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[求助] 统一场论(天体物理1)

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henryharry2 发表于 2012-11-27 12:29:54 | 显示全部楼层

宇宙是可逆的吗?

 
如果宇宙不是可逆的,那么我们只能求助于神学的创世说来解释宇宙的起源,可何况人世间有那么多“真神”:例如上帝、玉皇大帝、真主安拉,到底是哪一个“真神”创造的宇宙呢?

那么,宇宙是否是可逆的呢?从目前的情况来看,假如我们的发现正确,哈勃红移的原因是由于宇宙有自旋,那么情况就很乐观。可以注意到,哈勃红移恰好相当于能量从低温向高温处传递,这正好是能量从高温向低温处传递的热力学过程的逆。

另一方面,我们的宇宙模型符合全息原理,因此信息在宇宙中永远不会丢失。只有一个“例外”,人们认为弱相互作用会破坏宇称守恒;实际上按照我们的分析,弱相互作用并不破坏全息原理,假如中微子没有质量,那么可以由中微子的螺旋性来记忆电荷的极性。实际上,中微子应该是没有质量的,假如中微子有质量,我们知道有质量的粒子的螺旋性是不固定的,可是中微子要么总是左旋的,反中微子总是右旋的,这是无质量粒子的典型特征。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-11-27 13:40:38 | 显示全部楼层

宇宙是可逆的吗?

 
哈勃红移在大尺度上悄悄地逆转着宇宙的进程;我们认为,黑洞和暗物质粒子在中级尺度上悄悄地逆转着宇宙的进程。主要看黑洞吃的是什么,如果黑洞吃的是重子物质,那么喷发的几率不高。但如果黑洞吃进的是光子,按照我们的“走钢丝”几何,由于黑洞内部重子数守恒,吃进的光子会让黑洞内部的重子激发到更高的能量上,这样会大大增加黑洞喷发的几率。正如我们原先估计的那样,黑洞似乎扮演着宇宙的“垃圾收集器”和“重启”的重任。

有一天黑洞重新喷发后,意味着星系尺度上进入了另一个“轮回”。这意味着宇宙在小尺度上可能经历沧桑巨变,但在大尺度上,可能宇宙永远看起来都是差不多的模样。

在另一个“轮回”中,宇宙可以满足一个庞加莱复现原理的改进版本。由于人类的捕杀和对栖息地的破坏,假设某一种生命在地球上灭绝了,但大自然可能在宇宙的另外一个地方产生一种差不多类似的生命。事实上,越是复杂的生命越是难以实现“轮回”,细菌的生命力很强,例如阿波罗登月飞船带上月球的细菌,在月球无水无空气的环境中几年后竟然还活着;假如人类灭绝了,大自然在宇宙另一个地方造出人类,恐怕与地球上的人类也大相径庭。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-4 09:25:44 | 显示全部楼层

弱相互作用的可逆性

 
庞加莱原理可以用一个SU(2)群表示,再加上电磁场的U(1)群,我们就可以得到一个SU(2)×U(1)群,到这里为止,只是Weinberg-Salam理论的另一种描述。但是,庞加莱原理中由于两个光子背道而驰,属于“假超光速”现象——这不意味着真的超了光速,只不过意味着光速中还可以携带额外的信息。无独有偶,黑洞的视界也提供了一种“假超光速”的工具。

通常一个左旋的中微子永远不可能变成右旋的反中微子,因为中微子以光速运动,按照狭义相对论,你永远无法假上一个中微子。除非有“假超光速”的帮忙,恰好庞加莱原理和黑洞的视界都可以提供这样的工具,这样你就可以“假超”中微子,这时一个左旋的中微子看起来就像一个右旋的反中微子。还记得QCD中的杨-Mills的自对偶解——瞬子——也可以实现这个功能,将一个左旋的夸克转换成一个右旋的夸克,于是我们得到一个奇妙的结论:
黑洞视界=瞬子。

