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21世纪物理学两朵乌云被中国解决
叶眺新 【摘要】 宇宙总质量(100%)≌重子和轻子(4.4%)+热暗物质(≤2%)+冷暗物质(≈20%)+暗能量(73%)。我国的天时、地利、人和，是21世纪物理学两朵乌云，能被我国所解决的基础。 【关键词】暗物质 暗能量 泰勒桶 里奇张量 里奇辐射 （一）21世纪两朵乌云解决提前披露的原因 宇宙总质量(100%)≌重子和轻子(4.4%)+热暗物质(≤2%)+冷暗物质(≈20%)+暗能量(73%)。 其中暗物质和暗能量被称为21世纪现代物理学和天文学晴朗天空中的“两朵乌云”。 与此相关的还有超光速和希格斯粒子等问题。美国和欧洲已分别于2006年和2008年开展了暗物质、暗能量的研究计划。2009年3月18日，我国国家“973”计划项目“暗物质、暗能量的理论研究及实验预研”也在北京启动。解开以上方程式中暗物质和暗能量等数据的分配之谜，诺贝尔奖获得者李政道院士说是人类向21世纪科学史的大挑战，将会导致一场新的物理学革命。 但正如20世纪物理学的两朵乌云“以太”和“黑体谱”，引领的20世纪的物理学发展，很快就在20世纪初被最终导致的相对论和量子论的诞生所解决一样，如今的21世纪物理学两朵乌云的暗物质和暗能量，也很快被中国发展起来的“大量子论”和“21世纪弦学”等方法所解决。但实际在我国已经进行了近半个世纪的准备。事情是因2011年末的“季灏-陈绍光问题”大讨论，陈绍光教授指责季灏先生把“相对论与牛顿力学能混合应用”，直接涉及彭罗斯和佩雷尔曼的里奇张量与里奇流的研究，才引起我们提前披露的。 2004年四川科技出版社把陈绍光教授的《引力起源与引力红移》一书出版，据《深圳特区报》2010年3月12日报道，１９３６年出生于江西宜春，１９５９年北京大学物理系毕业，在江西宜春计量所一直致力于理论物理和实验物理研究的陈绍光，１９７８年引起邓小平同志的高度关注，指示相关单位给予充分的支持；自此，被调入江西省科学院，并在清华大学、江西省科委和江西省科学院三方合作支持下，长驻清华大学专心研究了12年。１９９７年退休来到深圳，在深圳市民营企业家的帮助下，２００３年整理完成该书并出版了的。 陈绍光教授书中有一个重要的观点，叫做“量子旋进论”，是用“非点”模型的量子旋进论挑战“非点”的弦模型和夸克模型，原稿完成于1964年6月10日。在他出书之前的2002年，四川科技出版社也曾出版过我们的《三旋理论初探》一书，内容属于圈量子三旋论的数学及其应用。 所以讨论中我们指出，如果说只是“非点”这一点，层子论也是“非点”论。从夸克到弦论，“非点”的发展是量子圈环和量子球体在竞争。弦论的发展是超弦，即开弦和闭弦兼备。夸克从量子色动编码看，基础也是量子圈环的自旋，而不是量子球体的自旋，才具有多色粒子态。因此最后归结到圈量子引力理论，是“非点”之争的指向。正是在这一研究上，在1959年创立的“三旋理论”领先弦模型和夸克模型；在改革开放后，三旋理论从1983年开始在铅印刊物发表论文，到2007年已经出版《三旋理论初探》和《求衡论---庞加莱猜想应用》等5部专著和100多篇论文。当然陈绍光的量子旋进论不简单是“非点”。 陈绍光教授是根据李政道-杨振宁1956年，发现弱相互作用下宇称不守恒在1957年提出二分量中微子理论，得出中微子运动的自旋与动量总是平行的，采取螺线形上升的方式，受到的启发。认为最原始的物质运动形式，是采取旋进方式，以四维的空间-旋间与时间又组成统一的不可分割的五维空间或五维的时间-空间-旋间，分为左旋进量子和右旋进量子两种基础形式的。 |
