電子的本質是什麼?由什麼構成?

宇宙譜


電子是整個浩瀚宇宙之中,最為基本的存在。它給認為是一個自誕生就在旋轉(自旋為1/2)的基本粒子,不能再分。

但對於電子,我們所知的極少。

顯微鏡下的電子雲。

1897年,電子由英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆生髮現。時間已經過去了122年了,人們搞清楚了原子、質子、中子的構造,但對於電子,卻依然一知半解。

原因在於:

一、電子太小了,一個質子就是電子質量的1836倍;二、電子時刻都在不停的轉動,抖動的厲害,甚至在固定的時間點,它有好幾個位置。

電子到底能不能再分?

近些年科學家們的實驗證明,電子完全是可以再分的。在某些特殊條件下電子可分裂為帶磁的自旋子和帶電的空穴子。

另外,當電子以極高的能量與一個反電子(電子的反物質)相碰撞,就會產生夸克、膠子、輕子、光子、中微子等各式各樣的亞原子粒子出來。這種現象被稱為“量子審查”,而且電子的能量不同,產生的粒子也會不一樣。

說起粒子,我們總是將它想象成一個實體。但是微觀世界的規則可能超出我們的現象。我們想象中的粒子實體,其實是一“股”能量而已。

經科學家們的論證,電子是一個無比圓的球體。在此之前,科學家們都認為,電子的形狀可能是橢圓不對稱的,這樣才能解釋,在物質產生之時,為什麼正物質要遠遠多於反物質。但事實並非如此,電子有多圓呢?如果把它放大到太陽系那麼大,那它已然是一個無比完美的圓球。

這個圓形嚴格意義來說,並非只是電子的形狀。

在電子的周圍存在著眾多虛擬粒子,這些虛擬粒子與電子不停地相互作用,不可分割,它們已經成為電子的一部分。我們在測量電子的大小和形狀時,實際上測量的是電子與它周圍相互作用的虛擬粒子共同的形狀。

什麼是虛擬粒子。這些粒子是一種既存在又不存在的幽靈粒子,就像薛定諤的貓一樣。它們一會存在,一會又消失的無影無蹤(量子漲落)。這些虛擬粒子可能是高維空間向三維空間中的滲透,它們時刻都在影響著電子。

電子究竟是怎麼構成的,或許這就是個偽命題,它不過是我們宏觀的慣性思維罷了!

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電子,稱為費米子,在空間上是半旋的弦,一端帶正電,一端帶正電,呈粒子時,互補為一個整旋,看起來是一個圓,呈波動時為扭曲狀。而實際上是疊加態,疊加在具能極的虛實空間上,看起來亂,實際上是有規律地運動。

在化學上我們知道原子上的電子存在得失的方向運動,原子失去一個電子帶正電,在空間上隨即鏡像定位(q-1)/2,這時原子呈玻色子整旋。

由於能極的存在,(q-1)/2=n,n最低能極是0,即玻色子初始態,電子最終回到這裡。

可是,在能極上有一個參考系,電子可以越極,其目的維持宇稱終極守恆。比如,原子上失去一個電子,沒地方得到,這時宇稱不守恆,可以衍射到O位上。

這種高位與0之間,形成方向性的引力。

有人說把一個量子分成兩瓣,是個錯誤,每個電子都是虛實的兩瓣,只要在能極上,都是糾纏疊加態。

上面的論述你可能聽不太懂,沒關係,我寫了Np=P算法,正在投稿。



中醫康復高血壓磚家


構成萬物的最小單位

關於“本質”這類終極問題,其實可以沒完沒了的問下去,所以本質問題可能本身就無解的。因此,咱們就說到目前為止的科學理論,對於“電子的本質”的看法,不在哲學層面上做過分的分析和揣測。

最早問本質問題的人是泰勒斯,他曾說:萬物的本源是水。

也就此打開了西方哲學的大門。在西方哲學當中,有一個流派研究萬物本源的角度就是去找最小的構成單位。泰勒斯認為是:水,還有的人認為是:火。最後,硬是湊出了水火土氣和以太。

