光子和电子的区别精选(九篇)

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第1篇：光子和电子的区别范文

当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，可以发现绝大多数星系光谱都存在红移或蓝移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。根据多普勒效应：星系光谱存在红移说明星系正离我们远去，星系光谱存在蓝移说明星系正向着我们运动。需要指出的是越远的星系红移值也越大，看起来所有的星系都好象以银河系为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系离开我们的速度也越大。鉴于此有人提出宇宙大爆炸假说：认为宇宙是由150亿年前发生的一次大爆炸形成的，人类居住的银河系则是宇宙的中心。可是人们在观测银河系和河外星系时，却并没有发现银河系有什么特别之处。有人据此怀疑宇宙大爆炸假说；也有人从星系的演化推算出宇宙的年龄大于150亿年；还有人认为若宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙辐射在各个方向上就会表现出各向异性；更有人担心宇宙的膨胀没有尽头，遂认为宇宙的膨胀和收缩是交替进行的……。但不管怎样，大部分人还是相信“眼见为实”，由星系光谱的红移现象承认了宇宙大爆炸假说。更有人把红移现象与宇宙背景辐射和宇宙元素丰度并作宇宙大爆炸假说的三大支柱。那么宇宙是否发生过爆炸并仍在向外扩张，年龄是否只有150亿年呢？非也！

1．星系光谱红移原因

20世纪初，当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，发现绝大多数星系光谱都有红移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。有人认为星系光谱红移是因为星系正在离我们远去，从而得出这样的结论：所有的星系都是以我们银河系为中心向外爆炸后形成的，越远的星系离开我们的速度也越大；宇宙中所有的星系都在彼此分离，并且越远的星系相互分离的速度越大。值得一提的是，我们银河系正处在爆炸中心，足以值得我们自豪的是：银河系是宇宙中独一无二的星系—因为它是宇宙的中心。更让我们惊奇的是，银河系自身也在不断运动着，然而无论它运动到哪里，它始终是银河系的中心。我们解释不了银河系为什么是宇宙的中心，因为银河系也和其它星系一样，并沒有什么特别之处。有人以为，银河系处于宇宙的中心是一个巧合，虽然银河系从上个世纪至今一直在不断运动，但它走过的距离和整个宇宙空间的尺寸比起来是微不足道的，所以银河系目前仍然处在宇宙的中心，这种看法未免有些牵强。因为人们在观测近处的星系时，发现近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系正在以某一个中心为起点向外膨胀。因此“银河中心说”颇值得怀疑。还有的人虽然承认宇宙大爆炸假说，但不承认“银河中心说”，他们不认为银河系是宇宙的中心。这种观点同样也是站不住脚的。我们可以这样分析：如果宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙中所有的星系必定在以某一个中心为起点向外膨胀，星系之间彼此互相分离。目前我们观测到近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系在以某一个中心为起点向外膨胀。倘若我们不是在宇宙的中心而是处于偏离宇宙中心的任一点处，因为在我们周围的星系都没有相互分离的趋势，也没有以某一个中心为起点向外膨胀，这样一来，倘若宇宙中任一点处的星系都没有相互分离的趋势，那么整个宇宙也不可能在膨胀，即宇宙大爆炸假说是错误的。

前事不忘，后事之师。人类文明发展到今天，“地心说”和“日心说”都被证明是为科学，难道我们还要重蹈覆辙提出“银河中心说”吗？愚以为，我们应当承认这样一个假设，那就是：银河系按目前的速度运动下去，100万年，100亿年以后，我们仍然会发现自己处在宇宙的“中心”，无论我们处在宇宙的任何地方，中心也好，边缘也好，我们都会发现宇宙中越远的星系光谱红移值也越大，就好象我们处在宇宙的“中心”一样。事实上，这个“中心”是光子在宇宙空间中的传播特性引起我们视觉上的错误，“眼见”未必“为实”，我们不能过分相信“眼见”的东西。

红移现象是否由观测者自身的运动引起的呢？不是的！如果红移现象是由观测者自身的运动引起的，那么我们将观测到与我们相向运动的星系光谱将发生蓝移而与我们相背运动的星系光谱将发生红移，然而事实并非如此。再者，虽然我们“坐地日行八万里”，但这个速度和光速比起来实在算不了什么，不至于影响观测结果。换句话说，我们在观测星系红移值时，观测者自身运动速度的影响可以忽略不计。红移现象说明光子与观察者之间的相对速度变小了。产生这种情况有两种可能：第一是星系正离我们远去，第二是光子在穿越宇宙空间时速度变小了。这两种情况都可能导致星系光谱红移。我们认为导致星系光谱红移的原因是后者。光子在穿越宇宙空间时会与各种粒子(比如引力子)相互作用从而使其速度逐渐减小。当然单个粒子与光子作用时间极短，引起光子速度的改变量也是极其微小的，以致于我们观测不到。随着光子穿越宇宙空间距离的增大，与光子作用的粒子数目也逐渐增多，光子速度的减小量也越明显。可以推测：光子在穿越一定的宇宙空间距离后速度将减小到零。由于光子速度为零故相对我们的能量也为零，这样的光子当然不会被我们观测到。可见用光学法观测宇宙空间尺度时有一个极限：150亿光年(也有人认为是200亿光年)。在这个尺度以外的星系发出的光子由于在没有到达地球时速度已经降低到零，所以这样的星系不可能被我们观测到，至少目前还没有办法观测到。也有人认为，红移现象是由光子频率减小引起的，即认同第一种可能：认为星系正离我们远去。这种观点听起来很有道理，却经不起分析。我们知道，星系离我们远去时会引起光子频率减小，但各种不同频率光子的频率减小量应该相同，反应在星系光谱上，各种不同频率光子的红移量应该相同。因此，不论星系离我们多远，星系光谱虽然发生红移但不应该变宽，但事实上远处星系光谱却被拉宽了（星系光谱不会变宽是指星系光谱中任意两条谱线的距离恒定，虽然它们都发生了红移，但它们移动的距离相等，因此各谱线之间的距离不变）。而且能量越小的光子红移值越大，能量越大的光子红移值越小。不同频率光子的频率减小量不同，说明红移现象不是由光子频率减小引起的。即第一种可能站不住脚。假设宇宙中所有的星系都是静止的，宇宙空间中的物质是均匀分布的，那么光子穿越宇宙空间时的速度衰减量仅与其通过的空间距离有关。光子穿越的宇宙空间越长，其速度衰减量也越大。这样星系光谱的红移值仅与其离我们的距离有关，离我们越远的星系红移值也越大，就好象越远的星系正在以越快的速度离开我们一样。这也正是哈勃定律所揭示的：星系远离银河系的速度ν与距离成正比，ν=H*D，其中H为哈勃常数。实际上宇宙中各星系都在不断运动着，宇宙空间中的物质也并非均匀分布的，造成星系光谱红移的原因也很多，所以光谱的实际红移值要考虑许多情况。

2．谱线红移与光子速度衰减

光子与宇宙空间中的粒子是如何作用的呢？可以设想，宇宙空间中存在许多比光子质量小得多的粒子(比如引力子)。由于光子在与粒子作用后仍然是光子，可以认为光子仅与粒子发生了弹性碰撞。既然是弹性碰撞，我们知道，二者质量越接近光子损失的能量越大。由于光子的质量远远大于引力子的质量，所以在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较小的光子损失的能量较大。于是经过同一段宇宙空间以后，在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较大的光子损失的能量较少，频率(质量)较小的光子损失的能量较大，例如红光损失的能量比紫光损失的能量多。由于不同频率(质量)的光子在宇宙空间运动时都损失了能量，这样整个星系的光谱将向红端移动，但由于红光损失的能量多向红端移动的距离大，而紫光损失的能量少向红端移动的距离小，于是整个光谱被“拉宽”了。如果不同频率(质量)光子的能量损失率相同，虽然它们都产生红移，但是它们红移的距离相等，这样星系光谱虽存在红移但不会被“拉宽”，星系光谱存在红移而且被“拉宽”说明两点：第一光子在穿越宇宙空间时速度会衰减，第二不同频率(质量)的光子速度衰减率不同。显然，由于不同频率(质量)光子的能量损失率不同，各种光子的速度衰减量差异将随着空间距离的增加而增大，这样星系光谱被“拉宽”的程度与其离我们的距离有关，离我们越远的星系其光谱被拉宽的程度也越大。另外，星系光谱被拉宽时还有一个特点，那就是能量大的光子被拉宽的程度小，能量小的光子被拉宽的程度大。也就是说，越靠近红端光谱被拉宽的程度越大，越靠近紫端光谱被拉宽的程度越小。考虑到星系引力场的影响，实际情况还要复杂一些。

上面我们谈到光子在宇宙空间运动时速度会逐渐减小，这和人们熟悉的“真空中光速不变”的看法相矛盾。实际上宇宙空间并非真空，即使宇宙空间是绝对真空它还存在引力场。换句话说，光子在真空中速度变不变的问题，实际上是光子受不受引力作用的问题。如果光子不受引力作用，那么真空中光速不变，但这样一来不论星体的引力再强，对光子都没有影响，从而宇宙中也不可能产生“黑洞”了，而现在的黑洞理论基础将不复存在；假如光子受引力作用，则就不应该有“真空中光速不变”的结论。有人对此这样解释：宇宙空间中各星体的引力分布在不同的方向上，它们的作用力相互抵消，因此光子在宇宙空间中的速度不变。这种解释也是站不住脚的。我们知道在太阳系内，引力的方向是指向太阳的；在银河系里引力的方向是指向银河系中心的，所以局部的宇宙空间引力总是有一定的方向的。我们认为光子作为一种物质实体，它的速度并非一成不变的。无论在真空中还是在介质中，它的运动速度都会越来越小。所以，光速不变只是一个神话，光年也不能作为距离单位，因为光子在前一年中走过的路程总比后一年中走过的路程长。

3.光子在引力场中的运动

星光在通过太阳附近时会受到太阳引力的作用而发生弯曲，说明光子也会受到引力的作用。其实光子也有质量，当然会受到引力作用了。通常我们认为：引力场中物质的加速度仅与引力场的强弱有关，而与物质的质量无关。如在地球表面不管是1吨的物体还是1千克的物体，其每秒获得的速度增量都是9.8米/秒。但引力场中光子的加速度与其质量有关：质量越小的光子加速度越大，质量越大的光子加速度越小。既然光子也受引力作用，那么很自然，光子在离开引力场时必然会被减速，在进入引力场时必然会被加速，在垂直于引力方向(或其它方向)运动时受引力影响其运动轨迹也会发生变化。既然光子在离开引力场时会被减速，而且质量越小的光子速度衰减量也越大，那么星体发出的不同频率的光子就有不同的速度。一般而言，星体引力越强，其发出的光速度也越小；当星体引力足够强时甚至可能使一部分光子摆脱不了星体引力的束缚，产生黑洞现象。对同一星体而言，在它发出的光中，质量大的光子速度大，到达地球的时间也越早；质量小的光子速度小，到达地球的时间也越晚。我们通常认为不同频率的光同时到达地球，这其实是错误的。关于这一点我们可以用实验来证实。当星体发生爆发或其它异常时，总是能量较大的X射线或γ射线先被我们观测到，其次才是可见光，然后才是红外线。虽然理论上如此，但在实际观测中总有这样或那样的因素及别的解释使大部分人不相信这一点。如果条件允许的话，我们可以用一个实验来证实我们的观点。在离我们很远的宇宙飞船上以两种不同能量的光子同时发出一种信号，这两种光子的能量差异越大它们到达地球的时间差异也越大。实际上考虑到不同能量的光子在同一介质中的传播速度不同，我们应该想到不同频率的光子在真空中的传播速度也不相同。由于光子在穿越宇宙空间时速度逐渐减小，并且质量小的光子速度衰减得快，可以想象，在经过一段相当长的距离以后，质量小的光子速度已经衰减到零而质量大的光子速度不为零，这样我们就只能观测到质量大的光子。若星体离我们更远一些，则我们只能观测到质量更大的光子……，随着空间距离的增大，最终我们将看不到远处星体发出的光，这个距离就是我们现在认为的宇宙极限--150亿光年。人们在观测宇宙时总有一个错误想法：由于真空中光速不变，所以不管离我们多远的星系，只要足够亮就可以被我们发现。事实上宇宙空间并非真空，光子在其中穿行时速度会逐渐减小，所以任何星系发出的光只能传播一定的距离，也正因为如此，不管我们在宇宙中任何地方，始终只能看到有限的宇宙空间。换句话说，目前我们能够观测到的宇宙空间的尺度实际上是光子在宇宙空间中传播的最远距离。

4.光子在宇宙空间中的运动

实际上光子在宇宙空间运动时并不总是做减速运动。在光子离开星体时它要挣脱引力的束缚而作减速运动，当它脱离星体的引力场在空间自由运动时，也作减速运动；如果它进入另一个星体的引力场向着该星体运动时，就会在该星体的引力作用下作加速运动。光子就这样减速--加速--减速--加速……不停地穿越宇宙空间，直到其速度为零。倘若星体离我们很近而引力又很小，从该星体发出的光速度衰减量不大，但进入银河系时光子的速度增加量有可能很大，当光子的速度增加量大于其速度衰减量，或者说大于刚离开星体表面时的速度，在我们看来该星体光谱就发生了蓝移。忽略距离因素，由于星体自身在不断运动，这样它相对银河系引力场的强弱也可能发生变化，所以其光谱也可能有规律的发生红移或蓝移。通常情况下，宇宙空间对光子的减速作用总大于加速作用，所以星系的光谱以红移的居多。

光子在引力场中速度变化的问题许多人恐怕不相信也不能理解。一些人认为光子没有静质量，况且光子是一种波，在引力场中的运动规律和宏观物质不同。其实持这种观点的人把光子神话了，弄的不可捉摸了。现在大多数人都接受了“黑洞”的概念，认为当一个星体的引力足够强时甚至连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团。这里实际上指出了光子也会受到引力作用。既然光子也受引力作用，那么它在引力场中的加速与减速自然就可以理解了。稍后我们将看到，引力作用是造成衍射现象的重要因素之一。

5.类星体

一个很明显的事实是：宇宙中离我们越远的星体能量越大，通常类星体离我们的距离都在10亿光年以上，并且远处星体发出的光中能量较大的光子占有很大的成分。有人把这作为支持宇宙大爆炸的依据，认为：若宇宙中物质是均匀分布的话，则在我们银河系或其周围就应该有象类星体这样的高能星体存在。为什么我们在近处发现不了类星体呢？一些人看见远处的星体发出的光中含有大量的X射线或γ射线成分，就推测此类星体存在着目前尚不为我们知道的能量源。这种观点未免有些片面。实际上宇宙中大部分恒星的能量都差不多，能量特别大的和能量特别小的只是极少数，恒星的能量呈中间多、两头少的分布态势。从远处的恒星发出的光，在经过漫长的宇宙空间以后，能量小的光子由于速度衰减率大而停了下来，不被我们观测到；只有X射线和γ射线才能到达地球。所以我们观测到该星体的光子中，X射线和γ射线占有很大的成分，以致于我们误认为这类星体只向外发出X射线和γ射线。实际上这类星体也向外发射可见光和红外线，但是可见光和红外线由于速度衰减到零故我们观测不到。这就导致我们观测到极远处的星体，其颜色通常是蓝色或紫色，事实上可能和该星体的真实颜色相差极大。这说明我们看到的星体的颜色未必就是星体的真实颜色，星体的颜色是由其自身能量状况和离我们的距离决定的，星体离我们的距离越大往往使其颜色中的蓝色和紫色成分增加。另外，我们认为类星体离我们非常远，是因为类星体的红移值很大。也就是说我们没有直接证据表明类星体真的离我们很远。考虑到光子在引力场中的运动，我们知道：当星体的引力足够大时，其发出的光子速度衰减量也较大，因而该星体的光谱也将发生较大的红移。这就是说，引力因素也可以使星系光谱产生红移。倘若星体引力足够大又离我们很近，由于星体红移值较大，往往导致我们认为该星体离我们很远。举例来说，假设有一个引力较大的星体处于银河系的中心，由于该星体引力很强，导致它发出的光子速度衰减量极大，我们在观测其光谱时就会观测到很大的红移值，根据该星体很大的红移值我们就会认为它离我们非常遥远，绝不会想到它就在银河系中心。

如何解释类星体离我们那么远而其发射的X射线和γ射线又是如此强烈呢？只有两种可能。第一，类星体的能量非常大，向外发出的X射线和γ射线非常强；第二，类星体离我们并没有原先认为的那么远，类星体光谱的红移是由类星体的引力造成而并非由距离因素造成的。我们认为两种因素都有。因为如果类星体离我们非常远，那么我们观测到其向外发出的X射线或γ射线就不可能很强；倘若类星体的能量不是很大，它的引力场也不可能很强，不足以使其光谱产生较大的红移。这说明：星系光谱发生红移可能是距离因素造成的，也可能是引力因素造成的，红移值大的星体未必就离我们远。那么，如何区别星体的引力红移和距离红移呢？对观测者而言，由距离因素造成红移的星体发出的光不可能很强，而由引力因素造成红移的星体发出的光往往很强，特别是X射线或γ射线的成分多。类星体的发射光谱和吸收光谱的宽度不同，通常吸收光谱的宽度比发射光谱窄，为什么呢？我们知道，吸收光谱是由于光子经过大气后产生的，这说明类星体周围也存在气体。光子从高温星体内部发出以后，总会有一部分光子没有被气体吸收而直接射向宇宙空间，这些光子形成发射光谱；还有一部分光子在与气体作用后，频率（质量）大的光子损失的能量大，频率（质量）小的光子损失的能量小；光子离开类星体在宇宙空间中运动时，则是频率（质量）大的光子损失的能量小而频率（质量）小的光子损失的能量大，总的看来各种不同频率的光子速度差异减小，所以其光谱红移值也较发射光谱小。实际上类星体的吸收光谱还可能有几种不同的宽度。

