DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 结论 1) Al-5.4 Mg-0.13 In焊丝焊接接头抗拉强度与传统ER5356焊丝焊接接头强度相差不大。当焊接电流为90 A，焊接速度为40 cm/min时，用自制Al-5.4 Mg-0.13 In焊丝焊接所得接头的抗拉强度约为204.7 MPa，达到母材的86.9%。而用ER5356焊丝时，则为202.9 MPa，达到母材的86.1%。 2) 在相同的MIG焊接工艺参数下，用Al-5.4 Mg-0.13 In焊丝焊接所得焊缝的铺展面积明显大于ER5356焊丝，Al-5.4 Mg-0.13 In焊丝具有好的润湿性。
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user: 摘 要 在一个新的基态势能面上对标题碰撞反应进行了准经典动力学计算。在0到1 eV范围内研究了碰撞能对反应几率和积分反应截面的影响。计算结果与以前的波包计算结果吻合非常好。在整体能量范围内，碰撞能对反应几率的影响不大，而对积分截面影响较大。另外，反应物初始转动和振动激发对产物的极化也进行了研究。结果表明反应物转动激发态对角动量的影响较大，角动量的极化对反应物振动激发不敏感。 关键词 :准经典轨线，振动激发，转动激发 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 锂原子参加的反应在早期宇宙的化学研究中非常重要。人们相信LiH分子的产生和消耗能为各种研究提供有用的参考 [ 1 ] [ 2 ] 。因此在过去的二十年里H + LiH及其同位素反应引起了人们的兴趣并被详细地研究。 最近，许多文献报道了关于LiH 2 和 体系势能面的研究工作 [ 3 ] - [ 8 ] 。文献 [ 3 ] 利用自旋耦合价键理论计算了第一个关于LiH 2 体系的线型绝热势能面，研究发现了在线型路径上有一个小垒，其高度约为0.036 eV。Lee等人利用从头计算方法计算了H + LiH及其逆反应的基态势能面 [ 4 ]，从初始态反应物到终态产物该势能面呈现了下坡下行的形状，文献同时指出了在反应过程中电子表面耦合的重要性。第一个三维解析势能面(DMJ势能面)是利用多体展开法拟合了从头算能量点 [ 5 ]，文献同时计算了在不同碰撞能和选择的转动激发态下 反应的积分反应截面。然而，他们发现在最小反应路径上不存在势垒。后来，Kim等人也利用高精度从头计算构建了该体系的势能面 [ 6 ]，计算结果表明在共线路径(180˚)和垂直路径(90˚)上也不存在任何势垒。最近，Prudente等人利用精确从头算全组态相关方法改进了DMJ势能面并构建了一个新势能面(PMM势能面) [ 7 ] 。同年，Wernli等人也报道了一个LiH 2 体系的三维势能面 [ 8 ]，研究同样指出在反应路径上不存在势垒。这一结论与文献 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 一致，但是与文献 [ 3 ] 结论相悖。 基于这些已有的势能面，人们开展了很多关于LiH 2 体系和 体系的动力学计算。Mahapatra [ 9 ] 等人利用含时波包方法(TDWP)计算了共线和三维结构下H + LiH (v = 0~3， j = 0~3)的反应几率，发现对于反应物无论处于何种状态，LiH分子的消耗反应通道几率低于H原子交换反应通道。后来，他们又利用DMJ势能面在0.9 eV范围内进行了含时波包计算，积分反应截面与文献 [ 5 ] 结果相差巨大。最近，刘玉芳 [ 10 ] 和Roy [ 11 ] 等人分别基于文献 [ 7 ] 势能面以及文献 [ 8 ] 势能面采用不同方法计算了H + LiH反应的动力学性质。从已有报道来看，利用最新势能面 [ 7 ] 计算的动力学工作还很少，考虑同位素效应的研究就更加稀少。另外，由于势能面的特征直接决定了反应过程的动力学特征，因此在不同势能面上的动力学结果还存在一些歧义 [ 5 ] [ 12 ] 。对于一个完整的化学反应过程，矢量的研究能提供更加丰富的动力学信息，只有标量与矢量的共同研究才能提供了一幅完整的动力学图像。基于以上考虑，本文利用准经典轨线方法在文献 [ 7 ] 提供的解析势能面上对H + LiH及其同位素反应D + LiD同步进行动力学计算，并且与已有数据进行比较。另外，我们还研究了反应物激发态对产物极化的影响。
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user: 2. 计算方法 本文利用文献 [ 7 ] Prudente等人构建的PMM势能面进行计算，该三维势能面采用的解析函数基于多体展开方法，并且对处于电子基态的LiH 2 ，LiH以及H 2 分子进行全组态相关计算。整体计算利用Gamess软件进行，选择了Dunning等人提出的aug-cc-pVQZ基组。文献同时指出在LiH消耗反应优先在共线结构下进行。DMJ势能面在反应物入口和产物出口处存在一个非物理的势阱，而在新的PMM势能面中则消失了，PMM势能面图形相比DMJ势能面更加平滑。尽管作者在该势能面上没有发现任何势垒，但是在随后刘玉芳等人利用该势能面进行准经典动力学计算时发现在共线构型下存在一个大约2.14 kcal/mole的小垒 [ 10 ] 。 在电子基态势能面上H + LiH的碰撞过程进行如下： (损耗通道) (交换通道) (不反应通道) LiH分子损耗反应是一个高放热反应，在过程中大约放热为2.258 eV。从宇宙早期模型角度来看，LiH损耗反应更加重要，因此本文研究第一个通道反应即 。本文采用的准经典轨线方法已经被广泛的应用到处理化学反应动力学过程。这里仅对与本工作相关的理论细节进行介绍。为描述矢量的方向，需要建立质心坐标系。在质心坐标系中，反应物的相对速度矢量k平行于z轴，y轴垂直于x-z平面，平面内包含了初始和最终相对速度矢量k和 。反应物相对速度与产物相对速度方向的夹角用 表示， 表示产物的转动角动量， 和 分别表示产物的角动量在质心坐标系下的二面角和方位角。通常，在质心坐标系中两矢量相关( ， ， )可以展开为Legendre多项式的形式，相应于 的 分布函数则可以写为 上式中的展开系数 称为定向系数(奇数)或取向系数(偶数)，可以用下式计算得到 尖括号表示对所有轨线取平均。在计算中，当 展开到k = 18时，分布函数就得到收敛。 全相关的角分布 可以用二面角分布函数 来描述，可以用傅里叶级数展开如下 这里 ， 。在计算中， 展开到n = 24，分布函数收敛结果比较理想。在计算过程中利用数值积分的方法求解哈密顿运动方程，积分采用四阶Runge-Kutta-Gill法和Hamming修正的四阶Adams-Moulton预测校正法。反应物分子轴的初始取向和振动初相位利用Monte Carlo理论随机取样。计算条件如下：碰撞能范围为0~2 eV。能量格点为0.1 eV，每个能量点计算2万条轨线。初始入射原子与靶分子之间的距离设置为10 Å，积分步长为0.1 fs，该时间数值足够小赖保证能量和角动量的收敛。在角动量J = 0和碰撞参数b = 0时，反应几率由P = N R /N T 来确定，其中N R 为反应的轨线数目，N T 为计算的总轨线条数即2万。每条轨线的碰撞参数b通过b 2 在0到 范围内随机选取得到。一旦计算得到反应几率，反应的积分反应截面就可以由下式给出 。
