【摘 要】庫(kù)侖定律，洛倫茲定律和萬(wàn)有引力定律是現(xiàn)代科學(xué)的三大支柱，這三大定律基本上都是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)并在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，沒(méi)有人可以告訴你為什么會(huì)這樣。在本文中，通過(guò)四維電旋的數(shù)學(xué)模型，我們用幾何推理結(jié)合程序計(jì)算的方法，從原理上推導(dǎo)出這三大定律，從而解開(kāi)物質(zhì)世界的神秘面紗，所有這一切都?xì)w功于一個(gè)合理的四維電旋的數(shù)學(xué)模型，那么這樣的理論有什么意義？簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)，它就是愛(ài)因斯坦和霍金等人孜孜以求的大統(tǒng)一場(chǎng)理論的雛形。事實(shí)上剩下的強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力在電旋模型中也得到定性的解釋。

【關(guān)鍵詞】電旋 靜電力 洛倫茲力 萬(wàn)有引力 時(shí)間 PACS：10， 20， 30， 40

1 引言

本文以四維電旋理論為出發(fā)點(diǎn)，探討了基本粒子的深層構(gòu)成。依照所建立的四維電旋的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出靜電力公式，洛倫茲力公式，以及萬(wàn)有引力公式。并由此引出對(duì)量子糾纏，超導(dǎo)，黑洞，宇宙大爆炸，超新星爆發(fā)，時(shí)間序列等一系列現(xiàn)象的解釋。

本文共分為十章，現(xiàn)介紹如下：

（1）電旋：首先從氫原子核外電子的分布規(guī)律與光速的不可超越性出發(fā)推導(dǎo)出四維空間的存在，并結(jié)合連續(xù)性方程建立了四維電旋的數(shù)學(xué)模型，描述了電旋中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式，定義了用以描述它的“面速度”和“自偏轉(zhuǎn)加速度” 概念，討論了電旋內(nèi)部力的平衡，以及由此引發(fā)的電旋的裂解和融合現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)于超新星爆發(fā)和黑洞這兩種天文現(xiàn)象。

（2）面速度的疊加：詳細(xì)推導(dǎo)面速度疊加之后的夾角余弦的表達(dá)式。

（3）電旋的有效質(zhì)量和電旋的量子化：提出有效質(zhì)量和有效密度的概念，并據(jù)此推導(dǎo)電旋的有效質(zhì)量分布規(guī)律，根據(jù)分布規(guī)律，劃定希格斯區(qū)，在內(nèi)希格斯區(qū)，給出強(qiáng)相互作用力與弱相互作用力的解釋。 通過(guò)庫(kù)倫常數(shù)和真空磁導(dǎo)率的約束，初步估算出一個(gè)電旋的實(shí)際質(zhì)量，在電旋的量子化部分，通過(guò)對(duì)碳燃燒反應(yīng)的分析，導(dǎo)出能量粒子的存在。

（4）靜電力： 首先對(duì)電旋的“受力”做出定義，指出電旋因?yàn)椤俺跏紶顟B(tài)”的參數(shù)發(fā)生改變而受到力的作用。依此定義推導(dǎo)出兩電旋在一定距離下的受力規(guī)律，通過(guò)程序計(jì)算，以及對(duì)計(jì)算結(jié)果的繪圖。得到如下結(jié)論：距離大于平衡距離rp，則同性電旋之間的作用力為斥力，異性電旋之間的作用力為吸力。在遠(yuǎn)場(chǎng)表達(dá)式與庫(kù)倫定律完全一致。距離小于平衡距離rp，異性電旋之間呈現(xiàn)出急劇增大的斥力，這是保持電旋穩(wěn)定存在的力量。而同性電旋之間則呈現(xiàn)出急劇增大的引力，最終融合成一個(gè)電旋，這是黑洞現(xiàn)象產(chǎn)生的物理基礎(chǔ)。

（5）洛倫茲力： 首先定義“磁現(xiàn)象”為電旋的進(jìn)動(dòng)。并以此推導(dǎo)出兩個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷之間的受力，其大小與方向和洛倫茲定律完全符合。

（6）質(zhì)量共享：電旋通過(guò)“質(zhì)量共享”降低勢(shì)能而穩(wěn)定存在。通過(guò)“支電旋”和“干電旋”的概念對(duì)正負(fù)電子形成過(guò)程進(jìn)行分析，并通過(guò)這種結(jié)構(gòu)來(lái)解釋為什么正負(fù)電旋相遇會(huì)發(fā)生“湮滅”現(xiàn)象，并產(chǎn)生電子中微子，討論了中微子的10電旋結(jié)構(gòu)以及中微子聚變與地?zé)嶂g的聯(lián)系。

