【摘 要】庫侖定律，洛倫茲定律和萬有引力定律是現(xiàn)代科學(xué)的三大支柱，這三大定律基本上都是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)并在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，沒有人可以告訴你為什么會這樣。在本文中，通過四維電旋的數(shù)學(xué)模型，我們用幾何推理結(jié)合程序計(jì)算的方法，從原理上推導(dǎo)出這三大定律，從而解開物質(zhì)世界的神秘面紗，所有這一切都?xì)w功于一個合理的四維電旋的數(shù)學(xué)模型，那么這樣的理論有什么意義？簡單地來說，它就是愛因斯坦和霍金等人孜孜以求的大統(tǒng)一場理論的雛形。事實(shí)上剩下的強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力在電旋模型中也得到定性的解釋。

【關(guān)鍵詞】電旋 靜電力 洛倫茲力 萬有引力 時間 PACS：10， 20， 30， 40

1 引言

本文以四維電旋理論為出發(fā)點(diǎn)，探討了基本粒子的深層構(gòu)成。依照所建立的四維電旋的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出靜電力公式，洛倫茲力公式，以及萬有引力公式。并由此引出對量子糾纏，超導(dǎo)，黑洞，宇宙大爆炸，超新星爆發(fā)，時間序列等一系列現(xiàn)象的解釋。

本文共分為十章，現(xiàn)介紹如下：

（1）電旋：首先從氫原子核外電子的分布規(guī)律與光速的不可超越性出發(fā)推導(dǎo)出四維空間的存在，并結(jié)合連續(xù)性方程建立了四維電旋的數(shù)學(xué)模型，描述了電旋中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方式，定義了用以描述它的“面速度”和“自偏轉(zhuǎn)加速度” 概念，討論了電旋內(nèi)部力的平衡，以及由此引發(fā)的電旋的裂解和融合現(xiàn)象，對應(yīng)于超新星爆發(fā)和黑洞這兩種天文現(xiàn)象。

（2）面速度的疊加：詳細(xì)推導(dǎo)面速度疊加之后的夾角余弦的表達(dá)式。

（3）電旋的有效質(zhì)量和電旋的量子化：提出有效質(zhì)量和有效密度的概念，并據(jù)此推導(dǎo)電旋的有效質(zhì)量分布規(guī)律，根據(jù)分布規(guī)律，劃定希格斯區(qū)，在內(nèi)希格斯區(qū)，給出強(qiáng)相互作用力與弱相互作用力的解釋。 通過庫倫常數(shù)和真空磁導(dǎo)率的約束，初步估算出一個電旋的實(shí)際質(zhì)量，在電旋的量子化部分，通過對碳燃燒反應(yīng)的分析，導(dǎo)出能量粒子的存在。

（4）靜電力： 首先對電旋的“受力”做出定義，指出電旋因?yàn)椤俺跏紶顟B(tài)”的參數(shù)發(fā)生改變而受到力的作用。依此定義推導(dǎo)出兩電旋在一定距離下的受力規(guī)律，通過程序計(jì)算，以及對計(jì)算結(jié)果的繪圖。得到如下結(jié)論：距離大于平衡距離rp，則同性電旋之間的作用力為斥力，異性電旋之間的作用力為吸力。在遠(yuǎn)場表達(dá)式與庫倫定律完全一致。距離小于平衡距離rp，異性電旋之間呈現(xiàn)出急劇增大的斥力，這是保持電旋穩(wěn)定存在的力量。而同性電旋之間則呈現(xiàn)出急劇增大的引力，最終融合成一個電旋，這是黑洞現(xiàn)象產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)。

（5）洛倫茲力： 首先定義“磁現(xiàn)象”為電旋的進(jìn)動。并以此推導(dǎo)出兩個運(yùn)動電荷之間的受力，其大小與方向和洛倫茲定律完全符合。

