电子的本质是什么?由什么构成?

宇宙谱


电子是整个浩瀚宇宙之中,最为基本的存在。它给认为是一个自诞生就在旋转(自旋为1/2)的基本粒子,不能再分。

但对于电子,我们所知的极少。

显微镜下的电子云。

1897年,电子由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生发现。时间已经过去了122年了,人们搞清楚了原子、质子、中子的构造,但对于电子,却依然一知半解。

原因在于:

一、电子太小了,一个质子就是电子质量的1836倍;二、电子时刻都在不停的转动,抖动的厉害,甚至在固定的时间点,它有好几个位置。

电子到底能不能再分?

近些年科学家们的实验证明,电子完全是可以再分的。在某些特殊条件下电子可分裂为带磁的自旋子和带电的空穴子。

另外,当电子以极高的能量与一个反电子(电子的反物质)相碰撞,就会产生夸克、胶子、轻子、光子、中微子等各式各样的亚原子粒子出来。这种现象被称为“量子审查”,而且电子的能量不同,产生的粒子也会不一样。

说起粒子,我们总是将它想象成一个实体。但是微观世界的规则可能超出我们的现象。我们想象中的粒子实体,其实是一“股”能量而已。

经科学家们的论证,电子是一个无比圆的球体。在此之前,科学家们都认为,电子的形状可能是椭圆不对称的,这样才能解释,在物质产生之时,为什么正物质要远远多于反物质。但事实并非如此,电子有多圆呢?如果把它放大到太阳系那么大,那它已然是一个无比完美的圆球。

这个圆形严格意义来说,并非只是电子的形状。

在电子的周围存在着众多虚拟粒子,这些虚拟粒子与电子不停地相互作用,不可分割,它们已经成为电子的一部分。我们在测量电子的大小和形状时,实际上测量的是电子与它周围相互作用的虚拟粒子共同的形状。

什么是虚拟粒子。这些粒子是一种既存在又不存在的幽灵粒子,就像薛定谔的猫一样。它们一会存在,一会又消失的无影无踪(量子涨落)。这些虚拟粒子可能是高维空间向三维空间中的渗透,它们时刻都在影响着电子。

电子究竟是怎么构成的,或许这就是个伪命题,它不过是我们宏观的惯性思维罢了!

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电子,称为费米子,在空间上是半旋的弦,一端带正电,一端带正电,呈粒子时,互补为一个整旋,看起来是一个圆,呈波动时为扭曲状。而实际上是叠加态,叠加在具能极的虚实空间上,看起来乱,实际上是有规律地运动。

在化学上我们知道原子上的电子存在得失的方向运动,原子失去一个电子带正电,在空间上随即镜像定位(q-1)/2,这时原子呈玻色子整旋。

由于能极的存在,(q-1)/2=n,n最低能极是0,即玻色子初始态,电子最终回到这里。

可是,在能极上有一个参考系,电子可以越极,其目的维持宇称终极守恒。比如,原子上失去一个电子,没地方得到,这时宇称不守恒,可以衍射到O位上。

这种高位与0之间,形成方向性的引力。

有人说把一个量子分成两瓣,是个错误,每个电子都是虚实的两瓣,只要在能极上,都是纠缠叠加态。

上面的论述你可能听不太懂,没关系,我写了Np=P算法,正在投稿。



中医康复高血压砖家


构成万物的最小单位

关于“本质”这类终极问题,其实可以没完没了的问下去,所以本质问题可能本身就无解的。因此,咱们就说到目前为止的科学理论,对于“电子的本质”的看法,不在哲学层面上做过分的分析和揣测。

最早问本质问题的人是泰勒斯,他曾说:万物的本源是水。

也就此打开了西方哲学的大门。在西方哲学当中,有一个流派研究万物本源的角度就是去找最小的构成单位。泰勒斯认为是:水,还有的人认为是:火。最后,硬是凑出了水火土气和以太。

