新思维之53：电荷的复数化

new thinking 53: charge pluralizing

　要用创新思维写一篇文章真难，我搜索枯肠，总算完成了一篇。在这里，我分析了是什么原因导致了电荷的分数化，分数化电荷是否真的存在？并借此将不同分数度量的分数电荷统一。

　　一、复时空中电荷的复数化

　　当我们把电荷e放在复时空中时，电荷就会被复数化，复数化后的电荷就会带上一个尾巴exp(iα)，这个尾巴就表示电荷在复时空中。复数化后的电荷e写为：e exp(iα) 

　　处于复时空中的电荷必然会产生虚实时空分量。当我们把电荷可以看成是光速自旋的“陀螺”时，它会绕着质量类时空上的电荷维进动，设其与“地面”（“地面”为复平面XOY，其进动轴为垂直于复平面的Z轴－－即质量类时空）的进动角为α。

　　1、当α＝0、π/4、π/2时，电荷e就会处于三种不同的进动状态。我们分别用中微子、大统一粒子、电子来表示。

　　其复数式为：ν= e exp(i0)、g= e exp(iπ/4)、e= e exp(iπ/2) 

      平时，方便的用分数电荷表示为：0、e/2、e。

　　2、当α=0、π/6、π/3、π/2时，电荷就会处于四种不同的进动状态。

　　我们分别用夸克与轻子：ν、d、u、e来表示它。

　　其复数式为：ν= e exp(i0)、d= e exp(iπ/6)、u= e exp(iπ/3)、e= e exp(iπ/2) 

　　平时，方便的用分数电荷表示为：0、e/3、2e/3、e。

　　二、夸克真的携带分数电荷吗？

　　人们会因夸克和大统一粒子用分数电荷表示，而错误地认为它们所带的电荷数的确为分数。事实上并非如此，这只是为了表示的方便。宇宙中并不存e/3、e/2、2e/3这三种分数电荷。而只存在的只是e exp(iπ/6)、e exp(iπ/4)、e exp(iπ/3)这三种复数电荷。这三种复数电荷所对应的换算电荷量仍为e。为什么会这样呢？因为对于复数电荷，其电荷量由复电荷的模所决定。复电荷的模为e，故夸克的带电量均为e。

　　为了更进一步说明问题，我还是举例来分析：

　　在弱相互作用中，n→p + e- + ν 

　　因n由夸克ddu构成，p由夸克uud构成，故弱相互作用可写为：d→u + e- + ν 

　　其实，弱相互作用就表现为夸克间与轻子间的荷力作用。下面我用两种不同方法计算，来看看是分数电荷合理，还是复数电荷合理。

　　1、复时空计算方法：

　　　　　　　　　　　　　　　　　e^2 

　　电子与中微子间的荷力为：f=K――― exp(-iπ/2) 

　　　　　　　　　　　　　　　　　r^2 

　　　　　　　　　　　　　　　e^2 

　　d、u夸克间的荷力为：f=K――― exp(-iπ/2) 

　　　　　　　　　　　　　　　r^2 

　　结论：

　　1）、两种粒子间荷力是相等的，该过程可进行，夸克间与轻子间的弱相互作用就是电磁相互作用，这说明弱电相互作用是统一的。

　　2）、合成粒子为中间玻色子，因进动角均为-π/2，故中间玻色子带负电荷。质量为：M=2M夸/电磁相互作用强度=2×330×137=90.42Gev 

　　3）、电荷的进动角对荷力大小并不会造成影响。

　　2、传统计算方法

　　　　　　　　　　　　　　　　　e^2

 　　电子与中微子间的荷力为：f=K――― =0 

　　　　　　　　　　　　　　　　　r^2 

　　　　　　　　　　　　　　　e^2 　　　2e^2 

　　d、u夸克间的荷力为：f=K――― =　K―――

 　　　　　　　　　　　　　　　r^2 　　　9r^2 

　　结论：1）、二种荷力不相等。

　　　　　2）、电荷的分数化不能反映荷力的本质。

　　从上面的对比中，我们就可以得出结论：夸克携带分数电荷是错误的，电荷的正确表达式为：e exp(iα)。

　　　三、合成粒子的复电荷表达式　
    　带复电荷粒子的合成表现为其进动角的迭加，如A粒子的电荷为e exp(iα)，B粒子的电荷为e exp(iβ)，合成C粒子的电荷表示为e exp i(α＋β)。

　　由于电荷的复数化，基本粒子都带上了复电荷，这为基本粒子间的电荷的计算提供了方便，也让荷力的计算更为快捷。
　　带复电荷粒子间的荷力作用能写为：
　　　　　　e^2
　　E　=　K――― exp{i(α＋β)}
　　　　　　　r
　　合成粒子的电荷为：e exp{i(α＋β)}，复电荷粒子的合成，表现为其进动角的加减，而其电荷不变。
　　我们通过d= e exp(iπ/6)、g＝e exp(iπ/4)、u= e exp(iπ/3)来分析以下几个粒子的合成。
　　1）、π+介子由大统一粒子g构成，故π+介子电荷复数表达式为：e exp i(π/4+π/4)= exp(iπ/2)
　　2）、P由uud构成，其电荷复数表达式为：e exp i(π/3+π/3-π/6)= e exp(iπ/2)
　　　p带一个单位正电荷。
　　3）、n由ddu构成，其电荷复数表达式为：e exp i(-π/6-π/6+π/3) = e exp(i0)
　　　n所带电荷为0，表现为中性粒子。
　　4）、中微子的表达式为e exp(±i0)

　　四、结论：

　　在粒子合成的过程中，我们可以看到这样一个规律：
　　1、当合成粒子的总进动角α为0或±π/2（±号表示粒子所带电荷的正负）时，这种过程才可以进行。
　　2、在粒子合成过程中，合成粒子的电荷不变，变化的只是进动角。
　　3、偏转角的正负反映出粒子所带电荷的正负，偏转角为0，粒子对外显现的电荷为0。
　　4、从这种意义上来说：强弱电力均为电磁力的不同表现形式。
　　5、对于中微子而言±0与0是完全不同的两个概念。±0表示中微子为正反中微子；而0表示粒子为中性粒子。这将改写现在对0的看法，而使物理学进一步溶入数学中。