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如果我的理论被证明是正确的,则量子力学和相对论都与牛顿力学一致,物理学理论将实现前所未有的大统一。 下面的相关内容,若感兴趣,请到网上下载完整公式图文版:http://prep.istic.ac.cn/docs/1181313018547.html> 5 粒子的自旋波动 波粒二象性
光的波粒二象性和微观粒子的量子特性被认为是背离经典的,量子力学的核心是描述物质波的演化方程,然而,人们一直弄不清为什么粒子具有波粒二象性和量子化特征。实际上,这都由粒子的自旋引起的。自旋的粒子在运动中实际上就是一种波动,我们把粒子自旋引起的波动称为粒子波,或自旋波。可见,粒子的自旋使粒子既是粒子也是波,表现出波粒二象性。 考虑自旋粒子上的一个点,它的波动方程为 粒子自旋波是横波,如图5-1所示。 图5-1 运动中的自旋粒子 由于电磁相互作用是由粒子的自旋引起的,经分析发现,当电磁场加速粒子时,粒子的平动速度和自旋速度是同步增加的。粒子的运动遵循下面的规律: 粒子运动定律1:在电磁相互作用中,粒子的平动速度和自旋速度总是大小相等的。 根据角动量守恒规律,粒子的质量m,半径R,动量P和角动量L的关系为: 粒子波的周期是粒子自旋一周所需的时间,设粒子的自旋速度为V,则 粒子的波长为粒子在一个周期的时间内走过的距离 设 粒子运动定律2:所有实粒子的自旋角动量大小都相等,并且始终保持守恒。 粒子波的频率为周期的倒数,即 设 是粒子的能量,则 可见,粒子波和光波遵循相同的动力学规律。 粒子运动定律3:粒子的半径与它的速度成反比,当粒子受电场的加速而速度增大时,粒子的半径将减小。 该定律由(5-2)式给出给出证明如下 在历史上,德布罗意曾经类比光的波粒二象性提出了物质波的概念,在量子力学中,物质波是一种几率波,是大量粒子表现出的统计结果。粒子波不同于德布罗意的物质波,粒子波是单个粒子运动时表现出的一种的波动结构,它由粒子的自旋运动产生。当然,也可以说物质波本质上是粒子波,只是人们以前没有了解它的本质,错误地用几率波解释粒子的微观行为。因此,我们应该从粒子的自旋波动出发,重新建立准确地描述粒子微观过程的新的量子力学。 6 粒子的能量
(5-9)式表示的是粒子的总能量,它是粒子的平动动能与自旋动能之和。 虽然平动动能和自旋动能都是我们熟悉的机械能,但粒子的自旋动能实际上是磁能,粒子的平动动能实际上是电能,电磁能和机械能本质上是一样的。 根据粒子运动定律1,粒子的平动动能和自旋动能相等,其中平动动能(电能)为 自旋动能(磁能)为 对以光速运动的粒子来说总能量为 这是我们熟悉的质能公式。在原子裂变和核聚变反应中,能量是以光速运动的粒子携带出去的,辐射的能量符合(6.4)式的关系。质能关系完全可以用牛顿动力学规律作出解释。 由于粒子的能量包括自旋动能和自旋动能,当我们把粒子从速度 我们知道,如果粒子不存在自旋运动,引力对粒子所做的功等于粒子平动动能的增量,引力所做的功只是(6-5)式所示的一半,但实验结果表明,即使是在低速的情况下,(6.5)式也是正确的。也就是说,粒子的自旋效应即使是在低速的情况下也是严格成立的。 7 测不准关系
测不准关系是量子力学的核心,在量子力学中具有特别重要的地位。实际上,测不准关系不过是人们忽略粒子自旋运动的结果,当人们用宏观平动的观念测量粒子的运动时自然会发现粒子行为与经典物质规律的差别。根据粒子波规律,以动量为例,在粒子相互作用过程中,粒子的角动量会转变为动量或者体现在粒子的动量上,人们测量粒子动量与经验关系的差别在测量方法和仪器没有任何误差的情况下的最小值显然是粒子的角动量。用 我们知道,这正是海森堡的测不准关系。 同理,人们对微观粒子能量的测量误差至少是粒子的自旋动能,即: 频率是时间的倒数,用 这正是测不准关系的能量时间测不准的形式。 归根到底,量子力学中的测不准关系是人们忽略粒子自旋运动的结果。在考虑了粒子的自旋结构和运动后,量子力学中的测不准关系就不存在了。可见,微观粒子的世界仍然是具有确定关系的、经典的世界。微观粒子的行为仍然遵循牛顿动力学规则。 哥本哈根学派把测不准关系归结为测量仪器与粒子相互作用的不可控制性,这种观点是不正确的。用远隔实验的关联性来解释测不准关系的矛盾更是错误的,这种错误的观念导致了多世界解释一类严重背离物理学规律的学说,使量子力学进一步陷入主观唯心主义的泥潭而无法自拔,对后来物理学理论的发展造成了极其严重的不良影响。 .................................. 10 粒子的自旋效应