但是,被我们记得最深的其实是德谟克利特,他认为世界是由原子和虚空构成的。当然,他更多的是从哲学层面去思考的。他的原子其实和我们现在所说的原子是两码事。

不过,这些探讨至少提供了一条思路,那就是想要知道万物的本源,我们可以从“构成万物的最小单位”入手。

粒子物理标准模型

到了18,19世纪,科学家才奠定了以原子为基础的研究范式,但是随着观测技术的发展,科学家发现,原子是可以再分的,原子里有电子和原子核。而对应的原子模型经历许多代的科学家才得以确立。

后来,科学家撞开了原子核,发现原子核内还有质子和中子,于是,他们又试图去撞开质子和中子,可是这一次他们失败了,但是他们发现撞击质子时会有三个散射角度。所以,至少可以确定的是质子还可以再分,内部的粒子被我们叫做夸克。至于是能量不够撞不开,还是某些机制的问题,我们就暂且不提了。

截止于目前,科学家发现,原子根本不配做最小单位,它的内部还有电子和原子核,原子核内部还有质子和中子,然后再往下还有夸克。但你以为这是终点,事实上这确实一个起点。

自打人类搞出了粒子对撞机,就通过粒子对撞机发现了大量的粒子,加起来差不多有100多种。所以,科学家也蒙了,总不能这100多种都是基本粒子吧?

后来,随着理论物理学的发展,加上实验物理学勤勤恳恳地不断迭代实验仪器,最终,他们建立起了一套理论,这套理论是建立在狭义相对论和量子力学的基础之上的,利用“场”和“粒子”的模型取代“力”来解释物质之间的作用,我们也管这个叫做粒子物理标准模型。

这套理论大概可以这么去理解,他们认为,宇宙中存在两种粒子,一种粒子被叫做费米子,这些粒子就是科学家在找的那些不可再分的粒子,也就是构成物质的最小单位,还有一种粒子叫做规范玻色子,这种粒子是物质的粘合剂,把基本粒子连接起来构成物质。其中光子传递电磁相互作用,W和Z玻色子传递弱相互作用,胶子和介子传递强相互作用。至于引力,一直也没有办统一进这套理论。而强相互作用是保证能够构成原子核,而弱力则是保证了电子不会进入到原子核内,保证了原子核的结构稳定。电磁力则保证了原子的结构。

说了这么多,那电子呢?

上图就已经说明了电子的位置,电子属于费米子,也就是,在粒子物理标准模型当中,电子是不可再分的粒子,质量约为0.511 MeV/c^2,带电量为-1,自旋为1/2。既然电子是不可再分的,也就不存在说电子是由什么构成的问题了。

最后,我们来总结一下,为了解决万物的本源问题,学者们历经了2000多年,最终在狭义相对论和量子力学的基础上建立了粒子物理标准模型,在这套理论当中有存在两类粒子,一类叫做费米子,它是构成粒子的最小组成单位,一类叫做玻色子,它是用来传递相互作用(也就是我们通常意义上的“力”),是物质的粘合剂。而电子属于费米子,是不可再分的,也就不存在是有什么构成的说法。当然,以上这些看法是基于现在的物理学理论。


钟铭聊科学


电子的本质是什么?由什么构成?

《庄子·天下篇》中有述:“一尺之捶,日取其半,万世不竭”!战国,即先秦时期,一尺约等于现在的23.1厘米,大意是一块23公分长的木棍,每天砍下一半,永远都砍不完!形象的说明了物体细分是无穷尽的!但事实上真的是这样吗?可以永远的砍下去?

一、物质的最小单位是什么?

原子是化学反应中不可再分的最小单位,后来我们知道了原子的标准模型后,才知道化学变化改变的是核外电子中最外层电子的分布方式,而对于内部的原子核并不能触及!

1、发现原子核

对于发现原子核,还有一个比较有意思的事情,卢瑟福为了验证汤姆逊的原子模型,他在1911年设计了一个实验,如图所示,周围一圈是感光材料,而中心则是金箔,在金箔的正前方则是一个α粒子发生器!

