北京快三

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真理的诞生常常是默默平凡的,它必须要经过人类科技长河的反复冲刷和淘洗,更需要接受长时间无数次的锤炼和考验。

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在浩瀚的宇宙中,人类显得分外渺小与短暂。但对真知的渴望使人类无法抑制对宇宙真谛的探索与追求。霍金先生曾指出:“宇宙是由一组可被我们发现并理解的合理的定律所制约的”。在5000多年的文明史中,无数科学前人不断的观察与探求积淀,艰难的推动了科学理念的进步与发展。当前,人类的各项科学文明达到空前的辉煌,各种科学观测手段的推陈出新,使宇宙本质的揭示成为可能。出生于浙江青田的吴东敏先生是一个坚定的辩证唯物主义哲学的信奉者与实践者,他在自然科学中涉猎很广,颇具造诣。从2003年,学习研究霍金的著作《时间简史》开始,他对天体力学、天体物理学、原子物理学、原子核物理学、量子力学等许多学科的本质问题和近代科学400年来的物理难题重新梳理整合,创造性的提出了“两种基本粒子,三种基本物质结构”的理论学说,解释了一系列物理难题并揭示了宇宙的秘密。

北京艺术与科学电子出版社2011年3月出版了吴东敏先生编著的《宇宙的真谛》一书,该书是一本有着重要参考价值的科技作品,宣告了“吴氏二粒三构”学说的横空出世。作为一名传统经典的绝对“空间-时间-物质”观念的坚决拥立者,吴东敏先生著作的问世,让人们拿到了破译宇宙密码的金钥匙,可使很多物理界疑难问题从此迎刃而解。

“以太”

吴东敏从开始研究霍金的《时间简史》以来,通过多年的努力总结,不知不觉地形成了“两种基本粒子,三种基本物质结构”的理论学说。我们所认识的宇宙最小单位从细胞发展到分子、原子、质子、中子、电子等直至夸克,因此有专家推论,宇宙物质的最小单位是无限可分的。对此,吴东敏先生有不同的见解。他认为:宇宙物质的最小单位不可能无限可分,不可再分的终极粒子一定存在,那就是“以太粒子”与“光粒子”。两种粒子是构成宇宙一切结构的基本材料。
从“近代科学始祖”笛卡尔最早将以太引入科学里来,17世纪到19世纪,一大批著名的科学家都支持与推动了“以太论”的发展。但遗憾的是由于“以太论”不够成熟,模型与性质都没有搞清楚,出现了很多的问题,引起了较大的争议。后来迈克尔逊和莫雷的实验促生了爱因斯坦的相对论。相对论告诉大家,只要人们愿意抛弃绝对时间观念的话,“以太”就显得无足轻重。从此,以太被整个科学世界束之高阁了。

吴东敏告诉《中国科技财富》:近400年以来的一大批著名科学家相信并应用“以太”解释物理难题不会是毫无道理的。被称为否定以太存在的“迈克尔逊―莫雷光速测量实验”的结果存在争议,不能当证据。爱因斯坦这位伟大的思想家、科学家已经被神化了,不能因为他不喜欢“以太”,我们就来否决以太。二粒三构理论认为:以太粒子是暗物质粒子,呈球状,它不会辐射,携带微量的正电;以太的荷质比很小,两个以太粒子的接触显示极微小的引力,一个以太粒子可以在另一个以太粒子的表面滑动,它是构成一切结构的基本材料之一。

光子也是宇宙结构的基本粒子。牛顿曾认为:光的微粒像一颗颗小弹丸一样,进入人的眼睛,冲击视网膜,使人因此有了视觉。吴东敏对此颇不以为然。

“光子”

近代数百年来,科学家积极从事光的本性问题的探索。他们从光的众多现象中发现了光具有粒子性与波动性,称为光的波粒二象性。

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宇宙研究思考试题 ——来自吴东敏的提问

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???? 在《宇宙的真谛》一书的前言中,吴东敏向从事最前沿科学研究的物理学家们提出如下挑战性的疑难问题:

?? 1,为什么强核力的作用那么短程?(约为2.0×10^-15m之内,核子直径约为1,6×10^-15m) 如果两个核子稍微离开,强核力为什么立即消失?强核力的本质是什么?为什么强核力有渐近自由的性质?