6.黑洞与星体引力

最初在人们考虑黑洞时，认为它的引力强到连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团，黑洞是宇宙中物质的坟墓。后来人们认为黑洞可以向外发出X射线和γ射线。同样是光子，能量大的可以逃脱，能量小的逃脱不了，说明(黑洞的)引力对光子的作用是不一样的。事实上我们知道当星体的引力逐渐增强时，总是质量较小的光子逃脱不了，质量较大的光子则可以摆脱星体的引力，并不是所有的光子全部被吸入星体中。所以从这个意义上来说，狭义上的黑洞仅指引力强到可见光不能脱离的星体，即在可见光波段观测不到的星体；广义上的黑洞指引力强到使一部分光子不能脱离的星体，即在某一能量较小的波段观测不到的星体，这里广义上的黑洞甚至可能非常亮，可以被我们肉眼看到，但在红外线波段或能量更小的波段却观测不到。从理论上讲，“黑洞”并不黑，至少它可以向外发射X射线和γ射线或能量更高的光子，完全不向外抛射粒子的黑洞是不存在的。那么宇宙中黑洞存在吗？当然存在了。当星体离我们足够远，以致于该星体发出的红外线速度衰减为零而不被我们观测到时，它就像一个“黑洞”；若星体离我们再远一些，可见光不再为我们观测到，只能观测到X射线和γ射线，这时它就是漆黑的一团，成为名副其实的黑洞；而宇宙中150亿光年以外的星体对我们来说是完全彻底的黑洞，因为我们完全观测不到它们。除了因空间距离造成“黑洞”现象以外，星体的引力也可以造成黑洞现象。黑洞现象并不是我们原先想象的那样：“当星体的引力足够大时，所有的光子都被吸入星体中，整个星体变成黑暗的一团”。当星体的引力逐渐增大时，它对光子的束缚作用也逐渐增强。星体的引力足够大时，红外线光子将摆脱不了星体引力的束缚，而可见光、紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；星体的引力再增大时，可见光将摆脱不了星体引力的束缚，而紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；若星体的引力再增大，可能只有γ射线放出。应该明确指出：黑洞现象是与星系光谱的红移紧密相连的。若某一星体的光谱不存在红移现象，则它一定不是黑洞；若某一星体的光谱存在红移现象，则它可能是黑洞也可能是距离因素造成的。

总的来说，我们对黑洞的认识经历了三个阶段：第一阶段认为黑洞的引力足够强，所有的光子都不能摆脱黑洞的引力，因而整个星体是黑暗的一团；第二阶段认为黑洞可以向外发出强烈的X射线或γ射线，人们认识到黑洞的引力对不同能量光子的作用不同；第三阶段也就是现在正在探索的阶段。应该明确指出：与黑洞现象紧密联系的因素有两个，引力因素和距离因素。以往我们在考虑黑洞现象时往往只考虑引力因素而忽略了距离因素，这就导致我们认为整个宇宙空间仅有150亿光年，对150亿光年以外的宇宙空间，认为看不见的就是不存在的。

7.恒态宇宙

也许有人会问，既然光子的速度能够降低到零，那么宇宙中会不会堆积越来越多的光子呢？不会的！光子作为物质的一种存在方式，它不是永恒的，在一定条件下光子可以转化为别的物质，也就是说光子是有一定寿命的。任何一个光子不可能永远存在下去，它必将转化为别的物质形式。宇宙中的物质无时无刻不在运动，所以宇宙中不会堆积越来越多的光子。虽然我们目前并不知道光子是如何转化为别的物质的，但我们依然相信整个宇宙是稳定的、恒态的，而局部宇宙则可能是不稳定的，处于演化过程中的。同样的道理，整个宇宙也不会被光子均匀照亮。由于光子在宇宙空间中运动时速度逐渐减小，所以任何星体发出的光只能传播到有限远处。也正因为如此，我们所观测到的宇宙始终是有限的。如果想观测更远的宇宙空间，一个方法是派出宇宙飞船，另一个办法是在宇宙空间中建立许多中转站，在光信号速度未衰减到零以前接受、放大、转播它。理论上讲，只要中转站的数量足够多，我们就可以看见任意远处的宇宙空间。

8.浩瀚宇宙

假设我们能够乘座一艘高速飞行的宇宙飞船遨游太空，在刚离开地球时，我们可以观测到150亿光年的宇宙，离我们越远的星体其红移值也越大，远处的星体放出强烈的X射线或γ射线。随着我们飞行距离的增大，我们会发现银河系的红移值越来越大，并且其颜色逐渐偏蓝，而原先我们观测到呈蓝色或紫色的星体颜色逐渐偏红，最终银河系将消失在我们的视野之外。当我们飞到离银河系150亿光年的地方，我们发现展现在我们面前的宇宙范围仍然有150亿光年；而原先我们认为正在以很大速度分离的星体或膨胀的宇宙空间并没有膨胀。无论我们飞到哪里，始终只能看见150亿光年的宇宙空间，也始终能够看见150亿光年的宇宙空间，宇宙是无限的；并且我们始终是宇宙的“中心”，因为所有的星体看起来所有的星体都好象以我们为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系(红移值越大)离开我们的速度也越大。我们认为，宇宙是无始无终的，物质的存在是永恒的，对某一特定的物质形态有其产生和消亡的过程，但整个宇宙不存在产生和消亡的过程，它是自始至终存在并且不会消亡的。同时也应该看到，宇宙是无限的，不会仅仅只有150亿光年的空间。

从上个世纪以来，人们已经探索到了上百亿光年的宇宙空间，然而这只不过是苍海一粟。也许还要几十年甚至上百年人类才能认识到宇宙的无限性，但只要天下有志之士携手合作，这一天定会早日到来。

二、浅谈光的衍射

通常情况下光总是直线传播。但当光线经过足够窄的窄缝时将形成明暗相间的衍射条纹。由于光子不带电，在电磁场中不偏转，所以光子的衍射不是电磁力作用的结果，而是引力子与光子作用产生的。光子与引力子作用不是一个简单的碰撞过程，而是一个极为复杂的过程。在光子与引力子相遇的一瞬间它们形成一个混合体，这就打破了结合前光子内部各部分的平衡，混合体内部存在着排斥力和凝聚力两种作用。若排斥力占主导作用，则混合体将在极短的时间内“裂变”放出引力子；若凝聚力占主导作用，则混合体将形成一个新的光子。那么满足什么条件的混合体(光子)才是稳定的呢？经典电磁理论指出：所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，只有这样的光子才能稳定存在。当然这并不表明能量为某个最小能量的非整数倍的光子就不存在，只不过由于它们极不稳定，在形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，目前我们还没有观测到或注意到这类光子罢了。从这里我们可以看出，与原子核一样，所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，说明光子也有一定的内部结构，某些质量的光子由于极不稳定，在其形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，这就造成稳定存在的光子质量的不连续。言归正传，由于引力子质量远远小于光子的质量，所以光子不可能吸收一个引力子形成新的光子(因为这样的光子是不稳定的)。但是若在同一时刻，光子与许多引力子相互作用，而这些引力子质量之和又大于最小光子的质量，光子就有可能吸收质量和等于最小光子质量的引力子数目而形成新的光子。举例来说，若最小光子的质量是引力子质量的10万倍，那么当同一瞬间有15万个引力子作用于光子时，光子只可能吸收10万个引力子，另外5万个引力子不被光子吸收，仅对光子产生微小的冲量。倘若在同一瞬间有9万个引力子作用于光子,那么这9万个引力子都不会被光子吸收，它们仅对光子产生微小的冲量。光子可能吸收的引力子数目只可能是10万的正整数倍。只有光子吸收引力子形成新的光子才能全部吸收引力子的冲量，否则的话，光子仅受到极小的冲量。

现有一个宽度为α的窄缝，绝大多数光子经过窄缝时虽然与许多引力子作用，但大多不会形成新的光子，这样大部分光子仅以极其微小的发散角投射到屏幕上，形成宽度略大于α的中央亮纹。由于衍射条纹是对称分布的，所以我们只讨论一半。拿中央亮纹以上的条纹来说，这些条纹是由缝中心到缝顶部经过的光子偏转形成的。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收10万个引力子则形成稳定的新光子，而新光子由于全部吸收了引力子的冲量因而向上发生较大的偏移，从而在屏幕上形成宽度为0.5α的第一条亮纹。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收20万个引力子则它向上的偏移量是第一条亮纹偏移量的两倍，形成第二条亮纹。同样形成第3条、第4条、第5条……第n条亮纹。中央亮纹以下的亮纹也是这样形成的，并且中央亮纹的宽度约为其它亮纹宽度的两倍。由于从缝中心到缝顶部引力逐渐增大，所以与光子作用的引力子数目也可能逐渐增多。假设在离开缝中心向上的极小位移处，在该处最多只可能有10万个引力子与光子发生作用，那么经过该处的光子最多只可能偏移到第一条亮纹处。换句话说它最多只可能对第一条亮纹的形成做贡献，对第2条、第3条、第4条……第n条亮纹都没有贡献。由此在向上某处经过的光子最多只可能吸收20万个引力子，但也可能吸收10万个引力子，故经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成做出贡献而对第3条至第n条亮纹都没有贡献……；从缝顶部经过的光子可能吸收10万*1、10万*2、10万*3……10万*n个引力子，所以从该处经过的光子对第1条、第2条、第3条至第n条亮纹的形成都有贡献。这样形成的亮纹亮度依次为第一条>第二条>第三条>……>第n条。若缝变窄，则在离开缝中心向上的极小位移处，光子最多可能有20万个引力子，经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成都有贡献，这样就减小了第1条、第2条亮纹亮度的差异。也就是说，缝越窄条纹亮度越向两边分散，缝越宽条纹亮度越向中央集中。当缝很宽时，条纹亮度几乎全部集中在中央区域，两边的光子数几乎为零。这就是我们看到的光的直线传播现象。由于光子并不是一种波，其偏离直线传播(衍射)现象是由引力子引起的，所以光的衍射现象与缝的宽度无关。物体在阳光下的阴影边缘常常较模糊，这说明光子在经过物体表面时受到引力作用而偏离了直线传播。理论上来说只要光子的运动方向和引力方向不在一条直线上，光子就会偏离原来的运动轨迹，并且引力场越强光子弯曲的程度也越大。星光在经过恒星以后通常会发生弯曲，有时我们甚至能够看到星体后面的其它星体发出的光。

三、论电子结构与原子光谱现象

1.电子发光

原子是如何发光的？要弄清这个问题首先必须明白光子是由原子的哪一部分发出的。我们知道，原子是由原子核和核外的电子组成的，原子核的结合能很大，不可能发出光子，所以光子只可能是电子发出的。在化学反应中伴随着电子的得失，常常有能量(光子)放出，光电效应、激光现象及其它一些实验也证明了光子是由电子发出的，所以可以肯定原子发光其实是电子发出光子。既然电子可以放出光子，那么光子必然是电子的组成部分，或者说电子有一定的内部结构，光子是其组成部分之一；由于光子不带电，说明电子内部电荷的分布是不均匀的，因为如果电子内部电荷是均匀分布的，则光子就应该带电。原子中原子核和电子之间的距离很小，它们之间的静电力很强，因为电子内部电荷分布不均匀，所以在原子核强大的静电力作用下电子内部电荷将重新分布，甚至可能发生裂变，这就为电子放出光子创造了条件。当电子裂变放出光子后，它的各个组成部分结合的更加紧密，在适当的时候可能吸收一个光子，这就为电子吸收光子储存能量创造了条件。而电子正是通过不停地吸收、放出光子来和外界交换能量的。稍后我们将看到，原子正是通过电子不断吸收、放出光子来和外界完成能量交换的。一般来说，电子质量越大其内部各部分结合的越松散，在静电力作用下越容易发生裂变；电子质量越小其内部各部分结合的越紧密，在静电力作用下越不容易发生裂变。与原子核“幻数”相似，总有特定质量的电子的结合力相当大，比其它质量电子的结合力大许多，这些特定质量的电子往往对应于某些稳定的轨道。

有人认为物质发光是由于物质中的原子或分子受到扰动的结果，认为光子是由原子或分子发出的。其实这是一种错误的看法。我们知道，原子是由原子核和核外电子组成的，光子是一种物质实体，或者是由原子核发出的，或者是由电子发出的，除此以外再没有别的选择。说光子是由原子发出的，这是一种不确切的说法。

2.原子核和电子之间的磁力作用

两个相距一定距离的异种点电荷在静电力作用下必然会吸引在一起，因为静电力作用在两点电荷连线上。而原子核和电子不会吸引在一起。这就启示我们在原子核和电子中必然存在一种其它作用力。这个力就是原子核和电子之间的磁力。我们知道，在通以相同方向电流的两条平行导线间会产生磁力作用，在磁力作用下它们将彼此吸引，原子核和电子的相向运动正相当于通以相同方向电流的两条平行导线，在它们之间也将产生磁力作用。静电力的作用总是使电子获得指向原子核的向心速度，而原子核和电子之间的磁力则使电子获得切向速度，并且原子核和电子之间的相对速度越大，它们之间的磁力也越大。当原子核和电子之间彼此相对静止在一定远处时，在静电力和磁力的共同作用下，它们并不会吸引在一起。因为静电力使电子获得向心速度，磁力使电子获得切向速度，电子并不是沿着直线靠近原子核，而是沿着螺旋线靠近原子核。开始时螺旋线的半径为无穷大，电子作直线运动；一旦电子相对原子核的速度不为零，磁力开始起作用，电子的运动轨迹开始发生弯曲；当电子与原子核靠近到一定的距离时，电子和原子核之间的静电力恰好等于电子作圆周运动所需的向心力，此时电子处于平衡状态，螺旋线变成了圆。同样在电子离开原子核时也是沿着螺旋线运动的。在静电力作用下，电子总要尽量靠近原子核，在磁力作用下，电子有远离原子核的离心趋势，正是在这两种力作用下，电子处于稳定的平衡状态中。电子在原子核中处于稳定状态时，它的轨迹是圆。因为当电子的轨迹不是圆时，它总要受到磁力的作用，这个力使电子的切向速度增加、运动轨迹向圆靠近。而电子受磁力作用时它的运动轨迹就要发生变化，就不是稳定的，只有当电子的轨迹是圆时才不受磁力的作用，所以说电子在原子核中的稳定轨迹是圆。太阳系中的行星在太阳引力作用下，其运动轨迹可以是圆或椭圆，但在原子系统中，电子在原子核静电力作用下，其稳定轨迹只可能是圆而不可能是椭圆。

3.基态电子的稳定性

处于基态的电子为什么是稳定的？为什么不会被原子核吸收？人们通常认为：做加速运动的电荷会向外辐射能量.如果电子在原子核中做圆周运动，则它就有加速度，必然会不断地向外辐射电磁波，随着电子能量的减小它将沿着螺旋线落入原子核中，这样整个原子就是不稳定的，然而事实并非如此。于是人们推测电子在原子核中不可能做圆周运动。我们认为以上推断是错误的，电子的确在原子核中做圆周运动，其理由如下：第一，电子辐射电磁波并不是一个只出不进的过程。电子时刻不停地向外辐射能量，也在时刻不停地吸收光子，这是一个动态平衡过程。如果电子吸收的能量大于其辐射的能量则原子的温度升高，如果电子吸收的能量小于其辐射的能量则原子的温度降低，倘若没有外界能量输入，原子总会由于向外辐射能量而降低温度，只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波。第二，电子在原子中的质量并非一成不变的。一般而言，电子离核越近质量越小，离核越远质量越大(这一点我们稍后证明)。第三，电子和原子核之间并非只有静电力作用，还存在磁力作用。正因为磁力作用的存在使电子在靠近原子核时切线速度不断增大，从而使其离心力逐渐增大，以致于可以与静电力抗衡维持电子在原子核中的稳定。

这里需要我们证明随着电子离核距离的减小，离心力的增加速度大于静电力的增加速度。设电子稳定时质量为M，速度为V，与原子核相距R，原子核电量为Q，此时静电力F正好等于电子作圆周运动的向心力，

离心力大于静电力，所以此时电子作离心运动，将回到距核R的轨道上。同样当电子受到远离原子核的扰动后，静电力F大于电子作圆周运动的向心力，电子将向原子核运动，最终要回到距核R的轨道上，这里不再证明。

另外我们认为，做加速运动的电荷会向外辐射电磁波这个提法不够确切，应该说做加速运动的自由电荷会向外辐射电磁波，而电子在原子核中做圆周运动时不会向外辐射电磁波。两者有什么区别呢？我们知道，在原子核和电子结合成原子的过程中要向外放出能量，即自由电子要在原子核静电力作用下裂变放出光子才能够成为原子中的电子，原子中的电子和自由电子是有区别的。自由电子的质量大于原子中的电子的质量，自由电子各部分结合得较为松散，受到外界扰动(有加速度)时会向外辐射电磁波；而原子中的电子质量小，各部分结合得较为紧密，受到外界扰动(有加速度)时未必会向外辐射电磁波，只有当外界扰动(加速度)足够大时才会裂变辐射电磁波，所以电子可以在原子中做圆周运动而并不向外辐射电磁波。

