空间和粒子动力学基本原理
分子动力学模拟在流体流动中的应用研究
分子动力学模拟在流体流动中的应用研究引言分子动力学模拟是一种通过计算粒子之间相互作用力和运动方程来模拟和预测系统宏观性质的方法。
它在材料科学、生物化学、物理学等领域得到了广泛应用。
近年来，随着计算机性能的提升和模拟算法的改进，分子动力学模拟在流体流动研究中也发挥了重要作用。
本文将介绍分子动力学模拟在流体流动中的应用研究。
分子动力学模拟的基本原理分子动力学模拟是一种通过解牛顿运动方程来模拟系统的运动。
在模拟过程中，将系统分成一系列粒子，并根据经典力学的原理和相互作用势能来计算粒子之间的相互作用力。
通过计算粒子的位置和速度随时间的变化，可以模拟系统的宏观性质。
分子动力学模拟的基本原理如下：1.初始构型：给定系统的初始位置和速度分布。
2.相互作用势能：根据系统的性质和相互作用势能的形式，计算粒子之间的相互作用力。
3.运动方程：根据牛顿第二定律，计算粒子的加速度，并更新粒子的位置和速度。
4.时间步进：重复步骤3，模拟系统随时间的演化。
5.结果分析：通过分析模拟结果，得到系统的宏观性质。
流体流动中的分子动力学模拟研究流体模型流体可以看作由大量分子组成的连续介质，分子动力学模拟在流体流动中的应用需要基于一定的流体模型。
常用的流体模型包括Lennard-Jones势模型、二维硬圆盘模型等。
Lennard-Jones势模型是一种经典的分子间相互作用势模型，可以用来描述流体分子之间的相互作用。
在分子动力学模拟中，利用Lennard-Jones势模型来计算流体分子之间的相互作用力，进而模拟流体流动的过程。
二维硬圆盘模型是一种简化的流体模型，可以用来模拟二维情况下的流体流动。
在这种模型中，流体分子被视为硬圆盘，它们之间相互作用的势能为无限大，表示流体分子不能相互穿过。
系统边界条件在分子动力学模拟中，需要给定系统的边界条件。
常见的边界条件有周期性边界条件和壁限制条件。
周期性边界条件是指系统中的粒子在一个边界处离开后会从另一边界进入，以保持系统的连续性。
粒子物理学
粒子物理学为本词条添加义项名粒子物理学，又称高能物理学，它是研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。
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目录1学科简介2学科分类3理论分析4发展阶段5黑格斯粒子的实验证据6第四种和第五种夸克7轻子的新发现8电弱统一理论的建立9粒子物理的前景展开1学科简介2学科分类3理论分析4发展阶段4.1第一阶段（1897～1937）4.2第二阶段（1937～1964）4.3第三阶段（1964～）5黑格斯粒子的实验证据6第四种和第五种夸克7轻子的新发现8电弱统一理论的建立9粒子物理的前景粒子物理学1学科简介粒子物理学particle physics研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律的物理学分支。
又称高能物理学。
粒子物理学2学科分类粒子物理学专门研究组成物质和射线的基本粒子，以及它们之间的相互作用。
由于在大自然的一般条件下，许多基本粒子不存在或不单独出现，物理学家使用粒子加速器，试图复制粒子高能碰撞的机制，从而生产和侦测这些基本粒子，因此粒子物理学也被称为高能物理学。
标准模型可以正确地描述基本粒子之间的相互作用。
这模型能够计算12种已知的粒子（夸克和轻子），彼此之间以强力、弱力、电磁力或引力作用于对方。
这些粒子会互相交换规范玻色子（分别为胶子、光子、W 及Z 玻色子）。
标准模型还预测了希格斯玻色子的存在。
截至2010年，使用费米实验室的垓电子伏特加速器和欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，实验者仍旧在努力地寻找希格斯玻色子的来踪去迹。
