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关于“物理基础理论”的思考
[楼主] 作者:和满  发表时间:2004/07/15 09:41
点击:250次

我们先讨论一个问题:物理学为什么需要有基础理论?

是为了内心的安宁吗?不是。内心的安宁是宗教的事情,科学从来就不是一项宁静的事业。即使我们暂时得到基础理论,其前提又是值得研究的,有科学研究就会有争论。霍金声称:万有理论(宇宙终极答案)是不可被认识到的。我认为是对的,只要人类存在,人对宇宙的探索会不断深入,会不断出现新的问题。

是为了提供技术吗?不是。提供技术的是技术研究,给技术研究提供指导的是应用研究。没有基础理论,应用理论也会发展。

我认为,基础理论有两个作用:

1 是明确各种应用理论的普适范围,使得我们具体应用时能对号入坐。不然我们只能凭经验判断适用理论,而只凭经验判断,常无法在复杂问题中准确把握。

例如,我们在地球设计基本粒子装置,用牛顿力学(机械设计)与相对论量子力学(核心设计)就足够了。我们要设计一个太空中使用的这种装置,我们无法确定,哪些运算要把引力因素考虑进去,怎么考虑。

2 是建立起更广泛的经验联系,使得我们能产生新的应用理论。例如,如果没有狭义相对论,人们没有对原子内部进行精确研究的方法,就不会有“核物理”的应用理论。

我们再讨论一个问题,现在遇到的基本理论问题是什么?我认为有两点:

1相对论量子力学与引力理论没统一。

2 现有的理论问题对某些宏观引力问题不适用。牛顿引力论的解与广相的解在某些问题中与物理事实不相符。

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 [2楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 10:35 

回复:您说的非常对.陈老师把量子力学与相对论有机统一的意义重大.
关于“物理基础理论”的思考
[楼主]  [3楼]  作者:和满  发表时间: 2004/07/15 11:00 

不准确,我认为应该是“把量子力学推广到引力研究领域”的成功尝试

1 量子力学与狭义相对论有机统一,在狄拉克时代已经完成。我们现在所说的“量子力学”如果没有特指,都是指这种成熟的量子力学。

2 引力粒子说起源于爱因斯坦后期。

3 50年代物理学界普遍接受了“物质波”这个概念,“粒子”概念变为“物质波”概念,开始出现“引力量子论”的探索。

4 “引力量子论”有好几套,在基本存在问题中都比广相优越。

5 但在陈绍光“极化屏蔽引力论”出现以前,“引力量子论”普适性存在明显问题。有些微观适用,宏观不适用,有些宏观适用,微观某些问题中不适用。

6 目前“极化屏蔽引力论”只是:a基本自洽,b未被否证,c成功做出过两个重大实验预言。只能算“成功的尝试”。做为基础理论确立,还需要经受更广泛的检验。

 [4楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 12:13 

回复:您好.陈老师量子场论严格推导广义相对论度规我可传真给您.粘贴那些公式会出错,您看一看分析

2ЭM                 2ЭM

ds 2=(1 ———)c2dt 2 -(1 ———)-1 dr 2

c2R                   c2R

 

r 2dθ2r 2sin2θdφ2                 12)        

式(12)正是爱因斯坦方程的严格解Schwarzschild度规,现在是从量子场论的式(6)导出的。式(12)所描述的“钟慢”与“尺缩”,并不是广义相对论的有曲率时-空中的真正的钟慢与尺缩,而是在平直的Minkovski空间中质量附近的钟与尺被光波校准得比远处的“慢了”“缩了”。由式(6)光子的动量-能量变化,通过量子理论的共轭量对易关系,对应于光波波长-频率的变化,再通过校钟与尺从而等效于式(12)的度规变化。式(6)是本质的,式(12)是其等效的或唯象的表示。从式(6)可导出式(12),式(12)的预言也就是式(6)的预言,式(12)的考证实验就是式(6)的考证实验。但我们不能从式(12)导出式(6)(正如能从统计物理导出热力学定律,但不能从热力学定律导出统计物理公式),因此式(6)的预言并不全是式(12)的预言,式(6)要比式(12)经受更广的实验检验。

