第二个假设:
“场黑洞”概念的引入—电子的“电磁场黑洞”假设
我在大学一年级曾经做过这样一个计算,如果用计算“质量的”黑洞同样的方法,来类比一个“电磁场的”黑洞,并对这个“电磁场黑洞”做同样的计算--比如,在一个带有一个单位负电荷的电子周围,在达到什么样的半径内,一个带有一个单位正电荷的粒子连到达了光速的都无法逃离?那么,我们姑且认为,这样一个只针对带电粒子的黑洞是一种“电磁场黑洞”,而这个半径就可以被认为是“电磁场黑洞的半径”。这个假设和计算引力场黑洞的不同在于,电磁场黑洞中用于计算光速逃逸的测量粒子是电子或正电子,而不是光。我的计算结果很有趣,因为我计算出的电子的“电磁场黑洞的史瓦西半径”,正好是“电子经典半径”的2倍。
我们姑且做这样一个更加广泛的定义:“场黑洞”是指在任何一种场中,带有该场不为“零量”的粒子无法逾越的视界。而这个视界的半径,称之为该场黑洞的半径。
对于电子来说,如果我们引用量子力学的假设,就是基础电荷是不可分割的,那么,如果假设从负电子逃离的粒子必须带有电荷(假设它是一个正电子),我们便可以仿照引力场中的模型,来计算一下在这样一个电磁场中粒子逃离的规律,而且,为了进一步讨论的方便,我们姑且把这样一个带(异性)电粒子无法逃离的客体命名为“电磁场黑洞”。简单地类比引力场的计算方式,我们计算一个正电子以光速也无法飞出一个负电子时的半径和质量之间的公式,我们得到:
Rs = 2Ke2 / mC2
(公式1-2)
其中:Rs-------电磁场黑洞的半径
K--------库仑定律常数
m--------逃离的正电子的质量
C--------光速
我惊讶地发现,这个半径,正好是经典电动力学中“电子经典半径”的2倍。电子的“经典半径”是根据经典电动力学计算出来的。这样的一个计算结果,其目的并非是要给出一个所谓的“电子半径”--电子到底有没有一个真正的“半径”,到现在依旧是物理学界有争议的一个课题。而我们计算出的这个半径,实际上只是“电磁场黑洞”的半径,与所谓真正的“电子半径”可以是毫无关联的。但我在15年前得到的这个结果,让我觉得具有继续深入探讨和研究的非常价值。
但是,按照这个公式,如果计算一个更大质量的带负(或正)电粒子脱离一个带正(或负)电粒子的“电磁场黑洞”的半径,则会得到一个更小的半径。这是否意味着在电磁场黑洞中,场黑洞的半径并非是固定的,而是针对不同粒子有不同的场黑洞半径?
如果我们假设质子是一个质量大得多、半径却小得多的另外一个级别的“场黑洞”,那么是否可以猜想电子、质子是在不同能量级上、量子化跃迁的不同级别的场黑洞呢?是否存在第三、第四以及更多的电磁场黑洞能量级,从而出现比现在认识到的电子、质子重几万倍甚至更高倍数的“重电子”、“重质子”存在呢?
或者,由于电子是电磁场中携带电荷的最小的、基础级的粒子,也是电磁场中电荷活动的最基础粒子,因此电磁场黑洞的半径就是由电子的质量来衡量的,而并不依赖于其他更重的电荷的质量而变化?这些问题,都是我仍旧在考虑和没有定论的一些主题。后边第四章的讨论,大多是基于电子、正电子才是衡量电磁场黑洞半径的统一标准这个假设下进行的。