绝对质量公式
绝对质量公式
——一个即将改写物理学历史的公式
郑州大学 刘云柱 刘三同 陈书章
提要：本理论从一个全新角度看待质量，从而对困惑物理学届多年的物质起源、宇宙边际等问题给出切合实际的解释，并首次使四种力统一起来，使经典理论与量子理论统一起来，从理论上推导出普朗克常数和精细结构常数的物理学意义。
关键词：理论物理学 物质起源
大统一
The
unification of physics
Zhengzhou
University
scholars: yunzhu-Liu and shuzhang-Chen.
Abstract:
The theory give a new definition of force from the new perspective, then found
that how the material originated, and where is the universe’s border,
so
that
the four kinds force
become unified,
the classic theory and quantum theory become
unified
,
and
found the Planck's constant in theory.
Key words: Theoretical Physics, material origin, Physics reunification.
Key words: Theoretical Physics, material origin, Physics reunification.
导语——越简单越好
整整 二十多年以来，我一直对物理学中的四力统一问题苦苦思索，2008年第一次接触到霍金的时间简史，我兴奋至极，那一年我休假到广州暨南大学图书馆自学了全部的大学物理，并从网上下载了全部的费曼物理学讲议，我疯狂寻找尽可能的灵感，但由于对高等代数的困惑，使我只能深深陷入这种苦思而不能自救。我原本只想提出一些新观点新思路，激发出一批对现代前沿物理感兴趣的中国青年，把诸如四力统一这些重任交给下一代中国少年去完成，争取早日在中国出现物理学诺贝尔奖（下图为上个世纪初期获物理学诺贝尔奖的人员，本图取自网易论坛）。但2010年我却突然发现，仅用高中数学就能推导出一个与实事完全相符的质量公式，再反过用这个式子去解决物理学上的一切困惑多年的难题时，竟是那么容易，特别是，这个公式竟能将四种力真正地统一起来！正如张轩中先生所说，真正的物理大师不需要太多的数学，只需要在非常恰当的时候做出一些正确的物理推测和假设，只要有不具一格的思维方式，也正如一位物理老师所说，其实问题并不复杂，物理学理论越简单越正确！
欢迎各位交流：HP:13949590050,QQ:1980888589,Eml:lyz-gyl@163.com
刘三同，陈书章 2008年5月5日初稿
一、
绝对质量公式的推导
光子到底有多大？真空到底有四维、十维吗？真空中光子为什么不能做曲线运动？而有质粒子却能做曲线运动呢？光子为什么没有静质量而粒子却有静质量呢？光子的能量可以接收，为什么粒子质能却很难直接转化呢？
这一切区别都在于磁波的涡旋，只有涡旋才能产生静质量，所谓静止就是涡旋。（如图2-5）我们用vx表示某运动系的平移速，或者称粒子的进动速度。则因真空中光速的极限性（相对运动中光速极限已经有争议），vx与粒子自旋速度vo存在直角合成关系：c2=vx2+vo2。粒子中涡旋光子做自旋运动所沿的等势面，不一定是一个存在着的磁场，有时两个磁极子缠绕在一块就能形成。光子自旋产生静质量，且自旋中磁极变换频率与静质量正比。对于有旋光子，符合上述粒子性质，在旋面外侧表现出静质量mO=Mf。此处M=h/c2=7.37*10-51kg为质量子常数。我们要想得到静止粒子，必须与粒子同速运动，粒子与观测者相对速度vx=0，自旋速度vo=√（c2-0）＝c。设粒子半径为r，粒子静质量mO=Mf=Mc/2πr。如果我们不能与粒子同步，设粒子相对观测者有进动速度vx。是远离观测者还是近向观测者运动呢？因二者的多普勒效应不同，假设垂直于观测者，则m=Mvo/2πr