?? 2,以氦原子核(α粒子)为例,请计算出它的质子与中子之间的万有引力;质子与质子之间的库仑斥力;质子与中子或中子与中子之间的核力;然后进行比较,以了解它们之间相差的悬殊性。

?? 3,为什么聚变反应能释放巨大的能量?核能的本质是什么?

?? 4,为什么弱核力的作用比强核力更短程?为什么弱核力比万有引力大得多?弱核力的本质是什么?为什么弱作用宇称不守恒?

?? 5,为什么宇宙中只形成原子而不能形成反原子?(从原子的本质结构及其性质来解释)。

?? 6,你知道可见光子,伽马光子,激光光子的内部结构吗与性质吗?

?? 7,为什么光具有波粒二像性?请从光的内部结构特性来解释。

?? 8,光(包含电磁波)辐射为什么具有能量?光为什么能长距离长时间辐射?

?? 9,在白炽灯发光的时候,你知道从钨丝里发出的光是来自何方?白炽灯熄灭后,光到哪里去了?

?? 10,LED光源(发光二极管)是怎样发光的?描述电变成光的过程?

?? 11,蜡烛燃烧是化学反应,蜡烛发出来的光来自何方?它是如何发光的?

?? 12,原子如何发光?一切发光现象的共同之处在哪里?

?? 13,电磁波的热效应随着波长的增大(从可见光到近红外,远红外,微波)越来越明显,为什么?但到了波长更长的无线电波段,波长更大而没有感觉到有更大的热效应?

?? 14,分子的无规则运动叫热运动,热来自哪里?“温度”的真正本质是什么?

?? 15,为什么导电性能好的金属,它的导热性也好(比如:金,银,铜,铝)?而非金属的导电导热性能差?

?? 16,为什么迈克尔逊和莫雷在1887年的实验(简称MM实验),不能作为证明“以太”不存在的实验证据?(实验结果的解释争论了18年,导致了相对论的产生,宣判了“以太”的死刑。)

?? 17,为什么声音的传播速度那么慢,光的传播速度那么快?你能说出它们的传播过程和实质吗?

?? 18,电场,磁场,引力场是什么样的物质?它们有何区别?

?? 19,广义相对论预言的“引力波”,为什么至今尚未探测到?

?? 20,科学家掀起的寻找“磁单极子”(磁荷)的狂潮,为什么80年来一直找不到?

?? 21,在你两手上的两块磁铁,当两手靠近时有磁铁相斥或者相吸的感觉,请你说明它们的工作原理,磁力线是什么物质?它是怎样形成的?为什么它有力的作用?

?? 22,在真空中的两片平行的金属板之间的吸引压力(卡西米尔效应)是由平行板之间的空间中的虚粒子的数目减小引起的吗?为什么?你有何不同的见解?

?? 23,导体里的自由电子移动速度很慢,而电流的传导速度却等于光速。如今的世界,电的应用到了相当发达的程度,但是,电流的真正本质问题一直困扰着人类,你能解开这个谜吗?

?? 24,导线作切割磁力线运动,导线的两端为什么会产生电动势?请说出发电机的原理,磁如何变成电?磁和电有何区别?

?? 25,金属罩为什么有电屏蔽作用?说明其工作原理。铜罩或铝罩为什么有磁屏蔽作用?

?? 26,为什么电子束具有波动性?物质波(德布罗意波)的波动性是如何形成的?其波长为什么与动量成反比?

?? 27,为什么有些导体在接近摄氏零下273度(绝对零度-273.15度,即0开尔文)时变成超导体?

?? 28,为什么反光镜要镀金属膜(银,铜,铝等)?请说明原理。

?? 29,太阳风里含有什么物质?太阳风是如何形成的?太阳黑子是什么?为什么成周期性变化?

?? 30,在日食时人们观测发现,远处恒星的光向太阳偏折现象,是因为太阳对光的引力形成的吗?