（7）各種物理現(xiàn)象：通過(guò)電旋來(lái)解釋各種物理現(xiàn)象，包括電磁波，光化現(xiàn)象，電子云的形成，電子的自旋，泡利不相容原理和洪特規(guī)則，離子鍵、共價(jià)鍵、和金屬鍵的形成與原子得失電子的能力是怎樣形成的，超導(dǎo)現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)，量子態(tài)，量子糾纏現(xiàn)象和真空縱波，初步詮釋人類意識(shí)產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（8）時(shí)間和慣性，通過(guò)觀察宇宙電旋中單個(gè)粒子在四維方向的運(yùn)動(dòng)路徑，也就是流體力學(xué)中的“跡線”來(lái)解釋時(shí)間的含義，指出第四維方向，既是空間軸，又是時(shí)間軸。通過(guò)分析中微子的超光速數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明客觀速度和觀測(cè)速度之間的差別，通過(guò)追趕時(shí)間的概念來(lái)解釋光速恒定的原因以及相對(duì)論中的時(shí)間稀釋現(xiàn)象，解釋了慣性形成以及在光化現(xiàn)象下慣性質(zhì)量變小的原因。

（9）宇宙電旋和電旋宇宙：提出上位宇宙和下位宇宙的概念，通過(guò)宇宙電旋的特性來(lái)解釋有關(guān)宇宙大爆炸和超新星爆發(fā)，原始星系的形成，宇宙膨脹，通過(guò)宇宙電旋的自偏轉(zhuǎn)加速度替代暗物質(zhì)來(lái)解釋星系自轉(zhuǎn)問(wèn)題等。

（10）萬(wàn)有引力：通過(guò)引力場(chǎng)的四維偶極子模型的分析，以及通過(guò)對(duì)時(shí)間跡線的積分計(jì)算出萬(wàn)有引力的公式。

2 電旋

2.1 空間第四維

氫原子外電子分布的角分布幾率為在 l=0，m=0 時(shí)，幾率是： 在這種量子態(tài)下，任何時(shí)刻我們?cè)谌我庖稽c(diǎn)發(fā)現(xiàn)電子的概率是相同的。假定在T0時(shí)刻，我們?cè)赼點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了電子，以球心為頂點(diǎn)，以過(guò)a點(diǎn)的半徑為軸，取椎體區(qū)域，使得它體積為總體積的1%，稱之為p區(qū)域，則在任何時(shí)刻，我們?cè)趐區(qū)域找到電子的概率也是1% 。假定光從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)出p區(qū)域所需要的最短時(shí)間為t0。按照角分布幾率，在T0+t0/2時(shí)刻，我們?cè)趐區(qū)域找到該電子的概率為1%，還有99%概率該電子不在p區(qū)域。問(wèn)題是在T0+t0/2時(shí)刻電子又不可能出現(xiàn)在p以外的區(qū)域，因?yàn)殡娮硬豢赡芘艿谋裙膺€要快。這就意味著在T0+t0/2時(shí)刻，電子有99%的概率不出現(xiàn)在這個(gè)三維空間的任何區(qū)域。那么它只可能是處在其他的三維空間中。所有的三維空間組合在一起就構(gòu)成了四維空間。比照三維軸垂直于平面內(nèi)所有的直線，我們可以給出第四維軸線的特性：它垂直于三維空間中的所有平面。也可以說(shuō)，它垂直于三維空間中的所有直線。我們把第四維軸向稱為M軸。幾率波是四維空間的連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡在三維空間的截圖。