粒子物理学在实验上把已经发现的粒子分为两大类。
一类是不参与强相互作用的粒子，统称为轻子。
另一类是参与强相互作用的粒子统称为强子。
已经发现的数百种粒子中绝大部分是强子。
3理论分析实验发现，强子也具有内部结构。
电磁学 电动力学 量子电动力学
电磁学是物理学中的一个重要分支，研究电荷和电流所产生的电场和磁场，以及它们之间的相互作用。
电动力学则是电磁学的一个重要分支，研究电荷在电场和磁场中的运动规律，以及由此产生的电磁现象。
量子电动力学则是根据量子力学的原理，研究电荷和光子相互作用的理论，是现代物理学中的重要理论之一。
1. 电磁学电磁学是研究电荷和电流所产生的电场和磁场，以及它们之间的相互作用的物理学分支。
在电磁学中，麦克斯韦方程组是描述电磁现象的基本方程，它包括了电场和磁场的产生和变化规律。
通过麦克斯韦方程组，可以推导出电磁波的传播规律，从而解释了光的本质，使得光和电磁波在物理学上得到了统一的描述。
2. 电动力学电动力学是研究电荷在电场和磁场中的运动规律，以及由此产生的电磁现象的物理学分支。
在电动力学中，库仑定律描述了电荷之间的相互作用规律，电场和电势描述了电荷在空间中的分布和运动规律，洛伦兹力描述了电荷在电场和磁场中受到的力和加速度，这些都是电动力学中的重要概念和定律。
3. 量子电动力学量子电动力学是根据量子力学的原理，研究电荷和光子相互作用的理论。
在量子电动力学中，电荷和光子的相互作用通过量子场论来描述，电子和正电子之间的相互作用通过交换光子来进行，这种相互作用的结果包括了电磁相互作用力的描述和光子的产生和吸收规律。
量子电动力学解释了电磁现象在微观粒子层面上的行为，使得我们对宇宙中的电磁力有了更深刻的理解。
总结：电磁学、电动力学和量子电动力学是物理学中重要的分支，它们从不同的角度研究了电荷和电磁场的相互作用规律，为我们理解电磁现象和应用电磁技术提供了重要的理论基础。
在未来的研究中，电磁学将继续发展，为我们揭示更多微观世界中的奥秘。
电磁学是描述电荷和电磁场之间相互作用规律的物理学分支，它涉及了电场、磁场和它们相互的影响，包括了光的传播规律。
电动力学则是电磁学的一个重要分支，研究了电荷在电场和磁场中的运动规律，以及由此产生的电磁现象，涉及了库仑定律、电场、磁场、电势、洛伦兹力等基本概念。
量子电动力学 四矢量
量子电动力学四矢量四矢量是量子电动力学中的一个重要概念，它既可以描述粒子的运动状态，又可以描述相互作用过程中的物理量。
通过四矢量的引入，我们可以更准确地描述粒子的能量、动量和角动量等关键性质。
让我们来了解一下什么是四矢量。
在相对论中，四维时空被引入作为描述物理现象的框架。
四矢量就是在四维时空中表示的矢量，它包含了时间分量和三维空间分量。
通过将时间和空间统一起来，我们可以更好地理解粒子的运动规律。
在四矢量中，时间分量通常用小写字母t表示，而空间分量则用大写字母表示，比如位置矢量用大写字母X表示，动量矢量用大写字母P表示。
这样，我们就可以用一个四维矢量来表示粒子的位置和动量，进而描述其运动状态。
四矢量的定义并不复杂，它可以写成一个四分量的列向量：X=(ct, x, y, z)其中c是光速，t是时间，x、y、z分别是空间坐标。
这样，我们就可以将粒子的位置和时间统一起来，形成一个整体。
除了位置矢量，动量矢量也可以用四矢量表示。
动量矢量的定义如下：P=(E/c, p)其中E是粒子的能量，p是粒子的动量。
通过引入四矢量，我们可以将能量和动量统一起来，更加方便地描述粒子的运动。
在相互作用过程中，四矢量也发挥着重要的作用。
比如在粒子间的散射过程中，我们可以用四矢量来描述入射粒子和散射粒子的能量和动量变化。
通过计算四矢量的差值，我们可以得到相应的能量和动量转移。
这样，我们就可以更准确地描述粒子间的相互作用过程。
