場光子微元分析及統(tǒng)一場

1、2014-06-020電磁規(guī)范場的本質(zhì)及局域結(jié)構(gòu)微元分析董衛(wèi)東(emaiksdsxdwd)中文摘要：由電磁場的規(guī)范對稱性山發(fā)，由宏觀到微觀，從微元分析的角度論證了規(guī)范電場、磁場、電 磁場的局域規(guī)范微元電結(jié)構(gòu)，與19973008國家自然科學基金項目光子的夸克膠子結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)函數(shù)分 析、990226國家自然科學基金項目和中國工程物理研宄院科學技術(shù)基金資助項目光子的靜止質(zhì)量和 光子結(jié)構(gòu)的結(jié)論不謀而和，從而揭示了電作川與磁作川的能量本質(zhì)，以及電磁波力什么電場與磁場統(tǒng) 一于空間一個點，質(zhì)疑和發(fā)展了麥克斯韋傳統(tǒng)電磁波理論，并論證了磁偶極子結(jié)構(gòu)、引力子結(jié)構(gòu) 中文關(guān)鍵詞：電磁波局域規(guī)范不變性光子結(jié)構(gòu)磁偶極子引力

2、子中圖分類號：04英文標題 the photonic structure and electromagnetic unified form of conjecture英文摘要(summary) : in this paper，from the analysis of the photon micro angl which reveals the essence of electric force and magnetic force and electromagnetic wave why electric field and magnetic field of uniform at a si

3、ngle point in space,the question and the development of maxwells traditional electromagnetic wave theory,and demonstrates the photonic structure photonic structure and magnetic dipole the.英文關(guān)鍵詞(keyword) : photon structure electromagnetic wave magnetic dipole graviton"有關(guān)光的電磁本質(zhì)的兩個實驗：(1)假設(shè)光子帶有分數(shù)電荷

4、q，則可以建立光子在磁場中受洛倫 茲力運動方程的坐標分量形式。當光子在垂直于磁場方向運動時，光子的運動方向?qū)l(fā)生改變。為此， 加拿大的寧寶鋼先生在北京401所進行了實驗，北師大的方?？?、何香濤等人為實驗提供了協(xié)助，實驗 中，激光束通過了具有3000高斯的同位素分離器磁場，實驗中得到的初步結(jié)果是q&10a-2u (電子電 荷)，根據(jù)本文所論述此電量可能為中性光子的極化電荷q.上述實驗結(jié)果及光的本性、相對論等i'm)題曾 與周培源、王竹溪(北大校園)，唐孝威(高能所)，彭恒武進行過討論，并在物理所舉行過小型報告討 論會。(2分數(shù)m子霍爾效應的發(fā)現(xiàn)使robert laughlin等人

5、在1998年獲得諾貝爾物理學獎，它暗示了 電子可能不是基本粒子。以色列的科學家更宣稱發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生電子噪聲的電荷可以是任意分數(shù)值，各國科學 家對分數(shù)電荷的研宂方興未艾(其實，密立根1909年的油珠實驗就證實了分數(shù)電荷的存在，并研宄了 它們一致的、簡單的倍數(shù)關(guān)系。當時的科學家們稱其為副電子然而愛因斯坦在逝世的前幾年在 給朋友的信屮還寫道：“整整五十年的思考，并沒有使我更接近光子是什么的答案” (p.speziali,paris, 1972).毫無疑問，人們對光子的無知和分數(shù)電荷的存在極大地沖擊著光子和狹 義相對論的理論基礎(chǔ)及經(jīng)典概念。在當前的形勢下，光線在傳播屮強烈表現(xiàn)出的電磁本性，使我們不能 不聯(lián)想

6、到，光子的電磁本性極可能產(chǎn)生于帶有分數(shù)電荷的準粒子的運動或結(jié)構(gòu)。寧寶鋼確信它的分數(shù)電 荷值約在l(f-211ct-23附近。如果光子被證實帶有分數(shù)電荷，它不僅是一個諾貝爾物理獎的問題， 更重要的是它能引起理論物理和相對論研究的一次革命。這項實驗的原理和技術(shù)路線是成熟的，該實驗 的一個決定因素是光源。激光的準直性并不好，如果使用光學準直系統(tǒng)會使光線攜帶的原始信息損失或 發(fā)生畸變。因此，實驗中必須使用同步輻射光，特別是它具有極好的偏振性，是測量光子分數(shù)電荷不可 替代的光源。光子的粒子性己為科學實驗所證實：科學世界2015年1月刊號：2015年被聯(lián)合國命名為國際“光 之年”(intermaition

7、al year of light),以宣傳和普及人類歷史上那些與光有關(guān)的重大科技成就。之所 以選擇2015年為節(jié)點，主要是因為至少七個里程碑事件恰逢50周年及其倍數(shù)，值得隆重紀念：1，1015 年光和像的認識。2, 1815年創(chuàng)建了波動光學理論。3，1865年題出的光的電磁波理論。4，1905年提出的光fi子的概念光電效應-fi子理論。5, 1965年人們發(fā)現(xiàn)宇宙背景輻射。6，1965 年光通信現(xiàn)實來到。7 , 2015年光子之年在中國發(fā)現(xiàn)光粒子凝聚態(tài)存在，開啟光粒子碳基 實效的大門，將進入人們的生活領(lǐng)域，引領(lǐng)粒子量子科學的到來。光量子凝聚粒子見下圖的白色晶體，光量子粒子有干貨光量子粒子成為了

