自然的力和大统一理论
宇宙研究网站长 吴东敏
科学家发现自然界中，物质之间基本的相互作用力有四种：强核力，弱核力，电磁力，万有引力。其中，电磁力细分为电力，磁力，电磁力三种。爱因斯坦后半辈子大部分时间主要从事力的统一方面的研究，希望用一条方程来表述万有引力和磁力与电力。把自然的力统一成用一条方程来描述的理论叫大统一理论（GUT理论）。爱因斯坦到死也没有成功。20世界50年代以后，科学家逐步罗列，塑造了标准模型理论（SM），以杨-米尔斯方程为核心的规范对称场论，是最接近把强核力弱核力电磁力三者统一在一起的大统一理论。“大统一”的理念在人类文明之中根深蒂固，那是基督教上帝，伊斯兰教真主，佛教释迦牟尼的旨意，是历代政治家的意图。怎么科学家也会有这种理念？近100年来的科学史表明，几乎所有的全世界科学精英沿着爱因斯坦的大统一理念，从不间断地，孜孜不倦地企图用实验观测总结和数学分析的方法，进行设计设想计算，试图来达到自然力的统一。直至如今，美国的爱德华·威滕等人的M理论，把5种超弦理论与11维时空的超引力理论结合起来，企图用一条规律来描述已知的所有的力（电磁力，弱核力，强核力，万有引力）。有人认为M理论是宇宙终极理论的候选者。作者对M理论表示异议，并于2012年7月发表文章，对M理论提出挑战，后刊登在宇宙研究网上。作者认为坚持唯物主义的科学实验总结，不搞“拉郎配”，实事求是，顺其自然才是大道。
关于自然的力，作者认为，电力指的是静电学中，带电粒子或带电物质之间的相互作用力，它与磁力无关。磁力指的是磁性物质，如两块磁铁之间的相互作用力，它与电力无关。电磁力指的是具有磁性的带电粒子之间，如电子与原子核之间的相互作用力。所以自然的力分为强核力，弱核力，万有引力，电力，磁力，电磁力6类，分别表述如下。
A, 强核力。各种元素及其同位素构成的原子核，均由不同数量的质子和中子聚合而成。科学界计算或探测出质子，中子，电子，正电子的参考数据如下：
质子：质量1.67262×10-27kg 半径 （0.84-1.5）×10-15m 电量 +e=1.602×10-19C
中子：质量1.67492×10-27kg 半径0.84×10-15m 电量 0
电子：质量9.10939×10-31kg 半径（1.4-2.8）×10-15m 电量 -e=-1.602×10-19C
正电子视为电子的反粒子，质量，半径，电量与电子相同，电荷极性相反。
电子的荷质比很大，是高速自旋的粒子，外围携带大量的电磁以太物质（正微子，中微子），成旋涡结构，有磁性。其中心的裸电子的半径是中子半径的1/12×√3倍，计算结果为0.404×10-16m，电子半径是裸电子半径的34.7倍以上。裸电子存在于质子中子内部。
质子（氢核）的荷质比较小，是自旋的粒子，外围携带电磁以太物质（中微子，负微子）较少，成旋涡结构，有磁性。氢核的半径是内部质子半径的1.79倍。
关于原子核的内部结构，自从1918年卢瑟福发现质子开始，到2016年3月，中国科学院上海光机所强场激光物理国家实验室，利用超强激光与氩气相互作用，成功分离出电子流和正电子流为止，经过九十八年的艰苦探索，科学界开始直观的看到：电子和正电子才是质子和中子内部的主要的稳定的组成部分。科技发展常常折弄人，为了敲开原子核，科学家把大型加速器的对撞能量从MeV级提升到GeV级再到TeV级，为什么没有想到从MeV，KeV逐级降低，能级分档往下试探呢！敲开原子核的力度大小不同，可以观测到不稳定的碎片的大小也各不相同，力度太小则敲不开原子核，太大了，原子核完全粉碎成强烈的光辐射，更无法观测到原子核的内部结构。