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（二）21世纪两朵乌云被解决的主要方法
1、生命领域的生物也大致分为植物和动物两类，以此分野出发的结合结构域射影物理学，从牛顿力学开始，确实存在位移是平移和圆周运动的两大类的不同。数学是从条件推出结论。这也是逻辑的力量和要求。但仅是数学成立，只类似机器人，并不是类似进化了的人。例如，数学如果以“速度”描述运动的快慢，那么涉及的纯数学和物理的标度、度规和规范，都会进化。这正是人们拭目以待新的时空定义出现在中国的第一步。因为速度等于位移和发生此位移所用时间的比值。 1）物理学中提到的“速度”一般指瞬时速度；而通常所说的速度都是指平均速度。在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度（即时速度）相等。瞬时速度是指运动物体经过某一点或在某一瞬时的速度。平均速度是物体位移跟发生这个位移所用的时间间隔之比。速度由于是矢量，有大小和方向，所以平移与圆周运动不同。当然，平移和圆周运动也有平均速度与瞬时速度的区别。21世纪初爱因斯坦的相对论，把光在真空中传播的速度定为物体运动的极限速度，从而把数学引向进化数学之路。因为圆周运动已经把速度概念又引向线速度和角速度的分类。角速度把时间概念，引向固定周期的描述，使极限速度神秘起来。 2）线速度是质点（或物体上各点）作曲线运动（包括圆周运动）时所具有的即时速度，其方向沿运动轨道的切线方向，故又称切向速度或圆周速度。角速度是连接运动质点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度。刚体作定轴转动时，体内有一直线始终固定不动，转动刚体上各点速度的分布规律才为线性分布。线速度与角速度之间的关系：v = rω 。在匀速圆周运动中，线速度的大小等于运动质点通过的弧长（S或△l）和通过这段弧长所用的时间（△t）的比值。即v=S/△t或v=△l/△t，反映运动快慢的线速度，V=2πR/t。 3）从上也可以看出陈绍光的旋动与平动结合结构域的理论思维有缺陷，即陈绍光如果用旋动(自旋)代替圆周运动的地位，那么从他的运动方程出发，是不可能正确推导出如Dirac方程、Klein-Godon方程、达兰贝尔方程式、Maxwell方程、Lorentz力的公式、牛顿运动定律和万有引力定律等的。例如牛顿运动定律和万有引力定律，同时涉及平移与圆周运动，牛顿万有引力方程和牛顿力学的圆周运动向心力公式一样，是以两质心间的直线距离表示的受力情况，这就只是回到了平移类似的韦尔张量微积分运算。但平移不是全部，韦尔矢量也不是全部，还有里奇张量。张志强说“时空收缩”、“时空弯曲”是虚幻，说明他没有弄懂广义相对论方程。 我们承认出生在德国的赫曼•韦尔，是20世纪杰出的数学人物。他联系微积分运算要求连续性，反之把不连续的量子距离，称为相性因子。杨振宁就是从韦尔思想发展到圆周相性，以规范场解决电磁学中虚数相性因子问题。而在力学矢量分析中，韦尔相性因子只被称为“韦尔张量”。即牛顿的平移与圆周运动结合结构域只是一种韦尔张量结构域，那么陈绍光说季灏是把相对论与牛顿力学能混合应用，陈绍光教授真懂得相对论吗？我国反相对论的人懂得相对论吗？ 2、圆周运动的数学进化和物理射影，发生在意大利几何学家格里高里•里奇（Gregorio Ricci）身上。