙。大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,存在一温度极高,在100亿度以上,物质密度也相当大的奇点,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在由于爆炸而不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
大爆炸模型能统一说明以下几个观测事实:
1、大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自爆炸至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
2、观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。
3、在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么又如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。
4、根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度大约为3K。这一结果无论在定性上或者定量上都与大爆炸理论的预言相符。
但是,在星系的起源和各向同性分布等方面,在宇宙大爆炸以前宇宙是什么,宇宙为什么大爆炸,是一种什么力把宇宙压缩成一个奇点等方面还存在许多未解决的困难问题。
三、微妙的变化
从发展的眼光来看,稳态宇宙模型的一些先天不利的因素,都已经变成无比有利的因素。
首先,它引出的一个物质不断创生的假设,也就是在星体中产生出氢的假设已经得到观察的证实。
光谱分析令人信服地证明,从天体的尺度看,氢与氦是最丰富的元素,两者之和占总质量的99%,其余的元素仅约占1%。对宇宙学特别有意义的是,在许多不同种类的天体上,例如在河外星系、银河系、太阳、木星和土星上,氢元素含量与氦元素含量之比竟是大体相同的,即二者质量之比约为3比1。赫罗图上年轻的恒星、中老年的红巨星和晚年的白矮星也全都是这样。但当今恒星的演化理论认为,在恒星开始形成时氢在不断地消耗,氦和其它元素在不断地增加。即年轻的恒星主要是氢聚变为氦。在红巨星中主要是氦聚变为碳,而在白矮星中氢则几乎耗尽。但为什么观察到的事实却是:无论是在年轻的恒星中还是在中期的红巨星中或是在晚期的白矮星中氢和氦的质量比都是3:1?同时,恒星里的氢为什么不象氢弹一下子炸光?而是慢慢地聚合成氦?
对于这样的问题,可以用化学上的可逆反应来解释。如果把核反应看成是化学反应的一种,银河系、太阳、木星和土星俘获的空间暗物质聚合成氦后,热核反应开始变成可逆的,即氦可以裂变为氢,二者达到动态平衡后其质量之比约为3比1。因为恒星中不断地有氢生成,也就是反应物的浓度在增加,总的来看,反应会沿着正向进行,新生成的氢中只有约25%聚合成氦。这就是占太阳质量约75%的氢为什么不一下子反应完,而是缓慢地进行的机理。不管太阳燃烧了多少亿年,其中氢和氦的丰度基本上保持不变。其它的星系、恒星或质量达到一定大小的星体,如土星和木星也是这样。同时,从恒星上逃逸到太空中也主要是氢和氦元素,它们的丰度也就太约是3比1了。
 [103楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/01/31 19:15 

其次,在上一编中我们专门讨论了3K微波背景辐射。认为3K微波背景辐射不是宇宙大爆炸的灰烬,而是电磁以太的温度。这样理解更为合理。因为热辐射产生于电磁以太比产生于空间要容易理解得多。理由如下:
第一、黑体谱现象表明,微波背景辐射是极大时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用,才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低,辐射与物质的相互作用极小,所以,我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。
电磁以太充满了我们能探索到的任何空间,在时间上它的存在既没有起点,也不会有终点,所以,电磁以太是极大时空范围内的事件,电磁以太中具有各种各样涡旋,物质中也有各式各样的电磁以太的涡旋,它们之间长期地传播和共振,相互之间不间断地通过共振而进行能量的交换和传播,最终形成黑体谱,这是必然的事。因此,我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前,这和事实也是完全吻合的。
第二、微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。各向同性说明,在各个不同方向上,各个相距非常遥远的天区之间,应当存在过相互联系。微波背景辐射的发现被认为是二十世纪天文学的重大成就,它对现代宇宙学产生的深远影响。
电磁以太是极大时空范围内的事件,从宏观上看,天体的分布是均匀的。各个相距非常遥远的天区之间的电磁以太涡旋,通过不断的传播和长期的共振而进行能量交换,达到极高的各向同性,这也是理所当然的事。
第三,因为电磁以太是极大时空范围内的事件,它是客观世界的本底或背景,同时,电磁以太涡旋的传播和共振又正好是一种辐射。可见电磁以太的这种传播和共振完全可以称为背景辐射,只不过这种背景辐射碰巧在微波波段发现,所以就称为微波背景辐射了。
第四,如果把电磁以太作为绝对黑体,则电磁以太的温度就是2.7K。电磁以太既然是一种物质,它具有一定的温度也是理所当然的。它的温度为2.7K,也是非常合理的。
于是,我们认为这种宇宙背景微波辐射产生于分布在空间中的电磁以太,测量到电磁以太的温度为2.7K,这就为电磁以太的存在提供了又一个有力的证明。
第五,当光源向你快速运动时,光的频率会增加,表现为光的颜色向蓝光方向偏移,即光谱出现蓝移;而当光源快速离你而去时,光的频率会减小,表现为光的颜色会向红光方向偏移即光谱出现红移,因此,在光现象里存在多普勒效应。
多谱勒频移不是光速的带动,而是频率的带动。光一旦从发光体发出后,它的速度便与发光体的运动速度没有关系。但它的发光频率是由发光体所决定,是和发光体的速度连在一起的。
当光源和你之间距离为S,你和光源保持静止。假设光源向你快速运动,当光到达你的眼睛时,光源也向前运动了一段距离,使得光源发出的光在同一时间内,距离S变短,但同一光源在同一时间内频率的次数是不变的,因此光的频率会增加,表现为光的颜色向蓝光方向偏移,即光谱出现蓝移;反之,而当光源快速离你而去时,距离S变大,同一光源在同一时间内频率的次数也是不变的,因此光的频率会减小,表现为光的颜色会向红光方向偏移即光谱出现红移。
在这里我们不难看出,运动物体的红移不但与其速度成正比,同时也与其运动时间成正比,或者说与距离成正比。因此,越远的星系,其运动的时间越长,距离越远,红移量也就越大。所以,那种认为越远的星系,退行的速度也越大的观点是不完全正确的。一般而言,星系退行的速度有快有慢,退行的速度不会与距离成正比。因为距离越远的星系不会受力越大。
这样,稳态宇宙模型的主要的先天不利的问题都得到了解决。尽管大爆炸宇宙学今天占有主导地位,由于它基本上是唯心的,必然经受不了历史事实的考验,最终一定会让位于稳恒宇宙学。
四、宇宙是稳恒态的,不是大爆炸的
总而言之,恒星不仅可以由星云产生,行星和卫星不断地长大也可以形成一颗年轻的恒星,它经过漫长过程逐步演化成红巨星和白矮星。晚期的白矮星质量大到某一限度会引发某种人们目前还不清楚的新的核反应而进行一系列的爆发,向空间抛射小的星体和暗物质,这些小的星体又会演化成更多的恒星。就象一个细菌的孢子又可以发育成一个新的细菌一样。于是星系中的恒星会越来越多,越来越密。它们会向外扩散就是势在必然的事。就象不断生成的气体向四周扩散一样。人们把恒星的扩散称为宇宙膨胀,其实是不恰当的。严格地说,不是宇宙在膨胀,充其量只不过是星系或恒星从较密的地方向较稀的地方扩散。因此,宇宙是稳恒态的,不是大爆炸的。
 [104楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/02 17:22 

黄宝:
你认为正负电子对是组成质子和中子以及大多数基本粒子的基石,当然也就是组成各种物质的基石。但人们普遍认为物质是由夸克组成的,你总得说说你的理由吧!

