宇宙本质和起源的微观解释

宇宙本质和起源的微观解释

张羿

湖南省益阳市鱼形山国有林场，湖南，益阳，413000　　　  　　　

摘要：宇宙万物必有其基本组成，宇宙万象必有其本质规律。本文从组成宇宙物质的基本粒子及其运动规律出发，逐步分析原子、分子和天体的形成过程，对宇宙的本质和起源作出了逻辑严密、客观科学的微观解释。

关键词：基子；分子；天体；宇宙

　　1　基本粒子

宇宙由空间和在空间中运动的物质组成，基子是组成宇宙物质的基本粒子。基子在宇宙空间中做一到多阶匀速圆周运动，具有不同的运动阶度。基子的每阶运动都有一定的半径范围，各阶基子受到碰撞都有可能增阶或降阶，各阶运动半径达到最小值就会增阶，除V1阶外其余各阶运动半径达到最大值就会降阶。基子受到碰撞向内增阶集合形成高阶粒子。

　　基子（用“Z”表示）呈球形，具有相同的大小、质量和能量，是质量和能量的最小单元，其能量用“z”表示。Z子的质量和能量恒定不变，宇宙物体的质量可以定义为其Z子含量“m”，则宇宙物体的总能量“E=mz”。做多阶运动的Z子，每阶运动均有能量分布，“z”表示Z子的总能量。

　　Z子独立存在。Z子在宇宙空间中的运动是自由的，Z子与Z子之间的碰撞不会产生力偶（旋转力矩），因此Z子不会自旋、没有内能、也不会粘结成团。Z子既不相互吸引也不相互排斥，碰撞是Z子之间发生相互作用的唯一形式。

　　本文用Vn和Vn，表示运动阶度，Vn表示本阶运动、Vn，表示内阶运动，vn表示线速度，rn表示阶度轨道半径,kn表示阶度常数。V1阶Z子分布在宇宙的外层，围绕其公共球心（宇宙中心）运动。V1阶Z子因碰撞而向内增阶，在宇宙空间中做V2和V2，两阶匀速圆周运动，V2，Z子继续增阶做V2、V3和V3，三阶匀速圆周运动……直至Z子运动半径达到极限最小半径为止。

　　　　　　　　　　V1阶基子分布示意图（图2）

　　 　如果把V1阶基子包围的球体定义为宇宙，那么宇宙趋向无限大。

　　Z子没有内能，每个阶度的能量分为线能（圆周曲线）与径能。线能和径能可以相互转换。不同层面的V1阶Z子的能量相等，V1阶Z子的阶度能量就是Z子的总能量。

　　　　　　　　　　　       Z子总能量公式：　　z=k1v12r1　　　（1）　

　　　　　　　　　　　       Z子阶度能量公式：　zn=knvn2rn　　　　　 （2）

　　Z子的总能量和阶度能量均为常量，在阶度半径范围内，Z子阶度运动半径增大时，线速度会减小。V1阶Z子的线速度在临界面时最大，越往外层越小，但不能完全静止。

　　宇宙物体总能量由其物质含量决定，阶度线速度及半径都与其物质含量无关，因此宇宙物体的质能公式为：

　　　　　　　　　　　     宇宙物体总能量公式：　　E=k1mv12r1　　　（3）

　　　　　　     宇宙物体阶度能量公式：　En=knmvn2rn　　　（4）

　　Z子无处不在，各运动阶度的内阶（Vn，）实际上都是Z子的独立运动。高阶粒子由低阶粒子在运动轨迹上集合而成，任何宇宙物体的本阶运动都是其构成Z子的共同运动。宇宙物体的碰撞实质上都是Z子碰撞。

　　2　宇宙起源

　　宏观只是一种视觉障碍，宇宙是微观的。宇宙万物起源于基本粒子，起源于粒子碰撞、粒子堆积和粒子纠缠。宇宙的起源是微观的。

　　Z子碰撞的作用可以按其运动轨迹的径向、切向和法向分解，任何一种作用或共同作用都有可能导致Z子运动增阶或降阶。所谓增阶，即Vn，阶Z子（V1=V1，）经碰撞产生Vn+1和Vn+1，两阶运动，V1阶Z子因碰撞向内增阶，产生V2和V2，两阶匀速圆周运动。

　　　　　　　　　　　　　　　　 V1阶基子碰撞示意图（图3）

　　　　  　　　　同层基子碰撞会产生径向运动，并与内、外层基子发生碰撞。

　　Z子碰撞是随机的，自V1阶临界面往内随处都有可能形成V2阶运动轨道体系。v2和v2，实际上就是v1的两个分量，增阶后的Z子不再做V1阶运动。同一轨道的Z子v2必定相等，v2越大的轨道r2越小，v2，越大则r2，越小。对于两阶Z子，V2可称为本阶运动，V2，可称为内阶运动，V2，Z子没有外阶运动。

