颠覆爱因斯坦E=MC2的试验

该文对爱因斯坦的质能方程E=MC²大胆提出了质疑，认为质能方程缺乏无可辩驳的事实依据和科学连贯性，在某些物理定义下只具备科学近似耦合性。文章对质量可以完全转化为能量和能量可以转化为质量的定论持否定态度，并对质量亏损现象和带电粒子加速的直向速度不能超过光速提出了新的诠释。同时，作者指出可以通过采用正电子之间或者负电子之间相互碰撞的试验对爱因斯坦的质能方程进行颠覆。

关键词：质能方程质量亏损正电子对撞负电子对撞

1、引言

1905年，爱因斯坦发表了光电效应、相对论等五篇文章。这之中对近代科学尤其具有影响的就是质量和能量可以相互转化的质能方程E=MC²。爱因斯坦在1905年晚些时候发表了题为《物体的惯性同它所包含的能量有关吗？》一文，第一次提出相对论的质能转化关系。“物体质量是它所包含的能量的量度。”“如果能量改变L，则质量也要同时改变L/（9×10²⁰）（即L/C²，这里用的是CGS单位）”^[1]按这一理论所赋予的物理定义来讲，推而广之就是任何物质都可以全部转化为能量，而任何能量也可以转化为质量。

不过，我们至今没有看到有关任何这种转化形式存在于更为广泛物理适用范围的报道。大家通常接受的一些物理解释都是在原子尺寸以下范畴才能存在的事实。比如：康普顿效应、原子核裂变、原子核聚变、β衰变、K俘获、γ射线激发原子核产生正负电子对粒子等核反应领域。

更多的物理学家表示，物质和能量的转化还是需要在原子核这一外在条件影响下才能进行^[2]。最为典型的就是解释β衰变、K俘获以及γ射线激发原子核产生正电子和正负电子对粒子等现象。因为，按照爱因斯坦理论，核内不可能存在电子，这样，要“正确”解释这些现象而又不违背现有物理“理论”，便有了“电子—中微子场与原子核相互作用”的诠释。不过，我认为，此类观点多有牵强附会嫌疑。与其说需要在原子核这一外在影响因素下才能完成质量和能量的相互转化，还不如直截了当地承认就是原子核发生的变故更为合理。就是按照现有物理学正统观点，这些事实也无非说明，离开了原子核，质能方程就基本上失去了效能。

另一个对质能方程应用较多的物理研究范围是现代加速器，似乎这一领域是不需要原子核参与的。无论是对重核、轻核还是基本粒子加速，都会对E=MC²情有独钟。但是，我对粒子能量的增加与粒子质量增加等同的做法是不能苟同的。我认为粒子的能量增加并没有使其质量获得增值。物质质量的绝对性是不可更改的！质能方程E=MC²缺乏无可辩驳的事实依据和科学连贯性，在某些物理定义下只具备科学近似耦合性。

由此，我个人提出了一些关于质能方程合理性的非正统看法，以供感兴趣此问题的学者相互讨论和交流。

2、质量亏损

我们已经知道轻原子核和重原子核按照相对自由核子的质量叠加，都存在较大的质量亏损现象。对于这种质量亏损现象，爱因斯坦的解释是质量转化为能量逃逸原子核了。后来的原子弹和氢弹爆破成功更增加了人们对这一解释的信服度。事实上，原子弹和氢弹的成功主要还是技术的成功和物理实验的巨大成功。

对于质量亏损现象，我个人认为这不是质量转化为能量的证据。

首先，具备相对自由运动能力的质子中子和原子核中的质子中子在性质上是完全不一样。即便按照中子和质子构成为原子核模型，我们独立称量出的单个核子（中子和质子）已经不是和原子核中核子一样特性的东西了。1+1往往大于2，这个认识大家都是接受的，何况1+1+……+n呢？原子核中的核子显然不具有单个独立中子或质子的活泼性了，它们绝对首先要以一种相互协调的方式——整体的方式表现出对外界的一致作用。事实上，各种原子核中的基本构成粒子的性质也是极不相同。

其次，我们发现从基本粒子逐步地转变到各个原子核，其反应过程是相当复杂的，不是一两个核反应过程就能够实现的。比如，从氢核聚变到氦核，最简单也必须经过三个阶段：即电子为氢核俘获形成中性粒子，中性粒子再为氢核俘获形成为各种超重氢，各种超重氢核发生衰变之后才可能形成为氦核^[3]。这之中的各个核反应都会向外辐射我们现阶段并没有完全证实清楚性质的粒子，比如中微子就是其中的一种。很遗憾，我们把这样的一个复杂的反应机制，纯粹看成了两个氢核直接融合的现象了。由此可见，这之中发生的质量丢失完全是以其它我们现阶段无法探测到的微小中性粒子散失方式进行的，并不是质量真正地亏损并转化为能量了。