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user: 3. 结果与讨论 为了验证准经典轨线方法处理该反应体系的精确性，图1(a)和图1(b)分别计算了反应物处于基态的H + LiH and D + LiD反应几率。在该图中本文准经典计算结果和以前的量子计算以及准经典计算结果进行了比较。从图1(a)中可以看出，反应几率在低能区不存在能量阈值，而且随着能量的增加而逐渐降低，这一行为明显符合无垒放热反应的动力学性质。另外，由于Li原子相对较大的质量特征，从入射H原子到LiH分子的H原子端只形成一个窄小的接收锥，这也导致了LiH损耗反应几率的降低。量子结果在低能区存在一些共振峰，说明在低能区产生了短寿命的中间产物。共振峰结构随着能量的增加而逐渐消失，表明中间产物寿命逐渐减小，反应变得越来越直接。从图中可以看出文献 [ 10 ] 中Liu基于PMM势能面的结果是最小的，与本文计算结果和其它计算结果差异较大。相反地，本文的准经典结果和文献 [ 7 ] Prudente的量子含时波包计算的结果吻合的非常好。另外本文的计算结果与文献 [ 9 ] Padmanaban和文献 [ 11 ] Roy的计算结果基本上也符合，这说明本文利用准经典轨线理论处理H + LiH碰撞反应是可信的。图1(b)对比了文献 [ 10 ] 和本文利用同样的方法和同样的势能面对H + LiH同位素取代反应D + LiD的计算结果。从图上可以看出，计算结果趋势与H + LiH反应的结果趋势相似，但是在整个碰撞能范围内与文献 [ 10 ] 得到的数据表现出巨大的差异。对于基元反应而言，影响反应物分子靠近的主要因素是正比于碰撞能的离心势。碰撞能的增加导致离心势的增强，因此反应几率降低。从图中可以看出，两个同位素反应的反应几率也存在一些不同，在0.1到1.0 eV能量间，H + LiH的反应几率要低于D + LiD反应几率。 图1. (a) H + LiH反应几率曲线；(b) D + LiD反应几率曲线 图2(a)和图2(b)分别是H + LiH和D + LiD反应物分子处于基态时在0到1.0 eV碰撞能范围内的积分反应截面(ICS)，从图上可以看出，我们的计算结果与除文献 [ 5 ] Dunne之外的其它计算结果是一致的。然而本文和文献 [ 10 ] Liu的准经典轨线结果比文献 [ 6 ] Kim文献 [ 11 ] Roy等人的量子结果要小一些。这部分可能是因为在准经典轨线理论中忽略了碰撞过程中的量子效应，其次由于文献 [ 6 ] [ 11 ] 与本文在计算时采取了不同的势能面导致的。由于在最小反应路径上不存在势垒，因此积分截面同样不存在能量阈值。积分反应截面随着碰撞能的增加而逐渐降低，这与反应几率的表现相似。在高能区，积分截面降低变慢，并且无论是量子结果还是准经典结果都趋向与同一数值。这种现象是因为在相对更高的碰撞能下，势能面开放更多的排斥区也进行了相互作用导致反应几率的降低。因此，碰撞能对反应几率或积分反应截面的影响是非常大的。 图2. (a) H + LiH积分反应截面曲线；(b) D + LiD积分反应截面曲线 随后再来讨论反应物初始振转激发态对两反应产物极化的影响。描述两矢量 和三矢量 相关的 和 分布函数能提供产物转动角动量极化的丰富信息。在本文中，图3(a)和图3(b)分别计算了在1.2 eV碰撞能反应物分子LiH和LiD分别处于v = 1~3和j = 0状态下的 分布函数。从图上可以看出，无论在什么条件下， 分布函数相对较宽，在 时存在一个极大的峰值，并且关于 呈轴对称分布。这说明产物转动角动量矢量 在垂直于反应物相对速度矢量 的方向上有强烈的取向分布。此外，随着反应物振动激发，即振动量子数从1增加至3，分布函数的峰值逐渐降低，说明产物转动角动量的取向程度逐渐变小。反应物分子的振动激发降低了角动量的各向异性分布。可以得出的是反应物分子LiH和LiD的振动激发对角动量 的取向产生了较大的影响。图4我们还研究了反应物初始转动激发对产物极化的影响。初始转动激发态选择为j = 3，5，7。从图中可以看出 分布函数关于 对称分布，其峰值随着转动量子数的增加而降低。转动激发对H + LiH的影响要比D + LiD略大。总之，反应物振动和转动激发对产物极化的影响是相似的。 图3. 能量为1.2 eV 分布函数(a)反应物状态LiH (v = 1， 2， 3， j = 0)；(b) 反应物状态LiD (v = 1， 2， 3， j = 0) 图4(a)和图4(b)描述了在1.2 eV碰撞能以及反应物分子LiH和LiD处于v = 1，2，3和j = 0条件下的 分布函数。从图中发现描述 矢量相关的 的分布并不关于 散射平面对称。从图4(a)来说对于每个振动激发而言并没有明显的单峰存在，但是很明显在 附近处的平均值要大于其它角度附近处的平均值。这说明产物H 2 转动角动量大体定向于y轴的正方向。不规则的趋势显示振动激发对H + LiH反应的 分布影响不大。图4(b)描述了D + LiD反应的 分布。与图4(a)不同的是在 出现了3个峰值，但是分布依旧不是对称的。说明产物D 2 转动角动量强烈定向于y轴的正方向。随着振动量子数的增加，峰值稍有降低，说明反应的 分布对反应物LiD的振动量子数比较敏感。为了获得更多有效的立体动力学信息，图5给出了转动激发对 分布函数的影响。其中图5(a)表示H + LiH (v = 0， j = 3， 5， 7)反应的 分布。在转动量子数j = 3时 和 时均存在一个波峰， 处的波峰要大于 的波峰，说明产物转动角动量 不但沿y轴取向，并且沿y轴负方向进行定向。但当j = 5和j = 7时，角动量的取向和定向都不明显。图5(b)的特征与图5(a)明显不同。在转动量子数取3时，只在 处出现一个波峰说明角动量强烈沿y轴取向。当反应物LiD被激发到j = 5时，角动量矢量不但发生取向还沿着y轴正方向定向。但是对更高的转动激发态j = 7，产物转动角动量均没有发现明显的取向或者定向。 图4. 能量为1.2 eV 分布函数(a)反应物状态LiH (v = 1， 2， 3， j = 0)；(b) 反应物状态LiD (v = 1， 2， 3， j = 0) 图5. 能量为1.2 eV 分布函数(a)反应物状态LiH (v = 0， j = 3， 5， 7)；(b) 反应物状态LiD (v = 0， j = 3， 5， 7)