　　　　　　　　　　　　　　 V2轨道体系图（图4）

　　　　V2轨道体系由外往内，r2由大向小渐变，直至r2临界值，V2轨道必有直径指向宇宙中心。

　　V2，阶Z子碰撞增阶，又会产生类似V2的V3轨道体系……具有两阶以上运动的基子，其总能量按运动阶度分布，同一阶度的能量一致。基子各阶运动的最大线速度和最小（临界）半径满足：

　　　　　　   v12=v22+v2,2        v2,2=v32+v3,2　　　　　　　　　　　　　　（5）

　　　     　　　　　　　　v12=v22+v32+…+vn,2

　　　　　　　 r12=r22+h2，2r2,2        

h2，=T2 /T2，     T2 =T1

　　　　　　   r2，2=r32+h3，2r3,2       h3，=T3 /T3，     T2，=T3

　　V2轨道体系的每条V2轨道v2不同，V2，阶Z子的半径范围也各不相同，体系外围轨道r2和r2，都较大，v2和v2，都较小，r2，可在临界范围内变化。V2，轨道交叉形成交积区域，交叉轨道距离越大交积越小。轨道不同的V2，Z子在V2，临界面外集合成V2轨道轴线上的点为中心的Z子球。Z子球受与之交叉的V2，轨道Z子碰撞，在临界面内形成V3轨道体系。Z子球受与之交积较大的交叉轨道Z子碰撞，形成内层共中心的V3轨道，构成V2阶天体。V2，临界面内有可能形成双星体系，双星不会相互绕转，但会随公转发生相对位置变化，变化的周期与公转周期相同。

　  V2阶天体形成示意图（图5）

与Z子球交叉的V2，轨道沿V2轨道轴线由Z子球内部往外部越远越少，交积也越来越小，逐步只能在V2轨道轴线部位形成绕V2阶天体运动的外围V3轨道。能与Z子球交叉碰撞的V2，轨道在V2轨道轴线部位最多，因此会在V2轨道轴线部位形成主流V3阶轨道，在内导致V2阶天体随主流自转（因搭接轨道和交叉体系的影响，天体的自转面与其本阶轨道面会有一定的交角）；在外围合适的V3轨道，V3，Z子受V2，和V3，Z子碰撞增阶形成V3阶天体，绕V2阶天体运动。

　　V2轨道体系在宇宙中的位置相对固定，相邻体系之间存在内阶基子交叉碰撞，最终部分形成各自独立的碟形偏心体系。V2阶天体实际上就是恒星，V3阶天体实际上就是行星。V2阶天体并非位于V3阶轨道体系中心，因此在行星运动周期中存在近恒点与远恒点。同理类推，在合适的V4轨道会形成卫星。天体在各自的本阶轨道内公转，V2碟形体系实际上就是星系，所有星系共同形成宇宙的星系层。

　　3　粒子碰撞　　

粒子碰撞是宇宙物质相互作用的唯一形式。高阶粒子的最内阶都是Z子的独立运动，粒子碰撞归根结底都是Z子碰撞。Z子碰撞的作用可以分解为径向、切向和法向作用。

径向的作用在于改变阶度运动轨道半径。由外往内的碰撞会使Z子运动半径减小，达到下临界值后就会增阶；由内往外的碰撞会使Z子运动半径增大，达到上临界值就会降阶。在上、下临界范围内的径向作用，会使基子产生径向运动和径向势能，如果没有法向或切向作用同时发生，Z子会回到原来的运动轨道。

　　微观粒子的本质运动从点出发各向同性，给定一个轨迹点或轨道中心则各方位同性。法向的作用在于改变Z子的阶度运动方位，作用强度超过阶度极限，Z子会脱离本阶轨道，对低阶运动产生作用。

　　切向作用在于改变Z子阶度线速度，阶度线速度发生变化，阶度半径也会相应发生变化：线速度降低则半径变大，线速度增加则半径减小；半径达到上、下临界值会降阶或增阶。

　　Z子碰撞的作用往往综合发生，只要其中一种作用或综合作用的强度超过阶度极限，就会引起增阶、降阶，导致总能量重新分配。

　　高阶粒子的相互碰撞实质上就是Z子群与Z子群的碰撞。分解到Z子与Z子的碰撞其作用各不相同，其过程存在个性差别，其中可能存在增阶和降阶的过程，会有少量Z子因降阶脱离。但由于内阶运动方位异动对高阶粒子没有整体影响，在临界范围内Z子对径向作用能自动复原，且增阶和降阶往往同时存在，高阶粒子相互碰撞后一般能恢复其基本性质，可以近似地把高阶粒子看成一个整体，忽略其内阶变化过程，只考虑碰撞对其本阶和外阶运动的作用。

