引言

    近代的量子场论取得了不少成就，但也遇到了不可克服的原则困难——发散困难。发散困难的根源在于无穷多自由度。虽然近年来在电磁相互作用的领域中，己经发现了可以避免量子电动力学发散困难的‘重整化’方法，但是仍然没有从根本上克服发散困难，而只是将困难向后推迟了一步。正如Dyson、Noffe等人的研究得出[1][2]，当进行了‘重整化’以后，虽然微扰计算的每一项不再发散，但是整个级数仍旧很可能是发散的。Ландау 等人的研究更得出[3][4]，在量子电动力学中，经过‘重整化’以后，电荷的数值应该等于零，否则电子的质量为无限大。这充分暴露了点电荷模型的根本缺陷，也说明了一般的点相互作用理论困难的普遍性。至于Feynman和Gell-Mann所提出的普适费米弱相互作用理论以及强相互作用理论中所包含的发散困难，则显然还不能用‘重整化’的方法来避免。量子场论作为基本粒子的理论有其合理的内核，它如实地反映了波-粒二重性矛盾对立面统一于客体(量子场)的事实。但也有其不合理的方面，它采用质点和点电荷的模型，从而又从根本上否定了基本粒子内在矛盾对立面的存在。一个理论中有着自相矛盾的观点，使其必然遇到困难。作者与周绍武、黄管乐的研究得出：波-粒二重性是客体内在矛盾的对立面，粒子性是客体趋向于占据无限小时-空体积成为一个点的特性，波动性是客体趋向于占据无限大时-空体积的特性。客体内在的波-粒二重性的对立统一，使之不可能是一个几何点。而采用质点和点电荷的模型，就是否定基本粒子的内在矛盾的存在。量子场论把物质与时-空割裂开来，认为量子场是盛在时-空大容器中与时-空无关地运动着的，这种对待物质与时-空的观点是与辩证唯物主义的基本观点背道而驰的。尤其是量子场论把物质也割裂得支离破碎，其相应于每一种基本粒子各自引进一种量子场，但其各种量子场相互联系的只是外部的相互作用，而没有内在的关联，而且各种基本粒子的物质内在属性则不具有统一性，这也是违背辩证唯物主义关于物质的统一性这一基本原理的。事实上，已经发现的较稳定的三十多种基本粒子之间，不仅普遍存在着相互作用而且普遍存在着相互转化的现象，有力地证明了物质的统一性这一辩证唯物主义的基本原理。应该有统一的基本粒子理论，来概括一切基本粒子现象的规律。建立基本粒子的统一理论有不少尝试，但是由于没有正确的哲学思想指导，已有的尝试都不免以失败而告终。已有的尝试之所以失败，其根源在于沿用广义相对论的物质观。在广义相对论中，把引力场这种物质看成是时-空的度规，其强调了物质与时空的不可分割性是对的，但把物质(引力场)看成是弯曲的时-空而与时-空等同起来，这是违背辩证唯物主义的基本观点的。H.Weyl沿着Einstein的思想，引入规范不变几何学[5]，企图进一步把电磁场这种物质也看成是时-空的度规，以建立引力场和电磁场的统一场论。Weyl引进的非黎曼几何学的概念尽管十分美妙，并导出了场方程，但仍然没有导致成功的理论，更没有得出有实际意义的结果。Th.Kaluza也曾企图建立一种几何，其中引力势和电磁势共同决定时-空的结构[6]。Kaluza与Weyl不同之点仅在于Weyl建立的是非黎曼几何，而Kaluza则通过改变维数来增加空间度规张量分量的数目。他假定除物理上的时-空四维之外，还存在没有直接物理意义的第五维。所谓的射影几何学中也采用了相似手法，射影几何中用n +1个齐次坐标表示n维空间，把(n +1)个齐次坐标值具有相同比值的全部射影点看成是“同一点”。其引进比n维空间多一维的坐标，主要用意在于增加度规张量的分量的数目，而没有指出它反映了什么样的物理意义。在O.Veblen、Hoffmann和Pauli的统一场论[7] [8]中都应用了与射影几何学相同的原理，特别Einstein和Mayer对Kaluza理论的推广而建立的一种射影理论[9][10]，则直接地把物理空间看成是四维的。与引进了五维张量的计算的同时，却没有引进五维空间和五维坐标系。他们引进的第五维完全只是作为建立新型张量分析的一种手段。Kaluza的五维理论和一般的射影理论对于修正广义相对论似乎是一个很吸引人的思想，但它没有导致新的场方程，更没有解决理论物理学中尚未解决的任何问题。在许多的统一场论的尝试中，都经常遇到难以进行量子化的困难。如Heisenberg所建立的基本粒子理论的统一场方程[11]，至今还没有找到能使他的理论量子化的妥善方法。最根本的问题还在于，作为真正有效的统一的基本粒子理论，应该描绘出电磁场、引力场、电荷、质量等物质基本形态的直观图像，应该建立起客体波-粒二重性的直观图像，更应该解决基本粒子静质量的分布和核力与核结构等问题，并且应该回答为什么弱相互作用宇称不守恒的问题。可是近代一切统一场论的尝试中，不仅没有解决这些近代理论物理中没有解决的问题，而且几乎是很少触及到这些根本问题。当我们对基本粒子的统一理论作更高的要求，它就应该能统一宏观领域中起主要作用的引力场、微观领域中起主要作用的强相互作用(π介子)场和弱相互作用场，以及宏观、微观领域都起主要作用的电磁场，而且还应该能够在宏观与微观现象之间架起桥梁、系上纽带。