?? 31,数百年来,形成地球磁场原因的学说主要有12种,但都不完美,请你用磁的本质问题来描述复杂的地球磁场形成的真正原因(包括地磁偏角,极光现象的原因)?

?? 32,雷电现象与阳光有什么关系?为什么雷雨多半发生在午后和上半夜?云带电的主要原因及其机理是什么?

?? 33,星星为什么喜欢相聚在一起?(星系,星系团,星团等。)

?? 34,星系的分布(10^8光年尺度以上,体积尺度1亿立方光年以上测量)为何如此均匀?

?? 35,宇宙膨胀的真正原因在哪里?膨胀的动力在何方?

?? 36,宇宙中为什么有如此之多的暗物质,暗能量?它们是何物?来自何方?如何演化?

?? 37,你知道“宇宙空洞”是何物?

?? 38,星系际介质是如何形成和演化的?

?? 39,天体M1(蟹状星云)为什么有如此强的辐射(可见光,红外,紫外,X,伽马光子辐射)?天体M1可能的演化趋势怎样?

?? 40,月球绕着地球转,行星绕着太阳转是有序运动;而电子绕着原子核转是无序运动,它没有固定的轨道,人们不能确定某一时刻电子的确定位置。为什么?原子为什么不会塌缩?

? 41,为什么物质的粒子小到原子核,电子有自旋的性质?大到天体有自转的性质?假如人类使地球从由西向东转变为由东向西转,对人类有何影响?

? 42,我们从何而来?为什么会站在这里?向何处去?(问题的实质最终归结为:宇宙的起源?演化?结局?)

 

??? 要回答以上问题,敬请研究“二粒三构”理论学说。


探索“中微子超光速”现象

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作者?????? 吴东敏

2011年9月,欧洲核子研究中心(CERN)与大型中微子振荡实验项目组(OPERA)宣布“中微子超光速”的消息后,旋即引起了全世界的震撼,质疑声一片。中微子能不能超光速成为一个谜团,笼罩在人们的心头。为了解开这个谜团,笔者提出自己的一些见解,供科学界参考。

一,关于中微子的谜题

1930年,奥地利物理学家泡利在解释β衰变的质量亏损时,提出可能存在一种粒子,它“窃”走了衰变过程中的能量。这种粒子于1933年被正式命名为中微子。1956年,美国科学家莱茵斯等人在实验观测中发现了中微子的存在。中微子有极小的质量,不携带电荷,有极强的穿透性。中微子主要来自恒星燃烧后的产物,它广泛存在于自然界中。中微子与其它粒子发生的作用非常弱,科学家估计100亿个中微子只有一个会与物质粒子发生作用,故检测非常困难,有“鬼粒子”之称。80多年来,关于中微子仍有许多谜题。概括而言,我认为主要有:

1,中微子有没有质量?

2,中微子有没有磁矩?有没有右旋中微子和左旋反中微子?

3,中微子到底有多少种类?有没有重中微子和中微子星?

4,有没有中微子振荡?几种中微子是同一种粒子的不同表现还是不同的粒子?

5,中微子在暗物质中占什么地位?

6,宇宙背景中的中微子怎样探测?

7,太阳中微子强度有没有周期性变化?

8,?中微子的辐射机制?

9,中微子有没有超光速?

上述谜题正是将微观世界与宇观世界联系起来的重要环节。

二,中微子超光速现象分析

本文主要探讨中微子的辐射机制和中微子超光速问题。

1,在1987年2月23日格林尼治时间10点35分,南半球的几个天文台观测到大麦哲伦星云中的一颗编号为SN1987A的超新星开始爆发。这个消息公布后,几个设有大型地下探测装置的实验室立刻查阅了数据记录磁带,发现在当天格林尼治时间7点35分左右,总共捕获了24个来自该超新星的中微子,记录下十分珍贵的信息。中微子比光子先到达地球3个小时。此后,诞生了“中微子天文学”这个新的科学分支。