8、人們的科學生活應川光的量子本質(zhì)包拈光場的量子本質(zhì)與光子的量子本質(zhì)兩個方而，光場的量子本質(zhì)集中表現(xiàn)在光場的 各種非經(jīng)典效應方而，而光子的y:子本質(zhì)則集屮反映在光子的結(jié)構(gòu)這一問題上。下而介紹我國科學家在 這一方面的探索一光子結(jié)構(gòu)論。光子結(jié)構(gòu)論，最初是由我國老一輩著名科學家、中國科學院院士龔祖同 先生于1980年提出來的。其基本要點如下：第一，光子具有電結(jié)構(gòu)，它由帶正電的光微子和帶負電 的光微子組成。£十與e-兩者質(zhì)量相等都等于me,兩者電荷相等但符合相反，所以光子對外不顯電 性（光子屬電巾性粒子）。第二，光子是以為核心以為衛(wèi)星的類氫結(jié)構(gòu)。第三，-繞+作等螺距 的高速螺旋線旋進，其核心則以

9、真空中的光子速度c勻速向前推進，核心的推進方向即為光子傳播方向。 第四，e-繞旋進的軌跡在垂直光子傳播方向的平面內(nèi)為一個圓，在平行于光子傳播方向且包含該方 向的平面內(nèi)是一條周期性變化的類正弦曲線，它代表光子的偏振性即橫波性。第五，光子的電場與磁場 兩者方向正交，且皆垂直于光子的傳播方向。第六，光子屮和e-的質(zhì)量與電荷均來自于它的母體一 原子核和核外電子4。受龔祖同先生光子結(jié)構(gòu)論的啟發(fā)，人們認為光子結(jié)構(gòu)問題應屬量子光學領(lǐng)域的 重大研究課題之一，它屬量子光學領(lǐng)域的一個諾貝爾獎項目，揭示光子結(jié)構(gòu)是量子光學理論研究的最高 境界之一。龔祖同院士的這種光子結(jié)構(gòu)模型成功解釋了一些經(jīng)典光學現(xiàn)象，如光的折射，反

10、射，干涉， 衍射和布儒斯特角下的線偏振。但這種光子結(jié)構(gòu)仍然是比較定性的，不能很好地解釋非經(jīng)典光學現(xiàn)象與 效應；用正負光子的繞轉(zhuǎn)與旋進解釋電磁波傳播中電磁場的同步變化也是牽強的，它只能說明電磁波傳 播中電場強度在垂直于矢徑方向上的余弦變化而不能解釋電場方向吋刻與傳播矢徑豎向垂直（因為該模 型中電場是一個垂直于光子傳播方向的旋轉(zhuǎn)矢量，光子傳播速度不能為無窮大，因而旋進過程中形成的 相互垂直的電場和磁場與傳播矢徑存在夾角，如果按電場與磁場方叫正交且皆垂直于光子的傳播方向來 計算，電磁波磁場方向存在電場分量，電場方向存在磁場分呈）以及磁場的周期反向。所以龔氏光子結(jié) 構(gòu)是質(zhì)量粒子結(jié)構(gòu)的翻版，是反量子論的

11、，與光的波動論和物理事實存在明顯矛盾。下面我們以龔祖同 院士光子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對光子結(jié)構(gòu)進行進一步的微元定量分析從而使之更加完善。我們知道，電場和磁場的成分都是光子，光子攜帶電荷并且有中性（中和）態(tài)，這是一個關(guān)于規(guī)范 場光子的粗略的定性描述.場光子的定:w:結(jié)構(gòu)和形式到底如何？我們必須對規(guī)范場光子作局域結(jié)構(gòu)微元 分析j能確定。微元分析的理論依據(jù)是電磁場的規(guī)范不變性（對稱性）與可量子化1。規(guī)范場論是基 于對稱變換可以局部也可以全局地施行這一思想的一類物理理論；非交換對稱群的規(guī)范場論最常見的例 子為楊米爾斯理論；物理系統(tǒng)用在某種變換下不變的拉格朗日量表述，當變換在每一時空點同時施行, 它們有全局對稱

12、性；規(guī)范場論推廣了這一思想，它要求拉格朗日:w:必須也有局部對稱性一一應該可以在 時空特定區(qū)域施行這些對稱變換而不影響到另外一個區(qū)域?；诖擞^點，我們把電磁波電磁場的物理性 質(zhì)作為一種規(guī)范并把它局部化，把任意一點均存在電場和磁場的性質(zhì)作為電磁場的一種局域規(guī)范不變性 質(zhì)來看待，利用電場和磁場的宏觀物理性質(zhì)來微觀分析量子化的電磁場中一個微元點的局域規(guī)范不變 性，從而將電磁場進一步w:子化為粒子性質(zhì)的光量子，并分析了它的電結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)電磁場w:子化基本上 是半定量半定性，把光子視為量子化的電磁場波動。而微元分析是在定性基礎(chǔ)上把光子視為波動的、可 結(jié)合的“瞬態(tài)”“粒子”進行定量分析。即光量子的波動形成了

13、電磁場，光子在電磁場屮波動時必然具 有瞬態(tài)粒子性f6j。1規(guī)范電場局域結(jié)構(gòu)微元分析（1）規(guī)范電場光子電荷與源電荷等量異號的證明：假設(shè)場光子電荷量值可以小于源電荷量值，源電 荷自稟電量和電性不變，源電荷電量將表現(xiàn)為一個不確定值，電量隨場光子電量值變化，這與源電荷所 表現(xiàn)的電量不變與守恒的物理性質(zhì)不符.我們知道，源電荷表現(xiàn)出定量的電量電荷，是穩(wěn)定不變與守恒 的.假設(shè)場光子電荷電延大于源電荷，源電荷將失去對多余場光子的吸引力，顯然這種結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且不 能存在，即使存在，同樣岀現(xiàn)源電荷對外電量值可變且不守恒.所以源電荷與場光子是不可分割的整體, 源電荷外存在等量異號的場光子，即正電荷外有等量負光子場，負