，将mO=Mf=Mc/2πr，vo=√（c2-vx2）代入即得m=mO√（1-vx2/c2）。相反，如果我们的运动系与某运动粒子同步，并以此为静止状态，则原静止粒子相对我们会存在运动，mO和m的关系将会互换：mO=m√（1-vx2/c2），变形为m=mO/√（1-vx2/c2），即当我们以运动态为静止态观测时，原静质量mO成为运动态质量m，同步运动态质量m反而变为静质量mO，这正是爱因斯坦得到的相对论质量公式。其实，爱因斯坦质量公式是以动量质量为标的建立的质量公式，是水平方向上观测的冲量质量。在大自然中，因为量都是相对的，任何运动系也都是相对的，以原来的运动系为静止系，一切推导同样正确，也就是说这种相对关系就算是倒置了，结果也完全正确。
我们看到，即便是没有洛仑兹变换，用牛顿的时间观和伽利略空间观去推导，同样能得到相对论修正因子√（1-v2/c2）和爱因斯坦相对质量公式，这也说明光的绝对速度论与光的相对速度论都是正确的。从相对论的观点看，质量的相对性是由空间的洛仑兹变换引起的，但从绝对光速理论看，这是由经典空间的立体性决定的。再次说明，仅仅是因为在时间和空间上我们都无法设定参照系，从而无法测定时空的绝对变量，经典时空观和爱因斯坦时空观（也称迪卡尔时空观）显得都是正确的，但经典时空观更为直观。
根据定义，磁矩等于电流乘以电流面积，电子磁矩μ=evr/2。电子绕核角动量J=mvr,那么μ/J=e/2m,即磁矩与角动量的比只与荷质比有关。电子荷质比不随速度发生变化，因此电量公式也一定是q= e0√（1- v2/ c2），可见电子、质量粒子、光子是同一物质，是磁的不同表现形式。
尽管两个质量公式都是正确的，但只有根据绝对质量公式，我们才能知道物体的质量随速度增加可以变小，才能推导出电子与光子是同一种粒子，也只有如此才能进一步将电、磁、质三者统一起来，才能最终将四力统一。但近一个世纪以来，人们一直对爱因斯坦质量公式深信不疑，也正是因为爱因斯坦的权威性，才使得人们根本不敢去想其它质量公式的可能性，从而才使得后人想不到电子和光子竟是同一种物质。然而，物理学理论的发展正在于突破伟人的定论、完善前人的成就。
也许有人会问，根据质能守恒观点，对一个粒子施力加速过程就是对其做功的过程，其质量应该增大，为什么会变小呢？其实，力都是相互的，对一个粒子加速的同时，粒子的惯性引力也在对外做功，对其自身来说，质量一定要减小，但整个系统的质量却不会改变。我们反向思考，在没有参照物时，一个高速粒子被外力阻挡减速的过程，有可能会被看作是对粒子的加速过程，根本区分不出是在对粒子做正功还是做负功，那么粒子的质量是变大还是变小呢？还有一个实验称，电子被电场加速到一定速度后，所需的电场强度比用牛顿定理推导的要大出二千多倍，这是因为电荷也在随速度变化，高速度下电子电量也会变小，因而要更强的电场加速，但粒子的荷质比和和磁矩角动比都是不随速度改变的。
总之，光速恒定说是正确的，光速相对学说也是正确的。但无论时空如何变化，物质间的各种效应只能通过感知磁节频率引起，各种效应只与频率有关，相对频率决定相对质量。我们用m表示粒子质量，M表示质量子，v为相对进动速度，θ为观测点与粒子运动夹角，f为磁节有效自旋频率，粒子的质量是引力质量与压力质量（冲量质量）的叠加：
m=Mf [sinθ√（1-v2/ c2）-cosθ/√（1-v2/ c2）]
θ=0时，m=-Mf/√（1-v2/ c2）为爱因斯坦相对质量公式，负号表示压力质量。θ=π/2时，m=Mf√（1-v2/ c2）为绝对质量公式，θ=π时，m=Mf√（1-v2/ c2）。
二、公式的验证
这么简单就推导出这么一个与爱因斯坦质量公式完全相反的公式，这个公式正确吗？最初我也怀疑一定是我哪里假设错误，但接下来的几个实验证明这个公式比爱因斯坦的公式更加符合物理事实！
