物質(zhì)場(chǎng)論

陳金林

（昆明市環(huán)城東路455號(hào)12棟206，云南 昆明 650000）

物質(zhì)場(chǎng)論

陳金林

（昆明市環(huán)城東路455號(hào)12棟206，云南 昆明 650000）

文章認(rèn)為物質(zhì)是以場(chǎng)的形式存在，并通過(guò)輻射時(shí)空波作用于其他物質(zhì)。這種作用包括在文章中討論的量子疊加原理和相對(duì)論中的時(shí)空相對(duì)性原理。

物質(zhì)場(chǎng)；時(shí)空波；量子態(tài)疊加；時(shí)空相對(duì)性；時(shí)間場(chǎng)；空間場(chǎng)

科學(xué)技術(shù)發(fā)展至今，人們認(rèn)識(shí)到了物質(zhì)的基本組成，并利用發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)組成知識(shí)合成物質(zhì)、加工物質(zhì)。人們認(rèn)識(shí)到了原子、質(zhì)子、夸克等基本粒子，但我們不禁要問(wèn)：最小的基本粒子是什么？物質(zhì)是無(wú)窮可再分的嗎？組成物質(zhì)的粒子越來(lái)越小時(shí)我們使用什么辦法去研究它？

1 物質(zhì)以場(chǎng)的形式存在

雅克比說(shuō)過(guò)：“上帝是一位數(shù)學(xué)家”?；蛟S世界的本原像他說(shuō)的那樣最終將使用數(shù)學(xué)來(lái)描述。當(dāng)使用數(shù)學(xué)來(lái)描述自然規(guī)律時(shí)，需要建立一個(gè)模型。如果我們考慮組成物質(zhì)的基本粒子，當(dāng)基本粒子小的不能再小時(shí)，它是什么樣子？一個(gè)黑色的、實(shí)心的球體嗎？那這個(gè)小小的實(shí)心的球體又是由什么組成的？顯然，這個(gè)問(wèn)題可以一直問(wèn)下去而且永無(wú)止境。當(dāng)我們無(wú)法再通過(guò)設(shè)備去研究探測(cè)不到的物質(zhì)時(shí)，可能只剩下數(shù)學(xué)方法可以使用了。

本文認(rèn)為，物質(zhì)的基本組成是一種場(chǎng)。物質(zhì)通過(guò)波的方式傳遞著它的作用力。猶如電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)而形成電磁波一樣，物質(zhì)產(chǎn)生時(shí)間場(chǎng)，時(shí)間場(chǎng)產(chǎn)生空間場(chǎng)，空間場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)間場(chǎng)。時(shí)間場(chǎng)和空間場(chǎng)交替互相生成而形成波動(dòng)，向其他物質(zhì)傳播。這樣的波就叫做時(shí)空波，時(shí)空波傳播的范圍就是物質(zhì)場(chǎng)。時(shí)間場(chǎng)和空間場(chǎng)交替互相生成而形成波的形式可以用圖1表示。

圖1 時(shí)間場(chǎng)和空間場(chǎng)交替互相生成而形成波

圖1中，同心圓的圓心是基本粒子，例如一個(gè)質(zhì)子。基本粒子存在的表現(xiàn)形式的一種就是輻射時(shí)空波。時(shí)空波的一個(gè)周期包括一個(gè)時(shí)間半周期和一個(gè)空間半周期，圖中相鄰的兩個(gè)同心圓表示一個(gè)時(shí)空波周期。

或者時(shí)間場(chǎng)和空間場(chǎng)交替互相生成而形成波的形式也可以用另外的波形圖表示法表示，見(jiàn)圖2。

圖2 時(shí)間場(chǎng)和空間場(chǎng)交替互相生成而形成波

圖2中物質(zhì)場(chǎng)中的時(shí)空波的每個(gè)周期也分為一個(gè)時(shí)間半周期和一個(gè)空間半周期。這樣的物質(zhì)場(chǎng)導(dǎo)致了量子態(tài)疊加（量子態(tài)疊加原理）和相對(duì)論中的時(shí)空相對(duì)性。正如下文所述。

2 量子態(tài)疊加的形成

如圖3所示，如果圖中同心圓的圓心為基本粒子質(zhì)子，設(shè)一個(gè)電子在圖中的A點(diǎn)，由于A點(diǎn)是質(zhì)子產(chǎn)生的物質(zhì)場(chǎng)的時(shí)空波的空間半周期，A點(diǎn)處沒(méi)有時(shí)間，只有空間。所以，如果我們判定處于A點(diǎn)的電子的兩個(gè)狀態(tài)，自旋向左和自旋向右，這兩個(gè)狀態(tài)可以不需要時(shí)間的自由變換，因?yàn)闀r(shí)間在時(shí)空波的另一個(gè)半周期B點(diǎn)。這樣就出現(xiàn)處在A點(diǎn)的電子就同時(shí)具備這兩個(gè)狀態(tài)，出現(xiàn)量子態(tài)疊加。