式(6)是动量的变化率,式中的m A m B是与动量相联系的惯性质量,式(6)又表示质量m A m B 之间的由真空ν0引起的相互作用力,因此m A m B既是惯性质量又是相互作用力质量。当式(6)的真空极化压力被看成就是引力(Э≡G),则引力质量就是惯性质量,等效原理绝对成立并且内含在式(6)中。广义相对论的最基本的假设是等效原理, 等效原理的引力质量等于惯性质量是个具有物理实质内容的假设。另一个假设是广义相对性原理,即一切坐标系描述自然现象等效,这是狭义相对性原理的推广。广义相对性假设说的是数学的描述方法,而不是物理的实质内容。因此可以认为等效原理在物理层面上就等效于广义相对论。由量子场论推导出的真空极化压力公式(6)本身内含有等效原理,也就等效于从量子场论导出了物理层面上的广义相对论。换句话说,物理上式(6)完全等效于广义相对论,所不同的只是数学描述方法。为什么由式(6)和从广义相对论能推导出同一个Schwarzschild度规?其物理原因就在于式(6)中内含着绝对成立的等效原理。

多年来检验Fischbach(费希巴赫)预言的引力依赖于物质成分的实验结果全是否定的,支持量子场论预言的等效原理绝对成立。

1.4    弱作用真空极化压力就是引力

本人认为式(6)表示的真空极化压力就是通常意义下的引力,主要理由如下:1.3节中用真空极化压力公式(6)推导出了广义相对论的Schwarzschild度规;v <<c时,真空极化压力(6)式与牛顿引力定律有相同的形式 1.1节中用弱电统一理论得到了弱作用的真空极化辐射修正项f PW 与万有引力f G有同样的大小量级;真空极化压力公式(6)内含有绝对成立的等效原理,压力质量等同惯性质量,从而由式(6)加上广义相对性原理的数学假设就可建立‘真空极化压力的广义相对论’。

由此,用广义相对论的万有引力能解释的自然现象用真空极化压力同样能解释。自然界通常无法把真空极化压力广义相对论的万有引力区分开来。在自然界中观测到质量间的相互作用力又只一个,因此量子场论的真空极化压力和广义相对论的万有引力两者中只有一个是观测到的。也就是说,作为描述自然现象(质量间的相互作用力)的方法,量子场论和广义相对论可以并行地进行等效的描述,但作为真实的存在,则真空极化压力与万有引力两者不能并存。

 在两个等效的力中只能选一个作为真实的存在,本人根据假设的经済性原则、真实存在的力应该有起源、引力场的量子效应已经观察到了和从真空极化压力可推导出广义相对论这四条理由,选定真空极化压力是真实存在的:广义相对论的引力多了等效原理的假设,真空极化压力则直接由量子场论推导出来,无需任何假设。牛顿和爱因斯坦都没有回答万有引力是如何产生的,牛顿认为质量天生就具有吸引特性,彼此可以直接相互作用;爱因斯坦认为质量天生就能产生引力场使时-空弯曲,从而导致质量间有相互作用力。本人认为质量并不天生具有相互吸引的特性,而是真空ν0的碰撞和量子场论要求的ν0的均匀各向同性,使得两质量会被真空压得彼此倾向于靠近对方,表现出来好似质量间会相互吸引。若是质量处在非物理真空的虚空间中,则不会相互吸引,这就回答了引力是如何产生的问题。广义相对论是经典理论,它预言引力场没有量子效应;真空极化压力是量子场论的推论,它预言引力场具有量子效应。引力场的量子效应己在实验室中被实验直接证实:一个国际合作研究小组Nesvizhevsky等人5】将中子冷却到非常接近于绝对零度,然后用探测噐测量中子在重力场中的下落过程,他们发现中子下落时是从一个位置“跳”到另一个位置,而不是连续地下落,从而实际观测到了引力场的量子效应。这一重大发现的报告标题为《中子在地球引力场中的量子态》,刊登在2002117日出版的英国《自然》杂志上,它被中国两院院士评为2002年世界十大科技进展新闻第三项。从量子场论的真空极化压力式可推导出广义相对论度规,加广义相对性原理的数学假设还可推导出爱因斯坦方程,反推则不行。因此量子场论的真空极化压力式比广义相对论更基本,广义相对论只是真空极化压力式的唯象的表示。

