13. 什么是最小粒子

侯工

什么是最小粒子？

庄子在《天下篇》里说： “一尺之棰，日取其半，万世不竭。”一尺长的木棍，今天取其一半，明天取其一半的一半，后天再取其一半的一半的一半，这样“日取其半”，总有一半留下，所以“万世不竭”，永远取不完，也就是说，物体是无限可分的，不存在最小粒子。后来“令秀”说“物质是无限可分的”就源于此。

庄子的观点代表了古人的看法。古人因受历史条件限制，有这种看法情有可原，但是身为中国科学院理论物理研究所院士的何X庥也作如是观，那就不知今夕是何年了。何X庥说：“我们支持‘物质无限可分’的观点有两方面的原因：一是基于辩证唯物主义的对立统一律，即一切事物都是对立的统一……”堂堂一个中国科学院理论物理研究所院士，却将有争议的且不同领域的理论滥套到物理学的头上，以科学屈从于意淫的理论，匍匐于“令秀”脚下，这实际上是典型的先验论。

为什么说物质不是无限可分的呢？

因为：

1.根据物质不灭定律，物质既不能创生，也不能消失，宇宙物质总量是个恒量，因此宇宙是有限的。宇宙有限有两层意思：一是在总数上有最大值，二是在个体大小上有最小值。最小值就是不可再分割的最小粒子。

2.太空就是无数宇宙球面通过时间的叠加。它实际上就是在霎时由一层最小粒子构成的球面。如果最小粒子可以再分割，球面就会发生畸变，半径变得长短不一，“同时”被破坏，附着在球面上的天体就不能同时存在了，宇宙也就不复存在。

3. 目前科学已经证明宇宙在膨胀中。在所有数学模型中，只有球面才是均匀膨胀的。所有物体能够“同时”存在，这个“同时”表示时间的长度相等。由于任何物体的运动都离不开时间，即任何物体运动都是与时间同步的，物体从时间0点起到现在的时间就是宇宙在径向走过的路程——即宇宙的半径，可见，物体“同时”意味着其半径相等，也就意味着宇宙万物在同一个球面上，这就说明宇宙是以

S=4πr^2                               

的方式膨胀的。在上式中，S表示球面积，r表示宇宙半径。当宇宙膨胀到极限时，所有物体都已经分解成最小粒子，此时的最小粒子不能再分割了，宇宙球面刚好铺满一层最小粒子。如果能够再分割，最小粒子就会因解构增大面积被挤出球面而离开宇宙消失得无影无踪，这样就打破了球面的均衡，整个宇宙也就不复存在了——这样就违反了物质不灭定律。

分析到此，可以给最小粒子下个定义：最小粒子是物质中不可再分割的微粒。

最小粒子的速度在宇宙球面上就是宇宙球面的径向速度，在物体内是各种相对速度的总和，其量值等于光速。

由于光的传播离不开时间，而时间又与宇宙球面同步，所以光与宇宙球面同速，即光速等于宇宙本速。

在径向（纵向），由于球面与光同速，所以测不出宇宙本速——径向速度。然而，由于光是向四面八方传播的，那么，在球面方向（横向），光的速度与球面径向速度相同，所以只要测出球面方向的光速，就等于测出宇宙的径向速度，也就是测出了最小粒子的速度。

最小粒子的大小是个恒值。根据结构力学最稳定原理，电子是由5个最小粒子构成的。为了深入了解最小粒子，必须从解剖电子入手：

所谓经典电子半径，也被称为洛伦兹半径或汤姆森散射长度，是基于一个经典的（即非量子）模型的电子。根据现代研究，电子是一个点电荷的微粒子，没有原子那样的外围空间，经典的电子半径计算式及结果：