四矢量是量子电动力学中不可或缺的工具。
它可以帮助我们更准确地描述粒子的运动状态和相互作用过程。
通过引入四矢量，我们可以将时间和空间、能量和动量统一起来，形成一个整体。
这样，我们就能更深入地理解量子电动力学的基本原理，以及粒子的行为规律。
尽管四矢量的概念可能有些抽象，但通过深入学习和实践，我们可以逐渐掌握它，并将其应用于实际问题的解决中。
让我们一起努力，深入理解四矢量的含义和应用，为量子电动力学的发展做出贡献。
粒子的自旋与角动量的量子数
粒子的自旋与角动量的量子数自旋和角动量是量子力学中非常重要的概念，它们描述了粒子的内禀性质和旋转动力学特性。
在量子力学中，自旋和角动量都被量子化，即只能取特定的离散值。
本文将探讨粒子的自旋和角动量的量子数，并解释它们在粒子物理中的重要性。
自旋是粒子的一种内禀性质，类似于旋转的动量。
虽然我们通常将自旋想象为粒子围绕自身轴旋转的动作，但实际上自旋并不是真正的旋转，它是一种纯量，没有经典物理中旋转的几何意义。
自旋量子数通常用s表示，其取值为整数或半整数。
对于电子、质子和中子等基本粒子来说，其自旋量子数为1/2，而对于玻色子如光子来说，其自旋量子数为1。
自旋量子数不仅具有整数或半整数的性质，还决定了粒子的一些基本特性。
考虑到自旋的量子化，粒子的波函数可以用自旋态和空间态的张量积表示。
这种张量积表示法可以描述粒子在自旋空间和坐标空间之间的耦合。
例如，自旋1/2的电子在自旋上有两个状态（自旋向上和自旋向下），在坐标空间上，电子又可以处于不同的位置态（如s轨道、p轨道等）。
通过将自旋态和空间态进行张量积，在波函数上表达出粒子的自旋和位置等信息。
与自旋类似，角动量也是量子化的。
角动量有两个独立的部分：轨道角动量和自旋角动量。
轨道角动量与粒子的运动轨迹和位置相关，而自旋角动量与粒子内部的性质关联。
在量子力学中，轨道角动量量子数通常用l表示，它的取值从0到n-1，其中n是主量子数。
自旋角动量量子数仍用s表示，取值为整数或半整数。
因此，一个粒子的角动量量子数可以表示为(l, s)，即轨道角动量和自旋角动量的组合。
角动量量子数不仅仅是一种数学工具，它还具有物理上的重要性。
首先，角动量量子数可以用来解释粒子的能级结构。
根据泡利不相容原理，每个粒子在同一状态下的角动量量子数是唯一的，因此它们不能在相同的位置态上具有相同的角动量量子数。
这导致了电子在一个原子中分布在不同的轨道上，形成电子云模型。
其次，角动量量子数还决定了粒子在外加磁场中的行为。
化学中的量子化学基本原理知识点
化学中的量子化学基本原理知识点量子化学是化学中的一个重要分支，研究微观粒子在原子和分子尺度上的行为规律。
量子化学理论为我们解释了原子和分子的结构、性质以及与化学反应有关的动力学等方面的问题。
本文将介绍化学中的量子化学基本原理知识点，包括量子力学、波粒二象性、波函数、波函数的解释以及量子化学计算方法。
一、量子力学量子力学是研究微观粒子行为的理论框架，主要描述物理系统的能量、动量和角动量等性质。
量子力学的基本假设是微观粒子的性质以及系统的状态不是完全确定的，而是通过波函数来描述。
波函数的模的平方给出了找到粒子在空间不同位置的概率。
二、波粒二象性在量子化学中，微观粒子既可以表现为粒子性，也可以表现为波动性。
这种既有粒子性又有波动性的性质被称为波粒二象性。
例如，电子既可以被看作是一颗粒子，也可以被看作是一种波动。
三、波函数波函数是量子力学中描述微观粒子的数学函数。
波函数的求解可以得到粒子存在于空间中的概率分布。
波函数一般用希腊字母ψ表示，其平方的积分给出了粒子存在于空间不同区域的概率密度。
波函数是关于时间的复数函数，可以用来描述粒子的位置、动量等性质。
四、波函数的解释波函数的解释主要有两种常用的观点，即哥本哈根解释和波动解释。
哥本哈根解释认为波函数描述了粒子的可能状态，直到测量确定其具体状态为止。
