同學學過物質的結構後，知道原子是有原子核和核外電子組成。原子核又是由不帶電的中子和帶正電的質子構成。而核外電子帶負電，所以整個電子呈中性。但是，同學從很多書上還看見有一種說法，正電子存在，知道所以物質都有一種反物質存在。
中國的哲學很有意思，認為自然有陰陽，剛好跟現代物理學觀點一致。反物質是正常物質的反狀態。當正反物質相遇時，雙方就會相互湮滅抵消，發生爆炸併產生巨大能量。
要說正電子發現，源於量子力學和相對論嫁接。1928年狄拉克把相對論引進了量子力學，建立了相對論形式的薛定諤方程，也就是著名的狄拉克方程。這一方程具有兩個特點：一是滿足相對論的所有要求，適用於運動速度無論多快電子；二是它能自動地導出電子有自旋的結論。這一方程的解很特別，既包括正能態，也包括負能態。狄拉克由此做出了存在正電子的預言，認為正電子是電子的一個鏡像，它們具有嚴格相同的質量，但是電荷符號相反。狄拉克根據這個圖象，還預料存在著一個電子和一個正電子互相湮滅放出光子的過程；相反，這個過程的逆過程，就是兩個光子湮滅產生出一個電子和一個正電子的過程也是可能存在的。1932年，美國物理學家安德森（1923-）在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時候，奇怪地發現強磁場中有一半電子向一個方向偏轉，另一半向相反方向偏轉，經過仔細辨認，這就是狄拉克預言的正電子。後來很快又發現了γ射線產生電子對，正、負電子碰撞“湮滅”成光子等現象，全面印證了狄拉克預言的正確性。狄拉克的工作，開創了反粒子和反物質的理論和實驗研究。正電子就這樣從理論上被推導了出來。
其實，正電子最早發現者，是居里夫人的女兒。約里奧·居里夫婦（皮埃爾·居里夫婦的女婿與女兒）首先觀察到正電子的存在，但這並未引起他們的重視，從而錯過了這一偉大發現。不過居里夫人學生也是錢三強老婆的中國物理學家何澤慧在德國海德堡皇家學院核物理研究所工作期間，首先發現並研究了正負電子幾乎全部交換能量的彈性碰撞現象，由於她對科學貢獻，被成為“中國的居里夫人”
正電子，其質量為m=9.1×10-31千克，電量為g=+1.6×10-19庫侖，自旋與電子相同。正電子是如何被檢測出來的呢？這就要藉助於電磁場中的雲霧室了。正電子是電子的反粒子，除帶正電荷外，其它性質與電子相同。正電子是不穩定粒子，遇到電子會與之發生湮滅（Annihilation），放出兩個伽瑪光子(gamma ray photon)，每個能量為0.511MeV 。當正電子與原子核接觸時，就會與核外電子發生湮滅，這就是正電子炮的原理。正電子不是地球上物質的基本成分。正電子雖然比較穩定,但一碰到電子就會很快湮滅而轉變為光子,所以不容易觀測到。正電子的發現使人聯想到是否存在反質子,反中子。已經證實每種粒子都存在一種和它對應的反粒子。
有人科學提出，用反粒子製造反物質(例如反氫原子),上述粒子的獲得,是向製造反氫原子邁進的很大的一步.物質和反物質的結合中(湮滅中),可釋放大量的能量(比核能高几個數量級),未來宇宙飛船有可能攜帶某種物質和這種物質的反物質作為能源。
不過，胖哥今天有點異想開天，認為正負電子本質其實是一樣的，只是它們自旋方向不一樣而已。人們通常所說,原子中核外電子是負電子,這是相對原子核質子是正電荷而論的。單獨拿一個電子來說,是不分正負的,不能稱正電子,也不能稱負電子,只能叫電子。一個物體帶正電,說明其中核外電子數比原子核中的質子數少。反之,如果一個物體帶負電,說明其中核外電子數比原子核中的質子數多。如果核外電子數與質子數相等就是中性不顯電荷。如果一根導線中有直流電那麼一定是電子多的地方往電子少的地方流動。