真空极化压力公式(6)描述的正是通常的引力,应有Э≡

GM

G ,引入引力U,并且mm A Mm B   U ——

r

式(6)可改写成:

f f  n + f c

r

f n G m M —— m U

               r 3

 

 

M v        d U     v

f c =-G m ——  m ( —— ) ——        (13)

c r 2         dr     c

 

将引力与电磁力相比较,若f n类似于库仑(Coulomb)力,f c则类似于Lorentz(罗楞茨)力。f n虽具有牛顿引力定律的形式,但本质不同。f只适用于质奌,即使v0,也不能线性迭加。因为式(13)中的 f n不是超距作用的牛顿引力而是真空极化压力
 [5楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 12:22 

回复:看样子没出错.再试一次,没办法,本将军属现代文盲.

1.3 量子场论导出广义相对论度规

E0

应用真空极化压力公式(6)到光子有:m A=—  , v = c

c2

当光子A从远处径向地射向质奌B附近(AB最短距离为R),

v     r          r    v

r是从B指向A 有: =-— ,从而(—+ —)=0 ,使得

c     r          r    c

6)式中f 0

E I n E 0 +R f·d r E 0

v     r           r    v

当光子从B附近再返回远处时有  =— ,从而 —+ —)

c     r           r    c

r                                               r

2 m BM ,(6)式中 f =-2 Э m A  M  ———

r                                             r 3

M

   E o u t E0+R f·d r E 0 2 Э m A ————

R

 

2ЭM

E01-———)

c2R

式中,R是光子对质点B的最短距离。

由此可见: E I n E o u t 。对离质点B无穷远的观察者来说,只知道射入引力场中的光子返回时减小了能量,无法区分是进入引力场时减小的还是从引力场出来时减小的,或者按通常的想法也许是进入引力场和从引力场出来两过程减小的能量相同。在相对论中能量-动量四维矢量的间隔平方(E 2P 2c2)才是守恒量,单独的能量E并不是守恒量,因此观察者只关心他观察到的光子在引力场中的能量平方E 2的减小。当观察者不知道进入引力场和从引力场出来两个过程能量的减小是否一样时,最保险的方法是令E 2 E I n E o u t  。不管进入引力场跟从引力场出来两过程减小的能量相同还是不相同,这个等式 都是正确的,即:

2ЭM

 E 2 E I n E o u t E02 1-————)          7

c2 R

根据EhυE 0 hυ0,由式(7)光子在质量 M附近的频率υ(或周期Υ)将不同于无穷远处的频率υ0(或周期Υ0

υ           2ЭM   

 则:—— 1-————)1/2

υ0                 c2R        

 

