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[求助] 漫谈统一场论(1)

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henryharry2 发表于 2012-9-14 12:20:49 | 显示全部楼层

全息原理

 
最近科学家们忙着找巨型黑洞,据说找到了一个MCG-6-30-15的旋转黑洞,质量约为1亿太阳质量,距离地球约1.3亿光年。该黑洞要用Blandford理论来解释,最先是由彭罗斯提出的从旋转黑洞提取能量的想法。但是我们认为,在黑洞问题上,广义相对论与量子理论有着很明显的最低能的冲突,试想,连光都无法跑出黑洞,可是电磁力是依靠交换光子来传递的,那么带电黑洞的电力线如何穿越黑洞的视界呢?因此,从逻辑完备性的角度上来说,我们的全息原理肯定是对的,可以用最简单的形式化解这个矛盾。

我们还发现了另一个与弦理论的联系,那就是翻转变换(镜像变换)。翻转变换可以让黑洞的质量变为零,据说这是弦理论最伟大的发现,之所以如此,可能是质量为零的黑洞用到了弦理论几乎所有的数学工作,这样通过一套理论就可以将弦理论的所有数学工具串联起来。

但是弦理论的这个伟大发现有具体对应的物理现象吗?用我们的方法立刻就能够在核物理中找到证据。中子和质子之间β衰变的超选择定则便认为中子与质子之间具有镜像对称性,所以由中子到质子的β衰变其实就是一种翻转变换。当然,这意味着β衰变中,中子中的三个夸克与质子中的三个夸克之间存在镜像对称性,在β衰变的过程中三个夸克全部都在起作用,但Weinberg-Salam理论认为只有一个夸克起作用,另外两个夸克是无所事事的旁观者。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-18 14:48:33 | 显示全部楼层

宇宙自旋的证据

 
我们的宇宙自旋理论其实比大爆炸宇宙论更简单。正如想要解释同样的现象,哥白尼的日心说要比托勒密的地心说简单一样,不需要添加额外的“本轮”。我们发现,不仅宇宙、黑洞有自旋,宇宙间的万物似乎都有自旋,例如用自旋学说很容易解释漩涡星系的形成机理。众所周知,宇宙中一多半的星系是漩涡性系,目前最流行的关于漩涡星系成因的理论是美国华裔科学家林家翘等人提出的密度波理论,能够解释不少观测事实,但该理论更像是数学。

我们发现,用引力场的自旋理论更容易解释漩涡星系的形成。漩涡星系是的轴磁场很强,假如轴磁场是由Weyl引力引起的,那么与距离的反立方成正比,实际上,宇宙中的轴磁是大致均匀的,这是因为星系尺度上的引力,光子的贡献比重非常大,宇宙中光子与重子之比大约是100亿比:1。另外,当考虑漩涡星系的引力时,只能按星系盘上的重子物质计数,可是光子数的计数则要由(例如银河系)星系的直径为直径的球状体积内计数,这样无形中又增加了光子的比重。我们知道,光子的轴磁效应很强(这基本上是光线的引力偏折的逆效应)。

我们看到,生成星系的引力中,引力磁效应非常强,由此得到的推论是,漩涡星系的旋臂其实是引力磁的“磁力线”。看起来大自然很“爱美”。漩涡星系中的恒星们为了保持磁力线的连续性,放弃了个性(个性正是牛顿引力和广义相对论可以推导出的),而选择了共性,所谓共性正是漩涡星系的旋臂。这其实与狭义相对论有异曲同工之妙,假如没有狭义相对论,对于高速运动物体而言,磁力线会断裂,而狭义相对论保证了磁力线不会断裂。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-18 15:10:49 | 显示全部楼层