4.稳定轨道的形成

对于处于基态的电子来说，每秒会有许多光子与其作用。这些作用有指向原子核的，也有指向核外的。电子在吸收一个或几个光子以后质量增加，形成新的电子。我们先考虑指向核外的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R+Δr，我们知道，一定质量的电子总有与一条特定轨道与之对应，比如电子的质量为M时其轨道半径为R，那么当电子质量为M+Δm时就可能停留在半径为R+Δr的轨道。但这里我们少考虑了一个条件，那就是质量为M+Δm的电子的结合能。我们知道电子在每秒内会受到许多光子的扰动，假设质量为M+Δm的电子运行在半径为R+Δr的轨道上，若它受到一个指向原子核的扰动，离核距离变为R+Δr-r，此时原子核静电力对它的作用增强，若它的结合能小的话则电子立即裂变放出光子重新回到其原来的轨道R上；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常小，以至于受到微小的扰动时立即裂变放出光子，那么它在半径为R+Δr的轨道上停留的时间也趋近于零，换句话说半径为R+Δr的轨道根本不存在；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常大，以致于受到很大的扰动时它才裂变放出光子，那么电子就能够在半径为R+Δr的轨道上停留一段时间，这段时间就是原子的平均寿命。假设有一群电子处于同一激发态，由于每个电子受到的扰动情况不一样，有的电子受到的扰动大有的电子受到的扰动小，而只有电子受到足够大的扰动并运动到离核足够近的地方才会裂变放出光子，所以电子裂变回到基态的时间也不一样。处于同一激发态的原子的平均寿命和两个因素有关：一是电子的结合能，二是电子受到的扰动。电子内部的结合能与原子核“幻数”相似，只有特定质量的电子的结合能才是很大的，所以电子的轨道也是特定的、不连续的，其它质量的电子由于结合能很小，裂变时间极短，所以它们不可能稳定停留在原子中，也形成不了稳定轨道甚至根本就没有轨道。我们再来考虑指向原子核的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R-Δr，此时原子核对电子的静电力增强，电子立即裂变放出质量为Δm的光子，由前面的证明我们知道，此时电子的速度增大，离心力大于静电力，电子最终将停留在半径为R的稳定轨道上。也许有人会怀疑，这样看来电子可能存在的稳定轨道岂不是唯一的了？实际上由于电子在原子核外有几个不同的稳定质量，所以它也有几条稳定轨道，一定的质量总是与某一条特定轨道相对应。从这里我们可以看出，电子在原子核中的稳定轨道往往对应于电子结合能极大的质量，结合能小的质量由于在原子中不稳定因而不会形成稳定轨道。

5.电子结构与不同跃迁轨道

对于处于同一激发态的一群电子而言，设电子的质量为M+Δm，它们可能会有不同的跃迁轨道，放出的光子的能量(质量)也不同，但总是跃迁到离核近的电子放出的光子的能量(质量)大。电子从激发态回到基态的过程并不是先放出光子再回到基态，而是先回到比基态更近的地方放出光子然后才回到基态。当电子回到离核R-Δr处时，在静电力作用下电子裂变放出质量为Δm的光子，此时离心力大于静电力，电子将回到半径为R的稳定轨道上。那么电子为什么会有多条跃迁轨道呢？这说明处于同一激发态的电子内部结构(结合力)不同，有的结合力大，有的结合力小，结合力小的光子在离核较远的地方裂变，放出的光子能量也较小；结合力大的光子在离核较近的地方裂变，放出的光子能量也较大，电子的跃迁方式是由其内部结构决定的。同一质量的电子可能有多种裂变方式，再次向我们说明电子具有内部结构，在考虑原子光谱时一定要考虑电子的内部结构。处于激发态的电子在向基态跃迁时会发出光子；把原子的内层电子打掉以后外层电子会放出光子并向离核更近的轨道跃迁。这些现象启示我们：电子离核越近质量越小，电子离核越远质量越大。从这里也可以看出，电子质量越小其内部结合力越大。因为离核越近电子受到的静电力越大，而电子能够稳定存在说明其内部结合力越大。在同一个原子中，内层电子的质量小于外层电子的质量；同一个电子离核越近质量越小。

人们发射的人造卫星可以设定轨道，其轨道变化可以是连续的，但对原子核中的电子来说，其轨道变化则是不连续的。怎样理解这一点呢？让我们做一个假想实验。把两个带异种电荷的点电荷放置在一定远处，并且假定它们之间除了静电力以外不在受到其它力的作用，则最终它们将互相吸引在一起。无论怎样改变这两个电荷的质量、电量，结果都是相同的。这说明：用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。说到这里，好事者马上就会解释，因为宏观电荷物质波的波长极短而电子物质波的波长较大，所以用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。换一个角度来说，宏观物质和微观物质是有区别的，用宏观物质不能模拟微观物质。但区别究竟在哪里？一个是宏观物质而另一个是微观物质，这个解释近乎无聊了。还是让我们来仔细分析为什么用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。我们知道，在静电力作用下，电子和原子核开始时相向运动，而后在磁力作用下沿着螺旋线相互靠近，正是由于原子核和电子之间的磁力使电子获得了绕原子核运动的切向加速度，并使整个原子处于稳定状态。那么，两个宏观点电荷之间的运动轨迹为什么是一条直线呢？这是因为宏观电荷的荷质比远远小于原子核和电子的荷质比，在静电力作用下宏观点电荷获得的最终速度也小得可怜，因此宏观点电荷之间因相对运动而产生的磁力也微乎其微，近似于零。所以宏观点电荷在静电力作用下表现为相向运动，其运动轨迹接近直线。从这里我们可以得出这样一个结论：虽然静电力作用在两个电荷的连心线上，但是仅在静电力作用下，电荷的运动轨迹不一定就是直线，两个电荷的荷质比越小，其运动轨迹越接近直线，反之则越接近曲线。那么，如果宏观点电荷的荷质比足够大甚至可以与原子核或电子相比时，是否可以用宏观点电荷模拟原子核和电子相之间的作用呢？也不能！如果宏观点电荷的荷质比足够大，甚至可以与原子核或电子相比，那么这样的两个异种电荷在静电力作用下会沿着螺旋线相互接近，最终会处于稳定状态，但由于宏观点电荷的质量不会发生变化，因此最多只能形成一条稳定轨道，而不可能象电子那样在原子核中有多条稳定轨道。

在多电子原子中，各电子间有什么主要区别呢？有人认为离核越近的电子能量越低，越不容易失去；离核越远电子能量越高越容易失去，但这还不是最主要的区别。多电子原子中各电子间最主要的区别在于它们的质量不同。离核越近的电子质量越小，离核越远的电子质量越大，同一个原子中没有两个质量相同的电子存在。在氢原子中也是电子离核越近质量越小，离核越远质量越大。

6.原子的吸收光谱和明线光谱

在原子的吸收光谱中，只有特定能量的光子才被电子吸收；在原子的明线光谱中，同样也只能发出特定能量的光子。于是人们认为电子只能吸收或发出特定能量的光子。我们知道，只要物体的温度在绝对零度以上，就会向外发射电磁波，物质的发射光谱是连续光谱。那么其它能量的光子是由哪一部分发出又是如何发出的呢？显然还是由电子发出的，因为原子核不可能发出光子。当我们用电子束轰击汞原子蒸汽时，可以发现当电子的能量为某些特定值时，汞原子强烈地吸收其能量；对于其它能量的电子汞原子只吸收其一部分能量。汞原子只吸收电子束的能量实际是汞原子中的电子吸收电子束的能量。可见，原子中的电子可以吸收各种能量(质量)，但对特定的能量(质量)吸收能力十分强。在原子的吸收光谱中，电子可以吸收各种能量的光子，只不过大部分光子被电子吸收后与电子的结合能并不大，受到微小的扰动后立即放出光子，由于该过程极短，所以当连续光通过原子蒸汽时，大部分光子被吸收后又很快放出，看起来似乎没有与原子作用，只有极少数具有特定能量的光子与电子的结合力极大，这类光子被吸收后要保持一段时间才可能放出，故吸收光谱会出现几条暗线。至于原子的明线光谱，与其说是明线光谱还不如说原子的发射光谱中有几条线特别亮。这是因为处于激发态的电子比别的能量状态的电子稳定，停留的时间较长，所以在一群原子中处于激发态的电子数目总比别的状态的电子数目多，因而它们发出的光也更亮一些。事实上原子的发射光谱不仅仅是明线光谱，明线光谱只是原子发射光谱中极个别的具有代表性的光子，原子几乎可以发出小于一定能量的任何光子。电子在原子中时刻不停地吸收各种能量的光子，由于电子与绝大部分光子的结合力都不大，所以电子也在时刻不停地放出各种能量的光子，因此物质的发射光谱往往是连续光谱。

许多人都认为原子只能吸收特定能量的光子，原子也只能放出几种特定能量的光子，因为他们看到原子的吸收光谱中仅有几条特定频率的暗线，而子的发射光谱也仅仅是几条特定频率的明线而已。其实这种看法是错误的。我们不妨这样分析，若原子只能吸收特定能量的光子，则只有特定能量的几种光子对物体具有明显的热效应，并且每种物质的敏感光子不同。实际上并非如此。我们知道，红外线具有显著的热效应，对任何物质都是如此。此外，物质的发射光谱是连续光谱，这也说明原子或分子的吸收（或发射）出的光子是广谱性的。为了充分理解这个问题，需要作进一步的说明。现代物理学指出：氢原子吸收的光子能量只能是13.6/n*n电子伏（这里n取自然数），也就是13.6、3.4、1.5……电子伏，并且认为对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子不会被电子吸收。我们认为：电子吸收的光子能量是连续的，对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子同样会被电子吸收，只不过电子吸收这些光子后，电子和光子的结合能不够大形不成稳定的轨道，所以电子又很快放出该光子，由于作用时间极短，以致于我们误认为电子没有吸收光子。换一个角度来考虑，当大量的原子吸收了能量连续的光子时，由于大部分电子与光子的结合力都不大，所以这些电子在极短的时间内（设为t）就会裂变放出光子，而能量为13.6、3.4、1.5……电子伏的光子与电子的结合力很大，所以电子裂变放出光子的时间也很长，如果这个时间是100t，则电子放出相应的光子也比其它光子亮100倍；如果这个时间是1000t，则电子放出相应的光子也比其它光子亮1000倍……，这样，在原子的明线光谱中自然就形成几条特殊的亮线了。由此我们得出一个结论：在原子的发射光谱中，任意一条谱线的亮度与处于相应激发态的原子的平均寿命成正比，原子的平均寿命越长，谱线的亮度越大；原子的平均寿命越短，线的亮度越小。当然这有个前提，那就是被原子吸收的连续光谱中各种能量的光子是平均分布的。

7.热现象的本质

由于电子时刻不停地受到光子的扰动，不断地吸收各种能量的光子，也不停地放出各种能量的光子，所以电子在原子核中并不是处于稳定状态，它的运动轨迹也不是正圆。一般来说，温度越高，电子受到的扰动越大，其运动轨迹偏离圆形的趋势越明显；温度越低，电子受到的扰动越小，电子的运动轨迹越接近圆(只有在绝对零度时，电子的运动轨迹才可能是正圆)。从这个意义上来说，原子模型可以看作是卢瑟福的行星模型和电子云模型的结合：温度越高，原子模型越接近行星模型；温度越低，原子模型越接近电子云模型(但在某一瞬间，电子在原子核中有确切的位置)。温度的高低反映了电子偏离稳定轨道程度的大小，单个原子(分子)也有温度。电子偏离圆形轨道的程度越大，表明该原子的温度越高，电子裂变后放出的能量也越大。所以温度升高时物体发出的电磁辐射向短波方向移动。对于温度一定的物体来说，它内部包含了大量的原子，这些原子中的电子由于受到的扰动大小不同，它们裂变放出光子的质量也不同，但大致满足正态分布，即发出的光子中能量特别大的和能量特别小的都是极少数。由前面的论述我们知道，电子在原子核中的能量大小并非定值：电子离核越远电势能越大，离核越近电势能越小。与宏观电荷一样，电子的电势能是其与原子核距离的函数，电子和原子核间的作用力服从库仑定律。温度越高，电子离核越远，电势能也越大，因而也越容易失去；温度越低，电子离核越近，电势能也越小，也越不容易失去。

什么是热现象呢？这似乎是不是问题的问题。人们通常认为：热现象是大量分子无规则运动的反映，温度越高分子的平均速率越大，温度越低分子的平均速率越小。果真如此吗？我们知道，太阳时刻不停地向外抛射高能粒子，这些粒子的速度接近光速，宇宙中其它恒星也在不停地向外抛射高能粒子，所以在宇宙空间任何地方，都有许多高能粒子正在做杂乱无章的运动，这些粒子的速度通常都接近光速或亚光速。这样看来宇宙空间的温度应该很高(至少比恒星内部高)，宇宙空间应该是很明亮的。但事实上，宇宙空间是漆黑的一团，温度只超过绝对零度一点。这说明粒子运动速度大未必温度就很高，物体的温度不是由组成它的原子(分子)的平均运动速度决定的。温度升高，原子(分子)的平均速度增大。但反过来，原子(分子)的平均速度增大并不意味着温度升高。我们知道，只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波，而物质向外辐射电磁波的原因是电子受到扰动后在静电力作用下放出光子，并且光子受到的扰动越大放出的光子能量也越大，相应的物体的温度也越高。从这个意义上来说，原子是储存热量的最小单位，单个原子也有温度，因为它可以储存热能。但单个的带电粒子如质子、电子在不受外界任何扰动时，即便速度再大也不会向外界释放能量，因此它们都不能储存热能，因而也没有温度。应该看到，原子(分子)的高速运动所具有的能量仅仅是动能而不是热能，和宏观物体一样，速度大未必温度高。宏观物体的速度与其温度无关，原子(分子)也是如此。一个原子(分子)的速度比其它原子(分子)的速度大，只能说明它的动能大，储存的热能未必就多。热能仅储存于原子核和电子形成的原子体系中，两者中缺少任何一个都不能储存热能。在日常生活中我们用红外线(微波)加热而不用紫外线，紫外线的热效应远远小于红外线(微波)。这是因为红外线(微波)光子的质量小，和原子中电子的结合力大(包括内层电子)，而紫外线和原子中电子的结合力小(它几乎不与内层电子作用)，所以红外线往往容易被物体吸收，其热效应当然比紫外线强。

再进一步考虑，什么是热现象呢？热现象和温度之间有什么关系呢？我们认为：对一个物体而言，倘若它储存了热能它就有温度，并且它储存的热能越多它的温度就越高，反之则温度越低；倘若物体没有储存热能则它就没有温度或者说它的温度是绝对零度；倘若物体不能储存热能，则用温度来衡量该物体是没有意义的。我们知道，原子是储存热能的最基本单位，原子的热能实际上是储存在电子中的。单独的原子核、单独的电子都不能储存热能，所以单独的原子核、单独的电子都没有温度。同样的道理，光子也不能储存热能，它仅仅是热能的载体，因为单独的原子可以储存热能，所以单独的原子有温度，但由于单独的光子不能储存热能，所以单独的光子没有温度，不同能量的光子之间只有能量的差异而没有温度的差异，用温度来衡量光子是毫无意义的。倘若光子也有温度，则在太阳系中离太阳越近的空间温度就应该越高，离太阳越远的空间温度就应该越低，事实上完全不是这么回事。

第2篇：光子和电子的区别范文

非晶态半导体是具有半导体性质的非晶态材料，是半导体的一个重要部分。非晶态半导体在多种应用领域中都存在着巨大的潜力，其中，非晶硫早已广泛应用在复印技术中，由As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作的可改写存储器已有商品问世，利用光脉冲玻璃化碲微晶薄膜制作的光存储器正在研制之中，还有人正在尝试把非晶硅场效应晶体管用于液晶显示和集成电路。对于非晶硅的应用，目前最多的研究集中于太阳能电池，非晶硅比晶体硅制备工艺简单，易于制造大面积产品，并且非晶硅对于太阳光的吸收效率高，器件只需大约1微米厚的薄膜材料。因此，非晶硅有望成为更廉价太阳能电池的原料，现已受到能源专家的重视。

本书首先分析了非晶态与晶态半导体一致的属性：它们具有类似的基本能带结构，有导带、价带和禁带。非晶材料的基本能带结构主要取决于原子附近的状况，可以用化学键模型作定性的解释。以四面体键的非晶Ge、Si为例，Ge、Si中四个价电子经sp杂化，邻近原子的价电子之间形成共价键，其成键态对应于价带，反键态对应于导带。无论是Ge、Si的晶态还是非晶态，基本结合方式是相同的，只是在非晶态中键角和键长有一定程度的畸变，因而它们的基本能带结构是相类似的。

在此之后，本书对非晶半导体与晶态半导体的差异进行了详细的剖析：晶态半导体的结构是周期有序的，即具有平移对称性，电子波函数是布洛赫函数，波矢k是与平移对称性相联系的量子数；相比而言，非晶态半导体不存在周期性，k不再是量子数。晶态半导体中电子的运动是比较自由的，电子运动的平均自由程远大于原子间距；非晶态半导体中结构缺陷的畸变使得电子的平均自由程大大减小，当平均自由程接近原子间距的数量级时，无法应用晶态半导体中建立的电子漂移运动理论。非晶态半导体能带边态密度的变化不像晶态那样陡峭，而具有不同程度的带尾。

本书还介绍了如何使用计算机模拟产生随机结构，为读者提供了构建现实材料的方法；通过大量仿真详述了非晶半导体不定型结构的光学和电气特性，方便读者理解无序半导体特性。最后的章节详细讨论了通过光子辐射改变半导体结构的方法，并预测了应用前景。