大麦哲伦星云,也叫大麦哲伦星系,离地球16万光年,直径5000光年,恒星数约100亿颗,属银河星系群,它绕银河系运转。大约在16万年前,地球上的人类还处于从猿人向现代人进化的时期,大麦哲伦星系里的一颗恒星发生超新星爆发产生的辐射,在16万年后,于1987年2月23日到达地球。超新星爆发是一个伽马射线源,它辐射的频谱包含全波段:宇宙射线;超硬伽马射线;伽马射线;X射线;可见光;射电波。奇怪的是,其辐射的中微子比可见光光子提前3小时到达地球。不可思议的是,这24个中微子经过16万年的飞行到达地球的地层下被探测器俘获。如此弱小的粒子,没有电性,质量微小,竟有如此之大的能耐,仔细想想可能吗?

对于这个问题,我认为首先要考虑中微子的性质与辐射机制。中微子几乎不与其它粒子发生作用,遇到空间中的其它粒子还得避开,转向而被散射:中微子没有辐射机制,因为它的引力,电力的作用极小,只能在空间依惯性作直线运动。16万年来,它穿过浩瀚的星际尘埃,星际气体,各种星际云而不发生散射是难以想象的。还有,这颗超新星爆发,会连续不断地辐射中微子,为什么只有在7点35分左右才检测到24个,后来却检测不到呢?我认为最合理的解释是:比可见光速度更快的高能粒子(伽马光子)提前到达地球,穿过地表发生散射,产生大量的中微子运动,其中有24个被科学家的探测器俘获。

2,伽马射线暴和它的超光速现象。

1967年,美国Vela军事卫星在进行全球核爆炸监测时,无意之中发现了一种现象——伽马射线暴。它是来自太空中某一方向的伽马射线强度在短时内突然增强,随后又迅速减弱的伽马射线的辐射现象。持续时间0.1秒到2秒称为短暴,2秒到1000秒称为长暴,通常探测到的伽暴持续时间为0.3秒到30秒。射线波长小于0.1纳米,能量非常高。伽暴持续时间短,亮度变化复杂而无一定规律。伽暴过后产生余辉,X射线余辉能持续几个星期,可见光余辉和射电余辉可持续几个月到一年。经过数十年的观测,人们对伽暴的本质还不是很了解,但基本可以确定是宇宙尺度上的恒星级天体新星或超新星的爆发现象。

从伽马射线的观测到X射线和可见光余辉的出现有时间差。从观测光学余辉开始计算,则X射线和伽马射线的速度是超前的,这种现象我认为可以叫做伽马射线的超光速现象。这种现象可以解释SN1987A的中微子超光速现象的实质问题。有关伽马射线暴现象的形成机制之谜,我撰写的《宇宙的真谛》一书做了探讨,在此不多阐述。

3,太阳中微子探测分析。

从核反应的物质分析中,科学家估计太阳会产生大量的中微子,这绝对可以肯定,然而,实际检测到的却很少,此为“太阳中微子失踪案”。太阳可以视为最大功率的“超级强子对撞机”,每秒钟要产生大量的中微子,它们到哪里去了呢?其实,大量的中微子就藏在持续发散的太阳风里,它们是太阳风的主要成分。太阳风的速度只有每秒600到800公里,也就是说,太阳中微子的速度通常为每秒600到800公里。这些中微子不能穿过地层让科学家的探测器接收到。但是,在太阳活动激烈的时候,也就是黑子耀斑大量出现的时候,其所发出的强烈的伽马射线在穿过地层被地表物质散射后,新产生大量快速运动的中微子会有一部分被科学家的探测器俘获。科学家可以通过太阳黑子周期11年和太阳自转周期28天的黑子耀斑爆发观测中微子捕获情况,并进行比照。

4,OPERA 2011年9月22日宣布的“中微子超光速”现象分析。

我认为,OPERA实验是认真,慎重的,绝不是哗众取宠,更不是什么恶作剧。

(1)辐射源。OPERA实验采用的是来自欧核中心(位于瑞士日内瓦地下)的大型强子对撞机(LHC)的质子与质子的对撞射线,射线的主要成分是含有重子,轻子的全波段辐射。有强烈的伽马射线,X射线,可见光辐射,也有大量的中微子辐射。使用的辐射信号脉冲宽度为10微秒。