但是,被我們記得最深的其實是德謨克利特,他認為世界是由原子和虛空構成的。當然,他更多的是從哲學層面去思考的。他的原子其實和我們現在所說的原子是兩碼事。

不過,這些探討至少提供了一條思路,那就是想要知道萬物的本源,我們可以從“構成萬物的最小單位”入手。

粒子物理標準模型

到了18,19世紀,科學家才奠定了以原子為基礎的研究範式,但是隨著觀測技術的發展,科學家發現,原子是可以再分的,原子裡有電子和原子核。而對應的原子模型經歷許多代的科學家才得以確立。

後來,科學家撞開了原子核,發現原子核內還有質子和中子,於是,他們又試圖去撞開質子和中子,可是這一次他們失敗了,但是他們發現撞擊質子時會有三個散射角度。所以,至少可以確定的是質子還可以再分,內部的粒子被我們叫做夸克。至於是能量不夠撞不開,還是某些機制的問題,我們就暫且不提了。

截止於目前,科學家發現,原子根本不配做最小單位,它的內部還有電子和原子核,原子核內部還有質子和中子,然後再往下還有夸克。但你以為這是終點,事實上這確實一個起點。

自打人類搞出了粒子對撞機,就通過粒子對撞機發現了大量的粒子,加起來差不多有100多種。所以,科學家也蒙了,總不能這100多種都是基本粒子吧?

後來,隨著理論物理學的發展,加上實驗物理學勤勤懇懇地不斷迭代實驗儀器,最終,他們建立起了一套理論,這套理論是建立在狹義相對論和量子力學的基礎之上的,利用“場”和“粒子”的模型取代“力”來解釋物質之間的作用,我們也管這個叫做粒子物理標準模型。

這套理論大概可以這麼去理解,他們認為,宇宙中存在兩種粒子,一種粒子被叫做費米子,這些粒子就是科學家在找的那些不可再分的粒子,也就是構成物質的最小單位,還有一種粒子叫做規範玻色子,這種粒子是物質的粘合劑,把基本粒子連接起來構成物質。其中光子傳遞電磁相互作用,W和Z玻色子傳遞弱相互作用,膠子和介子傳遞強相互作用。至於引力,一直也沒有辦統一進這套理論。而強相互作用是保證能夠構成原子核,而弱力則是保證了電子不會進入到原子核內,保證了原子核的結構穩定。電磁力則保證了原子的結構。

說了這麼多,那電子呢?

上圖就已經說明了電子的位置,電子屬於費米子,也就是,在粒子物理標準模型當中,電子是不可再分的粒子,質量約為0.511 MeV/c^2,帶電量為-1,自旋為1/2。既然電子是不可再分的,也就不存在說電子是由什麼構成的問題了。

最後,我們來總結一下,為了解決萬物的本源問題,學者們歷經了2000多年,最終在狹義相對論和量子力學的基礎上建立了粒子物理標準模型,在這套理論當中有存在兩類粒子,一類叫做費米子,它是構成粒子的最小組成單位,一類叫做玻色子,它是用來傳遞相互作用(也就是我們通常意義上的“力”),是物質的粘合劑。而電子屬於費米子,是不可再分的,也就不存在是有什麼構成的說法。當然,以上這些看法是基於現在的物理學理論。


鍾銘聊科學


電子的本質是什麼?由什麼構成?

《莊子·天下篇》中有述:“一尺之捶,日取其半,萬世不竭”!戰國,即先秦時期,一尺約等於現在的23.1釐米,大意是一塊23公分長的木棍,每天砍下一半,永遠都砍不完!形象的說明了物體細分是無窮盡的!但事實上真的是這樣嗎?可以永遠的砍下去?

一、物質的最小單位是什麼?

原子是化學反應中不可再分的最小單位,後來我們知道了原子的標準模型後,才知道化學變化改變的是核外電子中最外層電子的分佈方式,而對於內部的原子核並不能觸及!

1、發現原子核

對於發現原子核,還有一個比較有意思的事情,盧瑟福為了驗證湯姆遜的原子模型,他在1911年設計了一個實驗,如圖所示,周圍一圈是感光材料,而中心則是金箔,在金箔的正前方則是一個α粒子發生器!

