在这三个量中，普朗克质量似乎更能体现物理 很显然，这就是普朗克质量的最新推荐值.由此可得 世界的本质，因而理所当然地受到更多的关注.现在 普朗克质量的明确的物理意义，它就是核力场的场 就只谈一谈普朗克质量.这个量是由G,c,h的最简 量子，引斥子的质量 单结合而得出的.它的数量级在国际单位制中是 现在要问，引进具有普朗克质量的引斥子，能说 10~8,与宏观量相比很小，是地球质量的102分之 明什么呢？答案之一是，利用引斥子可以定量地说 一，而与微观量相比却很大，是电子质量的10产倍. 明四种相互作用的相对强度和它们之间的强度比. 在物理世界的微观领域，例如在原子核内，如果存在 先介绍一个量度相互作用的自然尺度，那就是 质量如此之大的实体，那它就具有很大的能量，约为 c,两个普适常数的相乘之积，自然也是一个恒定 质子能量的10°倍.这样便很自然地与核力联系起 的量.在国际单位制中，相乘所得为 来.如所周知，存在于核子之间而使原子核保持相对 c=3.1615×10-26Jm. (4) 稳定状态的是一种核力，它既不同于通常的电磁力 在原子核内，核子具有的势能随作用距离而变化.作 和万有引力，也不同于弱相互作用.它的主要特征 用距离一定时，c这一恒定的量可以表示在作用范 是：作用距离短，一般小于10-5m:强度大，既大于电 围内的势能，而相互作用与势能成正比.因此，这一 磁力和弱相互作用，更远大于万有引力：不仅体现引 恒定的量可以用作量度相互作用的自然尺度 力，而且体现斥力.这就是所谓的强相互作用 先从(1)式说起.从(1)式可得 假定在原子核内存在着一种核力场，它对核子 GMo/hc 1. (5) 既有引力，又有斥力，本质上是一种引力和斥力对立 如前所述，GM体现着在原子核内的最小势能，而 统一的引力场，而且是量子化的，具有一定的场量 用c来量度恰好等于1，却是最大.这也就是说，用 子.按照这个引力场的特征，不妨把这个场量子命名 c来量度强相互作用，正好与这一自然尺度相等 为引斥子.于是在核子与核力场之间的相互作用，便 设以ao表示强相互作用耦合常数，按定义，a。= 是由引斥子来传递的，因而也就是强相互作用的传 GM/c.而根据(5)式，可得 递子.但是作为传递子，它在核力场的作用范围内所 a0=1. (6) 具有势能和动能是不断转化的，在表现为势能的瞬 这表明，在四种相互作用的相对强度中，强相互作用 间体现着引力，而在表现为动能的瞬间又体现着斥 的相对强度为最大 力，故称它为引斥子 再来探讨一下其余三种相互作用】 首先应该肯定，引斥子具有质量.令M。表示引 凡·戴克(R.S.Dyck,Jr.)在纪念英国物理学家 斥子的质量.在原子核的范围(r=10-5m)内，引斥 狄拉克(P.A.M.Diac,1902一1984)70寿辰所写的一 子具有最小势能为GM6/r,G是万有引力常数.而 篇题为“基本常数和它们的时变城的论文中，以8 通过r的最短时间是r/c,c是真空中光速度.于是 个基本常数为基础，导出5个无量纲常数，其中3个 结合于引斥子的最小作用量，便是(GM/r)×(r/c) 为 =GM/c.既然引斥子是场量子，这个最小作用量应 a=e21hc=7.3×103, (7) 当等于作用量子h,即普朗克常数，因而得 3=gm2c/h3=9×10-6, (8) Gmolc =h. Y=Gm21hc=5×10-9, (9) 由此便有 α，B,y分别为电磁相互作用耦合常数、弱相互作用 GM he, (1) 耦合常数和引力相互作用耦合常数，e是基本电荷， 从而可得 m是质子质量，g是费米常数.当时采用厘米克秒单 Mo =(hc/G)R (2) 位制，g值取1.4×10-egcm3.(7)一(9)式的右边 以2πh=h代入(2)式，并在右边除以(2π)2，便成 就是分别计算的结果.现在分别论述如下： 为 先说α，这是精细结构常数，亦即电磁相互作用 M。=（ic/G)n (3) 耦合常数在国际单位制中， 用G,c,h的最新推荐值代入(3)式，计算结果取5 a=e2/4πohc, (10) 位有效数字（以下计算所得结果均以此为例），即得 式中。是电常数（原称电容率.）以各量的最新推荐 M。=2.1767×10-8kg. 值代入(10)式，计算结果得 31卷(2002年)5期 ·303·在这三个量中，普朗克质量似乎更能体现物理 世界的本质，因而理所当然地受到更多的关注!现在 就只谈一谈普朗克质量!这个量是由 !，"，# 的最简 单结合而得出的! 