　　低阶粒子与高阶粒子的碰撞，低阶粒子一般只影响高阶粒子内部与低阶粒子内阶数量相等或较少的粒子的运动状态，低阶粒子对高阶粒子没有整体动量作用。而低阶粒子有可能穿越、反弹、替换或者增阶后留在高阶粒子内部。

　  4　粒子堆积　　

　　宇宙的起源是微观的，天体由微观粒子堆积而成。

　　在合适的V3轨道，V3,Z子受V2,和V3,Z子碰撞增阶，在V3,临界面内形成V4阶轨道体系。内层共中心的V4轨道构成初始地球,并同时在V3轨道轴线部位形成外围V4轨道，绕初始地球运动。

　　初始地球具有多层V4轨道，V4,Z子运动在地表相当于磁铁的磁场,V4,Z子碰撞增阶产生V5阶运动。V5,Z子运动实质上就是原子磁场。V5,Z子增阶形成V6阶轨道体系，构成V5阶原子（外围V6轨道V6,Z子增阶形成V6阶电子，内层V6轨道体系构成原子核；原子核内V6轨道V6,Z子增阶形成中子，中子内V7,Z子碰撞增阶形成中微子）。初始地球由内往外，各层V4阶轨道运动半径由小渐大，线速度由大变小，原子的V5阶运动半径和线速度也相应变化。绕初始地球运动的外围主流V4轨道有可能增阶形成V4阶天体，其构成粒子主要是V5阶原子。对于V5阶原子，V5阶运动是原子的本阶运动，V4阶运动是原子的外阶运动；V6阶运动是电子和中子的本阶运动，狭义上的电磁波实质上是V6,Z子做V2阶运动。

原子结构示意图（图6）

　　各内阶Z子碰撞是持续发生的，初始球体粒子逐步积累，密度会不断增长。沿V3轨道体系径向向内，r3,由大向小渐变，必定会有无数r3,比初始球体所在轨道略大或者略小的V3轨道与之径向搭接，初始球体在其V3轨道公转，必定会与搭接轨道发生粒子碰撞（v3不同）；每一个V2轨道体系都有无数与之交叉的V2轨道体系存在，初始球体所在体系，同样会与交叉体系发生粒子碰撞。初始球体的粒子密度越来越大，与搭接轨道及交叉体系碰撞形成的高阶粒子也会被同化（改变本阶运动方向与方位）而留在初始球体，因此初始球体除了所在V3轨道的内阶碰撞之外，搭接轨道与交叉体系也是其重要的粒子来源。

　　初始球体的粒子越积越多，先形成的原子占据其V4阶运动轨道，后形成的原子被挤到外围轨道，或者先形成的原子被挤压到内层轨道，V4阶运动半径被迫增大或缩小，并因此产生径向势能和径向运动。而且，原子的V4阶径向运动会使之与内外层原子发生碰撞、线性运动会使之与周围的原子发生碰撞，限制其径向和线性运动的范围，形成V4阶径向和线性往复运动——振动；原子的本阶运动同样受到限制，形成V5阶线性和径向振动。

　　被迫增径的原子具有向心势能，会逐步向内层运动，因此越往内层原子的密度越大；大密度的原子会发生粒子纠缠，进一步限制其各种运动的范围；原子因粒子纠缠形成分子和宏观物质，并不断累积形成地球。

　　5　粒子纠缠

有两个以上运动阶度的粒子，其间距小于其最外层内阶粒子轨道半径之和就会发生粒子纠缠。本质运动相对于轨道中心各方位同性，因此粒子在各个方位都有可能发生纠缠。

内阶轨道有交集的原子相对运动时会导致内阶粒子碰撞：相向运动时，必定会发生由外往内的内阶碰撞，使部分内阶粒子运动改变方位、缩径或增阶；背向运动时，则会发生由内往外的内阶碰撞，使部分内阶粒子运动改变方位、扩径甚至降阶。原子的内阶运动半径具有一定的范围，在临界范围内的扩径或缩径能自动复原，因此内阶粒子受到径向碰撞会产生径向势能和径向振动，并通过碰撞在原子内部传递，形成与相对运动方向相反的内阶粒子共同运动，进一步限制原子的靠近或远离，削弱原子V5和V4阶振动幅度。原子碰撞时存在内阶纠缠过程，大密度的原子之间必定发生粒子纠缠。

