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第一章 量子引力理论和量子宇宙奇点理论 §1.1 提出疑问 正如牛顿苦思一个似乎天真的问题,苹果为什么会掉在地上?最终发现了“万有引力”,笔者对一些人们熟视无睹的现象提出疑问,太阳的引力为什么这么大?是因太阳的质量大;那太阳是由什么构成?太阳是由氢氦原子构成。很明显太阳总质量等于其内原子质量之和。在太阳中,强核力、电磁力、弱核力时刻在与引力抗衡(在本文中“引力”即是指“万有引力”,下同),而且强核力、电磁力、弱核力三者之和必须等于引力,星体才不致被引力压塌,才能维持太阳的稳定(强核力又称强力,强相互作用,电磁力又称电磁相互作用,弱核力又称弱力,弱相互作用)。强核力、电磁力、弱核力产生向外的力,引力产生向内的力,四者的对抗形成长期平衡,即“引力=强核力+电磁力+弱核力”。强核力、电磁力、弱核力都在原子之中,那引力也必然存在原子中,那太阳的引力等于其内每个原子输出的引力之和。 在宏观宇宙中,我们已证实在引力、强核力、电磁力、弱核力四者中,引力是最强大的,它在四种宇宙力中始终占主导地位,在它的作用下形成星系团、星系、太阳系、恒星、行星,它使得千亿颗恒星绕着银河中心旋转,它将太阳束缚成炽热的火球,它使得我们每个人能生存于地球上,它使得宇宙万物能够存在。 引力在宏观宇宙中始终占主导地位,宏观物质是由微观物质组成,宇宙中的主角“恒星”、“行星”都是由原子构成,那引力必然存在于原子之中,而且每个原子的引力等于该原子内的强核力、电磁力、弱核力之和。 从恒星到白矮星、中子星、黑洞的演化中,我们可以看到引力在与强核力、电磁力、弱核力的对抗中,逐步取得阶段性胜利,并最终将强核力、电磁力、弱核力与引力统一,成为纯引力的黑洞。 引力是宇宙最强大的存在。宇宙中的恒星、行星都是引力与强核力、电磁力、弱核力对立统一的平衡体,它们构成了可见的宇宙。为什么这种在宇宙占主导地位的引力一到人类居地的地球的微观物质中就失踪了呢?这只不过是人类的认知水平问题,引力无处不在。 人们将引力排除在微观物质之外,认为引力在微观物质中可以忽略不计,必将重蹈“地心说”的覆辙,两者都是以不科学的观测手段作出了错误的判断。 按照现有原子理论的逻辑,如果将太阳分割成无数个篮球大小的物体,那这些篮球大小物体的总引力就变得只有强核力的1/1040,这显然是荒谬的。合理的推论是:太阳是由原子构成,强核力、电磁力、弱核力都存在于原子中,那引力也必然存在于原子中,且引力等于强核力、电磁力、弱核力之和。原子中也确实存在这种引力,只不过因人们过去不了解引力的性质,将这部分吸引力归到了强核力中,实际上强核力只是一种强大的斥力。 原子所拥有的引力与强核力、电磁力、弱核力相当,原子就是一种引力与强核力、电磁力、弱核力相互对抗的平衡体,在无干扰的环境中,这种平衡可以保持1033年以上。 我们知道能量是守恒的,当宇宙进入黑洞期,宇宙原有的强核力、电磁力、弱核力都已与引力统一,也就是说宇宙中引力子的能量总和即是宇宙总能量。引力怎么可能象过去认为的那么小。引力是宇宙最强大的存在。 §1.2 传统原子模型存在致命缺陷 其致命缺陷在于:原子中的质子带正电,电子带负电,质子的电荷与电子的电荷大小相等而符号相反,电荷的数值为4.8033×10-10静电单位=1.6022×10-19库仑,电子的电荷-4.8033×10-10静电单位=-1.6022×10-19库仑;传统原子模型中,是正质子间的库仑静电斥力对抗质子间向内吸引的强核力,而且核聚变必须在超高温高压下才能实现,说明正质子间的库仑斥力大于质子间的强核力,起码两者力量接近。以上说明了质子与电子之间的正负电荷大小相等,那么由负电子包裹着的原子就不可能组合成分子,因为原子的表面都是同性相斥的负电子(参见图1.2.3,表1,彩图32),想让两个原子靠近都需要用核聚变的超高温高压,这显然是荒谬的。这是传统原子模型的致命缺陷之一。 