葛兴:
我们以前说过,1)、正负电子对被有壳的星体吸收后便生成各种物质留在其内部并将其胀裂,这一过程的长期进行一定会产生星体表面的平移。对地球而言就是大陆漂移。2)、正负电子对在星体内生成物质的核反应中放出大量的自由能,使得恒星不断地演化和长期发光发热。3)、正负电子对对原子核的碰撞产生了物质间的万有引力。4)、正负电子对是人们发现的暗物质的主要部分。
除此以外,说物质是由正负电子对组成还有许多证据。质子和中子不是点粒子,它们都具有内部结构。在30年代,理论物理学家认为作为核子的质子和中子是基本粒子,应该象点粒子,根据狄拉克的相对论性波动方程,质子的磁矩是一个单位核磁子,中子由于不带电,因而磁矩是零。但出乎意料的是,实验家斯特恩测得的质子磁矩却为5.6个单位核磁子,中子磁矩也不是零,而是-3.82个单位核磁子,与点粒子理论相悖。这些都清楚地说明质子、中子并不是我们想象的那样简单,它们可能是具有内部结构的。60年代,霍夫斯塔特等人用高能电子轰击核子,证明核子电荷呈弥散分布,核子的确具有内部结构。既然核子并不是点粒子,那么其内部的物质是怎样分布的呢?也许有三种情形:或者核子内有一个硬核,核子象一枚桃子;或有许多颗粒,象石榴一样有许多子;或没有颗粒,疏松如棉絮状。具体属哪一种情形,要靠深度非弹性散射实验来作进一步决定。
有人提出,原子核中有许多质子,每个质子都带正电荷,而正电荷有很强的斥力,原子里一定存在着把质子束缚在一起的核力。如果质子主要是由正负电子对组成的,这个问题就不存在了。正负电子本身有强大的静电引力形成一个极性很强的粒子对,质子中有九百多个正负电子形成一个有固定结构的综合体。在这里正负电子之间的静电力是质子保持一体的力,由多个质子组成的原子核仍然是正负电子之间的静电力保持它们成为一体的力,所以核力就是电磁力。
 [105楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/03 19:42 

宗荣:
原子核中存在有大量的正电子和负电子人们早就知道了。约里奥•居里夫妇为了能彻底弄清α粒子轰击铝核的核反应过程,用威尔逊云室观测铝核反应时所发射的粒子径迹。结果出乎意料,他们不但看到了由质子电离而成的“粗线”径迹,而且还发现了一种过去未被观测到的、和电子电离径迹十分相似的“细线“径迹。当把威尔逊云室放置在—个特定的磁场里时,可从“细线”径迹弯曲的方向上,判别出它刚好和正电荷相一致。最后证明形成这种“细线”径迹的粒子就是安德森所发现的正电子。这就是说,正电子不仅存在于宇宙射线中,而且也能在地球上单独产生。
正电子的出现,初看起来它不仅不能对铝核反应作更进一步的解释,而且会使核反应过程更复杂化。因为这样一来,铝核在α粒子轰击下,放射出的不仅有质子,而且还有中子和正电子。为此,既要分析此三种各不相同的粒子,到底是同时从铝核中飞出,还是分别单独飞出,或是其中任两个同时飞出。由于三个粒子同时从核中飞出的假定,从力能学(包括力学和能量平衡)观点上看将是最不利的。另外约里奥注意到正电子和中子加在一起,其电荷和质量大致上和质子相同。由此反应结果都生成了硅30,而在一种反应中放出质子;另一种反应中放出中子和正电子。
乍看起来,这种说法似乎很合理。然而,进—步深入研究的结果,发现正电子不仅在α粒子轰击时出现,而且一旦α粒子轰击停止后的某段时间内。正电子仍会继续出现。这就是说,在α粒子照射铝核的过程中,质子、中子和正电子都同时出现。当α粒子源被移开后,则质子和中子的发射就会立刻停止。但正电子发射并不停止,其发射的数量随着时间的推移将逐渐减少,而且变化也很有规律,每隔2.5分钟后,正电子发射的数量就减少一半。
由此可见,铝核所产生的两种不同的核反应过程,最终都得到了硅30。一种是直接发射质子后得到的,另一种是先放出中子,并生成带放射性的磷30。这是一种在自然界中从未见过的不稳定同位素,通过放射正电子后变成稳定的硅30。所以磷30是第一个从实验室里通过核反应制造成功的人工放射性核素。

葛兴:
原子核中存在有大量的正电子和负电子并不等于原子核就是由正负电子对组成。正电子可以由质子衰变成中子而放出一个正电子。霍夫斯塔特用高能电子轰击核子,证明核子电荷呈弥散分布,这才是原子核是由正负电子对组成的铁证。
 [106楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/04 20:00 

宗荣:
说到正负电子对最先发现者中国人可以无比自豪,因为赵忠尧先生是世界上首次发现两个光子产生正负电子对现象的人,同时也是给出正负电子湮灭后的光子能量的正确结果的第一人。他测量到湮灭时光子能量接近一个电子的质量且其分布是各向同性的,对正确认识到“特殊辐射”的本质并解释为正负电子对的湮灭现象至关重要。
赵忠尧先生两项实验的重要性不仅在于发现了正负电子对产生和湮灭现象,同时也促进了安德逊的云室实验,导致了正电子径迹的发现。安德逊在1983年的一篇回忆文章中写道“我在加州理工学院作为一名研究生所做的论文工作,是用威尔逊云室研究x射线作用在各种不同气体上产生的光电子的空间分布。在我做这项工作期间(1927年至1930年间),赵忠尧博士在离我不远的屋中正在用静电计测量铊射线的吸收和散射,他的发现吸引了我极大兴趣。赵博士的结果清楚地表明:该吸收和散射实际上要比用克莱因——仁科公式得出的结果要大。为了得到更多信息,我们计划的实验是用置于磁场中的云室研究铊射线与物质的相互作用,观察置于云室中的薄铅板上产生的二次电子,测量他们的能量分布,探讨对赵忠尧的结果的更进一步说明。”安德逊在回忆中,实事求是地谈到了赵忠尧实验对他的影响。
众所周知,正电子的产生与发现,正负电子湮灭现象的发现都是物理发展史的里程碑,而赵忠尧都在其中留下了深深的足迹并永载史册。二十多岁的赵忠尧先生在短短的三年时间就做出了这样杰出的工作,原因当然与导师密立根给他出了一个好的论文题目有关,使他很快就进入射线与物质相互作用研究的前沿,但密立根当时并没有预言这一研究必有新发现,因此更重要还是他自身的原因。他对科学的热爱和执着的精神,对实验一丝不苟的作风,对实验技巧精益求精的追求,以及坚持实验是检验理论正确与否的信念,使他抓住了机遇,作出了重要的贡献。
遗憾的是赵忠尧先生这些重要的工作没有得到诺贝尔奖评选委员会的了解和承认。他们把1936年的诺贝尔物理奖只授与安德逊,而把赵忠尧的名字遗漏了。这对赵先生来说是十分不公平的。赵忠尧先生一辈子淡泊名利,豁达开朗。他很少向同事和学生们谈及这段历史。当有人提及诺贝尔评奖遗憾时,他只是一笑了之,泰然处之,虽然他最明白其中的原委。诺贝尔评奖工作的疏漏,没有影响他做人的原则,他照样做他的科研,培养他的学生,为祖国核物理事业献身。
赵忠尧先生感到欣慰的是,三十年代的这段历史在时隔半个多世纪后得到了澄清。李政道先生多次对赵先生的工作给于高度评价,他说:赵忠尧发现正电子的工作,与安德逊实验同样具有划时代的重要性”。
1989年,杨振宁先生和李炳安先生撰文回顾了1930年前后这段发展史,以翔实的资料,确切有据的引证,去伪存真,恢复了这段历史的本来面目,使得赵忠尧先生在正负电子对产生和湮灭现象发现过程以及正电子发现过程的重要作用展现出来。他们指出:1930年早期,赵忠尧、安德逊的发现有助于转变物理学家们对量子电动力学的看法。别人同期所做的几项工作无法与赵先生的工作相提并论。
瑞典皇家学院院士、前诺贝尔物理评奖委员会主任爱克斯朋教授1985年访华时慕名访问了赵忠尧,向他了解了1930年前后他的研究工作。1999年,爱克斯朋再次访华,在中国高等科技中心作报告时,高度评价了赵忠尧先生在三十年代的工作。他在一本书评中曾提到,“疏漏赵忠尧先生的这一历史功绩,是一桩很令人不安的,没法弥补的事。”的确这种“疏漏”是无法补弥的,不可挽回的。作为前诺贝尔评奖委员会主任,爱克斯朋感到了深深的遗憾。
这种遗憾并没有影响赵忠尧先生为科学孜孜不倦地追求和为祖国兢兢业业地工作。他在“我的回忆中”一书中说道“我对自己走过的道路重新进行了回顾与思考,唯一可以自慰的是,60多年来,我一直在为祖国兢兢业业地工作,说老实话,做老实事,没有谋取私利,没有虚度光阴。”他还多次说过:“科学研究不是为了个人荣誉,不是为了私利,而是为人类谋幸福”。这些朴实无华的语言是赵忠尧先生高尚人生的真实写照。