其实这是我们在很早以前就得到的一个结论,现在重新导出了这个结果。还记得我们那听起来难以置信的全息宇宙模型吗?我们的宇宙其实全部位于一个大黑洞的视界上。现在QCD理论间接地证明了我们的正确性,并且看起来大自然做的“更过分”,我们不仅生活在视界上,而且这个视界还是劈裂的——质子和中子分属视界的两边,通过镜像对称联系。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-4 10:40:12 | 显示全部楼层

弱相互作用的可逆性

 
由于黑洞视界=瞬子=庞加莱原理,可以得到的一个结论是,其实我们并不需要真的黑洞视界,将这三种现象用统一的数学变换来处理。正应验了施瓦辛格的那句名言:“I’ll be back”——看起来这也是黑洞和宇宙奏出的最强音。当我们真正地将这种统一的数学应用到黑洞和宇宙时,我们发现,哈勃红移表示宇宙有自旋——宇宙会回来的,黑洞会将弱相互作用逆转过来。

黑洞的优点在于从不挑食,什么都吃,什么费米子、光子、反中微子,甚至包括腐烂的食物,一概来者不拒。但是当恒星或太阳在弱相互作用中产生的反中微子被黑洞吃进后,会出现奇异的现象,黑洞视界会将反中微子变成中微子,在我们的量子引力论中,黑洞仍然遵守重子数守恒定律,这就意味着恒星和太阳的弱相互作用会逆转过来,中子+中微子→ 电子+质子。这其实是恒星和太阳中弱相互作用公式:中子→质子+电子+反中微子的逆公式。

在我们的量子引力论中,黑洞视界只是提供一个势垒,由于量子隧穿效应,产生的电子和质子迟早会重新跑出黑洞,这意味着黑洞其实会产生很强的辐射,比霍金辐射强得多,我们将理论的检验留给天文学家们去做。因此与被广义相对论“越描越黑”的黑洞不同,黑洞不是宇宙中有去无回的“地狱”,而是宇宙的“救世主”——如果你正在寻找“救世主”的话。你看到了,其实弱相互作用中极矢量的宇称不能守恒,否则黑洞就不会将弱相互作用逆转过来。现在宇称守恒又恢复了,为了“回敬”极矢量物理学对轴矢量的“傲慢与偏见”,我们建议将这一守恒定律称为“极矢量宇称的部分守恒(PCPC)”。Kidding! ^_^
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-8 09:22:39 | 显示全部楼层

引力与热力

 
马德西纳猜想被认为是弦理论的最伟大胜利之一,他们的黑洞模型与我们的全息宇宙原理有些类似,那么黑洞是否也遵守某类全息原理呢?利用我们前面的发现:用庞加莱原理确实可以统一引力与热力,我们发现黑洞遵守一种类Stokes定理的全息(熵)原理。利用庞加莱原理,地狼星的热运动可以被吸收到地狼星A和B的经典的相对运动中。

热运动显然是杂乱无章的,我们不知道该怎样进行微观计算,但热运动携带有能量,转换成相对运动后,这种相对运动并不是真实空间中的运动,而是内禀空间中的运动,因此只能是自旋,这就是我们的发现:宇宙中所有天体都带有自旋。与电磁学的类比可以让我们了解这种机制是怎么来的,电磁张量是一种反对称张量,如果是一大堆相互作用粒子,进行微观计算肯定非常复杂,但是我们却可以通过Stokes定理来个“快刀斩乱麻”,全部吸收到边界上。

电磁张量是动量空间中的反对称张量,如果我们假设Maxwell-Boltzmann统计是实空间中的反对称统计,那么就可以建立类Stokes定理,将天体的热运动全部吸收到一个(虚拟的)边界上,这个虚拟的边界就是天体的自旋。这样我们就可以达到一种非常简单又非常完美的境界,这里还可以看出类Stokes定理的其它几个意义:第一、为什么是四种量子统计;第二、大数定律的破缺,热力学涨落是~√N量级,而自旋代表的宏观量子涨落是~N量级——普里高津的梦想;第三,Stokes定理是针对磁效应而言的,引力中热运动是一种“引力磁”效应。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-8 15:42:20 | 显示全部楼层