（6）質(zhì)量共享：電旋通過“質(zhì)量共享”降低勢能而穩(wěn)定存在。通過“支電旋”和“干電旋”的概念對正負(fù)電子形成過程進(jìn)行分析，并通過這種結(jié)構(gòu)來解釋為什么正負(fù)電旋相遇會發(fā)生“湮滅”現(xiàn)象，并產(chǎn)生電子中微子，討論了中微子的10電旋結(jié)構(gòu)以及中微子聚變與地?zé)嶂g的聯(lián)系。

（7）各種物理現(xiàn)象：通過電旋來解釋各種物理現(xiàn)象，包括電磁波，光化現(xiàn)象，電子云的形成，電子的自旋，泡利不相容原理和洪特規(guī)則，離子鍵、共價鍵、和金屬鍵的形成與原子得失電子的能力是怎樣形成的，超導(dǎo)現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)，量子態(tài)，量子糾纏現(xiàn)象和真空縱波，初步詮釋人類意識產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（8）時間和慣性，通過觀察宇宙電旋中單個粒子在四維方向的運(yùn)動路徑，也就是流體力學(xué)中的“跡線”來解釋時間的含義，指出第四維方向，既是空間軸，又是時間軸。通過分析中微子的超光速數(shù)據(jù)來說明客觀速度和觀測速度之間的差別，通過追趕時間的概念來解釋光速恒定的原因以及相對論中的時間稀釋現(xiàn)象，解釋了慣性形成以及在光化現(xiàn)象下慣性質(zhì)量變小的原因。

（9）宇宙電旋和電旋宇宙：提出上位宇宙和下位宇宙的概念，通過宇宙電旋的特性來解釋有關(guān)宇宙大爆炸和超新星爆發(fā)，原始星系的形成，宇宙膨脹，通過宇宙電旋的自偏轉(zhuǎn)加速度替代暗物質(zhì)來解釋星系自轉(zhuǎn)問題等。

（10）萬有引力：通過引力場的四維偶極子模型的分析，以及通過對時間跡線的積分計(jì)算出萬有引力的公式。

2 電旋

2.1 空間第四維

氫原子外電子分布的角分布幾率為在 l=0，m=0 時，幾率是： 在這種量子態(tài)下，任何時刻我們在任意一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)電子的概率是相同的。假定在T0時刻，我們在a點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了電子，以球心為頂點(diǎn)，以過a點(diǎn)的半徑為軸，取椎體區(qū)域，使得它體積為總體積的1%，稱之為p區(qū)域，則在任何時刻，我們在p區(qū)域找到電子的概率也是1% 。假定光從a點(diǎn)運(yùn)動出p區(qū)域所需要的最短時間為t0。按照角分布幾率，在T0+t0/2時刻，我們在p區(qū)域找到該電子的概率為1%，還有99%概率該電子不在p區(qū)域。問題是在T0+t0/2時刻電子又不可能出現(xiàn)在p以外的區(qū)域，因?yàn)殡娮硬豢赡芘艿谋裙膺€要快。這就意味著在T0+t0/2時刻，電子有99%的概率不出現(xiàn)在這個三維空間的任何區(qū)域。那么它只可能是處在其他的三維空間中。所有的三維空間組合在一起就構(gòu)成了四維空間。比照三維軸垂直于平面內(nèi)所有的直線，我們可以給出第四維軸線的特性：它垂直于三維空間中的所有平面。也可以說，它垂直于三維空間中的所有直線。我們把第四維軸向稱為M軸。幾率波是四維空間的連續(xù)運(yùn)動軌跡在三維空間的截圖。