波动解释则将波函数看作是一种真实的物理波，具有波动性和干涉现象。
五、量子化学计算方法量子化学计算方法是将量子力学理论应用于化学计算的方法。
通过计算物理系统的波函数，可以得到粒子间的相互作用能、反应速率等相关性质。
常见的量子化学计算方法包括密度泛函理论、分子轨道理论和半经典理论等。
六、应用量子化学的基本原理对于解释和研究化学现象具有重要的作用。
它在材料科学、药物设计、催化剂设计等领域都有广泛的应用。
通过量子化学计算方法，可以预测物质性质、反应机制以及探索新的化学反应途径。
结论量子化学中的基本原理知识点包括了量子力学、波粒二象性、波函数、波函数的解释以及量子化学计算方法等内容。
物理学中的对称性原理
物理学中的对称性原理物理学中的对称性原理是指在自然界中存在着各种对称性，并且这些对称性对于物理定律的描述和解释起着重要的作用。
对称性原理是物理学中的基本原理之一，它帮助我们理解和解释了许多重要的现象和规律。
一、空间对称性空间对称性是指物理系统在空间变换下保持不变。
在三维空间中，常见的空间对称性有平移对称性、旋转对称性和镜像对称性。
1. 平移对称性：物理系统在空间平移下保持不变。
例如，一个自由粒子在空间中运动时，其动能和势能在空间平移下保持不变。
2. 旋转对称性：物理系统在空间旋转下保持不变。
例如，一个均匀的圆盘在绕其对称轴旋转时，其物理性质保持不变。
3. 镜像对称性：物理系统在空间镜像变换下保持不变。
例如，一个球在经过镜像变换后，其形状和物理性质保持不变。
二、时间对称性时间对称性是指物理系统在时间反演下保持不变。
时间反演是指将时间t变为-t，即将物理系统的演化方向反转。
时间对称性原理表明，物理定律在时间反演下保持不变。
1. 动力学时间对称性：物理系统的演化方程在时间反演下保持不变。
例如，牛顿第二定律F=ma在时间反演下仍然成立。
2. 热力学时间对称性：热力学系统的热平衡状态在时间反演下保持不变。
例如，一个封闭的热力学系统在达到热平衡后，其热平衡状态在时间反演下保持不变。
三、粒子对称性粒子对称性是指物理系统在粒子变换下保持不变。
粒子变换是指将一个粒子变为另一个粒子，例如将一个电子变为一个中子。
粒子对称性原理表明，物理定律在粒子变换下保持不变。
1. 电荷守恒：电荷在粒子变换下保持守恒。
例如，一个粒子和其反粒子的电荷之和为零。
2. 弱力相互作用：弱力相互作用在粒子变换下保持不变。
例如，一个粒子在弱力相互作用下可以转变为另一种粒子。
四、规范对称性规范对称性是指物理系统在规范变换下保持不变。
规范变换是指改变物理系统的规范场，例如改变电磁场的规范。
规范对称性原理在量子场论中起着重要的作用。
1. 电磁规范对称性：电磁场的规范变换不改变物理系统的物理性质。
量子电动力学
量子电动力学引言量子电动力学（Quantum Electrodynamics，简称为QED）是研究电磁相互作用的量子理论。
它描述了电荷之间通过光子相互作用的基本过程。
QED是一种量子场论，它是量子力学和相对论的结合体，能够解释微观粒子在电磁场中的行为。
基本原理1. 电磁相互作用在经典物理中，电磁相互作用由麦克斯韦方程组描述。
然而，当我们考虑到微观粒子的量子性质时，经典电动力学就无法很好地描述实验观测到的现象。
因此，我们需要一种更加精确的理论来描述电荷之间的相互作用。
2. 量子力学量子力学是一种描述微观世界的理论。
它将粒子的位置和动量描述为算符，具有离散的能量谱。
在量子力学中，我们用波函数来描述粒子的状态，并用概率分布来描述其测量结果。
3. 相对论相对论描述了高速粒子的运动和相互作用。
在经典物理中，时空是绝对的。
然而，相对论告诉我们，时空是弯曲的，并且不同观测者之间的时间和空间测量是相对的。
4. 量子电动力学量子电动力学是将量子力学和相对论相结合的理论。
它通过量子场论的形式，描述了电荷粒子与电磁场之间的相互作用。