假如按照汤姆逊的模型,从理论上来看α粒子应该径直穿过原子核扬长而去,进而在金箔的另一端的感光材料上留下它们的印记!

但事实上结果出乎卢瑟福的预料,因为绝大部分的α粒子都穿过了金箔,但有少数粒子发生了偏转,有极少数偏转角度很大,甚至有被弹回来的!

这很简单的说明了一个事实,原子内部大都是空的,中心拥有一个致密实体,否则α粒子不会被弹回,因为α粒子本身就是两个质子和两个中子构成的带正电高速氦四原子核!在α粒子散射实验后,卢瑟福提出了自己的原子核原子模型!

2、发现质子与中子

1918年卢瑟福在担任卡文迪许实验室主任时,用发现原子核的α粒子轰击氮原子核,他发现了一种奇怪的现象,感光器件记录到了氢核的迹象,卢瑟福意识到这个氢核的唯一来源是氮原子核,强大的α粒子撞击分裂了氮原子核,他将其命名为Proton,这就是质子的来历,卢瑟福发现质子以后,还预言了不带电的中子!

质子质量:1.672621637×10^-27\t千克 直径:1.6-1.7×10^-15千克,

中子质量:1.6749286 ×10^-27\t千克

3、发现夸克

自从科学家发现质子以来,就折腾了一系列的加速器来操练质子,希望能在质子的基础上更进一步,发现更小的基本粒子,但很可惜,封闭质子的力量是如此强大,以至于根本打不开质子,但至少知道了撞击时会有三个散射强度!当然现在我们已经知道这是夸克紧闭的现象,\t夸克不能被直接观测,或是被分离出来,只能通过对强子的观测间接来观测内部的结构(质子和中子是最稳定的强子)!

4、标准粒子模型

从1897年汤姆逊发现电子,到1911,和1918年卢瑟福发现原子核和质子与中子,再到五六十年代发现200多个强子,再在加速器的帮助下发现夸克.....基本我们发现的粒子已经凑一个模型了!

如同抽丝剥茧,最终发现的位置到达了夸克的世界!那么我们总共发现了哪几类粒子呢?

上图标准模型中有两大类粒子,一类是费米子,表示的是物质最小不可分割部分,即构成物质的最小单位!而另一类则是规范玻色子,这一类粒子起到传递力的作用,比如胶子连接上下夸克构成质子,光子则传递电磁作用,W和Z玻色子传递弱相互作用!简单的理解,费米子就是砖块,而玻色子就是水泥浆,我们宏观世界的物质大厦就是由这些小东西连接起来的!

但有一点必须要提醒一下,尽管砖块与水泥是大厦中必不可少的材料,但宏观世界中砖块明显要比粘合的砂浆质量要大,但在微观世界却是相反的,因为构成质子和中子的上下夸克都是轻夸克,三个夸克的质量远小于其构成的质子,质量来自何方?粘合夸克的胶子,甚至核聚变和裂变的能量真正的源头也在胶子!

5、电子还能再分吗?

从基本粒子模型中我们可以知道,电子是费米子,也就是不可再分基本粒子,因此电子就分布下去啦!

二、一尺之捶,日取其半,多久到达最小单位,无法再分?

假设我们用砍刀,切开物质用的电磁力,因此从理论上来看,到原子就不可再分了,因为要分开原子核,用砍刀这种电磁力可不行!那么几天砍下来就到原子了呢?

一尺之捶=0.231米

原子直径=10^10米

那么大约需要 31.105245706天,也就是砍一个月,就砍到原子了,理论上还可以砍,但事实上砍刀能输出的能量远远不够了!

三、古代就知道了无穷尽的微观世界,那是也有科学吗?

佛学《华严经》中的“一花一世界,一叶一菩提”,与“一尺之捶,日取其半,万世不竭”有异曲同工之妙,其大无外,其小无内,只是中国古代对于境界的最高认知,但仅此而已,并没有更进一步,也许局限于当时的时代背景!现代科学也就四百多年的历史,各位不要认为很久了,在种花家看来,才刚刚起飞而已!


