陳金林

（昆明市環(huán)城東路455號12棟206，云南 昆明 650000）

物質場論

陳金林

（昆明市環(huán)城東路455號12棟206，云南 昆明 650000）

文章認為物質是以場的形式存在，并通過輻射時空波作用于其他物質。這種作用包括在文章中討論的量子疊加原理和相對論中的時空相對性原理。

物質場；時空波；量子態(tài)疊加；時空相對性；時間場；空間場

科學技術發(fā)展至今，人們認識到了物質的基本組成，并利用發(fā)現(xiàn)的物質組成知識合成物質、加工物質。人們認識到了原子、質子、夸克等基本粒子，但我們不禁要問：最小的基本粒子是什么？物質是無窮可再分的嗎？組成物質的粒子越來越小時我們使用什么辦法去研究它？

1 物質以場的形式存在

雅克比說過：“上帝是一位數學家”?；蛟S世界的本原像他說的那樣最終將使用數學來描述。當使用數學來描述自然規(guī)律時，需要建立一個模型。如果我們考慮組成物質的基本粒子，當基本粒子小的不能再小時，它是什么樣子？一個黑色的、實心的球體嗎？那這個小小的實心的球體又是由什么組成的？顯然，這個問題可以一直問下去而且永無止境。當我們無法再通過設備去研究探測不到的物質時，可能只剩下數學方法可以使用了。

本文認為，物質的基本組成是一種場。物質通過波的方式傳遞著它的作用力。猶如電場產生磁場，磁場產生電場而形成電磁波一樣，物質產生時間場，時間場產生空間場，空間場產生時間場。時間場和空間場交替互相生成而形成波動，向其他物質傳播。這樣的波就叫做時空波，時空波傳播的范圍就是物質場。時間場和空間場交替互相生成而形成波的形式可以用圖1表示。

圖1 時間場和空間場交替互相生成而形成波

圖1中，同心圓的圓心是基本粒子，例如一個質子。基本粒子存在的表現(xiàn)形式的一種就是輻射時空波。時空波的一個周期包括一個時間半周期和一個空間半周期，圖中相鄰的兩個同心圓表示一個時空波周期。

或者時間場和空間場交替互相生成而形成波的形式也可以用另外的波形圖表示法表示，見圖2。

圖2 時間場和空間場交替互相生成而形成波

圖2中物質場中的時空波的每個周期也分為一個時間半周期和一個空間半周期。這樣的物質場導致了量子態(tài)疊加（量子態(tài)疊加原理）和相對論中的時空相對性。正如下文所述。

2 量子態(tài)疊加的形成

如圖3所示，如果圖中同心圓的圓心為基本粒子質子，設一個電子在圖中的A點，由于A點是質子產生的物質場的時空波的空間半周期，A點處沒有時間，只有空間。所以，如果我們判定處于A點的電子的兩個狀態(tài)，自旋向左和自旋向右，這兩個狀態(tài)可以不需要時間的自由變換，因為時間在時空波的另一個半周期B點。這樣就出現(xiàn)處在A點的電子就同時具備這兩個狀態(tài)，出現(xiàn)量子態(tài)疊加。

圖3 物質場中的量子態(tài)疊加

圖3中的B點是時空波的一個時間半周期，在B點不會存在電子，因為那里沒有空間。如果一個電子要從圖中C點到A點，或是從A點到C點，都要經過B點，B點是時空波的一個時間半周期，這會導致這個過程需要一定的時間，但卻不會使得電子處于這個半周期內，因為這里沒有空間。這段時間就是光電效應中光電子逃逸的時間，也是電子躍遷釋放光子的持續(xù)時間。質子形成的物質場輻射的時空波劃分出了不連續(xù)的、量子化空間（量子化軌道）和時間，形成電子能級。

可見，這個模型同時滿足量子態(tài)疊加原理和電子能級、電子躍遷原理。下文將闡述，這個模型還滿足相對論中時空相對性原理。

3 物質場中的時空相對性

討論物質場中時間和空間相對性問題，我們用圖4來說明：

如圖4所示，圖中波浪線表示基本粒子A的物質場形成的時空波。如果B以直線勻速度V向A運動，必然導致B前方的時空波頻率增加，所以對于A來說，B的時間變快了，空間變短了；反之，B的后方體驗到的是B的時間變慢了，空間變長了。這是因為，B向A運動，時空波頻率增強，兩個空間半周期之間的差變小了，距離變短，而兩個時間半周期之間的差也變小了，時間變快；而在B的后方則剛好相反。這和相對論中時空相對性原理得出的結論一致。

圖4 物質場中的時空相對性

物質場理論也符合光速不變原理，如圖4所示，無論B的速度為多少，空間半周期和時間半周期的比值始終為定值，這個定值就是光速。

同時，物質場論也支持愛因斯坦的終極速度預言。速度是相對的，如果沒有參照物就不存在任何速度。如圖4所示，如果B向A加速，由于B的速度是相對A的，B傳遞的時空波使得A感受到B的存在和B的速度。如果B的速度超過光速，B的時空波傳遞就落后于B本身，使得A體驗不到B的存在和B的速度。所以，光速是極限速度，物質的速度不會超過光速是愛因斯坦真確的預言。

我們一直討論的物質場和引力場、電磁場又有什么聯(lián)系呢？其實，物質場是引力場和電磁場的統(tǒng)一。

4 物質場是引力場和電磁場的統(tǒng)一

回到我們關于量子疊加態(tài)的討論，電子在質子形成的物質場中，只要電子處于時空波的空間半周期，電子就會體現(xiàn)出量子疊加態(tài)。質子有引力場又有電磁場，如果我們去掉引力場，只用電磁場也能讓電子和其他更宏觀的物體處于時空波的空間半周期，而使該物體出現(xiàn)量子疊加態(tài)。制造量子相干物體，并使物體處于量子疊加態(tài)是制造量子計算機的必要條件。如果我們不能使納米級的物體處于量子疊加態(tài)，制造量子計算機的可能性就大打折扣了，因為我們沒有足夠的物體制造精度，使得制造的物體有電子那樣的小。這也為我們能使用宏觀物體制造量子計算機的元件提供了又一個理論基礎。

無論電磁場還是引力場都能使物體出現(xiàn)量子疊加態(tài)，他們都具有相同的特征，通過輻射時空波作用于其他事物，都是物質場。

5 結束語

通過本文我們定性的討論了物質場存在的客觀依據：量子疊加態(tài)成因，量子化軌道，時空相對性。并認識到，引力場和電磁場是統(tǒng)一的，都是物質場，都通過輻射時空波作用于其他事物，作為物質基礎形成我們的世界。

1 愛因斯坦.狹義與廣義相對論淺說［M］.北京：北京大學出版社，2006

The Theory of Material Field

Chen JinLin

The article suggests that the material is in the form of field, and effects other substances through space－time wave radiation.This effect includes quantum superposition principle discussed in the article and space－time relativity principle in the relativism.

material field; space－time wave; quantum superposition; space－time relativity; time field; space field

O413

A

1000－8136（2011）03－0120－02