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超導體產生的原因, 及原子間相互作用力的定性分析

本章我們討論下原子之間的相互作用,以及常規固液氣狀態的判定基礎。

根據本大統一模型假說,我們很容易知道,原子間的相互作用,是一個三維的複雜的綜合作用。(請回憶下強磁弦體結構、電子結構、洛倫茲力、安培定則等本模型假說知識點。)

首先考察單個原子,以氕原子舉例,其共有三個主要力的作用:

第一、原子核內正電子和核外負電子之間的相互吸引力;

第二、原子核的正四面體磁禁閉作用導致的洛倫茲力,導致同向執行的正負電子對之間產生的反向離心力;

第三、原子核的正四面體磁力結構因正負電子對運動產生的反作用力。

三個力的綜合作用,使得原子核、正電子、負電子在空間中均做三維自轉和相互繞轉運動。

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受強磁弦體磁禁閉(洛倫茲力)作用的內外正負電子對相互吸引示意圖(三維)

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強磁弦體外負電子執行一週的軌道示意圖(共8段1/3圓環曲線)

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氫(氕)原子核外電子全執行軌道示意圖

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正負電子對吸引力和洛倫茲力綜合作用導致的氫原子正負電子雲軌道示意圖

其次、考察兩個原子之間,以氕原子舉例,共有五個主要作用力:

第一、兩個原子核強磁弦體之間因指南針效應產生的相互吸引力;

第二、兩個原子核內正電子之間的相互排斥力;

第三、兩個原子核外負電子之間的相互排斥力;

第四、一個原子核內正電子和另一個原子核的核外負電子之間的相互吸引力;

第五、一個原子核強磁弦體和另一個原子的正負電子對之間的綜合洛倫茲作用力;

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氕原子核間正電子排斥力和指南針效應聯合作用示意圖

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氫(氕)分子生成示意圖

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圖32 氫(氕)分子間指南針效應示意圖

(注:以上示意圖均以強磁弦體為靜態視角。)

透過以上作用力分析和圖示可知:

第一、兩個原子核強磁弦體之間因指南針效應產生的相互吸引力,這個吸引力可以視為每個強磁弦體共有六對磁偶極子對,並且可以按磁偶極子計算公式進行綜合計算;這個計算結果應符合萬有引力定律,事實上,本模型假說中的萬有作用力常數與萬有引力常數之間的轉換就是如此計算得到的。

第二、由於強磁弦體磁禁錮作用,相比核外負電子的執行半徑,正電子的執行半徑極小,可以類似於固定不動的點。因此,正負電子對之間應該將正電子視為固定點,負電子繞著正電子運動進行簡化計算,這樣更接近實際力學情況。

在此限定條件下,容易推斷:由於正電子之間的排斥力接近不變,則核外負電子執行速度越快,兩個原子之間的排斥力越大。

當原子的核外負電子執行速度較大,則原子之間的負電子排斥力大於原子核之間的吸引力,原子將不能結合成為分子,而以單原子狀態存在,如氣態原子氫。

當原子的核外負電子執行速度稍微降低,則原子之間的負電子排斥力接近或略小於原子核之間的吸引力,原子將結合成為分子,如氣態分子氫。

當原子的核外負電子執行速度進一步降低,則分子之間的負電子排斥力接近或略小於分子核聯盟之間的吸引力,分子將結合為大型具有自轉自由度的分子聯盟,如液態氫。

當原子的核外負電子執行速度更進一步降低,大型分子聯盟之間的負電子排斥力不再能抵抗原子核聯盟之間的吸引力,液體內分子之間的相對自轉自由度消失,從而形成固體,如固態氫。

當原子的核外負電子執行速度更進一步降低,固體內原子核之間的距離進一步縮短,部分核外電子被擠壓出固體聯盟,遊離與固體原子核聯盟外層,從而形成

超導

體。

所謂超導體,類似超大型分子結構,單個原子或分子的最外層電子被擠壓到大型分子結構最外層,從而形成最外層負電子密度大增,形成一層負電子包裹層,由於負電子的雙重複合磁場結構,導致磁力線不能穿透該負電子包裹層。

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負電子結構示意圖

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正電子結構示意圖

綜上,我們可知:

用本物理大統一模型,可以完整統一地解釋物質從等離子態到超導體態的物態形成機制。

物質物態的變化,僅是因為核外負電子的運動速度變化產生的排斥力變化,從而影響了原子核結構之間的三維自轉自由度和彼此之間的距離,最終導致了從單原子氣態到超導體態的不同物態變化。

從此後,我終於可以拋棄難以理解的GL理論和BCS理論,用最統一,最簡單的,易於理解的答案,回答一個問題:超導體是怎麼產生的?

——物理大統一模型雜談六十一

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