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user: 4. 结论 本文利用准经典轨线理论在Prudente等人构建的从头算势能面上研究了H + LiH及其同位素取代反应D + LiD的立体动力学性质。计算的反应几率及积分反应截面与已有的大部分理论计算数据非常吻合，与刘玉芳等人和Dunne等人的计算结果有所不同。该反应的动力学变化符合一般情况下无垒放热反应过程所表现出来的行为。由于Li原子的质量较大，导致接收锥较小，从而抑制了反应的进行。另外反应物分子沿着垂直于相对速度矢量k的方向取向，且取向程度随振转量子数的增加而降低。如文中所述，激发态对产物转动角动量 有着复杂的影响。本文的工作同时也验证了PMM势能面的精确性，不仅适合进行准经典动力学计算还适合更为精确的量子波包计算，尤其是态–态动力学计算。
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user: 摘 要 北方暖区暴雨预报是天气预报的一个难点。2012年7月30日夜间，山西晋城出现一次突破历史极值的暖区极端强降水，导致严重涝灾。利用常规和非常规探测资料，对此次极端强降水成因进行了综合分析，结果表明：此次大暴雨过程发生在东高西低的环流形势下，是高空急流、西风槽、日本海高压、低层“人”字形切变线、远距离台风等系统共同作用的结果，大暴雨发生在高空分流场伴随的强辐散气流之下、低层切变线附近。晋城周边环境条件有利于深厚湿对流的产生和发展，极端降水区周边具有深厚湿对流潜势。造成晋城城区的强降水云团是一个稳定少动的β中尺度对流系统，强降水出现在TBB等值线长轴两侧、接近TBB等值线低值中心的区域；在晋城强降水时段，中尺度辐合线在晋城附近稳定少动，不断触发对流；对流回波长轴方向与回波移动方向接近平行，列车效应显著；对流回波具有明显的后向传播特征和低质心的热带降水回波特点。山西南部风场自身的气旋式辐合、太行山地形的动力抬升及辐合作用为强降水的发生提供了有利的动力条件。基于雷达观测的短临预报可以弥补数值预报对中小尺度系统预报能力的不足，提高暖区暴雨的预报准确率。 关键词 :暖区暴雨，中尺度辐合线，列车效应，后向传播，地形影响 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 晋城市位于山西东南部，东枕太行，南临中原，西望黄河，北通幽燕，是山西通往中原的重要门户。晋城市地貌以山地丘陵为主，地形复杂，处于太行山南部。由于地形阻挡和抬升作用，晋城市暴雨多出现在太行山迎风坡 [ 1 ] 。 暖区暴雨多发生在南方。暖区暴雨的定义最早由黄士松 [ 2 ] 提出，是指华南前汛期在地面锋面南侧暖区里，一般距离地面锋面系统200~300 km，且没有受到冷空气或变性冷高压脊控制时产生的暴雨，具有强度大，范围小，对流性强，降水量相对集中的特点，极易引发暴雨灾害。近几年来，关于北方暖区暴雨的研究逐渐增多。谌芸等 [ 3 ] 分析了2012年北京“7.21”极端强降水过程，发现降水过程由暖区降水和锋面降水组成，给出了降水过程的特点及三维概念模型。孙明生等 [ 4 ] 研究认为“7.21”特大暴雨主要由暖区降水造成，其特点是降水持续时间长、小时雨量大、伴有典型的列车效应。傅朝等 [ 5 ] 分析2013年6月19~20日甘肃陇东南暖区暴雨多普勒雷达特征表明，暖区暴雨中局地强对流回波的列车效应明显，强回波一般低于45 dBz，且主要分布于0℃层以下。马月枝等 [ 6 ] 对2016年7月9日新乡暖区特大暴雨过程成因进行了综合分析，发现台风外围东南暖湿气流在太行山迎风坡(新乡西部)辐合抬升使特大暴雨区上空长时间维持深厚湿层，500 hPa低涡南压所携带的弱冷平流与低层暖平流在新乡上空叠加进一步增加了大气层结不稳定，为暴雨发生提供了水汽和位势不稳定条件。 暖区暴雨具有明显的中尺度特征，但预报员制作天气预报时主要参考大尺度全球模式，中小尺度影响系统很难被捕捉到，导致降水的起止时间和落区难以预报，北方暖区暴雨预报成为业务预报中的一个难点问题 [ 7 ] - [ 12 ] 。 2012年7月30日夜间，地处太行山南部的晋城市发生了自1956年该市有气象观测记录以来最强的大暴雨。大暴雨区范围小且分散，预报难度很大。此次强降水过程主要发生在地面冷锋前暖区中，属于暖区暴雨。对于此次过程，虽然中央台和省台均提前24 h预报出山西大部有大到暴雨，晋城市气象台也发布了暴雨消息，但对降水极端性的估计、大暴雨落区以及降水时段的认识上都存在不足，加上数值预报模式对暖区降水的模拟能力有限，增加了预报难度，因此这次暴雨过程非常值得总结和分析。本文利用常规探测资料、地面加密资料和长治CC多普勒天气雷达资料，对这次晋城极端性降水过程(以下简称为“7.31”暴雨过程)进行综合分析，以期找出该过程的特点并归纳相关科学问题，加深对极端降水事件的理解，提高对此类极端天气过程的预报能力。
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user: 2. 天气概况 2012年7月30日白天到夜间，华北出现了一次大范围暴雨和局地大暴雨过程，内蒙古、山西、河北、北京有66个国家级观测站24 h累积雨量超过50 mm，其中有5站降雨量超过100 mm。大暴雨落区分散地出现在山西省中部、东南部和河北省东部，最大降雨量出现在太行山南部的山西省晋城国家级站，雨量为224 mm (图1)，晋城测站的降水主要出现在30日23时~31日03时(北京时，下同)，4小时降雨201 mm，突破了晋城市有气象纪录的历史极值，而降水连续2 h雨强超过80 mm∙h − 1 在当地更为罕见，属于极端短时强降水事件 [ 13 ] (1 h雨量 ≥ 50 mm或3 h雨量 ≥ 100 mm)。由于降雨来得急且强度大，短时间内晋城城区街道变河道，河水暴涨、洪水泛滥，道路桥梁被冲毁、厂房民房进水，农作物被淹、牲畜家禽被冲走，直接经济损失达3亿多元。 图1. 2012年7月31日08时的24 h暴雨以上降水量(mm) 根据山西省加密自动气象站资料显示，这次强降雨过程全省24 h雨量超过200 mm的仅6个站，晋城观测站、金村站、北石店站3站集中在晋城城区3公里范围内，其他3站分散地分布于阳城县南部、陵川县东南部。分析发现此次降水过程分为暖区降水和锋面降水两个阶段，暖区降水量占过程总降水量的99%以上(3站10小时降水量 > 200 mm，逐小时降雨量分布见图2)。强降水范围小，持续时间长、强度大，给预报带来很大难度。对于这次暴雨过程，晋城市气象台预报全区有暴雨，太行山迎风坡的阳城县南部、陵川县东部和南部有大暴雨，但漏报了晋城城区的大暴雨。以下着重对晋城城区大暴雨成因进行分析。 图2. 晋城站、金村站和北石店站主要降水时段逐小时降水量柱状图