14、電荷外有等量正光子場.正因為如此, 離源電荷越近，場光子電強越大，隨著距離變大，電場強度趨于中和，這與電荷的物理實驗性質(zhì)科學相 符.荷電電體的電性指向與它的電場的電性指向方向相反.（2）電荷電力線的形成及本質(zhì)：規(guī)范電場光子的波動速度s而易見是光速c,根據(jù)愛因斯坦相對論， 場光子在空間形成波動吋，它的吋空是靜止的，這樣一來，數(shù)目有限的場光子的波動等效于大量光子相 互挨排形成的波f7j .如此一來，電場力線（場光子波動形成的纖維）就可以近似認力是光子（電場纖維上 的點）自身電場的瞬態(tài)自相排列線，是光子立體波動、線性挨排形成的“瞬態(tài)時空靜止”物質(zhì)線（成分 是場光子）.所以，規(guī)范電場光子相對穩(wěn)定的電結(jié)

15、構(gòu)不是機械靜止的，而是光足子“規(guī)范”波動的結(jié)果, 是瞬間結(jié)合態(tài)。（3）規(guī)范電場光子內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析與證明：我們知道，光子自旋為1，說明光子具有從正到負的指向； 同時光子又攜帶電荷，說明在指向方向上存在電量的不對稱，而且結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定（分布于電場纖維之上）, 因而根據(jù)能量最低原理，我們可得到光子波動形成的兩種三角共而結(jié)構(gòu)：正光子巾兩個正的分數(shù)電荷和 一個負的分數(shù)電荷組成；負光子由兩個負的分數(shù)和一個正的分數(shù)電荷組成.下面我們將從正負電子湮滅 方程式得到正負光子的相同的分數(shù)電荷結(jié)構(gòu)形式：核物理學科學地測定了分數(shù)電荷的存在，基本單位是 1/3電荷，顯然電子包含3個負的1/3分數(shù)電荷。正負電子（包括它們等量異

16、號的場光子）湮滅后，產(chǎn)生一 對中性y光子，由電荷守恒定律和正負電子湮滅方程式e+ + e" = y + y可知，每個中性光子中仍將分別存 在6個分數(shù)電荷才能和湮滅之前守恒，而一個中性光子顯然由一對對稱的正負光子中和而成,如此一來， 正光子或負光子只能分別包含3個分數(shù)電荷（正負分布米知）.而假如正光子含三個正的分數(shù)電荷，負 光子含三個負的分數(shù)電荷，三個同性分數(shù)電荷按能量最低原理構(gòu)成正三角，它們的自旋顯然是3,這與 光子ii旋為1的物理事實相矛盾，是不可能的.如此一來，分數(shù)電荷的分布結(jié)構(gòu)就剩下了一種可能，即 正光子包含兩個正的分數(shù)電荷和一個負的分數(shù)電荷，負光子包含兩個負的分數(shù)電荷和一個正

17、的分數(shù)電 荷，它們電性相反，相互吸引，是兩個獨立光子，結(jié)合后成為中性光子。正負電子湮滅也可能生成單個 巾性光子，這已為電子對撞實驗所證實（多出的一對正負費米子可能與場光子相關(guān)）81。如果光子的分 數(shù)電荷確實存在，則在電荷守恒及能量守恒成立的前提t(yī)能很好的解釋正負電子既可兩光子湮滅、也可 三光子湮滅的現(xiàn)象.這個現(xiàn)象可被汄為是宇稱不守恒的起源.實驗已經(jīng)證明光子可以分裂.特別要說明的 是，光子相對穩(wěn)定的電結(jié)構(gòu)是光量子波動運動的瞬態(tài)結(jié)果。由于正負光子電荷、質(zhì)量、能量絕對對稱， 所以中性光子并不是類氫原子的繞轉(zhuǎn)而是通過波動瞬間結(jié)合在一起。決定光子結(jié)構(gòu)的并不是像質(zhì)子那樣 由傳統(tǒng)的價夸兌分布，而是由輕子和光

18、子漲落形成的部分子集合。該模型可稱為相對穩(wěn)定瞬態(tài)電結(jié)構(gòu)的 光子波動模型，它能在成功解釋經(jīng)典光學現(xiàn)象的基礎(chǔ)上很好地解釋非經(jīng)典光學現(xiàn)象與效應。2規(guī)范磁場局域結(jié)構(gòu)微元分析（1）規(guī)范磁場的根本性質(zhì)與磁偶極子結(jié)構(gòu)的證明：我們知道，磁場也是由光子組成，那么磁場的相 吸、相斥也一定是光子間的相互作用（只是光子結(jié)構(gòu)不同而已），這一點磁場與電場性質(zhì)相同，不是磁 場特殊的區(qū)別于其他作用的性質(zhì)，磁場的區(qū)別于電場作用的特性表現(xiàn)在它的電場為零卻可以使運動電荷 在磁場中產(chǎn)生渦旋，而電荷的運動受電場制約，即沿電場線運動，所以磁場的顯著特征應該是它的渦旋 電場.渦旋電場是構(gòu)成磁場的要素.由于電磁場是規(guī)范場，假如我們對約束電荷