2.2 電旋的設(shè)定

電荷是一種四維空間漩渦，我們把這種四維空間漩渦稱為電旋。

微觀粒子由正負(fù)電旋構(gòu)成。一個(gè)正電旋由兩個(gè)部分組成，一個(gè)收斂部從負(fù)M軸方向向正M軸方向旋進(jìn)，經(jīng)過(guò)元點(diǎn)——也就是漩渦最窄處，向M軸正向以相同旋轉(zhuǎn)方向旋出，構(gòu)成一個(gè)對(duì)稱的發(fā)散部。這兩個(gè)部分一起構(gòu)成一個(gè)完整的正電旋。而負(fù)電旋則正好相反。一個(gè)電旋所表現(xiàn)出的電量就是一個(gè)電荷。構(gòu)成四維漩渦的介質(zhì)稱為真空零點(diǎn)質(zhì)，意思是負(fù)載真空零點(diǎn)能的那種質(zhì)點(diǎn)。零點(diǎn)質(zhì)粒子的直徑和質(zhì)子的直徑的比例等同于質(zhì)子的直徑與整個(gè)宇宙的直徑的比例。按照四維電旋繞M軸的旋轉(zhuǎn)方向不同分為：左旋正電旋，右旋正電旋，左旋負(fù)電旋，右旋負(fù)電旋。宇宙是一個(gè)巨大的電旋，稱為宇宙電旋。一個(gè)右旋的宇宙電旋中產(chǎn)生的電旋都是左旋的，在左旋宇宙中，存在的電旋都是右旋的。

右旋正電旋收斂部中的單一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如下：從三維空間看向球心，質(zhì)點(diǎn)以速度v在半徑為r的球面上運(yùn)動(dòng)，在作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還具有一個(gè)圍繞過(guò)自身的半徑作右旋偏轉(zhuǎn)的加速度，稱為自偏轉(zhuǎn)加速度。圓周運(yùn)動(dòng)的加速度和自偏轉(zhuǎn)加速度的值相同。自偏轉(zhuǎn)加速度使得速度V繞著半徑r向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)。以受觀察質(zhì)點(diǎn)當(dāng)下的位置為圓心，在球面上畫(huà)一個(gè)圓，把位于圓周切線上的那些具有指向圓心的自偏轉(zhuǎn)加速度的切向速度看成一個(gè)集合，把這個(gè)圓的半徑逐漸縮小至一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)上的所有切向速度的集合就是它的面速度。所以面速度是一組速度，是把所有具有指向半徑方向的自偏轉(zhuǎn)加速度的速度集中起來(lái)加以處理。而組成面速度的那些切向速度就稱為該面速度的基速度，基速度對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)稱為分質(zhì)點(diǎn) 。規(guī)定面速度的方向與該點(diǎn)的徑向速度同向。面速度是四維漩渦區(qū)別于三維漩渦的主要特征。

2.3 電旋的數(shù)學(xué)模型

建立電旋的數(shù)學(xué)模型的主要依據(jù)為：

（1）電旋是四維漩渦，隧穿效應(yīng)決定了它的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)當(dāng)具有與立軸漩渦速度函數(shù)類似的表達(dá)式。

（2）速度表達(dá)式要符合連續(xù)性方程。

（3）洛倫茲力決定在遠(yuǎn)場(chǎng)處，徑向速度反比于R的三次方。

（4）考慮面速度的描述。

據(jù)此我們先給出切向速度與徑向速度的表達(dá)式：

正電旋的發(fā)散部：

電旋的切向速度與徑向速度為：

以下我們通過(guò)連續(xù)性方程來(lái)導(dǎo)出M軸向速度以及密度的分布函數(shù)：

四維柱坐標(biāo)系的散度表達(dá)式為：

連續(xù)性方程為：

所有的速度與θ，β，以及時(shí)間t無(wú)關(guān)

切向速度是面速度，沿著各個(gè)方向都有基速度，故而對(duì)連續(xù)性沒(méi)有影響。

物質(zhì)導(dǎo)數(shù)

，將它代入連續(xù)性方程整理得：

略去中間過(guò)程，最終得到如下正電旋的數(shù)學(xué)模型：

在發(fā)散部，M>0，

從密度函數(shù)可以看出電旋密度的變化：隨著半徑的減小，密度逐漸增大，在M軸的變化規(guī)律為，越靠近元點(diǎn)。密度越大。

其他部分以此類推。

無(wú)論是正電旋還是負(fù)電旋，電旋內(nèi)部密度的分布形態(tài)是相同的，都是越靠近元點(diǎn)，密度越大，半徑越小，密度越大。

2.4 電旋中質(zhì)點(diǎn)的受力分析

a.切向速度所導(dǎo)致的力的平衡：

右旋電旋a中的質(zhì)點(diǎn)具有兩種向心加速度，一是以ra為半徑繞球心圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，二是繞M軸的圓周運(yùn)動(dòng)半徑的長(zhǎng)度等于ra的自偏轉(zhuǎn)加速度。 它所需要的向心力為：