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user: 3. 天气形势和环境条件分析 3.1. 天气形势分析 如图3所示：7月30日20时，200 hPa晋城上空一直为显著分流区，晋城处于辐散中心，散度值为21.7 * 10 −6 s −1 (图略)；500 hPa上华北地区位于高空槽前，其中南部和豫西地区存在−2℃的24 h显著负变温区；850 hpa上，华北南部到华中地区处于比湿 > 16 g∙kg −1 的高湿区，在山西中南部有一“人”字形切变，在日本海高压与其南侧的第9号台风“苏拉”之间有一条偏东转东南向的暖湿气流带向暴雨区输送水汽，晋城地区位于暖湿气流顶端的风速辐合区。低层暖湿气流在输送水汽的同时，也使对流不稳定能量迅速增加，距离晋城最近的高空站郑州30日08时的CAPE值为1250 J∙kg −1 ，30日20时增大到3330 J∙kg −1 (探空资料，图略)，东南暖湿气流向华北输送，维持了华北地区对流有效位能CAPE和水汽供应，有利于太行山南部对流性降水的产生和维持。强高空辐散场的通风和抽吸作用有利于加强中低层辐合上升运动，高低空系统相耦合为本次降水过程的发生、发展创造了良好条件；高层冷空气叠加在低层暖湿空气上有利于大气不稳定度的增加。当低层切变线移至高空强辐散流场下方时，在适宜的水汽和热力条件配合下，极易触发强对流的发生发展，大暴雨区就发生在高空强辐散气流之下、低层切变线附近。地面图上(图略)，山西南部处于倒槽顶端的低值区。“7.31”暴雨强降水发生期间(30日23时~31日03时)，30日23时在山西河曲县~陕西太白县形成一条冷锋，由于冷锋南部地面倒槽维持少动，该冷锋移动缓慢，31日05时冷锋移至山西长治~运城一线，此后冷锋移速加快，31日08时移至河南中部~山东北部。强降水时段晋城一直处于锋前暖区。这次极端性降雨过程具有比较典型的华北暴雨形势 [ 14 ] ，暴雨过程发生在东高西低的环流形势下，是高空急流、西风槽、日本海高压、低层“人”字形切变线、远距离台风等系统共同作用的结果。 图3. 2012年7月30日20时综合形势图(等值线为500 hPa位势高度，单位：dagpm) 3.2. 关键环境参数 从晋城周边站点的探空形态看：7月30日08时，太原站上空(图4(a)) 700 hPa以下水汽接近饱和，CAPE值小，600~750 hPa高度有干冷空气，低层和中层风速较小，垂直切变弱，但500 hPa以下风向随高度顺转明显，中低空有明显暖平流；同时刻的郑州上空(图4(b))，湿层浅薄，CAPE值中等，300~750 hPa之间有干冷空气卷入，温湿层结曲线为上喇叭口形状，具有“上干冷、下暖湿”的特点，低层和中层风速较小，垂直切变弱，400 hPa以下风向随高度顺转明显。30日20时，太原站上空(图4(c))从地面直到300 hPa温度露点差均很小，湿层深厚，抬升凝结高度很低，这种形态的探空有利于短时强降水的出现 [ 13 ] ；同时刻郑州站(图4(d))上空湿层略有增厚，620 hPa以下温度直减率较大，条件不稳定特征明显，自由对流高度很低，平衡高度很高，CAPE明显增大，从08时的1250 J∙kg −1 增大到20时的3330 J∙kg −1 ，CIN很小，30日夜间出现强对流的潜势急剧增大。 图4. 2012年7月30日08时、20时太原站((a)、(c))和郑州站((b)、(d))探空图 分析强对流发生之前晋城所处的大气环境场特征及其变化(表1)：7月30日08~20时，太原的K指数都较大，郑州的K指数从08时到20时明显增大。另外，太原和郑州站大气可降水量(PW)均为高值，08时到20时均有增大。厚的暖云层厚度(指抬升凝结高度与0℃层之间的厚度)有利于较高降水率的出现 [ 11 ] ，暖云层厚度在4000 m以上算作深厚。从表1中可见，极端降水区周边探空站点08时和20时的暖云层厚度都在4200 m以上，20时太原和郑州站分别为4240 m和4410 m，属于深厚暖云层。据研究，我国大多数极端强降水一般出现在深层风垂直切变较弱的环境下，弱的垂直风切变有利于中尺度对流系统更具有组织性 [ 15 ] 。从图4可知，30日08时至20时，太原站和郑州站的垂直风切变都较弱。综上所述，强对流发生之前，晋城周边抬升凝结高度很低，暖云层深厚，垂直风切变小，晋城所处的大气环境有利于短时强降水的发生 [ 15 ] 。 Table 1 Main environmental parameters in surrounding areas from Jincheng at 20:00 BT on 30 July 201 物理量 013日08时 13日20时 太原 郑州 太原 郑州 K (℃) 42 26 38 41 CAPE (J∙kg −1 ) 300 1250 10 3330 CIN (J·kg −1 ) 120 110 130 10 T 850-500 (℃) 26 25 22 25 0~6 km风矢量差(m∙s −1 ) 8 3 2 5 暖云层厚度(m) 4230 4500 4240 4410 PW (mm) 45 47 52 57 LCL (m) 840 900 880 880 LFC (m) 630 660 850 860 Z 0 (m) 5070 5400 5120 5300 Z -20 (m) 8630 8770 8900 8900 表1. 2012年7月30日08时和20时晋城周边主要环境参数 3.3. 水汽条件 水汽及水汽输送在极端强降水中具有重要作用，本次过程也不例外。7月30日08时，华北南部上空低层大气湿度较大，强降水中心晋城站(35.5˚N， 112.8˚E)附近850 hPa和925 hPa的比湿分别为7.7 g∙kg −1 、16.1 g∙kg −1 ；30日20时，华北南部中低层湿度增大，晋城站附近850 hPa和925 hPa的比湿增加到11.3 g∙kg −1 、16.9 g∙kg −1 。可见，强降水开始前华北中南部低层水汽比较丰富。7月30日20时，随着850 hPa“人”字形切变线东移，晋城处于水汽通量散度辐合中心，水汽通量散度值为−20 * 10 −7 g∙cm −2 ∙hPa −1 ∙S −1 ，晋城地区水汽通量明显增大。这一方面与低层切变线的东移有直接关系，另一方面也受到南海台风的间接影响。晋城地区位于暖湿气流顶端的风速辐合区，风速辐合明显。台风“苏拉”的存在加大了台风中心和日本海高压间的气压梯度，也加强了水汽自东南向北的输送。综上可知，在极端强降水发生前，晋城中低层具有高湿的环境，水汽辐合明显，有利于强降水天气的产生。
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user: 4. 晋城极端强降水成因分析 4.1. 地形作用 华北暴雨主要出现在山脉的迎风面和山区 [ 14 ] 。晋城地区位于太行山南部，偏南气流北上时，与太行山南坡的走向(近似于东西向)接近垂直，使暖湿气流被迫抬升，加强了气团上升运动，对降水产生明显增幅作用。从7月30日20时850 hPa风场及散度场的叠加可看出(图5)，在太行山南部存在偏西风与偏东风、偏南风的辐合，晋城城区处于辐合中心，辐合较强。同时偏南风与太行山南部东西向的地形接近正交，山西南部风场自身的气旋式辐合以及太行山地形的动力抬升及辐合作用为强降水的发生提供了有利的动力条件。 图5. 2012年7月 30日20时850 hPa风场及散度场(等值线，单位：10-6S-1)与地形的叠加 4.2. 卫星云图特征 文献 [ 6 ] 将水平尺度在20~200 km之间、生命史3 h或以上、云顶亮温(TBB)小于等于−32℃的中尺度对流云团定义为 中尺度对流系统( )。 