金日光教授：【永不忘当年钱老劝导我们“用当代科学传承《黄帝内经》医理和建立《中药本草》科学药理标准”的教导】• 四十四

最近本公众号谈到金属氮的问题时，我说到氮的原子核里有14个核子，可以构成表面积最小的原子核。但是从原子核的结合能看氮原子核的结合能（7.48V）不如氧原子核（7.98V）大。

故从这个意义上氧气量应超过氮。可是空气里的两者含量正好反过来了，对此不难理解，因为空气里的氧分子只有两个共价键，很容易引起氧化反应，可同很多金属作用成各种矿，像月球土矿里的氧含量达到约40%，但是空气里的氮分子的三个共价键（N≡N）就很难打开，所以空气里的氮就不以化合物形式存在，故在空气里的氮就显得多多。

但是这些情况都需要用严格的实测数据来检验！

不少群友们说，朱光亚、钱学森、金日光等科学家提出的宇宙形成的说法，确实体现了中国科学界对基础物理和宇宙学问题的独立思考。这一理论与主流大爆炸模型（Big Bang Theory）在核心机制上存在显著差异，值得深入探讨，具体表现在：

1. 理论核心差异

1) 能量载体不同

欧美主流模型认为在大宇宙某一个地方，有那么一个奇点，奇点有多大不清楚，也有一种说法是一个"金币"那么大，但无限高密度、高能量、高内压，经一次性爆炸，先通过夸克、胶子等离子体态，通过渐进冷却，发生相变（如电弱对称性破缺）成氢质子、中子。而朱、钱、金提到的理论，是以高能正负电子对和高能中微子对为基本载体，使整个宇宙许多地方，发生类似煤气、亚麻粉尘、金属铝粉尘一样，在宇宙大空间到处引爆，链式反应。

2) 元素合成路径

欧美标准的大爆炸学说称，核的合成（BBN）发生在宇宙诞生后3-20分钟，通过质子、中子直接聚变形成轻元素，然后扩散到465亿光年的宇宙空间（远比大爆炸时间137亿光年长，这就不知哪年哪月扩散到如此大的宇宙？除非宇宙膨胀速度比光速要快几倍！）。而朱、钱、金理论则提出，不管宇宙空间多大，处处发生高能正负电子和高能中微子撞击，先形成微夸克，接着形成质子、中子等，再聚变成各种元素的原子核，这样更接近目前宇宙空间（半径为465亿光年）的所有恒星及其原子核合成的过程。

2. 对撞机实验验证可行性

欧洲核子中心（CERN）的ALPHA实验已实现反质子、正电子合成反氢原子，没有干过由正负电子对撞直接生成重子的过程。但是中国科学院，首先在CEPC（环形正负电子对撞机）中通过针对性设计实验，得到类似丁肇中先生发现的J/Ψ粒子，其大小远超过质子、中子的质量，可见高能正负电子及其高能中微子，是有可能成为宇宙明物质的最初源头。

3. 科学哲学启示

钱老提出的"物理力学"思想强调从宏观现象反推微观机制，这与西方还原论形成有趣对照。如将煤气、粉尘爆炸的临界浓度（约60g/m³）与宇宙早期能量密度（约1e96J/m³）进行量纲分析，有可能发展新的标度律。

从未来前景看：

中国锦屏地下实验室（CJPL）正在进行的暗物质直接探测实验中，PandaX团队发现的高能电子反常信号（2023年数据）及中科院准备建更大规模的正负电子对撞机的规划，可能为这类非主流模型提供新的依据，正是使中国科学，有可能在宇宙学领域，实现新的突破。

