利用荷质比理论证明四种基本力统一于库仑力

科学家汤姆逊早就创立了荷质比理论,并由此发现了电子;牛顿早就创立了质量统一思想,并由此发现了万有引力定律.后人忽视了他们的理论和思想,在研究四种基本力的统一方面,一直束手无策.本文发展和充实了他们的理论和思想,研究并证明了任意电子、质子、中子、原子核、原子、分子、化合物、混合物、物体的荷质比都为常数.并由此证明四种基本力统一于库仑力.     

夸克和轻子出场了

200多年前牛顿猜测过,物质结构深层的粒子愈小,“力效”即万有引力的作用则愈大。到1934年人们知道物质的最小粒子是电子、质子、中子、中微子,也知道万有引力以外的还有电磁力、强力和弱力。根据电磁力必须通过电荷而作用这样一种模式,必然有引力荷、电荷、强荷、弱荷分别依附在四种粒子上。追随爱因斯坦关于引力荷同(惯性)质量等价的思路,可以进一步研究各种荷之间的同一,也即四种力,首先是电磁力和弱力之间的同一。今天,寻求一个这几种力之间的统一原理的时机已经成熟了。引力荷是四维时空曲率的表现,那么,其他三种荷是否也是四维时空结构以外更小维的表现呢?这是今天对物理学提出的深刻问题。本文原载英国New Scientist,vol.72,№.1031,1976年12月16日。作者Abdus Salam是英国皇家学院理论物理学教授。     

第六种力

物理学家发现了自然界中另一种力他们把它称为“第六种力”。这个新的发现证实最近理论的猜测;有两种非牛顿的引力成分,一种是吸引的,另一种是排斥的。美国麻省地球物理实验室的研究人员探测到一种力,在200米左右范围内使引力增强了。澳大利亚昆士兰大学的弗兰克·斯塔塞(Frank Stacey)最近发现第五种力,在数米的范围内使引力削弱了。     

反物质之谜

1897年,汤母生通过研究阴极射线测出了电子的荷质比;1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核产生了氧原子并发现了质子;1932年,查德威克从α粒子轰击,铍的核实验中发现了中子。这样,我们对自己所处的物质世界有了一个基本了解:不带电的中子和带正电荷的质子组成了原子核,带负电的核外电子绕核旋转,原子核和核外电子组成原子;原子再组合形成各种分子,各种性质不同的物质分子形成了美妙和谐的物质世界。     

双向力反馈控制系统的统一形式及稳定性分析

遥控机器人在太空、深海、原子能等高技术领域内有着重要的应用价值。遥控机器人研究中一个重要内容是双向力反馈控制系统的分析和设计,目前已有多种形式的双向力反馈控制系统.本文提出了一种新型的双向力反馈控制系统统一形式,同已有的双向力反馈控制系统统一形式相比更具普遍性和一般性,并基于算子无源性理论建立了双向力反馈控制系统稳定性分析的一般方法。本文提出的统一形式及稳定性分析方法对于遥控机器人双向力反馈控制系统的分析和设计具有重要的指导意义。     

物理学家为什么认为弦论是万有理论可能的候选者?

正弦论的核心思想是:宇宙最基本的组成单元不是0维的点粒子,而是一维的弦。弦论是物理学中未经证实的理论中最精妙、最具争议者之一。弦论的核心是贯穿物理学几个世纪的思想的主线,即在最基本层次上,各种力、粒子、相互作用和物理现象,都可由同一个理论描述,四种基本作用力(强力、电磁力、弱力和引力)统一于一个理论。从许多方面来看,弦论是量子引力理论的最佳候选理     

宇宙间第五种基本力

引言有关理论物理学发展动态方面的消息难得成为全国性报纸上的头条新闻。然而,1986年1月,伊弗莱姆·菲什巴哈(Ephraim Fischbach)和他的四名同事在物理评论通讯上发表的一篇短文却轰动了学术界。他们提出的一个惊人观点是,自然界除了四种早已确定的基本力(万有引力、电磁力、强核力和弱核力)以外,     

混合热阻条件下正、反卡诺循环的最优性能与面积比

自有限时间热力学创立以来,国内外对受热阻影响的二源卡诺循环已有许多深入的研究。其中又以线性或非线性传热的活塞式模型居多,本文则要研究两种线性与非线性混合传热热阻条件下,定常态能量转换热机、制冷与热泵循环的热力性能,得到了一组重要的性能优化公式及相应的最佳面积比的统一表达式。     