7月30日22时，在山西西南部850 hPa冷式切变线东侧、暖式切变线南侧附近有2个结构密实的 生成(云团A和云团B，图略)，云团A面积和强度都大，TBB中心值达−63℃，云团B面积小、强度较弱，TBB中心值为−43℃，此时，在云团A的TBB等值线长轴(即对流云团长轴)两侧及新生云团B的TBB等值线长轴后侧出现了1小时50 mm以上的降水，处于云团A、B之间的晋城降水还未开始；30日23时(图略)云团A随着500 hPa偏西西南气流向东北移动，向加强的云团B靠近后迅速加强且稳定少动，降水开始明显加强，随后的1个小时，临汾西部、晋城城区、阳城县中南部出现了超过20 mm的降水，其中1站超过50 mm，晋城城区1 h降水量为46.0 mm，强降水出现在云团TBB等值线长轴两侧。31日00时云团A和云团B合并、叠加成一个强对流云团C并略有西退南压，−58℃的强中心范围明显增大，同时，在河北南部又有一个对流云团D新生(图6)，01~03时稳定少动(图略)，00~03时在TBB低值中心的晋城城区、泽州县、阳城县出现了1 h雨量超过50 mm的强降水，其中晋城站31日00~01时、01~02时、02~03时1 h降水量分别为61.3 mm、49.7 mm和43.6 mm。04时后(图略)，由于云团D加强发展，云团C在东移过程中逐渐与其相连，TBB等值线长轴向东倾斜，强降水移出晋城城区。 图6. 2012年7月31日01时FY-2E红外云图与1小时降水量(01~02时) (等值线为云顶亮温TBB，单位：K；黑色线代表TBB等值线长轴；白色椭圆形区域为晋城大暴雨区位置；紫色数字为1 h雨量 ≥ 20 mm的数值、红色数字为1 h雨量 ≥ 50 mm的数值) 以上分析表明，造成晋城城区的强降水云团是一个具有 中尺度对流系统特征的对流云团C，由两个对流云团发展、合并、叠加而成。合并后的对流云团的−58℃的强中心范围明显增大、稳定少动，造成晋城城区连续4小时出现强降水，强降水区的分布跟对流云团的形状及其下游新生对流云团有关，强降水出现在TBB等值线长轴两侧、接近TBB等值线低值中心的区域，老的对流云团沿着槽前西西南气流向东东北方向移动的过程中，逐渐被下游新生对流云团兼并而生成新的强对流云团，在新对流云团长轴两侧造成强的降水。 4.3. 地面中尺度辐合线与列车效应 大多数局地强风暴起源于地面或边界层辐合线附近 [ 16 ] 。31日20时，地面风场显示(图7)，山西中部~西南部存在东北~西南走向的中尺度辐合线，在辐合线东西两侧已有降水产生。地面中尺度辐合线为上升气流提供了抬升力，导致不稳定能量的释放，是对流系统发生发展的抬升触发机制。31日23时，中尺度辐合线东移至晋城城区西部，晋城城区降水开始。从长治多普勒天气雷达1.5˚仰角反射率因子图上可知(图8(a))，由于中尺度辐合线的触发作用，在其两侧有对流单体生成，沿槽前风暴承载层平均风向(SSW)向北东北移动。强降水开始前的22:36，在晋城西南部有一对流单体(图8(a)，单体1)，结构密实，中心强度达45 dBz，该单体向东北方向移动，约1个小时后移到晋城上空，同时在晋城南部又有新生单体2生成，沿东北偏北方向移动、加强，在随后的一个小时内在晋城产生了强降水。30日23时~31日02时，中尺度辐合线几乎未移动(图8(f))，晋城一直位于其附近，不断有对流单体在晋城生成和发展，同时在晋城西南部不断有新生雷暴单体在高温高湿的有利环境中沿槽前风暴承载层经过晋城，与晋城本地的雷暴合并，产生强降水(图8(c)~(d))。对流回波长轴方向与回波移动方向接近平行，列车效应明显。02时以后，随着中尺度辐合线东移，系统逐步东移，主回波带的向东分量开始加大，对流回波呈现西南~东北向的较为宽广的带状分布(图8(e))。强降水过程期间，影响晋城的雷暴单体的反射率因子普遍在35~45 dBz之间，最大约55 dBz (图8(a)~(e))，回波顶高8~12 km、局地达14 km，质心强度在45~55 dBz之间(图9)，回波质心高度大都在6 km之下，属于低质心热带降水回波。 图7. 2012年7月30日20时地面风场和降水落区(阴影区)，(黑色线为辐合线) 图8. 2012年7月30日22时~31日02时长治CC雷达约每隔1小时1.5˚仰角反射率因子图((a)~(e))和中尺度辐合线移动位置图(f) 从图7给出的晋城极端降水区反射率因子演变过程可以看到，在发展成熟的雷暴母体的西南部，不断有新的单体生成(传播)，新单体初生后就沿着风暴承载层平均风向着东北偏北方向移动(平流)，新单体是由中尺度辐合线触发的，这种现象称之为雷暴的后向扩展或后向传播 [ 17 ] [ 18 ] 。雷达回波主体的移动是平流和传播的矢量和，平流指每个雷暴单体沿着风暴承载层平均风的移动，在“7.31”暴雨过程中是向着东北偏北方向；而传播是指由于在某一侧不断有新的雷暴生成而产生的传播效应，在本次过程中为西南方向。在这次强降水过程中，平流在相当程度上被传播抵消，具有明显的后向传播特点，因此极端降水区回波主体移动缓慢，导致了强降水在晋城的持续。雨强大、持续时间长，是晋城极端降水事件发生的直接原因。同时，不断有新的对流单体在晋城西南部生成、发展，并沿着风暴承载层陆续经过晋城，形成了列车效应，造成持续性强降雨。 图9. 2012年7月31日01:19长治雷达组合反射率因子以及沿图中红线的垂直剖面图 长治雷达0.5˚仰角基本径向速度场表明：在分钟降水量最大的时段(30日00:54~31日01:29，金村站35分钟降水量达62.8 mm)，晋城城区附近风场上都有风向辐合，且与强反射率因子一致，辐合位置不断向东北方向移动。30日00:53 (图略)，基本径向速度场上晋城城区附近出现了明显的风向辐合，该风向辐合区也随着强对流回波向东北偏北方向移动，并于31日01:19 (图10)在东部出现了非常明显的辐合点，风速辐合值达到约27 m∙s −1 ，同时在晋城城区及其东部分别出现了中γ尺度的气旋和反气旋，使对流单体在晋城城区及附近强烈发展，与此相对应，金村镇在01:19~01:28出现了此次强降雨过程的极值：10分钟降雨量达23.2 mm。 图10. 2012年7月31日01:19长治CC雷达0.5˚仰角径向速度场