圖3 物質(zhì)場(chǎng)中的量子態(tài)疊加

圖3中的B點(diǎn)是時(shí)空波的一個(gè)時(shí)間半周期，在B點(diǎn)不會(huì)存在電子，因?yàn)槟抢餂](méi)有空間。如果一個(gè)電子要從圖中C點(diǎn)到A點(diǎn)，或是從A點(diǎn)到C點(diǎn)，都要經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，B點(diǎn)是時(shí)空波的一個(gè)時(shí)間半周期，這會(huì)導(dǎo)致這個(gè)過(guò)程需要一定的時(shí)間，但卻不會(huì)使得電子處于這個(gè)半周期內(nèi)，因?yàn)檫@里沒(méi)有空間。這段時(shí)間就是光電效應(yīng)中光電子逃逸的時(shí)間，也是電子躍遷釋放光子的持續(xù)時(shí)間。質(zhì)子形成的物質(zhì)場(chǎng)輻射的時(shí)空波劃分出了不連續(xù)的、量子化空間（量子化軌道）和時(shí)間，形成電子能級(jí)。

可見(jiàn)，這個(gè)模型同時(shí)滿足量子態(tài)疊加原理和電子能級(jí)、電子躍遷原理。下文將闡述，這個(gè)模型還滿足相對(duì)論中時(shí)空相對(duì)性原理。

3 物質(zhì)場(chǎng)中的時(shí)空相對(duì)性

討論物質(zhì)場(chǎng)中時(shí)間和空間相對(duì)性問(wèn)題，我們用圖4來(lái)說(shuō)明：

如圖4所示，圖中波浪線表示基本粒子A的物質(zhì)場(chǎng)形成的時(shí)空波。如果B以直線勻速度V向A運(yùn)動(dòng)，必然導(dǎo)致B前方的時(shí)空波頻率增加，所以對(duì)于A來(lái)說(shuō)，B的時(shí)間變快了，空間變短了；反之，B的后方體驗(yàn)到的是B的時(shí)間變慢了，空間變長(zhǎng)了。這是因?yàn)?，B向A運(yùn)動(dòng)，時(shí)空波頻率增強(qiáng)，兩個(gè)空間半周期之間的差變小了，距離變短，而兩個(gè)時(shí)間半周期之間的差也變小了，時(shí)間變快；而在B的后方則剛好相反。這和相對(duì)論中時(shí)空相對(duì)性原理得出的結(jié)論一致。

圖4 物質(zhì)場(chǎng)中的時(shí)空相對(duì)性

物質(zhì)場(chǎng)理論也符合光速不變?cè)?，如圖4所示，無(wú)論B的速度為多少，空間半周期和時(shí)間半周期的比值始終為定值，這個(gè)定值就是光速。

同時(shí)，物質(zhì)場(chǎng)論也支持愛(ài)因斯坦的終極速度預(yù)言。速度是相對(duì)的，如果沒(méi)有參照物就不存在任何速度。如圖4所示，如果B向A加速，由于B的速度是相對(duì)A的，B傳遞的時(shí)空波使得A感受到B的存在和B的速度。如果B的速度超過(guò)光速，B的時(shí)空波傳遞就落后于B本身，使得A體驗(yàn)不到B的存在和B的速度。所以，光速是極限速度，物質(zhì)的速度不會(huì)超過(guò)光速是愛(ài)因斯坦真確的預(yù)言。

我們一直討論的物質(zhì)場(chǎng)和引力場(chǎng)、電磁場(chǎng)又有什么聯(lián)系呢？其實(shí)，物質(zhì)場(chǎng)是引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的統(tǒng)一。

4 物質(zhì)場(chǎng)是引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的統(tǒng)一

回到我們關(guān)于量子疊加態(tài)的討論，電子在質(zhì)子形成的物質(zhì)場(chǎng)中，只要電子處于時(shí)空波的空間半周期，電子就會(huì)體現(xiàn)出量子疊加態(tài)。質(zhì)子有引力場(chǎng)又有電磁場(chǎng)，如果我們?nèi)サ粢?chǎng)，只用電磁場(chǎng)也能讓電子和其他更宏觀的物體處于時(shí)空波的空間半周期，而使該物體出現(xiàn)量子疊加態(tài)。制造量子相干物體，并使物體處于量子疊加態(tài)是制造量子計(jì)算機(jī)的必要條件。如果我們不能使納米級(jí)的物體處于量子疊加態(tài)，制造量子計(jì)算機(jī)的可能性就大打折扣了，因?yàn)槲覀儧](méi)有足夠的物體制造精度，使得制造的物體有電子那樣的小。這也為我們能使用宏觀物體制造量子計(jì)算機(jī)的元件提供了又一個(gè)理論基礎(chǔ)。

無(wú)論電磁場(chǎng)還是引力場(chǎng)都能使物體出現(xiàn)量子疊加態(tài)，他們都具有相同的特征，通過(guò)輻射時(shí)空波作用于其他事物，都是物質(zhì)場(chǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文我們定性的討論了物質(zhì)場(chǎng)存在的客觀依據(jù)：量子疊加態(tài)成因，量子化軌道，時(shí)空相對(duì)性。并認(rèn)識(shí)到，引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)是統(tǒng)一的，都是物質(zhì)場(chǎng)，都通過(guò)輻射時(shí)空波作用于其他事物，作為物質(zhì)基礎(chǔ)形成我們的世界。

1 愛(ài)因斯坦.狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2006

The Theory of Material Field

Chen JinLin

The article suggests that the material is in the form of field, and effects other substances through space－time wave radiation.This effect includes quantum superposition principle discussed in the article and space－time relativity principle in the relativism.

material field; space－time wave; quantum superposition; space－time relativity; time field; space field

O413

A

1000－8136（2011）03－0120－02