19、運動方向的電場線進行無 限分割，我們將得到由一個正光子和一個負光子形成的局域規(guī)范不變電場元；假如我們對磁場的渦旋電 場進行微元分析和無限分割，我們將得到由兩個反向電場元結(jié)合而成的局域規(guī)范不變渦旋電場微元.渦 旋電場微元屮的電場方14相反，所以對外表現(xiàn)為零電場，首尾相接形成圓形渦旋電場線.這就是磁偶極 子的基本電場結(jié)構(gòu)，它的自旋顯而易見是2。靜止電場對應的磁偶極子光子結(jié)構(gòu)是鉗形電場，平衡無渦 旋，所以它只是具備條件的“基”，只有在運動的電場屮鉗形電場平衡破壞后冰形成與“場源”運動方 向相關(guān)的磁場。以微小圓電流作為磁偶極子是不妥當?shù)?，因為電流中必有電子，電子必有質(zhì)量，這與磁 偶極子質(zhì)量為零相矛盾。

20、恰像無數(shù)環(huán)繞方向一致的分子電流可以形成大圓形磁化電流一樣，無數(shù)電場渦旋方14 一致的磁偶極子形成了它宏觀的渦旋電場即宏觀磁場.磁偶極子也是光量子波動的瞬間結(jié)合態(tài)。（2）磁偶極子同名相斥異名相吸的原理：由安培實驗可知，兩無限長直導線電流方向相同時相吸， 電流方向相反時相斥.如果把無限長直導線相吸相斥的本質(zhì)歸結(jié)為電子運動方向不同形成的作用，則不 能說明無限長直導線之間非接觸性的場光子作用實質(zhì)，所以更為本質(zhì)的解釋應該是兩無限長電場線之 間，電場方14相同時相吸，電場方句相反時相斥：由于電磁場是規(guī)范場，這個性質(zhì)也應該表現(xiàn)為局域規(guī) 范不變.所以，作為磁偶極子的渦旋電場，首尾相連，無頭無尾，完全相當于一條

21、無限長直導線形成的 電場，因而它不是兩個反向電場元的簡單拼合，而是表現(xiàn)力整體渦旋.所以，磁場屮的磁偶極子按照安 培實驗原理相互吸引形成磁場力線（和波動電場一樣，磁場力線也可認為是磁偶極子的瞬態(tài)排列線，是 波動磁場的纖維），磁偶極子電場渦旋方昀相同則相吸，渦旋方昀相反則相斥.（3）運動電荷形成磁場原理：經(jīng)過上面的分析，可知規(guī)范電場光子（波動場形成的纖維上的點）在 源電荷周圍的瞬態(tài)排列結(jié)構(gòu)：正電荷周圍的負光子按正極、負極相連排列形成電場線；負電荷周圍的正 光子按負極、正極相連排列形成電場線（見k圖1）.從k圖1我們可以看到，無論是兩個正光子還是兩 個負光子形成的兩個三角而對中且正負極相連、u相排列

22、后，它們的中間部分都是一個天然的磁偶極子 結(jié)構(gòu)并且該結(jié)構(gòu)是“隱性的磁場（與電荷運動相關(guān)，源電荷靜止則無磁性）”，顯然，該磁場與電場相 互垂直，只不過電場方向鉗形相對、無渦旋，所以不能產(chǎn)生顯性磁場.另外，源電荷還會將自身產(chǎn)生的 自旋傳遞給場光子.而當源電荷按一定方向運動后，由于電場力線纖維上的光子相對源電荷存在運動滯 后現(xiàn)象（運動物質(zhì)對場的慣性拖拽效應），電場力線纖維發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電力纖維線上光子結(jié)構(gòu)的三角平面 似乎發(fā)生側(cè)轉(zhuǎn)，平而結(jié)構(gòu)總是與源電荷運動軸線共而（此時電場形態(tài)最小，且符合能量最低原理，而電 荷及其電場運動阻力最?。?，其中最接近源電荷的光子鉗形電場（見下圖1兩光子對的足部）的一條臂 側(cè)向靠

23、近源電荷而另一條臂遠離，鉗形電場的平衡狀態(tài)破壞，這種不對稱沿電場力線纖維光速傳播，從 而使電場力線纖維上的系列光子對迅速形成與源電荷運動方向相關(guān)的渦旋電場。即，運動的電荷產(chǎn)生了 磁場.由于運動滯后，場光子失去源電荷傳遞來的ft旋動量，磁偶極子不但首尾相連、沿電力線環(huán)環(huán)相 切而幾一致側(cè)向按磁場吸引排列.11由于力線光子運動相對源電荷滯后，力線在運動時總是偏向運動方 向相反的一邊，鉗形電場因而獲得不同的渦旋方向，造成源電荷力線形成的渦旋磁場總是以源電荷運動 方向為軸按右手定則渦旋，使得磁場方向與電荷運動方向垂直相關(guān)（符合安培定則）。閣1正負光子的規(guī)范電結(jié)構(gòu)及自相結(jié)合閿左圖為兩個負光子，右圖為兩個正

24、光子；虛線圓為隱性渦旋電場，它由源電荷運動而獲得相應的渦旋方向、3規(guī)范電磁場局域結(jié)構(gòu)微元分析（1）電偶極子電場微元分析：帶電粒子間的相互作用是通過交換規(guī)范粒子來實現(xiàn)的。一對電偶極子 交換場光子之后形成的規(guī)范電場在每一點都能使電荷在其中沿電場線方向以固定的光速c擾動.我們?nèi)?然根據(jù)電磁場的局域規(guī)范不變性質(zhì)把這個電場線無限分割即可得到一個能使電荷移動的電偶極子電場 微元：它顯然由一個正光子和一個負光子形成的有電場方向的光子對組成.光子對的電結(jié)構(gòu)見下圖2.這 種相對穩(wěn)定的電結(jié)構(gòu)是場光子波動的瞬態(tài)，因某相對穩(wěn)定，故可把它當作量子作出閣2的圖示。（2）場光子輻射原理：在電偶極子振蕩時，連接在兩個極電荷上