镜像对称性

 
由于引力会导致恒星围绕银河系中心旋转,同时引力磁场要求银河系保持磁力线连续,两种作用折中的结果,就是形成漩涡星系的旋臂。弦理论家们很关心的是镜像对称性,黑洞视界会导致翻转变换,这里弦理论不会导致广义相对论的灾难。我们还可以从极矢量与轴矢量的对偶性看待这个问题,黑洞视界无非是使得耦合常数大于1了。但是耦合常数大于1就一定意味着黑洞的中心变成奇点吗?答案是否定的,核力的耦合常数就大于1,但核力很正常。

但我们认为,镜像对称性的确可以解决很多粒子物理中的难题。以电子-μ子疑难为例,假如μ子吃进了一个牛顿引力子,按照我们的理论,牛顿引力子相当于一个中微子和一个反中微子的束缚态,也就等于吃进了一个镜像对称性。左手乘以右手还是等于1,所以从极矢量的角度来看,电子和μ子仍然没有区别。我们认为,牛顿引力子与Higgs粒子的自旋都是0,它们一定有某种内在的联系,也许它们根本就是同一种现象的两个不同方面。

似乎流代数为我们提供了证据,假如牛顿引力子与Higgs子是同一回事,那就意味着μ子吃进的不仅是牛顿引力子,而是完整的牛顿引力;同时也包括了产生引力的源——质量项。流代数给出的结果是π介子衰变为μ子比衰变为电子的几率大了40000倍,那是因为μ子的质量是电子的200倍。与牛顿引力论GM[sub]1[/sub]M[sub]2[/sub]/r平方比较,很容易看到它们之间内在的联系。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-26 14:20:16 | 显示全部楼层

引力场的量子化

 
杨振宁在《通向规范场的三条进路》一文中描述了通往规范场论的三种不同途径。其实,也有通往量子引力也有几条不同的途径,每条途径都通向相似的结论,我们就具体分析一下。

第一条途径是数学的理由。我们知道,当代数学有两大阵营,一大阵营是在拉普拉斯为代表的决定论阵营;另一大阵营是以Mandelbrot等为代表的混沌动力学阵营,这一派代表着确定性的丧失。那么,还有没有第三大阵营呢,事实上,所有的生命都属于第三大阵营,一方面它们都继承了DNA,从而是决定论的;另一方面,生命又会自作主张,有混沌行为。应该说,沿着这条途径发展下去,应该大有作为。但实际上,当你深入研究这数学的第三大阵营时,就会立刻被里面的非线性作用所困扰,眼前出现山穷水尽疑无路的困境。

但是,还有柳暗花明的一面;我们发现,我们所要探讨的数学与量子力学有着惊人的相似性。一方面,量子力学中在U过程,代表着决定论的一方面;另一方面,量子力学也有代表着混沌行为的R过程。也就是说,我们想要研究的数学很可能代表着量子力学的数学基础。证据是明摆着的,如果将生命的周期当作量子力学的相位,那么所有生命的自旋都是1/2。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-26 14:42:26 | 显示全部楼层

引力场的量子化

 
如果我们想将万有引力量子化,首先要搞清楚的是“万有”是什么意思?从极矢量量子场论的角度来说,“万有”显然是指的“万有自旋”——在极矢量量子场论中所有的粒子都有自旋。但是从牛顿的万有引力论或者广义相对论直接外推都得不到万有自旋理论——实际上这两种理论都十分排斥自旋的概念。现在剩下的唯一选择就是选用我们的数学框架。

其实数学框架是数学家早就为我们准备好的,对应于线性逻辑中的Girard空间,我们的任务是要找到这些数学算符在物理上对应着什么。我们找到了,在手征微扰论中有左手Weyl与右手Weyl算符的乘积,相当于一种乘法运算。但我们知道,在一个逻辑系统中,仅有乘法算符是不够的,必须还有加法算符。当然,对于布尔逻辑来说,有加法或者乘法算符之一就可以了,因为布尔逻辑中有排中律——也就是否定之否定,但我们现在讨论的是线性逻辑,线性逻辑中不支持排中律,加法算符就必不可少——这样才可以构成一个完整的逻辑系统。