动态重正化与奇异金属态

 
通过动态重正化可以发现,其实宇宙中到处都有弦。动态重正化引起一维的涨落,当这种一维的涨落是物理的情形时,则相当于Peierls相变,有些时候由于能量最低原理,动态重正化会凝聚成一维的弦,看起来就像是Peierls相变。但动态重正化毕竟是一种三维的涨落,所谓“本性不改”,三维中套着一些一维的导带,所以生成的金属态有不均匀性的特点。

不过这恰好可以说明奇异金属态,费米液体的准粒子一般来说有效质量都不大,Peierls相变产生的等离激元的特点是质量趋于无穷,动态重正化生成的奇异金属态中准粒子的质量介于费米液体和Luttinger液体之间,因此,我们认为重费米子金属可能就是动态重正化的一种效应,属于动态重正化生成的轴矢量液体。正如程开甲在《超导机理》一书对超导元素所做的分析那样,这种情况应该是普适的,所有费米液体金属中其实都隐含了轴矢量液体。

只是,在BCS情况下,轴矢量的效应比较小,一直被大家忽视了;其实在传统超导体中已经有违反费米液体行为的情况发生了,例如氯化钠型和A15超导体,现在看来,A15型超导体的准粒子有效质量为一般金属中的上百倍,应该也属于轴矢量液体。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-8 16:01:50 | 显示全部楼层

动态重正化与奇异金属态

 
其实,de Gennes和Leggett等人早就提醒过人们液晶、铁磁性、重电子金属和高温超导之间的相似性。现在看来,它们之间相似性的起因应该是动态重正化。证据可以在铁磁性中找到,轴矢量液体是一种偏局域态的液体,表象更加偏向于实空间表象,因此守谷享所说的自旋涨落重正化的统一理论实际上指的就是极矢量与轴矢量的对偶性,再加上动态重正化技术。

动态重正化相当于一种自旋-轨道杂化效应。在我们的统一理论中,狭义相对论和量子理论是直接融合在一起的,只不过对于低能情况,绝对速度不是光速,而是一种比光速慢得多的类似于声速的速度。这样有一个好处是,用Dirac方程无法推导出为什么铁磁性金属中的自旋-轨道耦合会那么强,而我们的理论中包含了广义(轴矢量)效应,由爱因斯坦-薛定谔对偶性,直接从量子力学可以推导出在轴矢量场比较强的情况下自旋-轨道耦合也应该很强。

实际上,我们认为,白矮星也应该属于奇异金属态。白矮星中对抗引力的因素是电子简并压力,也就是电子气体,但电子气体也是热的良导体,按照费米液体理论,白矮星应该很快就失去其热量,实际的白矮星保存热量可达100亿年之久,有些理论认为白矮星表面有一层隔热层阻止了热量流失。但我们认为这种理论解释白矮星的状态仍不自然,例如,天狼星B的表面温度达26000度。最合理的解释是白矮星处于奇异金属态,这样载流子的密度很小,热量流失就没那么快,还能够保持表面温度,白矮星上的引力场很强,由于动态重正化的因素,会在其内部产生很多轴矢量的导带弦,但弦分布并不均匀,生成奇异金属态也属当然。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-11 10:30:27 | 显示全部楼层

场的统一理论

 
幸运的是,我们发现,量子力学、引力和热力学本质上是一家。考虑给地狼星加热,根据爱因斯坦的质能关系式,由于能量增加地狼星的质量肯定要增加。但广义相对论无法处理这种情况,广义相对论要求时空是平滑的——像港姐的脸,实际上热运动导致的时空是高度无规的——像放大10万倍的港姐的脸。正如前面分析的,庞加莱原理可以解决这个问题。我们假设了地狼星A和B的质量相等,从外部几何的角度看,可以将加热的效应吸收到地狼星A和B的相对运动中去,这是对于地狼星B存在的情况。假设地狼星B不存在呢?