第三，复杂过程原子核反应同样遵从动量和能量守恒定理。我们在一些核反应中探测不到的那些粒子，他们的飞逝方向同样不违背动量守恒定律和能量守恒定律，这就是说释放能量或者吸收能量是动量守恒或者能量守恒的必然。表面上看，新形成的原子核的质量小于所有独立核子质量之和，但同时已经有许多负载一定能量且不易探测的粒子消失了，而且这种消失也带来了能量的相互转换。核反应实际上也是原子核等各种粒子之间相互调整能量的过程。

第四，我们认为除了对氢核聚变过程研究可以得出质量亏损的具体原因以外，对于那些双β衰变等具有复杂核反应过程的精密测定，也是会揭开质量亏损的真正原因。

这里，我们可以看出，我们对于采用质能方程E=MC²解释质量亏损现象是不能信服的。可见，对复杂核反应质量亏损的测定对质能方程具有致命影响。

3、正电子之间或负电子之间相互碰撞

现在世界上所有的高能粒子对撞机，都没有直接使用正电子与正电子之间或者负电子与负电子之间相互对撞的实验。我个人认为，这是科学实验方面所存在的一个严重缺陷。

在许多物理学家看来，正电子与正电子之间碰撞，或者负电子与负电子之间碰撞是不值得做的。事实上，这种观念是错误的。

从证明物质绝对性和电子电荷不可分性来看，这些实验都是非常值得做的。假如说，爱因斯坦的E=MC²正确，那么无论正电子之间还是负电子之间都应该在碰撞中消失而转化为能量。因为能量与电子的极性（带电性）是无关的。

相反，假如正电子与正电子碰撞或者负电子与负电子碰撞都不能按照E=MC²进行，比如说发现碰撞中只观测到没有什么大变化的μ粒子值，显示出的仅是存在电子同周围稀薄空气中离子的撞击所致基本不变并叠加在宇宙辐射基础上的μ粒子样本值，同时电子的散射方向呈现近似卢瑟福α散射试验的特征，那么，这就说明电子具有质量绝对性，这种质量是不可能以能量形式消失的。

这些实验无疑是对爱因斯坦E=MC²最具有颠覆性的。因为，正电子与正电子之间的碰撞，以及负电子与负电子之间的碰撞完全可能存在不可融合性。它们的发散几率应该符合一种相似于卢瑟福散射实验的规律性，而且这种规律性是完全可以理论计算的（限于本人疲于奔波基本生存的时间不足，我们在这里就省略有关对此方面碰撞之数学描述的探索）。总之，正电子与正电子、负电子与负电子的不可融合性，不仅说明爱因斯坦的质能方程E=MC²即物质和能量可以相互转变的错误，而且也证明了正负电子的不可再分性质！

所以，我认为，正电子与正电子之间以及负电子与负电子之间的碰撞不仅是致命性颠覆爱因斯坦理论的实验，而且也必将带来整个物理学理论的巨大变革！实施此项实验，对于提高在世界物理研究领域的竞争力也是非常具有意义的。

4、讨论

该篇文章内容尤其在于为人们提供一种研究爱因斯坦相对论的新思路，对质量亏损现象做出了另一种不同寻常的新解释，同时对爱因斯坦理论提出了可能是最为有颠覆意义的实验——正电子之间或负电子之间的碰撞。

我本人在研究这方面问题时，对正负电子等带电基本粒子加速问题也有一些不同的看法。也许有人会问：既然不承认带电基本粒子加速存在质量增加一说，那么这些粒子加速所增加的能量为什么不能使其直向速度超过光速呢？它们又以何种方式存在呢？此不能不说这样的问题是极其尖锐的。

我认为，带电粒子被加速获得能量，速度之所以不能超过光速，是因为带电粒子能量增加主要体现在增加带电粒子的自旋频率方面了。这就是说，被加速的带电粒子能量越高，它们的自旋频率也就愈高，这种运动也就使得他们的发散能力提高了。当带电粒子向前运动时，它们自身也会回旋，能量（ε）越高，自旋频率（f）越高，回旋的半径（r）也可能发生变化，电子直向运动（v）就显得增加有限了。这方面我大致已有一个运动方程模型，限于无暇顾及也就不必细述了。