电子经典半径符号为re，

re=e^2/(4πε0mec^2)=2.8*10^-15m

其中e表示电子的电荷（能）量，me表示它的质量，c是光速，ε0是自由空间（纯能量子空间）即太空状态下的介电常数。

在厘米·克·秒制中，公式表示为：

re=e^2/(mec^2)=2.8*10^-13cm

e=4.80×10^-10esu, me=9.11×10^-28g, c=3.00×10^10cm/s

esu为静电单位,me为电子质量，c为光速。

上面两个公式是等值的，为统一起见，取re=2.8*10^-15m。

那么电子体积=4/3лr^3

=1.3333*3.1416(2.8X10^-15)^3

=91.953X10^-45立方米

1个电子有5个最小粒子。由于球体之间有空隙，而且最小粒子在电子内有活动空间，不是紧密地填满，所以要乘以系数0.6

最小粒子体积=0.6*0.2*91.953X10^-45

            =11.034X10^-45立方米

设最小粒子半径为R，则有

11.034X10^-45=(4/3)лR^3

R=[3*11.034X10^-45/(3.1416)4]^(1/3)

=[2.6342X10^-45]^(1/3)

=1.3812X10^-15m

质子体积=（1837/0.6）*电子体积

=（1837/0.6）*91.953X10^-45

=281.529*10^-42立方米

质子半径=[281.529*10^-42*3/(4л)]^（1/3）

=67.2099*10^-42^（1/3）

=4.0657*10^-14m

根据电子半径=2.8X10^-15m，计算结果，

最小粒子的半径是1.3812X10^-15m。

最小粒子的最大截面积=3.1416*[1.3812X10^-15]^2

=5.9933*10^（-30）m^2

最小粒子是没有质量的，只能计算当量质量，即与其相当物质的质量。

质子的质量m=1.6726*10^(-27)kg。

一个质子含有1837个电子，则有：

电子质量=1.6726*10^(-27)/1837=9.105*10^(-31)kg

一个电子含有5个最小粒子，则有：

最小粒子的当量质量=9.105*10^(-31)/5=1.821*10^(-31)kg

因为E=mcc/2

所以最小粒子的当量能量=1.821/2*10^(-31)*（3*10^8)^2

=8.1945*10^(-15)j

宇宙最大质量=3.1762*10^53kg，

宇宙最小粒子总数=3.1762*10^53/1.821*10^(-31)=1.7442*10^84个

宇宙球面没有质量，但是具有能量，这种能量称为结构能。同理，最小粒子没有质量但有能量，最小粒子的能量属于结构能，所以最小粒子的能量等于它的当量能量。

1900年，普朗克在对热辐射的研究中第一个窥见了量子。这一年的12月14日，普朗克在德国物理学会会议上宣布了他的伟大发现——能量量子化假说，根据这一假说，在光波的发射和吸收过程中，发射体和吸收体的能量变化是不连续的，能量值只能取某个最小能量元的整数倍，这一最小能量元被称为“能量子”。普朗克的能量子概念第一次向人们揭示了微观自然过程的非连续本性，或量子本性。由于能量与物质具有E＝mc^²/2的关系，由能量的不可分割的最小单位，从而证明了物质含有不可分割的最小粒子。

但是，能量子不等于最小粒子的能量。因为每一份能量子E=hν，ν为辐射电磁波的频率。电磁波实际上是电子振动时产生的波动传递，与声波的原理是一样的。声波没有物质粒子流动，光波也没有物质粒子的流动。所谓的光的粒子说纯粹是忽悠。

h为一常量，叫为普朗克常数。h=6.62607015×10^-34J·s。一份能量子的物理意义是：1个电子以1Hz频率振动在1霎时间内释放的能量。1霎是光速穿过最小粒子直径的时间的2倍，等于2.0411X10^(-23)秒，那么一份能量子=6.62607015×10^-34J，也就是电磁波的最小能量单位，称为能量子，因为光是电磁波，所以也叫光量子，但不是1个“光子”的能量——光子根本不存在。

由上面计算结果，最小粒子的能量=8.1945*10^(-15)j，

与一份能量子的能量6.62607015×10^-34J根本不在一个数量级，而是相差10^19倍。所以一份能量子的能量是1个电子以1Hz频率振动在1霎时间内释放的能量，这就是普朗克在实验中测量到的最小能量单位。

物质必须至少有两种形态才可以进行循环运动，如水有固态、液态、气态三种形态，而最小粒子是物质的另一种形态，否则物质不能运动。