 [107楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/05 18:41 

葛兴:
赵忠尧先生于1929年用铊208辐射的2。6MeV的  射线作辐射源,在 通过重元素铅时会产生 “反常吸收”现象。他从大量的康普顿散射的本底中发现了另一种  射线强度是各向同性的能量在0。5MeV左右(相当于电子的质量),他称之为特殊辐射。很快他把实验结果写成论文发表在1930年10月的美国“物理评论”上。隔了几年人们才醒悟到赵先生观测到的“反常吸收”就是  射线产生正负电子对的信号。所以说赵忠尧先生是正负电子对的第一发现者是当之无愧的。杨振宁先生考证了下面事实:赵忠尧第一个从宇宙线中发现了正电子,比安德逊早,遗憾的是他没有明确指出这就是狄拉克所预言的正电子!
正电子是1928年首先由狄拉克在理论上预言,1932年由安德逊在宇宙射线中观察到。为此安德逊获得了1936年的诺贝尔奖。现在的问题是既然宇宙射线中有正电子,为什么在宇宙射线中就没有正负电子对?这是因为正负电子对不带电荷,质量仅为质子的2/1840的缘故。所以宇宙射线中不但有正负电子对,而且有大量的正负电子对。因为正负电子对比正电子要稳定得多。
在这里可以看出:重元素铅会吸收2。6MeV的  射线而产生正负电子对,正负电子在湮灭时又会产生0。5MeV左右的  射线。

黄宝:
正负电子对称为电子偶。正电子的电荷量与电子的电荷量相同,符号相反。它们互为正反粒子。
根据能量守恒和电量守恒一个能量足够高的γ光子可以衰变成正负电子偶
γ→e(+)+e(-)………………(1)
其中e(+)表示正电子e(-)表示电子。但是实验并没有观察到这种过程,这是因为在e(+)e(-)动心系衰变前有动量衰变后动量为零动量不守恒。实验观察表明只有当γ光子在原子核A附近经过时才有可能衰变成正负电子偶。这个过程可以写成
γ+A→A+e(+)+e(-)………………(2)
原子核A的质量很大它能带走光子动量从而保证动量守恒。又由于A质量很大(与电子相比)因此A带走的能量很少能让光子的绝大部分能量都转移给正负电子偶。实验表明能进行衰变(2)的γ光子波长上限是
λ(max)=0。01213埃………………(3)
从实验验证相对论的角度看本实验验证了相对论质量能量关系
E^2=c^2p^2+m^2c^4………………(4)
成立。所以(3)式波长的γ光子其能量刚好就是两个电子的静止能量E=1.02MeV。
正电子是第一个发现的反粒子。正电子发现之后人们自然问:是否其它粒子也存在反粒子?1956年人们利用(3)式(4)式计算出能产生反质子所须能量在加速器内首次按计划进行实验真的发现了反质子。反质子的发现再一次验证了相对论质量能量关系式的正确性。

 [108楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/06 17:33 

葛兴:
对正负电子对湮灭现象我有不同的看法。人们认为正负电子只要存在就会相互吸引,就会湮灭,湮灭后发出两个γ光子,正负电子对的质量变成γ光子的能量。每个γ光子的能量分别是略大于511KeV ,这个数值就是电子的质量和光速平方的乘积。
1、物质和能量是两个不同概念。物质是能量的载体,能量是物质的属性。物质和能量不能相互转化。
2、正负电子对不会湮灭,只不过由于电荷中和抵销,质量极小,人们很难发现罢了。正负电子相互吸引时很难对中,从而相互绕转组成为一个电子对的稳定结构。从上一编中我们已经知道正负电子在一边靠近一边绕转时会带动以太而产生量子以太的涡旋——γ光。也就是电子的动能变成γ光能,不是电子的质量变成能量。如果正负电子的平均速度是光速,正负电子对动能的数值就正好是一个电子的质量和光速平方的乘积。因为正负电子比氢原子小很多,它们相互绕转也比电子绕氢原子核转动要快得多,所以γ光的频率应当极高,事实正是如此。
An .Lee的看法是这样的,但是非常正确的。他认为,中微子就是由正负电子结合的产物。他归纳说:正负电子可组成为一正一负两个自绕一组的稳定结构,也可以两对正负电子组成四个一组具有相互传递缠绕的稳定结构,还可以组成为六个一组的具有立体空间相互缠绕的稳定结构。他认为,中微子的正负电子学说推导出中微子应当具有基本三种类型,这和我们实际中探测到的三种中微子(电子中微子、μ中微子和τ中微子)是完全一致的。他说,中微子的正负电子学说可以通过中微子相互碰撞和正负电子零速度下飘逸实验来证实。他表示,物理学世界及其研究还要以正负电子作为基点来考虑才行。如果说世界上的所有物质都是由正负电子组成的,证实了这一点,也就意味着我们找到了组成一切物质的原点物质。这个物理模型确实非常有趣。如果他的这个理论是正确的话,那意味着物理学将发生最为本质的变革。
其实,正负电子对组成的稳定结构远远不只三种,象有机物中的碳链一样,它可以组成千变万化的电子链。一般而言,正负电子对可以组成任意对稳定结构。电子对数越少的结构其化学性质也越活泼。而且只要把一种物质的具体正负电子对中的正、负电子互相交换位置,就会得到这种物质的反物质。总之,物质由正负电子对组成在力学上不存在任何问题。
 [109楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/08 18:38 

