摘要　假设正负电子可以稳定结合，则它们可以积累发展，以此来理解电子，粒子，原子核等领域内的物理现象将会变得很容易，本文讲述相关内容，并提出一些新构想，如电子半径、电子的稳定性、最彻底的质能转化方案、微观粒子的性质、核结构、核力、一些基本的核反应、部分原子核的特性、强相互作用和弱相互作用的关系等。在此理论基础上，物理学必将有更新更广泛的发展。

　　关键词　电子表面的支持力，能量平衡关系，力平衡关系

4. 核反应

　　假设正负电子可以稳定地吸附到一起而不湮灭成光子，可以得到以下结果。

　　原子核的运动包括振动和自旋两部分，核振动又可分为几种，一种为原子核的整体的振动，一种为原子核内部核子间的相对振动，有现象表明核子内部的电子之间也可能存在振动，原子核的整体振动表现为原子或分子的振动，即通常所说的热运动；核自旋能和核内小粒子间的振动能量很大，但通常不表现出来，属于原子核内部的能量。由于自旋，原子核存在核赤道和两极，核赤道处的离心作用最强，两极处的离心作用最弱，在自旋的作用下，核子有由两极向赤道滚动的趋势。

　　原子核的作用力包括：电磁力、离心作用力、电子表面的支持力。此外，原子核可能还受到另外一种作用，即物质处于激发态时受到的能量激发作用。

　　核外电子对原子核的稳定起了很重要的作用：核外电子能大量吸收和反射外界的入射能量，所吸收的能量将由原子辐射再次释放出去，从而降低了原子核受激发的几率；当原子核含有激发能时，核外电子将会尽量多地将这部分激发能吸收过来再将它们向核外辐射出去，从而降低了原子核处于激发态的几率。

　　当原子核含有少量的激发能量时，可通过与核外电子的作用，把这些能量释放出去，但当原子核所含的激发能量十分多时，核外电子已经不能够把这些能量及时地释放出去，才会发生原子核的分解或衰变反应。

　　γ辐射

　　原子核的γ射线的产生和核的加速度有关，在核自旋作用下，核赤道的加速度最大，所以γ光子会在核赤道上产生，并将平行于赤道面向外辐射出去（图36），γ光子可能具有和核外电子产生的电磁波一样的量子性质，而且由于原子核包含大量的电子，每个电子都能吸收贮存比核外电子更多的能量，原子核所贮存的能量非常多，核衰变产生的γ射线的能量自然也要比核外电子产生的电磁波的能量高得多。

　　加速度是造成核辐射最灵活的因素，它随时都可以因为原子核能量的变化而变化，当核加速度过高时，就会产生α、γ等核辐射降低原子核的能量，降低核自旋，所以核表面的加速度应该因为受核辐射作用的影响而有一定的限度。轻核和重核的核表面的加速度：

　　由量子力学的角动量公式

　　转动惯量为

　　加速度为

　　设

　　再将代入得

　　其中为常数，可以统一用k代替：

　　（k 为常数）

　　轻核的加速度和重核的加速度列表如下：

　　α衰变

　　当Z>82时，处于激发态的原子核的另一个可能的衰变方式是α衰变。α粒子即氦核，质量相对较大，在重核中不仅会受到很强的电场力的作用，还会受到由于核自旋产生的向外的离心作用，有向外辐射的趋势，由于原子核赤道上的核子的受到的离心作用力最强，所以产生α粒子的位置一般都在核赤道附近，辐射方向基本与赤道面平行（图37）。在离心力的作用下，由于不同的原子核的情况不同，α粒子辐射情况也不同。

　　为了便于分析，仍按以往传统的方法，把强相互作用划分成库仑作用和强相互作用两种作用方式，库仑作用是由库仑公式计算得到的作用，除此之外的所有电磁作用都算为强相互作用。

　　这样，α粒子稳定存在于原子核中时，受到的主要作用有强相互作用、库仑作用、离心作用、核子表面支持作用。这些作用对应的力为：强相互作用力、库仑力、离心力，核子表面支持力（即电子表面的支持力）。库仑力、离心力与支持力之和，和强相互作用力构成一对平衡力。通常，支持力是相当大的，不可以忽略，而以往的分析中没有支持力，所以分析的结果必然要出现令人费解的势阱。这些作用对应的能量各为：强相互作用势能、库仑势能、离心势能，支持力的作用力程极短，可以视为零，所以支持力产生的能量可以视为零。