而該點(diǎn)壓強(qiáng)對(duì)半徑的導(dǎo)數(shù)的負(fù)數(shù)就是電旋對(duì)質(zhì)點(diǎn)的作用力，通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可知，這個(gè)力的大小也是

所以，電旋壓強(qiáng)梯度對(duì)質(zhì)點(diǎn)的作用力恰好提供了向心加速度與自偏轉(zhuǎn)加速度。

指向球心的壓力怎樣轉(zhuǎn)化為垂直方向的自偏轉(zhuǎn)加速度？

壓迫一個(gè)裝滿水的密封塑料袋，水袋就會(huì)向兩側(cè)膨脹，繼續(xù)加壓，比較薄弱的一側(cè)就會(huì)破裂，水會(huì)從這個(gè)方向噴出去。噴出去的水就獲得了一個(gè)垂直于施壓方向的加速度，這就是液壓的作用。自偏轉(zhuǎn)加速度的獲得與之類似。在一個(gè)左旋的宇宙中，會(huì)形成右旋的電旋，是因?yàn)樗俣扔覀?cè)相當(dāng)于水袋比較薄弱的那一側(cè)。

形成四維漩渦的真空零點(diǎn)質(zhì)是一種理想流體，流體內(nèi)部的壓強(qiáng)可以均勻傳遞。自偏轉(zhuǎn)加速度的方向是垂直于速度方向且同時(shí)又垂直于半徑的。這一點(diǎn)對(duì)原始星系的形成時(shí)具有決定性的作用。

b.徑向速度所導(dǎo)致的力的平衡：

據(jù)此可知該點(diǎn)的受力為

在該點(diǎn)的徑向加速度為：

可見(jiàn)靜止情況下，電旋a遠(yuǎn)場(chǎng)中的任意一點(diǎn)的徑向速度壓力差完全用作提供質(zhì)點(diǎn)的徑向加速度。

c.M軸速度所導(dǎo)致的力的平衡 ——電旋內(nèi)部的兩種擠壓力：

M軸流速表達(dá)式為：

M軸流速的特點(diǎn)在于渦核半徑以內(nèi)的速度極大，渦核半徑以外的速度急劇下降，故而我們不再以遠(yuǎn)場(chǎng)來(lái)考慮它。

據(jù)此可知：

1）該點(diǎn)沿著半徑方向的受力為

以上結(jié)果中符號(hào)為負(fù)，表示frm 是一個(gè)指向球心的力，并且沒(méi)有相應(yīng)的沿著半徑方向的加速度與之對(duì)應(yīng)，這個(gè)力的作用對(duì)應(yīng)于密度沿著徑向的分布。換句話來(lái)說(shuō)，M軸流速的徑向壓力的作用就是擠壓空間零點(diǎn)質(zhì)，使它的密度增大，這是密度隨r而變的原因。被擠壓的零點(diǎn)質(zhì)形成斥力，與frm 達(dá)成平衡。

2）該點(diǎn)沿著M軸方向的受力為

變形為：

該點(diǎn)的M軸加速度為：

其中： 恰好為該點(diǎn)的M軸加速度提供作用力，剩下的 項(xiàng)是一個(gè)指向元點(diǎn)的M軸向力，因?yàn)?是負(fù)值。這個(gè)力的存在使得質(zhì)量在M軸方向發(fā)生堆積，越靠近元點(diǎn)密度越大，密度函數(shù)隨M而變。被擠壓的零點(diǎn)質(zhì)形成斥力，與fm 達(dá)成平衡。

所以在電旋中存在兩種力，一種是沿著半徑的擠壓力一種是沿著M軸指向元點(diǎn)的擠壓力，這兩種力的存在使得在電旋的渦核半徑以內(nèi)密度隨著半徑的減小而增大，并且越靠近元點(diǎn)，密度越大。由M軸流速所引起的兩個(gè)方向的擠壓力統(tǒng)稱為電旋的真空預(yù)應(yīng)力。

4 討論部分

4.1 電旋的裂解和融合

從密度函數(shù)的表達(dá)式和真空預(yù)應(yīng)力的表達(dá)式來(lái)看，密度與力不是線性關(guān)系。不同的密度對(duì)應(yīng)的彈性模量不同。

