第九章 正、负电子的形成——磁力塌缩原理
§9.1 电子的量子化与非量子化德布罗意波
我们已经知道，电子的德布罗意波长为
 （9.1）
电子的轨道运动参数为
 ， n＝1，2，3，…。 （9.2）
 ， n＝1，2，3，…。 （9.3）
我们看到轨道半径r与n2成正比，运动速度v与n成反比。因为电子的轨道运动速度是量子化的，所以轨道运动的德布罗意波也是量子化的。
当n＝1时，轨道运动速度v 1最大，轨道半径r1最小，此时核对电子的束缚能（势能）也最大。
对于速度v≤v1的运动电子，将会为核俘获或束缚，或者进入核，或者进入轨道（不同的电子运动速度对应于不同的量子轨道）。
对于速度v＞v1的运动电子，当r≥r 1时，核不能将其束缚在轨道上，这种电子将成为自由电子。当r＜r 1时，电子按理本应可以绕核运动，但是根据本论文集第二篇《原子辐射的新观点》第八章的论述，电子每绕核一圈，不具备发射一个光子的能力，而此时核的束缚能大，电子在库仑力的作用下，将加速落向原子核。
这就是说，在n取正整数时，对于v≤v1的任何电子运动速度必是量子化的，因为电子不进入n＋1轨道，就会自动进入n 轨道。此时绕核运动的电子德布罗意波也是量子化的。在v＞v1时，电子或者落向原子核（r＜r 1）或者成为自由电子（当r≥r 1），因为速度v 是非量子化的，或者说v可以任意连续取值，所以德布罗意波也是非量子化的。
通常根据公式（9.1）计算的德布罗意波，电子的运动速度都大于
例如
 时，  时，
 
 ,  。
在本论文集第二篇《原子辐射的新观点》第四章中，我们还推得
量子化的德布罗意波速度为： . n＝1，2，3，….
非量子化的德布罗意波速度为：u＝v.（n恒为1）。
§9.2 光子的量子化与非量子化德布罗意波
一、在磁力作用下的光子
对于光子，由式（4.6）知道，在 的范围内，是磁力起主导作用，所以光子与电子情况不同。我们知道光子对的回转速度和回转半径为
 ；  。 （9.4）
n越大，速度越大，半径越小，这和电子绕核运动正相反。n＝1的速度是最小量子化速度v1；而半径却是最大量子化半径r 1。
当光子的速度v≥v1时，在当r≤r 1的距离上，光子的德布罗意波应是量子化的德布罗意波。波速也是。
当光子的速度v＜v1时，在r＞r 1或r＜r 1的距离上，光子的德布罗意波都是非量子化的。因为此时，速度是非量子化的，可以连续取值。只是r0＞r＞r 1时，光子在磁力作用下，形成光子对（接近r 1端）或者视为自由光子（接近r0端）。在r＜r 1时，在强大磁力作用下，被压成一团（相吸），或者成为自由光子（相斥）。
我们知道，对于光子，n只能取1，所以光子的量子化德布罗意波是不存在的。光子只有非量子化的德布罗意波。非量子化的德布罗意波速为u＝v，它和惟一的一个量子化德布罗意波速（n恒为1），实际上是一回事。
然而，事实上光子的运动速度不可能大于等于v1，因为v1比光速C还大 数量级，这是难以想象的。
二、在电力作用下的光子
上述两个光子在相距d＜＜d0（ ）的范围内是磁力起主导作用。当两个光子间距离d＞＞d0电力起主导作用时，情况怎么样呢？
这时的情况和电子绕核运动相似，两个异荷（正、负）光子在大距离上将形成回转光子对。满足
解得
 （9.5）
n越大，速度越小，半径越大。n＝1时，速度是最大速度v1；而半径却是最小半径r 1。这和电子绕核运动非常相似。
当光子的速度v≤v1时（ ），在当r≥r 1的距离上，光子的德布罗意波应是量子化的德布罗意波。波速是。
当光子的速度v＞v1时，在r＞r 1或r＜r 1的距离上，光子的德布罗意波也都是非量子化的。因为此时，速度是非量子化的，可以连续取值。非量子化的德布罗意波速为u＝v（n恒为1）。
但是，因为光子的量子数n只能取1。所以光子在电力作用下，其量子化的德布罗意波也是不存在的。其惟一的一个量子化的德布罗意波，因n只能等于1，于是波速，变为u＝v，这和非量子化的德布罗意波实际上是一回事。
同荷光子在电斥力的作用下，将相互远离。随着距离r的增大，电力、磁力的作用进一步减小，成为自由运动的光子。
异荷光子则形成大距离 （ ）光子对，这只能视为自由运动光子。
正如光子的运动速度 （ 是磁力作用下，惟一的量子化轨道速度）是难以想象的一样，光子的运动速度 （ 是电力作用下，惟一的量子化轨道速度）也是难以想象的。前者速度太大，后者速度太小。
下面我们来研究为什么光子的运动速度既不会大于等于
也不会小于等于
 。
三、光子的加速电压（电位差）和加速磁压（磁位差）