　　对于大荷电粒子辐射，库仑作用和强相互作用是决定核反应是否能够发生的主要条件，强相互作用起保守作用，阻止核辐射发生，核库仑作用起推动作用，推动核辐射发生，如果库仑作用接近强相互作用，这时的核就是不稳定的核了。当原子核的Z和A确定之后，库仑作用就确定下来，此时决定核辐射是否能够发生的可变条件是核自旋，由自旋产生的离心作用小，对核辐射的作用小，但自旋的增加可以打破原本已经不稳定了的核平衡，辐射就会发生，所以核自旋是决定核辐射反应是否能够发生的最终因素。核子间的表面支持力是不积极的作用，它一般不会主动影响核辐射，只能表示核所处的状态。

　　强相互作用是很大的，其势能和力程基本上是个常数，不随A、Z的变化而变化。

　　库仑作用则不同，库仑作用是随着Z的增加而增加的，并且与增长的幅度不同，比大一次幂，增加的快一些。

　　强相互作用在轻核中起主要作用，当原子核增大时，强相互作用没有太多变化，而核库仑能将增加并有可能达到或超过强相互作用的束缚能，为核辐射提供了能量的条件。如果原子核继续增大，库仑力也将会接近强相互作用力的水平，为核辐射提供了力的条件，然后就可能有核辐射发生。

　　所以核内粒子应当有两种平衡关系，一是能量平衡关系，二是力平衡关系，核辐射与否是由这两个平衡共同决定的。由能量守恒原理，要形成核辐射，需要核表面的粒子具有的能量大于其束缚能，打破这个粒子的能量限制，满足辐射的能量条件；由力的平衡原理，要形成核辐射，需要粒子受到的离心力与库仑力之和大于强相互作用力，打破这个粒子的力限制，满足辐射的力的条件。能量条件和力条件是两个不同的条件，一个得到满足时另一个未必也能得到满足；仅其中的一个得到满足不能形成辐射。

　　对于重核的粒子辐射，能量条件已经得到满足，如果力的条件也得到满足，核辐射反应即能发生。

　　对于中等质量和小质量的原子核的粒子辐射，核库仑能小于强相互作用能，能量条件没有得到满足，这时即使力的条件得到满足（在核自旋的作用下），也同样不能发生核辐射，这时能发生的反应只能是核转动的回弯。

　　α衰变中的能量计算：

　　对于一个能够产生α辐射的原子核，α粒子必然位于这个核的表面的赤道附近，α粒子与母核之间的键面个数可能取值为1、2、3、4、6、9、15，一般为9个，近似地取

　　α粒子与子原子核的质心距为

　　这里取

　　考虑反冲能

　　可得

　　 （为α粒子的动能）

　　 （E为衰变中的总动能）

　　这里能量关系应为

　　式中可由库仑公式求解

　　J

　　Mev

　　Mev

　　值可以借助量子力学公式求解

　　其中

　　将

　　代入式中有

　　以上与α粒子有关的量用打’’表示，与子核有关的量用’表示，与母核有关的量用原形来表示。

　　对一些原子核的α衰变能量的计算列表如下

　　表中后三行为Yb核在回弯情况下的数值。

　　α衰变中的作用力的计算：

　　在衰变之前的瞬间各作用力之间的关系为

　　= 0

　　这里可由库仑公式算出

　　值用量子力学公式近似推得

　　代入下式

　　得

　　将、代入 公式

　　即可得到值。

　　同时有

　　对一些核的α衰变的力的计算列表如下

　　表中后三行为Yb核在回弯情况下的数值。

　　第107~109号元素的核库仑力在所有元素中是最大的，这些原子核明显是因为库仑作用而不稳定的，所以这些原子核的库仑力和强相互作用力最为接近。

　　表中的随Z的变化有明显的变化，这是由于并不等于0，而是大于0，不过可以确定，表中的值应该已经接近实际中的了。

　　下图（图38）反应的是在α粒子在远离母核的过程中，保持适当的角度使强相互作用力始终为引力，在此基础上确立的各个力的关系，其中为激发态时的离心力，和分别为基态时的离心力和支持力，R为母核半径。

　　picture 38

　　β衰变

　　β衰变可能是核反应中更深层次的粒子辐射。初步认为，β衰变不仅和核库仑作用有关，更重要的是还和核表面的电子所含的激发能量有关，高激发能引起的电子的振动可能是β衰变的主要动力，当由电场作用束缚在原子核表面上的正负电子吸收了足够的能量而处于激发态时，或因受到过多的电场斥力的作用并处于一定激发态时，即可发生（）衰变。

