基本粒子的大道模型和原子与分子结构的统一理论

曾纪晴

中国科学院华南植物园

早在2021年，本人在Physics Essays上发表了第一篇物理学论文《量子产生的经典物理学机制及其对氢原子结构与光电效应的解释》，修正了普朗克的能量子和爱因斯坦的光量子概念，纠正了电子绕核运动辐射电磁波的错误认知，揭示了电子跃迁的物理机制，第一次基于经典物理学框架解释了所谓的量子现象，包括氢原子光谱、电子轨道半径、能级和角动量量子化以及光电效应等，打破了所谓量子现象无法用经典物理学原理解释的神话。之后，我们陆续发表了《类氢原子中电子椭圆轨道量子化的经典物理学推导》、《无质量“物体”的运动与光的物理学本质和运动规律》和《物体运动的光测速度与观测者位置效应》等多篇论文。这些论文明确否定了所谓现代物理学的两大支柱量子力学和相对论，预示着物理学界即将爆发新的科学革命。于是，本人发出了《科学革命已悄然来临》的吹哨声。今天，我们耗费将近六年心血的两篇论文终于在Preprints.org预印本平台发布了！这意味着科学革命已经来临！

我们刚刚发布的两篇预印本论文，提出了一种新的基本粒子模型和一种统一的原子分子结构的理论。在“大道模型：基本粒子及其相互作用理论”这篇文章中，我们基于现代科学成果与中国古代哲学思想，提出了基本粒子的“阴阳模型”和存在场理论。我们的理论完全基于基本的科学事实和基本的哲学思想（阴阳法则），而不是像相对论和量子力学那样基于违反常识和直觉的假设。在阴阳模型中，我们根据阴阳法则把基本粒子分成带电基本粒子和不带电基本粒子，带电基本粒子又分为带正电基本粒子和带负电基本粒子。因此，基本粒子只有3种： 电子、正电子和物子（即不带电基本粒子）。由这3种基本粒子组成5种复合粒子：质子（由正电子和物子组成）、反质子（由电子和物子组成）、中子（由电子和质子组成）、反中子（由正电子和反质子组成）、中微子（由电子和正电子组成）。宇宙万物都是由这3种基本粒子和5种复合粒子组成的。阴阳模型完美符合《道德经》所揭示的“道生一，一生二，二生三，三生万物”的宇宙起源和演化规律。在此基础上，我们提出了基本粒子的存在场理论，认为基本粒子的存在就是其基本物理量的存在，而基本物理量的存在必然向其周围空间传播物理信息。我们将基本物理量的这一固有属性称为基本物理量的存在场。我们给出了基本粒子相互作用的统一物理学描述和数学表达形式，从而完成了基本粒子相互作用力的理论统一。根据基本粒子阴阳模型和存在场理论，我们解释了基本粒子相互结合形成复合粒子、原子核中质子与中子的结合、核辐射现象、宇宙物质（元素）的起源以及天体的形成与演化等几乎所有的物理现象。基本粒子的阴阳模型和存在场理论，具有极致的简洁性和理论的统一性，符合老子的“大道至简”理念，我们将其统称为“大道模型”。基于大道模型，我们揭开了许多长期困扰物理学界的谜团，包括暗物质与黑洞之谜、中微子之谜、核力、原子核结构与核辐射之谜、水星进动和“引力波”之谜、宇宙能量的来源与微观粒子量子化之谜，以及宇宙大爆炸、正反物质不对称和宇宙加速膨胀之谜。在物理学界，人们努力追寻所谓的“万有理论”，以为这样的理论必须是最复杂最难理解的理论。然而，大道至简。我们的“大道模型”极其简单、极易理解，可能才是真正的“万有理论”。