同學們都知道，兩條導線裡電流相同，根據電磁理論會互相吸引，而兩條導線相反，會互相排斥。因此兩個電子靠近時,有一個是正旋,另一個必然反旋。所以光量子(光子)總是由一個正電子和一個負電子組成。從正面看反面看都是這樣,只不過正負電子交換了身份。正電子變成負電子;負電子變成正電子。兩個相近的電子只有自旋方向相反,它們才能互相吸引。如果同向自旋,就會相斥。這是由於它們所攜帶的電磁場相互作用的結果。兩個相近的電子自旋方何相反時,它們的電場相交處切線運動方向一致,就會相吸,反之就會相斥.這是我們在中學學習電磁場時就懂得的。電子的自旋我們看不到，用儀器也很難測到。為了便於理解，我們做一個簡單的實驗:用兩根較長的細線吊起兩個鋼球(或者其它物質的小球，乒乓球大小，表面要粗糙，不要太光滑)。加力使它們同向高速旋轉，這時放入一個水盆裡，由於慣性作用，它們還會繼續旋轉，它們會帶動它們周圍的水，跟著它們旋轉，形成一個輕輕的水渦。當兩個小球達到適當距離時，兩個小球之間相交處的水流方向相反，就會相斥，同時推動兩個小球有遠離的趨勢。如果兩個小球旋轉的方向相反，兩個小球之間相交處的水流方向相同，就會互相吸引。
現在物理學中有一種說法,正電子與負電子相遇會“湮滅”。這種說法是錯誤的。使人們以為物質消失了。正電子與負電子結合成量子,發射到空間叫光子。光子也是物質,怎麼能說湮滅了呢?只不過光子高速運動帶有能量,也不能認為物質轉化成能量。物質是實體,而能量是其作用力的表現。能量不能離開物質獨立存在。能量與物質是對立統一的。這也是物理學的 1+0 問題。如果不突破正負電子相遇必然湮滅這種傳統觀念,那麼正負電子能凝聚成各種微粒,並且能凝聚成各種物質就不能成立。這也是人們不敢相信“正負電子和電磁場是萬物之基礎”這一真理的原因之一。其實在凝聚態物質中,正負電子組成的量子旋渦輪,只有受到外力作用,內部引力斥力失去平衡時,才會釋放出一些光子。發生燃燒爆炸或激光激發,使內力嚴重失衡時,凝聚態物質中的正負電子對才會大量的轉化為光子發射出去。正常情況下,正負電子穩定的凝聚在一起。氧和氫遇火會化合為水;氧和碳遇火會化合為二氧化碳或一氧化碳,能說是湮滅嗎?能說氧和氫，氧和碳不能共存嗎?只有在一定條件下(例如遇火)它們才能化合成新物質。同理,正負電子相遇,所謂湮滅,可能是在實驗中一定條件下發生的現象,並不能說明在凝聚態物質中,正負電子不能共存。凝聚態物質中原子核受到激發,才會發射光量子,這也證明原子核中有大量的光量子(正負電子對)。您還懷疑正負電子能凝聚成各種微粒,並能組成各種物質這一論斷嗎?如果用一根細線吊起一個適當重量的物體,在線的拉力與物體的重力平衡時,物體會穩定地吊在那裡。當物體受到撞擊或其它作用力使線拉斷時,物體就會掉下來或飛出去。光量子從凝聚態物體中發射出去,與此原理相似。
正負電子對撞實驗,高能加速器一端發射的電子如果正向自旋是正電子,另一端反向發射的電子必然是反向自旋,是負電子.正負電子對撞時會形成光量子,如果把光量子控制在對撞系統內,不讓它們發散到空間,這些光量子就有可能凝聚成強子。(包括質子和中子.作者沒有參與對撞實驗,也未見過實驗結果的報道,這只是理論推測。)
當然，我們對正負電子觀點也只是一種假說，需要實驗上證明。在微粒世界，正反物質其實都是物質一種相反運動形式，本質上都是一樣的。就就是宏觀世界反物質不存在理由，但是胖哥不是物理學家，所提出觀點也只能一種猜想。我們學物理，就是要善於思考，這才是物理一種核心素養。有了觀點，你就要努力學習，然後用畢生經歷去證明它。不能跟胖哥一樣，做了一個最基礎物理教育者。
2018年9月29日於宜昌市夷陵區吾同齋
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