在QED中，电荷粒子通过相互交换光子来相互作用。
主要理论1. 量子场论量子场论是一种描述粒子的理论。
它将粒子视为场的激发，并用场算符来描述粒子的产生和湮灭过程。
在量子场论中，我们用拉格朗日量来描述系统的动力学，并通过路径积分的方法计算物理过程的概率。
2. 费曼图费曼图是用来描述粒子相互作用的图形表示方法。
在费曼图中，粒子被表示为线，而相互作用过程则通过线的连接和顶点来表示。
费曼图是计算QED中各种过程的重要工具。
3. 量子电动力学的重整化量子电动力学中存在一些发散的问题，如自能发散和顶点发散。
重整化是一种处理这些发散问题的方法，它通过引入一些调整参数来消除发散，从而得到有限的物理结果。
实验验证量子电动力学的预测已经经过多年的实验验证。
其中最著名的实验证明是精确地测量了电子的磁矩。
这些实验证明了量子电动力学的准确性和可靠性。
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空间和粒子动力学基本原理黄国有广西北海剑桥研究中心电子邮件：hgyphysics@摘要本文通过总结现在流行的空间和粒子的流行模型的优缺点，介绍宇观系统论中的空间和粒子的质磁模型，主张自旋是粒子和相互作用形成的关键。
同时对历史上出现过的主要宇宙模型进行评述。
关键词：空间，粒子，波动，宇宙模型1 宇宙空间组成的流行模型空间的本质历来是哲学和科学中争论的重要问题。
古希腊德谟克利特的原子论认为，所有的物质都是由原子组成的，原子之外则是虚空，这是牛顿绝对空间概念的始祖。
中国古代王夫之的元气学说则认为世上万物都是由阴阳两种元气形成的，宇宙空间充满着这种元气，除了这种元气之外宇宙再也没有其它成分。
这种朴素的宇宙一元论思想可认为是以太模型的始祖。
现在流行于物理学中的空间模型主要是牛顿的绝对空间（虚空）模型和以太模型。
牛顿认为空间是独立于物质而存在的客观实体，这种绝对空间模型直到现在也还没有足够的理由加以彻底否定。
以太模型则是法国数学家和哲学家雷内-笛卡尔（Rene Descartes）首先提出来的，他认为空间充满了一种叫做“以太”的特殊物质，普通的物质就是在这种特殊的以太中存在和运动的。
另一种流派是把空间与物质联系起来，认为没有物质存在的虚空是不存在的。
首先提出这一观念的是爱因斯坦，他设想空间是引力场的一种特殊状态。
现代物理学则趋于认为空间是量子场的基态，即能量最低的状态，量子场的激发态形成各种物质粒子和物体，量子场的退激导致物质的消失。
绝对空间模型认为物质独立于空间而存在和运动。
以太模型的观点比较多，最早的模型认为宇宙中充满巨大的以太旋涡，是这种旋涡携带行星绕太阳运动，无数旋涡聚合成各种大小的物质充满整个宇宙空间。
引力一般被认为是以太对物体的压力和作用。
当时已知的磁力以及地球与物体之间的引力以实物则用物质与以太的直接接触作用来解释。
现在以太说仍然是宇宙空间和基本粒子学说的一个重要的流派。
法拉第引入电场和磁场的概念后，人们开始认为空间应该是由连续的场组成的。
基于法拉第场的概念，麦克斯韦假设以太是一种不可压缩流体，他用流体动力学模型写了一个方程组。
汤姆森和其它一些人设想原子结构是一种涡旋运动，电子发现后，拉莫尔也认为电子是一种以太结构。
以太流体中的原子或电子涡旋观念在1905年遇到了一些严峻的问题，其中之一是涡旋运动的消散问题，另一个困难是电磁场以极大的速度（光速）在这种流体中传播，如果以太流体的属性与物质类似的话，以太对电磁波的弹力接近钢的弹力，所以这样高的速度是不可能的。
在以太说的这些问题还没有克服的时候，爱因斯坦在相对论中用速度矢量描述空间，这样，作为空虚概念的空间在相对论中没有了地位，相对论的建立和流行使以太说逐渐沉寂。
纵观当今物理学流行的空间模型，我认为牛顿的绝对空间的地位并没有受到彻底的动摇，因为空间广延性几乎是一种共识，“物质之外是什么”这一问题我们显然无法简单地回答说“什么也没有”，如果这样的话等于我们承认了虚空，也即是承认了牛顿的绝对空间的存在。