假如按照湯姆遜的模型,從理論上來看α粒子應該徑直穿過原子核揚長而去,進而在金箔的另一端的感光材料上留下它們的印記!

但事實上結果出乎盧瑟福的預料,因為絕大部分的α粒子都穿過了金箔,但有少數粒子發生了偏轉,有極少數偏轉角度很大,甚至有被彈回來的!

這很簡單的說明了一個事實,原子內部大都是空的,中心擁有一個緻密實體,否則α粒子不會被彈回,因為α粒子本身就是兩個質子和兩個中子構成的帶正電高速氦四原子核!在α粒子散射實驗後,盧瑟福提出了自己的原子核原子模型!

2、發現質子與中子

1918年盧瑟福在擔任卡文迪許實驗室主任時,用發現原子核的α粒子轟擊氮原子核,他發現了一種奇怪的現象,感光器件記錄到了氫核的跡象,盧瑟福意識到這個氫核的唯一來源是氮原子核,強大的α粒子撞擊分裂了氮原子核,他將其命名為Proton,這就是質子的來歷,盧瑟福發現質子以後,還預言了不帶電的中子!

質子質量:1.672621637×10^-27\t千克 直徑:1.6-1.7×10^-15千克,

中子質量:1.6749286 ×10^-27\t千克

3、發現夸克

自從科學家發現質子以來,就折騰了一系列的加速器來操練質子,希望能在質子的基礎上更進一步,發現更小的基本粒子,但很可惜,封閉質子的力量是如此強大,以至於根本打不開質子,但至少知道了撞擊時會有三個散射強度!當然現在我們已經知道這是夸克緊閉的現象,\t夸克不能被直接觀測,或是被分離出來,只能通過對強子的觀測間接來觀測內部的結構(質子和中子是最穩定的強子)!

4、標準粒子模型

從1897年湯姆遜發現電子,到1911,和1918年盧瑟福發現原子核和質子與中子,再到五六十年代發現200多個強子,再在加速器的幫助下發現夸克.....基本我們發現的粒子已經湊一個模型了!

如同抽絲剝繭,最終發現的位置到達了夸克的世界!那麼我們總共發現了哪幾類粒子呢?

上圖標準模型中有兩大類粒子,一類是費米子,表示的是物質最小不可分割部分,即構成物質的最小單位!而另一類則是規範玻色子,這一類粒子起到傳遞力的作用,比如膠子連接上下夸克構成質子,光子則傳遞電磁作用,W和Z玻色子傳遞弱相互作用!簡單的理解,費米子就是磚塊,而玻色子就是水泥漿,我們宏觀世界的物質大廈就是由這些小東西連接起來的!

但有一點必須要提醒一下,儘管磚塊與水泥是大廈中必不可少的材料,但宏觀世界中磚塊明顯要比粘合的砂漿質量要大,但在微觀世界卻是相反的,因為構成質子和中子的上下夸克都是輕夸克,三個夸克的質量遠小於其構成的質子,質量來自何方?粘合夸克的膠子,甚至核聚變和裂變的能量真正的源頭也在膠子!

5、電子還能再分嗎?

從基本粒子模型中我們可以知道,電子是費米子,也就是不可再分基本粒子,因此電子就分佈下去啦!

二、一尺之捶,日取其半,多久到達最小單位,無法再分?

假設我們用砍刀,切開物質用的電磁力,因此從理論上來看,到原子就不可再分了,因為要分開原子核,用砍刀這種電磁力可不行!那麼幾天砍下來就到原子了呢?

一尺之捶=0.231米

原子直徑=10^10米

那麼大約需要 31.105245706天,也就是砍一個月,就砍到原子了,理論上還可以砍,但事實上砍刀能輸出的能量遠遠不夠了!

三、古代就知道了無窮盡的微觀世界,那是也有科學嗎?

佛學《華嚴經》中的“一花一世界,一葉一菩提”,與“一尺之捶,日取其半,萬世不竭”有異曲同工之妙,其大無外,其小無內,只是中國古代對於境界的最高認知,但僅此而已,並沒有更進一步,也許侷限於當時的時代背景!現代科學也就四百多年的歷史,各位不要認為很久了,在種花家看來,才剛剛起飛而已!