例证1：康普顿散射实验
因为这个实验证明了爱因斯坦的质量公式m=mO/√（1-v2/c2）（称为相对质量公式）是正确的。但我用m=mO√（1-v2/c2）（称为绝对质量公式）代入发现同样正确。
在如图7-11中，与以前证明爱因斯坦质量公式的推导没什么区别，假设电子被光子撞击前后有效速度变量为dv，考虑到速度的向性，dv取值范围为-c到c，因为电子速度与光速相比很小，一般在c/100级别，dv看作近于v，电子质量近于为m0，光子入射频率f0，撞后出射频率为f，θ为出射光子偏折角，则由动量守恒知vm0 =
cosθhf/c-hf0/c，整理得：
vm0c=cosθhf-hf0---------------(7-8)
根据m=mO√（1-v2/c2），粒子平动速度v越高，静质量m越小，冲动质量越大，假设电子被光子撞后速度变高了，静质量m变小了，或者说电子被光子撞后速度变小了，静质量m变大了，由能量守恒：
dmc2=dfh,即：(m0-m)c2=h(f0-f)变形为
m0c2=mc2+h（f0-f）---------------(7-9)
(7-9)
2-(7-8) 2，展开后把m=mO√（1-v2/c2）变形为mO =
m/√（1-v2/c2）代入消去mO即得波长差：
c/f-c/f0=2hsin2（θ/2）/mc.与康普顿所得公式不同的是，m为撞后质量，如果我们换为撞前质量mO，公式变为：
c/f-c/f0=2hsin2（θ/2）/mO√（c2- v2）。因为v与光速比很小，可以不计，该式与实际仍然相符合。
例证2：热运动粒子动能的推导
设一质量为mO粒子沿x轴正方向以vx运动，则粒子静质量为m=mO√（1-vx2/ c2），粒子动量为P=mvx=[mO√（1-vx2 /c2）]vx=mOvOvx/c。从该式看，粒子处在静止态即vx=0时，质量为m=mO=Mf，x轴正方向的动量P=0。当粒子以光速飞行时即vx= c，则v0=√（1-vx2/c2）=0，粒子便成为一个无自旋光子，自旋频率为零，静质量m=mO=Mf=0，
P=mOvOvx/c=0动量也为零。这说明，即便是一个自旋粒子，平动速度为光速时，也不再存在自旋，因此断定，真正的光子不存在自旋，如果说光子存在自旋即旋偏振，说明光子相对于观测者的速度不是光速，只是波长与频率之积为定值c，即光速不自旋，自旋不光速。当vO=vx=c/√2时，因f=c/2πr
则P最大为P=mOvOvx/c=mOc/2=pf/2=h/4πr=(h/c)(f/2)，此时表现为半自旋。所有自旋中出现角动量半自旋的，都是由于旋子质量均等造成。
如果我们用爱因斯坦公式代入P=mvx=mOvx/√（1-vx2/ c2）=mOcvx/v0，从该式看，质量粒子静止时，vx＝0，动量为零。质量粒子以光速运动时，vO=0，动量变为无穷大。自然界中光速粒子（光子）到处存在，却没有动量无穷大的粒子，因此才说质量粒子速度无法达到光速，其实是达到光速的粒子很多，只是我们认为它不再是质量粒子，而是无质量光子。因此我们说绝对质量公式更加符合客观世界。
根据爱因斯坦质量公式，观测者接受一列光波的照射时，同样得到连续的磁极变换信号，但却没有得到质量引力，只能得到质量冲量（光子压力）。相反，我们在一个磁旋面的外侧，得到了连续的磁极变化信号和静质量引力，却无法得到冲量。质量引力和冲量都是有方向的，冲量指向磁场运动方向，质量引力指向磁场收缩方向。这二者也是统一的，当质量粒子静止时，动量为零，方向单一的冲力全部转化为方向呈放射状的引力。频率为零时是静磁场，静磁场质量也为零。当粒子速度达到光速时，质量归零，所有的静质量转化成方向单一的冲量质量，冲量方向指向光子运动方向，冲量值为P0=Mfc。因此静质量粒子没有冲动量质量，只有引力质量，而光子只有动量没有引力质量，运动粒子是他们的中间态，即有冲量质量，也有引力质量，说一个光子或者一个质量粒子都是相对的，一个旋转光子，以不同的相对速度去观测，就是不同质量的粒子。