　　进一步地说，当原子核含有激发能量时，α、γ辐射又不能有效地将这些激发能释放出去时，就有可能发生β衰变；并且如果此时的核自旋不是十分高，不能发生α、γ衰变，也就只能发生β衰变。由于γ衰变的存在，可以猜测原子核的两极的能量要比核赤道的高，所以β衰变将趋向于在原子核的两极发生，这即是实验观察到的现象。

　　关于β衰变的一些可以确定的情况：

　　β衰变可以降低原子核的激发能，调节原子核的核外电子，使原子核和核外电子组成一个更好的平衡。

　　β的初始状态一定含有很高的激发能量，而且此时受到的库仑力的作用也是最大的。

　　β衰变不需要离心力来支持，所以核自旋的大小与β辐射的能量没有直接的关系，但是因为非常高的核自旋意味着原子核的激发能也非常高，处于高激发态的核产生的β辐射的能量自然也就相应地高。

　　与的衰变的原因虽然有所不同，但也不是完全相反，比如它们都与电子所含的激发能量有关，所以一个具有足够多的激发能的原子核应该既可以发生衰变也可以发生衰变，实验中发现核具有这种性质。

　　α、β、γ辐射的关系

　　α粒子与γ粒子都是在核赤道上产生的，与核自旋有关，所以α辐射与γ辐射之间存在着明显的竟争关系。

　　α particle and γ particle are all created on nuclear equator, is related to nuclear spin, so there is an obvious competition relation between α radiation with γ radiation.

　　对于核子数较少的轻核，因为核半径小，在核自旋的作用下，轻核表层的核子的质心的加速度要远小于其外端的加速度，在这个核子受到足够大的离心作用可以辐射出去之前，这个核子的外端早已经达到了足够高的加速度而发生γ辐射了，所以轻核很难发生α等大粒子辐射，只能发生γ辐射或β辐射（β辐射在原子核两极发生，发生与否与核自旋无关）。重核的情况正好相反，因为重核的半径很大，在核自旋的作用下，处于原子核表层的核子，其质心的加速度接近于其外端的加速度，这时候核子辐射能力有很大的提高，实验表明，原子核处于激发态时发生γ辐射的几率通常要比α辐射高几个数量级，但重核的α衰变能力可以比γ衰变还要高。

　　那么为什么在核自旋的作用下不会因离心力的作用而发生β辐射呢?

　　从对核子的强相互作用的了解中已经知道，核子间的一个键面中键的个数约为2~9个，α粒子与母核之间的总键数约为36~72 个，键的个数与α粒子的质量比约为36：7300；原子核表面的一个电子与原子核之间通常有3~5个键，键的个数与电子的质量比约为4：1，由此可见在离心力的作用下，α辐射的能力要比β辐射的能力大约1000倍，最少也要差500倍，与此同时γ辐射的能力又比α辐射大1000倍，所以在核自旋的作用下不会发生β辐射，确切地说，在核自旋的作用下，由于γ辐射和α辐射更容易发生，β粒子没有机会辐射出来。β辐射只能在核自旋作用不到的地方发生，即原子核的两极。

　　裂变反应

　　重核是一个庞大的系统，有庞大的质量、庞大的体积和强大的库仑场。庞大的系统蕴涵着巨大的能量，重核需要有足够强的能量释放能力来及时地释放核内部的激发能以保持稳定。然而重核的过大的半径使得核子辐射、轻核辐射与核裂变很容易发生，导致核自旋不能正常升高，降低了γ辐射的能量释放能力；核外电子有限的能量释放能力已经不足以有效地释放核内部的能量，这使得重核需要有更多的核外电子的帮助，需要更多的负电子绕核旋转，但这需要重核有更强的库仑作用，然而重核的强大的库仑力已经接近了核力的承受能力。过强的库仑作用和核内能量不能有效地释放是重核面对的一对互相矛盾的困难，因此，重核将不但有过强的库仑作用，同时也会有很高的自旋，如果核自旋的离心作用足够大，原子核表面的核子就会在离心力与库仑力的共同作用下从两极向赤道滚动，使原子核变形直至最终断裂成两部分，从而形成重核裂变反应（图39）。

　　对于可裂变核和易裂变核，其比较全面的裂变公式为

　　其中为母核的库仑能，为母核的自旋能，为母核的强相互作用能，为核裂变势垒，为子核的库仑能，为子核的自旋能，为子核的强相互作用能，为子核的动能，为裂变反应释放的能量。