此时,只能将地狼星A的热运动吸收到地狼星A的自旋当中,因为没有外部几何可用,只能通过内禀的几何将能量吸收——这个内禀的几何量只能是自旋。体现在微观上,我们要将热运动当成一种反对称张量,在经典电动力学中,我们可以通过Stokes定理将反对称的电磁张量约化为边界上的电流圈,电磁张量是一维的,在热力学的情况下,反对称张量本质上却是三维的,这并不妨碍我们制定出一个类Stokes定理,将所有热运动的能量全部吸收到地狼星的自旋中。注意,此时自旋代表的是宏观量子涨落,存储了地狼星的全部内能。
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-11 10:50:44 | 显示全部楼层

场的统一理论

 
通过与生命的类比,我们发现,所有天体都有自旋,但这个宏观量子涨落比普朗克常数要大几十个数量级,我们认为,这可能就是引力看起来很弱的直接原因,事实上,假如引力场再强一点的话,太阳公公的寿命将大幅度缩短,现在的牛顿引力常数可能正好。自旋假说也将Maxwell-Boltzmann统计变成了一种反对称的量子统计,与对称的牛顿-庞加莱统计对偶。

在引力与热力的统一量子理论中,超对称性自然地冒出来了,一方面这说明我们打开了希望之门。我们必须为这种说法找到证据,否则说不定是打开了潘朵拉的盒子。好在超对称量子场论已经提供了证据,在统一理论中,存在费米子和玻色子之间的超对称性,因为将极矢量变换成轴矢量场,玻色-爱因斯坦统计就会变换成牛顿-庞加莱统计,费米-Dirac统计则会变换成Maxwell-Boltzmann(MB量子)统计,由于牛顿-庞加莱统计与MB量子统计对偶,再变换回极矢量场,超对称就自然成立了,此时并不需要超伴子的帮助,是量子场本身的属性。

看起来核物理提供了另外的证据,自由能 = 内能 – TS(熵),轴矢量的自旋储存的是三维的体积能,而熵存储的是表面能,我们是否可以将液滴模型中的体积能理解为轴矢量自旋携带的,而将表面能理解为熵携带的?另外,核子与介子之间的变换是否为超对称变换?
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 楼主| henryharry2 发表于 2012-12-12 12:11:05 | 显示全部楼层

轴矢量场的真空极化

 
夸克似乎不是由更小的粒子构成的。它们像电子一样,因为太小所以无法检测到其尺寸。但是结合夸克的弦却是由其他物体组成的,而且这些物体不是夸克。这些结合成弦的黏性粒子被称为胶子。从某种角度来说,胶子是弦上非常小的部分。虽然它们极其微小,但是它们似乎有两个“端点”,一正一负,看起来就像是些小磁铁。
temp.jpg 胶子与轴矢量场的最小单元
我们现在知道,由于轴矢量配对总是意味着自旋抵消,轴矢量场的最小单元看起来也是这样。但是轴矢量场与极矢量场有一个重要不同,这些最小单元累加的时候并不像Debye屏蔽一样会正负抵消,而是对于牛顿-庞加莱统计具有累加性,因此对于颜色场来说,似乎是具有真空反屏蔽效应。牛顿-庞加莱统计与Maxwell-Boltzmann统计对偶(即超对称),这样在小距离处Maxwell-Boltzmann统计导致排斥力与距离倒数成反立方比关系,这可能就是核力具有排斥芯的微观原理,这个排斥力足以抵抗宇宙中最大型黑洞中心的压力和引力作用。
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