二粒三构理论中的电磁本性
二粒三构理论中的电磁本性
（兼评麦克斯韦方程组）
宇宙研究网站长 吴东敏
一,物质内部的深层结构
1897年，是法拉第逝世30年后，麦克斯韦逝世18年后，英国物理学家汤姆逊在阴极射线中发现电子。
1911年，英国物理学家卢瑟福在α粒子散射实验中发现原子的核式结构。又于1919年，在镭放射的α粒子轰击氮原子核实验中发现质子。
1932年，英国物理学家查德威克在α粒子轰击金属铍的实验中发现中子。
1932年，美国物理学家安德森在拍摄宇宙射线穿过云室的径迹时发现正电子。
经过90余年的科学历史考验，证实了上述发现的可靠性。人们通常见到的宇宙物质，由质子，中子，电子所构成，呈现出大千世界其简单性，朴素性的一个侧面。
二十世纪30年代以后，各类粒子加速器的发明，正负电子对撞机的制造，核技术与激光技术和大型质子对撞机和各类探测设备的出现。对质子，中子，电子，正电子的内部结构进一步探索。在气泡室里观测到质子破碎后的碎片径迹里发现夸克。高能粒子科学家认为：质子，中子可能由不同表现的36种夸克所构成，由8种传递力的胶子把它们连在一起。
“二粒三构”理论却不以为然，认为宇宙的简单性不容推倒。多次重复β衰变观测实验证实：电子是原子核的组成部分。质子和中子均由不同数量的电子与正电子所构成，已被许多实验所证明，并成功地从原子核中分离出正负电子流。多次的正负电子对撞实验和大型强子对撞实验表明：质子解体和正负电子解体剩下的只有光辐射。
二粒三构理论认为：电子和正电子内部均由数量很大的D粒子（光粒子）和M粒子（以太粒子）所构成，D粒子与M粒子是不可再分的终极粒子，大约由50%的D粒子和50%的M粒子构成了整个宇宙。中国学者吴东敏根据科学界的各种观测实验作出总结，已经巧妙的推算出D粒子（光粒子）与M粒子(以太粒子）的质量，尺度，密度，体积，电荷，自旋，相互作用等具有物质性质方面的基本数据。由两种基本粒子构成的三种基本物质结构，包含了宇宙中的一切物质结构，物质运动，物质现象，包含了宇宙的全部。《二粒三构理论学说原理》是一种完备的物理理论，是宇宙终极理论的候选者。
二，导体，绝缘体，电阻物质
铜，铝，金，银，铁等金属物质原子之间的广大空间中，常有许多携带负电的自由电子，能够吸附进入到金属导体中的正微子，使之不容易从导体中逃逸出去，直至达到最大的饱和状态，由于正负电相互平衡，这些金属物质通常处于不带电的状态。金属中的电子和正微子气体是可以自由流动的电流物质，所以，称这些金属为导体。此外，电解质溶液，燃料电池气体和其它等离子体含有携带电性的阴阳离子，可称为离子导体，则另有别论。
自由电子在导体中的主要作用是提供具有负电场的空间环境，自由电子的数量越多，它们能够吸附正微子的数量越多，它们之间成正比例关系。在导体中，自由电子与正微子气体之间的关系犹如人与人影的关系，人始终不变，但影子会变，影子时长时短，时隐时现。
通常，自由电子在导体中的流速很小（小于1米/秒），而正微子在导体空间中的流速可以很大，甚至可以超过光速。华裔美籍的张操教授等科学家曾经多次做过可重复性的电流的超光速实验。
中微子可以在导体中自由进出，在空间中含量比例不大，它在导体中对正微子气体的流动产生阻碍作用，它是电阻物质。在绝对零度（-273.15摄氏度）时，中微子完全失去动能，可以吸附更多的以太粒子后转化成为正微子，这时候，导体的电阻几乎为零。