为了比较，我们先看电子在库仑场中的加速。设电压为u，电场力的功为A，电位能为W。则电场力对电子所做的功等于电位能增量的负值：
 （9.6）
电场力的功又可写为
 （9.7）
于是有
 （9.8）
根据
可知电场中电子动能的增量等于位能增量的负值
 （9.9）
令初动能和初位能等于零，由式（9.8）、（9.9）可得
 (9.10)
式（9.10）说明，电场力的功，等于电子动能的增量。
如果要使电子的速度加速到光速，即v＝C，则需要电压为
 （9.11）
同理，光子的加速电压为
 （9.12）
要把光子加速到速度等于C，则令（9.12）式中v＝C，于是
 （9.13）
设 为磁位差即磁压，磁矩为2 的光子在磁场中获得加速，磁场的功为
 （9.14）
当v＝C时，代入光子质量、磁矩数值得
 （9.15）
磁压的量纲式为： 。
由式（9.13）、（9.15）可以看出，对光子起主要作用的是磁力。
一般永久磁铁的磁极附近的磁感强度大约是0.4～0.7特斯拉，在电机和变压器的铁芯中，磁感强度可达0.4～1.4特斯拉，通过超导材料的强电流的磁感应强度可高达1000特斯拉，而地面附近地磁场的磁感应强度大约只有 特斯拉。
假设以特斯拉的磁压对光子加速，则光子可能达到的速度为
 （9.16）
这个速度虽然已经超过光速C，但这个速度远小于光子在磁力作用下形成光子对的回转速度：。所以说光子的自由运动速度不可能大到。
假设地球附近的电场中电压为1伏特。则光子在此电压下加速可能达到的速度为
 （9.17）
这个速度虽然小于光速C三个数量级，但这个速度远大于在电力作用下，形成光子对的回转速度：。所以说光子的自由运动速度不可能小到。
我们把上述电子和光子的量子化与非量子化德布罗意波用表显示如下：
（见表9－1、9－2）
§9.3 自由光子运动的最可几速度是 数量级
一、自然界中大量存在中性的光子对
由表9－2我们看出，根据我们的假设在地球磁场附近单个光子的实际运动速度是在大于 ，小于 之间。
我们已经算出 （），
 ， 。
（一）、当两个光子间的回转半径取值于 ＞ ＞ 时，在磁力作用下， （ ）的光子将被“压”成同荷光子团或异荷光子对。而 ＞ ＞ 的光子则形成大距离的光子对，可把它看出自由光子了。
（二）、当两个光子间的回转半径取值于 ＞＞时，在电力作用下， 的光子是自由光子。 ＜＜的光子则形成大距离的光子对。
（三）、当两个光子间的回转半径 时，此时 ，当 与 同号，在磁力、电力共同作用下，光子形成光子对或光子团。与异号，光子是真正的自由光子。
（四）、当两个光子间的回转半径＜时， 的所有光子都被磁力“压”成光子团或光子对。＞的自由光子是不存在的。
（五）、当两个光子间的回转半径＞时， 的所有光子都可视为自由光子。＜的光子是不存在的。
上述光子的运动速度指的是单个光子（正光子或负光子）的“无规则”运动速度，不是指它们形成回转体系的回转速度。由于宇宙中光子是大量存在的，光子又在不断地运动着，这两个光子距离很大时，那两个光子距离又可能较近。所以同荷反旋的光子很容易被“压”成正电光子团＋或负电光子团－；异荷反旋光子被磁力、电力共同“压”成中性的光子对。异荷反旋光子被“压”成光子对后，除了在极微小的线度上（单个光子的自旋磁场范围： ［米］数量级）能吸附光子形成光子团外，一般情况下，这种光子对外表现无论是磁还是电都是中性的。两个光子在磁力和电力共同吸引下形成的中性粒子，非常稳定，能量极大，其质量是二倍的单个光子质量。宇宙中应大量存在着这种中性的光子对。笔者认为它就是中微子，或者是形成各种大质量中微子的核心。当然，中性的也可视为中性光子。的这种“模棱两可”的特征正是光子成“基本粒子”的关键。
由于宇宙间磁场和电场的作用，使光子获得一定范围的速度。又由于光子间磁力和电力的作用，存在着“磁压缩”和“电压缩”现象，宇宙中在相距一个光程的距离内应是光子真空的。除了大量存在的中性光子外，正光子（包括正电子）都巳构成物质，而负光子（包括负电子）则稀疏地分布着。这个充满整个宇宙的稀疏分布着的负光子（包括负电子）海洋，应该就是光波传播的媒介，它就是运动着的光子（包括电子）本身。因为，它们所激起的波速是一样的。
二、正、负电子的形成――分级塌缩原理
宇宙初始，空间充满正、负光子，虽然正、负光子不是恰好等量的，但都是大量的。同荷反旋的光子在距离 ＜ （）时，因同荷则电力相斥，因反旋则磁力相吸，由于此时磁力起主导作用，两个光子很容易在磁力的作用下，被“压”成同荷光子对。
同荷光子对的磁电比为
 （9.18）
同荷光子对与光子再发生相互作用，作用距离由式（8.9）为
 （9.19）