Υ          2ЭM

   —— 1-————)-1/2  

   Υ0                c2R

在远离质量M的真空中,光子不受净力作用,其能量与动量守恒,光的频率υ0与波长λ0保持不变。基于特定的激光的频率和波长的稳定性和可重复性,现代的时间单位(s)和长度单位(m)被定义为特定激光的N个周期Υ0n个波长λ0  。再由光波的可传递性,原则上可以用一光束的周期Υ0与波长λ0校准平直的Minkovski闵可夫斯基)空间中各地的钟的速率和尺的长度。若认为光朿在质量附近的光波周期Υ跟远处的光波周期Υ0是一样的,则可以用光束将M附近的钟的速率校准得与远处的钟的速率一致。理论上校准不同地奌的钟的速率的方法是:在AB两地均置一钟摆以及光的发射与接收装置,一连续光波从A发出,由B接收,同步于A处的钟来回摆动一次(1s)的起始时刻和返回起始点时刻各发一光脉冲,两脉冲之间的时间τA1s)内A发出的光波周期数为NA个,τAN AΥA B处的钟摆在接收到第一个起始脉冲时开始摆动,当接收到第二个脉冲时若摆正好返回出发点,则根据光速的恒定不变性,B处的钟的速率τB1s)就被校准到跟A处的钟的速率τA相一致了,即τBτA 。只要B处的钟可调节,总可校准到钟速一致。

AB两地的光波周期相同,即ΥB ΥA ,则校准后B处钟的单位时间τB1s)内的光波周期数N BA处钟的单位时间τA1s)内的光波周期数N A相同,即N BN A 。实际上在质量附近的光波周期比远处的光波周期更长:ΥΥBΥAΥ0 ,从而导致质量附近钟的1sττB)内的光波周期数少于远处钟的1sτ0τA)内的光波周期数:NN BN AN 0 AB两处钟的1秒被校准得相同(ττ BτAτ0)是由光速保恒原理保证的,B处有无质量光速保恒均成立,因此质量附近钟的1秒确实等于远处的1秒:ττ0 。但是从单位时间(s)的物理定义(特定激光的周期数)的意义上来看,校钟把质量附近的时间单位τs)校小了(包含的特定激光周期数更少了):

  τ    N    Υ0             2ЭM

         ——=——=——=(1———1/2 

τ0   N 0    Υ          c2R

或者说 ,本来是能量变化使周期增大,通过校钟转换成了时间单位变小使周期增大。可以这样转换是由于,量子理中的能量与时间是一对共轭量,量子力学中的对易关系导致能量-动量空间表象和时间-空间表象可相互转换,而且两个表象描述自然现象是等效的。能量-动量空间表象描述的由量子场论(6)式导出的周期增大,当转换到时间-空间表象则成为质量附近的时间单位(s)变小致使周期增大。因为描述周期除了数值外还要有时间单位,对于处处相同的周期来说,ΥτΥ0τ0 ,当质量附近的钟的1s (τ)被校准得小于远处钟的1s (τ0),则质量附近的周期读数Υ会大于远处的周期读数Υ0 。能量-动量空间表象的观奌是,质量附近的光子能量 hυ 小了从而导致周期Υ增大,时间-空间表象的观奌是,质量附近的时间单位τ小了从而导致周期Υ增大。或者是能量小了。或者时间单位小了,可任选一个,但不能两个同时选。因为只有一个客观存在的周期增大,什么原因引起的可以有不同的看法,但每次只能取一对共轭量中的一个来描述它。从时间-空间表象的观奌看是:质量M附近的钟的1s (τ)被校准得小于远处钟的1s (τ0 ),从而任何过程(包括光传僠过程)在质量M附近的时间读数dt 将大于在远处的时间读数dt 0 ,由dt ·τ= dt 0 ·τ0有:

dt   τ0             2ЭM

——=——=(1-———)-1/2 

dt 0     τ          c2R

 

  dt   τ0             2ЭM

——=——=(1-———)1/2                              8

dt 0     τ         c2R

孤立静止质点M的引力场不随时间变化而且是球对称的,只有度规的时间分量和度规的径向空间分量会因引力场而发生变化,因此我们只需要考虑光子沿径向传播的动量-能量变化,只需要在径向方向校尺。由式7可知,质量附近光子的能量