干燥的木头，通常的塑料，油漆，环氧树脂，陶瓷，玻璃，尼龙线，橡胶棒等非金属物质内部的广大空间中，由于缺少自由电子，不能形成内部的空间负电场，对进入的正微子，中微子，负微子均无束缚作用，这些以太物质在非金属物质内部空间中的浓度很低，所以缺乏电流物质电子和正微子。因此，这些非金属材料，其电阻率非常大，成为电的绝缘体。
三，电磁以太与电磁力
1，电磁以太物质。
正微子，中微子，负微子称为电磁以太物质，其粒子尺度非常小，分别约为10-20 m，10-21 m，10-22 m。在各种不同空间环境中，其数量会以一定比例存在以太泡沫之中，这些粒子通常在其平衡位置中作无规则的运动碰撞，这种状态称为“热振动”。经典的理论认为，“热”的本质是一批分子的热振动，分子振动碰撞产生热。作者认为：分子由原子构成，原子之间存在负电斥力，不可能产生接触碰撞。能够产生碰撞的是分子引力携带的电磁以太之间大量的可能性接触。所以，热的本质不是分子的振动碰撞，而是物质分子携带的电磁以太粒子的振动碰撞。电磁以太之间的可能性接触几率与平均振幅的大小由温度的高低测量出来，显示这批粒子振动的激烈程度。
电磁以太中的正微子是最重要的粒子，虽然未被科学家发现，但是它无处不在。它主要来源于太阳风，也可由中子内部的正电子发生衰变产生出来。
中微子主要来源于太阳风，呈电中性，非常弱小，是被动粒子，不会乱飞乱串，但有很强的渗透性。大功率强子对撞产生的最强的中微子辐射也不可能穿过地壳，更不能穿透地球。
负微子在太阳风中的含量极低。在自然空间中，负微子由正微子中微子的碰撞和阳光照射中产生。常出现在雷电现象，静电现象，极光现象，地光现象等非常状态之中。
电磁以太粒子不自旋，所以不具有磁性。电磁以太也属暗物质粒子，由光粒子吸附大量的以太粒子所构成，电磁以太粒子密度虽然极大，但在空间和物质内部的以太泡沫中，其每立方厘米的含量或者存在浓度却很小。
2，电压，电流
一段铜导线内的自由电子与正微子气体处于电平衡状态时，其两端的电位相同，两端无电压。如果正微子气体在外力作用下向一端运动，而自由电子运动太慢或不向这端运动时，导线的两端会产生电位差，即产生电压。如果有一股正微子气体以一定的初速度冲向导线的一端，使这端的正微子气体浓度增加，也会使两端产生电位差而形成电压。比如导线在磁场中的切割运动。
电源两端和用电器连接成闭合回路，两种载流子电子和正微子都会在回路中流动，形成电流。但是，两种载流子在回路中的流速却不一样。而且，自由电子只能在回路里流动，正微子气体可以在回路里，也可以在回路外流动，部分正微子可以逸出回路，跑到导线的外部空间里去，空间中的正微子又可以跑到回路里来。如果把两只电流表分别串联在电源的两端，指示的读数相同，表示流出电源的电流等于流入电源的电流。
3，粒子自旋 磁力与电磁力
二十世纪二十年代，从事量子力学研究的科学家发现微观粒子有“自旋”的內禀特性。这是二十世纪最伟大的发现之一。中国学者吴东敏在《宇宙的真谛》讲座中，解释了粒子自旋和天体自转的力学原因。
电子自旋，牵动着被电子吸附的电磁以太气体发生旋转，形成旋涡状结构，结构中有大批电磁以太粒子有序地围绕电子中心作旋转运动。粒子之间相对静止下来时，粒子之间的万有引力发生作用，表现在粒子运动的前后方向，和内层粒子与外层粒子的每层之间，互相靠拢。由于粒子的密度很大，粒子之间的距离很小，每层之间的粒子数量之多。这种粒子层间的万有引力非常强大，这个万有引力叫磁力，磁力由非常多的电磁以太粒子在有序运动（包括有序转动和有序平动）中产生。