实际上正质子间的库仑斥力根本无法与强核力抗衡,那原子核就失去力的平衡,原子核会进一步向内塌缩,原子彻底毁灭。 如果说原子核是靠质子、电子间的库仑静电吸引力(R) 束缚住光速运行的电子(见图1),那么负电子之间产生的库仑静电斥力(H),就必然使外围电子飞离原子,多电子的重原子就不可能产生,因为负电子间的距离比正质子与负电子间的距离近得多,且正、负电荷大小相等,这是致命缺陷之二(参见表1)。 正质子间的库仑斥力根本无法与强核力抗衡,两块0.5克的永磁铁之间的排斥力远小于1克铀(235U)裂变释放的强核力,8×1010焦,相当于2.5吨煤的燃烧热。同时与斥力对抗的强核力应该是一种向内的吸引力,实践证明,强核力是一种向外的力,由强核力主导的核裂变、核聚变产生的力都是向外的。 要证明强核力、电磁力、弱核力是三种直线向外的力,太阳就是一个最明显的例子,太阳内原子的强核力、电磁力、弱核力时刻与向内的引力对抗,不仅支撑着太阳不向内塌缩,而且时刻向外直线辐射光子、中微子,我们先不管原子内的强核力、弱核力、电磁力如何在短距离内开始发力,它们对外界施加的都是直线向外的力。直线向外辐射的电磁波是电磁力产生的,直线向外的放射性衰变是弱核力产生的,激烈向外爆发的核聚变、核裂变是由强核力产生的。 要证明引力是一种弧线向内的力,很简单,在银河系等稳定星系中,无数恒星都在银河中心黑洞引力场中的引力子拉曳下呈弧线向内运行,旋涡星云也是在原恒星引力场的引力子拉曳下呈螺旋向内运行。如果消除地球自转,空中物体会在地球引力场的拉曳下呈弧线向下落向地面。 卢瑟福在1924年发现原子核附近存在一个电势很大的势垒,它像一个顽固的堡垒一样阻挡着外来粒子的轰击,他发现一个粒子在势垒之外较大距离时,它与原子核之间的静 电力遵守库仑定律,即与距离的平方成反比,但是在接近势垒时,静电力不再遵守库仑定律,而是斥力急剧增大,并与距离的四次方成反比,这就是“强核力”。弱核力也表现为一种斥力,它的作用范围在10—15厘米左右。众多实验表明,强核力、电磁力、弱核力是三种不同量级的斥力,如果原子内只有这三种力,那原子早已分崩离析。正象太阳如果没有引力就会炸散一样,从原子构成的太阳中我们可以看出,在原子中时刻制衡着向外的强核力、电磁力、弱核力的就是无所不在的“万有引力”。 如果强核力是一种向内的吸引力,那太阳就不可能向外辐射能量,而是向内塌缩,原子弹、氢弹就不会向外爆炸,而是向内缩。 过去人们发现原子中必须存在一种强大的吸引力,才能使原子核聚合在一起,因当时人们不了解引力的性质,所以让“强核力”担负了不可思议的“使命”,在极小距离内,强核力同时被描绘成即是一种斥力,又是一种吸引力,这就象一台涡轮喷气发动机,发动机前半段的涡轮产生向后的推进力(吸引力),而后半段的涡轮却产生向前的推进力(斥力),这样的发动机是不可能存在的,同样,这种强核力是不可能存在的。而且认为强核力是引力的1040倍,但这种理论一放到宇宙中就会立即崩溃,由原子构成的可见宇宙中的引力强于强核力。如果引力真的这么小,那太阳内部10千克氢核聚变产生的强核力就能将太阳炸散,或者在太阳中心放置一枚50万吨级氢弹就能将太阳炸散,这显然是荒谬的。实际上两个原子核之间距离为(0.8-2)×10-15米时,原子核之间吸引力属于原子核引力场,强核力只是一种单一的强大斥力,即两个核子之间的距离小于0.8×10-15米时那部分强大斥力。太阳内部每秒钟有6亿吨氢转变成氦,释放的能量相当于每秒爆炸900亿颗百万吨级(4.2×1012J)的氢弹,每年用掉2×1019kg的核燃料,但是相对于太阳的总质量2×1030kg,还是一个小数。束缚这样大的核聚变炉,需要多大的引力?相当于多少个“托卡马克”(Tokamak)磁约束核聚变装置的能量,试想在地球上要束缚住一枚装有10千克核装药的氢弹需要多少能级的“托卡马克”装置。如此强大的引力是传统引力理论和原子理论无法解释的。 在恒星中,反斥方(强核力、电磁力、弱核力)通过辐射高能光子来对抗“集成引力场”向内旋转收缩的引力子流(参见彩图4.7.10)在大质量恒星中,反斥方只能加快核聚变速率,来抵抗强大的引力,因此恒星的质量越大,寿命越短,最终必将是引力获胜。 