Page 268 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

点的短划虚线小圆表示）。根据泡利不相容原理，构成夸克拓扑环的三个闭合弦的量子态各
不相同，即三者的质量、自旋和构型各不相同（虚线圆的粗细表示闭合弦的质量大小），其
中，两个 u 夸克的非线性拓扑环的质量和构型相同，但自旋相反。在图 b 中，每个夸克的表
观物质包括三个不同质量、不同阴阳性质和不同自旋的物质波包，u 夸克的表观物质包含 2
个阳性物质波包（用点虚线小圆标示，虚线圆的粗细代表不同的质量）和 1 个阴性物质波包
（用实线小圆标示），d 夸克的表观物质包含 2 个阴性物质波包（用实线小圆标示，实线圆
的粗细代表不同的质量）和 1 个阳性物质波包（用点虚线小圆标示），这些表观物质波包加
载于非线性拓扑环的闭合弦上，构成了夸克的可观察结构，因此，夸克实际上三个类轻子波
包的复合波包。已知自由轻子（如自由电子）与真空进行物质交换时可产生虚光子和虚微子，
那么夸克的三个类轻子波包与真空进行物质交换也可产生虚光子和虚微子，不同之处在于，
自由轻子产生的虚光子和虚微子将以光速向远处传播，而夸克产生的虚光子和虚微子不会迅
速向远处传播，而是集聚在质子内禀空间形成胶子场。

胶子和胶子场
质子的非线性闭合弦

d d

u u u u

a. 夸克的非线性拓扑环和 b. 夸克的表观物质波包和胶子场
质子的非线性闭合弦

图 13-12 质子的结构

这里可以用黑洞原理来说明胶子场的形成。众所周知，一个球对称的质量为 m 的天体，
当其半径 r 小于史瓦西半径 rs 时，则在 r＜rs 内的参与引力作用的任何物质（包括光子）都
不能逃逸出来，这种天体被称为黑洞。引力黑洞的史瓦西半径公式为
2Gm
r  c 2 （13.67）
s

其中 G 是引力常数，c 是光速。如果将黑洞的概念加以推广，考察质量为 mp 的质子，质子
内部的强相互作用与引力相互作用的强度之比为 k，可将质子看成一个质量为 kmp 的“天体”，
其等效的史瓦西半径为
2Gm
r  k c 2 p （13.68）
sp

这相当于一个“强作用黑洞”。将 mp=938.272MeV/c 及 k =5.9×10 -39 代入上式，可得
-1
2
r  . 0 42 10 - 15 m
sp

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