例证3、电子精细结构常数a=1/137的推导
电子的结构总是与一个常数a=1/137分不开，这个数称为电子精细结构常数，一直是个困惑物理学界近百年的不解之谜，现在我们用绝对质量公式解开137之谜。
假设最基本的静质量粒子自旋由两个异性磁极（如图8-3）构成，等势面的中心点再绕圆周为轴旋转起来，即这种旋是立体多维的，磁节运动轨迹就象灯丝或DNA一样。R为公旋半径，r为旋子半径，R=r时形成共振驻波（图8-5），旋子转速为c/√2，磁节立体曲缩度正好为√2π2√（1-1/π2）=13.21。再作立体旋转，达到四阶曲缩时，总曲缩度Q=√2*π4√（1-1/π4）＝137.048，这就是光子作此种共振旋转时的曲缩度，后期我们将四种力统一后还会证明，此种旋转的离心力与电磁引力是相等的，同时也是符合角动量半量子化规则的（n=1/2），更加偶然的是，n=1时此种旋的半径正好就是氢原子半径（0.529*10-10米）的1/4。这个值很接近精细结构常数实验值1/a＝137.03598949，但为什么与实验值会有偏差？因为137.048是我们从理论上推导的正圆周粒子，是把粒子设想在绝对冷真空中，且旋子是等质量的，而实验值是现实环境中针对氢原子做出的，旋子质量不对等，偏差是必然的。费曼称该常数是磁场与电子之间偶合系数，实际是曲缩度为α的光子（或粒子）与直行光子（磁节）之间的力系数。
下面我们就用绝对质量公式推导一下实验值1/a＝137.03598949的真正来由：假设电子绕氢原子核作基态旋转时速度为v，称为氢基态电子速度。当氢原子接收到一个光子时，电子就跃迁到更高一个轨道上旋转，反过来就能放出一个与接收光子同频率的光子，这就是氢光谱。氢原子外电子的电离能是个定值13.6eV，就是把电子从基态轨道上拖离氢原子所必须的最小能量。根据质量公式me=m0√（1-v2/c2），电子从外向里靠近氢原子核时，每进一个轨道就增加相应跃迁能量的动能，并减小相应的质能，到基态轨道时正好增加13.6eV的动能，减小13.6eV的质量，一个静止电子进入到氢基态轨道时速度正好是v，根据m0v2/2=13.6eV，me=9.11×10-31千克=510743eV=m0-13.6eV，得v=c/137.
03598949。很明显，实验值就是氢基态电子的速度与光速之比值，也就是这个速度下电子的曲缩度，并没有别的特别意义，与电子的结构也没有真正的关系，因为后面我们会证明，各种元素原子外的电子速度根本不一样，上面推导的曲缩度为Q=√2*π4√（1-1/π4）＝137.048的基本粒子也是假想的，可能根本就不存在。
这一切不可能从爱因斯坦的质量公式中得出，因为爱因斯坦总认为速度越高质量只能越大。
例证4：氢原子颤变中电子的能量守恒
为了表述方便，我们把单位都统一成磁振荡能的表示法（SS制），即把所有单位都用秒（S）的函数表示，下表给出SS制与SI制单位换算关系:
|
度量
|
SS制
|
SI制
|
关 系
|
|
长度L
|
s
|
m
|
s=Q-1cm
|
|
时间T
|
s
|
s
|
1s=1s
|
|
引力F
|
s-2
|
N
|
s-2=Qhc-1N=2.21*10-42QN
|
|
速度v
|
无（比率）
|
ms-1
|
sm－1=cQ－1=2.99*108Q－1
|
|
加速度A
|
s-1
|
ms-2
|
s-1=cQ-1ms-2=2.99*108Q－1ms-2
|
|
质量m
|
s-1
|
Kg
|
s-1= Q2hc-2kg=7.37*10-51Q2kg
|
|
冲动量P
|
s-1
|
Ns=kg ms-1
|
s-1=Qhc-1Ns=2.21*10-42QNs
|
|
能量E
|
s-1
|
J（焦）
|
s-1=hJ=6.63*10-34J
|
|
电势能E
|
s-1
|
eV=Ve
|
s-1=hJ=hCeV=4.1*10-15eV