自然界的力

人们现在已最终发现了W和Z粒子,于是许多通俗报刊便连篇累牍地发表文章,论述自然界的四种基本的力及“传递”这些力的奇妙粒子。它们是古老的引力(由尚未被发现的引力子传递)、电磁作用力(由光子传递)、强相互作用力(由胶子传递)及弱相互作用力(由Z及W粒子传递)。曾读过一篇这类文章的一位朋友直言不讳地承认他如看天书,字字不得其解,“真希望有人能用我绊了一跤时可感触到     

金属离子调控荷质协同传递

荷质协同传递是一类广泛存在的电荷迁移现象.特别是在复杂的生物环境中,表现出了许多迷人的协同迁移特征.它不仅参与一切正常的生理代谢过程,而且还与蛋白质、DNA等生物大分子的损伤以及病变机制密切相关,并且敏感地依赖于各类环境因素.因此阐明各类环境下质子电子迁移的协同性对认识相关的生命过程机制具有重要意义.目前,利用各种手段人们已经探明了诸多荷质协同转移特征,并被用于解释蛋白质氧化损伤、DNA电荷传导、转录与复制等过程.这类荷质协同转移原理对仿生功能材料及纳米分子器件的设计也具有很好的应用价值.另外,在各类有机体内,金属离子是很重要的一类组分,并且在调节活性中心的生物功能方面起着至关重要的作用.尤其,最近的研究发现金属或它们的配合物能够有效地调节电子转移的途径和速率.另一     

超弦理论

理论粒子物理学家的主要目标之一是建立一种能够说明自然界四种力,即引力、电磁力以及强核力和弱核力的理论。至今已经取得了部分的成功。温伯格、格拉肖和萨拉姆由于建立把电磁力与弱力统一在单一的框架中的电弱理论而荣获诺贝尔奖金。其他的物理学家正在试图把电弱力与强力统一到一个“大统一理论”中。这个理论实际并不算是“大的”,因为它没有包括引力。“超引力”是尚在形     

研究人员最终测量到第四种基本力的微弱量子效应万有引力跃入量子世界

一位法国研究人员发现 :物体在万有引力作用下的运动不是平稳落下 ,而是以一种被称作量子跃迁的形式曲折运动。这一发现证实了万有引力和宇宙中其他三种基本力一样具有量子效应。粒子的运动通常受量子力学的限制 ,就像电子被限制在原子核周围的轨道层中一样。要想从一个位置运动到另一位置 ,它们必须跃迁到另一个量子态。理论上讲 ,这一规则对于受自然界四大基本力影响的所有物质有效。四大基本力是电磁力、弱与强核力、万有引力。但是万有引力非常微弱 ,特别是对小的物体 ,导致其量子效应极难测量。在日常事物中寻找量子效应毫无意义。虽然…     

第五种力的理论发展与实验检验

《第五种力的理论发展与实验检验》一文对第五种力的理论和实验研究情况作了介绍。第五种力是物理学中提出不久,且尚待实验证实的一种新型相互作用力,因其效应微弱,实验检验难度大,故迄今尚不能定论。作者从事第五种力实验研究(国家自然科学基金资助课题)已有多年,并跟踪收集了70年代以来所有这方面的资料,故本文介绍颇具权威性。     

宇宙线高能物理学进展

宇宙线的发现已有六十多年的历史了,在这段时间里,它对高能物理的研究起了很重要的作用。一、历史的贡献人们早就注意到宇宙线粒子的能量比天然放射性粒子的能量高得多,因而最初的高能物理实验都是在宇宙线中进行的.1932年,安德逊(Anderson)在宇宙线中发现了正电子,这可以说是基本粒子物理学的开端.这以后的宇宙线实验推动了量子辐射理论的建立,对电子辐射光子、光子转换为电子对和在能量足够高时形成的级联簇射现象进行了研究.在这些研究中,发现了一种辐射特性比电子弱得多而又不是质子的带电粒子,后来测出它的质量约为电子质量的200倍,即μ介子.最初人们以为这就是汤川所预言的传递核力的介子,但随后的实验表明μ介子与原子核的作用是很弱的,它不可能是传递核力的介子;1947年,     