　　裂变过程中，在核自旋的作用下，系统的自旋轴位于母核的质心，所以偏向质量大的部分，所以质量大的部分受到的离心力小，相对稳定，优先决定裂变反应的质量分布；裂变过程中核子间的相对运动常使其处于不稳定状态，从而辐射出来，产生n、p等粒子的辐射。普通的自发裂变反应是一个比较缓和的核反应，从开始到结束母核可能会转动很大的角度。

　　当重核处于更高的激发态时，核自旋产生的离心作用加大，使裂变反应速度加快，裂变反应将更主要地受能量的控制，趋向于平均分割母核。

5. 天体物理

　　假设正负电子可以稳定地吸附到一起而不湮灭成光子，可以得到以下结果。

　　中子星是恒星的归宿。中子星在中子（电子）的支持力直接作用下，不会再发生整体的聚变反应，只是不停地吸收宇宙空间中的物质，包括光子，中子星的质量逐步增大。被中子星吸收的光子可能转化成物质，也可能仍以能量形式存在，增加中子星的转动动能。

　　黑洞是恒星的另一个归宿。此外，随着中子星的质量逐步增大，中子星的吸收能力也逐步增强，到后来也可能也会发展成黑洞。黑洞是比中子星更有效的能量回收站。

　　中子星和黑洞对光子的吸收是十分重要的，它使得由恒星释放到宇宙空间中的能量可以回收并重新转化成物质，形成物质—能量—物质的小循环（它也许不是这个世界的最大的能量回收站），因此整个世界不会因为恒星的燃烧而变成重核和光子的世界，只有重核和光子的世界是不利于生物生存的。

　　电子间的作用是中子星和黑洞内部的主要作用。

　　电子的极限压力很大，但不是无限大。中子星在强大的压力作用下能够保持稳定是因为它受到的压力仍小于电子的极限压力，电子还不足以湮灭成光子。当压力达到极限压力时，中子星内部的电子会发生因压力引起的湮灭反应，大量能量产生出来，中子星就变得不稳定了。这时，能量被包围在星体内部，不能释放出来，像地球中的岩浆一样，如果中子星的外壳有一条薄弱的孔道，光子就会通过这条孔道释放出去，在中子星的自旋的作用下，形成中子星的脉冲辐射，所以中子星的脉冲辐射可能不只有一条，但每一条的频率都是一样的，都等于中子星的自旋频率。随着压力的进一步增加，内部的能量也进一步扩大，当能量大到足以突破星体外壳的束缚时，就会发生星体爆发，称为黑洞的爆发，在这个强烈的爆发过程中，星体的物质直接地或间接地转化成氢核或其它的原子核，散布在宇宙空间中，以便再次形成恒星，开始一个新的循环。

　　从生物的生存角度出发，恒星系是最重要的，它为我们提供了生活的环境，我们希望恒星系可以循环出现，永不停歇，使人类总能有可以生存的地方。星体循环对人类文明的延续起着关键的作用。有了它，未来就有了希望。

　　由于电子是黑洞的基本物质，所以黑洞的存在必须要电子能够稳定存在，被压缩成一个点的黑洞，其正负电子必将全部湮灭成为光子，全部释放出去（如果这些光子的引力作用不能束缚住它们自己）。所以黑洞的体积不为零，只比中子星的体积小一些，整个黑洞星体相当于一个巨大的核子，密度相当于核子的密度，小于电子的密度，电子的密度是所有物体的极限密度。由此可见，质量存在而体积为零的星体只在数学上成立，在实际中不存在。已经有许多经验证明，数学的推导限于物质的发展是一个连续的可导的过程，实际上物质的发展是有临界状态的，在临界点发生转折，如果我们不结合物质的实际情况，很容易忽略这些临界点，推导出极端理论，成为一个很遗憾的错误。

　　本理论是基于对电子的假设的基础发展起来的，容易看出，本理论几乎可从理论上解释微观世界中的一切现象，可以将微观和宏观世界联系起来，是比较成功的，值得进一步研究。

　　可以有一份礼物献给我所喜爱的一切，感谢先辈六十年的远见宽容。

　　真诚祝愿：

　　世界上的最纯洁最真实最美丽的一切永存不息

　　1998.4.18初定稿

　　系列论文：

　　物体原理的理论分析（一）
　　物体原理的理论分析（二）
　　物体原理的理论分析（三）