星辰大海路上的種花家


物質由分子,原子構成,原子非常小,中間是原子核,幾乎佔原子質量的全部,原子核內,都有數目不等的質子,除了氫原子,其他原子核裡還有中子,每個質子,帶一個單位的正電,但中子不帶電。質子和中子,質量差不多,微小的差異可以忽略。

電子屬於原子,電子非常的微小,比質子,中子都小很多。電子分佈在原子的外層,圍繞著原子核高速運轉。每個電子帶一個單位的負電荷。

每個原子裡,質子和電子數目恰好一樣多,所帶的電荷電性相反,電量相等,正負抵消所以對外不顯電性。

金屬原子,最外層的電子少,一般少於4個,獲得能量以後,容易掙脫原子的束縛,成為遊離態。相反,非金屬的原子,外層電子多,原子對電子的束縛能力強,不容易失去電子,相反,容易捕獲遊離態的電子,成為負離子。整個化學領域,之所以會產生新物質,就在於電子的轉移,使得原子重新排列,組合而已。所以電子對化學科學,意義非常重大。


青山不掩


電子的本質到底是什麼呢?在自然界中瞭解最多的是電子能夠產生能量並且能傳遞能量,電子煙滅能產生光速運動的能量態體,並且無需額外動力就是光速,電子也可產生熱脹冷縮的動態輻射,電子最大的特點是:同時可轉移傳遞來至不同方位的全方位各種能量運動態,人們稱謂的量子疊加態,電子不但能傳遞全方位的能量運動,而且還能傳遞各個方向上的位移力,電子還能與電子四周的環境保持互為互動的糾纏狀態,電子還能產生電磁電荷,事實上電子參與了自然界的一切演化過程,人們觀測到的所有物理量都與電子有關。

電子的強大功能態是怎樣來的呢?人們觀測電子在自然界只見電子不斷的煙滅消失確不見電子從哪裡創生,今天我們可從恆星的生存模式去尋找答案,恆星的電子煙滅產生光子的光速運動,無數的電子煙滅就構成了恆星的能量場,恆星的能量實質由每一粒電子的自旋動態轉變為恆星的自旋整體收縮動態,恆星的能量場態本質就是電子的型變造成恆星的整體收縮動態,收縮動態向恆星四周全方位式的向外傳遞,對於同處於星系內的恆星就會成為互為收縮動態體,相互的動態收縮接觸迫使恆星與恆星之間收縮動態耦合為創新型的自旋耦合體,這些耦合體就是創生出的新生電子,由於創生出的電子體構成單元來源於兩大恆星的煙滅電子動態,所以新生電子就處於負壓帶的空間裡,成為連接恆星與恆星星系與星系的扭帶介膜骨架,負壓區域的新生電子不會受擠壓型變,因此就不能自動發光,成為名符其實的暗物質粒子,相互對立收縮的耦合電子具有光速的初始慣性動態,任何一粒電子都包涵著耦合時刻的兩大恆星傳遞出的所有煙滅電子動態,動態的前後非等量耦合,使得創生出的電子成為非鋼性非封閉非質點質心的這樣一個以光速自旋的小動態體,由於耦合時間段內的前後動態組成的自旋體存在無內外線速差,總是由外至內產生自身動態角速超前,產生自旋徑內落的特殊幾何動態,總是表現出吸斥共體的動態形為,成為電子的自旋吸斥力,人觀測到的電子正負電荷,本質就是電子自旋的徑落現象。負壓區域區間產生的創生自旋電子它們會自發互為收縮共同組成正反自旋的間位三三配對,形成正六方環態體,創生出質子中子夸克內環結構,成為自旋六方緊縮穩固體,自旋緊縮拉動星系緊縮成為星系與星系耦合的原始動力,緊縮放出的能量成為人類可感知的暗能量,也就是徽波背景輻射的能量源泉。恆星收縮態傳遞過程中使沿途粒子發生型變與位移,發生型變者為光子,粒子位移謂之引力,傳遞速度謂之光速,傳遞的互為平衡態謂之糾纏態,傳遞的幾何量變與多重多層次平衡分配,謂之引力的弱而至遠性。所以引力的本質是能量傳遞動態的位移現象,能量不停引力不止。

