关于宇宙大统一理论的猜想

对质量和电荷的思考引发的猜想（一）

摘要：通过光子和电子之间的可以转换的事实分析，推测质量和电荷是联系在一起的，而且万有引力来源于电磁力。在此假定下，去理解质量、质速关系和质能关系。并进一步推测宇宙中只有一种电磁作用，万物都是不同的电磁作用组合的表现形态，宇宙空间（猜想（二）中有说明）是最小的电磁作用和对应的物质形态。

光子没有质量、电荷，电子有质量、电荷。光子和电子之间可以相互转换，一对正、负电子湮灭释放出高能光子，反之也可以。这不意味着质量和电是联系在一起的吗？原子有质量也带有正、负电荷，只是整体不对外表现出电性。

质量引力公式

和电荷库伦公式

，是如此的相似，或是在暗示他们之间的关系。引力的大小在数量级上只是电磁力的

，推测由于某些原因（比如：引力使物体距离变小、斥力使距离变大的趋势；或者原子核外电子的运动位置的变化），使电磁力中的引力占了点优势。斥力和引力最后的合力就表现为引力，也就说引力源于电磁力。原子结构和星系结构也是如此的相似，好像又在告诉我们，引力就是电磁力。

万有引力是电磁力的引力和斥力的合成的猜想，可以很好的解释万有引力做功问题。当物体落向地面的过程中，万有引力做功，值却在增大。这是因为当距离在减小时，电磁力中的引力的优势在增大，所以万有引力做功了，值却可以增大。当物体远离地球时，克服万有引力做功，值却在减小。这是因为当距离在增大时，电磁力中的引力的优势在减小。本质原因是物质内部结构的电磁作用在变化调整。

通过引力公式，我们反过来理解质量，则质量的大小表现为受到引力大小的程度。既然引力源于电磁力的某种转换，则物质的质量会受电磁作用力的影响而改变。带有电荷的物质相对运动时会产生电流、磁场，磁场的作用总是阻碍物体运动状态的改变，使质量表现出惯性。

再来理解质速方程：

,式中c为光速。实质表明了速度的改变会引起电流、磁场的变化，随之电磁力和引力也跟着发生改变，导致质量也会发生改变。速度越大，电流就越大，随之电磁作用力也越大，则物质表现出加速越难。质量会随速度改变本身就说明了质量并不是物质最本质的属性。

关于质能关系的理解，能量是描述物质在不同形式的作用力之间变化转换时对应的效应（做功）的物理量。具体说，化学反应的能量是原子结构间的新、旧化学键的变换，引起原子结构的外层电子变化，发生了作用力的改变时对应的能量。核反应（裂变和聚变）是原子中的原子核结构的改变，引起原子结构大的变化，发生了作用力的大改变而释放的能量。只是后者的作用力改变大，能量释放量大，以至能观测到质量的变化。

既然认为质量的大小也受电磁作用力的影响，那么质量当然也可以通过变化转换作用力的形式并释放出对应的能量。系统不管处于何种状态下，理论上都可以归回到一个最本质的状态，只有一个本质的作用力，对应着一个确定的效应功W（能量）。这个本质的作用力中间不管怎么变身为不同表现形式的作用力，最终回到本质状态时，其作用力和效应功W仍然一样（见后面宇宙系统的分析）。这样，质能守恒是必然的。

关于时间随速度增大变慢的理解，当物质的速度增大时，电磁力会随之增大，增大的电磁力会使原子共振频率变慢，则表现为时间变慢。

电、磁的耦合作用，以及无穷叠加的物质结构和分布的复杂性, 再加上它们之间复杂的相对运动的影响。这些因素的共同影响作用，就是上述分析的现象关系的本质原因。以光速不变为标准，推导出来的空间是弯曲的、时间是相对的时空观可能是错误的。宇宙大的秘密藏在电、磁的本质中。

进一步推测，强相互作用是电荷或电流的电磁作用限制在核子尺度范围上的表现形式；当尺度范围大于原子半径时，就是我们熟知的电磁作用；当电磁作用的尺度范围大到某个值后（比如无穷大时），则表现为电磁波的作用形式。弱作用只是强作用下的一种作用的变化转换。宇宙中只有一种作用，即电磁作用。

电磁作用有各种不同形式的组合方式，体现出不同物质的形态和性质。宇宙空间是最小的电磁作用和对应的物质形态，电磁波是它的介质波，具有光速和光速不变性。元素周期表是在原子结构形式和尺度下，电磁作用的组合规律。电子对撞机撞出的各种粒子是比原子尺度更小的电磁作用的不同组合对应的物质形态和性质。像元素周期表那样，也想寻找出规律，便是还在努力中的大统一的粒子标准模型。从理论上说，电磁作用的组合方式是无穷多的，粒子的种类也无穷多的。电磁作用组合方式的改变会产生出不同的物质形态和对应的能量。比如前面说到的化学反应和核反应。电磁作用还可以在不同的作用组合之间（物质和物质之间）变化转换，便是经典牛顿力学上的功能原理。

对于有限的空间来说（比如太阳系），能量主要存贮在物质的原子结构的作用中；对于广袤的整个宇宙来说，宇宙空间这种物质存贮的能量会占据更大的份额，而且观测到宇宙空间在以超光速扩张。