2.2 電旋的設(shè)定

電荷是一種四維空間漩渦，我們把這種四維空間漩渦稱為電旋。

微觀粒子由正負(fù)電旋構(gòu)成。一個正電旋由兩個部分組成，一個收斂部從負(fù)M軸方向向正M軸方向旋進(jìn)，經(jīng)過元點(diǎn)——也就是漩渦最窄處，向M軸正向以相同旋轉(zhuǎn)方向旋出，構(gòu)成一個對稱的發(fā)散部。這兩個部分一起構(gòu)成一個完整的正電旋。而負(fù)電旋則正好相反。一個電旋所表現(xiàn)出的電量就是一個電荷。構(gòu)成四維漩渦的介質(zhì)稱為真空零點(diǎn)質(zhì)，意思是負(fù)載真空零點(diǎn)能的那種質(zhì)點(diǎn)。零點(diǎn)質(zhì)粒子的直徑和質(zhì)子的直徑的比例等同于質(zhì)子的直徑與整個宇宙的直徑的比例。按照四維電旋繞M軸的旋轉(zhuǎn)方向不同分為：左旋正電旋，右旋正電旋，左旋負(fù)電旋，右旋負(fù)電旋。宇宙是一個巨大的電旋，稱為宇宙電旋。一個右旋的宇宙電旋中產(chǎn)生的電旋都是左旋的，在左旋宇宙中，存在的電旋都是右旋的。

右旋正電旋收斂部中的單一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡如下：從三維空間看向球心，質(zhì)點(diǎn)以速度v在半徑為r的球面上運(yùn)動，在作圓周運(yùn)動的同時，還具有一個圍繞過自身的半徑作右旋偏轉(zhuǎn)的加速度，稱為自偏轉(zhuǎn)加速度。圓周運(yùn)動的加速度和自偏轉(zhuǎn)加速度的值相同。自偏轉(zhuǎn)加速度使得速度V繞著半徑r向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)。以受觀察質(zhì)點(diǎn)當(dāng)下的位置為圓心，在球面上畫一個圓，把位于圓周切線上的那些具有指向圓心的自偏轉(zhuǎn)加速度的切向速度看成一個集合，把這個圓的半徑逐漸縮小至一個點(diǎn)，這個點(diǎn)上的所有切向速度的集合就是它的面速度。所以面速度是一組速度，是把所有具有指向半徑方向的自偏轉(zhuǎn)加速度的速度集中起來加以處理。而組成面速度的那些切向速度就稱為該面速度的基速度，基速度對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)稱為分質(zhì)點(diǎn) 。規(guī)定面速度的方向與該點(diǎn)的徑向速度同向。面速度是四維漩渦區(qū)別于三維漩渦的主要特征。

2.3 電旋的數(shù)學(xué)模型

建立電旋的數(shù)學(xué)模型的主要依據(jù)為：

（1）電旋是四維漩渦，隧穿效應(yīng)決定了它的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)當(dāng)具有與立軸漩渦速度函數(shù)類似的表達(dá)式。

（2）速度表達(dá)式要符合連續(xù)性方程。

（3）洛倫茲力決定在遠(yuǎn)場處，徑向速度反比于R的三次方。

（4）考慮面速度的描述。

據(jù)此我們先給出切向速度與徑向速度的表達(dá)式：

正電旋的發(fā)散部：

電旋的切向速度與徑向速度為：

以下我們通過連續(xù)性方程來導(dǎo)出M軸向速度以及密度的分布函數(shù)：

四維柱坐標(biāo)系的散度表達(dá)式為：

連續(xù)性方程為：

所有的速度與θ，β，以及時間t無關(guān)

切向速度是面速度，沿著各個方向都有基速度，故而對連續(xù)性沒有影響。

物質(zhì)導(dǎo)數(shù)

，將它代入連續(xù)性方程整理得：

略去中間過程，最終得到如下正電旋的數(shù)學(xué)模型：

在發(fā)散部，M>0，

從密度函數(shù)可以看出電旋密度的變化：隨著半徑的減小，密度逐漸增大，在M軸的變化規(guī)律為，越靠近元點(diǎn)。密度越大。

其他部分以此類推。

無論是正電旋還是負(fù)電旋，電旋內(nèi)部密度的分布形態(tài)是相同的，都是越靠近元點(diǎn)，密度越大，半徑越小，密度越大。

2.4 電旋中質(zhì)點(diǎn)的受力分析

a.切向速度所導(dǎo)致的力的平衡：

右旋電旋a中的質(zhì)點(diǎn)具有兩種向心加速度，一是以ra為半徑繞球心圓周運(yùn)動的向心加速度，二是繞M軸的圓周運(yùn)動半徑的長度等于ra的自偏轉(zhuǎn)加速度。 它所需要的向心力為：