传统原子理论认为原子核是靠库仑静电力束缚光速运行的电子,而且遵循平方反比的库仑定律,即库仑力的大小与距离的平方成反比。现在我们可以用下列实验来证明传统原子模型的致命缺陷,用几十个相同大小和磁性的球形永磁铁代表正质子和负电子,因为两者电荷相同,符号相反,永磁铁之间的同性相斥相当于负电子间的库仑斥力,永磁铁之间的异性相吸相当于正质子与负电子之间的库仑吸引力;另外用一些球形木代表电中性的中子。用这样方法立即就能发现正电原子核对外围负电子的库仑静电吸引力远远小于相邻的负电子之间的库仑斥力(参见图1);我们知道,电子每秒围绕原子核旋转10万亿圈,那些相邻层面的负电子之间每秒都会相遇很多次,那么,多电子的重原子就根本无法存在,由此可见传统原子理论的致命缺陷。 在两个原子之间,存在着多种斥力,其中最直接的是原子外围负电子之间的库仑斥力,第二是正电原子核之间的库仑斥力,原子核中的强核力、弱核力也产生斥力。在单个原子内正电原子核与负电子之间的库仑吸引力相互持平,本不应出现负离子,即正电原子核已无力束缚一个多余的负电子,但这种情况是很常见的,所以它们之间肯定有一种未知的强大吸引力。要使原子结合成分子需要克服上述斥力,在没有引力的传统原子模型中已无法提供这种强大的吸引力。但在笔者提出的加入“万有引力”的原子模型中,一切问题迎刃而解。笔者进一步指出,“引力”是两个原子间的主要结合力,即化学键的主要成分;原子之所以能组合成分子、细胞、生物体、行星、恒星等宇宙万物,原子间的引力起着至关重要的作用。因为强核力、电磁力、弱核力是三种向外的力,如没有引力产生向内的力形成平衡,大至天体,小至原子都早已分崩离析。 原子中的电子除轨道运动外还自旋,原子核也自旋,这与天体的运行何其相似,太阳系就是一个超级原子模型,它们都受到同一种力的控制,那就是引力。 人们对引力存在极大的错误认识,如果原子中的电磁力真象过去认为的是引力的1038倍,那太阳就不可能诞生,更不可能产生核聚变,因为两个原子间负电子库仑斥力(M)使它们根本无法靠近(参见图1.2.3,表1,彩图32)。实际上,主星序恒星的引力等于强核力、电磁力、弱核力之和,且最终必将战胜后三者。人们错误地用小物体形成的“化合引力场”与大天体的“集成引力场”相比,这两种引力场存在很大差异,在小物体中由于内部压力小,原子中的引力主要用于束缚强核力、电磁力、弱核力,辐射到原子外的引力子本来就很少,且引力场作用范围只相当于5-20个原子直径,这在原子组合成分子的过程中有很大作用,由于引力子的高穿透性,很难被目前的仪器测得。而在大质量天体中,情况完全不同,由于天体内部压力大,温度高,原子处于电离态,原子核引力场不用再束缚电子,且巨压可以束缚部分强核力,因此每个原子核引力场可以将多余的10-30%的引力子输出,形成球形的“集成引力场”,这种引力场辐射的引力子可以束缚住很远的物体。 §1.3 宇宙存在三级量子 恒星、中子星、黑洞、宇宙奇点四者之间存在体积、能量、质量、密度方面的巨大差异,可以断定它们是由三种不同量级的量子组成,恒星由原子组成,中子星由粒子(中子)组成,黑洞由引力子组成,宇宙奇点由奇子组成。从宇宙奇点看,引力子、粒子、原子都有一种泡沫结构,我们对其中的原子泡沫已很熟悉,从中子星向黑洞、宇宙奇点反推上去,粒子、引力子的内部还是很空旷的。 由于目前的科技水平所限,我们无法在人工实验室中分离出电子、光子、夸克、引力子的亚结构,但却可以利用宇宙天体这一天然实验场,用大量的原子或粒子或引力子构成的天体来研究物质的亚结构。当恒星塌缩成中子星,既可知中子是原子的构成材料之一,这是我们已知的。当中子星塌缩成黑洞,既可知引力子是中子等粒子的构成材料之一,黑洞是纯引力天体,是纯引力子的世界,当吞噬了宇宙大部分物质的宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,既可知奇子是引力子的结构材料之一,黑洞奇点和宇宙奇点在能量、质量、密度、温度方面存在极大差异,且黑洞奇点产生向内的力,宇宙奇点产生的是巨大的向外爆发的力,所以,引力子和奇子不可能属于同一级量子。 