25、的電場力線在中和點粘結(jié)成為閉合 力線，近場的虛光子“離殼”轉(zhuǎn)化力遠場實光子輻射，并成力自由光子波團（實質(zhì)仍受偶極子電場所作 用）.由于連續(xù)振蕩，自巾光子不斷生成，它們的相互作用使自由光子波團以光速向外“倫移”并以偶 極子為球心擴散成為球而波；該原理適用于電子躍遷產(chǎn)生的輻射.當電子從遠核軌道向近核軌道躍遷時, 電子與核的電力纖維線出現(xiàn)瞬時閉合而形成場光子輻射，輻射出去的屮性實光子以正光子為圓心光速繞 轉(zhuǎn)；而電子躍遷造成核-電分布的周期性不平衡，形成核-電偶極振子，輻射出去的單體屮性光子隨其周 期振蕩而磁場周期反向；當電子從近核軌道向遠核軌道躍遷時，場光子電力線出現(xiàn)開口，成為一個瞬時 微型黑體，造

26、成擾動它的光子被完全吸收.不難看出，電子躍遷產(chǎn)生的光子為屮性電結(jié)構(gòu)，寧寶鋼實驗 得到的q數(shù)值顯然只是中性光子的極性電荷值，不是單位分數(shù)電荷q值。由光子結(jié)構(gòu)可以預言，正負 電子對撞如果產(chǎn)生正、負光子，也許可檢測到1/3電子電荷值。（3）電磁場微元結(jié)構(gòu)的證明：1）電磁場場元（正負光子對）可能的分數(shù)電荷結(jié)構(gòu)形式：我們知道， 在電磁波任一給定點上，電場強度e和磁場強度h振動相位相同，它們同時達到s大值也同時達到零， 顯然二者是同一點同一（波動的）光子結(jié)構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)的兩個方囬.也就是說，假如根據(jù)電磁場局域規(guī)范 不變性質(zhì)對電磁場進行微元分割，場元光子（正負光子對）既包含電場又包含磁場.電場s而易見，磁 場在

27、光子對的什么地方？分析正負光子對屮分數(shù)電荷結(jié)構(gòu)形式后，答案就一目了然.我們知道，正光子 包含兩個正分數(shù)電荷和一個負分數(shù)電荷，負光子包含兩個負分數(shù)電荷和一個正分數(shù)電荷，它們按勢能最 低排列相吸后有兩種可能：兩個三角謝平行或兩個三角逝共面'.其屮兩個三角面平行將使正負光子對分 數(shù)電荷完全中和而無法表現(xiàn)出線性電場，所以只有共面結(jié)構(gòu)一種可能.而共面結(jié)構(gòu)既要形成電場又要形 成與電場相垂直的磁場，所以正負光子對的共而結(jié)構(gòu)屮間部分必須是一個磁偶極子，而上下兩端分別有 一個正的分數(shù)電荷和一個負的分數(shù)電荷，這樣恰好六個分數(shù)電荷.中間磁偶極子電場渦旋方向由正光子、 負光子自身固有的電場方向決定.電磁場中的

28、電場和磁場就這樣統(tǒng)一于空間場的一個點.如圖2.分析正負 光子對的電性結(jié)構(gòu)可知，中性光子對中既有電場又有磁場，并且渦旋電場自然形成中心對稱的兩個旋臂， 像一個銀河系形狀（它應該是宇宙星系渦旋的動力元）。而正、負光子自相結(jié)合的非中性系列光子對形 成的與運動方向相關(guān)的渦旋電場在電力線上環(huán)環(huán)相切連接在一起，分析其電結(jié)構(gòu)可知其屮只有渦旋電場 即磁場。這與實驗事實恰好相符（即電磁波電磁場既有磁場又有電場而運動電荷形成的磁場無同吋并存 的電場），證明了光子結(jié)構(gòu)是正確的。圖2電磁波閉合電力線上的中性光子波動的瞬態(tài)電結(jié)構(gòu)及其隨偶極子的“振蕩”而電場周期反向正、負光子自身固有的電場（方向）組合成中部渦旋電場（方向

29、），小箭頭指向為渦旋電場方向； 顯然磁場指向隨電場指向周期變化。大箭頭指向為電磁波傳播矢徑方句，顯然波動形成的瞬態(tài)光子（所 在空間的每一點）的電場、磁場和矢徑互相垂直并h組成右手螺旋系。隨著偶極子電場振蕩，圖屮波動 形成的瞬態(tài)中性光子體似乎在周期翻轉(zhuǎn)，而其左側(cè)側(cè)向偶極子一邊始終不變，從而使其固定的電場、磁 場空間結(jié)構(gòu)與傳播矢徑始終成右手螺旋系不變。圖3屮性光子的偏對稱電場中性光子的偏對稱電結(jié)構(gòu)使得它有兩個相互垂直的電場，所以中性光子單體的電場會發(fā)生平面內(nèi)波 動性旋轉(zhuǎn)，如自然光光子的電場，這種性質(zhì)還使得它能夠在磁場屮切割磁力線而發(fā)生電動運動并符合左 手定則2）電磁場形成原理：在偶極子的電場屮，瞬

