光子與引力子誰更小?
光量子,簡稱光子,是傳遞電磁相互作用的基本粒子,是一種規範玻色子
如果光子包含的質量達2×10^-47克,則在實驗室條件下可以探測到與靜電學中庫侖平方反比律的偏差,一名相當仔細的大學生在大學的物理實驗室中就能做到這一點。即使假設光子的質量為10^-48克,地球磁場的形狀也會有所不同,並且是可以測得出來的。與其他粒子的質量相比,這種質量上限已經小得令人難以置信,致使戈德哈貝爾和涅托發現,先前發表的某個估值是錯誤的:如果採用同樣的公式和數字,它差不多大了100萬倍。而那個錯誤結果發表後,從來就沒有人注意過。引力子,又稱重力子,在物理學中是一個傳遞引力的假想粒子(目前仍未知是否真正存在)。兩個物體之間的引力可以歸結為構成這兩個物體的粒子之間的引力子交換。從來沒有人看到過引力子,或者需要用這種粒子來解釋任何自然現象。1974年前後,戈德哈貝爾和涅托也對有質量的引力子的探索情況作了簡介。儘管沒有任何一種量子引力理論可加以利用,他們還是斷定下一步最值得做的,是應該確認是否有一種實驗能決定引力子一定有質量,或者一定沒有質量。為了稱出引力子的質量,利用了宇宙中一些最大的物質集團——星系團,人們相信這種星系團是由組成它們的恆星和星系的引力作用而集聚在一起的。
如果引力產生於一種有質量的粒子,那麼它就不可能在所有的尺度上滿足平方反比律的變化特性。在某個臨界距離上,一旦粒子到達海森伯不確定原理所容許的極大距離,這種變化規律必然開始遭到破壞。在戈德哈貝爾和涅托研究的那些星系團中,星系之間的典型距離為11.8萬秒差距,而最大距離為58萬秒差距。
在這些尺度上,引力的平方反比變化規律並沒有表現出任何異常,由此得出的結論是,引力子質量的上限2×10^-62克。順便指出,這樣一個上限要比目前最好的光子質量上限4×10^-48克更為嚴格,後者也是由戈德哈貝爾和涅托確定的。
本題不好回答,先得搞定三個潛在問題:這「二子」,①各有什麼性能?②各自如何產生?③需要載體么?不妨順藤摸瓜,仔細捋一捋。然後可以經典力學,做一基本估計,僅供參考。
首先討論一下,光子究竟是什麼。
根據靜電場方程▽●E=ρ/ε0與▽×E=0,電磁波有向外法向輻射的推壓力,即光壓。那麼光波推壓誰呢?顯然,電磁波直接在真空中傳播,最大可能是推壓真空介質。
我們知道,光波來自電荷諧振子的電磁振蕩。這種震蕩不斷擠壓最直接的,就是附近的真空介質圈,如同一石激起千層浪,真空介質圈之間依次擠壓,把光能傳向遠方,由近及遠,其光壓/光能/光頻,逐漸漸弱。
電磁震蕩一個周期的輻射能,就是一個光子,其能量E=hf=hc/λ,其波長λ=c/f。
不受電磁振蕩作用的真空介質,是能量最低的物質波。真空物質波一個波長,或量子,簡稱空子。
宇宙微波背景輻射,是電磁波輻射能消耗殆盡的物態,不妨近似看作真空物質波,波長7.35cm,溫度T=2.725K,作為空子的質量m=3kT/c2≈1.25×10^-39kg。
嚴格地說,這是電磁輻射的最低能量子或光量子與空子的耦合質量,這是真正的光子質量,這就回答了本題的光子尺度。
下面輪到引力子,究竟是個什麼鬼??。
根據靜磁場方程▽●E=0與▽×E=μ0j,引力波有向外切向輻射的吸引力,即靜磁力。那麼,引力波吸引誰呢?顯然,引力波直接在真空介質中傳播,最大可能吸引真空介質。
我們知道,一塊磁鐵,其引力磁化了附近真空介質圈,由近及遠,逐漸漸弱。那麼,磁鐵的引力機制是什麼?據說是若干電荷的有序排列,我們信以為然。
無序的電子有引力么?根據萬有引力定律,當然有。那麼,電子的引力機制是什麼?