2011年5月，作者的《宇宙的真谛》一书出版 ，其中勾画出质子中子电子正电子的内部结构模型，首创了“二粒三构”理论学说原理，质子中子内部均由电子正电子相间排列构成。2017年3月，《今日中国》杂志两会特刊，发表了作者的文章：《“二粒三构”理论中的原子核结构及性质》。指出，质子内部由666个正电子和665个电子相间排列构成11立方体结构，其8个顶角是正电子，外围有较厚电磁以太构成的保护圈。中子内部由864个电子和864个正电子相间排列成12立方体结构，4个相对的顶角是电子，其余4个相对的顶角是正电子，核心外围有较薄的电磁以太保护圈。质子与中子是不能相互转换的。
原子核中，质子与中子或者中子与中子接触时的相互作用力称为强核力。质子和中子称为强子。强核力就是强子之间的作用力，强核力的本质就是强子内部顶角的正电子与另一个强子内部顶角的电子互相吸引的库仑引力。以典型的重氢核氘为例，它由一个质子和一个中子接触构成，计算强核力的大小，F=kq1q2/r2 其中k=9.0×109n.m2/C2 q1=q2=1.6×10-19C r=裸电子半径×2×√3=0.404×10-16 ×3.464=1.3995×10-16m 计算结果为：正负裸电子之间的库仑引力为：1.176×104n ，此为两个强子之间的强核力，强核力的最大值是11760牛顿。 科学家观测到电子直径约为2.8×10-15m，正负电子之间的库仑引力为：F=kq1q2/r2=9.0×109 ×1.6×10-19 ×1.6×10 -19/2.82 ×10-30=29.39（牛顿）。最大强核力/正负电子的库仑引力=11760/29.39=400（倍）。实际上强核力并没有这么强大，质子和中子表面都有一层坚实的电磁以太物质，使裸露的正负电子之间的相互作用距离略有拉大，使库仑引力略有减小。
如果把核子掰成两半，两半裸露出正负电子数为121个（质子）或144个（中子），此时，电场处于开放状态。这时候，可以说强核力比静电力大121倍到144倍。
强核力的力程较短，在电子半径尺度之内。约为2×10-15m。
小结：强核力的本质是强子内部的电子与另一个强子内部的正电子之间的库仑引力。
B，弱核力。弱核力存在于质子中子内的正电子内部。先看正负电子的内部结构：
电子：电子内部约有1020个携带负电的微小粒子，作者把它命名为D粒子。D粒子之间
通过更小的携带微量正电的M粒子粘合在一起，库仑引力和万有引力把这些粒子紧紧的捆绑在一起，使电子成为十分稳定的粒子。
D粒子：质量=7.373×10-51kg ，电量=-1.2966×10-39C，密度=2.898亿吨/立方厘米，半径=1.8245×10-23m，弹性=0，D粒子是荷质比很大的自旋粒子，D粒子是构成光源的基本粒子。D粒子由E=hν=mc2计算出质量，再根据电子的荷质比计算出电量。电子的荷质比1.7587×1011C/kg。（D粒子的荷质比与电子相同）
M粒子：质量=4.718×10-58kg， 电量=+4.065×10-68C，半径=0.7298×10-25m，密度与D粒子相同，弹性=0。M粒子荷质比很小，不自旋。两个M粒子接触，显示微弱的万有引力，一个粒子可以在另一个粒子表面滑动。M粒子是构成空间以太结构的基本粒子。M粒子是作者于2011年在电子和正电子内部结构模型中预言的宇宙中必然存在的粒子，并于2018年估算出M粒子的质量，2022年估算出M粒子的电量。D粒子和M粒子是不可再分的宇宙终极粒子，是“二粒三构理论学说原理”的基石。