加法算符也是不难找到的,相当于左手Weyl与右手Weyl之间的配对,并且我们立刻就发现了支持我们的证据——此即所谓的强CP破缺问题。有了加法和乘法算符,还需要两个幂算符,类似于极矢量量子场论中二次量子化的产生与湮灭算符。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-26 15:00:34 | 显示全部楼层

引力场的量子化

 
线性逻辑中有幂算符,幂算符是一种预层算符。并且我们立刻在粒子物理中找到了证据,它们相当于夸克禁闭。看起来我们现在顺风满帆,一方面有与手征微扰论中的乘法算符对偶的加法算符,另一方面我们有了幂算符;线性逻辑与直觉逻辑之间可以互相映射,这就意味着我们有了一种量子空间,我们称之为Girard-Hilbert空间,与Fock空间类似,也是张量空间。

与极矢量量子空间不同的是,现在幂算符的解释不同。但是,我们找到了一系列的证据。第一个证据来自于核物理中的G宇称,极矢量与轴矢量的对偶性相当于双重几何与单重几何的对偶性,从这一点可以推导出G宇称。第二个证据来自于夸克禁闭,线性逻辑中的幂算符具有自伴性质,现在单个的夸克不再是量子可观测量,只有核子整体才是量子可观测量。

第三个证据来自于太阳中微子失踪之谜。我们发现,极矢量量子场论界与广义相对论物理学界都有一个共同的问题,就是想当然地引入某些假设。其中的一个想当然的假设是引力会破坏重子数守恒,而在量子引力中,引力相当“尊重”核力,不会破坏重子数守恒。另一个想当然的假设是认为三种中微子都有质量,它们之间会互相转换,来解释太阳中微子失踪案。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-26 15:21:33 | 显示全部楼层

引力场的量子化

 
我们认为极矢量量子场论的第二个假设也相当无理。首先,中微子可能没有质量,距离我们17万光年远的麦哲伦云中的超新星1987A的中微子先于光子3个小时到达,如果中微子有质量,一般来说,应该比光子晚到,这充分说明,中微子极有可能没有质量。其次,即使中微子有质量,三种中微子之间互相转换也应该是被禁戒的——因为它们的质量并不相同。

按照中微子振荡的解释,就相当于正电子会莫名奇妙地变成质子,质子也可以莫名奇妙地变成正电子;或者相当于“经典物理”中的猫和狗可以互相转换。诚然,正电子和质子之间的转换也是可能的,例如在正负电子对撞机或者质子-反质子对撞机中一样。但是,对撞机中的情形相当于运用庞加莱原理的情况,首先需要对场“开根号”,其次需要质量归零。

可以看到,我们的思路与扭量理论的发展思路有许多不约而同之处。首先是“开根号”,其次是质量归一化——我们用的方法是爱因斯坦-薛定谔对偶性,但我们的方法还是比扭量理论要好一些,在扭量理论中,无质量场与有质量场是两个不同的世界,扭量理论不能回答广义相对论是如何突现出来的。在我们的理论中,牛顿引力和广义相对论是突现是没有问题的,手征微扰论相当于有质量场,而牛顿引力子或爱因斯坦引力子相当于无质量场,这同极矢量量子场论的中心法则是相同的,质量项之间通过交换引力子产生牛顿或爱因斯坦引力。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-26 15:45:07 | 显示全部楼层

引力场的量子化

 
“开根号”或许也可以解决规范等级问题,因为你将普朗克尺度开根号后大约是阿米的尺度,这正好是弱相互作用的尺度。其实,“开根号”还有更强的物理上的理由,我们的方法是马赫原理的一种实现,开根号相当于在马赫原理的基础上加上了某种质量之间的均衡机制。在小尺度上,一切都自旋或自转得非常快,质量之间稍有不平衡都会导致灾难性的后果。