粒子堆积会使原子在V5和V4阶产生混层，同类或不同类的原子都有可能被局限在同一区域内做V5和V4阶线性和径向振动，因此各种原子之间都有可能发生粒子纠缠。原子纠缠主要在V5阶发生。原子是分子的内阶粒子，原子的V5阶运动和V4阶纠缠是分子纠缠的内在原因。同类原子纠缠形成单元素分子或单质，不同原子纠缠形成多元素分子或化合物。

宏观物质形态分为气体、液体和固体。气体分子V4阶纠缠微弱或不发生V4阶纠缠，气体分子间的相互作用主要是分子碰撞。液体原子纠缠较强，分子纠缠较弱，分子纠缠放松后振动幅度增大，会变成汽体向外层运动。固体V4和V5阶纠缠都较强，两阶纠缠使原子和分子形成一定的结构，各阶纠缠放松到一定程度或被破坏会产生结构塌陷融化成液体。

　　就地球各层V4轨道而言，越往内层，原子的密度越大、纠缠深度越大。大密度区域的原子其外围电子一般会达到饱和状态。纠缠在一起的原子或分子在外部作用下分离时会有部分电子降阶成原子外部电子或自由电子，中子也有可能脱离其本阶轨道。

　　6　分子运动　　

　　原子发生纠缠形成分子，分子纠缠在V4阶发生。

　　V4阶线性振动和径向振动都是分子的本阶运动分量。分子振动幅度由分子密度和纠缠深度决定，与径向势能相关。地球内层分子密度较大、间距较小、碰撞较频繁；地球内层分子的纠缠深度较外层大，对分子之间的远离和靠拢的限制作应较强，因此越往地球内层，分子的线性振幅越小。地球内层分子运动轨道偏离较外层小，径向势能和径向运动较外层弱，因此径向振幅也较外层小。分子的振动幅度自内往外逐渐变大，分子的振动幅度变大就会往地球外层运动。分子的线性振动频率取决于分子密度和线速度，分子密度越大，本阶线速度越大，振动频率越大；分子的径向振动频率主要取决于分子密度，分子密度越大，振频越高，因此地球外层分子的线性和径向振动频率都小于地球内层分子。分子的振频和振幅呈逆向关系，振幅变大，振频会相应变小。

热量的本质就是能量，也就是物质；热量传递就是能量传递，也就是物质进出。对宏观物体而言，微观粒子进出形成热量传递。低阶粒子进入宏观物体，会碰撞其分子或原子的内阶粒子，使内阶粒子运动发生变化甚至降阶，削弱或破解分子纠缠，使分子振动幅度变大、运动加剧，同时也可导致内阶粒子降阶成自由粒子逸出。低阶粒子在宏观物体内部或宏观物体之间运动，会造成热量传递。　　　　　　

温度是分子运动强度的宏观表现，分子振动幅度和振动频率越大，物体温度越高。低阶粒子进入会使宏观物体温度升高，低阶粒子逸出会使宏观物体温度降低。在宏观物体内部，分子振幅和振频会自动均化，使宏观物体各部位温度趋向一致。

　　温度与宏观运动状态密切相关。宏观运动是内部分子的共同运动，是分子本阶运动分量，宏观物体运动速度越快，内部分子振动越弱，宏观物体的温度也就越低；宏观物体一旦离开地球做V4阶本质运动，其内部分子V4阶振动便会消失，温度达到最低点。

　　振动波是分子运动的传递。宏观物体内部分子受到外部作用时，会产生朝某个方向的运动分量，由于径向势能、分子纠缠和分子碰撞，这个运动分量会通过纠缠或碰撞传递给其他分子，形成振动波。固体、液体和气体分子都能传递振动波。

　　7　天体　　

恒星以V2为本阶运动。V2，阶Z子向临界面内增阶形成V3轨道体系，并在体系中心构成恒星框架；恒星各层V3轨道V3，阶Z子碰撞增阶形成V4轨道体系绕恒星中心运动。这些V4轨道体系不共中心，因此不能形成球体，但体系的中心共恒星层面，形成恒星的V4轨道体系层。V4轨道部分V4，阶Z子做V4和V4，二阶运动，部分增阶成V5以上阶度的高阶粒子。V5阶粒子内部的V6轨道同样运行着V6，磁场和V6阶粒子，高阶粒子与磁场可以相互转换，V6，Z子受到碰撞时，可能降解部分外阶运动，做V2和V6，两阶圆周运动，形成光线或其他射线。