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user: 5. 讨论与结论 本文对2012年7月30日夜间山西晋城极端短时强降水成因进行了分析，主要结论如下： 1) 强降水范围小，强度大、持续时间长，是暖区降水。 2) 此次暴雨过程发生在东高西低的环流形势下，是高空急流、西风槽、日本海高压、低层“人”字形切变线、远距离台风等系统共同作用的结果。高低空系统相耦合为本次降水过程的发生、发展创造了良好条件，大暴雨发生在高空分流场伴随的强辐散气流之下、低层切变线附近。 3) 晋城极端降水区周边环境条件有利于深厚湿对流产生和发展。极端降水区周边K指数较大，且暴雨前明显增大；大气可降水量为高值；CAPE值很高，超过3000 J∙kg −1 ，而CIN值很小，具有深厚湿对流的潜势；抬升凝结高度很低，暖云层深厚，垂直风切变小。 4) 造成晋城城区的强降水云团是一个具有 中尺度对流系统特征的对流云团，它是由两个对流云团发展、合并、叠加后形成的。合并后的对流云团强中心范围明显增大、稳定少动，造成晋城城区连续4小时出现强降水。 5) 地面中尺度辐合线是雷暴的触发机制。在晋城强降水时段，中尺度辐合线在晋城附近稳定少动，不断触发对流；对流回波长轴方向与回波移动方向接近平行，列车效应明显；新的对流单体在老单体的左后方生成，系统向东北偏北方向移动，回波单体存在明显的后向传播特征。产生极端降水的回波属于低质心热带降水型，降雨效率大。 6) 山西南部风场自身的气旋式辐合以及太行山地形的动力抬升及辐合作用为强降水的发生提供了有利的动力条件。 讨论：这次极端降水过程，晋城城区出现持续4个小时的强降雨，最终形成特大暴雨既有其必然性，也有其偶然性。孙军等 [ 18 ] 分析“7.21”北京极端降水成因，认为异常大的水汽含量(可降水量60~80 mm)及与其相关的物理量异常可作为判断极端降水的重要因子。统计分析晋城气象观测站近17年来7月31日前后10天的Td，“7.31”暴雨过程前的30日20时，晋城站的Td为21℃，仅仅与多年平均值持平；分析晋城周边大气可降水量，近17年来7月31日前后10天郑州站的大气可降水量(PW)平均值为51 mm，最大值为83 mm，而“7.31”暴雨过程前的30日20时，郑州站的PWT为59.4℃，仅仅达到历史同期第70个百分位值的水平；太原站近17年来7月31日前后10天的大气可降水量(PW)平均值为37 mm，最大值为63 mm，“7.31”暴雨过程前的30日20时，太原站的PWT为48 mm，与历年同期相比大气可降水量较大，但也没有达到异常偏高的程度。山西晋城的暴雨天气，例如2010年8.18~8.19暴雨过程、2011年7月2~3日区域暴雨过程都有低空急流伴随，低空急流是判断能否出现暴雨的一个重要因子，但“7.31”暴雨低空输送水汽的暖湿气流最大风速为5级左右，未达到急流标准。综上分析，晋城“7.31”暴雨过程前，从当地的水汽及水汽输送条件来说，并未出现异常大值。而“7.21”北京暴雨、“7.9”新乡暴雨都伴有异常大或明显偏大的水汽含量。 “7.21”北京暴雨、“7.9”新乡暴雨、“7.31”晋城暴雨都是锋前暖区降水，降水系统发展速度快、强度强，都是数值预报产品的能力不可及的。这3次极端降水过程的对流云团都有列车效应、后向传播特点，而对流云团的列车效应、后向传播是产生极端降水的直接原因。虽然短期预报目前还很难预报出大暴雨(或特大暴雨)的量级及落区，但预报员根据风暴承载层的风向与新生雷暴的传播风向的夹角，能大致推算出对流云团是否有列车效应、后向传播，从而做出较为准确的短临预报。这次突破历史极值的极端短时强降水出现在晋城城区方圆几公里的范围内，可能跟城市热岛效应有关，这一点还需要在以后的工作中进一步探讨。
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user: 摘 要 本文对四维s-t空间和四维w-p空间可能的相互位置关系进行了深入讨论，从而引出了基态电子、基态质子概念，进而指出了基态电子与基态质子分别遵循不同的初始运动规律。通过对电荷、电磁相互作用等概念存在根源的进一步追问，明确了磁荷、磁单极子的意义及存在的条件。并对强相互作用与电磁相互作用的关系进行了探讨。 关键词 :真空极化，电荷，磁荷，磁单极子，强相互作用 Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 本文是在我前几年《微观粒子形象模型假说》等文章的基础上，应用其中提出的四维s-t空间和四维w-p空间等概念对物质粒子本源的再探索，通过研究双四维空间也即四维s-t空间和四维w-p空间这两个客观实在的关系，引出假说真空“极化”产生阴阳质子、电子对。进而对基本粒子形象及性质诸如波粒二象、电荷、强相互作用等概念的存在根源给出了一种解释。本文认为它展现了自然界基本粒子相互转化，对立统一的形式美、阴阳互动的和谐美。
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user: 2. 双四维空间描述 《微观粒子形象模型假说》一文中提出自然界存在有四维s-t空间和四维w-p空间 [ 1 ] ，建立了坐标系的四维s-t空间(见图1)简要表述就是：四维s-t空间中的任一点 的值可用四个坐标来表示，也可以说 为一哈密顿“四元数”。并且关系式 图1. 四维s-t空间示意图 (1) ， 成立。式中，参数 为光速常数，参数 为相对时间(被观测点表读数与静止三维惯性系空间原点表读数的差值)。 为“四元数” 的实部； 的虚部 可以理解为相对时间 为零时静止粒子的位置参数。需特别注意的是四维s-t空间的实轴 有其特殊性，该轴上每一点的表读数 是有差别的，而其它三维每一点的表的 读数都是相同的。因此，四维s-t空间不是三维加一维仅仅是多了同样的一维，它不是普通意义上的多维空间，它也不同于狭义相对论中闵可夫斯基空间。 四维w-p空间简要表述就是：四维w-p空间是四维能量空间如图2所示，它由一维实轴 和三维相互垂直的虚轴 构成，当确定了坐标原点后，四维w-p空间中的任一点 可以表示为一哈密顿“四元数”。并且关系式 图2. 四维w-p空间示意图 ，(2) ， 。 成立。式中， 和 分别代表粒子的能量参数和动量参数， 为光速常数，而参数 的意义可以理解为当动量 为零时静止粒子的能量，也就是我们通常所说的经典静止粒子具有的能量 。诚然，截止目前由于人类自然形态的特殊性我们对四维w-p空间研究甚少，实际上，经典物理学和迄今为止的人类宏观活动的确没有必须四维w-p空间显现的必然要求，可是自从人类实践的触角进入到微观物质世界以后，对四维w-p空间的探索或许就是必须的了。否则，很多自然现象将不易被我们认识和了解。微观物质世界本质的许多方面就不易简单直观地被揭示。
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user: 4. 基态粒子对生成与波粒二象 [ 3 ] 粒子是什么，常识告诉我们粒子是在位形空间中运动的具有了一定能量的质点。但在开始了上一节的讨论后，应该已经开阔了我们的视野和想象，进而能够认为在能量空间中运动的具有了一定位形量的物理点也应该叫做“粒子”，实际上该种类的粒子同样应该是客观实在，区别仅仅是它在四维位形世界与常规粒子质点有着不同的表现而已。 4.1. 基态质子、基态电子与波粒二象 如若我们承认在一定条件下，真空极化产生阴、阳粒子对的假设，那么自然客观存在暗示了我们通常的真空极化至少大概率一定产生质子——电子对。因为大家知道它们是客观物质世界的普遍基础。 上文说到“真空极化”产生阴、阳两粒子 粒子和 粒子。当阴粒子 参数为 ， ； ， ； 时我们说粒子 处于基态，基态的粒子 就是基态电子。基态电子 具有波粒二象性，其参数满足德布罗意关系 ， 。 