對質量和電荷的思考引發的猜想（一）

摘要：透過光子和電子之間的可以轉換的事實分析，推測質量和電荷是聯絡在一起的，而且萬有引力來源於電磁力。在此假定下，去理解質量、質速關係和質能關係。並進一步推測宇宙中只有一種電磁作用，萬物都是不同的電磁作用組合的表現形態，宇宙空間（猜想（二）中有說明）是最小的電磁作用和對應的物質形態。

光子沒有質量、電荷，電子有質量、電荷。光子和電子之間可以相互轉換，一對正、負電子湮滅釋放出高能光子，反之也可以。這不意味著質量和電是聯絡在一起的嗎？原子有質量也帶有正、負電荷，只是整體不對外表現出電性。

質量引力公式

和電荷庫倫公式

，是如此的相似，或是在暗示他們之間的關係。引力的大小在數量級上只是電磁力的

，推測由於某些原因（比如：引力使物體距離變小、斥力使距離變大的趨勢；或者原子核外電子的運動位置的變化），使電磁力中的引力佔了點優勢。斥力和引力最後的合力就表現為引力，也就說引力源於電磁力。原子結構和星系結構也是如此的相似，好像又在告訴我們，引力就是電磁力。

萬有引力是電磁力的引力和斥力的合成的猜想，可以很好的解釋萬有引力做功問題。當物體落向地面的過程中，萬有引力做功，值卻在增大。這是因為當距離在減小時，電磁力中的引力的優勢在增大，所以萬有引力做功了，值卻可以增大。當物體遠離地球時，克服萬有引力做功，值卻在減小。這是因為當距離在增大時，電磁力中的引力的優勢在減小。本質原因是物質內部結構的電磁作用在變化調整。

透過引力公式，我們反過來理解質量，則質量的大小表現為受到引力大小的程度。既然引力源於電磁力的某種轉換，則物質的質量會受電磁作用力的影響而改變。帶有電荷的物質相對運動時會產生電流、磁場，磁場的作用總是阻礙物體運動狀態的改變，使質量表現出慣性。

再來理解質速方程：

，式中c為光速。實質表明了速度的改變會引起電流、磁場的變化，隨之電磁力和引力也跟著發生改變，導致質量也會發生改變。速度越大，電流就越大，隨之電磁作用力也越大，則物質表現出加速越難。質量會隨速度改變本身就說明了質量並不是物質最本質的屬性。

關於質能關係的理解，能量是描述物質在不同形式的作用力之間變化轉換時對應的效應（做功）的物理量。具體說，化學反應的能量是原子結構間的新、舊化學鍵的變換，引起原子結構的外層電子變化，發生了作用力的改變時對應的能量。核反應（裂變和聚變）是原子中的原子核結構的改變，引起原子結構大的變化，發生了作用力的大改變而釋放的能量。只是後者的作用力改變大，能量釋放量大，以至能觀測到質量的變化。

既然認為質量的大小也受電磁作用力的影響，那麼質量當然也可以透過變化轉換作用力的形式並釋放出對應的能量。系統不管處於何種狀態下，理論上都可以歸回到一個最本質的狀態，只有一個本質的作用力，對應著一個確定的效應功W（能量）。這個本質的作用力中間不管怎麼變身為不同表現形式的作用力，最終回到本質狀態時，其作用力和效應功W仍然一樣（見後面宇宙系統的分析）。這樣，質能守恆是必然的。

關於時間隨速度增大變慢的理解，當物質的速度增大時，電磁力會隨之增大，增大的電磁力會使原子共振頻率變慢，則表現為時間變慢。

電、磁的相互變換及耦合作用，以及無窮疊加的物質結構和分佈的複雜性， 再加上它們之間複雜的相對運動，還有物質都處在宇宙空間介質的電磁場中。這些因素的共同影響作用，就是上述分析的現象關係的本質原因。以光速不變為標準，推匯出來的空間是彎曲的、時間是相對的時空觀可能是錯誤的。宇宙大的秘密藏在電、磁的本質中。

進一步推測，強相互作用是電荷或電流的電磁作用限制在核子尺度範圍上的表現形式；當尺度範圍大於原子半徑時，就是我們熟知的電磁作用；當電磁作用的尺度範圍大到某個值後（比如無窮大時），則表現為電磁波的作用形式。弱作用只是強作用下的一種作用的變化轉換。宇宙中只有一種作用，即電磁作用。

電磁作用有各種不同形式的組合方式，體現出不同物質的形態和性質。宇宙空間是最小的電磁作用和對應的物質形態，電磁波是它的介質波，具有光速和光速不變性。元素週期表是在原子結構形式和尺度下，電磁作用的組合規律。電子對撞機撞出的各種粒子是比原子尺度更小的不同情況的電磁作用對應的物質形態。這些粒子裡面有少數是基本粒子（如電子），基本粒子是直接由宇宙空間介質的運動變化產生的。像元素週期表那樣，也想尋找出規律，便是還在努力中的大統一的粒子標準模型。從理論上說，電磁作用的組合方式是無窮多的，粒子的種類也無窮多的。電磁作用組合方式的改變會產生出不同的物質形態和對應的能量。比如前面說到的化學反應和核反應。電磁作用還可以在不同的作用組合之間（物質和物質之間）變化轉換，便是經典牛頓力學上的功能原理。

對於有限的空間來說（比如太陽系），能量主要存貯在物質的原子結構的作用中；對於廣袤的整個宇宙來說，宇宙空間這種物質存貯的能量會佔據更大的份額，而且觀測到宇宙空間在以超光速擴張。