正微子：D粒子的质量比M粒子大1.5627×107倍。一个携带负电的D粒子吸附了大量的M粒子成为携带正电的粒子球后变成正微子。万有引力和库仑引力使正微子成为较为稳定的粒子。正微子是被科学界遗忘的自然界中最重要的粒子。D粒子吸附的M粒子较少成为负微子，通常状况下，负微子在空间中的存量比例较小。D粒子吸附适量的M粒子，使粒子球的正负电荷相互抵消，成为电中性的粒子，此为最基本的中微子。中微子是稳定的粒子。作者把正微子中微子负微子合称为电磁以太物质，它们是一切磁现象的物质基础。
正电子：正电子内部由数量很大的正微子聚合而成。万有引力是正电子内部的凝聚力。正电子内部D粒子少而M粒子多，因此，其所含的能量比电子小很多。正微子之间存在很弱的库仑斥力，这个斥力就是弱核力。弱核力是离散力，能使正电子容易发生衰变，能使中子发生衰变。
正常情况下，正电子在核子内部相对稳定，原因是：核子内部正负电子相间排列，几乎所有的正电子四周被电子包围，电子是正电子的“保护伞”，电子可以排斥或吸收外来的带电粒子，使正电子不受侵害。质子表面保护圈的电磁以太总质量是电子质量的469倍，中子表面保护圈的电磁以太总质量是电子质量的73倍，故此，质子因为保护圈厚，并携带电荷，所以物理性质非常稳定。中子因为保护圈薄，并且不带电荷，所以，游离的中子容易衰变，据科学界检测，游离的中子寿命只有15分钟。自然界的各种元素的原子核中，中子与质子相邻，得到质子电场保护的中子不容易衰变，离质子较远的中子容易衰变，这是重核为什么具有放射性的根本原因。
在强光或X射线，γ射线，宇宙射线辐射，α射线照射，激烈的热振动，或电子束，中子流，强磁场等等的作用下，正电子容易衰变成正微子，中微子和大量的M粒子。中子内由于正电子衰变而解体，释放出电子流。
小结：弱核力是核子内部正电子内正微子之间的离散力，力程非常短，只有数个正微子的尺度。正微子的直径尺度大约是10-21m数量级。弱核力的本质是正电子中的正微子之间的库仑斥力。
C，万有引力。17世纪，艾萨克·牛顿发现万有引力，并制定万有引力定律：F=Gm1m2/r2 ，表示两个有质量的天体，物体，物质，粒子之间都存在万有引力。引力的大小与两个物质的质量的乘积成正比，与它们的作用距离的平方成反比。与电磁力相比，万有引力的力度非常小，力程非常大。万有引力的传递媒质是空间中的以太泡沫结构。
空间中有三种基本物质结构：宇宙总质量大约由50%的D粒子总质量加上50%的M粒子总质量所构成。它们作为最基本的粒子，不能创生，也不能消灭。人类永远不知道它们从哪里来，它们仅仅是空间中的一种存在，就像蚂蚁永远不知道地球有多大一样。两种基本粒子演化成三种基本物质结构：1，由大量D粒子构成的结构有电子结构，光源结构，光子链结构，光子云结构。2由大量M粒子构成的空间以太结构，有链状，环状，网状，泡沫球状等物质结构。3，由D粒子和M粒子混合构成的物质结构有，正微子，负微子，各种中微子，统称电磁以太物质结构，小的中微子在特定条件下可以聚合成质量较大的中微子。三种基本物质结构除了光子链结构可供人类观察以外，其余的全部为暗物质结构。