宇宙電旋的不同位置，ρ0的值是不同的，密度不同意味著彈性模量有區(qū)別，電旋內(nèi)部發(fā)生質(zhì)量堆積時(shí)與之對(duì)應(yīng)的M軸流速函數(shù)隨之變化。常數(shù)a以及渦核半徑rm都會(huì)發(fā)生變化。正負(fù)電旋通過(guò)質(zhì)量共享（祥見(jiàn)《質(zhì)量共享章節(jié)》）降低系統(tǒng)勢(shì)能，形成穩(wěn)定的基本粒子。在這個(gè)過(guò)程中正負(fù)電旋的共享位（比如化學(xué)鍵，核鍵之類）極大地降低了系統(tǒng)的勢(shì)能，這種質(zhì)量共享狀態(tài)阻止a與rm的變化，因而在電旋內(nèi)部產(chǎn)生排斥力而提高系統(tǒng)勢(shì)能。隨著ρ0逐漸降低，這種勢(shì)能的增加將會(huì)超越質(zhì)量共享所降低的勢(shì)能，此時(shí)共享位斷裂，粒子解體，電旋在巨大的內(nèi)應(yīng)力的作用下發(fā)生電旋裂解。當(dāng)一個(gè)星球上的物質(zhì)開(kāi)始發(fā)生電旋裂解時(shí)，超新星爆發(fā)就隨之產(chǎn)生。

反過(guò)來(lái)在宇宙電旋的收斂部將發(fā)生電旋的融合現(xiàn)象（電旋的融合現(xiàn)象詳見(jiàn)靜電力章節(jié)）。這兩種突變?cè)谟钪嬷芯蛯?duì)應(yīng)于超新星爆發(fā)與黑洞這兩種天體現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在宇宙電旋的收斂部，主要發(fā)生的是電旋的融合，越靠近元點(diǎn)，電旋的融合度越高，越過(guò)元點(diǎn)以后，進(jìn)入發(fā)散部，主要發(fā)生的是電旋的裂解。

4.2 宇宙大爆炸和超新星爆發(fā)

第一次的電旋裂解產(chǎn)生了宇宙大爆炸，一個(gè)原始的三維宇宙由此誕生。在原始宇宙中正負(fù)電旋通過(guò)質(zhì)量共享，極大地降低了粒子的系統(tǒng)勢(shì)能，形成穩(wěn)定存在的基本粒子。電旋在形成基本粒子之后處于穩(wěn)定的低勢(shì)能狀態(tài)。隨著原始宇宙在宇宙電旋的發(fā)散部沿著M軸正向運(yùn)動(dòng)，體積膨脹，基本粒子相對(duì)于周邊環(huán)境來(lái)說(shuō)勢(shì)能越來(lái)越高，當(dāng)勢(shì)能升高導(dǎo)致共享位破裂，電旋也將會(huì)發(fā)生裂解。一座星球的物質(zhì)發(fā)生電旋裂解時(shí)，將會(huì)釋放出巨大的能量并形成新型的物質(zhì)粒子，這就是超新星爆發(fā)現(xiàn)象。所以，組成我們現(xiàn)在所熟悉的物質(zhì)的基本粒子是超新星爆發(fā)所產(chǎn)生的粒子，而不是宇宙大爆炸初始產(chǎn)生的物質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

電旋的速度函數(shù)與密度函數(shù)與自然界的各種現(xiàn)象密切相關(guān)，下面我們做一個(gè)整理，列出與各個(gè)速度函數(shù)對(duì)應(yīng)的物理現(xiàn)象，方便對(duì)后文的理解：

切向速度—— 靜電力，化學(xué)鍵的形成（質(zhì)量共享），星系的形成， 星系自轉(zhuǎn)問(wèn)題（以自偏轉(zhuǎn)加速度取代暗物質(zhì)效應(yīng)來(lái)解釋星系自轉(zhuǎn)問(wèn)題），黑洞（電旋融合）。

徑向速度——洛倫茲力，磁現(xiàn)象，電磁波的形成，基本粒子的自旋，超導(dǎo)現(xiàn)象，宇宙膨脹等。

M軸向速度，密度函數(shù)——萬(wàn)有引力，光速恒定現(xiàn)象，時(shí)間，時(shí)間稀釋效應(yīng)，希格斯區(qū)，宇宙大爆炸，超新星爆發(fā)等。

作者簡(jiǎn)介：顧飛（1970—），男 ，漢族，江蘇淮安洪澤縣人，南京大學(xué)，本科畢業(yè)，北京世標(biāo)認(rèn)證中心有限公司，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，理論物理。