电子的荷质比很大，自旋角速度和线速度很大，所以电子旋涡具有很大的磁性。因此，电子在磁场中会受到力的作用，磁与磁发生力的作用的原因是，两者旋转的电磁以太泡沫结构发生同向相吸或者异向相斥作用。原子核的荷质比较小，自旋的角速度较小，但线速度较大，所以原子核携带的以太旋涡物质也具有大的磁性。在原子内，电子与原子核的相互作用除了电相互作用外，还有磁相互作用，这种联合作用叫作电磁相互作用，相互作用的力叫作电磁力。
磁力有方向性，并遵守安培定则。把一批电磁以太粒子看成顺时针旋转的话，反向我们的是北极（N极），指向我们的是南极（S极）。两个磁体，自旋方向相同表现出磁引力，自旋方向相反表现出磁斥力。如果两个自旋的电子距离较小，自旋方向相同，它们之间除了电性斥力外，还有相互吸引的磁引力。在原子中，自旋的原子核表面的电磁以太旋涡外部，是原子的最内层，这层只能容纳两个电子（3号元素锂以上的原子），而且两电子的自旋方向必须相同。这种一个原子核挑着两个电子的扁担型的棒旋结构，会阻挡外层电子不能被原子核吸收，这是原子不会塌缩的原因。
四，原子的自旋与铁磁物质
物质具有质量和能量。质量的自聚性与能量的离散性是物质的基本特性。表现在物质内部具有质量的自聚引力和能量的离散斥力。带电粒子（电子或原子核）自旋的主要原因是粒子内部这两种力的作用点不同，产生力偶所导致的结果。而且，带电粒子的荷质比越大，粒子的自旋角速度越大。通常的原子，整体处于电中性，荷质比等于零，所以除了铁磁物质之外的通常原子不会产生自旋，也不具有磁性。
铁钴镍等金属的原子有自旋的特性。经过判断，它们的原子核自旋的速度很慢，核外空间的电磁以太物质的数量较多，会导致原子整体有较慢速度的自旋运动。因此，这些原子也会牵动周围空间中电磁以太物质一起转动。所以，铁钴镍原子具有磁性。自旋的原子就是前辈科学家认为的“磁畴”或者磁单极子假设。由许多铁磁物质合金构成的原子团也会产生自旋，自旋线速度更大，表现出磁性更强。硬铁磁物质以钕铁硼合金为典型，软铁磁物质以坡莫合金为代表。
铁钴镍金属晶体的原子分布在晶格中，通常它们各自的自旋运动是杂乱无章的，原子间的磁性相互抵消，所以这些金属整体通常不具有磁性。如果在外力的诱导下，这些金属原子的自旋会立即趋于相同的方向，全部左旋或者全部右旋，随原子自旋的电磁以太结构相互吸引，会形成强大的磁力。
以圆柱体永久磁体为例。当它受电磁激励（充磁）后，成为一块具有南极（S极）和北极（N极）的永久磁铁，能吸引铁磁物质，元素的原子在金属晶体的晶格中是自旋的。原子自旋会牵动周围空间的电磁以太物质一起旋转。
如下图1：左边为圆柱型磁体截面示意图，黑点表示原子，箭头表示电磁以太粒子流旋涡及其旋转方向。小的原子以太旋涡，会聚集成很大的旋涡。每层截面之间会有很大的磁力。如下图2：为圆柱体磁体形成的旋涡结构示意图，磁体的内部和外部形成整体的反时针方向的磁结构。磁力线方向始终与旋涡面垂直。
图1 图2
五，电流的磁效应和通电螺线管