最後推想一下，宇宙這個大系統的兩種極端情況。當所有的作用都表現為宇宙空間的澎湃振動時（電磁波），很像神話傳說中的盤古開天地的情形。當所有的作用都表現為強相互作用時，像是宇宙大爆炸理論中的起始點。

粒子標準模型

對電磁波速度的思考引發的猜想（二）

摘要：透過對真空中的電磁波的一維波動方程和機械波的一維自由波動方程的對比分析，表明了電磁波也應是一種介質波。推測這種介質就是整個宇宙空間，宇宙空間也是一種物質形態。這種介質本身可以運動變化，對應生成不同的物質基本粒子。

引言：真空中的電磁波的速度只取決於真空中的磁導率

和介電常數

，這讓人很疑惑不解。如果從中發現電磁波也是介質波，那麼什麼是電磁波的介質，它又具有怎樣的性質？神秘的量子世界能從它這裡解開嗎？

我們先來理解真空中的磁導率

和介電常數

本質上的含義，因為它們決定了電磁波的速度。當一個速度為v、帶電量為q的粒子在強度為H的磁場中運動時，為了度量這粒子受到的電磁力大小，引入了磁導率這個量。

（1）

式中，F為洛倫磁力。具體說，從洛倫磁力公式（1）中，我們可以理解為，磁導率

本質描述的是磁場和磁場作用力之間的關係的物理量。介電常數

主要是在庫倫定律中對電荷量和電場作用力之間關係的度量時，引入的物理量。

（2）

式中，F為庫侖力，Q為點電荷量，R為兩個點電荷的距離。具體說，從庫倫公式（2）中，我們可以理解為，介電常數

本質描述的是電場和電場作用力之間的關係的物理量。

根據電磁理論的麥克斯韋方程組，可以推匯出來電磁波的一維波動方程：

（3）

由此得到真空中的電磁波的傳播速度為：

（4）

式中，U為波函式，

真空中光速（下同），表明了真空中的電磁波速度只取決於真空中的磁導率

和介電常數

。

從表面上看，電磁波的速度和兩個常數之間並沒有關係。如果我們把電磁場也看成是一種電磁作用對應的物質形態，那麼磁導率

和介電常數

就決定了電磁場這種物質中的相鄰點間的電磁相互作用力的大小。

類比機械彈性波的波動方程，見下面的公式（5）。決定機械波速度的是介質內部的彈性相互作用力T和介質的密度ρ。機械波的一維自由振動齊次方程：

（5）

式中，

=T/ρ，其中T為介質的張力，ρ為介質的線密度。波動方程中a就是波的傳播速度。電磁場這種物質可以認為其質量密度是非常小的值，以至於電磁波的速度非常大。其實，質量也是物質電磁作用力的表徵物理量（參見猜想（一））。所以，決定電磁波傳播速度的只有電磁場內部的相互作用力，並由磁導率

和介電常數

決定。

電磁波和機械波可以類比，這裡還需要解釋一個重要的問題，兩者波動方程的推導所用的原理是否相同或本質相關。電磁波動方程推導用的是麥克斯韋方程組，麥克斯韋方程組描述的是電磁相互作用、電磁通量守恆和通量變化時，電磁相互轉換。機械波的波動方程推導用的是慣性力的概念（牛頓第二定律）建立的動態平衡。那麼，麥克斯韋方程組和慣性力有本質關係嗎？答案是肯定的。從電磁作用的角度去分析，當物體的運動狀態改變時，電、磁通量會發生變化，從而引起額外的電磁力來阻礙物體運動狀態的改變，即表現為物質的慣性力。或者說，牛頓第一、二定律就是麥克斯韋方程組在宏觀物質上的一種表現形式。（物質都處在宇宙空間介質的電磁場中）

由此可見，電磁波和機械彈性介質波本質上並沒有多大不同。如果電磁波是交變的電場和磁場本身交替的向前傳播的，那麼它的傳播速度為什麼只取決於磁導率

和介電常數

，而這兩個常數是決定電磁場這種物質內部相互作用力的物理量？這顯然說不通！一種更合理的解釋是電磁波也是一種介質波，這個介質就是整個宇宙空間。這裡把宇宙空間也看成是一種物質形態，或者說整個宇宙空間就是一種最微弱的電磁場對應的物質形態（這是不是就是要尋找的暗物質、暗能量？）。所以電磁波會具有介質波的所有特性，也就不需要用相對論去解釋光速問題。

進一步推測，宇宙空間這種介質本身可以運動變化（如旋轉，甚至自身壓縮、膨脹），並且可能也是在不斷振動，只是頻率趨向於無窮小，波長趨向於無窮大。當輸入能量激發它振動在電磁波的頻率範圍時，就是我們探測到的電磁波。當它頻率繼續增大，或疊加上它自身的運動變化（如旋轉、直線運動、壓縮），它就可以變化成對應的物質基本粒子（如電子）。物質能量會不斷損失的本質原因，因為它的振動頻率大於宇宙空間介質的頻率，從而帶動介質的振動加速，表現為電磁波輻射的形式。宇宙的整個秘密就藏在宇宙空間的這種介質中。

最後提一下弦理論，它的弦模型和我預言的宇宙空間這種物質有許多契合的地方，相當於對宇宙空間這種介質進行更細緻、準確的描述。

交替變化的電磁場向前傳播的電磁波

龔國江 85707083@qq。com