除了辐射源通过重元素时会产生正负电子对外,强激光也能产生正负电子对。
2006年 11月4日,上海市科学技术委员会主持召开验收会,对上海光机所强光光学重点实验室承担的启明星项目“强激光产生正负电子对和强伽玛射线”进行了验收。
该项目研究了两束超强激光从两侧同时和薄膜靶相互作用时,在被强激光约束的相对论等离子体中产生固体密度正负电子对和强伽玛射线的过程,得到了产生伽玛光子和正负电子对的最佳激光和靶的参数,首次发现了高强度圆偏振激光脉冲使等离子体层从不透明转变到透明的现象。研究了两束超强激光和两个相距激光波长量级的薄膜靶相互作用,获得了比泵浦激光强一百倍的光场强度。此项研究提出了产生正负电子对和强伽玛射线的新方法,一方面对一些基本物理问题的研究(如高密度正电子的性质)有重要意义,同时作为产生正电子源和伽玛射线源的一种新方法具有广泛的应用前景。研究成果分别发表于物理学界著名刊物《物理评论快报》上,并在短时间内获得国际同行引用。同时在国内外重要学术刊物上发表高质量的学术论文9篇,其中有8篇在SCI刊物上发表。
验收组专家听取了项目组负责人沈百飞研究员的研究工作汇报,并对研究报告进行了审核,认为该项目组进行了大量富有成效的工作,全面并出色地完成了项目的预定目标,一致通过了对该项目的验收。
验收组专家建议:“强激光产生正负电子对和强伽玛射线”项目要在理论与实验的结合上做进一步高水平的工作,并建议市科委要跟踪支持,使研究工作冲击世界一流水平。

 [110楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/09 18:27 

黄宝:
你说的这些都不能成为空间中正负电子对存在的证据,辐射源通过重元素时会产生正负电子对、强激光产生的正负电子对都是在原子核所在的地方。你说物质是由正负电子对组成其实也证据不足。人们都说核子由夸克组成,你能轻易地推翻得了么?

葛兴:
辐射源通过重元素时会产生正负电子对、强激光产生的正负电子对都是在原子核所在的地方,不是正好能说明核子是由正负电子对组成的么?至于空间中分布的大量正负电子对是因为它们太小,用最大倍数的电子显微镜只能看到巨大的分子,根本看不到电子对。但是从安德逊在宇宙射线中观察到了正电子,就能推测到空间中也分布有大量的正负电子对。
现在人类只是在大胆假设、科学求证,夸克是为了解释一些目前人类无法解释的现象而提出的可能存在的假设,但人类一直没找到夸克存在的直接证据。
  总之科学来不得半点虚假与情绪化。夸克不能直接证明它存在,也不能证明(哪怕间接)它不存在,它目前只是种假设。夸克它们具有分数电荷,是基本电量的2/3或-1/3倍,上、粲及顶夸克(这三种叫“上型夸克”)的电荷为+2/3,而下、奇及底夸克(这三种叫“下型夸克”)的则为-1/3。反夸克与其所对应的夸克电荷相反;上型反夸克的电荷为-2/3,而下型反夸克的电荷则为+1/3。由于强子的电荷,为组成它的夸克的电荷总和,所以所有强子的电荷均为整数:三个夸克的组合(重子)、三个反夸克(反重子),或一个夸克配一个反夸克(介子),加起来电荷值都是整数。例如,组成原子核的强子,中子和质子,其电荷分别为0及+1;中子由两个下夸克和一个上夸克组成,而质子则由两个上夸克和一个下夸克组成。
夸克理论认为,夸克都是被囚禁在粒子内部的,不存在单独的夸克。这就是所谓的夸克幽禁。同时夸克是带有分数电荷的,但是至今人们也没有发现分数电荷。一些人据此提出反对意见,认为夸克不是真实存在的。
1996年12月2日,《科技日报》发表了崔君达教授反驳何祚麻院士的文章《复合时空论并非病态科学》。崔君达教授在文中进一步指出:物理学界并非全都公认夸克的存在。不同意见早在70年代就有了。我国物理学家朱洪元,诺贝尔奖得主量子力学奠基人海森堡都认为:全世界许许多多物理学家花了那么大的力量寻找夸克,如果夸克真的存在,早就应该找到了。
  我们知道:地球上的一切自然物质中都含有不同数量的放射性元素,整个地球、乃至整个宇宙的一切自然物质,实际上都是由103种天然元素(不包括人造元素)组成的。在103种天然元素中,有一族元素具有放射性特点,被称为“放射性元素族”,所谓“放射性元素”,是指这些元素的原子核不稳定,在自然界的自然状态下不断地进行核衰变,在衰变过程中放射出α、β、γ三种射线和有放射性特点的隋性气体氡气。其中的α射线(粒子)实际上是氦(He)元素的原子核,β射线是负电荷的电子流;γ射线是波长很短的电磁波。β射线速度接近光速,α射线(粒子)速度大约是光速的十分之一,电离程度α>β>γ,贯穿程度α<β<γ。对于α、β射线我们已经很熟悉,γ射线也是来自原子核,它是怎样产生的?它与核子是由正负电子对组成的又有什么直接关系呢?
 [111楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/10 21:04 

在上一篇中我们详细地讨论了电磁波,电磁波是量子以太涡旋密度波。交变电流可以产生电磁波,电子由高能位跃迁到低能位会产生电磁波。那里有电子的周期运动,那里就有电磁波。γ射线来自原子核,它是波长很短的电磁波。因为它波长很短,也就是频率很高,γ射线不可能全部来自核外电子,核外电子产生的γ射线的频率有一个上限。那么更高频率的γ射线一定来自于核内电子。所以,从原子核可以发射频率很高的γ射线就足以证明原子核内一定有电子。
我们知道,正负电子在湮灭时会发出γ射线,电子比原子核小很多,它们相互绕转的角频率比电子绕原子核的角频率要快得多,因而正负电子在湮灭时会发出频率很高的γ射线,也就是能量很高的γ射线。
原子核内有成千上万个正负电子对,它们会作各种各样的周期运动,其中当然也包括简谐振动。这些周期运动和简谐振动因为电子很小都会产生频率很高的γ射线。所以频率很高的γ射线就是产生于原子核内部的正负电子对,特别是那些不稳定的原子核。
在今天的天文学上,自发现伽马射线暴以来,伽马射线暴的起因便成为一个世界难题。
20世纪60年代,美国发射了几个Vela系列的卫星,伽马射线与射电、可见光、X射线同属电磁波,它的波长最短,因会被大气层吸收,其探测器要放到卫星上才能对来自太空的伽马射线进行测量。
他们在研究1969年7月至1972年7月之间在Vela Sa,b和Vela 6a,b卫星上记录到的数据中果然发现了16个伽马射线突然增强的事例,但它们均不是来自地球,也不是来自太阳,而是来自宇宙空间。这是发现了一种伽马射线短时间内突然增强的天文现象,被称为宇宙伽马射线暴,简称伽马暴。它的持续时间只有几秒、十几秒或几十秒,最长的可达千秒量级,最短的只有若干毫秒。强度随时间的变化多种多样,可以十分复杂。伽马射线光子能量主要在几十keV到几个MeV之间,能谱不是黑体谱,一般呈幂律谱(指不同能量的伽马射线光子数与光子能量的某一次方成正比)或者分段幂律谱(指在不同的能量段可以有不同的方次)的形状。这些结果发表于1973年。后来,由R.W.Klebesadel和R.A.Olson在回头查阅卫星数据时,发现了一个1967年7月2日被Vela 4a,b卫星记录到的伽马射线暴。
它们是什么天文现象?这些伽马射线来自什么天体?这就成为新的研究课题。由于它们存在的时间非常短暂,而且它们发生的时间和空间方位都是完全随机的,事先无法知道,再加上伽马射线本身就难以精确测定其方位,因此就成为一个特大的难题。首先就是难于测定距离。试想在天文观测中如果只看到了一个亮点而不知道它的距离,就无从知晓真实的情形。如果距离很近,这个亮点也许只是一只萤火虫或者是一个香烟头,但如果距离很大,它也许就是一颗恒星。正是因为长期得不到距离信息,伽马暴就成为一种神秘的天文现象。
reia卫星发现第一批伽马暴后不久,Venera、HEAO、GRANAT、Phobos、PVO、SMM、Ulysses、GINGA等卫星,也陆续发现了更多的伽马暴。测得的伽马射线强度起伏变化很快,在毫秒甚至亚毫秒量级。这个特性告诉我们,伽马暴源的空间尺度一定很小(小于10^7厘米),否则伽马暴源不同地方发出的光到达观测者的时间有先有后,会将原来的快速变化平均掉。这个尺度对伽马暴源给出了很好的限制,它们最多只能是恒星层次的天体,而且是致密恒星,就是说它们的尺度应小于百千米,质量与太阳同量级。
没有确切的距离信息,伽马暴的研究十分困难。理论上设想了许多模型,比如超新星爆发、致密星星震、彗星撞击致密星、致密星与致密星合并、大质量恒星的坍缩等等,认识无法一致。
伽马暴不是来自银河系内,而是发生在宇宙学距离上,成为大多数人的观点。伽马暴在短短的若干秒钟内所放出的能量竟可以高达太阳静止能量的若干倍,要知道伽马暴也是恒星层次的现象,放出的能量达到甚至超过其静止能量是不可思议的。
 [112楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2012/02/10 21:13 

