Page 155 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

比（有理数）时，复合波包是一个稳定的三维驻波波包，而当频率比为无理数或任意数时，
复合波包是不稳定的，将会发生衰变，直至形成稳定的驻波波包。所有的粒子都有基态和激
发态，驻波粒子的基态对应于严格的整数频率比和严格的周期运动，而激发态是亚稳态，每
一个亚稳态可能对应一个特定的无理数频率比和一个特定的准周期运动模式。粒子通过吸收

或辐射特定的能量而在不同的态之间跃迁，由此表现出各种量子化特征（原子光谱、能量量
子化、角动量量子化等）。
由此可见，粒子的驻波波包模型与李萨茹原理相关联，进而与量子化条件相吻合。按
照量子化原则，复合粒子的总角动量应等于零或 的整数倍或半奇数倍。一般来说，由奇数

个费米子组成的复合粒子仍为费米子，粒子的总角动量等于 的半奇数倍，粒子波包的周长
等于物质波波长的半奇数倍，譬如质子、中子等。由偶数个费米子组成的复合粒子为玻色子，
粒子的总角动量等于 的整数倍或等于零，粒子波包的周长等于物质波波长的整数倍，譬如
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介子。质子的寿命＞10 年，迄今所有的实验观察均未发现质子衰变，可见质子是非常稳定
的复合粒子，或者说质子是严格的驻波粒子，内部各组分的频率（即三个夸克及耦合波的频
率）严格成整数比。因此，严格的驻波粒子不易发生衰变，如质子和电子。自由中子是亚稳
态粒子，平均寿命约 898 秒，可衰变为质子和电子，由此推测，自由中子可能是一种准周期
粒子，内部各组分的运动可能为准周期运动，各组份的频率比可能是无理数。准周期粒子可

能是不太严格的驻波粒子，如各种粒子的激发态，而中子可视为质子的一种激发态。共振态
粒子（可通过强相互作用衰变的强子）的寿命都很短，它们可能是非驻波粒子，这些粒子极
不稳定，一旦生成后将很快发生衰变。
物质绝对运动的粒子波包模型否定了量子力学的点粒子模型。按照这个模型，原子内
部的核外电子的运动必定是有迹可循的轨道运动，这就要求我们必须重新回到玻尔-索末菲-

德布罗意的思路上来。根据李萨茹原理，核外电子的运动应该是周期性轨道或准周期性轨道
运动，但由于原子内生磁场的存在，可使电子的运动演变成为混沌运动。在混沌运动中，核
外电子的运动方向、瞬时速度和运动轨道都是随机可变的，但电子的轨道运动的能量和角动

量是守恒量。由（8.138）式可知，轨道速度υel 与原子序数 Z 成正比，与主量子数 n 成反比，
意味着原子内壳层电子的轨道速度要大于外壳层电子的轨道速度，其中 1s 电子的轨道速度
最大。但是，电子的轨道速度不可能超过绝对速度 c，这就给原子序数 Z 设定了一个上限。
假设原子的 1s 电子的轨道速度υel=c，代入（8.138）式，该原子的原子序数应为
n  1
Z  el  （8.155）
c 

这是原子序数的最大可能值。将精细结构常数的值代入上式，可得
Z max  137 . 0359895

原子序数只能取整数，故有

Z max  137 （8.156）

即原子序数的最大可能值为 137。目前已发现的原子序数最大的元素是第 118 号元素 Og，

它是人工合成的一种稀有气体元素。如果第 137 号元素确实存在或者可以人工合成的话，那
么 根 据 （ 8.138 ） 式 ， 该 元 素 的 1s 电 子 的 轨 道 速 度 将 达 到 绝 对 速 度 c 的 99.97%

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