里奇（1853～1925），意大利数学家，理论物理学家。张量分析创始人之一。 1）在微分几何中，里奇张量或里奇曲率张量提供了一项方法，由给定的黎曼度规所决定的几何究竟偏离寻常欧几里德n'空间多少的量度。如同度规张量本身，里奇张量是一个黎曼流形之切空间上的对称双线性形式。一般地讲，里奇张量是“体积扭曲”的量度；即它指出了n'维流形中给定区域之n'维体积，其和欧几里得n'空间中与其相当之区域的体积差异程度。 设 (M,g) 是一个 n维黎曼流形, 记TpM 为M 在 p点的切空间。任给切空间 TpM中的一对向量ξ,η , 里奇张量Ric(ξ,η) 定义为线性映射的迹。在黎曼几何与广义相对论中，一个伪黎曼流形(M,g)之无迹的里奇张量，在爱因斯坦场方程称爱因斯坦张量或里奇张量，有时也叫做迹反转里奇张量，是广义相对论中用来描述时空曲率的一个张量。在物理学和微分几何中，爱因斯坦张量是定义在黎曼流形上的秩为2的张量。时空的度规包括里奇张量和里奇标量。1884～1894年里奇通过研究黎曼、李普希茨以及克里斯托费尔微分不变量的理论，萌发了绝对微分学（现称张量分析）的思想。1896年发表了内蕴几何学的论文，使用了绝对微分学，进而提出缩约张量（里奇张量）的概念，这是一种协变或逆变张量的集合。1900～1911年里奇和他的学生列维-齐维塔进一步推动了这一学科的发展。然而直到爱因斯坦在广义相对论中使用了里奇理论之后，里奇思才受到普遍的重视。即体积扭曲是某种协变或逆变规则在坐标改变下的变换，并能在别处获得。 2）真空引力场为什么用里奇张量而不是黎曼张量呢？里奇张量比黎曼曲率张量描述引力场的优点是什么呢？这是因为场方程的一段是能动张量，是一个二阶张量，所以必须要找出一个和曲率有关的二阶张量来。那么四阶的黎曼张量必须要被缩并，自然就得到里奇张量了。如果是里奇标量，那么就需要和度规相乘才能得到二阶张量。所以，用里奇张量的理由是因为能动张量是二阶的。即从作用量来看，还有一个理由就是这里的动力学变量是时空度规，它是二阶的，所以从标量的作用量出发必然只能得到二阶的方程，所以就是里奇张量了。这两个张量描述空间弯曲是不等效的。不存在物质的区域可以存在引力场，是因为里奇张量描述的是物质的情况，而黎曼曲率描述的是引力场，黎曼张量只是反应时空几何，描述引力场的是度规里奇张量，是黎曼张量的缩并，所以自然会有信息丢失。黎曼张量恒为零的流形，必然是平直的。里奇张量恒为零的流形，可以完全不是平直的。在建立了爱因斯坦方程以后，可以说里奇张量恒为零的流形是“空”的，里面没有任何能量与动量。 3）李政道先生说：物理学不是数学；数学比较容易，物理更难。以上的相对论只是数学，所以很少有人读懂物理。真正从物理读懂相对论的，是彭罗斯。彭罗斯的《皇帝新脑》一书指出爱因斯坦的广义相对论方程，包括韦尔张量和里奇张量时，直观明白：韦尔张量囊括类似平移运动的相对加速度，对球面客体单向的拉长或压扁作用；这与牛顿力学的性质对应。而里奇张量囊括当球面客体有绕着的物体圆周运动时，整体都有一个纯粹向内的加速，产生有类似向心力的扩张或收缩的缩约、缩并作用。这也许类似科里奥利加速度矢量，但科氏力仅是一般的推算分析。 4）里奇张量奇妙的是，似乎已经包含了韦尔张量，即类似牛顿引力在地球的潮汐效应。 能说明射影里奇张量整体效应的，是麦克斯韦的电磁场方程：变化的电场产生变化的磁场；变化的磁场产生变化的电场。所以彭罗斯的解释是：“黎曼=韦尔+里奇”。韦尔张量，韦尔是测量类似自由下落的球面的潮汐畸变，即形状的初始变形，而非尺度的变化。