星辰大海路上的种花家


物质由分子,原子构成,原子非常小,中间是原子核,几乎占原子质量的全部,原子核内,都有数目不等的质子,除了氢原子,其他原子核里还有中子,每个质子,带一个单位的正电,但中子不带电。质子和中子,质量差不多,微小的差异可以忽略。

电子属于原子,电子非常的微小,比质子,中子都小很多。电子分布在原子的外层,围绕着原子核高速运转。每个电子带一个单位的负电荷。

每个原子里,质子和电子数目恰好一样多,所带的电荷电性相反,电量相等,正负抵消所以对外不显电性。

金属原子,最外层的电子少,一般少于4个,获得能量以后,容易挣脱原子的束缚,成为游离态。相反,非金属的原子,外层电子多,原子对电子的束缚能力强,不容易失去电子,相反,容易捕获游离态的电子,成为负离子。整个化学领域,之所以会产生新物质,就在于电子的转移,使得原子重新排列,组合而已。所以电子对化学科学,意义非常重大。


青山不掩


电子的本质到底是什么呢?在自然界中了解最多的是电子能够产生能量并且能传递能量,电子煙灭能产生光速运动的能量态体,并且无需额外动力就是光速,电子也可产生热胀冷缩的动态辐射,电子最大的特点是:同时可转移传递来至不同方位的全方位各种能量运动态,人们称谓的量子叠加态,电子不但能传递全方位的能量运动,而且还能传递各个方向上的位移力,电子还能与电子四周的环境保持互为互动的纠缠状态,电子还能产生电磁电荷,事实上电子参与了自然界的一切演化过程,人们观测到的所有物理量都与电子有关。

电子的強大功能态是怎样来的呢?人们观测电子在自然界只见电子不断的煙灭消失确不见电子从哪里创生,今天我们可从恒星的生存模式去寻找答案,恒星的电子煙灭产生光子的光速运动,无数的电子煙灭就构成了恒星的能量场,恒星的能量实质由每一粒电子的自旋动态转变为恒星的自旋整体收缩动态,恒星的能量场态本质就是电子的型变造成恒星的整体收缩动态,收缩动态向恒星四周全方位式的向外传递,对于同处于星系内的恒星就会成为互为收缩动态体,相互的动态收缩接触迫使恒星与恒星之间收缩动态耦合为创新型的自旋耦合体,这些耦合体就是创生出的新生电子,由于创生出的电子体构成单元来源于两大恒星的煙灭电子动态,所以新生电子就处于负压带的空间里,成为连接恒星与恒星星系与星系的扭带介膜骨架,负压区域的新生电子不会受挤压型变,因此就不能自动发光,成为名符其实的暗物质粒子,相互对立收缩的耦合电子具有光速的初始惯性动态,任何一粒电子都包涵着耦合时刻的两大恒星传递出的所有煙灭电子动态,动态的前后非等量耦合,使得创生出的电子成为非钢性非封闭非质点质心的这样一个以光速自旋的小动态体,由于耦合时间段内的前后动态组成的自旋体存在无内外线速差,总是由外至内产生自身动态角速超前,产生自旋径内落的特殊几何动态,总是表现出吸斥共体的动态形为,成为电子的自旋吸斥力,人观测到的电子正负电荷,本质就是电子自旋的径落现象。负压区域区间产生的创生自旋电子它们会自发互为收缩共同组成正反自旋的间位三三配对,形成正六方环态体,创生出质子中子夸克内环结构,成为自旋六方紧缩稳固体,自旋紧缩拉动星系紧缩成为星系与星系耦合的原始动力,紧缩放出的能量成为人类可感知的暗能量,也就是徽波背景辐射的能量源泉。恒星收缩态传递过程中使沿途粒子发生型变与位移,发生型变者为光子,粒子位移谓之引力,传递速度谓之光速,传递的互为平衡态谓之纠缠态,传递的几何量变与多重多层次平衡分配,谓之引力的弱而至远性。所以引力的本质是能量传递动态的位移现象,能量不停引力不止。