|
|
电量q
|
e
|
C（库仑）
|
e=1.62*10-19C
|
|
c=2.998*108；h=6.63*10-34；库C=6.24*1018；Q为空间曲度，真空中为1。
| |||
从上表看，1s-1(磁能单位Hz)
=4.1*10-15eV（电能单位电子伏）=7.37*10-51kg(质能单位)，三者是统一而等效的。
粒子的半径每变化一个量子等级叫颤变，也叫旋子跃迁，颤变是因交换能量导致的。我们以人们最熟悉的氢原子为例，用绝对质量公式分析氢原子在第一、二轨道半径颤变时，能量是如何在电势能、磁旋能、质能之间转换的。
氢原子半径颤变总是氢基态半径的n2倍，旋子（即核外电子）速度变化是1/n倍，公转周期是n3倍。电子每向外跳动一层，速度变为ve/n,公转频率变为fa/n3，跳至二层速度变为ve/2，公转频率变为fa/8。根据氢光谱公式：
fn（n+1）=[nfn-(n+1)f(n+1)]/2，吸收光子能为f12=3f1/8=2.46*1015Hz=10.2Ve，这一过程中，正负电子之间势能增加：E=FR-FRa=FRa（1-1/n2）=3FRa/4=20.4Ve， 电子动能减小：E=(1-1/n2)mve2/2=3mve2/8=10.2Ve，
吸收光能：2.46*1015Hz=10.2Ve，
就原子系统来说，能量变化是守恒的。
而对电子系统能量也只能守恒，因为所增加的光子能量已经变为电势能计入原子系统。电子动能减小：10.2Ve。
使用绝对质量公式推得电子质量增加：dm=me[√(n2-a2)/n2(1-a2)
-1]=10.2Ve，
而使用相对质量公式时电子质量减小：dm=me[1/√(1-a2)-n/√(n2-a2)]=10.2Ve，
我们发现，使用相对质量公式此时电子系统能量并不能守恒，显然前式更为直观。
总之，认为粒子质量是随速度增加而减小，更为容易理解，旋子速度虽然变大，但由于是相对核心变大，因此旋子质量只能相对于核心变小，原子系统总体质量只能因吸收一个光子而变大，因此在外界看来，旋子速度变大所损失的质量，正好由系统所增加的磁节旋转频率补充过来，这就是质动能、磁旋能、电势能三者之间的转换关系，他们是始终守恒的。至少在氢原子中是这样的，在其它原子的情况，因没有实验数据，情况可能会复杂一点。
例证5：四种力的统一
在曲缩的粒子中，充当旋子的光子，其线速度始终保持在光速c，这样曲缩起来的粒子与光子的见面机率就是光子曲缩度，力偶合度也是曲缩度。这与电磁规则也是一致的，因为动磁与电场是等效的，相对不动就没有电磁力存在，相对速度越高，磁电强度就越高。可见粒子间的力系数由曲缩比决定，正是这一启发，才使得强力与电子力和质量引力最终彻底统一起来。研究发现，运动粒子中磁振荡频率间力系数在SI制下为k=（v/c）*（1/ch
2π）=hv/2π，在SS制中k=v/c2π，这与粒子是不是电子没有关系，下面我们仍用绝对质量公式验证这一点。
我们从各元素的电离能中得知各种原子外电子的速度不同，因而判断各种元素的原子与外层电子引力系数也将不同：
|
氢
|
13.6eV
|
1s1
|
|
|
R(A)
|
旋频率Hz
|
力系数
|
e速度c/137
|
|
氦
|
24.6eV
|
1s2
|
|
|
|
|
1/202π
|
c/101
|
|
锂
|
5.4eV
|
1s2
|
2s1
|
|
|
|
1/434π
|
c/217
|
|
铍
|
9.3eV
|
1s2
|
2s2
|
|
|
|
1/330π
|
c/165
|
|
硼
|
8.3eV
|
1s2
|
2s2
|
2p1
|
|
|
1/350π
|
c/175
|
|
碳
|
11.3eV
|
1s2
|
2s2
|
2p2
|
|
|
1/300π
|
c/150
|
|
氮
|
14.5eV
|
1s2
|
2s2
|
2p3
|
|
|
1/266π
|
c/133
|
|
氧
|
13.6eV
|