物理学不是数学,用数学方法永远无法破解宇宙的秘密。
 [113楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/11 17:43 

宗荣:
你这是从《10000个科学难题——天文学卷》第702页一篇题为《伽马射线暴的起源》一文中摘录的。其实伽马射线暴的起源你也没有说得很清楚。网上的资料是这样说的:
2009年6月8日,在美国天文学学会会议上美国加州大学伯克利分校丹尼尔-珀利说:“我们相信已经揭开了黑暗伽马射线暴的成因之谜。”他和同事们通过加州帕洛马天文台直径60英寸的望远镜发现“雨燕”探测卫星曾观测的29个伽马射线暴中14个是黑暗的,无法观测到可见光波。他们进一步通过夏威夷凯克天文台的10米望远镜进行观测,结果显示它们并不是完全处于黑暗状态。这14个黑暗伽马射线暴中有3个透出微弱光线,像昏暗的余晖,其余的11个伽马射线暴虽然处于黑暗状态,但是研究小组发现了导致伽马射线暴产生的强烈爆炸所在的星系。这说明这些伽马射线暴产生的星系距离地球不会超过129亿光年,因为这已经接近了人类宇宙观测的极限。而且如果距离超过129亿光年,任何可探测的光波都会发生多普勒红移。
  几次特别的伽马射线暴在1997年12月14日发生的伽马射线暴,它距离地球远达120亿光年,所释放的能量比超新星爆发还要大几百倍,在50秒内所释放出伽马射线能量就相当于整个银河系200年的总辐射能量。这个伽马射线暴在一两秒内,其亮度与除它以外的整个宇宙一样明亮。在它附近的几百千米范围内,再现了宇宙大爆炸后千分之一秒时的高温高密情形。
  1999年1月23日发生的伽马射线暴比这次更加猛烈,它所放出的能量是1997年那次的十倍,这也是人类迄今为止已知的最强大的伽马射线暴。
  在2009年4月23日,天文学家曾观测到迄今最遥远的伽马射线暴,它距离地球131亿光年,也是人类观测到的最遥远天体,导致该伽马射线暴发生的强烈爆炸发生在宇宙起源后不到7亿年时。研究小组评估称,黑暗伽马射线暴在宇宙早期阶段所有伽马射线暴中只占0.2%到0.7%,这也说明宇宙起源早期并没有发生非常多的恒星形成现象。

葛兴:
伽马射线暴的起源我确实没有说得很清楚。我只是说原子核内有成千上万个正负电子对,它们会作各种各样的周期运动,其中当然也包括简谐振动。这些周期运动和简谐振动因为电子很小都会产生频率很高的γ射线。所以频率很高的γ射线就是产生于原子核内部的正负电子对,特别是那些不稳定的原子核。
伽马射线暴起源于质量极大的天体,它们含有的物质也多得不可想象。这些巨大的星系核是非常活动的,而且是致密恒星,它们在局部暴发时所有的原子核都是不稳定的,所有的原子核一齐发出伽马射线就是伽马射线暴。在这里我们就简单地把宏观星系的伽马射线暴和微观原子核的伽马射线有机地统一起来。
 [114楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/13 18:37 

到北京正负电子对撞机那里去看看吧!看看正负电子对撞机那里到底生成了一些什么。通过高能正负电子对撞的物理实验,丁肇中在1979年夏发现了三喷注现象,为胶子的存在和量子色动力学提供了实验依据。正负电子对撞远远不只是湮没生成咖马光那么简单,大量的正负电子可以结合成胶子。还有大量的事实证明,正负电子可以结合成轻子。e(+)+e(-) -> L(+)+L(-) 式中L为轻子或其反粒子。
空间中为什么有那么多的正负电子对?
物质是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,质子和中子是由正负电子对组成的。归根到底物质是由正负电子组成的。人们认为质子和中子都是由3个夸克组成的,但是质子和中子是由一千八百多个正负电子组成,可见电子比夸克要小得多。大的东西由小的东西组成这是最基本的常识。
就象天空中有大量的水蒸气分子一样,如果不认识到这一点,就不能解释很多自然现象。象雨、露、雾、冰、雹、霜、雪和虹等等。
我们周围的空间中也有大量的正负电子对。空间中大量的正负电子对是由物质解体而产生出来的。一方面正负电子对构成物质,另一方面物质在一定的条件下又分解成正负电子对,特别在那些质量很大的致密恒星上。从不时在空间中探测到的伽马射线暴我们就知道一定有物质在大量地解体,变成了大量的正负电子对注入空间中。这是自然界中的一个大循环。因此宏观世界和微观世界不是割裂的而是有机地结合在一起。
如看不到这一点,就无法解释大陆漂移、太阳耀斑、伽马射线暴、星体演化和热的平衡等重大问题。就必然要滑落到唯心主义和形而上学的热寂说的泥坑之中。

黄宝:
正负电子对撞机可以生成成胶子、轻子和反轻子,为什么不能生成质子和中子?

葛兴:
正负电子对在星体内要生成质子和中子,一是星体质量要大,使它速度能减低到一定的程度,二是空间范围要大。正负电子对撞机达不到这二个要求,所以只能生成成胶子、轻子和反轻子等较小的粒子,而它们寿命很短,很容易被其他物质吸收。

 [115楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/14 18:49 

黄宝:
热寂说不是根据克劳修斯熵增加原理推出来的吗?怎么就是唯心主义和形而上学的呢?