基态电子 常数参数 、 的意义可如下描述：当基态电子 的动量 取值范围没有限制为 时，基态电子 在四维s-t空间一定出现在 的点上；当基态电子 的时间参数 取值范围为 时，它在四维w-p空间一定出现在“静止”三维空间 原点 上，而四维w-p空间原点 一定出现在以原点 为圆心，半径为 的三维球面上。可以想象，该状况基态电子 在四维s-t空间表现为传播速度 的波粒子。其波长为电子波长 ，频率 。表征基态电子 的两个波函数分别为 ， ，它们互为傅立叶变换，基态常数参数 、 都是可能出现概率最大的点。 实际的客观存在应该是：基态电子 在四维s-t空间可能出现的最大概率点是 ，基态电子 在四维w-p空间的出现点是 ，而点 的可能出现概率最大的点集是“静止”三维空间 里以 为圆心半径为 的三维动能球面，基态电子 在四维s-t空间出现的特点是其速度 。一般在物质原子中出现观察到的各壳层电子都是被作用激发后又出现的电子，其标志是它们的速度 已不再为光速常数 。 对于阳粒子 当它在四维s-t空间处于静止状态( )时，其基态参数如下： ， ； ， ； 。 我们认为具有了如上常数参数的阳粒子 它就是人们熟悉的基态质子，基态质子 在四维w-p空间也具有波粒二象性，且满足波动关系式 ， 。 该波动不同于三维 空间里的德布罗意波，它是三维 动量空间里的一种波动，其频率是每 多少次；波长单位是每次多少 。 静止的基态质子 其基态常参数 、 的意义可如下描述：当基态质子 的静能量参数 取值范围为 时，基态质子 出现在静止三维 空间原点 点，而 点它一定出现在四维s-t空间以原点 为圆心，半径为 的三维球面上。当四维s-t空间基态质子 的参数 取值范围为 时，基态质子 在四维w-p空间一定出现在 点上。同样也可以想象，静能量为常数 的基态质子 出现在静止惯性参照系三维空间 的状态，该状态基态质子 参数 取值范围为 ，我们说该状态基态质子 在三维空间 为场粒子，其频率为 ，波长 ，因此，基态质子 充满整个静止的三维 空间。于此同时，随着参数 的流逝对于三维 空间里的每一点关系式 ， 也都成立。可以想象这是一随着时间 的流逝整个三维 空间同步振荡起伏“静止”规律变化的图象。 同样地表征基态质子 的两个波函数分别为 ， ，它们也互为傅立叶变换，基态质子 的基态常数参数 、 也都是其可能出现概率最大的点。 4.2. 中子 本文认为：中子是基态质子 和基态电子 阴阳结合偶合体。在通常的三维 空间静止惯性系中观察中子内部，当基态质子 有确定能量 时整个三维 空间都是可能出现点；当基态质子 能量 不确定时它出现在三维 空间原点 (该点与四维s-t空间原点 的距离为常数 )。基态电子 若出现在时间轴 上相对于三维 空间原点 的距离 点上的话，那它的动量就不确定。一种可能的特殊情况是：基态质子 和基态电子 阴阳结合且动态偶合平衡，意思是说若基态质子发射的光子被基态电子完全吸收而同时基态电子发射的时空子也能被质子完全吸收振荡变换周而复始，我们说它们进入动态完全偶合的特殊状态 [ 4 ] ，该特殊状态不易与外界发生作用相对稳定，这种状态的基态电子与基态质子偶合体粒子就是中子如示意图3所示。中子应该有如下特点：中子里基态电子 和基态质子 它们各自的原点无论在 空间还是在 空间的距离都很近，它们彼此相互作用交换介子或光子都能够在很小的尺度范围内完成。 图3. 中子示意图 由上文的讨论我们能够想象，组成中子的基态质子 和基态电子 的相互位置关系，实际上，能够设想一幅图景：基态质子 它出现在三维 空间原点 ；基态电子 出现在三维 空间原点 ，若观察者 站在三维 空间原点 顺着时间 轴看过去，在 的点上能够发现 ，再往远看 的点上一定能够看到基态质子 的反粒子负的基态质子原点 。这表明了它们之间的相位关系即原点 相位为0，点 相位为 ， 的点相位为 这么一种相位关系。同样的，若有另一观察者站在三维 空间原点 顺着静能量 轴往远处看过去，在 的点上他能够发现 ，再往远看 的点上他也看到了基态电子 的反粒子负的基态电子 。这同样表明了在四维w-p空间里沿静能量轴 的它们之间的相位关系即原点 相位为0，点 相位为 ， 的点相位为 依此类推。这就是原点 和 的特殊共生性关系，三维 空间原点 处 、 ；三维 空间原点 处 、 。
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user: 5. 电子、质子的运动与狭义相对论 狭义相对论 [ 5 ] 的核心是分别在不同惯性系中观察研究同一粒子，关系式 (3) 成立，试想，一静止惯性系原点存在有一基态质子 ，它的参数为 ， ； ， 。 基态质子 速度 。假如一观察者将从静止惯性系观测得质子 的结果与在另一运动惯性系对质子 所测得的结果进行比较，由狭义相对论可得 实际上，从静止惯性系测得结果后马上跳跃到另一运动 惯性系对同一质子 观察，相当于观察者站在静止惯性系不动，而对静止基态质子施以相当作用 使其获得速度 运动起来是等价的。因此，我们说对静止基态质子 激发作用后，它的参数 、 发生变化；于此同时质子 能量参数 、和动量参数 也相应变化。由狭义相对论可知，该次激发作用如下两式 (4) (5) 成立。 由上面的讨论可以推想基态电子 在能量空间的运动情况，假设在能量空间一“静止”惯性系原点 存在有一基态电子 ，它的参数为 ， ； ， 。 基态电子 速度 ； 。我们说基态电子 在能量空间一“静止”惯性系原点 受到初次作用激发后，它的参数 、 发生变化；于此同时电子 能量参数 、和参数 也相应变化，动量 和时间 保持不变。且如下两式 (6) (7) 成立。 果真如此的话，联想到在位形空间静止惯性系观察基态质子 速度 ；观察基态电子 速度 ，可以进一步推论：在位形空间静止惯性系中，物质粒子受到作用运动状态和参数发生变化，每一次作用 自始至终其参数要么满足式(4)、(5)两式；要么满足式(6)、(7)两式，二者必居其一。粒子速度 较低时被作用满足式(4)、(5)两式的概率大；当粒子速度 较高时被作用满足(6)、(7)两式的概率大。粒子速度 状态受到初始作用必定满足式(6)、(7)两式。比如氢原子中测得的电子就是基态电子被初始作用激发后又出现的激发状态电子。