不妨類比龍捲風的引力機制。由於環境物質能量分布不均衡提供了切向加速度或向心力,導致氣流渦旋。
電子,很可能是由於能密梯度分布不均衡,所引起的光速旋轉的若干空子密集群,產生了電子質量9.1×10^-31kg,產生電子的萬有引力。
假設,引力子是電子與空子之間耦合的萬有引力,則按引力公式F=Gmm"/r2,其中m是電子質量,m"是空子質量,電子經典半徑r=2.18×10^-15m。則F=6.67×10^-11×9.1×10^-31×1.25×10^-39/(2.18×10^-15)2=1.28×10^-50N,對應的引力勢能Ep=Fr=1.28×10^-50×2.18×10^-15=2.79×10^-65J,對應的引力子質量m=E/c2=3.1×10^-50kg。
小結:耦合光子的最小質量是1.25×10^-39kg,耦合引力子的最小質量是3.1×10^-50kg。即耦合光子比耦合引力子大1000億倍。
這個問題本身就有問題,而且不止一個問題。
光子是什麼?是傳遞電磁相互作用的光量子。引力子是什麼?既然光子傳遞電磁相互作用,類比一下,引力子傳遞萬有引力相互作用。
現在對萬有引力的認識尚不如對電磁相互作用的認識,引力子存在不存在還是一個問題呢。
既然對引力子的認識還遠遠不足,就不能拿它和光子比大小。不過,其他粒子之間可以比較大小嗎?比如質子、電子、中子,誰大誰小?
沒有猜錯的話,題主要比較的是它們個頭的大小,可是粒子之間誰的個頭大誰的個頭小至少現在無法回答。它們長得什麼樣,誰也不知道;它們的尺寸是多少,沒有確切的數值。有一些文獻會給出一些粒子的半徑,需要注意的是,那並不是粒子的真正半徑,而是目前的手段能夠得到的它們半徑的上限。既然如此,至少目前誰大誰小是無法比較的。
引力子就是不存在的東西。不存在的東西怎麼比大小。
楊春華統一場論 光子是電磁波和引力波的共振波。這個概念是楊春華先生首創的,具有獨立的知識產權。
楊春華先生認為,引力子是人為創造的物質,並不符合客觀實在。引力是一種勢能,他就在哪兒並不需要傳播。
楊春華統一場論對引力的定義 引力是物質引力能的映射。
在標準粒子模型中,人們發現的61種基本粒子里並沒有引力子,因此引力子目前仍然只是人們的假設,但從量子力學上來看,引力子必然存在,它與光子的行為非常類似,以傳遞引力能量而存在,至於大小,人們對光的認識從光,到光子,再到現在的光粒子,有不同的認識,一般只討論它的波長不論大小,但近年來,物理學上認定光子是一種玻色子後,也有人提出了光粒子的大小,至於和引力子誰更小,抱歉,不知道
所謂引力子只不過是某些物理學家以為引力是交換引力子而臆想出來的產物,根本就不存在 ,力根本就無需交換粒子!宇宙中最小的粒子就只有兩個:質量點和能量點-光子,絕不會再有第三個點粒子。
光線會受到引力的影響比如黑洞
,證明引力子更小,因為這證明光子無法完全順利穿越引力子的間隙!
光子是宇宙最小的基本粒子。
沒有引力子,引力子不存在。
引力的本質是時空彎曲效應。
質量本是內稟時空彎曲效應。
引力波是質量體的運動效應。
最典型的引力波是潮汐效應。
只不過潮汐效應周期有點長。
科學界測到的引力波周期短,
雙星體互相吸引旋轉距離遠,
質量大,所以能夠被檢測到。
肯定是光子更大,如果引力子是地球,光子就是整個宇宙。引力子就是組成空間的最原始的物質,它小到了不產生阻擋力的地步,你想它不能減小物體運動的慣性力。它小的很意識和時間那樣,可以說小到了無限小,恐怕人類永遠發現不了它。但是它在起主宰宇宙和宇宙之外的作用。
你陷進去了。引力不是物質形態,它是星系與星系相互作用的力,這個力在牛頓之前早已存在,牛頓探討到這個力之後,給它命個名叫「萬有引力」。為什麼叫「萬有」呢?因為萬事萬物都在相互作用,你也就不可能命名個太陽力、銀河力,想來想去還是用「萬有」恰當。
光子是中性的,具有波粒二重性,就說明比粒子更小的是波。
推薦閱讀:
※科學網—二、順理成章的統一呼聲
※數學是不是科學?
※開放科學之Elsevier --- 一個綁架科學的商業模型
※液體的10個不可思議科學使用技巧
※我們經常聽的一些學習方法上的建議!科學檢證,是李逵還是李鬼?