葛兴:
好吧,就让我们详细地讨论一下这个问题。
一、热寂说的提出
1865年由德国物理学家克劳修斯提出了“熵增加原理”。“熵”是决定于系统的热力学状态的物理量,一个系统经过一个绝热过程由一个态变化到另一个态的时候,它的熵永不减少,这就是熵增加原理。这种演化是物理学的最基本的定律,它体现着能量从集中到耗散,从有序到无序。
热力学发展的初期,克劳修斯和开尔文等人,把热力学第二定律滥用于整个宇宙,得出荒谬的“宇宙热寂论”,认为整个宇宙都发生着熵增加,最后整个宇宙将会达到热平衡,熵值达到最大,温度差消失,压力变为均匀,所有的能量都成为不可再进行传递和转化的束缚能,整个宇宙都陷入停止变化、停止发展的状态。克劳修斯预计宇宙将在1867年发生热寂。
在19世纪,能够认识到热寂论谬误的科学家寥寥无几。只有波耳兹曼和麦克斯韦(两人。
二、与热寂说相抗衡的一些事实
1、生命过程
早在1866年,玻耳兹曼就注意到生物的生长过程与熵增加相拮抗的事实。他说:“生物为了生存而作的一般斗争,既不是为了物质,也不是为了能量,而是为了熵而斗争。植物铺开了它的面积大得不可计量的叶片,以一种尚未探明的方式,迫使太阳去完成我们在实验室中不知道如何完成的化学合成。”
1944年,著名的物理学家薛定锷提出了“生物赖负熵为生”的名言。他说:“要摆脱死亡,就是说要活着,唯一的办法就是从环境中不断地吸取负熵。
2、“麦克斯韦妖”
麦克斯韦也模模糊糊、隐隐约约地意识到,自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。但他当时无法清晰地说明这种机制。他只能假定一种“类人妖”,能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。这就是1871年出现的有名的“麦克斯韦妖”。
3、伯纳德花纹
1900年,法国的伯纳德首次发现了蜂巢状的自组织花纹。当两种气体的混合体由于加热而离开平衡态后,组织便会以一种简单浓度梯度的形式出现。如盛有氢气和硫化氢气体混合物的容器,使两端产生并保持一个很小的温度差,就会发现两种气体将逐渐分离,较轻的氢气多流向较热的一边,较重的硫化氢气则多聚集于较冷的一边,形成了各自的浓度梯度。这个现象表明,在不可逆的非平衡态过程中,可以产生出有序性。
4、化学振荡
布雷、图灵、别洛索夫等人先后发现了化学振荡。虽然化学振荡谈不上具有一个可以变异、可以演化的遗传系统,但它有不少特点:诸如化学的新陈代谢,自我组织的结构,有节奏的活动,在某些极限以内的动态稳定,在这些极限以外的不可逆的解体,一个自然的寿命等等。
5、耗散结构
本世纪40年代,普里高津提出的耗散结构理论。耗散结构是指在远离平衡的条件下,借助于外界的能量流、质量流和信息流而维持的一种空间或时间的有序结构,它随着外界的输入而不断地变化,并能进行自组织,导致体系本身的熵减少。
6、黑洞
宇宙中散逸的辐射怎样才可以重新集中起来呢?许多人认为,在黑洞中集结起来的能量不一定是束缚能,而是可能转化和重新活动起来并释放出去的自由能。从外部供给黑洞的可以是高熵的质能,而黑洞的吸积和质能转化却可以把它们变成低熵的质能。从某种意义上来看,黑洞本身是可能产生负熵的,它并不需要从外部获得负熵流。阿西莫夫说:“在黑洞里,热力学第二定律被颠倒过来了,因而尽管宇宙的大多数区域是在衰亡,但黑洞里却在逐渐复兴。”
黑洞能导致宇宙的局部收缩,但还不足以与整个宇宙的膨胀相抗衡。宇宙膨胀是由宇宙大爆炸开始的,宇宙大爆炸通常被看作是宇宙熵增的本原。因此,要最终解决热寂论的问题,还必须找到宇宙收缩的机制。只有找到导致宇宙收缩的原因,宇宙热寂论的最后阵地才能被攻破了。但是人们无法找到导致宇宙收缩的原因,而且宇宙里是否真的有黑洞还有争议,实际上发现的黑洞似乎又太少了。
7、宇宙坍缩
如果宇宙不是开放的,膨胀最终会停止下来,并且使所有的物质不可抗拒地回聚在一起,成为一个最终的奇点。果真如此,宇宙就是以大爆炸开始,而以大坍缩终结。在膨胀过程中,高度有序的大爆炸奇点,指向某种无序性最大的中间态;然后当宇宙开始向大坍缩——它看上去和大爆炸是同样高度有序的——收缩时便反转过来,即出现时间逆转的现象。这个看法受到了彭罗塞的反驳。彭罗塞认为,即使在大坍缩的过程中,熵也是不断增加的,时间箭头依然不变。因为,“大爆炸”和“大坍缩”这两个宇宙奇点的结构是不等价的,即不对称的。当然,彭罗塞的这些看法,还只是一种有价值的猜想。
 [116楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/15 19:04 