本书分为5章：1.背景介绍，回顾了非晶硅的科研和应用历史；2.预备知识，介绍了薄膜生长工艺、熔融玻璃态法和菲利普斯理论；3.非晶半导体结构，介绍了晶态半导体和非晶态半导体的主要区别、由三维向一维投影的函数、由一维向三维扩展的函数、相变及其应用；4.电子层微观结构，介绍了化学键结构、电子的浓度和状态、主要缺陷、光学特性和电气特性；5.光诱导现象，介绍了光致体积变化、光子暗化效应和光致褪色、光致缺陷、光致结晶和非晶形态。

本书的读者对象为半导体领域、电子领域、新能源领域的学生、教授和研究人员。

宁圃奇，博士，研究员

（中国科学院电工研究所）

Puqi Ning， Associate Professor

（Institute of Electrical Engineering， CAS）Ernst O.Gbel et al

Quantum Metrology

Foundation of Units and Measurements

2015

http：///book/

第3篇：光子和电子的区别范文

第一，无比的极端高温加现在的宇宙低温(-173℃)造成了今天的正物质世界。 第二，无比的极端高温加现在木星的温度(-168℃)，则今天的宇宙到处还是如同激光一样明亮无比，偶然有射线波动，根本不会有夸克，更加不会有中子和质子，只有很少的电子出现。 第三，如果是无比极端的高温(-200℃)，则今天的宇宙不会有最低级的生命，到处都是木星那个样子，中子、质子、夸克恐怕出现在100亿年前。46亿年前的太阳系只有红外气态星球或者褐矮星，而今天的太阳系只有那些蓝色的巨大的第一代恒星。那里是一个真正的反物质世界，接近-273℃的温度只在超级黑洞那里具备。据报道，德国科学家在银河系核心处发现了反物质喷泉。 按照苏联科学家1978年的归纳：在极端的低温和极端强烈的磁场中，二个电子之间的复制势能和电磁敏感性是等于或者大于波尔常数乘以温度的。在这种情况下，这个时候的量子场粒子具有强大的电磁传导性，但是不具有电磁势能。这条理论用来描述黑洞核心的超导、超低温、超强磁场是非常合适的，在这种情况下，原子之间不发生相互作用，所有离子电子云的电磁势能、电磁传导性全部收缩成为原子单一的电磁势能。所以，宇宙中的那些铁、镍、金、银、铜是由超过98％的电子以及低于2％的光子组成并没有错误。 反之，在超高温的时候，也就是粒子之间具有电磁势能，但是不具有电磁传导性，这个时候的二个电子之间的复制势能和电磁敏感性是等于或者小于波尔常数乘以温度的。根据这些理论和公式，我们再次感到，原子、中子、质子完全是由电子、光子、暗物质在极端的高温、高压下形成的结构。如果夸克具有五种颜色，夸克和反夸克还能形成正电子，那么宇宙中所有质子的结构和性质是一样的，中子与质子的结构和质量也是完全一样的，区别只是中子是质子处于四维空间的结构，此外还是四维空间中不带电荷的那个裸质子。

所以，从一种元素到另外一种元素就是质子和中子数量的量变造成的。因为所有的中子和质子里面最多只能有l一个夸克，是哪种夸克不要紧。既然反夸克都形成正电子，那么五种夸克的质量是一样的，我们现在只知道它们的颜色是不一样的。这其实是因为．五种夸克的能量是不一样的，为了区别它们的能量，我们只好用颜色把它们表示出来。这种做法其实是非常科学的，具有不同颜色的恒星所具有的能量也是完全不一样的，如发出白光的恒星往往具有巨大的能量，里面的光谱还可以区分出红色的铁元素的线条，此外还有蓝色的氧元素的光谱、绿色的氢光谱等。在粒子加速器中的氢和氢，也就是质子对撞的时候，由于输入的电压、电荷的不同，也会发出黄色、白昼色、红色、绿色、蓝色的光，这些光同恒星的光谱几乎完全一样。这些光在真空中冷却后就凝结成了不同的元素。这些光还与超新星爆发后星云的光谱一样，所以科学家就把这些光用夸克命名，用五种颜色来划分它们的能量等级。科学家指出，颜色是同统一的量子空间联系在一起的，介子是由五个夸克组成，同电磁力、强力、引力都发生作用。在这里，我们发现介子这种短寿命的高能粒子就是一种统一量子空间的体现。那么毫无疑问，三个夸克的质子和中子也是一种统一量子空间的体现，质子数量的增减导致了元素颜色、元素种类的改变。所以，铜和金子是黄色的，铁是灰色的，钨是黑色的，铀也是黑色的。金属其实是由光子和电子压缩形成的。

仙女座星云其实包含了大量的氢、氦和氧，发光的部分是未来形成二氧化硅的理想场所。其实玛瑙中的二氧化硅就是宇宙星云中的氢、氧和氦通过恒星聚变冷却后，再经过化学反应的。玛瑙中二氧化硅的颜色同仙女座星云的颜色完全一样，这就是氢、氦和氧原子核中质子里面夸克结构和能量的完全保留。这也表明所有114种元素原子核中的质子是完全一样的，所有的质子里面只有三个夸克。夸克是一种光子集合能量的名称，只有恒星发出的光的颜色才能说明和描述“色禁闭在五种夸克里面”。我们看到玛瑙实际上可以看成是看到了宇宙星云时期被保存在二氧化硅中所有的氢、氦原子核里面被固定下来的夸克。给五种夸克用五种颜色来命名是表示恒星光子被禁闭时候的五个能量级别，在天文学上称为“光谱”。质子数量的增减导致了元素物理和化学性质的改变，但是不能改变元素的颜色。元素的颜色是由恒星在真空的颜色、超新星爆发后冷却星云在真空的颜色、核聚变后的颜色、质子在加速器中撞击后的颜色这四个方面决定的。它们的科学名称是“夸克”、“色禁闭”、“光谱”。所以，玛瑙中二氧化硅的颜色是46亿年前宇宙星云中氢和氦的颜色，硅化木的颜色是1.5亿年前古树的颜色。

第4篇：光子和电子的区别范文

最终，你会得到构成物质的分子或者原子。但这些东西还能进一步分解成电子和原子核。而原子核又可以继续被分割成构成它们的质子和中子。它们的内部则是夸克。

到了这一步，你就已经抵达了标准模型（我们当前的粒子物理学理论）之中，我们视为是基本的那一层面。不管你一开始分割的是什么物质，到了这个地步，你都会得到一大堆夸克和一大堆电子之类的粒子。

夸克事实上还可以分成6种：构成质子和中子的是较轻的上夸克和下夸克，另外还有较重的奇夸克、粲夸克、底夸克和顶夸克。电子则属于另外6种粒子构成的另一个家族，即轻子：包括电子的两种质量更重的“表亲”――μ子和τ子，以及与它们一一对应的3种几乎没有质量的中微子。所有这12种物质粒子，被统称为“费米子”，都各自拥有一种与它们完全相同、只是电荷相反的反物质粒子。就是这样了。物质不可能再分割到比这些基本粒子更小了。

如此简洁的基本粒子组合，与实验事实完美吻合，但其中隐藏着一个令人费解的难题。所有这些物质粒子都有一个属性，被称为“质量”――这是一种抗拒被移来移去的属性。不同粒子的质量各不相同，从质量最轻的电子中微子到质量最重的顶夸克，跨越超过11个数量级之多。这些质量来自何方，为什么又如此千差万别呢？

破缺的对称

在标准模型之中，构成物质的费米子通过作用力发生相互作用，而作用力是由另一大类被称为“玻色子”的粒子传递的。以电磁力为例，是它使得原子能够形成，驱动电流在我们的电器中奔腾，而传递电磁力的玻色子则是光子。光子与物质的相互作用取决于电荷的多寡：电子（携带1个负电荷）感受到的电磁力，就要强于夸克（携带-1/3或者+2/3个电荷）。不带电荷的中微子，根本感受不到电磁力。

夸克还拥有各自的“色荷”，被称为胶子的粒子依据色荷产生强核力。这种力要比电磁力强得多，但奇怪的是，胶子本身也携带色荷，因而会彼此粘黏在一起。于是，我们从未见到过夸克和胶子以游离态的形式自由自在地漫游，只能在质子和中子之类的粒子内部才能看到它们――强核力的作用范围也不会超出亚原子尺度的范畴。

至于标准模型中的第三种作用力，弱核力的强度相当弱，但如果没有它，驱动太阳和其他恒星的放射性衰变就不会发生。这种力之所以微弱，大约是因为携带这种力的粒子――W玻色子和Z玻色子――质量几乎是质子的100倍。创造出这样的粒子需要大量能量。在通常条件下，如果可以的话，物质粒子更愿意交换没有质量的光子来发生相互作用。

在极高的能量下，比如在宇宙诞生的最初一瞬间，或者粒子加速器的对撞当中，这些差异就消失了。电磁力和弱核力，在日常生活中相差如此之巨的两种作用力，变成了统一的“弱电力”。

弱电力分裂成电磁力和弱核力的过程，被称为弱电对称破缺，必定发生在宇宙早期的某一时刻。不管是什么导致了这一过程的发生，它与质量之谜都有着明显的关联。毕竟，通过这一机制，W玻色子和Z玻色子获得了质量。希格斯玻色子最初就是提出来解释这个对称为什么会破缺的。

概念的诞生

对称破缺并不仅限于奇异的作用力。日常生活中我们都会遇到一个例子，那就是液体冷却后变成固体。对于液体来说，从所有方向上看过去，它都是一样的。而对于固体来说，沿着不同的轴向看过去，它的样子会有明显的区别。在这个过程中，前面这种广义上的对称状态被后面这种不太对称的状态取代了。

上世纪60年代，粒子理论学家开始研究，能不能发展出一些工具来描述这种对称破缺，以便应用于不断冷却的宇宙。这绝非易事。固体或液体之中分子的相互作用，可以通过一套固定的参照坐标系来定义，然而由于爱因斯坦的广义相对论，在宇宙之中你找不到这样一个标准的参照系。

1964年，比利时理论学家罗伯特・布绕特（Robert Brout）和弗朗索瓦・恩格勒（Fran?ois Englert）提出了量子场方程，这种场能够弥漫于整个宇宙，在符合相对论的前提下产生弱电对称破缺。英国物理学家彼得・希格斯（Peter Higgs）提出了同样的方程，并且指出这个场中的涟漪会表现为一种新的粒子。同年稍晚些时候，杰拉德・古拉尼（Gerald Guralnik）、卡尔・哈庚（Carl Hagen）和汤姆・基博尔（Tom Kibble）将这些概念整合成了一种更为现实的理论――这就是标准模型的前身。

后来被称为希格斯场的这个东西，它的中心思想就在于：即使处于最低能的状态，空间也绝非空无一物。在空间中穿行的粒子或多或少会与这个场发生作用，这种作用使粒子在运动时产生了一种“粘黏”的特性，也就是质量。W玻色子和Z玻色子通过与这个场的某种相互作用获得了它们的质量，费米子则通过另外一种相互作用获得了质量。由于希格斯场不携带净的电荷或者色荷，光子和胶子根本不与它发生作用，因此仍然没有质量。

这是个漂亮的花招。为了找出还有没有更多的东西，我们需要曝光希格斯场，方法就是让它产生涟漪，而那些涟漪会被我们看成为希格斯玻色子。理论和实验的发展让我们对所需的能量有了一个很好的估计：希格斯玻色子的质量必定介于大约100 GeV到400 GeV之间。我们需要找一个相当巨大的机器才行。

新粒子现身

希格斯玻色子是短命的粒子，几乎会在一瞬间就衰变成其他粒子。为了推断出它的存在，我们必须测量这些衰变产物，寻找它们是从一个希格斯粒子衰变而来的证据。

幸运的是，标准模型预言出了我们需要知道的、有关希格斯玻色子的一切――除了它确切的质量。对于每一个可能的质量，我们能够预言大型强子对撞机（LHC）中能够产生的希格斯粒子的数量，并且预言它们会衰变成什么。

例如，希格斯粒子有时应该会衰变成一对高能光子。由于粒子衰变时动量守恒，这两个光子的动量就可以换算为产生这两个光子的粒子的质量。许多现象都会产生一对光子，但如果我们专注于那些看上去像是希格斯玻色子产生的光子，然后把它们的动量绘制在一张图表上的话，在对应于特定质量的动量数值上就会出现一个“鼓包”――某种未知的粒子就会以这样的形式显现出来。ATLAS和CMS都在质量相当于大约125 GeV的位置上看到了这样的鼓包。2012年7月4日，他们向全世界宣布了这一结果。

这并不是唯一的证据。希格斯玻色子还应该会衰变成两个Z玻色子，然后再进一步衰变成两个轻子。把这些轻子的动量加在一起，在光子数据中相当于同样质量的位置上，也产生出了一个峰值。W玻色子也提供了它们的证据。这些粒子衰变成为中微子，后者还没有被检测到，因此在这个实验中还没有出现明确的质量鼓包。相反，我们只看到了更多的W玻色子衰变，数量比希格斯玻色子不存在的情况要多。

总而言之，这些证据刚好足够达到宣称发现的“5σ”黄金标准，表明这一发现大概只有1/3500000的可能性是随机统计噪声所造成的假象。在那之后，对于那里真的存在一个粒子，我们的确定性还在进一步增长。不过，我们还必须进行更多的实验，才能确定它是不是我们所认为的希格斯玻色子。

ATLAS和CMS

当两个质子在大型强子对撞机的ATLAS和CMS探测器的核心对撞时，它们会分解成构成质子的夸克和胶子，进而衰变成朝各个方向四散奔逃的大量粒子。这些探测器的任务就是测量或者分辨这些碰撞产物。

每个探测器都由一系列同心环构成。距离碰撞点最近的同心环由半导体构成。如果带电粒子穿透这层半导体，被松散约束在这种材料的原子之中的电子就会被释放出来，形成特定的电流，让科学家能够精确测量这些粒子的穿行路线。探测器周边的磁场会弯曲这些带电粒子的路线，弯曲的程度表明了这些粒子的动量。

再向外一个同心环，则由填充着液态氩（ATLAS）或者钨酸铅晶体（CMS）的探测器构成。与这些探测器中密集排列的原子发生的碰撞，会让大多数粒子停滞在其中，这些粒子减速时发出的光子可以用来测量那些粒子的能量，从而鉴别它们的身份。

电子较重的“表亲”，也就是μ子，不会在这些探测器中止步，但更外一层同心环中的专用探测器会鉴别和测量它们。对于更难以捉摸的中微子，则完全没有进行测量。它们的存在是通过统计碰撞中产生的所有其他粒子的动量而推断出来的。

每次都有许多质子-质子同时发生碰撞，这些碰撞产生的粒子接近光速向外飞出，而需要仔细研究的碰撞必须尽快筛选出来，因为不到50纳秒之后，又会有另外两束质子在探测器的核心发生对撞。大型强子对撞机目前正在升级，升级完成之后，这个时间会缩短到25纳秒。如此大量的数据，会传送到世界各地被连接在一起的计算机中，经由大量计算来鉴别希格斯玻色子是否存在。

大型强子对撞机

爱因斯坦提出的最著名的一个方程，E=mc2，将能量和质量联系在了一起。后果之一便是，当大质量粒子高速对撞在一起时，释放出来的能量能够用来创造出其他的大质量粒子。瑞士日内瓦附近CERN的大型强子对撞机，已经花了两年时间，将能量高达4 TeV的质子对撞在一起。将携带这么多额外能量的两个质子对撞在一起，理论上，你能够创造出8000多个质子。

LHC位于一条27千米长的隧道之内。通常，它被描述为一个环，但实际上，它更像是一个边角有些圆的八边形。在直线段，强大的电磁场给两束相对运行的质子束注入能量，每次经过都会给它们加速。等到对撞时，它们的速度已经达到了光速的99.999999991%。

要弄弯如此高速运动的粒子束，你需要非常强大的磁铁。电阻带来的任何能量损失，都会成为运行时的短板，因此磁铁必须由超冷的超导材料制成。即使如此，它们也只能把粒子束弄弯一点点――这就是LHC被建造得如此巨大的原因所在。

在八边形的4个边上，更多磁铁将质子束约束到还不到人头发丝粗细，然后让它们迎头相撞。4个大型探测器：ATLAS、CMS、LHCb和ALICE，会在各个碰撞点上记录碰撞结果。ATLAS和CMS是全功能探测器，设计用来测量到底撞出了什么东西――包括搜寻转瞬即逝的希格斯玻色子。

尚未回答的问题

标准模型是一个巨大的成功。然而，就算有了希格斯玻色子为它加冕，它也仍然是不完整的。引力在标准模型中明显缺席，而且它也无法解释暗物质――这种东西只能通过它的引力作用在天文观测中被察觉到。接下来还有一个谜题：为什么物质会比反物质多这么多，因为标准模型预言，它们的数量应该差不多是相等的。

粒子物理学的下一步，必须要解释这些谜题。比如，我们有可能在大型强子对撞机的质子碰撞中产生出暗物质粒子，或者在深埋于矿井和坑道之中的几个实验装置中避开宇宙线的干扰而搜寻暗物质粒子的踪迹。另一种途径是，我们或许可以观察空间中两个暗物质粒子湮灭而产生的高能粒子来间接地观察暗物质，比如正在国际空间站上展开实验的阿尔法磁谱仪（AMS）。