最后推想一下，宇宙这个大系统的两种极端情况。当所有的作用都表现为宇宙空间的澎湃振动时（电磁波），很像神话传说中的盘古开天地的情形。当所有的作用都表现为强相互作用时，像是宇宙大爆炸理论中的起始点。

粒子标准模型

对电磁波速度的思考引发的猜想（二）

摘要：通过对真空中的电磁波的一维波动方程和机械波的一维自由波动方程的对比分析，表明了电磁波也应是一种介质波。推测这种介质就是整个宇宙空间，宇宙空间也是一种物质形态。这种介质本身可以运动变化，对应生成不同的物质基本粒子。

引言：真空中的电磁波的速度只取决于真空中的磁导率

和介电常数

，这让人很疑惑不解。如果从中发现电磁波也是介质波，那么什么是电磁波的介质，它又具有怎样的性质？神秘的量子世界能从它这里解开吗？

我们先来理解真空中的磁导率

和介电常数

本质上的含义，因为它们决定了电磁波的速度。当一个速度为v、带电量为q的粒子在强度为H的磁场中运动时，为了度量这粒子受到的电磁力大小，引入了磁导率这个量。

（1）

式中，F为洛伦磁力。具体说，从洛伦磁力公式（1）中，我们可以理解为，磁导率

本质描述的是磁场和磁场作用力之间的关系的物理量。介电常数

主要是在库伦定律中对电荷量和电场作用力之间关系的度量时，引入的物理量。

（2）

式中，F为库仑力，Q为点电荷量，R为两个点电荷的距离。具体说，从库伦公式（2）中，我们可以理解为，介电常数

本质描述的是电场和电场作用力之间的关系的物理量。

根据电磁理论的麦克斯韦方程组，可以推导出来电磁波的一维波动方程：

（3）

由此得到真空中的电磁波的传播速度为：

（4）

式中，U为波函数，

真空中光速（下同），表明了真空中的电磁波速度只取决于真空中的磁导率

和介电常数

。

从表面上看，电磁波的速度和两个常数之间并没有关系。如果我们把电磁场也看成是一种电磁作用对应的物质形态，那么磁导率

和介电常数

就决定了电磁场这种物质中的相邻点间的电磁相互作用力的大小。

类比机械弹性波的波动方程，见下面的公式（5）。决定机械波速度的是介质内部的弹性相互作用力T和介质的密度ρ。机械波的一维自由振动齐次方程：

（5）

式中，

=T/ρ,其中T为介质的张力，ρ为介质的线密度。波动方程中a就是波的传播速度。电磁场这种物质可以认为其质量密度是非常小的值，以至于电磁波的速度非常大。其实，质量也是物质电磁作用力的表征物理量（参见猜想（一））。所以，决定电磁波传播速度的只有电磁场内部的相互作用力，并由磁导率

和介电常数

决定。

电磁波和机械波可以类比，这里还需要解释一个重要的问题，两者波动方程的推导所用的原理是否相同或本质相关。电磁波动方程推导用的是麦克斯韦方程组，麦克斯韦方程组描述的是电磁相互作用、电磁通量守恒和通量变化时，电磁相互转换。机械波的波动方程推导用的是惯性力的概念（牛顿第二定律）建立的动态平衡。那么，麦克斯韦方程组和惯性力有本质关系吗？答案是肯定的。从电磁作用的角度去分析，当物体的运动状态改变时，电、磁通量会发生变化，从而引起额外的电磁力来阻碍物体运动状态的改变，即表现为物质的惯性力。或者说，牛顿第一、二定律就是麦克斯韦方程组在宏观物质上的一种表现形式。

由此可见，电磁波和机械弹性介质波本质上并没有多大不同。如果电磁波是交变的电场和磁场本身交替的向前传播的，那么它的传播速度为什么只取决于磁导率

和介电常数

，而这两个常数是决定电磁场这种物质内部相互作用力的物理量？这显然说不通！一种更合理的解释是电磁波也是一种介质波，这个介质就是整个宇宙空间。这里把宇宙空间也看成是一种物质形态，或者说整个宇宙空间就是一种最微弱的电磁场对应的物质形态（这是不是就是要寻找的暗物质、暗能量？）。所以电磁波会具有介质波的所有特性，也就不需要用相对论去解释光速问题。

进一步推测，宇宙空间这种介质本身可以运动变化（如旋转，甚至自身压缩、膨胀），并且可能也是在不断振动，只是频率趋向于无穷小，波长趋向于无穷大。当输入能量激发它振动在电磁波的频率范围时，就是我们探测到的电磁波。当它频率继续增大，或叠加上它自身的运动变化（如旋转、直线运动、压缩），它就可以变化成对应的物质基本粒子（如电子）。物质能量会不断损失的本质原因，因为它的振动频率大于宇宙空间介质的频率，从而带动介质的振动加速，表现为电磁波辐射的形式。宇宙的整个秘密就藏在宇宙空间的这种介质中。

最后提一下弦理论，它的弦模型和我预言的宇宙空间这种物质有许多契合的地方，相当于对宇宙空间这种介质进行更细致、准确的描述。

交替变化的电磁场向前传播的电磁波