构成宇宙万物的原子之内是很空旷的,原子核的直径约为原子直径的十万分之一,相当于标准足球场中心的一粒大豆,电子相当于足球场外围的几粒沙子,请大家切记原子与质子的大小之比,这种真实差距将凸显传统原子模型的致命缺陷(参见图1,这种对比实验最好到足球场去做,图中的原子与原子核大小之比已严重失真)。当一个太阳质量的恒星死亡后,被自身引力压缩成直径10公里的中子星,这时星体的主要成分是中子,如果该中子星不断吸引空间物质,当达到一定质量时,会被自身引力压缩成极小的黑洞,这说明与中子同类的粒子之内也是很空旷的,在黑洞中任何粒子都被压缩成更小的量子――引力子。黑洞里有什么?起码有它自己,大量的引力子。 恒星的平均密度是1gcm-3,当恒星塌缩成白矮星,其平均密度是107gcm-3,由电子的简并压力和引力相平衡。质量大于1.2个太阳质量的白矮星不可能稳定,电子和核内的质子组合成中子,成为中子星。中子星的密度为1014gcm-3。中子星靠中子简并压来支撑。质量大于3个太阳质量的中子星不可能稳定,会进一步向内塌缩,成为黑洞。 电子与中子的简并压力实质上是一种与引力对抗的斥力,是反引力场的一种体现。 在中子内,既有强核力、弱核力,又是由正质子与负电子聚合而来,因此中子是强核力、电磁力、弱核力的聚合体,在中子星内,上述三种力聚合到中子内与引力作最后抵抗,也就是说在中子星中强核力、电磁力、弱核力已逐渐走向统一。 原子、粒子、引力子都有一种泡沫结构,支撑这些泡沫的关键因素是速度,电子的光速支撑着原子泡沫,而引力子级物质必须以超光速运行才能维持以光速运行的光子、电子等粒子级物质的结构稳定,而奇子必须以超超光速才能维持引力子泡沫的结构稳定。 原子的直径约10-8厘米,电子的直径约10-16厘米,由此反推上去,引力子的直径约10-24厘米,奇子的直径约10-33厘米,与普朗克尺度相当。 将太阳压缩成一个直径2.95公里的球体,就成为黑洞,这时中子泡沫被压碎,没有什么力量能阻止它进一步向内塌缩,如果按引力子的实际体积,一个太阳质量黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为10-2厘米的球体。 如果将地球压缩成一个直径8.9厘米的小球体时,就成为黑洞,如果按引力子的实际体积,地球黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为8.9×10-8厘米的球体。 由原子构成的地球之内是如此的空旷,那我们看到的世间万物是什么?是电子以接近光速围绕原子核运行所形成的幻象。 作为宇宙最强大的、无所不在的引力的载体—“引力子”—是必然存在的,由于引力子只产生一种弧线向内的力,一种引力子不能组合出各种粒子(图7.8.9,在§1.8中),必然还有一种与引力子同级的物质产生相反的力,才能支撑住粒子泡沫,当溯源到宇宙大爆炸之初(10-43秒),引力是最先生成的,根据对称性原则,与引力子同时生成的必然还有一种同量对称的反引力子,它是反引力的载体(参见图55,在§1.11中),这些反引力子不可能消失,那现在它们又在何处?要回答这个问题,就要看引力时刻在与谁抗衡着,无疑是强核力、电磁力、弱核力,它们的载体是各种粒子,由此可知反引力子和引力子是所有粒子的结构材料,强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来,所有粒子都是引力与反引力对立统一的平衡体。 从黑洞与宇宙奇点之间巨大的质量、密度、能量、温度差异看,宇宙奇点中的奇子是引力子和反引力子的结构材料之一,但一种奇子不可能组合出引力子与反引力子这两种性能差别很大的物质,引力子产生弧线向内的力,反引力子产生直线向外的力,根据对称性原则,以及从奇子的子代(引力子、反引力子)和孙代(各种粒子)的性质和结构中可反推出奇子有两种:正奇子和反奇子。