以下是百度Al提供常见同位素的每个核子平均结合能数据（单位：MeV/核子）及相应的原子核数量（N）之间关系：

按原子数比例的对数标度（以氢为基准：H＝12.00）

用对数丰度㏒N与平均结合能（MeV/核子）：

关键说明：

1. 结合能与丰度的关系

1) 氢（H）和氦（He）丰度最高，因它们是在大爆炸时，由核子直接合成的主要产物，故不依赖结合能。

2) 铁（Fe）的结合能最高，但丰度不算最高，这是因为其需要通过超新星爆发等后期过程的合成，受到各种原子核合成路径的竞争限制。

3) 氮（N：14最小面积）和氧（O：16两个立方体）：

氧原子核的结合能比氮原子核的大，为什么？当年对此钱老作为数学博士，从立体解析几何角度说，氧原子核里16核子，相当于有两个正立方体，但是这两个立方体也能变成很有意思的结构，他说，从立体解析几何角度看，当把两个立方体分别沿对角线切割成四个三棱锥，然后重新组合成类似双金字塔的较复杂立体结构。这种结构具有独特的外观和空间特性，有可能使氧原子的结合能比单纯的表面积最小的氮原子结构大。他说，简单地说16也可以看作体心正八面体上下金字塔（共用6＋8＝14），再把2个核子分别放到上下金字塔的中心上，共用16个核子，这样比氮的结构更丰满一些，使氧的结合能比氮高些！

2. 同位素选择 各种元素都有若干种同位素，其中结合能数据大的有以下同位素：¹H、⁴He、¹²C、¹⁴N、¹⁶O、²⁰Ne、²⁴Mg、²⁸Si、³²S、⁵⁶Fe。从核子数目看出都与4有关，所以核物理学界里有一种说法：原子核是阿尔法粒子（相当于He）堆积体。

3. 单位解释

平均结合能：原子核总结合能除以核子数，反映核稳定性。例如，⁵⁶Fe的结合能为8.79 MeV/核子，是已知最高的，故铁核最稳定。按钱老看法Fe＝56＝4×14，其中14是最小表面积的球，同时钱老说是，14＝6＋8＝面心正八面体＝是最常见的上下双金字塔，所以铁原子核由这样的四个双金字塔结构，具有最高结合能是很有道理的。

趋势分析

1) 轻元素（H、He）：丰度由宇宙早期核合成主导，与结合能无关。

2) 中等质量元素（C、O）：通过恒星核合成（如碳氮氧循环、氦燃烧）产生，结合能中等但丰度较高。

3) 铁峰元素（Fe、Ni）：结合能最高。

在原子核物理界，仿照量子化学界原子核外电子的spdf轨道电子分布：2，8，8，18，18，32，32，的启发下，提出了原子核内质子和中子分布的稳定数（简称幻数）：2，8，20，28，50，82，126。

不难看出其中许多数，如

8＝2×4，

20＝5×4，

28＝7×4，

50＝48＋2＝4×12＋2，

82＝80＋2＝4×20＋2，

126＝6×21＝4×31＋2

……多数与4有关系。

但是，当年钱老，朱光亚老师及我们理工男/女都觉得这种幻数，还不能圆满地解释Fe（26＋30＝56）为何是最稳定的原子核！

当年在朱光亚老师和钱老的主持下，我们政协理工男/女也议论过原子核里核子的平均结合能与这些元素在地球上的丰度之间关系。

钱老作为数学和航天双博士，对立体解析几何学非常熟悉，他说原子核内核子的空间布局结构起很大作用，如原子核表面积，原子核里质子和中子排列方式等各种因素起综合作用。

钱老还说了铁原子核的小故事，他说，Fe有最高的结合能（8.79）其有26个质子＋30个中子，总共有

56＝14×4

＝7×8

＝最小面积球×正四面体堆积

＝四个上下金字塔的正面体堆积方式

＝八个体心正八面体放在正立方体的八个顶点上，

总之使核子间堆积非常紧密，故使铁原子核里，核子间结合力变得最大、最稳定，人的血液里铁原子就不易被宇宙射线破坏！

钱老还幽默地说中国由56个民族组成，就可以有钢铁般的团结力量，这个意义非常大！

他还说了上述其他元素的原子核里空间结构，凡是核子结合力大的都离不开很规整的各种立方体：如

4＝正四面体，

5＝体心正面体，

6＝正八面体上下金字塔，

7＝体心正八面体，

8＝正立方体等，

具体有

He（4×1），

C（4×3），

O（4×4），

S（4×8），

Mg（4×6），

Ca（4×10＝5×8），

Si（4×7），

Fe（4×14＝8×7）等等。

总之，大家可以看到钱老作为航天导弹之父，对原子核的结构问题深有理解，且对双金字塔的理解比谁都深刻。钱老离世之后，方厉远院长的研究团队念念不忘钱老的教导，不断地努力提高生命动力源里含有d电子的双金字塔结构的能量，使目前研发的源液以至能达到冷核聚变的境地。

今天先说到此。

常州《黄帝内经》当代科学解读馆