量子理论认为空间是量子场的基态的观点更不明确。
首先，量子场本质是什么？真空激发产生粒子，粒子的质量从哪里来？要么质量守恒定律失效了，要么它再假设一种具有负质量的虚粒子，使质量守恒定律在数学形式上成立。
这样，空间本质的问题不但没有解决，反而增加了许多主观臆想的如虚物质一样的新概念，使空间的本质问题的解决更加遥远了，所以，我对量子场论对空间本质的解释感到不满意。
相反，基于中国古代朴素元气理论的以太说却有一定的合理性。
这种学说自然承认空间是一种独立的客观实在体，有一种基本的元气充满整个空间，元气的凝聚形成粒子，组成粒子的元气消散于宇宙空间时导致粒子的消失。
尽管这是一种没有获得实质性发展的朴素的思想，但它包含的物理意义是深刻的，譬如说，如果元气是有一种具有一定质量的物质形态，这物质产生消失的解释不会违反质量守恒定律。
可见，元气说绝不会是象有些人认为的那样只是古人的简单猜想而已。
元气说或者以太说也没有否定牛顿的绝对空间的存在，相反，元气或以太等是以绝对空间为载体的。
我主张牛顿空间加元气或以太的基本模型。
但空间中的元气或以太到底是什么？它们如何能够构成物质？这就是需要我们解决的问题。
在我的宇观系统论体系中，这种充满宇宙空间的元气或以太就是物质最基本的衰变过程所辐射和吸收的组成物质的最基本的元素，我把这种物质的最基本的元素称为质磁波子。
宇宙空间的质磁波子的涡旋运动形成基本粒子，基本粒子通过自身的衰变和逆衰变反应产生各种相互作用。
2 基本粒子的标准模型在标准模型建立以前，人们认为基本粒子是一种质点状的实物结构，并且认为粒子所带的电荷和表现的磁距都是一个整数1，中子曾经被认为没有磁性的，但实验测得的质子磁矩为5.6个单位核磁子，中子磁矩为-3.82个单位核磁子。
近代实验探测表明，质子、中子内部存在点状结构部分，它们独立地拥有一定的动量和角动量，所谓的基本粒子并不是人们相象的一样是质点状的不可再分的基本结构。
1964年盖尔曼提出夸克模型，他认为基本粒子由夸克组成，如：一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成（图2.1）。
质子中子图2.1 质子和中子的夸克模型近代高能实验证实夸克共有6味，分别称为上、下、底、顶、奇、粲夸克。
每味夸克有三种颜色（这里的“味道”和“颜色”都是夸克表现出的两种属性的通俗命名，就象电性称为电荷一样）。
6种夸克，6种轻子（电子、μ子、τ子及其相应的中微子）和4种规范粒子（光子、中间玻色子和胶子）一起组成物质世界（图2.2）。
光子是电磁场的量子，胶子是色场的量子。
胶子和光子都是质量为0、自旋为1的粒子，它们被称为规范粒子。
轻子属于费米子，遵循费米统计规律和泡尔不相容原理，即不可能有2个电子处于同一量子状态下。
光子、胶子、Z子和W子是内禀自旋为1波色子，它们遵循波色-爱因斯坦统计规律，即在低能态或基态下大量粒子可以处于同一量子态。
图2.2 构成宇宙物质大厦的砖石在标准模型中，两个电子(同种电荷)通过碰撞(散射)和交换光子产生斥力作用。
正负电子对(异种电荷)则可以通过碰撞和堙灭形成一个Z 粒子(所以表现为库仑引力)，然后衰变为一对正反夸克对。
即电磁力通过交换光子产生，弱力通过交换W 子和Z 子产生，强力通过交换胶子产生。
电磁相互作用对每个人来说都已经非常熟悉,因为它们与可见光和电波有关，电磁学是电子产业和通讯产业的支柱物理学理论。
电子和轻子都可以通过电磁力发生作用。
强力在原子核内部把电磁排斥的质子和中子聚合在一起。
只有夸克通过强力发生作用。
弱力被认为是与核放射有关的相互作用，它表现出一些其它三种力所没有的特殊的对称性。