当同荷光子对与光子的距离＞ 时，电子起主导作用；当＜时，磁力大于电力，在磁力的作用下，光子对把同荷光子再次“压缩”进来，逐渐形成同荷光子团，如图4－2（b）和图4－3（b）所示。这样的“压缩”在什么时候才能形成正、负电子呢？
设光子数为ν，由于压缩在一起的光子团＋、－，电荷逐渐增加（ ）；质量逐渐增大（ ）；而磁矩是不变的（因为 ）。当它们的磁电比 等于电子的磁电比 时，就形成了正、负电子。此时，电子与光子相互作用，磁力等于电力的平衡距离为
 （9.20）
电子（正电子或负电子）中，光子总数为
 个
所以
 （9.21）
在这个半径的外边是电斥力起主要作用；在这个半径的内部是磁吸力起主要作用。由于宇宙中光子已组成小到中微子，大到宏观天体，多余的负光子又在相距一个光程的距离上稀疏地分布着（负光子海或光以太），因此电子这个光子团，在 的范围内，再无机会俘获大量的光子，所以电子是稳定的。即使俘获一部分光子，由于电子不断地吸收光子，也不断地辐射光子，所以电子不会有质的变化。
综上所述，电子的形成过程是一个分级塌缩过程。
根据式（8.9）： ，我们已经算出两个电子（这两个光子团）相互作用，磁力等于电力的临界边界为
 ［米］。 （9.22）
这就是电子的最大可能半径（势力范围）。实际上，电子的实体半径要小得多，和太阳系类比，电子实体半径不会超过核的半径。
由表9－1和上述电子势力范围可知，电子在＜＜ ［米］时，是磁力起主要作用。和光子相仿，电子也存在右旋正电子，右旋负电子，左旋正电子，左旋负电子，中性电子对以及各种电子组团。
质子、中子以及其它一切粒子的形成过程类似于电子形成过程：“磁力塌缩，基本粒子形成”。粒子再复合成原子，原子组成物质世界。在这种复合的过程中，磁力、电力和万有引力的相互影响，由式（8.8）（8.9）和（8.10）决定。当微观物质逐渐复合成宏观天体时，磁质比，荷质比已经不充许忽略了。
三、自由光子运动速度为什么是数量级
宇宙中除了大量存在中性的光子对外，还存在着自由负光子（正光子已全部组成物质）。如距离为，速度为的两个光子，此时，如果合力为零（同荷反旋），则这两个光子间可视为没有相互作用；又如距离大于，速度大于的所有光子，起主要作用的电力不能使这样的两个光子形成大距离的光子对，更谈不上“压缩”成光子团了。它们的运动都可以看成是自由光子运动，这些光子速度可连续取值，是非量子化的。如果上文所取地球磁场的磁压为 ［特斯拉］，电压为 ［伏］是合理的话，自由光子的速度应分布在 和 数量级之间，而最可几速度是在数量级，自由光子的运动速度，应是大量光子的平均速度。如表9－2所示。
§9.4 光速为什么是
上述光子的运动速度指的是单个自由光子的速度。它们的速度可以连续取值，最可几速度分布在数量级。个别光子的超光速运动也是可能的。
这里研究的是由物质内部发射出来的系列光子的速度。因为光子的量子数只能取1，其德布罗意波速等于光子运动速度u＝v。因此这里所说的光速，既是系列光子的运动速度，也是光波的波速。
在本论文集第二篇《原子辐射的新观点》§3.2公式（3.53）已经给出电子轨道运动的辐射能为
 ， n＝1，2，3，…。
电子轨道运动的辐射频率由上文式（3.55）给出为
 ， n＝1，2，3，…。
我们已经知道，电子在第n轨道上运动每绕核一圈具有辐射n个光子的能力，单位时间内辐射光子的总电量为
 （9.23）
式中  为一个光子的电量；
 为第n轨道的辐射频率，或第n轨道单位时间内辐射的光子数。
我们还知道辐射能对应于辐射功，且能量是以单位时间量度的，所以单位时间内光子受到的辐射功，用电压表示为
 ， n＝1，2，3，…。 （9.24）
式中  为第n轨道单位时间内辐射的（ ）个光子质量所带的总电量。
由式（9.12），一个光子在电场中受到的电场力的功为
将式（9.25）代入式（9.24），解得第n轨道上辐射光子的速度为
 （9.26）
代入有关常数得光速为
式（9.26）与量子数n无关，可见任何轨道发出的辐射光波速度都是C。
光子有各种组态：右旋正光子，右旋负光子，左旋正光子，左旋负光子，同荷光子对（正或负双包胎），异荷光子对（中性光子、龙凤胎）以及微小光子团。这形形色色的“光子”，如果不是各自为政，“各吹各的号，各唱各的调”，相互抵触；而是同心协力，步调一致的向着一个方向运动起来，它们的质量不同，能量自然也不同，就会有不同的频率。就可见光而言，我们的世界，就成了七彩缤纷的世界。
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