关于热量转换问题，特别是低频热辐射，电磁波的发射应该是联系物质之间的纽带。温度所表示的内涵应该和电磁波辐射联系起来。我本人反复探索电磁波辐射的本质，我越来越强烈地认识到，电磁波辐射和原子核有密切关联性。电磁波的辐射可能更多地是与原子核相关，而不仅仅是核外电子的能级跃迁。我始终认为，原子核不仅集中了原子绝大部分的质量，而且原子核的能级对于电磁辐射也当具有本质上的决定意义。这些看法是与现有理论不融洽的，但与实验结果十分吻合。

在探索原子核的基本结构过程中，我越来越强烈地感触到我多年前提出的所有原子核以及基本粒子都是由正负电子团粒构成之观点更为合理。倘若正电子之间的碰撞以及负电子之间的碰撞完全证实这种预期结果正确，这将毫无疑问地从实验上证明该学说的完全正确性。现今依然没有任何实验证明电子的物质可分性和电荷可分性，这一点同正负电子构成物质最为基本的不可再分单位之属性是完全一致的。我认为，宇宙中充斥着这种正负电子相互结合的低能量团粒，它们应该是构成所谓暗物质的主体。

在未来的高精确物理实验方面，可能需要做关于单个电子的加速、飘逸方面的测量，这就像对单个光子的测量一样。这些实验将无疑对证明暗物质属性具有极其重大的意义。我设想，单电子在宇宙中运动可能会同暗物质发生作用，即是一种能量置换和传递作用。假如我们发现单个电子在非常理想场（场强近似为零）中的飘逸运动随时间延伸变得非常不合常理的一种具有相似规律的背景发散谱线，那可能就是我们要找的暗物质存在证据。尤其是当我们在核反应堆附近来做这些实验时，发现更为特别高频率浮现的单电子飘逸实验特征，那就更是一种惊喜了。假定核反应堆周围的暗物质密度更高，那么这种单电子飘逸中与暗物质作用的谱线将具有更高的背景强度。

现阶段，那些进行中的正电子和负电子相互碰撞实验，我认为，很大程度上还是体现出了正负电子的相互结合，而不是正负电子的湮灭！假如说这个世界天天发生正负电子湮灭事件，正负电子不存在了，那么我们的世界终将可能在某一瞬间只有能量而不会有物质。按正负电子一经接触就完全毁灭而转化为能量的看法，我们现在所有的原子核外都是电子缠绕，那么正电子就是根本不可能有长时间独立出现的情况，甚至应该跑不出原子核。

总之，这里面还有许多待今后深入研究的课题。今后五十年，诺贝尔物理学奖有可能会集中在这些基础研究领域。

5、一点想法

作为科学研究本身来讲，无所谓主流和非主流之分，只有正确与错误的界限。我们研究科学首先应具有科学的态度，不能因为是某些科研名人的观点就打击持不同观点的另一些科研无名小卒，不能因为是爱因斯坦创立的理论就全盘否定其他人继续进行的研究。未经充分证实的任何未知领域都可以相互探讨、学习和交流。科学是发展中的科学，没有发展科学就不能进步。但是，如果没有科学之正常交流，故步自封，闭门造车，那么任何科学思想都将成为僵化的教条，更无从谈起科学发展。当然，正常的学术氛围也是非常重要的，没有容人之度，同样也不可能实现畅所欲言的学术思想沟通与交流。

人类的认识是没有止境的，科学每前进一步，也只能表明人类的认识更趋近于客观真理。理论可以千百万种，但真理只有一个。所以，我们必须有一种科学的态度潜心于科学研究，不迷信权威，也不能否定一切，应以求实的精神弘扬科学，甄别各种学术思想，包容不同的学术观点。

改革开放，中国科学更需要宽宏、求实、包容的学术环境，也只有这样，我们的科学才有可能真正实现“百家争鸣，百花齐放”的局面，也才能使中国科学有机会昂首立于世界科学之林。

参考文献

[1] 郭奕玲沈慧君编著物理学史清华大学出版社 1993年7月第一版

[2] 徐四大编著核物理学清华大学出版社 1992年第一版

[3] Anbaoe Lee 基本粒子致使热核聚变和恒星演化科学人网站

http://www.sciencehuman.com/party/papers/papers2004/papers2004e.htm

2005年7月7日