空间中的以太泡沫结构：在星际和星系际空间中，存在大量由M粒子构成的泡沫结构。它是一块连续的物质结构，大大小小的泡沫球把所有的原子，原子核，天体，星云，星系连系在一起，充满了整块空间。《中国科学家年鉴 2023》第182-185页刊登了作者的文章《光·引力·电磁振荡传播的空间媒质——以太结构》，详细描述了这种结构的物理性质。1，平均密度非常小，经估算，比空气密度小十万倍及以上。2，刚性非常大，几乎没有弹性。3，泡沫球很脆，极容易破裂。4，泡沫破裂后生成新的泡沫的速度非常快，所需的时间可以视为0。5，泡沫球有微小的弹性，因为一个M粒子可以在另一个M粒子表面滑动。因此，以太泡沫结构是平均密度非常小，刚性非常大，非常容易破裂而且生成速度非常快的连续物质结构，它充满了整个宇宙空间。在传递引力的时候，泡沫球链收缩，泡沫球直径变小或者被离心力作用直径变大或被拉长成椭球形。质量自聚性和能量离散性，使椭球形泡沫具有能自动恢复球形的性质。这种能使椭球形泡沫变成球形泡沫的力，是自然界特殊的力，也可以叫做“以太力“，这个力非常小。作者估算出泡沫球的直径尺寸在1皮米到10毫米范围内（0.000,000,000,001-0.01m）。电磁以太物质（空间中自由的正微子，正微子，负微子）镶嵌在巨大的泡沫中。这些微子不自旋，通常在各自的平衡位置内作无序的热振动。
D，电力。在静电学中，电荷之间存在库仑力。18世纪，法国物理学家查尔斯·库仑用扭秤实验发现库仑定律：F=kq1q2/r2 ，表示两个电荷之间的作用力的大小与两电荷电量的乘积成正比，与它们之间作用距离的平方成反比。电荷通常被物质携带，如电子，D粒子，原子核，质子，离子。带电粒子的电力比万有引力大得多，并因其荷质比的大小不同而不同。科学界估测，电磁力的大小是万有引力的1036倍数量级。自然界中，电力除了带电粒子的相互作用以外，还出现在物体的静电现象，大气雷电现象中物质间的相互作用。电相互作用的媒质是通过电磁以太排列成的很多条链条（电力线）来传递。
E，磁力。大量的电磁以太物质（正微子中微子负微子的混合物）的有序运动（平动或转动）形成“磁”。磁的本质是无数条以太链之间粒子的万有引力。包括以太链的内外层之间和上下层之间的引力，因为粒子的尺度非常小，而且密度非常大，这个万有引力的力度可以达到非常大，也会常常超过电力，它的大小主要由有序运动粒子的速度或角速度及空间环境中的以太物质的丰度来决定，所以磁力大小的范围很宽广。据资料表明：人体生物磁场强度约为0.04高斯，地球磁场强度为0.3-0.8高斯，木星的磁场强度为3-14高斯，太阳磁场强度达到2000高斯（2×103Gs），通常的电动机和变压器设计的硅钢片铁心的磁场强度选为7000-14000高斯，中子星的磁场强度可达数千亿高斯（1011Gs以上）。天体磁场一般由塞曼效应来测量。磁力相互作用可以分为磁引力和磁斥力，方向相同的以太链的平动或转动呈现磁引力，反之是磁斥力。磁现象是自然界中最复杂的现象，但是知道磁的本质以后，诸如以下难题就不是问题了：
- 地球磁场的成因？各种天体磁场的成因？月球为什么没有磁场（或极弱）？中子星磁场为什么如此强大？空间磁场是如何形成的？
- 通电导线（或螺线管）为什么会产生磁性？物理本质是什么？
- 通电导体在磁场里为什么会有霍尔效应？
- 量子霍尔效应（整数，分数，反常）的唯物主义解释？
- 磁单极子在哪里？
- 磁光克尔效应的物理解释？法拉第旋光效应的物理解释？
- 塞曼效应（正常，反常）的唯物主义解释？
- 自由电子激光器，为什么可以用调节磁场强度来调节激光波长？（该激光器短波长，大功率，高效率，适合做激光武器，X波段雷达，和许多学科的理想光源）
