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光子是物质的最基本粒子 冼卓鹏? 广东省佛山市三水区 提要：利用熵增加原理、推导出组成物质的最基本粒子是光子，并进一步说明光子的物理特性、物理常量影响着宇宙的物理规律与物理常量。关键词：光子，基本粒子，信息，熵，静质量，大统一物理。? ? 1、前言 ? ??当今物理学界仍在不断寻地找物质的基本粒子，但基本粒子是什么？人们现在仍难以作出正确的回答。在易经里，我们知道：太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生宇宙万物。而太极者，无极也。这不就是零物质吗？我们知道光子的静质量是零，若这零物质是光子，那么光子不就是“最基本粒子”吗？我们知道无限小的极限是０，那么基本粒子的极限不就是光子吗？ ??? 同时，现在物理学家们又正在努力寻找宇宙的物理规律、物理常量，努力寻找物理的大统一理论。若我们确定了什么是最基本粒子，那么这最基本粒子的物理规律、物理常量就应与宇宙的物理规律、物理常量有着必然的联系。??? 现在的超弦理论被部分人认为是大统一理论，一个能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。在弦理论看来，弦是宇宙物质组成的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、夸克、中微子都是它的不同具体形态。到现在为止，弦理论还只是一种假说，人类尚未观测到基本的弦。超弦论的实验验证和证伪存在着极大的困难，由于那些额外维度的空间被卷曲得如此之小，必需建造一个尺度大如银河系的粒子加速器才行。??? 基于数学领域的哥德尔不完备性定理，在任何公理化形式系统中，总存留着在定义该系统的公理的基础上既不能证明也不能证伪的问题。也就是说任何一个理论都有解决不了的问题。因此，大统一物理不是包含所有各分枝物理的理论，而是各分枝物理的共同部份、基础部份。他应是简单的、优美的。??? 现本人试图从光子的角度为基本粒子、大统一物理的研究提出一个方向。本文是建立在旧有的理论（相对论、热力学定律）基础上的一个新的推论，而不是建立在一个新的假设之上。　 2、信息的量化 ? 香农(Claude E.Shannon)指出，信息是对体系的统计描述的一种性质，是体系的一种基本属性，即它们的组织化程度的度量。香农证明的一个基本定理表明，一个体系的信息含量等于对该体系的完备的统计描述进行编码所需的二进位数最少位数。一个体系的信息所反映的是其可能的存在状态的量值。量度信息的单位是比特（bit）；一比特信息是两个相等的可能性之间决定一个所需的信息量。如某个体系有2r个可能的存在状态，那它的信息就是r比特。 对可能的存在状态的观测受测不准原理、测量水平等所制约，不同测量水平所测量的信息记录是不同的。在一个完全封闭的系统里，可精确地描述出大量的态，我们常称之为微观态。在量子力学里，这就是系统可能的量子态。这些微观态根据粗粒化区分的不同性质，分类聚集到一块儿（可称之为宏观态）。在一给定宏观态中的微观态可以看成是彼此等价的，所以我们通常只关心微观态的数目。 同时，不知道一团物质的终极组成部分或其最深层次的结构，我们就无法计算其终极信息容量，也无法计算其香农熵。但是，我们可以找到能计算其信息容量的最深层次的结构。按照微型化技术目前这样快的发展速度，我们可以设想将来某日夸克能被用来存储信息，也许是一个夸克一比特。 ? 3、香农熵 ? 香农熵反映了在一个随机试验（或随机变量）的不确定性。一个随机试验可用： 　表示。 其中1,2,…..,n为可能发生的结果，pi为i发生的概率。X的不确定性大小取决于n的大小与pi分布的均匀程度。这个不确定性是(p1 ,p2 ,…,pn )的一个函数，记为H，它具有如下性质： （1）对称连续性，即H(p1 ,p2 ,…,pn )是(p1 ,p2 ,…,pn )的对称连续函数； （2）H（0, 1）=0； （3）如q=pn+pn+1 则 H(p1 ,p2 ,…,pn ,pn+1 )=H(p1 ,p2 ,…,pn-1 ,q)+qH(pn/q ,pn+1/q)。 通过数学的推导，得香农熵： log的底我们取2，H(X)的单位是比特（bit）。 如（X，Y）为二元随机变量，取值为(x ,y )，x=1 ,2 ,…,m ，y=1 ,2 , …,n　；联合概率分布为pij ，则联合熵为： 称H（Y｜X）＝H（X，Y）－H（X）为Y关于X的条件熵，它表示条件不确定性。当Y不依赖于X时，即X、Y相互独立时H（Y｜X）=H(Y)，得： ?H（X，Y）= H(X)+H(Y) 从概念上来说，热力学熵和香农熵是等价的，当香农设法量化一条消息中的信息时，他自然而然地得出了一条和玻尔兹曼一样的公式。玻尔兹曼熵所代表的不同组成方式的数目反映了为实现某种特定组成方式所必须知道的香农信息量。 4、熵和信息的一个守恒定律 ? 熵和信息有一个守恒定律，就是一个体系