谢邀。这是涉及大统一力(GUF)的高端问题。“中子星”其实是“电子星”。
这涉及若干动力学原理,以下抽丝剥茧,逐一道来,似乎也是顺理成章。本文只是提供粒子动力学的全新视角,仅供参考,若有附议,不胜欣慰。
1 万有的:运动↔极性↔荷性↔引力
万物皆动,万象皆变。静止与恒常,都是相对的,即相对于参照系而言。
这是辩证唯物主义的基本原理,既适合自然科学,也适合人文科学与思维科学。
1.1 为什么物质总在运动?
其1,是因为物质要保持独立存在,就得占据空间并有活动空间,挤在一起就失去了自我。
其2,物质在自己的空间活动,总要受到其它物质的影响,因此,物质在空间的运动是不均衡的,轨迹的偏转与漂移是必然的。
其3,偏转迫使物质至少做不规则的翻滚,粒子越小,翻滚越快,越像自转,南北极负压差越大,极性就越大。
其4,电子是自转最快的最小粒子。电子以光速自旋的向心力叫电子力:F₀=m₀c²/R,
这是第一推动力(First Cause),是被苦苦追求的大统一力(Grand United Force)。
1.2 为什么万物皆有极性?
其1,电子与电荷,二者异名同指。电子力F₀=m₀c²/r₀与电荷e=1.6×10⁻¹⁹C是等当的。
可证明:电子是构造万象的基元粒子。实体质量=n个电子质量,即:m=nm₀。例如,质子=1836m₀,中子=1840m₀
其2,电荷的本质,是电子南北极性,电子的电子力与电荷与磁荷与自旋磁矩,是电子固有的可等效代换的动力学测度。
其3,万物皆有的极性、荷性、引力、磁性、磁矩,只是所有电子因同斥异吸叠加的弱化效应。粒子的中性是不存在的,只是弱化效应导致的弱荷性或弱引力,而已。
其4,所有物质的电荷性、磁荷性、南北极性,一律简化为“荷性”。万物皆有荷。例如,分子荷、原子荷、质子荷、中子荷、电子荷、光子荷、地球荷(地磁场)。
中性粒子是不存在的,原子、中子、中微子、光子,都不是中性的,只是它们的荷密度远小于电子荷密度,而已。
例如,根据电子湮灭反应方程,光子最小半径λ/2π=0.77pm是电子半径2.82fm的273倍,荷密度缩小273³=2000万倍。
例如,万有引力是电子力矩阵叠加的弱化效应:F=Gm₁m₂/R²=ξ(m₁c²/R)(m₂c²/R),其中,弱化系数ξ=G/c⁴=8.2×10⁻⁴⁵。
2 为什么要命名为中子星?
中子星的命名主要依据原子结构原则、电荷守恒定律、万有引力定律。
2.1 电荷守恒定律
电荷守恒,是指封闭体系内部不管发生什么变化,其原有的电荷总量保持不变。
原子作为一个封闭体系,电荷总量保持不变。原子的电荷平衡关系是:
①原子(a⁰)→电子(e⁻)+质子(p⁺)+中子(n⁰)
原子荷=0,是因为电子荷抵消了质子荷。
②中子(n⁰)→质子(p⁺)+电子(e⁻)+中微子(ν⁰)
中子荷=0,是因为质子荷抵消了电子荷。
2.2 万有引力定律
F=GMm/R²可理解为,类地岩石天体内空间的收敛力(F)与自身质量(M)成正比,与场半径平方(R²)成反比。
附注:由于地球是岩石型天体,地球是整体自转,而太阳与中子星等恒星,都是高温等离子态,未必是整体自转,很可能是核心带高速自转,壳层慢速自转。所以不能一定适合万有引力定律的方程式。
大质量天体至少会不断吸积附近的宇宙尘埃、流星雨、小行星。随着吸积量的不断累积,天体质量会变得越来越大。
直到原子内空间核外电子的抗简并压无法支撑,电子塌陷到原子核,与质子结合为中子。此时,原有的分子态与原子态不复存在,天体内部只有中子态。
中子态,本质上是原子态的电磁力(F₁)演化化为中子态的电磁力(F₂):
F₁=ke²/r₁²→F₂=1.5ke²/r₂²
F₂/F₁=1.5(r₁/r₂)²(r₁=0.131nm)
=1.5×(0.13/0.094)²
=1.5×13.8²=286
同时,万有引力扩大了286倍,质量吸积了286倍,则原子态变中子态。
假设地球是原子星,原子核的间距R=0.13纳米,当地球吸积到286倍地球质量,就成了中子星。则中子星的最小质量:
M₀=286×6×10²⁴=1.72×10²⁷kg
有人说,中子星的最小质量与太阳相仿。这不靠谱,这与万有引力定律不协调。
3 中子星本该叫电子星,为什么?