　　行星在其V3轨道绕恒星运动。行星的V3阶线速度及轨道半径由其构成Z子的V3阶运动决定，与行星的质量无关。Z子的各阶能量（zn=knvn2rn）均为常量，由此可以推导出各阶运动半径的立方与周期的平方的比值（rn3/Tn2）也是常量，符合开普勒第三定律。

　　地球物质随地球自转的运动是其构成粒子V4阶运动的分量，不需要向心力。地表宏观物体重力产生的原因主要在于粒子堆积，其构成粒子的V4阶运动被迫扩径产生的向心势能，与所处地层及其物质含量相关，并非自转向心力与“地球引力”的合力。

　　卫星的基本粒子是V5阶原子。卫星的V5阶原子只能在V5阶发生纠缠和堆积，以V5为本阶运动，整体绕地球做V4阶运动。卫星粒子不可能发生V4阶纠缠，卫星物质不存在分子结构，如果说行星是分子星球，那么卫星就是原子星球。卫星重力产生的机理与行星一致。

　　地表宏观物体发射到太空中形成人造天体。宏观物体发射到太空中，其V4阶运动的分量会重新合成其V4阶本质运动，随地球自转运动和V4阶振动的能量转换为V4阶本质运动的线能和径能。人造卫星的运动轨迹由其构成Z子的V4阶能量决定，v42r4是一个常量。垂直发射的物体以其随地球自转的线速度为其V4阶初始线速度，斜向发射的物体以其发射线速度和随地球自转线速度的合量为初始线速度；无论垂直发射还是斜向发射，都必须达到与其V4阶初始线速度相对应的V4阶运动半径才能绕地飞行。

　　无论是宇宙自然形成的天体还是人造天体，他们在太空中的运动都是自由的本质运动，不需要“引力”充当向心力，低阶粒子（相对于分子和原子而言）对他们没有作用力，因此他们的运动轨道不会轻易发生改变。自然天体的形成是一个微观粒子逐步堆积、从微观到宏观的过程，直至微观与宏观达到动态平衡为止。

　　8　宇宙平衡　　

　　Z子运动半径缩小到极限最小值便不再增阶，扩大到V1阶临界半径便不再降阶。除非内阶运动半径达到极限最小值或者超过V1阶临界值，各内阶Z子受到碰撞可以增加一到多阶运动，也可以降解一到多阶运动，因此Z子可以在各运动阶度间相互转换。

　　在天体形成之初，宇宙物质主要是从低阶向高阶、微观向宏观变化。也许最初宇宙空间中只有V1阶Z子存在，Z子碰撞增阶形成高阶粒子，高阶粒子堆积、纠缠形成天体。随着各阶Z子逐步向天体集中，太空中各阶Z子密度逐步减小，碰撞机率降低，向天体集中的Z子会逐步减少。与此同时，天体粒子受到外部或内部粒子碰撞，会向太空中释放各阶粒子。微观粒子相互碰撞可以形成宏观物体、天体，微观粒子碰撞宏观物体，可以留在宏观物体内部，也可以使宏观物体逸出微观粒子，甚至使宏观物体解体。因此天体与太空、宏观与微观之间同样存在双向转换。

　　一切宇宙物质都由基本粒子组成,一切宇宙现象都是微观本质运动的结果。粒子在没有外部作用时会一直保持其本质运动状态,粒子碰撞是宇宙物质相互作用的唯一形式。微观、宏观、天体和宇宙在本质上一致、在基本规律上一致。宇宙中各种转换均由基本粒子的运动和碰撞引起，其作用在于平衡基本粒子的分布，也就是物质和能量的分布。而且这种转换时刻都在发生，并终将形成动态平衡。

　　引言：基子是构成宇宙物质的基本粒子。基子碰撞增阶形成高阶粒子，高阶粒子堆积、纠缠形成天体，宇宙的起源是微观的。宇宙的本质就是各运动阶度的微观粒子运动，和基子在各运动阶度之间的转换平衡，宇宙在本质上是微观的。平衡与稳定是宇宙的最终发展趋势。

参考文献：

1　艾萨克˙牛顿. 自然哲学的数学原理. 曾琼瑶，王莹，王美霞译. 重庆：重庆出版社，2008

2　阿尔伯特˙爱因斯坦. 相对论. 张倩绮译. 北京：北京理工大学出版社，2017

3　戴瑾. 从零开始读懂量子力学. 北京：北京大学出版社，2020