從自然角度看電子的創生機制,電子的本質就是正反能量動態耦合的光速自轉能量體,也可稱謂正負能量耦合體,是一團自旋慣性體,如果自旋慣性被抵消,自旋型態消失,產生收縮動態,成為構成空間的組成部分,所以電子由光速的光動態構成的自旋體隨時保持與環境的內外動態平衡。電子自旋1/2的原因本質是正在轉移其它動態,電子自旋變型接住動態又自旋1/2圈以慣性復位轉移出去,電子型變成為光量子,沿途作用於粒子體時成為光量子,離開粒子體時,光量子成為空間動態組成部分,成為不同層次下的空間場所動態體。

正負對碰撞機之所以碰不破電子,原因在於電子加速的過程雖然改變了電子的自旋半徑,但改變不了電子的自旋慣性,也就是說:達不到光速就無法打破電子的動態封閉慣性。至於質子的夸克禁閉電磁加速無論用多大的對碰撞機都無能碰破,只有另尋其它方法。(本文原創,個人研究結論供參考)


宇宙譜


電子在宇宙中無處不在,那它的本質又是什麼呢?惠勒曾在1940年提出過一個假設:電子的本質就是讓你覺得有很多的電子,而其實整個宇宙只有一個電子。


電子的完美一致性比想象中更難理解,而宇宙中出現如此完美的一致性,那麼它有極大的概率是同一樣東西。

電子的分佈可以用量子理論來解釋,它允許同一處A和B同時存在,而事實上它無處不在。

而另一個例子:宇宙大爆炸後的暴漲過程中電子是如何保持這樣的一致性的?

因為在暴漲的瞬間宇宙迅速膨脹,在空間中會出現很多彼此無法傳遞信息的區域,這些區域彼此隔離,光錐內外無法傳遞信息,電子不可能在創生過程中保持這樣的一致性,所以整個宇宙只有一顆電子,並且它不受時間空間的束縛,可以同時存在於任何地方和任何時間。

這可以等效看成是單電子在時間線上的往復,好比一顆電子不斷地來回穿擊一張薄膜,薄膜上留下了很多穿孔,但並不是有幾個孔就有幾個電子。


河北薛之謙


光子可以跨越星系、星系團,它是在整個宇宙中進行能量傳遞、交換的物質,而電子就是光子的家和休息的地方。


惠舒旅社老闆




電子的本質:電子是帶有正負極的基元電荷質量體。

所謂基元電荷,就是電子是物質世界中單個質量最少、體積最小、略成橢圓形、天然色澤銀白、質地堅硬且不可再分以及自帶正負極磁荷的唯一一種基本粒子。



從源頭上看,電荷是單質體所具有的異性先天稟賦。電荷也存在於質子體,電荷是一個物體上兩個正負極之間的異性相吸和同性相斥力的存在物。假如沒有這種極性力存在,它就不是電荷,我們也就不能稱它為電荷了。



至於電子由什麼構成?應該說電子無所謂構成。因為自然界再也沒有比電子更小的單質質量體存在了。也就是說,電子不是由其他更小“基本粒子”組成的。電子本身是自成一體的單質電荷質量體。其自身質量分佈略成橢圓形。因而能自我形成極性趨勢力(正⇒負⇒正)。



說趨勢力,這是出於電子沒有條件在它的外部空間構成磁場的磁力線,不能形成力趨於平衡的迴路,但卻又存在著異性相吸和同性相斥的力。並且通過電荷力與其他電子、質子、原子產生相互作用(吸引和排斥)。

總之,電子的本質是帶有正負極的基元電荷質量體。並且是一個單質質量體,它沒有更小的質量組成。


海門老馮


電子屬於基本粒子,到現在還是沒有發現它是可分割的,即它不是一種結構。所以,電子本質就是一個有一定質量的能量點。


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