30、態(tài)光子對共而結(jié)構(gòu)正負對屮受場源駐波作用產(chǎn)生波動 自旋使光子對只顯電場性，而自身磁場由于自旋波動使得它的指向似乎繞電場軸線旋轉(zhuǎn)而不顯磁場性。電場變化時，電場的運動和自相作用使場光子克服自旋波動而形成磁場波似乎是按自身磁場作用規(guī)范排 列，形成系列光子對相互的磁作用（由圖2可知中性光子對中部是一個天然的磁偶極子，其渦旋電場方 向恰好由正、負光子自身固有的電場方向所決定，并且電場、磁場相互垂直，二者間的旋向固定，波動 是大量的物理單體運動的統(tǒng)計性行為）而形成電磁場.電場運動停止，源電荷重新將自旋動量傳遞給場 光子，磁場消失.在偶極子振蕩過程中，輻射出去的閉合電力線完全失去源電荷的a旋動量傳遞，從而 形

31、成穩(wěn)定的電磁場.分析閣2瞬態(tài)屮性光子的左側(cè)電荷分布結(jié)構(gòu)可知，波動過程屮，其左側(cè)電結(jié)構(gòu)將永 遠受偶極子電場吸引作用而波動性側(cè)轉(zhuǎn)向偶極子一側(cè)。由于閉合電力線上的由波動結(jié)合的瞬態(tài)中性光子 體受偶極子電場作用而隨之波動性“側(cè)轉(zhuǎn)”，加上未輻射前形成的電磁場結(jié)構(gòu)雛形，隨閉合電力線輻射 出去的光子瞬態(tài)面結(jié)構(gòu)在波動過程中總與輻射方向相垂直，由于這些因素的影響，所以場光子波動的結(jié) 果是：相對穩(wěn)定的光子體似乎總是側(cè)叫輻射；隨著偶極子電場周期反向，圖2中的棒狀中性光子體左側(cè) 電結(jié)構(gòu)在反復振蕩屮總是向偶極子所在位賈側(cè)轉(zhuǎn)，使得結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的瞬態(tài)屮性光子體自身的旋向同定 的電場及磁場空間結(jié)構(gòu)亦隨之協(xié)同周期反向，造成電磁波

32、電磁場中任意一點的電場強度、磁場強度和矢 徑相互垂直并且始終形成圖2所示的右手螺旋系而非左手螺旋。見上圖2。偶極子反復振蕩，形成在傳 播方向上周期反向的閉合電力線系，系列同向同胚的閉合電力線周期反向、次第彈射并以振蕩偶極子為 圓心向外張拉，切叫電場不但周期反叫而且切向電場的強度（即電力線的切向線密度）與它的曲率變化 和電力線徑向排列密度相關(guān)，呈余弦分布；閉合力線系擴散成球而波，但切向電場強度的余弦變化拓撲 不變。由于電磁場中任意一點電場和磁場由同一個光子對在同一點產(chǎn)生，所以同步磁場強度也呈余弦分 布，并且電場強度與磁場強度振動相位相同.所以，光子是以光速前進的電磁場。麥克斯韋傳統(tǒng)電磁理 論認為

33、電磁波是電場與磁場的相互激發(fā)，由于光速有限，所以電磁不能同步，否則光速變成無窮大；事 實是電磁波在空間傳播時電磁場同步變化，麥克斯韋電磁場理論明s存在缺陷。而基于波動的瞬態(tài)光子 結(jié)構(gòu)的電磁理論能合理地解釋這一問題。下圖3為振蕩偶極子右側(cè)足夠遠區(qū)域電磁場屮的系列同胚閉合 電力線系拓撲關(guān)系圖，內(nèi)側(cè)環(huán)形力線是外側(cè)力線的“收縮核”，大箭頭方向為電磁場傳播方向。斜向短 箭頭方向為閉合電力線的環(huán)形電場方向，豎直箭頭方向力彎曲力線形成的豎直電場，顯然它周期反向并 且大小與彎曲力線的曲率負相關(guān)，曲率越大豎直電場越小，同心環(huán)原點處曲率無窮大，豎直電場與電力 線夾角為90度，cos90a=0,所以豎直電場為零；兩

34、反向同心環(huán)的邊界隨著閉合力線系的擴散而挨擠為密 度最大、曲率最小、近似垂直于傳播矢徑的近似豎直力線，豎直電場與邊界電力線夾角為最小或為零, coso0=l，此處豎直電場強度®大。電磁波電場就這樣沿著傳播方向呈余弦變化。系列閉合電力線系在傳 播過程屮逐漸以偶極子為球心拉抻彎曲、擴散力球面波，而規(guī)范電場的余弦變化規(guī)律拓撲不變。宏觀電 磁球面波的電場和磁場相互垂直就像縱橫交織的纖維叢。圖4振蕩偶極子右側(cè)較遠區(qū)域同胚電力線系的拓撲關(guān)系圖實際傳播過程屮受后繼力線環(huán)的作川，偶極子左右兩側(cè)的系列環(huán)形力線一致向外彎曲拉抻成類 月牙流形，隨著傳播張拉，兩側(cè)的類月牙流形以偶極子中心為圓心，在左右兩側(cè)對稱

35、分布，向正圓 “同倫”倫移、擴張并對稱合攏，后在通過偶極子軸的豎直線上開弦并合龍成為正圓形系列電力線, 這樣一直繼續(xù)傳播張拉，逐漸形成以偶極子為球心的球型電磁波，而電場和磁場強度沿徑向的余弦 變化規(guī)律拓撲不變。實際傳播過程中振蕩偶極r兩側(cè)足夠遠k域的電力線及電場強度余弦變化圖3）光子結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代科學實驗的契合巾量子力學可知，源電荷的次級粒子必然在波動，這種波動必 須是一個球形駐波。由于這個駐波要形成一個質(zhì)點和物質(zhì)空間，所以這個物質(zhì)波駐波不但要求是線性的 而且必須是立體s合的，波動不但要立體線性環(huán)繞并符合量子條件，而且在這個球形駐波上的任意點環(huán) 繞其法向方向也要形成一個個環(huán)形駐波，表現(xiàn)為局域規(guī)范對

