董俊
存在“反物质”世界吗?
2026-10-30 13:13
阅读:175
存在“反物质”世界吗?

 基本粒子可以无限再分和必有一定体积V 是大家都接受的基本概念,在相对论电磁学理论和电动力学中经常会遇到涉及电子内部电荷密度分布ρ的积分,通常电子内部和表层的电荷密度ρ不可作为常数看待。如果对电子求总电荷 ∫ρdV ,不问ρ是否为常数,当然都可得出代表今日所称的基本量子性的电子电荷e 。但是,如果f  和ρ 同为空间点位上的二个不同函数,那么积分 ∫ fρdV  就应仔细考虑;只有假定V 小而又小从而可将ρ 视为常数,并认定V 中的一个中值f,才可以近似地得到 ∫ fρdV =ef 。在《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1],对涉及这方面的积分演算,应用“分部积分法”细致地做了全面检查改算,得出一些十分意外惊人的结论:(1)确认电流不是正电荷移动,而是负电荷向电流假定的相反方向移动,这个基本实验结果和事实因而获得理论上的确认,从理论的源头上,论证了人类文明进入电时代的活动主力军的确是负电子,而不是正电子。(2)不存在反物质世界。今天虽然已发现反质子、反中子、反第二、三、四号原子核,但绝不会长时间稳定地存在一个反质子居中,围绕着一个正电子的“反氢原子”,因而不可能存在由“反物质”组成的“反物质”世界。我们确认自然界能够大量存在的“反物质”结构只限于“正负电子对(Positronium)”。

 今天原子物质世界都是主要由质子、中子、介子等组合成的正型原子核和外层围绕着的负电子所形成的结构。那么是不是有一个反质子居中而围绕着一个正电子的“反氢原子”,甚至由轻到重的各种“反原子”和由它们组成的“反物质”世界?自从1928年狄拉克(Dirac)从理论上首次论证了正电子的存在,1932年安德森(Anderson)在实验室中发现了狄拉克所预言的正电子,1955年美国物理学家用人工的方法获得了反质子;此后,寻找“反物质”的研究更是不断推进。1995年开始,欧洲核子研究中心、美国费米国立加速器实验室等不少科学研究实验室的科学家宣称制造出了反氢原子,但均不可能稳定地长时间存在;如果没有天体物理学上得到的真实、系统性的证据支持,随便猜测“反物质”世界必然存在于遥远的宇宙天边,这就类似于在人间谈论鬼世界。

 《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书[1],在为回答“正电子被认识出的机会为什么远比负电子少?”这个问题查出一个主要缺口后,顺着这个缺口,在电子必有体积的基础上,同样运用分部积分法修订了史瓦西(Schwarzschild)藉以推导相对论里带电体动力学的“最小作用原理”(Principle of Least Action)的演算细节,改正了这个动力学公式里一项的正负号,确切论证一个反质子居中围绕着一个正电子的“反氢原子”不能长时间稳定地存在;因而从经典理论上指出“反物质”世界不可能真实存在。

 书中[1]运用史瓦西(Schwarzschild)的“最小作用原理”(Principle of Least Action)将力学上适用于任何机构系统的最普遍变分原理运用到电磁场介质里带电荷质体的相对论动力学上,导出在电磁场里带电荷质体的相对论动力学方程为:

  (1)                          

 相比传统结果[2],这个方程将右方的正号“+”改正成了负号“-”;这是因为在得到这个结果的计算过程中要计算积分:

     

传统计算结果[2]同样犯了将以密度 ρ 表示的电荷轻率地强制性化为集中在一点的总电荷e 的毛病,它抹煞一个重要事实,即电磁场强度在电子内部是一个变化函数。所以必须同样依《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书[1]中处理同类积分所做的分部积分处理。感兴趣想进一步了解这个处理方法的读者可以取索末菲著作《Lectures on Theoretical Physics, Vol.Ⅲ, Electrodynamics》[2]和《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》[1]对照细读,看看书[1]中提出的“分部积分法”过程是否合理,是否可以置之不理。

    虽然我们的计算结果只将方程(1)右方的正号“+”改正成了负号“-”,但是重要结论马上显出。因为电子以外的电荷为零,史瓦西“最小作用原理”对多个正、负电荷质体组合成而存在的荷电个体同样适用。每个带电体的相对论动力学基本方程仍然是(1)式,从中不可避免地得到一个重要结论:在带电体本身的运动不足以影响外场的情况下,当电荷e 为“-e”时其动量是逐渐增大的;当电荷e 为“+e”时其动量是逐渐减小的。一个反质子居中围绕着一个正电子的“反氢原子”就好像一个小孩玩的不倒翁倒立在桌面上,它必然会自动翻跟斗正立起来。这就是“反氢原子”不可能长时间存在的原因,也就是“反物质”世界不可能存在的大道理。

参考文献

[1] 董俊,董纳,《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》 [M]. 英国环球出版社,2025

[2] A.Sommerfeld , Lectures on Theoretical Physics, Vol.Ⅲ, Electrodynamics [M] ,New York: Academic Press INC.,1956,242-243  

《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书可以在国内京东、淘宝、微信小店等平台上购买:

1. 京东:

https://item.jd.com/10208406913988.html?sdx=ehi-lLxFuZiE6JnKYYtYjMApsTOYAAMrsmpJuahNZNuIPe_RLJtU5XvmpE3lVmKT

2. 淘宝:

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=1012109824568

3.微信:

https://store.weixin.qq.com/shop/a/McoXiSEWYzrVUpI

image.png

 

转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自董俊科学网博客。

链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3349446-1558851.html?mobile=1

收藏

下一篇
当前推荐数:0
推荐到博客首页
网友评论0 条评论
确定删除指定的回复吗?
确定删除本博文吗?