而該點(diǎn)壓強(qiáng)對半徑的導(dǎo)數(shù)的負(fù)數(shù)就是電旋對質(zhì)點(diǎn)的作用力，通過簡單計(jì)算可知，這個力的大小也是

所以，電旋壓強(qiáng)梯度對質(zhì)點(diǎn)的作用力恰好提供了向心加速度與自偏轉(zhuǎn)加速度。

指向球心的壓力怎樣轉(zhuǎn)化為垂直方向的自偏轉(zhuǎn)加速度？

壓迫一個裝滿水的密封塑料袋，水袋就會向兩側(cè)膨脹，繼續(xù)加壓，比較薄弱的一側(cè)就會破裂，水會從這個方向噴出去。噴出去的水就獲得了一個垂直于施壓方向的加速度，這就是液壓的作用。自偏轉(zhuǎn)加速度的獲得與之類似。在一個左旋的宇宙中，會形成右旋的電旋，是因?yàn)樗俣扔覀?cè)相當(dāng)于水袋比較薄弱的那一側(cè)。

形成四維漩渦的真空零點(diǎn)質(zhì)是一種理想流體，流體內(nèi)部的壓強(qiáng)可以均勻傳遞。自偏轉(zhuǎn)加速度的方向是垂直于速度方向且同時又垂直于半徑的。這一點(diǎn)對原始星系的形成時具有決定性的作用。

b.徑向速度所導(dǎo)致的力的平衡：

據(jù)此可知該點(diǎn)的受力為

在該點(diǎn)的徑向加速度為：

可見靜止情況下，電旋a遠(yuǎn)場中的任意一點(diǎn)的徑向速度壓力差完全用作提供質(zhì)點(diǎn)的徑向加速度。

c.M軸速度所導(dǎo)致的力的平衡 ——電旋內(nèi)部的兩種擠壓力：

M軸流速表達(dá)式為：

M軸流速的特點(diǎn)在于渦核半徑以內(nèi)的速度極大，渦核半徑以外的速度急劇下降，故而我們不再以遠(yuǎn)場來考慮它。

據(jù)此可知：

1）該點(diǎn)沿著半徑方向的受力為

以上結(jié)果中符號為負(fù)，表示frm 是一個指向球心的力，并且沒有相應(yīng)的沿著半徑方向的加速度與之對應(yīng)，這個力的作用對應(yīng)于密度沿著徑向的分布。換句話來說，M軸流速的徑向壓力的作用就是擠壓空間零點(diǎn)質(zhì)，使它的密度增大，這是密度隨r而變的原因。被擠壓的零點(diǎn)質(zhì)形成斥力，與frm 達(dá)成平衡。

2）該點(diǎn)沿著M軸方向的受力為

變形為：

該點(diǎn)的M軸加速度為：

其中： 恰好為該點(diǎn)的M軸加速度提供作用力，剩下的 項(xiàng)是一個指向元點(diǎn)的M軸向力，因?yàn)?是負(fù)值。這個力的存在使得質(zhì)量在M軸方向發(fā)生堆積，越靠近元點(diǎn)密度越大，密度函數(shù)隨M而變。被擠壓的零點(diǎn)質(zhì)形成斥力，與fm 達(dá)成平衡。

所以在電旋中存在兩種力，一種是沿著半徑的擠壓力一種是沿著M軸指向元點(diǎn)的擠壓力，這兩種力的存在使得在電旋的渦核半徑以內(nèi)密度隨著半徑的減小而增大，并且越靠近元點(diǎn)，密度越大。由M軸流速所引起的兩個方向的擠壓力統(tǒng)稱為電旋的真空預(yù)應(yīng)力。

4 討論部分

4.1 電旋的裂解和融合

從密度函數(shù)的表達(dá)式和真空預(yù)應(yīng)力的表達(dá)式來看，密度與力不是線性關(guān)系。不同的密度對應(yīng)的彈性模量不同。