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user: 6. 电荷、磁荷与单极子的猜想 前文提出：存在着位形四维s-t空间和能量四维w-p空间，这两个空间相互正交的特殊位置关系太极状态，是物质世界基本粒子的本原所在。就是四维s-t空间原点 与四维w-p空间无限远的 相重合相对应、同时四维w-p空间原点 又与四维s-t空间无限远的 相重合相对应，且满足条件轴 与三维 空间“平行相当”、轴 与三维 空间“平行相当”。“平行相当”的意思是， 点与三维 空间半径为 的三维球面上所有点重合相对应，半径为 的三维球点与 点重合相对应，轴 上的每一个点与三维 空间径向球面具有点面一一对应关系； 点与三维 空间半径为 的三维球面重合相对应，半径为 的三维球点与 重合相对应，轴 上的点与三维 空间的径向球面一一对应。 研究四维s-t空间和四维w-p空间，从图1和图2可以看出，若某一粒子沿着四维s-t空间轴 运动，则其满足关系式 它就是光子，而光子的能量参数 ，所以，我们说该状态光子同时也运动在四维w-p空间里的三维 空间里。因此，关系式 (8) 成立。 同样研究四维s-t空间和四维w-p空间，从图1和图2还可以判断，若有一“场”粒子波动在四维s-t空间里的三维 空间内，则其满足关系式 ，我们断定该“场”粒子的能量参数 ，所以，我们说该“场”粒子同时也在沿着四维w-p空间里的 轴以光速 运动。关系式 (9) 也成立。现在我们将(9)式变形得 常数， (10) 实际上，由代数关系能够得出(10)式一定成立。这里须要特别注意，对于(10)式我们可以如下描述： 四维w-p空间里标量轴 的流逝增量 与四维s-t空间里三维 空间的径向流逝增量 的比值为一常数，也可以说，处于正交位置的两四维空间，标量轴 与“平行相当”的整个三维 空间的比值应为一常数。还可以说，标量轴 上每一小邻域 与三维 空间“平行相当”位置的半径上小邻域 的比值 为常数，该常数与粒子的状态与参数大小无关，它表现为是两四维空间确定关系的特征常数。用公式表示如下 (11) 仔细分析能够发现，式(11)中参数 有原点有电荷的三维 空间电场强度的量纲，因此，本文认为关系式 ， (12) 就是带电粒子电荷常数 的关系式。 我们也能将(8)式变形得 常数， (13) 由代数关系也能够得出(13)式一定成立。对于(13)式我们能够如下描述：四维s-t空间里标量轴 的流逝增量 与四维w-p空间里三维 空间的径向流逝增量 的比值为一常数。也可以说，标量轴 上每一小邻域 与三维 空间“平行相当”位置的半径上小邻域 的比值 为常数，该常数也与粒子的状态与参数大小无关，它同样是两四维空间确定的关系的特征常数。用公式表示如下 (14) 上式中 为真空中的磁导率常数，同样地仔细分析也能够发现，式(14)中参数 有磁场强度的量纲，那么，关系式 ， (15) 就是磁荷常数的关系式。 下面我们有必要对基态质子、基态电子对做进一步的研究，首先观察基态质子 ，由前面的讨论知道理想状态基态质子 在四维s-t空间里的存在范围是充满三维 空间，换句话说如若正基态质子 在三维 空间里的取值区间为 ，则由态叠加原理，能量波动 、 在四维w-p空间叠加的结果就一定是基态质子 出现在 点。反过来就是说，在三维 空间里任何一点找到基态质子 ( )的概率相同，表现也是一波动其频率和波长分别为 、 。因此，可以推断说：基态质子 在三维 空间是一个场粒子，它是具有电荷常数 的电单极子。 再分析基态电子 ，理想状态基态电子 在四维s-t空间里的出现点是 ，这意味着理想状态基态电子 在三维 空间是一个场粒子，其取值区间为 ，频率和波长分别为 、 的连续波动在四维s-t空间叠加的结果才使得基态电子 出现在了 点上。因此，本文认为：基态电子 在三维 空间是一个单极场粒子，它就是具有了磁荷常数 的磁单极子。 在静止的惯性系三维 空间的原点 观察电单极子基态质子 和磁单极子基态电子 ，基态质子 的群速度 ；磁单极子基态电子 的速度为 ，二者在一定条件下会发生相互转化，标志是其运动速度的改变。
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user: 7. 对电磁相互作用与强相互作用的一种解释 物理学教科书告诉我们，电磁相互作用是带电粒子之间的相互作用，比如氢原子内原子核-质子与核外电子之间的相互作用就是典型的电磁相互作用。强相互作用是仅存在于原子核内强子之间比如质子与质子之间的一种相互作用。截止目前的物理学对它们二者的联系还没能给出一个明确交待。下面我们将应用上面的成果并通过进一步的研究，对电磁相互作用和强相互作用的联系和各自的本质底蕴给出一种解释。 本文认为：强相互作用也是一种电磁相互作用。设想一基态质子 和一基态电子 完全偶合组成一中子，我们在静止的惯性系三维 空间的原点 观察该中子，基态质子 带有电荷常数 、基态电子 带有磁荷常数 。假如这时有一作用量子 投向该中子，本文认为如下两种结果必居其一，第一种结果是：带有电荷常数 的基态质子 不动，作用量子 投中基态电子 使其参数变化且一定满足 ， 该次作用的结果使基态电子 偏转改变以氢原子的核外电子面貌出现，结果该核外电子的运动速度 变得远远小于光速 ，且该核外电子也因此获得了参数 和 ，这第一种结果该状况下质子与电子之间的电磁相互作用就主要是电荷之间的相互作用。第二种结果与第一种有所不同其区别是：带有磁荷常数 基态电子 没有动，作用量子 击中了基态质子 使其一定满足 ， 且其运动参数发生变化，能够想象：1) 质子 在四维s-t空间里的参数 不会有太大变化，能够保持原子核大小数量级。2) 质子 在四维w-p 空间里的参数 变得远远大于0有很大变化。该次作用的结果能使基态质子 转变成激发态的原子核内质子，这种变化使该质子相对于旁边的其它静止的基态质子的运动速度 一下子变得远远大于0，相对于静止惯性参照系一个高速运动的质子 获得了参数 和 后更接近更像一个带磁荷的粒子。因此，第二种结果该状况下质子与电子之间的电磁相互作用就更接近是磁荷之间相互作用。我们说这种磁荷相互作用表现在位形四维s-t空间里就是物理上常说的强相互作用。该相互作用最主要的特点是其能量变化 很大也就是作用力很大。 能够相信，原子之所以具有相对稳定的原子结构，其根本原因是正质子与负电子的阴阳偶合相互吸引。自然界真实发生的阴阳偶合相互吸引过程是发射介子对彼此交换发生电磁相互作用。电磁相互作用的参于双方是质子和电子，观察研究每一次电磁相互作用，相对于位形空间静止参照系原点 处的质子研究高速电子的运动观察到的一般是电荷相互吸引(位移变化大，能量变化小)；相对于能量空间三维“静止”惯性参照系原点 处“静止”电子考察质子的运动观察到的就是磁荷相互作用(位移变化很小，能量变化很大)也就是强相互作用。无论质子还是电子，能量的增减都伴随着吸收或发射能量子。
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user: 8. 结语 本文是在我前几年《微观粒子形象模型假说》等几篇文章基础上的进一步较深入的探讨。这篇文章以四维 空间和四维 空间这两个四维空间为基础导引，应用全速度、全动量和全时间等新概念，给出了基态电子、基态质子和中子、氢原子的内部结构并对它们的结构形成和相互关系进行了解析推断。指出四维 空间和四维 空间的相互位置和相互依存关系是生成基本粒子的根本原因，从全新的角度对微观基本粒子所具有的电荷、电磁相互作用和强相互作用等现代物理概念进行了较具体的解析，进而使它们展现出了易于理解的意义和图景。本文的意图是想透过独到的视角看清微观基本粒子的本来面貌，力求摆脱高深繁复的数学工具，在易于大众理解的哲学层面重拾物质世界的简单和优美。诚然，由于数学物理水平的限制，研究得还不够深刻全面，且文中有的推断和结果在论证上也还欠充分的严谨，但它们都是双波包双原点粒子模型思路的继续与深入，是直觉引领挖掘其内在逻辑合理性的结果。虽然思路思想的许多方面与现有物理常识路径不符合，但它的合理自洽与优美确实引人入胜。我希望通过其独到的视角能拓宽人们的研究思路，进而对现有基本粒子理论的突破能有所帮助。