至于反物质，CERN的实验或许可以制造并且存贮它们，我们甚至在正电子发射断层扫描仪（PET）中利用它们来帮助医生诊断癌症。LHCb实验装置会检测质子-质子碰撞中产生的短命粒子的衰变，寻找反物质粒子何以如此稀少的证据。

中微子也可能会提供一些帮助。这些幽灵一般的粒子在空间中穿行时，会在3种中微子之间相互变换。在中国和韩国之间测量不同中微子混合程度的实验暗示，正反物质的失衡可能也存在于中微子当中。自然界中观察到的正反物质差异，和标准模型的预言之间存在的巨大鸿沟，或许可以借此得以弥补。

更古怪的是，中微子的质量甚至有可能根本不是通过希格斯机制获得的。因为中微子不携带任何的“荷”，它自己就是自己的反物质。果真如此的话，它的质量可能来自于它与自身的相互作用，而并非来自于它同希格斯场的相互作用。灵敏的地下实验装置正在寻找极其罕见的核衰变，那些衰变或许会告诉我们答案。

符合标准模型吗？

如果承认已经诱捕到的就是希格斯玻色子，我们就没有任何转还的余地了――因为标准模型已经预言了关于它的所有一切。

尽管我们相当确定，新发现的粒子正如希格斯粒子那样会衰变成携带作用力的玻色子，但我们还不太确定它会不会衰变成构成物质的费米子。在更为罕见的衰变中，希格斯粒子会衰变成底夸克、τ子，甚至μ子。升级之后的大型强子对撞机应该能够精确地测量这些衰变。

标准模型还对希格斯粒子应该如何与顶夸克发生相互作用给出了明确的预言。任何不同于预言的偏差，都将为新物理学提供一丝迹象。

最让人捉急的问题在于这个粒子的质量。在标准模型中，希格斯粒子与它自身及周围粒子的相互作用似乎暗示，它应该拥有巨大的质量。但大型强子对撞机中发现的这个粒子，质量要小得多。

对标准模型加以“微调”，让两个巨大的数字几乎（但又不完全）相互抵消，应该能够解决这个问题，使得希格斯粒子拥有较小的质量。但许多人不喜欢这种修正，认为这样的修正让理论变得有点不自然了。

一个受人欢迎的提议能够解决这个问题，那就是超对称。这种理论通过费米子和玻色子之间的一种对称，扩展了标准模型。它预言了一大批新粒子，每一个玻色子都有一个费米子与它对应，反之亦然。这些新粒子之间的相互作用，能够自然而然地抵消使得希格斯粒子质量增大的那些因素。

问题在于，不论是大型强子对撞机，还是任何其他设备，目前都还没有看到任何证据表明存在这些粒子――事实上，它们没有找到任何证据支持任何超越标准模型的理论所作的预言。如果我们找到了一个希格斯粒子，却没有找到任何其他东西，或许我们就必须承认，自己生活在一个看似有点不太自然的世界之中。又或者，我们只是漏过了标准模型自身的某些细微之处。而最让人激动人心的事情莫过于，在标准模型之外还有另一层全新的宇宙结构在等待着我们去发现。

是希格斯粒子吗？

等到大型强子对撞机在2015年年初重启之时，它会以更高的频率碰撞粒子，能量则比升级前几乎翻番。如此一来，科学家便能探测新发现粒子的若干特性，检验它到底是不是给所有其他粒子赋予质量的那个粒子。

自旋便是有待探测的特性之一。希格斯玻色子之所以被归类为玻色子，是因为理论预期它的自旋应该为整数――这就使它与光子之类携带作用力的粒子被归入了同一大类。目前发现的所有玻色子，自旋都为1；而构成物质的粒子，比如夸克和电子，自旋都为半整数（比如1/2）。

但是，希格斯粒子并不是作用力的携带者。作为赋予其他所有粒子质量的一个背景场所产生的粒子，希格斯粒子必定能够与所有其他粒子发生相互作用，不管它们自旋是多少――这种情况，只有当它的自旋为0时，才有可能出现。目前的证据已经相当具有说服力，但对这种新粒子的衰变产物的角分布进行更精确的测量将告诉我们，有没有什么变故隐藏在其中。

第5篇：光子和电子的区别范文

关键词：宇宙，时空，超光速，时间，空间。

宏观物质存在于三维空间中，具有一维时间，空间是真实可见的，时间却总是向前流逝，是虚无的，可以说物质的空间为正，具有正能量，那么其时间就为负，具有负能量。空间具有的正能量与时间具有的负能量的绝对值是相同的。按照物理学的普遍规律，具有相反符号的物质之间相互吸引，例如电磁现象。引力场对于一切有质量的物质都会产生吸引作用，可以说引力场的符号为负，与物质的质量符号相反，引力场即是负能量物质，它的空间为负。在较强的引力场中时间会发生膨胀，引力增强，时间也增多延长(1),这表明引力场的时间为正值，具有正能量。引力场时间的正能量与空间的负能量的绝对值也是相同的。引力场的空间为负，只有一维；它的时间为正，正的时间没有过去、现在、未来的区别，并不流逝，正的时间就为三维，同时拥有过去、现在与未来。当物质的空间为正值时，其时间为负值，物质的时间为正时，空间就为负。正负时空的能量互为正负，它们之间是相互吸引的。引力场与能够产生引力作用物质的时空互为正负，万有引力的产生是由于正负时空相互吸引所致。

光子的静质量为0，能量也就为0。可以把光子静止时的能量叫做能量轴。能量轴的能量为0值，它是正负能量的分界线，表示物质的能量值为0。能量轴是正能量物质的最低能量态，负能量物质的最高能量态，相当于真空状态，它的空间为0，时间为0。

物体的运动速度越快，时间流逝的越慢(2),当物体的速度达到光速时，时间也将静止不动，就由负值变为0，空间也将由正值变为0，随着物体速度的增加，时间也不断地增加，时间在0的基础上再增加，成为正值时，物体的空间就成为负值，它的速度也将增大至超光速，物体本身就会以超光速运动。由此可见，空间为负而时间为正的物质是以超光速运动的。引力场就是以超光速在运动。黑洞的引力场十分巨大，连光子接近时都将被吞食，这说明光速也无法逃离黑洞，可见，黑洞是以超光速的方式存在的，在其内部时间为正，空间为负，黑洞具有负能量。

宇宙随着空间范围的增大，物质逐步增多，引力场也相应地增强，时间也随之增加，当宇宙空间增大到一定范围时，它其中的物质也就增至相当数量，本身的引力场强大到使时间不再流逝，对于这个空间范围时间也就成为0值，静止不动，只有物体的速度达到光速时，时间才会静止，这说明此空间范围是以光速运动的，这个空间范围就成为我们的宇宙--可见宇宙。比可见宇宙更大的空间范围，引力场会更为强大，时间就成正值，空间为负值。比可见宇宙更大的空间范围也就成了超光速体系，空间变为负值，这时它就会以超光速的运动方式存在，可以把它叫做现实宇宙。

在物质的结构层次中，越微小的物质组成单元所含的物质越少，对于宏观世界来说质能也就越低，当物质的结构微小到一定程度时，其质量成为光子静止时的质量，为0值，这时对于宏观世界也就变成了能量轴。当物质的层次在此基础上再微小一些，质量就变为负值，空间为负，成为超光速单元。对于超微观物质本身来说，越微小的物质结构单位体积的质量也就越大，对于它本身范围的引力场也就越强，当物质的结构单元微小到质量为0时，其本身的引力场也就强大到使自身的时间不再流逝，此时它是以光速运动的，这表明能量轴也是以光速在运动，空间为0，时间为0。当物质的结构比能量轴再微小一些，它的单位体积的质量也相应地增大，自身的引力场会更为强大，它就成为黑洞，时间为正值，空间为负，本身也就以超光速运动，或者以超光速的方式存在。

以上现象表明对于超光速来说，只是一个极限能量或极限时空问题，黑洞的存在就说明了这一点。当物质本身的能量足够大时，使它达到时空的极限值，空间就由正变为负，时间也由负变为正，它就会以超光速运动了，或者是以超光速的方式存在。

能量轴为光子静止时0的能量，是比微观粒子更为微小的物质结构，可以把质量为0的物质单元结构叫做虚子，比虚子还要微小的物质最基本的结构就是超光速量子--引力子。

超光速的时间为正，同时拥有过去，现在，未来三维，它没有过去、现在、未来的区别，因此对于超光速来说时间是无限的；超光速的空间为负，具有负能量，空间为负的存在，说明它本身是没有大小概念的，这表明超光速的空间也是无限的。超光速的时间与空间都是无限的，它的时间即是空间，空间即是时间，时间与空间是没法划分的，它们完全融合在一起，不再有分别。超光速的时空完全融合，不分彼此，它的时空为一维，超光速就可以看作是一维时空的存在形式。

组成现实世界最微小的物质结构是超光速，比它的空间范围小到无穷还是超光速。对于比可见宇宙的范围更为宏伟的现实宇宙来说，也是一维时空。可见，物质最基本的结构和宇宙的存在形式就是一维时空超光速。超光速的时空是无限的，其小无内，其大无外，宇宙中没有比超光速单元还要小，还要大的物质结构。超光速是时空的基本单位，为万物的本原。可以把物质最基本单元结构超光速量子叫做时空量子，简称时空子，时空子即是引力子。

物质最基本的结构为时空子，一切物质都是由时空子构成的。时空子相互结合，它们结合的数目越多，能量也就越大，当时空子结合的数目增加到相当量级时，能量值就由负变为0，成为虚子。虚子的时间与空间的值都为0，是时空对等的存在方式。有了时间和空间共同存在的概念，能量轴就为二维时空的存在形式，它的时间与空间各为一维，已分化出来，不在融合。宇宙就由一维时空超光速创生出二维时空能量轴，即光速世界。一维时空与二维时空的空间能量为负和0，它们是以虚的方式存在，代表先天，是先天物质。由能量轴生成的以后物质已经有了物质概念，具有正的空间能量，为后天物质。

在我们的任何实验中，无论何时，只要由能量形成物质，就有严格相同的反物质生成，它们总是共同产生，机会均等。反物质的寿命与质量与对应的物质相同，但其它一些符号相反，反物质对于我们世界来说，时间是倒流的。光子的反物质就是它本身。但在大于原子的尺度上，反物质丝毫不见踪影，宏观世界的一切物质都是由正物质构成的。虚子是构成一切宏观物质的单元，它的时间为0，而组成宏观世界物质的时间却总是向前流逝，所以也必须有同等数量的时间为反向流逝的反物质存在，组成反世界，它与正世界的时间相互抵消为0，才能和虚子的时间相符合，不违背质能守恒定律。正反物质相遇就成为能量，以光速运动，时间成为0，等同于虚子的时间，也正说明了这一点。由此可见，正反物质在宇宙中的存在是相等同的，它们相对于光速运动，被光速相隔开。

虚子是由时空子构成的，它的时间为现在，但并不是说它只有"现在"这一维时间，按照质能守恒定律，它的时间也应为三维，可以说虚子的时间分别为：从过去向未来运动和从未来向过去运动两种方向，一种表现为顺时针方向，另一种表现为逆时针方向，它们的符号相反，顺逆时间也就相互抵消了，对外就不显现其性质，而表现为"现在"，这和原子对外不显电性是一个道理。虚子相互之间组成了后天物质，处于顺时针方向的时间就形成了正物质，处于逆时针方向的时间就形成了反物质。正反物质的时间为互逆，把它们相互隔开的光速正好表现为现在，这就成为正的三维时间，形成了超光速的系统形式，与时空子的时间相符合。这时由虚子组成的物质只是微观上的物质，还没有形式宏观世界，微观物质不受光速的限制，如正反物质可以出现在对应的世界。从此有了物质概念，它的空间为两维，时间为一维。于是宇宙就由二维光速世界创生出三维微观世界。最后，微观上的正反物质再各自形成正反世界。宇宙就由三维微观世界形成了四维宏观世界，产生了万物。

光速是时空的分界线，可以叫做时空轴。物质穿过时空轴要改变符号，就象数学中移项要变号一样。正反世界被光速相隔开，反物质在我们的世界中出现，符号要改变。反世界对于我们来说是反世界，但对于它本身来说还是正世界，时间也是正向流逝的，只不过反物质来到我们的世界，一切都要变成相反的符号，与正世界的物质符号相抵消为0，成为光速，才能与二维时空的性质符合。我们正世界中的物质如果在反世界中出现，符号也要改变，成为时间逆流的反物质。正反世界彼此之间是没有距离概念的，只是被光速运动相隔开，它们互为境中世界，互为空穴。被光速相隔开的正反世界完全一样，彼此相同，对于双方来说都是以虚的方式存在。虚子形成正反物质，并不是说也有正反虚子，只是虚子本身同时拥有顺逆流逝的时间，处于顺时针方向的时间就形成了正物质，反之形成反物质，对于反物质本身来说还是正物质。虚子的时空为0，物质存在，使时空本身缺少，缺少的时空就形成反世界，反过来，我们世界就为反世界的缺少时空。所以正反世界是没法划分的，它们在各自的世界中与所对应的反世界中的一切事物都完全一样，彼此相同。反物质在我们的世界上出现时，它的另一半－－我们世界中的正物质也同时在反世界中出现。万物的永恒运动都源于物质的最基本结构为超光速。能量是物质运动的量度，因此能量就为超光速，光速，为先天物质时空子、虚子的存在形式。作为能量的虚子同时生成正反物质，那么只要有物质放出能量，也必然是正反物质共同产生的，它同时作用于正反世界中的物质，正反物质相中和就回归先天，化为能量。

宏观物质的时间总是向前流逝，是不可逆的，宏观物质以光速运动也就成了能量轴。反物质的时间是反向流逝的，正反世界被光速相隔开，宏观上的反物质一般是不能以本身的性质出现在正世界，宏观物质以光速，超光速运动也必然是使正反物质相中和，回归为先天的虚子，时空子来实现的。

反世界对于我们来说是以虚的方式存在，空间为负，我们世界的空间为正，正负空间相抵消为0，和虚子的空间相符合。正反世界的共同存在也正体现了物质不灭定律，质能守恒定律，反世界的出现并不时偶然的。

宇宙由一维时空超光速创生出二维时空光速世界，再由二维时空创生出三维微观世界，最后形成四维宏观世界，宇宙的创生过程就完成。把这四个时空世界的维数相加正好为十维，宇宙的基本时空就为十维。

现实宇宙为一维时空超光速，组成物质的最基本单－元也为超光速。四维宏观世界存在于现实宇宙中，这表明宏观世界存在于一维时空超光速中。组成物质的最微小单元为超光速量子，表明一维时空超光速也存在于四维宏观世界中。因此可以说宇宙中任何最基本的物质里都有十维时空存在，划分为四个时空世界，时空世界的划分是根据其所对应的空间尺度与能量来实现的。空间改变，时间也将改变，微观世界与宏观世界的时间标准是不一样的，所以它的时间是可逆的。

我们的四维宏观世界也存在于一维时空中，组成宏观物质的基本单元时空子也为一维时空，因此，在时空子中也存在着四维宏观世界，它就为另一个宇宙层次，可以把这个层次的宇宙叫做微观宇宙。超光速量子是物质的最基本单元，现实宇宙也为超光速单元，那么现实宇宙就为更为宏伟宇宙中的一个时空量子。以此类推，宇宙的层次是无限的，世界也是无穷的。

电磁场的载体为二维时空量子－－虚子，引力场的载体为超光速量子－－引力子，电磁相互作用与万有引力相互作用的强度比值为1038个数量极，这个数值代表着虚子与组成它的引力子的能量之比，表明虚子是由1038个时空子组成，光子的动质量与静质量的比值和电磁与引力作用的强度比值也是一样的，代表着三维世界与二维世界的能量之比，可以说一个光子里有1038个虚子存在。

在宇宙中任何象光子（作为物质时）一样大小的空间尺度上，都有大于1038个虚子存在，在象虚子同样大小的空间中都有大于1038个时空子存在。聚则成形，散则为气。物质存在，并不是说空间多了什么东西，而是使本来就存在于所有空间，包括真空，虚空及物质本身中的更为精微的先天物质按一定规律进行排列，相互结合，对外就产生了一定的形态功能，从而形成了物质。虚子是由1038个时空子结合而成，为什么说在虚子那么大的空间里面有大于1038个时空子存在呢？因为此空间里如果全部的时空子都结合成虚子的话，它的能量就会达到极限值，它本身就将以超光速运动了，而不再是虚子。因此，在虚子所属的空间里还有相当数目的时空子并没有组合，依然是以虚的方式存在，时空子组合成虚子也是按一定方式，不可能全部都组合。在所有的空间中，时空子与虚子都是以相同的数目均匀地存在，只不过对于宏观世界其能量值为负或为0，不存在空间概念，而又杂乱无章地运动，彼此之间的作用也就相互抵消了，对外则不显现其性质，依然是以虚的方式存在，场的现象就形象地说明了这一点，象引力场和电磁场并不是由物质本身发放出来的，是因为物质的能量为正值，而引力子与虚子的能量为负和0，正负能量会产生吸引作用，物质或电荷就会使本来就以相同数目均匀地存在所有空间中的引力子、虚子形成有序化运动，都向一个方向运行，这样它们对外界就会显现出力的作用，从而形成了场。

物质存在，并没有增加什么，减少什么，即使物质不存在，组成物质的基本单元先天物质都同样不增不减地存在。物质不灭定律，质能守恒定律可以从中找到归宿。

时空子与虚子的时间为正和0，空间为负和0，均匀地分布在所有空间中，它们是引力场，电磁场的载体，本身质能很高，弹性系数也极大，时空子与虚子就可以看作是以太的存在方式，它们就为以太。