1s2
|
2s2
|
2p4
|
|
|
1/274π
|
c/137
|
|
氟
|
17.4eV
|
1s2
|
2s2
|
2p5
|
|
|
1/242π
|
c/121
|
|
氖
|
21.6eV
|
1s2
|
2s2
|
2p6
|
|
|
1/216π
|
c/108
|
|
钠
|
5.1eV
|
1s2
|
2s2
|
2p6
|
3s1
|
|
1/448π
|
c/224
|
设一个静质量与电子相同的粒子颤变成两个旋子对旋，旋子曲缩度Q，旋子质量为m/2=[m0√（1-1 /Q2）]/2 ,v=c/Q,SI制中两旋子间引力系数为k=ch/2πQ，令引力F=k/r2=离心力mv2/r，且角动量量子化mvr=nh/4π，得v=2πk/nh=c/nQ、r=n2Qh/8cπm0√（1-1/Q2）。当Q=√2时，旋子质量为m/2=m0/2√2
,v=c/√2，r=n2h/4πm0c=n21.93*10-13米。当Q=137时，r=n21.32*10-11米，这是氢原了半径的四分之一，是假想中的正负电子偶旋。从这里看Q是任意的，并非量子化的，氢原子只不过是与这种粒子正好类似罢了。
假设有第二种情况，粒子作为旋子与其它大质量粒子对旋，旋子质量为m=m0√（1-1 /Q2）,v=c/Q，k=ch/2πQ，同样令引力F=k/r2=mv2/r且mvr=nh/2π，得v=2πk/nh=c/nQ、r=n2h2/4π2mk=n2Qh/2πcm0√（1-1 /Q2），与第一种情况不同的是所有半径都减半，Q=√2时，r= n23.86*10-13米，Q=137时，r= n25.29*10-11米，这种情况就是氢原子。
第三种情况也就是我们熟悉的多电子原子结构，旋子质量为m=m0√（1-1 /Q2）,v=c/Q，k=ch/2πQ，但一边旋子数变为x个，同样令引力F=kx/r2=mv2/r且mvr=nh/2π，得v=2πk/nh=c/nQ、r=n2h2/4π2mkx=n2Qh/x2πcm0√（1-1 /Q2），Q=√2时，r= n23.86*10-13米/x，Q=137时，r= n25.29*10-11/x米。
如果使用爱因斯坦相对质量公式，以上粒子根本不可能达到旋转力平衡，且旋转更不可能是量子化。
还有什么能证明粒子间力系数就是k=ch/2πQ？
有个叫μ介子的粒子质量为206
me，电性与电子相同。这种粒子在核子撞击时可以产生，说明它可能是重子的旋子或是重子的光谱，同时我们也知道，重子光谱中也包括电子。如果μ介子是重子旋子，假设中子与质子质量差是介子的动质量导致，即有时候中子会失去这个粒子变成质子，质子有时会得到这个粒子而变成中子。根据绝对质量公式μ介子静质量是105212440eV,质量减小到3.12*1020Hz=1279200eV,速度应为v=0.999c,那么中子的E0=dE=103933240Ve=203.48me，则中子基频f1=2E0=5.03*1022Hz，中子光谱为f=E0[1/n2-1/(n+1)2],且中子半径R=v/2πf1=9.4*10-18米。旋子与中子核心引力系数k=1/Q2π=0.999/2π，这是电子间力的137倍。我们看旋是不是平衡且符合量子化规则：
重子光谱中：f12=（f1-2f2）/2=3f1/8=152me，f67=
13 E0/1692=1.55me.
f78=15
E0/3136=0.98me，此时轨道半径为64R=6.02*10-16米；也就是说在8到7轨道上的颤变正好与电子质量相当，有可能放出电子。如果设想这个质量差是由质量更大的粒子构成，比如K介子质量为494GeV=967me, π介子质量为139.6GVe=273me，推导出的重子半径更小，光谱中能得到的基本粒子也将更多，小粒子是大粒子的光谱产物，可见电子也是重子颤变的光谱。
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