里奇张量，里奇是测量类似球面的初始体积改变。这与牛顿引力理论要求下落球面所围绕的质量，和这初始体积的减少成正比相合。即物体的质量密度，或等效地能量密度（ E＝ｍｃ2），应该和里奇张量相等。 简单地说，黎曼曲率描述的是引力场，黎曼张量只是反映时空几何，描述引力场的是度规里奇张量，是黎曼张量的缩并、缩约。对这种“缩并力”，彭罗斯再解释说，爱因斯坦方程存在一个称作能量----动量的张量，它将有关的物质和电磁场的能量、压力和动量都组织在一起。他把这一张量叫做能量，爱因斯坦方程则粗略是：里奇=能量。正是在能量张量中“压力”的出现以及为使整个方程协调的条件要求，使得压力对体积缩小效应有所贡献。 那么不涉及韦尔张量吗？不是的。韦尔张量引起空虚的空间里感受到潮汐效应，爱因斯坦方程意味着存在将韦尔张量和能量相联系的微分方程的结合结构域。彭罗斯对这种韦尔张量重要性的推证，实际上是反过来又把部分里奇张量效应包含在韦尔张量中。但彭罗斯正如牛顿没有解决好韦尔张量超距的引力潮汐畸变一样，也没有解决好里奇张量的超距作用。因为物体在圆周运动的对称点，里奇张量也有类似对称超距的引力。这种作用传输是隐形的，可以是光速，也可以是超光速。 5）但彭罗斯继续阐述了里奇张量和韦尔张量这种结合结构域的产生原理。他说要理解该结合结构域，还可以射影麦克斯韦的电磁场方程电场E和磁场B的结合结构域。因为韦尔张量韦尔实际是引力场的测定；韦尔的“源”是能量张量，这与麦克斯韦的电磁场的电场E和磁场B的源，是麦克斯韦电磁场理论的电荷和电流的结合结构域的情形相似。这种观点实际是将“麦学”引向“里奇张量”和“里奇流”统一的结合结构域；这里“电荷”对应里奇张量圆周运动的“源”效应，是类似彭罗斯的“扭量球”图像。“电流” 类似“里奇流”，对应韦尔张量平移运动的“流”效应，可联系类似傅里叶级数、泰勒级数展开式变换的“孤子链”，以及隐形传输与宇宙弦。 6）电场E和磁场B，以及电荷和电流这种结合结构域中的平行性、不可分割性，好理解，因为它们客观存在。但它们反过来也射影里奇张量和韦尔张量，以及里奇张量和里奇流这种结合结构域中的平行性、不可分割性。如果你理解其中缩并、缩约这种结合结构域的不可分割性有困难，不妨映射人生或电脑的投入做类比：人的生与死是一种结合结构域；在人出生到死亡这段时间圆周域里，正如一台电脑。电脑要使用，就要充电，这只类似上电网，对应韦尔张量，是直接的；也如人要吃饭是直接的。但电脑还可上互联网，使用的价值更大。这对应里奇张量，是整体效应，其中的一切似乎都编上了密码，而且同样的东西可以是多种密码控制。例如电脑上的同样一个汉字的编码，还可以有大小、字体、颜色的编码。你只要随时在入网，在转帖、复制、打字的过程中，别人对某些字的大小、字体、颜色的编码也就容易混进你的电脑里，即使你的帖子字的大小、字体、颜色按你的想法在写字板上作过一般的处理，但如果你转贴到互联网别的论坛上，直接显示出来后，有时你会发现某些字的大小、字体或颜色变了，这就类似里奇张量的效应。 人生如电脑，你不但要吃饭，你还要入世融入社会，才能生存，这类似有入互联网的整体效应，对应社会对你会有无形的影响。也许你说使用电脑可以只上电网不上互联网，人也可以只要有吃的，逃进深山野林不入世。但这不是绝对的。电脑上电网，电网也可以和互联网融合。深山野林也会受到人类社会进程的干扰。同样直线也没有绝对的，例如地球上北半球南北向的河流，是直线，但地壳是圆的，使它的水平线不是直的；地球在旋转，使它在空间的轨迹不是直的。 |