为什么当电流过导线时，导线周围会产生磁场？其本质是什么？在导线的两端接直流电源，导线中有电流通过，电流的大小可以看电流表的读数，此时在导线周围的磁针发生转动，磁力线是大小不同的无数个同心圆。原理是：导线就像非常“空”的管子，通电时，正微子气体立即从管子流过，由于电子是粒子，管内的负电场不是很致密，会有部分的正微子从管壁的各个方向快速逸出，形成无数条以正微子为主的电磁以太物质流（形成过程中由于碰撞作用，正微子减少，中微子负微子增多）如下图3所示。由于粒子质量间的万有引力作用，相互吸引形成磁力。磁力的方向与正微子流垂直，把圆周的磁力方向连接在一起就成了闭合的圆形，每层所有的磁力线构成无数个同心圆。
如果螺线管两端接直流电源，螺线管的导线就有电流通过，正微子气体立即从导线各处的表面逸出，在螺线管的外部和内部产生无数条正微子流，正微子流与导线表面垂直，如下图4所示。同样，正微子流由于粒子质量的万有引力而相互吸引，形成很大的磁力。磁力的方向与正微子流垂直，如果把它们连接起来，形成了由内到外再回到内部的无数条闭合的回路。磁力线的方向可有安培定则来判断。
图3 从导线截面逸出的无数条粒子流 图4 通电螺线管截面逸出的粒子流
以上就是电变成磁的本质原因。这个过程，电流物质正微子的总数量没有变化，只是其中有部分正微子从导线内部向外部逸出形成的效应产生磁。磁的本质是大批以太物质有序运动（平动或者转动）产生的现象，磁力的本质是万有引力。前辈伟大的科学家安培，高斯，法拉第，麦克斯韦由于当代科学技术水平的限制，尽管竭尽全力，还是只看到表面现象，没有看清其中的本质。磁场与电场的概念是法拉第在非常困惑的时候提出来的，麦克斯韦也不知道电场磁场内部的物质结构和运行机制，麦克斯韦设计并经后人总结出来的四条偏微分方程只不过是一种脱离物理的数学表述。本文作者上半辈子从事电动机，发电机，各类变压器，各类电焊机及其电子技术方面的维修，制造，设计工作，用到是电工学的定律方程，从未享受过麦克斯韦方程组有何实际方面的应用。用麦克斯韦的四条偏微分方程去理解，解释，描述电场，磁场，电磁感应现象是否会把简单的物理问题复杂化？其中如真空磁导率，真空介电常数，电荷密度，电流密度，电位移矢量等虚拟的，不确定性的，无法测量的量引入到方程中来，使方程失去了价值。
六，关于麦克斯韦方程组
积分形式的麦克斯韦方程组描述在某一体积或某一面积内的数学模型。表达式为：
∮s D·dS=q0 （1） 描述电场性质的高斯定律 q0=∭v ρdV
∮s B·dS=0 （2） 描述磁场性质的高斯定律
∮t E·dl= -∬s ∂B/∂t·dS （3） 描述变化的磁场产生电场的法拉第定律
∮t H • dl=I0 ＋∬s ∂D/∂t·dS （4） 描述传导电流和变化的电场产生磁场。安培-麦克斯韦定律 I0=∬s J▪dS
微分形式的麦克斯韦方程组是对场中每一点而言。可写成：
▽▪D=ρ
▽▪Β=0
▽×Ε= -∂Β/∂t
▽×H= J+∂D/∂t D=εΕ Β=μΗ J=σΕ
方程组中的主要概念有：电场强度E，电位移矢量D，磁场强度H，磁感强度B,还有：电荷密度ρ（表示单位体积含有多少电荷量q），电流密度J（表示单位面积的电流量I）。与此相关的还有电介常数ε，磁导率μ，电导率σ。
麦克斯韦方程组的缺点和弊病主要有以下几个方面：