三、宇宙热寂论是至今没有解决的一大疑难问题
由于麦克斯韦妖只是一种猜想,当然不可能解决宇宙热寂论的问题。玻尔兹曼所说的绿色植物进行光合作用与熵增加相拮抗,则要求从阳光输入更多的负熵,也就是说,是以太阳的更大的熵增加为代价的。伯纳德花纹、化学振荡、耗散结构等,都依赖于从环境输入负熵而产生有序,因此,这种有序化是以环境中更大的熵增为代价的。如果把它们与其环境整个看成一个系统,那么这个系统是仍然要产生熵增加的。同时,它们也远远不足以与宇宙中极其巨大的熵增加过程相抗衡。至于黑洞和宇宙坍缩还没有统一的认识。尽管人们指责热寂说忽略了热力学第二定律的附加条件,把热力学第二定律滥用于整个宇宙。但是并没有任何人能从正面说明宇宙不会热寂的道理。于是,宇宙热寂论成了自然科学没有解决的一大疑难问题。
恩格斯早就说过:“只有指出了辐射到宇宙间的热怎样变得可以重新利用,才能最终解决这个问题。”同时,恩格斯还明确地预言:“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径(指明这一途径,将是以后自然科学的课题)转变为另一种形式,在这种运动形式中,它能够重新集合和活动起来。”
四、宇宙中散逸的热是怎样重新集中起来的
散逸到宇宙中的热是怎样重新集中起来的呢?事实证明,仅从原子和分子这个层次上,是无法解决这一问题的,我们必须把眼光扩大到正负电子对和恒星这两个层次上才行。
1、正负电子对
从所掌握的资料来看,物质结构有一个重要的特点,那就是物质以不同的层次分布,这种分布是不连续的。目前,从微观上通常认为可分为分子、原子、原子核和电子所构成的微观层次,物质的层次是互相联系和无限可分的。任何一个物质层次无不都是上有更高的层次,下有更深的层次。层中有层,层层相联。任何一个物质层次只是无穷层次系列中的一个“关节点”,从而形成层次的等级性。某个层次总是由下一个或下几个层次所组成。比电子更小的层次目前还无法直接观察到,但人们并不怀疑它们的存在性。正负电子对不带电性,人们一时还看不见它。也称为暗物质。因此,在我们的宇宙中各向同性地分布着许多这种暗物质,它们是以很高的速度作直线运动。
暗物质的存在终于在天文学上得到证实。人们根据光度定出的质量总比根据力学定出的质量要小得多。因此,一定存在着大量有力学效果而不发光的暗物质。例如,根据星系周围的物质转动曲线,发现宇宙大尺度范围内存在暗物质。计算表明,银河系的总质量至少比光学区的质量大10倍,即银河系的质量中至少有90%是属于暗物质。
2、恒星演化
恒星发出的能量来源于核反应。德国的魏茨泽克和美国的贝特认为,存在以前提到的质子——质子反应和碳——氮——氧循环两种核反应。
人们认为,当恒星里的氢耗尽后核反应会一个接着一个,氦聚变为碳、碳聚变为氧和镁、氧聚变为氖和硫、……。。最后全部变成铁。然后恒星会崩溃而形成超新星爆发。
然而,除了氢聚变为氦,后面的核反应是不符合观察的事实的。
3、分析与综合
根据上述的证据综合分析如下:
1)、大的天体中不断有氢生成。因为在河外星系、银河系、太阳、木星和土星上,氢元素含量和氦元素含量总是约3比1。恒星里的氢长久不衰,没有源源不断的补充是不可思议的。所有恒星上主要的核反应都是氢聚合成氦,所谓的氦聚变为碳、碳聚变为氧和镁、氧聚变为氖和硫、……。最后全部变成铁的核反应统统都不存在。因为至今还没有发现一颗恒星含有大量的碳、氧、镁、氖、硫、和铁的。氢在不断地生成着,氢永远也耗之不尽,用之不竭,同时恒星崩溃形成超新星爆发后会分裂成小的星体和正负电子对,这些小的星体又会不断吸收暗物质逐渐增大形成为一颗新的恒星。因而恒星的整体永远不会熄灭。也就是说宇宙永远也不会热寂。
2)、我们认为,银河系、太阳、木星和土星俘获的空间正负电子对聚合成氦后,热核反应开始变成可逆的,即氦可以裂变为氢,这是一个吸热反应。二者达到动态平衡后氢和氦的质量之比约为3比1。因为不断地有氢生成,也就是反应物的浓度在增加,总的来看,反应会沿着正向进行,新生成的氢中只有约25%聚合成氦。这就是占太阳质量约75%的氢为什么不一下子反应完,而是缓慢地进行的机理。不管太阳燃烧了多少亿年,其中氢和氦的丰度基本上保持不变。其它的星系、恒星或质量达到一定大小的星体,如土星和木星也是这样。
4、宇宙中散逸的热会重新集中起来。
天体中不断有氢生成并不是无中生有。它是由正负电子对生成的。正负电子对在恒星中受到足够的阻碍速度变慢到一定的程度以后会相互凝聚成最简单的原子氢,原子氢象原子氧一样,其化学性质极其活泼,相互聚合成氦而放出巨大的核能。因此,暗物质在质量足够大的星体中会转变为“明物质”——氢。这也从另一角度说明,正负电子对是没有电性和质量很小粒子对。正负电子对并不遥远,它就在我们身边。
请注意,正负电子对相互凝聚成最简单的原子氢和原子氢相互聚合成氦的过程是从无序到有序的过程,也是一个放热的过程。在这一过程中,是正负电子对和原子氢所含有的自由能变成热能,从而这一热能是负的(把消耗的热能看成是正的,产生的热能就是负的,消耗了一个负的热能,就是产生了热能),也就是说在这一过程中产生了大量的负熵S=-Q/T。这些负熵与宇宙中极其巨大的熵增加过程相抗衡便足足有余了。
同时,这一过程是自发进行的,它不会对环境产生任何影响,不会使环境产生更大的熵增。唯一有影响的是正负电子对减少了。有人会问,当正负电子对减少到0,这一过程不是终结了吗?
当然不会发生这种情形,因为我们只说了一半,还有熵增过程没有说。熵增的过程是由有序变无序的过程,恒星中产生出来的热,又会使氢等明物质重新还原成暗物质而完成一个循环。
不难理解宇宙中散逸的热变成正负电子对的自由能,这些自由能又在恒星中重新集中起来变成热,这一过程的不断重复,就是热的无限循环的动态平衡。
 [117楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/16 19:01 

五、宇宙为什么不会热寂
由此可见,认为整个宇宙都发生着熵增加,最后整个宇宙将会达到热平衡,熵值达到最大,温度差消失的观点显然是错误的。因为整个宇宙都发生着熵增加是不符合事实的,恒星中的正负电子对变成明物质的过程就是熵减的,从而宇宙将永远不会达到热平衡,熵值不会达到最大,温度差永远不会消失,宇宙不会热寂。
其实,热寂说是热的静态平衡,而宇宙实际上是热的动态平衡。热能主要产生于恒星,在那里正负电子对变成明物质,氢聚变为氦,自由能变成热能,产生负熵;这些热能在宇宙间产生正熵,热能还原为自由能,氦裂变为氢,明物质又逐渐变成正负电子对。在这里物质守恒能量守恒正熵和负熵也相互平衡。
天文观测证明,宇宙中还存着一种比氢聚变为氦大得多的释放能量的机制。2005年第8期《天文爱好者》杂志报导:
早在1998年8月27日,曾有几个宇宙飞船探测到天鹰座星附近有一颗具有强磁场的恒星,距离我们约2万光年,它被编号为SGR 1900+14;由空间探测知道,它当时发出了强大的X射线和软γ射线闪光,辐射出极大的离子化物质,形成辐射雨。观测表明,这种耀闪明显地侵袭了地球大气层,类似于太阳风暴的现象。无独有偶,2004年12月27日世界时21时30分左右,美国宇航局的高能太阳光谱影像卫星(RHESSI)、火星“奥德赛”探测器、“卡西尼”土星探测器、“尤利西斯”太阳探测器、“雨燕”γ射线快速反应探测器、日本与美国合作的磁尾卫星(GEOTAIL)等至少15架正在运行的空间探测器,以及一些地面上的射电望远镜都先后记录到了一次来自银河系的“明亮”闪光,这是一场剧烈的γ射线和X射线爆发,天文学家后来评论说,这是迄今为止人类探测到的最为明亮的来自太阳系之外的闪光!
这场“超级耀闪”来自于人马座一颗名为SGR 1806-20的强磁星,它爆发的光波前端如同一堵巨墙,飞扫过整个太阳系。
美国加州大学伯克利分校空间科学实验室的凯文赫利博士等人,在提交给著名的〈自然〉杂志的一篇论文中称,这次闪光在五分之一秒的时间里所释放的能量,相当于太阳在25万年的时间里释放的能量总和!天文学家指出,如果这样强烈的爆发发生在距地球10光年地方,则地球表面上的全部生物将会瞬间死亡。由此可推测,恐龙灭绝的原因或许不是由于地球与一个天体相碰撞,而可能是一次类似的γ射线大爆发,使无数地球生物受到致命的损害。
总而言之,热寂说静止地,孤立地,片面地看问题,是形而上学的典型案例。因此,热寂说是一静态的热平衡。而现实宇宙系统是一动态的热平衡。全面来看,热能不断地产生,又不断地消耗,宇宙永远不会热寂。
只要你抬头仰望满天永不熄灭的繁星,你一定不会相信热寂说。