我们已经知道,自旋是粒子波粒二象性、量子化和测不准关系等量子效应的根源,实际上,自旋还是相对论效应的根源,在考虑了粒子的自旋运动之后,量子力学和相对论都回到了牛顿力学体系中。下面证明相对论效应实际是粒子的自旋效应。 粒子之间的引力是通过粒子的衰变平衡从环境吸收某种微粒(质磁子)产生的,对在相互作用中处于相对静止的物质来说,衰变辐射的速率等于逆衰变吸收的速率,粒子的质量保持不变。如果粒子逆着引力方向运动,引力对粒子做负功,粒子的速度将减小,能量降低,粒子的衰变辐射速率大于逆衰变吸收的速率,粒子的质量将减小。当粒子顺着引力方向运动的时候,引力对粒子做功,粒子的速度增大,能量增加,粒子的衰变辐射速率小于逆衰变吸收速率,粒子的质量增加。当粒子的衰变辐射速率大于逆衰变吸收速率时,粒子的寿命将缩短,反之,当逆衰变吸收速率大于衰变辐射速率时,粒子的寿命延长。粒子质量增大、寿命延长等相对论效应并不是由参考系之间的相对运动引起的,而是通过相互作用实现的。 前面已经论证过,粒子的平动速度和自旋速度总是相等的。在相互作用过程中,粒子对质磁子的吸收引起平动速度增加的同时也导致自旋速度的增大。在粒子衰变辐射和逆衰变吸收质磁子的反应中,物质的质量、能量和角动量都是守恒的。我们分析粒子相互作用过程中的质量变化,这了方便,我们选取相互作用前与粒子一起运动(包括平动和自旋)的参考系作为初始参考系,这时,粒子相对于该初始参考系来说是静止的,初始动能和自旋动能均为零,初始角动量也为零。注意,我们研究的仅仅是粒子质量的变化与平动速度之间的关系,为了不至于混淆概念,即使是速度相同的情况下我们也必须区分粒子的平动速度和自旋速度,以便能够在质速关系中将自旋速度消去,为此,我们设粒子的静止质量为 质量守恒关系给出 能量守恒关系给出 在(10-1)、(10-2)和(10-3)三式中消去自旋速度u即得粒子平动速度为v时的质量与静止质量的关系为: 根据粒子能量公式(7.1),当我们把粒子从静止开始加速到速度V的时候,我们必须提供的能量为 决定粒子寿命的因素是粒子的能量,由于在相互作用中吸收了比静止粒子更多的能量,粒子的寿命自然获得了相应的延长,上式给出高能粒子的寿命与静止粒子的寿命之间的关系为 以上简单的推导结果表明,洛仑兹变换描述的是粒子自旋粒子的相互作用规律,它遵循物质世界的三大守恒定律:质量守恒、能量守恒、角动量守恒。参考系之间的相对运动不会改变粒子的相互作用关系,因而也不会影响粒子的质量和寿命。相互作用引起的质量变化和时间的变化是存在的,但相对论所描述的由参考系之间的相对运动表现出的相对论效应是不存在的。 粒子的自旋衰变相互作用是粒子质量增大和寿命延长的真正原因,是粒子的衰变平衡向逆衰变吸收方向移动导致粒子质量增加和寿命延长。粒子的自旋衰变相互作用是相对论效应的根源,在考虑了粒子自旋衰变相互作用后,相对论效应回归到原有物理理论可以完全解释的范围内。自旋不仅是连结牛顿力学和量子力学的桥梁,也是连结牛顿力学和相对论力学的桥梁。 ※※※※※※ 黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t'=tsquart[(C-V)/(C+V)].时间秒的变化导致了可变光速C'=Csquart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l'=lsquart[(C-V)/(C+V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率.超光速C=2ZM/r |