36、稱性，這樣粒子才是穩(wěn)定的f9j。點粒子繞任 意法向方向上的無數(shù)微小環(huán)形物質(zhì)波駐波形成的動量傳遞給場光子，造成粒子外場光子的a旋，注意， 這種向旋不但軸句向轉(zhuǎn)而且繞微小圓轉(zhuǎn)動，所以實驗檢測時光子似乎是管狀對稱。又由于光子屮間部分 磁偶極子的電場結(jié)構(gòu)整體中性，剩余電作用被兩端軸向電場極化，實驗檢測時光子似乎是由軸向的三個 基本粒子組成，它們具有同向的電場，分數(shù)電荷按極性同向排列，并高速旋轉(zhuǎn)成管狀軸全對稱結(jié)構(gòu)。0 前的科技水平和量子力學計算精度只能確定到光子的電性和極性，尚未能進一步分辨出光子詳細的分數(shù) 電荷結(jié)構(gòu)，所以一個正光子或一個負光子結(jié)構(gòu)在量子力學計算與科技檢測屮似乎由兩個對稱的極性基本 粒子

37、組成，而自相結(jié)合的正光子或負光子疊加成棒狀高速a合自旋成為偶數(shù)個（16個等等）基本粒子 形成的軸全對稱空心管狀光子體。19973008國家自然科學基金項目光子的夸克膠子結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)函數(shù) 分析、990226國家自然科學基金項目和中國工程物理研宂院科學技術(shù)基金資助項目光子的靜止質(zhì)量 和光子結(jié)構(gòu)的光子結(jié)構(gòu)見下圖1 （作者原文），與本文論述的光子結(jié)構(gòu)相同，而本文的光子結(jié)構(gòu)深入 到了 1/3分數(shù)電荷的層次且為機械單體結(jié)構(gòu)，機械單體是次級粒子的駐波波峰，光子的波動是大量單體 的熱力學統(tǒng)計性行為，可以解釋光子的凝聚態(tài)q 4.十欠卜功人4- kbt.«r 以7”氏，度*x.7<vi 夂）圖1光子

38、的夸克7骹子結(jié)構(gòu)示哀圖 fi. i 1*he quark- lunn mruduir of a plmlori玻色f （反夸克） '3（0山qf />- +y 咖"i*.4引力規(guī)范場局域結(jié)構(gòu)微元分析一一引力子的電磁本質(zhì)（1）引力子就是光子的哲學依據(jù)牛頓在推導萬有引力作用公式時，在引力與作用距離的關(guān)系上， 把它等效于光的強度與距離的關(guān)系，順此思路并通過其他途徑導出萬有引力公式并得到實驗證實.這是 引力子就是光子的哲學依據(jù).（2）引力子的形成猜想：既然引力子由光子構(gòu)成，而光子分正負和中性, 由于引力場中無電場，假設(shè)引力子由中性光子組成，而中性的正負光子對可形成電場元，所以不

39、可能. 引力場中無電場存在說明，光子的正負電場在引力場中被中和y，而場光子電場中和態(tài)只有兩個反向電 場元結(jié)合在一起并形成“渦旋電場（電場靜止時形成兩個鉗形電場平衡，無渦旋）” 一種付能，所以猜 測引力子就是磁偶極子的“基”.萬有引力是人ffl電場為零的磁偶極子“基”聚合后形成的剩余電荷作 用：這是因為，雖然磁偶極子“基”電場為零，但它終宄是一個微元四極子，存在剩余電作用.所以萬 有引力極其微小，與磁偶極子“基”場的強度大小成正比.下面我們從另外一個角度證明引力子的電結(jié) 構(gòu)：從前面我們已經(jīng)知道，正電荷的場光子是負光子，負電荷的場光子是正光子，正負電荷靠交換正負 光子形成電作用；而中性電結(jié)構(gòu)的場光

40、子是交換后形成的瞬態(tài)光子對，電力線只是它的波動形式，中性 電結(jié)構(gòu)之間的作用除卻交換正負光子形成的電力線作用外，只有靠交換它們的共同場光子即正負光子對 來形成相互作用。正負光子對在交換過程中反向瞬態(tài)結(jié)合為電場為0自旋為2且不同于電場作用的引力 子，顯然引力子就是磁偶極子；靜態(tài)場源會將粒子的規(guī)范自旋動量傳遞給引力子，另外，引力子電場鉗 形平衡相對，只是磁偶極子的“基”，磁場是隱性的，此時它只是引力子，而場源的運動、引力場線的 偏轉(zhuǎn)使它克服自旋動:w:,同時，近源引力子的鉗形電場首先被場源粒子外層電場破壞形成渦旋電場，這 種不平衡立即以光速沿場線纖維傳播，以致場線纖維上的所有瞬態(tài)波點均形成與場源運動

41、方向相關(guān)的渦 旋電場即磁場。萬有引力是大量引力子的場作用；屮性物質(zhì)的核子-電子結(jié)構(gòu)是形成引力子的天然場源， 因而萬有引力與物質(zhì)質(zhì)量成正比.同時不難看出由于外層粒子對電場的微弱屏蔽作用，相同質(zhì)量的中性 物質(zhì)外部引力子數(shù)量不一定相同，這一點己得到實驗證實：一個以美國物理學家費希巴赫為首的科研小 組經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，兩個體積不同的物體，即使它們質(zhì)量完全一樣，也將因為它們結(jié)合能的不同而在真空屮 以稍稍不同的速度下落。（3）由磁偶極子分數(shù)電荷結(jié)構(gòu)知它的自旋為2,而引力子自旋也是2,與事實 相符.（4）兒個預言：由于引力子就是磁偶極子的“基”，所以就像運動電場產(chǎn)生磁場一樣，宏觀物體運 動也會形成磁場，這與廣義相