光速为时空的分界线，是正负能量的分界线，一切后天物质都相对于光速运动，光速是时空轴，它是不变的。

超光速的时间与空间都是无限的,因此它的速度也是无限的，超光速即为无穷大的速度。

质量表示所含物质的多少，时空子作为物质的最基本单元结构，可以说物质的质量表示为：物质本身含有多少个时空量子。光速的平方就表示时空子的永恒运动－－超光速。在质能关系式中的能量等于质量乘以光速的平方可表述为：物质的能量等于物质本身含有多少个超光速量子在运动。

宇宙是超光速的存在形式，利用超光速可在时间里航行，能不需时间地到达宇宙中的任何地方去。超光速的空间为负，不存在距离概念，因此利用超光速到达宇宙中的任何地方都可马上实现，并不需要时间。但这并不等于不需要能量，因为所要到达的空间距离越远，就要使越多的均匀存在于空间中的时空子向一个方向运动来运载它，这是需要用能量来实现的。航行的距离越远，需要的能量也就越多，如果能量不够，就无法到达预定距离。

磁场是由电荷运动产生的。正反世界被光速运动相隔开，当电荷静止时，电场就同时属于正反世界，成为光速运动。正反世界是被运动（光速）相隔开的，当电荷运动时，同属于正反世界的电场也将分开，于是反世界的电场在我们世界中就成为磁场，我们世界中的电场就成为反世界的磁场，这就象反物质在正世界中出现要改变符号一样的。我们世界中的磁场是由反物质电荷运动产生的，反物质依然存在于反世界中，对于正世界还是以虚的方式存在，所以无法发现磁荷。磁体的南北两极就为反世界的正负电极。磁场起源于反世界的电场，只要有电场存在，电荷运动，就必然同时存在着正负电极，因此磁体无论分得怎样小，都同时存在着南北磁极。

电源于虚子的有序化运动，形成物质的虚子按一定规律组合起来，对外界就产生了电的作用，虚子的时间分别为由过去向将来运动和从将来向过去运动两种方向，互相中和表现为"现在"。虚子在构成物质时，如果组成物质中的虚子向顺时针方向组合起来，形成通路，就构成了顺行的时间，时间由过去向将来运动，就成为正电荷，当然也可称为负电荷，只是一个规定问题。按照质能守恒定律，另一些相同数目的虚子则按逆时针方向组合成通路，形成负电荷，时间由将来向过去运动。反物质在正世界中出现，所带电荷与正物质的相反，时间流逝的方向也相反，也正说明了正负电荷的时间方向相反。正电荷与负电荷的时间都各向相反的方向流逝，时间就成为负值。存在于真空中的虚子都在杂乱无章地运动，时间为0，同时拥有顺行和逆行两种时间方向。正负电荷的时间与虚子的时间互为正负，就会使存在于空间中的虚子产生有序化运动。正电荷的时间由过去向将来流逝，就会对周围空间的杂乱无章运动的虚子产生力的作用，使其也向相同方向，即顺时针方向运动。负电荷的时间为逆行，同样会使真空中的虚子向逆时针方向运动。形成有序化运动的虚子对外界会产生力的作用，这就形成了场强互为正反方向的电场。

正负电荷的时间互为正负，能量互为正负，当然会产生吸引作用。虚子之间的力是靠时空子来实现的，电源于引力作用，是正负时空相互吸引所致。

在电磁振荡中电场能和磁场能可以互相转化，磁场是反世界的电场，反世界的时间对于我们是从将来向过去走的，当电场变成磁场时，时间由顺到逆，磁场的时间由将来向过去流逝，因此磁场又会回到从前，恢复为从前的电场，电场自然又会象从前那样运动，又转变为磁场，形成电磁振荡。利用磁现象能够储存信息也是因为磁场的时间是由将来向过去运动的，可以完全恢复到从前。

动能是物体具有速度产生的，速度是位移的时间变化率，是随着时间流逝造成的，要用去时间能量，动能的时间为负，势能象引力势能，弹性势能都来自引力作用，源于引力场，，引力场的时间为正，势能的时间就成为正值，动能和势能的相互转化产生了振动，振动的最大特点是重复性，因为有了回复力。当动能转化为势能时，时间由负值变成正值，正的时间是向过去走的，可以恢复到从前，于是振子就回到初始状态，由势能转化为动能，时间成为负值，回到了从前，自然又会象从前那样运动，动能又转化为势能。振子受到的力是一定的，不计阻力可以完全回到从前，振动的取值就成为恒定的。振动总是相对于平衡位置反复进行，当振子离开平衡位置的最大位移时，势能最大，势能为引力，平衡位置就可以看作是引力中心。

振动向外传播形成波，波是能量传递的一种方式，能量为时空子，虚子的永恒运动。波就是先天物质规律组合成的，振动传递到哪里就使哪里的时空子或虚子规律组合成波。使波发生衍射的小孔是宏观物质，在它周围存在着引力场，引力场会使引力子进行有序化运动，因此小孔对波也具有引力作用。当小孔的宽度和波长差不多大时，小孔对波产生的引力作用就等于或大于产生波的势能所形成的引力作用，此时形成波的引力子就会脱离由振动产生的引力束缚，而围绕小孔进行有序化运动。小孔就成为它的引力中心，因而波就会在小孔的引力作用下改变传播方向，于是就发生了波的衍射现象。当小孔的宽度比波长大的越多，衍射现象越不显著，主要是小孔越宽，波距离小孔壁就越远，小孔对波的引力作用也就逐渐减弱，小孔的引力场对波产生的引力作用就大大小于产生波的势能，波就不再受它的引力束缚，可以依照原来的方向状态传播，不会发生衍射现象。

波源于引力作用，微观粒子的波动性也起源于引力作用。波动理论认为：波函数在空间某一点的强度（振幅绝对值的平方）和在该点找到粒子的几率成正比。振幅为振动物理量偏离平衡位置的最大位移，如果把平衡位置看作是引力中心，那么振幅绝对值的平方就为粒子在引力作用下可运动的一般范围。这说明粒子在某一点出现的行为，并不是偶然出现的情况。粒子在哪一个地方出现是依照它本身的运动状况和具有的动能以及所受到的引力大小等综合因素来决定它的位置。因此说粒子在运动中出现的行为并不是以几率的方式存在，而是在引力作用下按一定轨道运行时所产生的。由于它们之间质能的微小差异，再加上运动状况和距离引力中心的位置不同及其它引力场的作用等不同因素的影响，所受到的引力大小和方向也就各不相同，在引力作用下就可以出现在允许范围内的不同位置，这就表现为几率形式。

原子核外的电子没有确定的轨道，是以几率的方式出现(3)。电子具有轨道磁矩和自旋磁矩，原子核具有核磁矩，组成原子的质子、中子也都具有磁矩。因此电子在运动过程中还要受到磁场力的作用。电子绕核运动的同时还有自旋运动，原子核及组成核的质子、中子也都不断地进行自旋运动，电子在运动过程中总是受到几种综合磁力的影响，再加上电子的磁力与原子核的磁力也相互作用，当它们同名磁极相遇时就互相排斥，异名磁极相遇时就互相吸引，在原子核的磁力作用下，包括质子、中子的磁力，会使电子距离核的远近也就不再相同。由于电子与原子核及组成核的质子、中子总在不断地进行相对运动，因此在不同时刻电子与原子核的相对位置也不同，它所受到的磁场力的大小和方向也就不同，总在不断地变化着，磁场力对电子的影响或大或小，或方向相反，或着吸引、排斥，这就使电子的绕核运动方向和距离核远近的位置也总在改变，不再确定。因此，原子核外的电子没有确定的轨道，总是时而出现在这里，时而出现在那。电子之所以出现在一个比较固定的区域里，是因为它受到的电磁力是有一定距离的，当超过这一距离时，磁场力很难对它发生作用，它要受到静电引力的束缚。

当你对着镜子举起左手时，镜中的镜象却举起右手。镜中世界即为现实世界中的反世界，是真实存在的。这个现象说明我们世界中的左即为反世界中的右。

原子核的密度十分巨大，它的数量级达1014克/厘米3。单位体积的核子比同样体积的宏观物质的质量要巨大的多，产生的引力也要强大的多。万有引力的测定是在宏观距离来实现的，而核力的范围只有10-15米，在如此近的距离内，核子间的引力就变得更为强大，强大到已超过电磁相互作用。核力实质上就是万有引力。

中微子以光速运动，它本身是违反宇称守恒定律的。关于K介子的两种衰变方式，表示时间反演不守恒。K介子在运动中转化出二种（K0K0）的组合态(4)，即正反粒子相融合的状态。K介子在运动中是以正反物质相融合的状态出现，那么它衰变时，或者属于正物质状态，或者属于反物质状态，这本身并不确定。当它属于正物质衰变时，是一种方式，属于反物质状态时，衰变则是另一种方式，正反物质的衰变方式是不同的。这说明K介子本身的这种衰变方式并不违反宇称守恒定律，中微子是以光速运动的，在运动中同时属于正反世界，有时正反物质状态也并不确定。破坏宇称守恒的中微子衰变时处于反物质状态，并非处于正物质状态。因此它的衰变方式也和K介子一样并没有破坏宇称守恒定律，时空反演依然成立。

道德经的宇宙观：道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，冲气以为和。宇宙先创生出一维时空，为道生一，再由一维时空超光速创生出二维光速世界，此为一生二，接着由二维能量轴创生出三维微观世界，为二生三，最后由微观世界创生出四维宏观世界，这就是三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和，是指万物存在而使时空本身缺少，抱阳指正世界，负阴指由于正世界的存在而使时空本身缺少形成的反世界。冲气以为和中的"气"指的是作为能量的先天物质，能量同时属于正反世界，正反物质中和就回归先天，成为气。当然万物负阴而抱阳也可看作是万物存在，作为阳的空间为正，具有正能量，作为阴的时间为负，具有负能量，正负时空中和就回归先天，成为时空量子，这就是冲气以为和。

周易的宇宙观：无极即太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦。太极指一维时空，两仪指二维时空世界。微观上的正反物质不受空间限制，都可在对方世界中出现，它们的空间就共为二维，但正反物质在一个世界上出现，时间是分别互为反向流逝的，它们的时间也是二维，三维微观世界对于正反物质也可以说是四维微观时空，两仪生四象就是其所指。也可以认为微观上的正物质的时间、空间各为一维，反物质的时间和空间也各为一维，相加为四维微观世界。正世界为四维宏观时空，反世界也为四维，相加为八维，八卦就是指正反世界的八维宏观时空。宇宙就由四维微观世界创生出八维宏观世界，这就是四象生八卦。

在多普勒效应中，波源与观察者相互接近时频率要升高，远离时频率要降低(5)。在任何空间范围内，作为媒质的时空子、虚子都是以相同数目均匀分布的。波在传递过程中，是把时空子或虚子不断地组合再向前传播的，这会用去波的能量。当波源与观察者接近时，波传播的距离就缩短，用去波的能量也就少，这表明波损失的能量就少，比与观察者距离不变时波的能量相对要大，波的能量与频率成正比，自然，波源与观察者接近时频率要升高。从河外天体到达地球上的光子发现有巨大红移现象，并且红移大体上和距离成正比。传播光子的载体是虚子，虚子的数目在真空中任何地方都相同，它们本身是杂乱无章地运动的，光子的运动方向是单一的，它所走过的路程越远，就得使用越多的能量使虚子向一个方向运动来运载它，光子本身的能量也就相应降低，发生红移现象。

宇宙是无限的，它如同数轴上的数，又如同时间的过去、现在与未来，不能说宇宙到底有多大，就象不能说出最大的、最小的数字是多少一样的道理，只能说宇宙是无限的，它的层次是无穷的。

时空子、现实宇宙、宏观宇宙分别可以看作是时间的过去、现在与未来，形成超光速体系，为三维宇宙层次。这三个层次的宇宙每一层次又分别拥有过去、现在、未来。

在我们宇宙中，时空子的数目是无穷的，时空子是物质的最基本单元，也是下一个宇宙层次，为现实宇宙的子代宇宙。宇宙的层次是无限的，每隔一个层次的宇宙，在下一个层次的无数个子宇宙中，每一个子代宇宙都将有一个时空子发生变化，对于组成宇宙的宏观事物，在子宇宙中其本质不会发生变化，任何宏观事物，在宇宙中存在的数目都是无限的。对于现实宇宙，其子代宇宙为无数个时空子，在每一个作为子宇宙的时空子中都存在着构成现实宇宙的一切宏观事物。在每一个时空子中都将有一个太阳系，产生一个地球文明。有无数个完全相同的地球文明都同时一一存在于每一个子宇宙中。

太极指的是一维时空，太极图所表述的就是一维时空超光速的存在形式。超光速的时间为正，空间为负。太极图外面闭合的圆形曲线表示超光速是一个完全封闭的系统。正的空间是以广延性和伸张性存在的，超光速作为负的空间，它的边界是完全闭合的，在黑洞内部物质一般无法从中逃出，也正是因为它的空间是闭合的。太极图的阴阳两面分别代表着时间和空间，它们在一个圆内相抱表示超光速的时空完全融合在一起，不分彼此。在一维时空世界里面还存在着四维宏观世界，说明在超光速的内部还存在着负的时间和正的空间，而超光速又存在于四维宏观世界中，表明作为时间的它也存在于空间中。那么在太极图阴阳两面之中的阳点和阴点就表示在空间里面存在着时间，时间里面存在着空间。圆图内用于分开阴阳面的旋线表示太极为永恒的运动－－超光速，是时空振荡的存在形式。太极图外面的八卦自然指的是正反世界的八维时空，代表着后天的物质世界。八卦用符号"－"代表阳，表示空间，符号"－－"代表阴，表示时间，符号''''－－''''阴左右各一横分别表示时间的过去与未来，两横中间的空白表示静止的时间"现在"。时间的过去与未来都相对于现在运动，和于现在。物质存在于太极中，太极存在物质中。太极是物质的最基本结构和宇宙时空的存在方式，为万物的本原，它是一维时空超光速的存在形式，时空完全融合在一起，不分彼此，因此，古人把太极看作是混沌。

太极图

河图为黑白点组成的图形，其数十，代表着宇宙的基本时空是十维。黑点和白点分别表示时间与空间的对等存在。从宇宙的起源看，一、二维世界的时空为三维，代表着先天；三、四维世界的时间各为一维，其能量为负，也代表着先天。先天的时空就为五维，宇宙的基本时空剩下的五维为后天时空。十维基本时空中代表先后天物质的时空各为五维。图中表示阳的一、三、五、七、九与表示阴的二、四、六、八、十分别代表着先天的五维和后天的五维时空。这也是《周易》中天数五，地数五的原因。河图中间的白五自然是表示先天的五维时空的数目，后天物质又分为正反物质，所以后天的五维时空也可看成十维，图中黑十就是其所指，其中各有黑五在两边就表示正反物质世界的后天时空分别为五。白五在正中，表示后天物质是由先天物质创生出来的。图数五、十的外面二、七、六、一与九、四、三、八分别占有四个方位，就表示宇宙的十维基本时空还分为四个时空世界，图数一、二、三、四表示四个时空世界中每一个世界具有的时空维数。

河图

宇宙的时空为十维，如用数学中的一个阿拉伯数字表示一维，那么时空维数就与：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字正好相符。任何事物间都有共同的规律，都可用相同、相似的符号表示出来。

在数学中，分数的分母不能为0，0表示虚无，没有，相当于宇宙的一维或二维时空，它的空间为负或0。数量的多少也只是在正的空间才能比较，对于负的空间来说，时空已发生了根本性的改变，数量也就失去了其含义，0表示无限时空，因此0为分母没有意义。虚数本质地进入了量子力学，描写了自由运动粒子的平面波决不能写成实函数，而必须写成复函数(6)。波是时空子的规律组合，是能量的传递方式，时空子的空间为负，虚数的空间也为0值，虚数同时属于正反世界，它的空间是0，因此两个虚数之间不能比较大小。

后天物质是由虚子构成的，虚子以光速运动方式存在，构成物体的虚子向各个方向运动的都有，如果组成物体的虚子向一个方向运动所产生的力大于向其它不同方向运动的虚子产生的阻力时，物体本身也就产生了运动。如果使组成物质的虚子都向一个方向运动时，物质本身就以光速运动了，光子就是如此。虚子是由时空子构成的，时空子以超光速的运动方式存在，构成虚子的时空子也向不同的方向运动。如果使组成物体的时空子都向一个方向运动，物体本身就会以超光速运动了。

物体的运动速度越快，就会使组成它的时空子向一个方向运动的数目越多，随着物体运动速度的增加，会使更多组成它的时空子向一个方向运动，向一个方向运动的时空量子是以超光速的方式存在，它的时间为正，空间为负，因而会消去自身的空间存在形式，而恢复其时间属性。所以运动的物体比静止时时间要增加，空间也相应缩小。

时间与空间的能量互为正负，相加为0，无论时空如何变化，总的能量都不变，永远都是0值。时空总在不停地转化，时空存在，并没有增加减少，总的能量是不变的，有多少时间消失，也将产生同样能量的空间，反之亦然。随着物体速度的增加，时间也将增大，而空间却随之减少，减少的空间就是转化成了增多的时间，而时空的总能量并没有改变。当物体的速度等于光速时，时间静止为0，由负值增长为0，空间也由正值减少为0，就是把空间的正能量转化成了时间，使它由负到0。当物体的运动速度超过光速时，空间为负，时间为正，就是把空间完全转化成了时间，形成时空振荡。物质的运动实质上是时空的相互转化。