宇宙電旋的不同位置，ρ0的值是不同的，密度不同意味著彈性模量有區(qū)別，電旋內(nèi)部發(fā)生質(zhì)量堆積時與之對應(yīng)的M軸流速函數(shù)隨之變化。常數(shù)a以及渦核半徑rm都會發(fā)生變化。正負(fù)電旋通過質(zhì)量共享（祥見《質(zhì)量共享章節(jié)》）降低系統(tǒng)勢能，形成穩(wěn)定的基本粒子。在這個過程中正負(fù)電旋的共享位（比如化學(xué)鍵，核鍵之類）極大地降低了系統(tǒng)的勢能，這種質(zhì)量共享狀態(tài)阻止a與rm的變化，因而在電旋內(nèi)部產(chǎn)生排斥力而提高系統(tǒng)勢能。隨著ρ0逐漸降低，這種勢能的增加將會超越質(zhì)量共享所降低的勢能，此時共享位斷裂，粒子解體，電旋在巨大的內(nèi)應(yīng)力的作用下發(fā)生電旋裂解。當(dāng)一個星球上的物質(zhì)開始發(fā)生電旋裂解時，超新星爆發(fā)就隨之產(chǎn)生。

反過來在宇宙電旋的收斂部將發(fā)生電旋的融合現(xiàn)象（電旋的融合現(xiàn)象詳見靜電力章節(jié)）。這兩種突變在宇宙中就對應(yīng)于超新星爆發(fā)與黑洞這兩種天體現(xiàn)象。簡單來說，在宇宙電旋的收斂部，主要發(fā)生的是電旋的融合，越靠近元點(diǎn)，電旋的融合度越高，越過元點(diǎn)以后，進(jìn)入發(fā)散部，主要發(fā)生的是電旋的裂解。

4.2 宇宙大爆炸和超新星爆發(fā)

第一次的電旋裂解產(chǎn)生了宇宙大爆炸，一個原始的三維宇宙由此誕生。在原始宇宙中正負(fù)電旋通過質(zhì)量共享，極大地降低了粒子的系統(tǒng)勢能，形成穩(wěn)定存在的基本粒子。電旋在形成基本粒子之后處于穩(wěn)定的低勢能狀態(tài)。隨著原始宇宙在宇宙電旋的發(fā)散部沿著M軸正向運(yùn)動，體積膨脹，基本粒子相對于周邊環(huán)境來說勢能越來越高，當(dāng)勢能升高導(dǎo)致共享位破裂，電旋也將會發(fā)生裂解。一座星球的物質(zhì)發(fā)生電旋裂解時，將會釋放出巨大的能量并形成新型的物質(zhì)粒子，這就是超新星爆發(fā)現(xiàn)象。所以，組成我們現(xiàn)在所熟悉的物質(zhì)的基本粒子是超新星爆發(fā)所產(chǎn)生的粒子，而不是宇宙大爆炸初始產(chǎn)生的物質(zhì)。

5 結(jié)語

電旋的速度函數(shù)與密度函數(shù)與自然界的各種現(xiàn)象密切相關(guān)，下面我們做一個整理，列出與各個速度函數(shù)對應(yīng)的物理現(xiàn)象，方便對后文的理解：

切向速度—— 靜電力，化學(xué)鍵的形成（質(zhì)量共享），星系的形成， 星系自轉(zhuǎn)問題（以自偏轉(zhuǎn)加速度取代暗物質(zhì)效應(yīng)來解釋星系自轉(zhuǎn)問題），黑洞（電旋融合）。

徑向速度——洛倫茲力，磁現(xiàn)象，電磁波的形成，基本粒子的自旋，超導(dǎo)現(xiàn)象，宇宙膨脹等。

M軸向速度，密度函數(shù)——萬有引力，光速恒定現(xiàn)象，時間，時間稀釋效應(yīng)，希格斯區(qū)，宇宙大爆炸，超新星爆發(fā)等。

作者簡介：顧飛（1970—），男 ，漢族，江蘇淮安洪澤縣人，南京大學(xué)，本科畢業(yè)，北京世標(biāo)認(rèn)證中心有限公司，高級工程師，學(xué)士學(xué)位，理論物理。