实际上,我们的开根号想法得到了原子核物理的支持,中子质量与质子质量之间的差异非常小,小的质量差是必须的,否则β衰变就是被禁戒的从而也就没有原子核物理了。但是,大自然又让这种质量差小到恰到好处,这符合我们的质量均衡原理。因此,太阳中的中微子也可能与反中微子结合变成牛顿引力子而逃逸。这也反映了极矢量量子场论的一个问题,按照极矢量的说法,反中微子是中微子的反粒子,那么它们应该可以湮灭为光子,实际上反中微子是不可能与中微子湮灭为光子的,因为光子是横向极化的,而牛顿引力子是纵向极化的。顺便说一句,质量归一化的想法也是Hoyle后来提出一种(不是稳恒态)宇宙论的精髓。

万有自旋理论的直接证据还来自于旋涡星系的形成。密度波理论是一种数学方法,另外还有随机理论等其它方法。有没有更直接的物理理由呢?如果旋涡星系有自旋,那么就会形成螺旋结构;这需要将旋涡星系既看成是波又看成是粒子——仿佛我们又回到了量子力学的初始时代,不过这次针对的是大尺度结构;另一方面,星系显然不是根据其轨道量子化的。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-28 09:37:14 | 显示全部楼层

量子引力的证据

 
按照我们的量子引力论,宇宙中应该充满了引力辐射。稍微想一下也应该明白这似乎是理所当然的,宇宙中不是充满了电磁力和弱力产生的光子和中微子辐射吗?

问题是人类如何探测到它们,宇宙中也充满了牛顿引力子的另一位“难兄难弟”——暗物质粒子,人类不是也无法探测到它们吗?我们认为暗物质粒子是轴矢量的自由夸克,与牛顿引力子一样同属于纯轴矢量粒子。现在的情况是这样的,由于我们已经统一了其他三种极矢量力,所以电磁力、弱力和颜色力应该有共同的起源,一旦甩掉了极矢量,就意味着一下子将三种极矢量场同时都甩掉了,夸克变成了纯轴矢量粒子——现在它自由了!

因此牛顿引力子可能与暗物质WIMPs一样,很难观察。但我们认为爱因斯坦引力子应该是有可能被观察到的,原因是爱因斯坦引力子是一种张量粒子,仍然保留部分极矢量信息。按照我们的理论,μ子可能是电子吃进了牛顿引力子的产物,那么τ子又是什么呢?我们认为,τ子有可能是吃进了爱因斯坦引力子的产物。实验表明,τ子有时候会衰变为强子,这表明它们带有极矢量信息,而μ子只会经过弱相互作用衰变。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-9-28 10:02:43 | 显示全部楼层

量子引力的证据

 
好在我们生活在一个实验物理条件和设备极端发达的年代,现在的情况是实验物理学似乎大大领先于理论物理,早就为我们准备了大量的实验证据,对此理论物理学家们应该感到羞愧。再说,物理学的统一本身就非常有意义,我们发现,我们确实可以将粒子物理学统一起来。

一般认为,自旋为0的粒子应该是没有极化的——现在的量子物理学界仍将其当成经典粒子处理,正因为如此似乎为理论物理学造成了很大的麻烦。按照动态重正化方法,牛顿引力子是纵向极化的——原因在于手征对称性的自发破缺。与极矢量认为的“真空”手征性自发破缺不同,我们要将极矢量量子场论的基态——即从|0>到|0>的跃迁——换成轴矢量的基态,即从|1>到1>的跃迁。原因是牛顿引力子是感应出来的,以地球和月亮为例,按照庞加莱原理,地球和月亮会互相感应,导致转动对称性自发破缺,从而感应出牛顿引力子。假如有一天月亮飞走了,地球与月亮之间就不存在牛顿引力子了,所以没有真空之说。

纵向极化的一个旁证是Higgs粒子,你可以看出我们的方法与Higgs机制有多么惊人的相似之处,所以我们认为可能牛顿引力子与Higgs粒子有很深刻的联系。按照电弱统一理论,中间矢量玻色子W和Z本来都是没有质量的,正是因为吃进了Higgs粒子的纵向分量后才获得了质量。
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