从自然角度看电子的创生机制,电子的本质就是正反能量动态耦合的光速自转能量体,也可称谓正负能量耦合体,是一团自旋惯性体,如果自旋惯性被抵消,自旋型态消失,产生收缩动态,成为构成空间的组成部分,所以电子由光速的光动态构成的自旋体随时保持与环境的内外动态平衡。电子自旋1/2的原因本质是正在转移其它动态,电子自旋变型接住动态又自旋1/2圈以惯性复位转移出去,电子型变成为光量子,沿途作用于粒子体时成为光量子,离开粒子体时,光量子成为空间动态组成部分,成为不同层次下的空间场所动态体。

正负对碰撞机之所以碰不破电子,原因在于电子加速的过程虽然改变了电子的自旋半径,但改变不了电子的自旋惯性,也就是说:达不到光速就无法打破电子的动态封闭惯性。至于质子的夸克禁闭电磁加速无论用多大的对碰撞机都无能碰破,只有另寻其它方法。(本文原创,个人研究结论供参考)


宇宙谱


电子在宇宙中无处不在,那它的本质又是什么呢?惠勒曾在1940年提出过一个假设:电子的本质就是让你觉得有很多的电子,而其实整个宇宙只有一个电子。


电子的完美一致性比想象中更难理解,而宇宙中出现如此完美的一致性,那么它有极大的概率是同一样东西。

电子的分布可以用量子理论来解释,它允许同一处A和B同时存在,而事实上它无处不在。

而另一个例子:宇宙大爆炸后的暴涨过程中电子是如何保持这样的一致性的?

因为在暴涨的瞬间宇宙迅速膨胀,在空间中会出现很多彼此无法传递信息的区域,这些区域彼此隔离,光锥内外无法传递信息,电子不可能在创生过程中保持这样的一致性,所以整个宇宙只有一颗电子,并且它不受时间空间的束缚,可以同时存在于任何地方和任何时间。

这可以等效看成是单电子在时间线上的往复,好比一颗电子不断地来回穿击一张薄膜,薄膜上留下了很多穿孔,但并不是有几个孔就有几个电子。


河北薛之谦


光子可以跨越星系、星系团,它是在整个宇宙中进行能量传递、交换的物质,而电子就是光子的家和休息的地方。


惠舒旅社老板




电子的本质:电子是带有正负极的基元电荷质量体。

所谓基元电荷,就是电子是物质世界中单个质量最少、体积最小、略成椭圆形、天然色泽银白、质地坚硬且不可再分以及自带正负极磁荷的唯一一种基本粒子。



从源头上看,电荷是单质体所具有的异性先天禀赋。电荷也存在于质子体,电荷是一个物体上两个正负极之间的异性相吸和同性相斥力的存在物。假如没有这种极性力存在,它就不是电荷,我们也就不能称它为电荷了。



至于电子由什么构成?应该说电子无所谓构成。因为自然界再也没有比电子更小的单质质量体存在了。也就是说,电子不是由其他更小“基本粒子”组成的。电子本身是自成一体的单质电荷质量体。其自身质量分布略成椭圆形。因而能自我形成极性趋势力(正⇒负⇒正)。



说趋势力,这是出于电子没有条件在它的外部空间构成磁场的磁力线,不能形成力趋于平衡的回路,但却又存在着异性相吸和同性相斥的力。并且通过电荷力与其他电子、质子、原子产生相互作用(吸引和排斥)。

总之,电子的本质是带有正负极的基元电荷质量体。并且是一个单质质量体,它没有更小的质量组成。


海门老冯


电子属于基本粒子,到现在还是没有发现它是可分割的,即它不是一种结构。所以,电子本质就是一个有一定质量的能量点。


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