事实上，在宏观的天体运动与微观的基本粒子运动之间有很多相似的地方。值得注意的是，基本粒子在弱相互作用下的运动规律与宏观天体在弱的引力相互作用下的运动规律的相似性，不难看到极小的基本粒子与极大的天体在弱的相互作用下都表现出宇称不守恒的特性。李政道-杨振宁[12]、Ландау [13]、Salam [14]的二分量中微子理论得出中微子的运动有纵向极化的特性，而星系、星云的运动也有类似的特性，大家熟知的太阳系的运动就是有动量与角动量平行(对右手坐标系)的纵向极化性。在弱相互作用下，基本粒子的结构似是各向异性的、非球对称的形状，而对于平均温度极低的星系、星云来说，其物质分布也是各向异性的、非球对称的形状。如太阳系、银河系和总星系都是扁平圆盘状，又如基本粒子具有反常磁矩，特别是电中性的中子与Λ⁰超子具有反常磁矩，与此相应，中性的天体(如金星、地球等)亦具有磁矩。看来似有一条红线贯穿宏观与微观，它好像就是宇称不守恒这一普遍规律。基本粒子在强相互作用下，相互作用能大，与之等效的‘扰动温度’高，宇称不对称被掩盖。但正如王淦昌、王祝翎等的实验研究得出，在有奇异粒子参加的强相互作用中宇称还是可能不守恒的[15]。而对于宏观天体，如太阳和地球因其温度高，其结构的不球对称性也是被掩盖了，使天体呈现各向同性的球状。但严格说来地球还是椭球形状。看来李政道、杨振宁在研究微观领域中发现的弱相互作用宇称不守恒这一规律[16]，不仅适用于微观的弱相互作用，这己为吴健雄的实验所直接证实[17]，而且适用于宏观的弱相互作用，甚至可能适用于强相互作用，即宇称不守恒可能是自然界中非常普遍的规律。宇称不守恒的直接意义是空间反射变换不具有不变性，即P定理不成立。由Pauli证明了CPT定理的普遍成立[18]，Ландау 提出粒子与反粒子的复合反演理论认为CP定理成立。这样一来解释为什么宇称不守恒就有两种可能性：一是空间的非镜像对称，二是粒子与反粒子构造的不对称。通常人们都愿意采纳第二种解释。考虑到宇称不守恒的普遍性，它不仅适用于微观过程，而且适用于宏观过程。那么我们还是宁可接受第一种解释。因为纵使承认了粒子与反粒子构造的不对称性是宇称不守恒的直接根源，但要回答为什么在我们四周的空间中(至少在太阳系中)粒子数量总是比反粒子数量具有绝对压倒的优越地位这一问题时，恐怕又得回到我们四周空间的特性上来。当我们承认时间-空间是物质的存在形式这一辩证唯物主义基本原理，则对于空间(物理真空)会具有非镜像对称性就不是不可理解的了。而且承认了空间的非镜像对称性，那么，空间也就不一定是各向同性的。再认为空间不但是非镜像对称而且是非各向同性的，则星系、星云物质的非球对称分布和星系运动的纵向极化性就是很好理解的必然现象。像太阳系中绝大多数天体顺着同一方向旋转着、前进着就不再是偶然的现象，而是由空间的特性规定了的必然的现象。
    已有的太阳系起源和演化的假说，从早期的康德、拉普拉斯到近期的费森柯夫、施密特、魏扎厄尔、特·哈尔等都用一些自己臆想的特殊原始模型作为讨论问题的出发点或前提。我们不能不问为什么组成太阳系的物质最初会那么巧合地按照原始模型分布呢?他们谁也不能回答这样的问题。要勉强回答这一问题必然只好去求助于上帝的安排了。所以，从特殊原始模型出发来研究太阳系起源不是根本解决问题的办法。当我们从宇称不守恒的本来意义出发，认为空间的非镜像对称是宇称不守恒的直接根源，而一切客体的运动都不能脱离空间，则微观现象与宏观现象之间就直接建立起了桥梁。以此思想出发建立起来的理论，有理由大胆期待它将对基本粒子的反常磁矩根源和基本地磁场起源给出统一的解释。本文就是以空间的非镜像对称和非各向同性作为建立量子旋进论的基本思想之一，使得量子旋进论是宇称不守恒的微观与宏观统一的理论。再考虑到物质与时空有着不可分割的联系，但物质与时空又不是等同的，进而引进统一的不可分割的五维的时间-空间-旋间。其中第五维(旋间)反映物质的基本形态，它是独立于时间-空间的一个自由度，而不是Einstein所认为的不能成为独立自由度的时-空“弯曲”的度规。正如时间与空间是不可分割地相联系着的组成统一的四维时-空，但四维时-空的时间仍是独立于空间的自由度，与不能把时间看成是空间的几何度规一样，物质的基本形态(如引力场)也不应该看成为时-空的度规。在技术上，由于引入五维的时-空-旋，也使描述客体运动规律的数学表述得到了极大的简化，克服了像广义相对论中出现的度规张量等形式的繁杂的运算困难。更考虑到客体内在波-粒二重性矛盾的对立统一，在量子旋进论中摒弃了形而上学观死抱不放的点模型，从而能方便地将时-空-旋量子化。量子化后的时-空-旋是由有限大小的一份一份的基元组成，具体的客体的自由度也就成为有限的。这样一来就克服了现有量子场论基于无限多自由度的发散困难。也正因为抛弃了点模型，使得基本粒子静止质量的分布等问题能够顺利地被解决。

 一、量子旋进论的基本思想与运动方程