在“一种统一的原子和分子结构的理论”这篇论文中，我们提出了电子轨道动态实体概念、电子自旋理论和电子轨道空间构型理论，建立了电子轨道中电子自旋配对以及不同原子之间电子轨道配对形成共价键的新理论。在经典物理学框架下，带负电的电子与带正电的原子核之间存在静电引力，电子绕原子核运动的轨迹必然是螺旋形、圆形或椭圆形。电子绕原子核高速运动，同时存在磁场影响和发生进动，因此其运动轨迹看起来就是球形或椭球形。电子轨道动态实体的概念是基于生活常识（比如电风扇的高速旋转）而提出来的，符合生活经验常识和直觉。我们对电子自旋概念的理解也完全符合经验常识，即电子与原子核存在静电引力，电子绕核运动一周，自身也旋转一周，如同月亮绕地球旋转一样。由于电子绕核高速运动，因此电子便存在高速的自旋运动，电子高速自旋运动便产生自旋磁场，便如同一个磁性的小陀螺。那么，在相同电子轨道上两个磁性小陀螺（电子）相互靠近时，它们将自动调整磁极相互吸引，这便是电子自旋配对的机制。一个电子轨道只能有两个电子产生自旋配对，多余的电子将产生静电排斥。原子中相同电子层如果存在多个电子轨道，那么它们在静电斥力的作用下将产生均匀的空间分布，形成特定的电子轨道空间构型。我们修正了Slater的屏蔽系数概念，规定屏蔽系数σ只对应内层电子对外层电子的屏蔽效应，不再包括同一电子层的电子之间的相互作用。相同电子层的电子之间的相互作用包括两个方面：一是电子轨道之间的相互排斥作用，二是自旋方向相反的电子之间的相互吸引作用，在它们的相互作用下形成了电子轨道空间构型。因此，电子层电子轨道能级应该由两部分组成，一部分是受到屏蔽效应影响电子轨道能级，另一部分是相同电子层的电子相互作用形成的电子轨道空间构型势能，电子轨道空间构型势能又包括电子轨道排斥能和电子配对能两个部分。这样，我们建立了表示电子层能级的公式以及整个原子体系能量的公式，可以准确计算原子体系能量及电离能与电子亲和能。基于电子轨道动态实体模型、电子自旋理论以及电子轨道空间构型理论，我们对元素周期表中所有元素的原子核外电子做了重新排布，废除了电子亚层的错误概念，纠正了里层电子层电子数为奇数的排布。原子的不同能量状态对应着不同的价层电子轨道空间构型，决定了原子与分子结构。根据电子轨道空间构型理论解释了原子的结构和光谱，解释了不同原子形成金属键、离子键和共价键的物理机制，揭示了化学键的本质。我们的理论在解释原子的结构和金属单质、离子化合物、共价化合物、配位化合物、氢桥化合物以及分子晶体等结构的形成时，不仅简单直观，易于理解而且逻辑完全一致。因此，我们非常有信心地认为，我们已经建立了一个基于经典物理学框架的、统一的原子与分子结构理论。

我们的这两篇预印本论文，解决了从基本粒子到原子与分子结构甚至宇宙的形成与演化的所有物理学基本问题。我们的理论有一个重要的特点，那就是完全基于经典物理学框架，简单易懂，没有复杂或高深的数学形式。这与基于相对论和量子力学的粒子标准模型、宇宙学标准模型以及价键理论和分子轨道理论等形成了鲜明的对比，这些理论通常违反经典物理学原理，违背常识和直觉，数学形式极其复杂，极其难以理解。沿着基于相对论和量子力学的现代物理学的发展道路，越走越复杂，研究越来越困难，最后陷入了停滞。我们的研究则表明，物理学回归经典物理学正轨，越来越简单，最后，用最简单的理论揭开了最深刻的宇宙奥秘。这再次证明了中国古代先哲大道至简的卓越智慧！

这两篇预印本的发布，意味着基于中华文明的科学革命已经来临！几千年前，中国古代先哲老子在其伟大的经典“道德经”中就已经揭开了宇宙奥秘。我们在此基础上，结合现代科学基本常识，对组成万物的基本粒子、原子与分子以及宇宙的形成与演化作出了新的解释。也就是说，我们的研究成果是基于中华文明的科学成果，我们的科学理论体系是具有中国传统哲学智慧的科学体系。这是一个全新的科学范式，预示着基于中华文明的科学革命已经来临。中华文明在人类的历史长河中一直以来都是处于引领的地位。然而，西方强盗在中国明朝开始窃取中华文明科技成果，趁我民族危亡之时，一度成为科技发展的领跑者。由于丧失科学原则，丢弃科学精神，经过一百多年的发展，现代科学特别是物理学的发展已经陷入了停滞、误入了歧途。如今，天道轮回，世界进入了百年未有之大变局，东升西降，中华民族开始走上复兴之路，中华文明从此将再次屹立于世界之巅，引领人类文明继续向前！

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[9] 颠覆性科学创新——中国科学院植物学博士的物理学研究成果简介https://blog.sciencenet.cn/blog-52021-1427754.html