与“磁现象”相反的是“热现象”，大量的电磁以太物质的无序振动和碰撞形成“热”。热力的大小用温度的高低来度量，它表示电磁以太粒子平均动能的大小和振动的激烈程度。传统的观念认为“热”是大量分子原子无规则振动和碰撞的物理现象。构成分子原子的核外空间都是电子的活动范围，由于负电斥力，原子之间不会直接发生碰撞，也不可能产生热量传递。真正起作用的是原子内外空间中，正微子，中微子，负微子之间的直接碰撞，表面M粒子粉尘的脱落和重组产生的物理效应。正微子中微子负微子可以在碰撞中相互转换，温度升高会使正微子的丰度减少，中微子和负微子数量增多。温度特高，会使正微子中微子负微子的表面失去M粒子，产生光辐射。
F，电磁力。《二粒三构理论学说原理》可以简单表述宇宙的起源为二生三，三生万物。万物的基本单元是原子，是原子支撑起如今人类观察到的如此美妙绝伦的宇宙。目前研究原子的科学分支有：原子物理学，原子核物理学，核电子学，原子光谱学，量子力学，量子物理学，粒子物理学（高能物理学），量子电动力学，量子色动力学，量子电子学。科学家企图通过各种不同的角度和方法探索原子的秘密。
1911年，卢瑟福在α粒子散射实验后，建立了原子核式结构的行星模型。20世纪20年代，把研究核外电子运动状态和运动规律的科学称为量子力学。原子核与电子都是具有磁性的带电粒子，在狭小空间中，强大的电磁力才是影响电子运动状态的主导力。量子力学是一门很有争议的科学，形成几大学派，玻尔创建的哥本哈根学派由玻恩，海森伯，泡利，狄拉克等几位物理数学大佬组成，对量子力学的诠释和完善各有千秋。海森堡等人的矩阵力学方程和薛定谔的波动力学方程占了上风。爱因斯坦始终不相信量子力学，与玻尔的论战一直到死。认为核外电子运动是有规律的，反对系统的概率论与统计规律，“上帝不掷骰子”，认为电子运动不是随机性的而是决定性的。作者认为,避开或脱离原子核与电子之间强大的电磁作用建立起来的结构模型和数学演绎，根本无法合理解释原子为什么不会塌缩？用原子光谱为什么可以识别各种元素？电子为什么会发光？等等重大问题。
1924-2024年，100年后的今天，科学技术的飞速发展，到了空前的水平。中国科学院前院长白春礼院士发明的低温真空扫描隧道电子显微镜（STM），是世界顶尖设备。分辨率达到0.01-0.001纳米。已经开始直观的看到原子内部或局部模糊的电子云的图像。如果分辨率再提高2-3个数量级，就能够看到原子核的表面结构了。那时候新建的量子力学模型和数学描述的可信度会提到新的高度。
电磁力也存在等离子体内的相互作用。如，可控核聚变的磁约束托卡马克试验装置中的等离子体内。电磁力还存在大气的电离层；天体的吸积盆和喷流现象；磁流体发电等等场所里。
总结：宇宙中6种自然力的本质是两种力：万有引力(牛顿力)和静电力（库仑力）。万有引力和库仑引力使物质具有自聚性，是宇宙中一切物质结构形成的动力。库仑斥力使物质具有离散性，是宇宙中一切物质结构发生运动变化的动力。宇宙中基本粒子的两种力同时存在，形影不离，但互相矛盾，永远不能统一，两种力共同推动着宇宙物质的不断形成和演化。物质不能创生，也不能消失，它既具有质量，又具有能量（电荷是能量的起源），质量的自聚性和能量的离散性是宇宙的基本特性。制约宇宙的不是一条方程，也不是一系列方程组，而是两条方程，即是，牛顿方程和库仑方程 。表述为：
制约宇宙的两大定律为：万有引力F=Gm1m2/r2 库仑力F=kq1q2/r2 。
2024.7 于浙江丽水
（此文被《中国科学家年鉴 2024》收录 见第548-551页