(2)辐射源通过靶标物质石墨层以后,重子,轻子,伽马射线,X射线和可见光被过滤,散射;同时又产生更加大量的中微子辐射。由于伽马射线对轻物质(石墨)有很强的穿透性,从石墨层出来依然有可能存在伽马射线;伽马射线虽然不能从地层下到达730公里外的罗马格兰萨索实验室,但初始的伽马射线辐射速度如果超过光速的话,它推动中微子的初速度就有可能会超过可见光的光速。因此,作惯性运动的中微子到达732公里之外的格兰萨索的时间,也有可能比可见光走完732公里所需要的时间要短。但对732公里这么短的里程来说,这个效应是微弱的,稍有差错就达不到效果。

(3)测量误差问题。对于“两地时间的同步问题”和“两地距离测量的精度问题”,我相信OPERA会考虑到。这里,我想特别指出另外两个问题。

首先,辐射脉冲的宽度1万纳秒(10微秒)与中微子快了60纳秒比较,容易造成计时误差,应尽量采用窄脉冲。但太窄会导致辐射功率太小,以至于接收端捕获不到中微子。我认为适宜采用宽脉冲,如10毫秒(1000万纳秒),从脉冲前沿开始到第一个中微子接收到为止,这一时段作为中微子传播计时时间。

其次,2012年2月23日所称实验失误系电脑与GPS光缆连接松动的说法,可能是一个托词,不足为凭。而计算机与GPS通讯线路的延时才是个问题。现代最快的超级计算机从本质上说都是粒子在运动,都要受光速约束,所以实验两端应尽量简化或尽可能少地使用计算机系统,这一点OPERA在实验时或许也会考虑到。对于计时方法,OPERA可考虑在罗马准备4个铯原子钟,以欧洲时间(比格林尼治时间早1小时)绝对同步调配好以后,拿两个到日内瓦的欧核中心(CERN),作为发射端与接收端的标准计时器,发射端以一定的时间间隔正点发射中微子脉冲信号;同时去掉GPS系统。

(4)实验方面的建议。在同一地点,以相同的设备,采用不同的实验方法和不同的辐射脉冲宽度进行实验比较是个好方法。第一,在发射端,在散射体石墨靶标的前方加装厚度0.3到1米的铅容器,用于过滤伽马射线。接收端的灵敏度同时做相应的调整。第二,在发射端使用不同的辐射源作试验。除了质子源外,还可以试用强X射线源。X射线散射也会产生大量的中微子辐射,藉此可以比较它们的速度。

三,结论

根据以上分析,我认为可以得出如下结论:

1,??? 1987年2月23日探测到的SN1987A超新星辐射的中微子超光速现象是一个假象。其实是高能伽马光子穿过地球表层物质引起的散射,产生了大量的中微子辐射,其中有24个中微子被探测器捕获。伽马光子比可见光的速度快。

2,OPERA实验,如果能观测到中微子超光速现象,也能证明伽马射线的速度超过可见光速度。

3,中微子极小,虽然没有辐射机制,但扩散性极强。中微子只是在无阻挡的空间里作惯性运动。中微子的运动速度取决于与它作用的粒子的速度。

 

编后:“中微子超光速”的惊人消息一经披露即引发争议。一些科学家认为,相关实验和研究出现了误差或计算错误,也有人认为可能忽略了某些因素。值得称道的是,OPERA科学家并未故意隐瞒有关中微子实验的信息,他们从一开始就对人们的批评和质疑表示欢迎,而他们的同行也本着全面,客观和诚实的态度公开了这一新“发现”的种种疑点。这些,无疑是对待科学实验和新发现应有的严谨态度。顺告读者;今年3月,仿照初始OPERA实验重做的一项独立实验结果显示。中微子速度低于光速。我们期待今后能有更多的实验来证实或者证伪OPERA超光速中微子的结果,并为最终揭开中微子之谜带来全新的发现。

 

本文刊登在《大众科技报》第2338期第3版 “自然之谜”栏目中

2012年4月13日发行