粒子物理学有一个很大的困惑:核子质量严重亏损,简称“质亏灾难”❗❗❗,而标准粒子模型,似乎“牛头不对马嘴”。
3.1 质子理论模型
质子(p)→夸克环(uud)+缪子(μ)+胶子(g)
为简化与对照,笔者用两种质量单位:
① 兆电子伏特:M[eV/c²],简称M
② 电子质量:m₀[=0.511M],简称m₀
质子的质量方程,写成两个等效方程:
p(938M)→uud(9.6M)+μ(106M)+g(0)
p(1836m₀)→uud(18m₀)+μ(207m₀)+g(0)
质量亏损1-225/1836=88%❗❗❗
而牛轰轰的希格斯机制也不能自圆其说。难怪杨振宁先生劝大家不要涉足高能物理。显然,夸克环模型、胶子与缪子的粒子模型至少不能自圆其说。
笔者根据核反应方程与电磁力方程(库仑定律),提出全新的质子构造模型:
质子(p)=核内电子(e⁺)+场介质(m')...(1)
根据原子核β衰变以光速释放β电子的基本事实,假设:质子是由1个高能电子(e⁺)以光速震荡的漩涡球,即质子的本质是电子。
电子光速旋进急剧扰动了质子内空间,产生电子音爆,吸纳外空间的场介质,激发光子波长最短,场密度也到最大,质子内空间就有了场质量:m'=1835m₀,这是电子造质机制(无中生有)。
其1:质子的质量方程:
p(1836m₀)→e⁺(m₀)+m'(1835m₀)...(2)
其2:场质量的解析式
场质量=场密度×场体积:m'=ρ'V'..(3)
场密度:ρ'=m₀/(4π/3)r'³...(4)
光子半径:r'=λ/2π...(5)
光子体积:V'=(4π/3)(λ/2π)³...(6)
质子体积:V=(4π/3)r³..(7)
其3:音爆制造的场质量
根据(3)~(7),不难导出
场质量方程:m'=m₀r³/r'³...(8)
其4:推导电子轨道半径
根据方程(1)有:m₀r³/r'³=1835m₀...(9)
导出轨道半径:r=r'·³√1835=9.4pm
其中光子半径:r'=λ/2π=0.77pm
3.2 中子的理论模型
中子(n)→正负电子(e⁻)+场介质(m')...(10)
n(1840m₀)=e⁺⁻(2m₀)+m'(1838m₀)...(11)
由于正负电子之间的同斥异吸弱化效应,有所谓的电弱力,即核内电荷之间的电磁力:
F=1.5ke²/R²=ξ(m₀c²/R)²...(12)
弱化系数:ξ=1.5ke²/(m₀c²)²=5.1×10⁻²
可见,电弱力大约是强力的5%。电磁力大约是强力的3%。
在中子模型中,由于弱力作用,正电子轨道半径大大缩短,在核心地位以光速震荡,负电子以光速环绕运动。
正电子音爆质量:m'⁺=m₀r³/r'³=3m₀
正电子轨道半径:r⁺=r'·³√3=1.1pm
负电子音爆质量:m'⁻=m₀r³/r'³=1835m₀
负电子轨道半径:r⁻=r'·³√1835=9.4pm
4 中子星的最小半径
4.1 中子星的最小质量
按第2章设中子星的最小质量
M₀=1.72×10²⁷kg。
4.2 中子星的最大密度
中子态密度≈中子星密度
中子密度=中子质量÷中子体积,即
ρ=1840m₀/4.2r³(r=9.4×10⁻¹²m)
=1840×9.11×10⁻³¹÷(4.2×9.4³×10⁻³⁶)
=4.8×10⁵kg/m³≈500吨/米³
密度是钢铁7.8吨/米³的64倍,是太阳密度1.4吨/米³的360倍。有人觉得这个数字偏低了,我不以为然。
在中子星的中心区域,中子态相当于超高温等离子体的熔融态,电子皆以光速震荡,有超强抗简并压能力,必须有足够震荡空间。
在中子星的边缘区域则不然,否则就会出现超新星大爆炸的临界状态。
有人甚至说,黑洞(作为超高密中子星)的密度无穷大,势必导致电子一个个紧挨在一起而不再运动,这显然是荒谬的。
4.3 中子星的最小半径
①中子星的最小体积:
V=M/ρ=1.72×10²⁷÷(4.8×10⁵)
=3.6×10²¹ [m³]
②中子星的最小半径:
R=³√(V/4.2)=³√(3.6×10²¹÷4.2)
=9.5×10⁶[m]
=9500km。(地球半径6400km)
5 中子星的线速度
5.1 估算中子星的线速度
据说,脉冲星最短周期0.0014秒,最长周期11.76秒,最快与最慢的线速度:
v(max)=2πR/T
=2π×9.5×10⁶/0.0014
=4.3×10¹⁰米/秒=143c