宏观世界是由时空子组成的，时空子的时间为正，空间为负，是时间的存在形式，宏观世界的时间为负，空间为正，是空间的存在形式。宏观世界的产生就是由正的时间转化成了空间而形成的，随着时空子越来越多地组合，形成更多的宏观物质，时间也不断地转化为空间，当宇宙的时间完全转化成空间时，空间能量就会达到极限值，也就开始再由空间向时间的方式转化。这就如同动能、势能之间的转化，它本身是时空之间的转化，所以不存在阻力问题。可以依照相同的频率永远持续下去。

组成粒子的基本单元是虚子，微观粒子之间可以相互转化，不同的粒子之间的差异只是拥有虚子的数目和虚子的排列顺序的不同，当一种粒子转变成另一种粒子时，也就是组成它的虚子之间改变了排列顺序，增减了虚子的数目形成的，粒子在运动和转化过程中，一般都有能量的变化传递，或吸收，或放出能量，组成粒子的虚子总是以光速运动，当粒子的运动状态发生变化时，虚子在场的作用下，从粒子本身分化出来，脱离粒子，这就是粒子的耗能过程，当粒子得到能量时，也就是吸收了外来的虚子。当然，物质的最基本单元为时空子，时空子为能量，为虚子的组成部分，虚子之间的力是靠时空子传递的，有时物质之间的能量转换直接靠时空子传递，如物体在引力场中被加速就是吸收了时空子的能量。

当宇宙的空间物质达到一定范围数量时，此空间范围是以光速运动的，就构成了我们的可见宇宙，在可见宇宙的周围还有无数个星系，这些星系与可见宇宙中的一部分星系的空间相合，也是以光速运动的，就又构成了一个可见宇宙。相邻的两个可见宇宙的一部分空间是相互重合的，共用同一空间，这也正表明可见宇宙的空间为0。比可见宇宙更大的空间范围就构成了超光速体系，形成现实宇宙，宇宙中任何达到超光速的空间范围都为一个现实宇宙，它的数目是无限的，当然，从超光速来看，整个宇宙的空间是无限的。现实宇宙即超光速与其它邻近的现实宇宙的一部分空间也相互重合，共用同一空间，现实宇宙的数目是无穷的。这样，宇宙就一层一层地向外空间拓展，直至无限。

金字塔内的时间走慢说明其引力场增强，但这种增强并非是常规的增强，而是金字塔的特殊形状能使越来越多的超光速量子引力子形成有序化运动，向单一方向运动。引力子的时间为正，空间为负，因此金字塔内的时间要增大，负的空间具有复原功能，负能量会使物质加速有序化的进程。因此金字塔内的食品能保鲜，塔内的水能治病等等。

一切存在的事物都由过去经现在来到未来。宇宙本身同时拥有过去、现在和未来，这表明一切事物的过去、现在与未来都是永远一同存在于宇宙时空中的，它们是不变的。虽然对现实世界来说，它总在变化，但对于宇宙本身来说，则不变化，宇宙永远同时拥有无限的过去世界、现在世界和未来世界。过去已经消失，未来还没有到来，只有现在才现实地存在，事物的过去与未来的空间就为负，对于现在世界来说，过去世界与未来世界是以虚的方式存在，但对于它们本身还是真实地存在，而现在世界对它们来说则是虚的存在，因为现在世界已是另外两个时间世界的未来与过去了。

波是场的存在方式，波向外传播的只是振动的运动形式，物质本身并没有迁移。一切物质之间的相互作用都是靠场来实现的，物质运动也是如此。当物质从一个位置到另一个位置时，物质本身并没有迁移，运动的只是时空的转换过程。物质存在，并没有增加减少什么，只是时空子的规律组合，物质不存在，时空子还是以相同的数目均匀地分布在所在空间，不增不减。物质在运动过程中，当物质本身的空间到达何处，也只是把何处的时空子组合成自我，而原来的自我则由于能量的转移而消散了，重新化为时空子。合成自我就是把时间转化成了空间，旧的自我离散就是把空间转化成了时间。以上现象表明物质本身并没有运动，运动的只是时空。随着时空的变换，物质的存在位置也不断地变化，这就产生了运动现象。

超光速没有距离概念，其空间为负，利用超光速在宇宙中运行，事物在运行中所用去的时间只是调整频率的时间，只要把自身的频率与所要到达地方的频率相协调一致，事物就可以超越时空直接到达目的地，而不再需要时间。

生命的思维意识活动明显地超越了时空，不受其限制，只有超光速才能不受时空的限制，那么意识本身就是以超光速的方式存在，是由时空子直接构成的超光速系统。凡是意识，一定是以超光速的方式存在，反过来看，超光速也是意识的存在形式。超光速即是意识，意识即是超光速。宇宙时空和物质的最基本单元都是超光速，可见，宇宙时空本身就是意识的存在方式。物质只不过是时空的外在表现，时空是精神的存在形式。

生命的起源是由化学作用经无机物到有机物，再由有机小分子结合成有机高分子物质，蛋白质、核酸等。从有机高分子物质组成多分子体系，最后演化成原始生命。普遍认为生命是由无机物经过以上的化学过程产生的。由无机物在自然条件下形成的多分子体系，这种多分子体系的分子之间是靠电磁力结合的，这样，在分子之间就形成很多电磁场，电磁场能使虚子进行有序化运动。当这种多分子体系的分子之间的电磁场互相重合，就会使分子电磁场内的虚子形成了闭合的有序化联系通路。虚子之间的力是靠时空子来传递的，虚子组成的闭合联系通路会使时空子规律组合，形成封闭的超光速系统，由此产生了生命。可以主动与外界交换能量，维持其存在。虚子组成的有序化通路就是生命的经络系统，由时空子规律组合成的封闭的超光速系统就是生命的意识。这种直接由电磁场的复合而使时空子规律组合成了封闭的超光速系统是自然形成的意识，为原始意识，就是生命的下意识、潜意识，气功中的元神。

经络是由虚子组成封闭的有序化通路直接构成的，虚子的空间为0，质量为0，所以用常规方法无法观测到它，经络是气、光、音的通道，是因为虚子总是以光速运动，为能量的存在形式，因此能量可以在经络内部传递。

生命的意识是由时空子直接构成的超光速系统。从正反世界共同存在的现象看，在反世界还有一个反躯体与我们相对应。虚子、时空子作为先天物质，同时属于正反世界，意识也就同时属于正反躯体，一个灵魂同时主宰着正反两个同样的躯体。经络也是如此，经络是先天生命在躯体的存在形式，也同属于正反躯体。虚子的有序化联系通路形成经络，由此产生了生命，经络即是生命的线路。穴位是经络上的较大空间，大的穴位一般要联通众多的脉络，可以说穴位即是生命信息场存在的地方，是生命信息的中转站，为生命的能源基地，可以储存生命信息能量。

超光速为时间的存在形式，表现为意识，因此时间也就为意识的存在形式。空间为物质的存在形式，空间即为物质，时间即为意识。空间源于时间，物质起源于意识。宇宙在创生过程中，是从时间转化为空间的过程，这就是精神生成了物质。

空间是物质的存在形式，时间是意识的存在形式。那么空间就可以看作是物质世界，时间就可以看作是精神世界。对于任何事物来说都有时间概念，都有本身的时间。所有的事物的时间都可看作是与其物质世界本身相对应的精神世界。事物的时间即是事物本身的精神、灵魂、万物皆有灵。精神世界也可以叫做灵魂世界，是灵魂居住的地方。精神世界也是想象中的世界。日有所思，夜有所梦，当生命睡眠时，由于不同信息对其的作用，其灵魂就在精神世界中运动，梦即是灵魂在精神世界中的运动轨迹。

生命体永不停息地进行新陈代谢，产生能量维持生命的存在，一般情况下，生命总在不停地进行思维活动，它的灵魂就以实的方式存在，不断地消耗着能量。当意识相对专一停止时，灵魂就以虚的方式存在，很少消耗能量，这样，灵魂就停止无规则运动，而以无神的方式存在，在自身形成封闭的超光速系统。当灵魂以元神的方式存在时，生命体还在不断地产生能量供给它，而它是以虚的方式存在，并不需要多少能量，超光速的空间为负，此时灵魂就会不停地吸取储存生命体供给它的能量。经络是先天生命在躯体上的存在方式，是产生生命能量的源泉，为灵魂在躯体上的投影，穴位是生命场存在的地方，能够储存生命能量，自然，产生的能量会按经络运行，储存在穴位里。生命储存的这种能量都是供给生命意识活动用的，因此它可以受意识的调控。人通过训练，到一定程度可以发放外气影响事物，外气就是储存的生命能量。气功修炼讲究修元神，以上就是气功修炼的原理。

气功中的真气是生命体储存下来的生命信息能量，为先天物质，是虚子和时空子。象气功师发放的外气，都是虚子或时空子，在测定过程中，它本身是连续发出的，并具有相当数量，在外气发放时，可以自动组合，在测定时，会表现出很多粒子的性质，但它并不是所认为的那种粒子，依然是虚子、时空子，属于意识的生命信息，具有意识的一切性质。所以它带有生命信息，具有专一性、目标性等等，时空子、虚子为先天物质，因此它不受屏障的限制，可以超越时空。

意识是超光速，但它只是生命场内的时空子本身规律组成的封闭的超光速联系通路，意识是以生命场的方式存在于时空中，它只是在生命场内活动，意识虽然是超光速，也只能靠感观来感知事物，一般能量不够，本身不能超越时空直接感知事物。

生命通过气功修炼，能量不断地积累，当能量积累到相当量级时，就可以使灵魂以光速，超光速直接运动了，这就表现为特异功能。超光速的空间为负，光速的空间为0，因此，当灵魂以光速、超光速运动时，并没有空间距离概念，本身超越了时空，不受其限制，当然可以透视、遥视、思维传感。超光速的时间为正，同时拥有过去、现在、未来三维，当灵魂以超光速运动时，就可以在时间里运行，对于超光速，过去世界、现在世界和未来世界都是一样的，只是一个方向选择问题，就象物质在三维空间中可以向任何方向运动一样，在向过去、现在、未来这三维时间世界中的哪个方向运动，就会到达哪个时间世界。利用超光速能回到从前的世界，看到过去发生的事情；来到未来世界，就预测到未来。搬运术和突破障碍就是使用能量使组成物体的虚子或时空子都向一个方向运动，正反物质共同回归为虚子或时空子，虚子和时空子的空间质量为0或负，那么物体本身也就成了虚态，处在真空状态。它本身也就不受空间的限制了，以光速，超光速运动，或是以光速、超光速的方式存在。穿墙过壁也是如此，就是用能量使组成身体的虚子都向一个方向运动，身体成了虚态，和真空一样，自然可以不受空间的限制。练功可以使身体内的负熵增加，是因为储存的能量空间为负或0，具有负能量。

生命的产生就是由虚子的有序化联系形成通路，再使时空子组合成超光速系统，产生了生命场，能从食物中获取能量维持其存在。作为生命能量的虚子、时空子在任何空间中都以相同的数目均匀地存在，不增不减，一切后天物质都是由它们构成的。生命自身的生命场强大到一程度，就可以直接从真空中摄取作为能量的虚子或时空子，把它们合成对身体有用的物质能量，维持正常的生命活动，这就是直接与时空交换能量了，而无需再进行常规的新陈代谢，这就形成了气功中的辟谷现象。

当生命的生物分子发生异常时，就会引起生物电磁场的变化，这样就会使虚子间的正常联系发生变化，使先天生命的状态发生异常，就会影响后天生命系统的正常运转，从而形成了疾病。疾病的产生是先天的生命状态发生异常引起的。当人进行气功训练时，就会在生命场内产生并积累能量，即产生真气。真气自然会按照先天的经络系统运行到周身各处，使组成生命线路的虚子都按照有序化联系通路进行运转，哪的生命线路不通或异常随着生命能量的冲击而逐步通畅和恢复，这样就会使作为先天生命的经络系统由异常状态恢复到正常状态。虚子按有序化通路进行的正常联系又会使发生异常变化的生物分子的电磁场发生变化，也向正常的状态恢复，同时也就使生物分子也恢复到正常状态。这样，后天的生命系统也就重新正常运转，疾病也就得到了康复。这就是通过练功可以治疗疾病的原理。

生命经电磁场的复合而使虚子进行有序化联系形成闭合的通路，再使时空子规律地组合成超光速系统产生的。当有机体受到刺激时，刺激就会在虚子形成的闭合通路上传递，或者使虚子又重新组成新的联系通路，这就形成了有机体对体内外的刺激产生规律性的应答，从而形成反射，产生了生命。无条件反射是虚子产生生命时自然形成的联系，有条件反射是虚子在自然形成的联系上又产生了新的联系通路，这主要是生命分子的电磁场经过刺激而发生变化引起的。虚子的有序化联系会使时空子规律组合，产生意识，意识活动又会使虚子按一定方式进行联系，传递信息，调控生命本身的活动，记忆就是生命体受到刺激后使虚子，时空子按一定程序联系起来。由于生命本身的运动状态不断发生变化，并总在不停地进行思维活动，这样会使虚子、时空子的暂时联系程序被冲断，这就是遗忘。永久性记忆是由于生命本身的化学成份已发生变化，使虚子、时空子形成固定的联系，分子间的电磁场不再改变，它的程序也就不再发生变化。

神经的基本过程是兴奋与抑制。兴奋就是神经元由相对静止的状态转入活动状态。抑制是神经元由活动的状态转入相对静止的状态。兴奋与抑制是两种性质相反的神经过程。现在电理学表明，兴奋与抑制跟电位变化有关。虚子的有序化联系形成了先天的神经系统，神经的兴奋与抑制过程是经虚子来传递的。虚子的时间方向有两种，一种是顺时针方向，由过去向将来运动，另一种是逆时针方向，由将来向过去运动。正反世界的时间也为互逆。当神经兴奋时，虚子是按照顺时针方向联系，时间由过去向将来运动，这样就和我们正世界的时空性质一样了，正世界物质的空间为正，时间为负，神经兴奋时，也就是把时间能量转化成了空间能量，时间也就成了负值，由此产生了空间运动。当神经抑制时，虚子依照逆时针方向联系，时间由将来向过去运动，反世界对于我们来说时间是由将来向过去走的，时间为正，空间为虚的存在。当神经抑制时，虚子按逆时针方向联系，就和反世界物质的时空性质相同，空间为静止，以虚的方式存在，时间为正的存在，这样就把空间优势转化为时间优势，于是神经就由运动转向相对静止状态，兴奋也就转化成了抑制。神经的兴奋与抑制也是时空的转化振荡过程，和动能与势能的相互转化是一样的。当神经兴奋时，虚子按顺时针方向联系，也就具有正电荷的性质；当神经抑制时，就具有负电荷的性质，正负电荷在电场中的受力方向是不同的，因此，神经的兴奋与抑制跟电位变化有关。

参考文献：

（1）W,泡利，相对论，上海科学技术出版社（1979），205。

（2）倪光炯，李洪芳，近代物理，上海科学技术出版社，（1979），53。

（3）人民教育出版社物理室编，高级中学课本，物理（第二册），人民教育出版社，（1995年第二版），266。

（4）倪光炯，李洪芳，近代物理，上海科学技术出版社，（1979），393。

第6篇：光子和电子的区别范文

一般而言，人们总是把时间看作与空间一样，认为时间具有独立自存的性质，把时间看作实体性存在。在此前提下，种种奇怪百出的谬论不胫而走，行骗世人，借助于神通的，借助于科学的，种种面目不一而足。在科学方面，霍金的《时间简史》堪称一绝，然而流毒最广，欺骗性最大。在我们中国，也历来把时间比作长河流水，孔夫子亦有名言曰：“逝者如斯夫”。事实上，人们把时间看作某一种实体乃是一种普遍的错觉。

长期以来，人们都把时间与空间等同对待，所谓时空一体。然而，从哲学思辨的角度看问题，也即从时空本性看问题，一个明确的结论是：空间无限，时间有限；空间为主，时间为从。空间具有完全的、绝对的独立自存的性质，任何事物，无不包容于空间之中。即使是空而又空的纯粹虚空的空间，其无所不在的容纳性和渗透性仍然是独立自存的，是客观外在自立的，任你用什么手段都无法将其消除，即使是在人脑的纯思辨中，也无法将虚空的空间抹去。而时间则不同，时间总是与具体的事物、过程结合在一起的。在没有具体事物、过程的纯虚空中，就没有时间的痕迹、踪迹。你即使运用全部的思维手段或其他种种手段，离开了具体的事物和过程，根本就找不到外在的、独立自存的时间实体。

那么，时间到底是什么呢？

关于时间的定义，我们稍后再作论述。我们先来看一下我们是怎样来使用时间、表达时间的。实际上我们是以地球为基准来表达和运用时间的。我们的时间单位就是地球自转和绕日公转所移动的单位空间距离。所谓一天，就是地球自转一周的空间距离，所谓时、分、秒也就是地球自转一周距离的相应的等距离分割，而月、季、年等等则是地球自转一周距离的迭加或地球绕日公转一周距离的分割或迭加。人类社会任何其他计时手段的运用，最终都要归结到地球自转和绕日公转的这一基准点上。