它的数量级在国际单位制中是 "# $ % ，与宏观量相比很小，是地球质量的 "#&’ 分之 一，而与微观量相比却很大，是电子质量的 "#’’ 倍! 在物理世界的微观领域，例如在原子核内，如果存在 质量如此之大的实体，那它就具有很大的能量，约为 质子能量的 "#"(倍! 这样便很自然地与核力联系起 来!如所周知，存在于核子之间而使原子核保持相对 稳定状态的是一种核力，它既不同于通常的电磁力 和万有引力，也不同于弱相互作用! 它的主要特征 是：作用距离短，一般小于 "# $ ") *；强度大，既大于电 磁力和弱相互作用，更远大于万有引力；不仅体现引 力，而且体现斥力!这就是所谓的强相互作用! 假定在原子核内存在着一种核力场，它对核子 既有引力，又有斥力，本质上是一种引力和斥力对立 统一的引力场，而且是量子化的，具有一定的场量 子!按照这个引力场的特征，不妨把这个场量子命名 为引斥子!于是在核子与核力场之间的相互作用，便 是由引斥子来传递的，因而也就是强相互作用的传 递子!但是作为传递子，它在核力场的作用范围内所 具有势能和动能是不断转化的，在表现为势能的瞬 间体现着引力，而在表现为动能的瞬间又体现着斥 力，故称它为引斥子! 首先应该肯定，引斥子具有质量!令 $# 表示引 斥子的质量!在原子核的范围（ % + "# $ ") *）内，引斥 子具有最小势能为 !$’ # , %，! 是万有引力常数! 而 通过 % 的最短时间是 %-"，" 是真空中光速度! 于是 结合于引斥子的最小作用量，便是（!$’ # , %）.（%-"） + !$’ # , "!既然引斥子是场量子，这个最小作用量应 当等于作用量子 #，即普朗克常数，因而得 !&’ # -" + # ! 由此便有 !$’ # + #"， （"） 从而可得 $# +（#"-!）"-’ ! （’） 以 ’!"+ # 代入（’）式，并在右边除以（’!）"-’ ，便成 为 $# +（""-!）"-’ ! （&） 用 !，"，# 的最新推荐值代入（&）式，计算结果取 ) 位有效数字（以下计算所得结果均以此为例），即得 $# + ’/"010 . "#$% 23! 很显然，这就是普朗克质量的最新推荐值!由此可得 普朗克质量的明确的物理意义，它就是核力场的场 量子，引斥子的质量! 现在要问，引进具有普朗克质量的引斥子，能说 明什么呢？答案之一是，利用引斥子可以定量地说 明四种相互作用的相对强度和它们之间的强度比! 先介绍一个量度相互作用的自然尺度，那就是 ""，两个普适常数的相乘之积，自然也是一个恒定 的量!在国际单位制中，相乘所得为 "" + &!"1") . "#$’1 4*! （5） 在原子核内，核子具有的势能随作用距离而变化!作 用距离一定时，"" 这一恒定的量可以表示在作用范 围内的势能，而相互作用与势能成正比! 因此，这一 恒定的量可以用作量度相互作用的自然尺度! 先从（"）式说起!从（"）式可得 !$’ # - "" + "! （)） 如前所述，!$’ # 体现着在原子核内的最小势能，而 用"" 来量度恰好等于 "，却是最大!这也就是说，用 "" 来量度强相互作用，正好与这一自然尺度相等! 设以## 表示强相互作用耦合常数，按定义，## + !$’ # - ""!而根据（)）式，可得 ## + "! （1） 这表明，在四种相互作用的相对强度中，强相互作用 的相对强度为最大! 再来探讨一下其余三种相互作用! 凡·戴克（6! 7! 89:2，4;!）在纪念英国物理学家 狄拉克（<!=!>!8?;@:，"(#’—"(%5）0# 寿辰所写的一 篇题为“基本常数和它们的时变”［&］的论文中，以 % 个基本常数为基础，导出 ) 个无量纲常数，其中 & 个 为 # + ’ ’ - "" + 0!& . "#$& ， （0） $ + (&’ "- "& + ( . "#$1 ， （%） % + !&’ - "" + ) . "#$&( ， （(） #，$，%分别为电磁相互作用耦合常数、弱相互作用 耦合常数和引力相互作用耦合常数，’ 是基本电荷， & 是质子质量，( 是费米常数!当时采用厘米克秒单 位制，( 值取 "/5 . "# $ 5( A;3·:*&（! 0）—（(）式的右边 就是分别计算的结果!现在分别论述如下： 先说#，这是精细结构常数，亦即电磁相互作用 耦合常数!在国际单位制中， # + ’ ’ -5!&#""， （"#） 式中!# 是电常数（原称电容率!）以各量的最新推荐 值代入（"#）式，计算结果得 &" 卷（’##’ 年）) 期 · &#& ·