1，从物理层面上看，麦克斯韦方程组中的高斯电定律，高斯磁定律的积分形式与微分形式没有物理错误。∮s D·dS=q0=∭v ρdV ，∮s B·dS=0,表示闭合微曲面电位移矢量积分等于源电量，也等于电荷密度与微体积乘积的积分。闭合微曲面的磁通密度的积分等于零，表示进入曲面的磁通量与该曲面出去的磁通量相同，抵消后等于零。▽·D=ρ，▽·B=0,表示电场的散度微分等于该曲面的电荷密度，磁感强度（B=μH）的散度微分等于零，表示磁场是闭合的，无源的，任何曲面的磁通的代数和等于零。就像自来水厂的总流量等于千家万户的水流量的总和（积分），千家万户水流量等于自来水厂总流量的微分。这两条方程逻辑思维简单，但实用意义不大。没有看清场的物理本质，却把简单的问题复杂化。
2，麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律有错误。∮t E·dl=-∬s ∂Β/∂t·ds 与▽×E=-∂Β/∂t ，表示闭合微曲线内的电场变化率的积分等于微曲面内磁通密度变化率的积分，或者电场强度的旋度等于磁通密度（或磁通量）的变化率。法拉第在条形的永久磁铁快速插入和抽离螺线管时，接入螺线管两端的电流计发生左右摇摆的实验中得出结论：插入抽离的速度越快，电流计左右摆动的幅度越大。永久磁铁的磁性越强，电流计左右摆动幅度越大。证明，感生电场与螺线管内的磁感强度或磁通量的变化速率成线性关系。从实验中得出法拉第电磁感应定律，麦克斯韦用上面的偏微分方程来描述。其实，这种描述是片面的。有如下两个著名的例子：图5：“法拉第圆盘”是法拉第发明的机械能转为电能的发电装置，被称为世界上第一台发电机。图6：“单极感应”发电装置实验示意图。这两套实验装置，当转动法拉第圆盘或转动单级感应圆柱体永久磁体时，穿过回路的磁通量不变，磁通量的变化量为零，但能产生电势差使回路有电流通过。证明麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律并不成立。
图5 法拉第圆盘
图6 单级感应
法拉第用条形磁铁插入抽离使螺线管内的磁通量发生改变，产生感生电动势或者感生电流。此时，螺线管中的导线与磁力线发生相对切割运动也会产生动生电动势。动生电动势与切割面积（切割长度×切割幅度），切割速率密切相关。所以，法拉第电磁感应定律的偏微分方程应修改成：∮tE·dl=-∬s ∂Β/∂t·ds -∬s ∂S/∂t ·ds·sinθ （θ为导体切割方向与磁场方向的夹角）。微分形式的偏微分方程修改成：▽×E=-∂B/∂t – ∂S/∂t·sinθ。表示闭合微曲线电场变化率的积分等于微曲面内磁通量变化率的积分加上微曲面的面积切割速率的积分。或者电场强度的旋度等于磁通量的变化速率加上导体切割面积的速度变化率。总之，总电场的大小等于感生电场加动生电场，其电场方向相反，添加负号。
3，麦克斯韦方程组中的麦克斯韦-安培定律方程是模棱两可的方程。是麦克斯韦对安培“电生磁”现象总结后的补充。∮tH·dl=∬sJ·ds+∬s ∂D/∂t·ds与▽×H=J+ ∂D/∂t 。表明闭合微曲线内磁场强度的积分等于其电流密度积分（传导电流）加该曲面内电位移变化率的积分，或者磁场强度的旋度等于电流密度加电位移的变化量。电位移矢量D可以理解成电势差与电导率形成的位移电流。 ∂D/∂t 为位移电流与时间的偏导数，可视为位移电流密度。可以把电流理解成两部分：一部分为无功电流或传导电流，由导体中电子流动所产生。另一部分为有功电流，由导体中的电磁以太（正微子）产生的会做功的电流。