明白了地球的自转和绕日公转就是时间表达的基本内容，我们就可以切入时间本性的主题了。地球的自转和公转运动，是一个不断循环往复的持续过程，而这个持续过程的基本特征就是持续存在。那么，世界上的万事万物无论其他内容如何千差万别，也都有一个持续存在的过程，如人有从诞生到死亡的一个持续存在的过程、一座建筑物有一个从建成到被使用到被废弃拆除的持续存在过程。如此等等，世间万物，或长或短，总有一个由生到灭的持续存在过程。而世间万物的持续存在过程，就是时间本性。所谓时间，就是世间万物的存续性及存续性的表达和量度。因此，时间是客观存在的普遍属性而不是外在的、独立自存的实体。时间只具有从属依附性而不具有实体性。在时间概念的定义中，包含着客观和主观两方面的内容。从世间万物的存续性自身而言，乃是时间概念的客观本性；从存续性的表达和量度而言是时间的客观本性为人类所认识、掌握和运用。然而时至今日，人类掌握和运用时间已经是到了收放自如的境界，而对时间本性的哲学把握，却实在令人不敢恭维。

世界万物各有其自身的存续性，而只有地球的存续性才能为人类提供衡量世界万物的存续性的时间尺度。这里面有着非常深刻的必然性，地球作为人类的生存基础，是人类无法可以有一刻脱离地球的。从最直接的关系来看，人类乃是地球发展变化的产物，人类成为宇宙的精灵，可能不仅仅是地球一个因素的结果，但人类又恰恰是在地球上产生的。人类的生长发展过程，要适应地球的环境，并且要随着地球环境的变化发展而进化。人类生命的存在方式，更是与地球环境和地球的运动变化息息相关，人类任何时候都在与地球进行着物质和精神交换。从时间的角度看问题，地球的昼夜变化和气候变化，对人类的生命运动变化和生理活动变化有着决定性的作用。而人类的生命运动变化和生理活动变化既受制于地球的昼夜变化和季节气候变化，也就必然地与地球的变化相对应，相呼应。于是，人类的生命活动周期和生活活动周期也必然地与地球的运动变化周期有着内在的关联。而人类在现实生活中所直接接触和生活于其间的万事万物也都包容于地球的存在之中，于是，在地球范围内的世间万物的存续性就都包含在地球的存续性之中，以地球的存续性作为时间的衡量基准，具有最大的贴切性、最大的包容性和最高的权威性。因此，以地球的存续性来衡量、表达、量度人类及世间万物的存续，从而形成人类的时间概念和建立起人类的时间体系也就成为没有选择的必然了。

从地球本身的状态看，地球的存续性特征天然地就是时间的表达、时间的体现，天然地就是时间衡量的基准、标准。地球的存在状态当然可以从各个不同的角度和各个不同的层次来看待，地球的存续性也不单单体现为时间标准。存续性后面其实包含着世间万物――地球也不例外――的森罗万象的运动变化内容，而作为时间本性和时间量度的存续性表达，则是把千差万别的存续性后面的具体的运动变化内容抽象蒸发后仅仅留下了它们共同的东西――即从产生到持续存在到终结的过程形式。也即是讲，任何事物都在这个过程形式的规范之中，地球也在这个过程形式的规范之中，凡是具有实在内容的存在物，都逃脱不了这个规范。而对这个过程形式的体现和量度，就是时间。简单地讲，时间就是对世间万物抽象蒸发了它们的具体运动变化内容的存续性的体现、表达和量度。

地球的存续性和世间万物的存续性是同质的，所以地球的存续性必然可以量度世间万物的存续性。而且，地球的自转和公转的存在状态特征，使地球的存续性天然地具有量度世间万物的存续性的资格。我们知道，存续性之“产生、持续存在、终结”的过程形式，使得量度这个过程形式也必须是“产生、持续存在、终结”的过程形式。那么，地球的自转和公转就恰恰是这种过程形式的恒常循环。一个昼夜是一个小循环，一年四季是一个大循环，无论是小循环或大循环，都可以进行无限的等量分割或迭加，从而使得地球的存续性作为衡量或量度世间万物的存续性表达，可以趋向于无限的精确化。

我们知道，现在通行的时间表达是一天为24小时，1小时为60分，1分钟为60秒。那么，1小时的实际内容就是地球自转了1/24圈、1分钟就是地球自转了1/1440圈、1秒钟就是地球自转1/86400圈。从中我们可以看出：1、时间的流动实际是以地球转动中的空间位移表达出来的，2、地球是以匀速自转运动为基础来表达时间的，3、一天以内的时间表达对应的是地球自转一周空间位移的等距离分割。

地球自转一周的长度是既定的，即40075.15公里，地球一般总是匀速旋转的，于是，对地球而言，运动速度、运动距离和时间表达是三位一体的。经换算：地球的旋转速度为每秒463.833米。于是，我们的计时钟表，也就是按相应的比例，与地球旋转同步移动，就能够准确计时了；于是，时间就简单明了地表达在了钟表的刻度和指针的移动上面。

时间本性就是如此简单明了，然而却一直被人们所误解。无论是一般平民还是学问家哪怕是哲学家们，始终未能对时间作出过正确合理的解释。为了澄清人们在错误的时间概念误导下所形成的虚幻认识，我们还必须在把握好时间本性的前提下，对有关时间本性的基本内容有所阐述。

首先，我们必须明确认识到时间不是独立自存的某种实体，时间不具有外在的独立自存的性质，时间只是一种普遍共有的属性，它在客观实存的世间万物身上体现出来，依附于具体实在的世间万物，是世间万物的存续性的体现，表达和量度。也就是说，每一个具体实在的事物都具有自己的时间；或者说，每一个具体实在的事物都有自己的时间体现。进一步讲，每一个具体实在的事物只有和自己一体的时间，绝不可能附着或置身于外在的“时间”上运动变化。

然而，我们总会有置身于时间之中的错觉。事实上，世界上的任何一个具体事物总不会孤立存在的，无论在该事物的前后左右上下，总会存在着其他的事物及那些事物的运动变化过程。如果我们只看到了该事物与前后事物的顺序关系而忽略了该事物与左右上下事物的共存关系时，仿佛该事物就在时间中运动变化了。实际上，任何一个事物与外界事物的关系总是立体的而非线性的。在该事物之前的事物有其自身的存续性，这个存续性不会与该事物的存续性相连接；而该事物自身的存续性也不会传承给此后的其他事物（有因果关系的事物另当别论）。在生生不息的事物消长背后，并非是时间背景的支撑，而有其更深刻、更实在的基础。

当我们把一个事物放在与周围事物的关系中考察时，不能单单把共有的存续性进行参照比较，更不能把共有的存续性合并同类项。各种事物之间的共存共生、互相依存、互相转换的种种复杂关系，应该是我们关注的重点，而恰恰在各自的存续性比较参照上，反倒是一目了然的。从实际状况看，我们最容易把人自身放在地球的时间中来考察。地球的存续性当然是我们人类及其它事物的存续性的基础，但是地球的存续性的依据与我们人类存续性的依据是不同的，然而地球的存续性却可以包容我们人类及依附于地球的其他万事万物的存续性。于是我们就认为地球的存续性就可以取代我们人类及其它万事万物的存续性，于是我们就认为人类或我们每一个人都生存在外在的时间中，从而把时间作为客观事物的属性的性质实体化地独立出来，并把它当作世间万物运动变化的承载者或前提条件。这是错的。我们应该切记，世间万物，我们人类乃至每一个人，都具有不可替代、不能消除的自身的存续性，都有自身存续性的体现、表达和量度即自身的时间。每一个具体存在物的时间随该物的产生而开始，随该物的运动变化过程展开而持续、随该物的消失即运动变化过程的终结而终止。不是事物在时间中运动变化，而是事物运动变化过程的存续性特征体现为时间。

由此，就说明时间不能脱离开具体的事物及事物运动变化的具体过程而单独显示出实在的意义。时间总是具体事物及事物运动变化过程的体现、显现。即使我们不谈任何别的事物、任何别的具体的运动变化，而单单讲时间单位“一天、一小时、一秒钟”，也表达了一个具体的运动过程――地球的自转运动过程。无论你怎样抽象，都无法把时间所体现的具体内容与时间分拆开来。时间就是这么一种相对而具体的性质，离开了“天、小时、分、秒”这些量词，时间就无法表达出来。为什么呢？就因为时间到了这个程度，就不能再概括抽象了，它是各个有限的、具体事物及其运动变化过程的存续性的体现、表达和量度。时间的实在性就在于它的具体性。

人们以往的观念，总认为时间是无限的。为什么会产生这样的误解呢？主要是因为任何一个具体的事物及其运动变化过，无论在它之前或之后，总有其它事物及其运动变化过程存在过和继起存在着。这前后的事物及其运动变化过程似乎都占据了外在于它们的无限的“时间流”中的一段。这确实是一个不大容易理解的问题。我们从作为事物及运动变化过程的体现、表达和量度的时间本性来分析，无限的时间应该对应于无限的存续性。而无限的存续性是一个虚假概念，讲存续性就必定是有限的。因为存续性就在于有生有灭，没有一个从产生到持续存在到消失的完整过程，就不叫存续性，就无法对之体现、表达、量度。无限的性质是不可体现、不可量度的，而时间量度则是越精确、越精密越好，无法量度的领域就无需时间的存在。作为绝对存在的宇宙本体就不需要时间表达，也不需要时间量度。宇宙本体是无限的，既没有开始，也没有终结，谈不上存续不存续，而作为事物及其运动变化过程存续性表达和量度的时间，对宇宙本体之无限性是既不能表达什么、也无法量度什么的。

然而，那个“无限的时间流”到底意味着什么呢？那个“无限的时间流”乃是生生不息物质世界中的生灭交替的无限性的体现，而这个生生不息也只是一个比喻性的说法，它是既没有开始也没有终结的，根本不能把它看作“时间”的流逝。这个物质世界的背景是宇宙本体，这个物质世界的承载者是宇宙本体而绝不是时间。也正因为作为绝对存在的宇宙本体是无限的，才会有生生不息的物质世界中的生灭交替的无限性。所谓的“无限的时间流”，其实正是宇宙本体的特征显现。只有宇宙本体，才是世间万物生灭变化的永恒背景、永恒的承载者。宇宙本体作为绝对存在是包容一切，无所谓变与不变、流动与静止的。世间万物可以在宇宙本体中变化流动、产生消失。所谓“无限的时间流”，实质上乃是无限的物质世界的运动变化流，而不是在这个物质世界之外另有一个时间流在承载着这个运动变化的物质世界。无限的物质世界的运动变化流总体并没有生灭过程，也不显示时间的特征，承载着这个无限的物质世界是无限的宇宙本体。

时间作为世间万物所共有的属性，需要在比较参照中体现出来，实际上，时间就是一个比值关系。如果没有参照比较，时间本身也就没有了意义，即使就地球自身而言，在地球一天天、一年年的运动变化中，地球自身的各方面的存在状况也在发生着变化，那各方面在一天天、一年年的变化程度就和地球的自转公转有着相应的对应关系。这就是一种参照比较，并有着确实的比值。对人类社会而言，不同的活动需要不同的时间量度的精确度，有的以年、十年、百年乃至万年为单位，有的则以秒、千分之一秒乃至万分之一秒为单位。那么，这个时间的比值关系是什么含义呢？如果我们从事或关注的事物运动变化周期是一天，则意味着地球自转运动了40075.13公里；如果我们从事或关注的事物运动变化周期是1秒钟，那就是地球自转移动了463.833米。就地球作为时间参照的基准而言，时间表达、运动速度、距离变化是三位一体的，所以我们平时的时间比值关系并不要指明地球在转动中移动的距离，而只要用地球自转一周的等距离分割即“时、分、秒”就可以了。

明白了时间是相对比值关系，就可以从道理上明白关于物体运动速度与时间成反比例关系的原因了。作为人类时间的参照物，地球的时间是既定的，我们对于时间快慢的比较，有一个惯常的比值，这个比值的实际内容就是地球自转中移动的一定距离相对应于人类活动中事物运动变化的相应程度。如果地球自转一周，事物运动变化过程也刚好是一个周期，以此为标准，如果地球自转一周，事物运动变化过程完成了两个周期，则时间相对变慢了；如果地球自转一周，事物运动变化仅完成了二分之一个周期，则时间相对变快了。也就是说，相对于加快了的事物运动变化速度，时间量度变缓慢了；相对于减缓了的事物运动变化速度，时间量度则加快了。这个原理，对于人类的生命历程特别有意义。例如，一般而言，一个人的受教育历程为小学六年，初高中六年，大学本科四年，共计十六年。但如果一个特别优秀的学生小学仅用四年，初高中仅用五年，大学本科只用三年就完成了全部学历，相比较而言，该学生就为自己增加了四年的有效生命。

所谓时间快慢问题，一般而言，只对人类的生命历程和人类社会的发展有意义。使时间变慢，使我们的生命更加延长，关键在于提高我们人类有意义的活动的效率。在地球旋转的单位周期内，我们的生活内容越多，生命历程越丰富，劳动创造效率越高，社会的发展水平提高速度越快，地球的时间量度就相对越慢，也就实际上延长了我们的生命周期，延长了我们的寿命。

时间变慢，不在于地球降低旋转速度，而在于以地球为时间基准的世间万物的运动变化速度的提高。对于无意识、无生命的事物而言，无所谓时间的快慢，即使对于有生命的一般动物而言，也不可能对时间快慢有什么主观追求，对时间的流逝，不过是本能适应而已。只有人才在乎时间的快慢。对于一般庸人而言，时间确实过的飞快，一辈子没有做几件正经事，几十年一晃就过去了。古人云：“有志不在年高，无志空活百岁”。对每一个人而言，时间过得快与慢，体现了完全不同的人生境界。

由于时间之于人类有着特殊的意义，因此时间的一个显著特征“一维性和不可逆转性”似乎只有和人类的存在方式联系起来看才有意义。所谓时间的“一维性”即时间只有“开始、持续存在、终结”这样的单向流逝，或者叫“过去、现在、未来”的单向流逝。这样的单向流逝与人类生命历程的单向流逝是完全一致的。时间的一维性与空间的多维性形成了鲜明的对比。空间的多维性在于我们无论处于哪一个原点位置，我们都可以向任何方向运动前进，空间提供给我们的想象或联想是球体式的扩展、膨胀，而时间给我们的想象是直线式地向前后两端伸展。而且，时间必须依附于具体的存在物才有实际意义。如果时间离开了具体存在物，也就失去了“开始、持续存在、终结”这个时间特征的内在规定性，时间也就不成其为时间了。事实上，当时间量度失去了具体存在物时，时间就失去了自身的意义而融入到空间之中。那就是时空合一了。

时间的不可逆性在形式上是由时间的单向一维性决定的，更深刻的原因乃是由人类生命历程的不可逆性决定的。人类的生命历程总是从生命的诞生到生长发育到发展成长到衰老枯竭到生命的结束这样的过程。而这样的过程是不可逆的，由于时间量度在不可逆的生命历程中具有最本质、最必然的性质，所以生命历程的不可逆性乃是时间不可逆性的本质上的决定因素。其实人类面对生命历程的有限和不可逆性是十分无奈又很不甘心的，然而我们应该明白生命的意义不在于无限的存在着，而在于生命历程或人生的生灭交替中显示出来的生命本真的丰富内涵。

我们再来谈谈零时间和无限速度的问题。零时间和无限速度历来被人们所否定。尤其是无限速度，更是被现代物理学所否定。因为爱因斯坦的相对论认为物质运动速度极限为光速，而光速仅为每秒30万公里。如果某种物体的运动速度达到了光速，则该物体的时间量度为零。而我认为这个理论是有局限性的，它即使是正确的，也只限于相对论所涉及或包含的范围，并没有普遍的意义。从宇宙普遍意义思考问题，则宇宙物质运动的最高极限是无限速度，而时间量度的最慢极限应该为零。

我们知道，速度等于距离除以时间。在这里，距离有时或更多的时候应该是事物运动变化的过程或运动变化的程度，其最高可抽象概括为事物的存续性。我们首先来考察时间为零的问题。我们知道，地球在一刻不停地转动着，地球的时间是不可能为零的。对于地球而言，其运动速度是每秒462.833米。这时候，时间、运动变化和运动速度是3位一体的。而以地球时间为参照的世间万事万物，如果以秒为时间单位的则就是把地球自转周长划分成86400个小段或小格，每小段或小格的距离为463.833米，以此为对照，世间万事万物的任何事物，其运动变化的存续性周期的时间就表达为地球自转移动的小格或小段（以下用小格表示），移动一小格为1秒钟、移动10小格的为10秒钟，移动60小格的为1分钟，以此类推。那么时间为零是什么意思呢？那就是事物运动变化的过程在地球每秒小格的1条刻度线上就完成了，于是，在地球时间刻度上无法显示具体时间数值。我们知道，在地球时间刻度上计时，在每1秒时间小格上，时间指针必须从小格左边的刻度线移动一小格到右边的刻度线上，这实际上就是地球自转移动了463.833米，如果时间指针仅在左边刻度线没有移动，则时间表达为零。实际上，地球不会停止不动，也就是说地球时间不会为零，而具体事物的运动变化过程却完全有可能在对应于地球时间小格的左边刻度线或时间小段的左边端点完成。也就是说，事物发生了运动变化而地球时间却显示这个运动变化的量度为零。从哲学的角度上说，也就是事物由量变到质变的那一刻（左边的刻度线），事物的变化速度为无限速度、时间量度为零。例如，生命的产生和终结那一刻、宇宙物质由激发状向非激状态转化或反向转化的那一刻。还有的哲学家讲过“虚无”也是事物与事物间的界限，那这个事物与事物的界限所对应的时间也是为零。事实上，时间为零的状态在我们的现实世界中是普遍现象，只是由于人们缺乏这方面的思考与思辨而不去注意它罢了。