 E

E小于远处的光子能量E 0 ,再根据光子的动量P =——,质

c

量附近光子的动量P就小于远处的光子动量P 0 ,对应于光波的波矢kk 0 ,从而质量附近光波的波长λ就大于远处的光波的波长λ0,有:

λ     E 0              2ЭM                                                                 

—— =—— =(1——— -1/2

λ0    E           c2R

由于光速保恒,质量附近的光速υλ等于远处的光速υ0λ0,同样得到:

λ     υ0              2ЭM                                                                 

—— =—— =(1——— -1/2

λ0     υ           c2R

长度单位(标准尺)u是用n个光波波长定义的,用光波波长校准各处的标准尺,则质量附近的标准尺u的长度将比远处

的标准尺u 0的长度更长:

u     nλ               2ЭM                                                                 

—— —— =(1——— -1/2  1

u 0    nλ0          c2R

能量-动量空间表象中的质量附近光子的动量P小于远处的动量P 0 ,通过校尺转换成时间-空间表象的质量附近的标准尺u的长度大于远处的标准尺u 0的长度,使得质量附近的长度读数dl将小于远处的dl 0,有:

dl 0     u                2ЭM                                                                 

—— —— =(1——— -1/2               9

dl      u 0          c2R

孤立静止质点球对称引力场的度规一般为:

ds 2eΦc2dt 2eΨdr 2r 2dθ2r 2sin2θdφ2       10      Φψ只是r的函数。无引力场时的度规为:

ds 2c2dt 02dr 02r 02dθ02r 02sin2θ0dφ02      (11)

比较10式与11式,再用8式和9式可得

dt 02      dt 0                 2ЭM

eΦ=——= ( —— )2=(1 ———

dt 2      dt              c2R

 

dr 02    dl 0                 2ЭM

eΨ —— (—— )2 =(1-——— -1

dr 2     dl             c2R

 

代入10式即得:

 

 

2ЭM                 2ЭM

ds 2=(1 ———)c2dt 2 -(1 ———)-1 dr 2

c2R                   c2R

 

r 2dθ2r 2sin2θdφ2                 12)        

式(12)正是爱因斯坦方程的严格解Schwarzschild度规,现在是从量子场论的式(6)导出的。
[楼主]  [6楼]  作者:和满  发表时间: 2004/07/15 12:48 

我不否定“能推导广相度规”这一点,而且不会遇到广相在“双引力问题”中的自洽性尴尬。

陈先生的很多观点,我早就熟悉了。可惜前人未想到“极化屏蔽”这种形式,只能在“发射”与“屏蔽”中打转转。

但并非达到这个水平就一定能成为基础理论。这个理论走向国际之后。可能别人还会提很多问题。不如我们先多找找问题,到时有准备。

[楼主]  [7楼]  作者:和满  发表时间: 2004/07/15 13:09 

注意:相对论有狭相广相之别,如果只说量子力学与相对论统一,一些人会认为陈先生做的是“老掉牙重复研究”呢
关于“物理基础理论”的思考
 [8楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 13:40 

回复:它不但具有包容性而且能直观的解释了很多相对论不能直接解释的实验和观测结果[反相者的口实]从而有力的维护相对论
关于“物理基础理论”的思考
 [9楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 13:59 

回复:谢谢纠正错误!
关于“物理基础理论”的思考
 [10楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 15:35 

回复:非常感谢您的宝贵意见!陈老师真实想法希望年青的物理学家沿着他的思路一定走向诺贝尔奖台.
陈老师年纪已大,通过这个预言使年青的学者对陈老师的理论有信心,在他的理论指导下做几个实验这是当务之急这些实验都是有理论依据.引力屏蔽效应实验,引力速度效应,引力具有温度效应.,引力耦极辐射这些实验重大意义你我都清楚.
 [11楼]  作者:qapin  发表时间: 2004/07/15 16:48 

回复:我感到很惭愧.不能提供帮助.
关于“物理基础理论”的思考

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