与电磁力和强力明显不同的是，一种粒子和它的反粒子的弱力规律是不同的(电荷共轭C 不守恒)，一个散射过程和它的空间影像的弱力规律是不同的(宇称P 不守恒)，一个散射过程和它的时间反演的弱力规律也是不同的(时间反演T 不守恒) 。
所有的夸克和轻子也可以通过弱力产生作用。
标准模型与其说是一种理论体系不如说是一种高能实验数据的总结，能元素周期表体现原子的组成和结构一样，标准模型体现的是基本粒子的组成和结构。
把光子，胶子Z 子和W 子认为是力的携带者并没有充足的理由，所以，实际上并没有解释各种力产生的原因，也没有解释基本粒子产生的原因，它只是对已知粒子进行了归纳和分类成基本粒子的“周期表”。
所以，标准模型还不是统一场理论模型，真正的统一场论理论应该自然而合理地解释自然界所有的力和基本粒子的特征，而不应该只是用现成的实验测定数据。
它必须能计算所有粒子的质量、轨道半径以及所有相互作用规律。
3 宇宙空间的质磁自旋模型质磁自旋结构模型是宇宙空间和基本粒子的基本模型，这是一个统一所有物质规律的模型。
在这一模型中，宇宙空间充满着物质基本衰变反应辐射的质磁波子，质磁波子是宇宙中唯一的传递力的粒子，它不受引力的作用，但它占据着宇宙的绝大部分的质量（90%以上），使宇宙成为一个高速流动性的非牛顿流体系统。
虽然质磁波子不受引力作用，但宇宙系统存在压强，所以它将受到宇宙系统压力的作用，宇宙系统的压强等于系统边缘处的压强并处处相等。
另外，因为磁力是由系统自旋运动产生的与自旋角动量和科里奥利力有关的相互作用，作为组成物质的最基本元素的质磁波子虽然不受引力的作用但却受磁力的作用。
在宇宙系统压力场和系统自旋产生的磁场（磁旋等效原理）的共同作用下，质磁波子产生涡旋运动而形成基本粒子。
基本粒子之间通过质磁衰变可逆反应对质磁波子的辐射和吸收产生各种类型的相互作用，基中的万有引力是基本粒子吸收质磁波子引起的动量变化而产生的切向加速度的反映，电磁力则是自旋粒子辐射和吸收自旋的质磁波子引起的角动量变化而产生的径向加速度的反映。
这样，充满宇宙空间的质磁波子与实物粒子之间以及实物粒子之间建立了整体上的联系和统一。
这种联系和统一是通过粒子的最基本的衰变反应来实现的。
宇宙系统的总质量是恒定的，前面的章节已经精确地计算出为kg 53106.1 。
质磁波子在受激发的情况下产生涡旋运动就形成了正反粒子，表现出正负电荷属性。
正反粒子相遇时涡旋运动消散导致粒子湮灭，涡旋中的能量密度在堙灭时向空间中的质磁波子气体中的波动传播就是光波。
可见，空间中的质磁波子在一定的条件下受激发产生涡旋运动形成粒子，粒子的组成成分和质量都来源于空间中的质磁波子。
粒子涡旋消散导致粒子堙灭时质量并不是消失了，而是变成了空间中的质磁波子的质量。
所以，量子理论系统中的虚物质是不存在的，它仅是漫长的物理学发展过程中出现的虚构的数学论场模型中的又一个自圆其说的虚构而已。
宇宙空间中的质磁波子涡旋为什么能成为稳定的基本粒子？这一问题不难解决。
首先，自旋粒子内部的强大的万有磁力的作用使任何向外运动的成分发生偏转而始终保持自旋状态，所以，质磁涡旋在独立存在时不会消散。
其此，角动量守恒这一严格不变的规律使得质磁涡旋粒子具有一定的大小值、质量值和电荷值，这是由质磁波子作为唯一的力传递粒子的特殊性确定的，因为质磁波子不受引力作用，磁力和系统的压力都垂直于它的运动方向，这使得它的切向速度永远保持为光速值，也就是说，在质磁涡旋中各部分的自旋线速度相等，都等于质磁波子的传播速度C，受角动量守恒定律的严格支配，涡旋半径不能随意扩大或缩小，它仅随系统光速速度C的变化而变化。
在结构上，基本粒子的结构和宇观星系的结构是相似的，区别仅在于维持这种结构的动力学来源上。
由于质磁波子在粒子旋涡外空间的无限渗透性，宇宙系统的压强产生的压力在宏观物质和宇观星系的层次上都没有表现。
在宇观星系中，是万有引力、万有库仑力和万有磁力与星系旋涡的离心力构成平衡的动力学系统（具体内容参考第12章星系动力学基本原理）。