正奇子产生直线向外的力,称为“正奇力”,反奇子产生弧线向内的力,称为“反奇力”(参见图39.40,在§1.8中)。引力子中的反奇子略多于正奇子,即反奇力大于正奇力,使引力子总体上产生弧线向内的力,即“引力”;反引力子中的正奇子略多于反奇子,即正奇力大于反奇力,使反引力子总体上产生直线向外的力,即“反引力”;因此一个引力子产生的引力等于其内的反奇力减正奇力,一个反引力子产生的反引力等于其内正奇力减反奇力。正奇力与反奇力不能独立存在,只有同时存在这两种相互制衡的力,才能形成稳定的引力子、反引力子,才能形成稳定的宇宙万物。 正奇子、反奇子没有结构,是一种类点能量(点状能量),只是运行轨道不同,在黑洞的巨大压力中,反引力子中的部分正奇子会改变运行轨道,成为反奇子,从而使反引力子转化成引力子。从体积为0的“宇宙奇点”看,奇子有两态,一种是有形的正、反奇子,一种是无形无体积的“数学奇子”,一种信息态,代表能量“E”,信息是无形无体积的,当宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,正、反奇子在极大的引力惯性作用下,融合成无体积的“数学奇子”,正奇力与反奇力统一成“奇力”,也就是说,所有的宇宙力在宇宙奇点中都统一成一种力—“奇力”,宇宙万物统一成一种能量,并且形成新的宇宙大爆炸,宇宙新的轮回。“物质、能量、信息”是宇宙中同一事物的三个面,物质即是能量,物质中同时包含各种信息,即“物质=能量=信息”。 §1.4 所有粒子都是由反引力子和引力子构成,强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来 正负电子对撞时先转化成一个虚光子,如果对撞能量比较低,则虚光子将变成一对正负电子或一对μ子,如果能量很高,虚光子会变成一对正、反夸克,当能量刚好达到某个矢量粒子的质量附近(称为该矢量粒子的产生阈)时,正反夸克对会形成束缚态,如果能量再高则共振态不会形成,正反夸克会背对背地飞离开来。 质子组分的夸克与另一个质子(或反质子)中的反夸克转化生成虚光子,然后虚光子产生一对轻子,这个过程刚好与轻子对转化产生夸克对相反。 光子可以由正、反质子或正、反电子相撞转化而成,反过来,光子相撞也可以转化成正、反质子或正、反电子,同时正、反电子可转化成正、反中微子,上述过程都是可逆的,而且介子、超子等所有不稳定粒子都会衰变成光子或中微子,所以组合成光子、电子、中微子、夸克、质子、中子及所有不稳定粒子的结构材料都是相同的,那就是反引力子和引力子。 各种粒子就象放在不同大小的杯子里的水,将两个不同杯子里的水(两个粒子)倒在一起就能形成另一杯或两杯水(另一种或两种粒子),反引力子和引力子就象水中的原子,这与在核聚变、核裂变中的原子相互转化类似,原理相同。粒子不可能是物质的最基本单位,物质的最基本单位有一个必要特征:无论怎样撞击它都不会转化或破碎。而粒子间的相互转化非常频繁。 强核力、弱核力在原子核附近的发力机制属一种短程力,但这种短程力对外界产生影响时,都全部转化成长程力,以光子为载体,如太阳辐射的巨大能量主要来自强核力。所以可以视强核力、弱核力、电磁力都有一个从短程力向长程力转化的过程,这种短程力表现为在原子内的发力机制,将原子比作一把枪,枪内使用同一种火药,但火药量不同,点燃火药方法不同(相当于强核力、电磁力、弱核力的不同发力机制),但射出的子弹都是相同的,光子就相当于枪内的子弹。 传递强核力的π°介子,传递弱核力的中性玻色子(Zº)都会很快衰变成光子,π+与π- 碰撞会转化成光子,W+与W-碰撞也会转化成光子,而传递电磁力的也是光子,因此在光子中,强核力、电磁力、弱核力是不分的,是统一的,π±、πº、光子、W±、Zº是反引力与引力对抗中的不同态。光子可以生成正、反夸克,正、反电子,正、反夸克可以生成正、反质子、中子及其它重子,正、反电子碰撞可以生成正、反中微子,也就是光子中的反引力可以分化成强核力、电磁力、弱核力。 |