环环相扣的"统一理论"

“统一理论”在发展物理学家喜欢一切简洁明了的事物。他们认为,整个宇宙必定是由一套单纯的规律支配着其运行,但是让他们不安的是他们现在必须依赖两套理论:一个被称为量子力学(描述构成物质的基本粒子和这些基本粒子之间的相     

大统一理论和质子衰变

自然界存在4种基本相互作用:强、弱、超荷和引力相互作用,故如何构造一种大统一理论来描述所有的基本相互作用是一个非常重要的基本问题.本文首先简单介绍了标准模型及其问题.考虑U(1)_Y超荷正则归一化因子和大沙漠假定(grand desert hypothesis),可以在TeV能标左右引入新的粒子来得到标准模型规范耦合常数的统一,其中特别解释了超对称标准模型.在四维大统一模型中,介绍了Pati-Salam SU(4)_C×SU(2)_L×SU(2)_R模型,Georgi-Glashow SU(5)模型,Flipped SU(5)×U(1)_X模型和SO(10)模型,其中详细介绍了非超对称和超对称SU(5)模型,并讨论了其正确的预言、存在的问题及其解决方案和质子衰变等.还简单介绍了高维Orbifold大统一模型和超弦模型.最后讨论了如何探寻大统一理论:在对撞机上寻找新的粒子及其粒子特性、质子衰变的现在和将来的实验检验以及可能的新探测方案.     

物理学家在对撞机困境面前需要勇气

<正>1983年发现W和Z玻色子的对撞机实验的领导者卡罗·鲁比亚(Carlo Rubbia)认为,粒子物理学家现在应该共同在创新的"希格斯工厂"中将μ子碰撞在一起。整个世界都是由17个已知的基本粒子组成的。卡罗·鲁比亚带领的团队发现了其中的两个。1984年,鲁比亚与西蒙·范德梅尔(Simon van der Meer)分享了诺贝尔物理学奖,因为他们对前一年发现W和Z玻色子的实验做出了"决定性贡献"。这些粒子传递四种基本力中的一种——即弱力,弱力导致了放射性衰变。鲁比亚在日内瓦附近的CERN实验     

奇特的强子X(3872)及其质量精确测量的新方法

<正>质子和中子通过强相互作用束缚到一起形成各种各样的原子核,再通过电磁相互作用与电子一起形成原子,从而构成了宇宙中的可见物质.强相互作用的基本理论是于20世纪70年代建立起来的量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD).在QCD中,参与强相互作用的基本粒子是夸克和胶子.与质子和电子分别带正负电荷类似,夸克带有3种不同的色荷;与传递电磁力的光子不带电荷不同,在夸克间传递强相互作用的胶子具有8种色荷,从     

对电的粒子性、可分性和惯性认识的思想溯源——为庆祝电子发现100周年而作

从格雷(S．Gray)将电学作为一门独立的学科建立起采,到汤姆逊(J．J.Thomson)发现电子将近两个世纪以来,科学家们一直在探索电与物质的关系,试图弄清楚电是怎样一种实体。物理学走过了一条艰苦、曲折的求索之路:由电的无质性到有质性,由电的连续性到可分性,由电粒子到“电原子”再到“亚原子”,中间还穿插着法拉第(M．Fara-day)关于“绝对电荷”不存在的非本体论思想的影响,最后才发现了电子。人们之所以用了较长时间才将对电的实在的认识推进到“亚原子”的物质层次,发现了电子,并给电磁场输入了惯性,原因主要是在认识电的有质性和可分性上存在种种困难。本文拟对这一认识过程作一简要的综析。     

宇宙之力——“大统一”理论浅介

近十年来,在物理学前沿从事研究的科学家们提出了一种崭新的看待世界的方式。这一次他们的注意力集中于自然界存在的各种作用力,梦寐以求的目标是实现“大统一”,他们希望能找到一种支配宇宙万物一切相互作用的单一的实体。熟悉这种革命性观点的人简直是凤毛麟角。这并不奇怪——作为新理论基础的概念贴着的标签:“局域规范对称”,“统一场论”实在令人望而生畏。可是这儿的基本概念实质上很简单,我们完全能求助于日常生活的经验理解它们。