宗荣:
我明白你的意思。总的来说,因为正负电子对在地球内部生成物质,地球内部的物质会越来越多,地球获得正负电子对的自由能也越来越大,地球会发热膨胀产生大陆漂移,地壳因不断熔化会越来越薄,最后地壳消失变成一颗类木行星。比地球小的行星或卫星也都是如此。
类木行星继续吸收正负电子对使其质量越来越大,慢慢地生成越来越多的原子氢而聚合成越来越多的氦,因发光发热在一定时候变成一颗小的恒星。
大的天体中不断有氢生成。因为在河外星系、银河系、太阳、木星和土星上,氢元素含量和氦元素含量总是约3比1。恒星里的氢长久不衰,所有恒星上主要的核反应都是氢聚合成氦。因为氢是不断地自动生成的,所以氢永远也耗之不尽,用之不竭。恒星也因不断吸收正负电子对而越来越大,大到一定的时候会形致密恒星。最后大量物质解体形成伽马线暴,也就是形成超新星爆发后会分裂成小的星体和正负电子对,这些小的星体又会不断吸收正负电子对逐渐增大形成为一颗新的恒星。因而恒星的整体永远不会熄灭。也就是说宇宙永远也不会热寂。
这就是你的天体演化理论,而正负电子对是关键的关键。它是天体演化的动力源泉。
 [118楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/18 22:23 

葛兴:
没错,正是这样的,说物质是由夸克组成是毫无道理的。物质是由正负电子对在一定条件下组成的,又在一定的条件下分解成正负电子对。这是和水循环一样的一个更深层次的循环,如果把这个循环割裂开来或视而不见,我们就一定不能解释某些自然现象。
我是一个革新者,我认为科学的进步在于不断地去伪存真。人们对大自然的探索就是不断地瞎子摸象。在一个复杂的物理体系中,许多因素相互联系、相互制约、相互影响,即使是一个简单的系统或物体,对其产生制约和影响的综合因素也不少。例如,一个物体从空中落下是一个比较简单的运动形式,考察物体的受力情况,除重力作用外,还受到空气的摩擦力与浮力。而空气的摩擦力与浮力又与物体的大小、形状,空气的密度、温度等因素有关,并且重力的大小也不是恒定的,它将随着物体下落的高度而发生微小的变化。此外,气流的流动对物体的下落也有一定的影响。在这些因素中,许多因素是相当复杂的,难以测量、计算和预测。由此可见,一个看起来极其简单的实际运动,受到的影响也是多方面的。严格地说,准确地把握它几乎是不可能的,况且复杂的物理体系的运动更是错综纷繁。
在这几篇谈话中,我都是用理想化的方法来分析问题。理想化为我们提供了一个对问题的去粗取精、去伪存真、忽略次要因素、突出本质特点的处理方法。当我们把与问题关系不大的因素一个个排除掉以后,它最本质的特征就逐渐凸现出来了。正如在研究落体运动时,当我们忽略了空气的摩擦力和浮力以及重力的微小变化后,物体就只在惟一恒定的重力作用下做竖直向下的匀加速运动。次要的干扰因素的排除,对落体运动起决定作用的重力的地位就被突出来了,其运动的性质就比较容易把握了。这就是落体运动的理想过程——自由落体运动。
应该注意到,对实际的物理问题进行理想化处理时,要根据具体的情况而定,哪些因素该舍去并可以舍去,哪些因素该保留,要根据研究对象的客观情况而定。在实际的研究中,如果处理不当而把起主要作用的因素舍去了,那么所得的结果就会与实际情况有较大的差别,理想化方法就失去了价值,或者说是理想化方法应用的失败。理想化作为一种科学的研究方法,应该能较准确地反映客观实在,而不是主观地臆造,其研究结果同样需要经受观察、实验等物理事实的检验。
[楼主]  [119楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2012/02/19 20:56 

葛兴:
我是一个创新派,创新派必须敢于突破旧理论。客观地说,任何理论都有一定的适用范围,即真理是相对的。但是,一个理论一旦确立并取得一定的成功之后,人们又总是热衷于追求其普遍性和永久性,希望某一理论能够永远正确地解释一切有关现象。而由于实际条件上的满足,在许多情况下,人们长期在某个理论客观上的适用范围内活动,使得人们可以容易地找出充分的例证来证实某一理论,而不发生例外。这就很自然地使人们认为某一理论是常胜的、永恒的。但是,随着科学的发展,人们的活动领域不断扩大,总会进行超出某理论适用范围的活动,从而产生与理论相悖的反例。面对新的事实,旧理论的维护者总是试图把它纳入原有的理论体系,而对事实作出片面的、歪曲的解释,并对超出旧理论的解释加以指责和攻击。可见,突破旧理论是需要智慧和胆量的。
物理学的发展历史告诉我们,物理学的每一次重大进展,都是突破旧理论的结果,而伴随每一次的突破,都有几颗璀璨的明星跃升到物理学的上空。这些杰出的物理学家,在物理学发展的关键时刻,能够以高度的警觉洞察新事实的本质,发现旧理论的局限与不足,以无畏的气概,跳出旧理论的窠臼,建立科学的假说,给新事实以全新的解释,开辟新的领域,开拓新的世界。

宗荣:
我倾向于中间派。力求不偏不倚,折中调和的处世态度。是创新派和保守派之间的派别。不偏不倚得有一个标准,找回这个标准非常困难。一般说来这个标准是人们的共识,也就是主流派的观点。但主流派也有错误的时候,每当这个时候,创新派和保守派闹得不可开交,我们也无所适从,只好一言不发等待机会。等到主流观点被批倒,我们才转变观点。这样做的好处是压力小,没有什么风险。

黄宝:
我是一个保守派。我相信主流派不会错,我坚决捍卫主流派的观点。当然有时候真理也在少数创新派的手里,那也要经过一番你死我活的斗争,不到万不得已,我是决不会退却的。我最见不得有的人本来水平好差,却打着创新的旗帜蒙混过关,不给予迎头痛击,真的会不知天高地厚。我取胜的时候是多数。但一旦失败会败得好惨。
 [120楼]  作者:o叶波o  发表时间: 2012/02/20 18:40 

葛兴:
除了逍遥派外,有人群的地方总是有创新派、保守派和中间派。总的来说,其实这三派的主观愿望都是一致的,都是希望科学沿着正确的方向前进。不过,有一点是特别要警惕的是保守派会形成强大的习惯势力。对于不同的具体问题同一个人也可能站在不同的派别立场上。新与旧的斗争、正确与错误的斗争这将是永远存在的。我也不敢说我一定是正确的,其中肯定会有不少错误,有的甚至是低级错误。
我与二位详细讨论了四个方面的物理问题,现在请你们不吝赐教,我的主要问题在哪里?

宗荣:
尽管你在物理方面有很多创新,我觉得你的主要问题是数学水平不高。在数学高度发展的今天,人们对数学越来越青睐。数学水平实际上就是论文的水平。

葛兴:
数学和物理是两门不同的自然科学,即使数学水平不高的人也可以做出重大的物理发现。历史上法拉弟数学水平并不高,但他通过十年的不懈努力,终于有电磁感应的重大物理发现。

黄宝:
物理学是一门试验科学,在科学技术高度发展的今天,实验水平的高低实际上就代表着物理水平。我觉得你的主要问题是没有实验。

葛兴:
我同意你的观点,在科学技术高度发展的今天,实验水平的高低实际上就代表着物理水平。但是实验要分开是国家级的还是个人水平的。由于个人的经济实力一般来说是比较差的,它与国家级的经济实力相差甚远,不同的国家级的经济实力也有很大的不同。我个人穷困潦倒,苦不堪言,没有能力作重大试验。但我有能力设计出三个重大试验。下面我就作详细的说明。

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