42、對論引力磁場理論不謀而合.這個結(jié)論能很好地解釋地磁極的形成.我們知 道地磁極能夠倒轉(zhuǎn)，假如地磁極來自地球a部熔融物的運動，川它解釋地磁極倒轉(zhuǎn)與磁偏角是不可想象 的.而引力子形成地磁場能很好地解釋地磁極倒轉(zhuǎn)（如，太陽風作用地磁場，磁極倒轉(zhuǎn)后體系仍處于平衡, 這是磁偶極子“基”的對稱結(jié)構(gòu)所決定的）和地磁偏角的形成。正像運動電荷形成磁場和旋轉(zhuǎn)電荷形成 磁矩與電荷的場光子有關(guān)，地球磁場的形成也和地球弓i力場屮引力子的光子結(jié)構(gòu)及地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)a 合運動有關(guān)，二者形成機理是完全相同的.電荷運動吋它的電力線光子存在運動滯后性（即場源的移動 變化以有限的光速c傳播，這點己為實驗所證實），同樣，地球運動時引力

43、場力線纖維也存在運動滯后 現(xiàn)象（愛因斯坦廣義相對論早就預言了處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)的質(zhì)量會對周圍的時空產(chǎn)生拖拽），公轉(zhuǎn)引起地球 的引力場力線纖維以公轉(zhuǎn)運動方向為軸球?qū)ΨQ地向黃道偏轉(zhuǎn)（運動力學原因即甩鞭效應），而自轉(zhuǎn)也同 吋存在引力場力線纖維隨自轉(zhuǎn)運動方向相應偏轉(zhuǎn)的效應；公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)加上公轉(zhuǎn)軸與自轉(zhuǎn)軸存在夾角，三 者量化復合的結(jié)果是：本來地球自轉(zhuǎn)形成與地理南北極重合的地磁場兩極，因此引起場線纖維量化不對 稱偏轉(zhuǎn)而形成地磁偏角，且南北磁極連線不通過地球球心、磁場南北極均偏叫地理南北極連線的一邊（而 運動慣性使磁極相對固定）.這個解釋是地球內(nèi)部熔融物質(zhì)低速運動引起光速電流形成地磁場的說法所 無法企及的.此原理預

44、言，行星的磁場大?。ㄈ鐭o其他原因）除與它的質(zhì)量有關(guān)外，還與它繞日運轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn) 速度有關(guān)，近日點時，星體磁場強度最大，遠日點時最小，這些數(shù)值可從地球上測定；由于地球?qū)σ?場的慣性拖拽，地磁極位置會改變。另外，膠子靜止質(zhì)量為零，而靜止質(zhì)呈為零的粒子只能是光子，所以我們猜想膠子也是一種光子. 只不過，膠子作用距離極短，它的頻率極大，波長極短，形成區(qū)別于一般場光子作用的強相互作用.科 學實驗業(yè)已證明，電荷在距離極近的情況下作用力極大.而且，光子分正負、巾性三種，對應膠子的三 種色，光子的8種形式（三分數(shù)電荷正光子、三分數(shù)電荷負光子、六分數(shù)電荷中性光子、單分數(shù)電荷正 光子、單分數(shù)電荷負光子、兩分數(shù)電

45、荷中性光子、分數(shù)電荷光子的正負場光子）對應膠子的8種態(tài).假 如粒子之間場光子波動強度大小與作用力成正的話，能很好地解釋漸進自由與夸克禁閉現(xiàn)象.這樣我們 哲學的得到以場光子為媒介的統(tǒng)一場.結(jié)論：1.光子結(jié)構(gòu)不是龔氏簡單的正負光微子的簡單結(jié)合，而是正光微子中有負光微子存在，負光微子 中有正光微子存在，即陰中有陽，陽中有陰，它們是一生二，二生三，三合一的關(guān)系。2. 光子結(jié)構(gòu)不是以正光微子為核心以負光微子為衛(wèi)星的類氫結(jié)構(gòu)，而是波動形成的棒狀體，是光量 子規(guī)范波動的瞬間結(jié)合態(tài)。電場與磁場統(tǒng)一于波動的瞬態(tài)光子結(jié)構(gòu)之中，所以電場與磁場是同一個場的 不同方面，這與電磁場場論不謀而合，間接驗證了光子結(jié)構(gòu)的正確性。3. 光子運動不是負光微子繞正光微子作等螺距的商速螺旋線旋進，而似乎是波動的正負光微子瞬間 結(jié)合形成的光子棒狀體側(cè)向輻射同時沿電場線（電場線也不過是波動的電磁場的一條條纖維）上下波動， 在立體空間規(guī)范地形成球面波并一直傳播。而單電子躍遷產(chǎn)生的光輻射輻射出去的瞬態(tài)屮性光子也在波 動，由于原子核與單電子構(gòu)成的偶極子的電場力線纖維之上只存在一個中性光子，所以單電子躍遷只產(chǎn) 生一個波動的屮性光子體，因而它在空間自由波動時電場力線開弦，因為電場力線閉弦至少需要一對相 同的中性光子，它們的反向拼合是最短的閉合力線，這點與弦論是相通的。但單電子躍遷輻射出去的中