对于电流的磁效应，光效应，热效应和所有用电器，但凡进入用电器的电流与流出这些用电器的电流数值相同，传导电流不会损失不会减小不会做功。会做功的位移电流无法用电流表测量，但会消耗会损失，会产生具体的效应（如磁现象，热现象，光现象等等）。麦克斯韦-安培的电生磁的偏微分方程，不但适用于电磁现象，也适用于电光现象，电热现象，把方程左边换成发光强度，热流强度就行。
为什么流过螺线管的电流不发光不发热？为什么流过电阻丝的电流不产生磁性？为什么永久磁体没有电流过会有磁性？为什么木头燃烧没有电流过会发热发光？说明电生磁，电生热，电生光只是表面现象，我们的科学前辈并没有认识到电的本质，磁的本质，热的本质，光的本质。许多实验表明，磁并非电所生，安培磁的“分子电流假设”并不正确。
再看麦克斯韦-安培的“电生磁”偏微分方程，并不完善。以通电螺线管为例，如果螺线管使用的导线足够细，通电后把导线烧热或烧红，就不能生“磁”，只能生“热”生“光”。 用不同材料（铜丝或电阻丝），不同粗细的导线，不同尺度（长度/直径），不同环境温度（地球赤道或南北极）等因素都会对螺线管的磁场强度产生影响。由于这么多自变量的出现，麦克斯韦方程组中的麦克斯韦-安培“电生磁”方程不具有可靠性。
4，由于麦克斯韦方程组引入许多虚拟的抽象的难以测量的概念，如电位移矢量D，电荷密度ρ，电流密度J，介电常数ε，磁导率μ，电导率σ等，不但不能帮人类解决处理实际问题，而且给法拉第“场”概念假设变得更加复杂和深奥。用数学分析的方法处理物理问题，目的是希望对物理问题在定性和定量方面提供支持，而不是反面。麦克斯韦方程组开了一个非常不好的头，就是用数学工具去绑架物理问题获得成功，导致薛定谔二阶偏微分波动方程和爱因斯坦二阶偏微分引力场方程能够登上现代物理的舞台。也导致“场”概念被滥用。如光子场，量子场，空间场，真空场，恒星场，引力场。也有学者提出，矢量场，标量场，统一场，离子场，原子场，以太场等等概念。把未知的问题纳入到“场”内，再大做文章。
5，用麦克斯韦方程组去描述电场磁场与物理现实并不相符。电场只有散度（通量）而无旋度（环量），磁场只有旋度而无散度。电磁场有散度又有旋度。无旋度的就不是“场”，作者认为法拉第“电场”概念的设想可以抛弃，磁场和电磁场的概念可以暂留下来，直到人们习惯直接用场物质去思维和处理具体物理问题的时候。
汤姆逊发现电子以后，人类开始认知“电”是物质的一种性质，自然界中离开质量的独立的“电荷”并不存在。静电学，电动力学，电磁学，量子力学，微电子学中，所有严格的数学描述，都应把质量和引力包含在内，不容忽略。因为电相互作用（静电力）和引力相互作用（万有引力）是自然界最基本的相互作用。
6，磁生电的道理其实很简单。举个简单的比喻，能让小学生也能听懂：狭长的沟道里有两种灰尘粒子，一种很大比作电子，一种很小比作正微子。我们拿着扫帚（比作磁体）或者鸡毛掸子，在沟道中打扫灰尘，发现小的灰尘跑的很快，大的灰尘跑的很慢。原来在一起的两种粒子分开很远，相当于形成电势差或电压。往一个方向打扫相当形成直流电，前后往复打扫相当形成交流电。扫帚或鸡毛掸子有大有小相当磁铁的磁性大小，它是工具。没有人们消耗力气和能量（力×力臂，牛顿米或焦耳）就不能产生电压。扫帚不到，灰尘不能自行跑掉。就如，把导线放到磁铁旁边，是不能生出电，只有把磁铁在导线旁边晃来晃去，或者把导线在磁铁旁边晃来晃去才能产生电。磁在常见的直流发电机和交流同步发电机中同样是工具，没有变化和消耗，消耗的则是机械能，输出的是电能。
2022,06,16 浙江嘉兴