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卢鹤绂院士对未来理论的“三兼顾”要求不会过时

已有 3554 次阅读 2014-9-27 11:53 |系统分类:科研笔记

日前看到有网友摘引卢鹤绂院士在《高能粒子物理学漫谈》一书绪论中的一段话:“狭义相对论、QM和粒子有大小这三者都照顾到的量子场论还未能建立起来,这件事可能意味着狭义相对论和QM的定律在很小距离处终将垮台,在小距离处目前的概念还需修改,如何修改,目前只能猜度,有可能日后会出现一个理论,……”。

     卢先生过世快20年了,他写这个绪论的年代当然更早,高能粒子物理后来的发展已远非当年所知。然而时至今日,卢先生“猜度”的那个理论——把“狭义相对论、QM和粒子有大小这三者都照顾到的量子场论”建立起来了吗?依我看还是未能建立起来,起码基本粒子的标准模型还算不上这样的理论。为什么?就是因为卢院士对未来理论的“三兼顾”准则,即“狭义相对论、QM和粒子有大小这三者都照顾到”的要求,尚没有达成。这体现在两个方面:首先,继续沿用质点概念的标准模型基本上不考虑“粒子有大小”的问题;第二,狭义相对论和量子力学的结合存在片面性,只见狭义相对论对量子力学的单方面“入侵”和改造,不见二者在基本概念上的相互交融。

长期以来,我一直在考虑如何以不同于量子电动力学的方式实现狭义相对论和量子力学的统一问题。正是顺应了这“三兼顾”准则,我从测不准原理、时-空统一性以及时间平移对称性和三维空间球对称性这些被普遍认可的知识出发,为夸克、轻子层次上的粒子建立了一个“有大小”的内禀四维时空圆柱体模型,然后利用这个模型推导出了一系列既能兼容狭义相对论的老方程、同时又能满足测不准原理要求的完备化的新方程,从而实现了狭义相对论和量子力学在基本概念层次上的融合。

颇感欣慰的是,新方程揭示了空间、时间、质量、能量等概念具有更丰富的内涵,这有助于人们重新认识某些物理现象的本质并解决若干悬而未决的重要问题。新方程及其部分导出结果显示:

1) 质量并非速度的单变量函数,而是速度和另外一个无量纲的随机涨落变量ζ的二元函数,当速度一定时,粒子可按ζ=11>ζ>0ζ=0出现在m=mRmR>m>0m=0等多种不同状态。

2) 在最可几的ζ=1m=mR状态,经典的相对论能量-动量关系成立;在异常的1>ζ≥0mR>m≥0状态,经典的相对论能量-动量关系破坏

3) 马约拉纳费米子、韦尔费米子等等并非有待寻找的独立粒子,而是电子等真实粒子的不同的ζ状态尤其韦尔费米子完全体现了电子在ζ=0状态的行为。

4) 凝聚态物理中的准粒子,亦即对相互作用系统中违反洛伦兹不变性的大量电子集体行为的写照,应该是真实电子处于某种ζ<1状态的反映。

5) 真空中的粒子处于ζ<1状态的几率很小,但是在某些凝聚态物质中,因为特殊的相互作用环境可以使这个几率大为提高。

6) u=c时,能量并非无穷大,而是达到一个有限的最大值Emax=1.556×1019m0c2。这个结果将从根本上消除发散困难,为建立无需重整化的新量子场论奠定基础。

7) 洛伦兹不变性破缺(LIV)的存在是不可避免的,破缺系数ξ 也可以被严格计算,其结果显示,速度越高|ξ|越小。对高于4×1019eV 的极高能宇宙线质子算出|ξ|<4.5×10-30<<10-23,可见,即使有LIV效应但也因|ξ|太小而不能改变GZK截断,这已被HiRes和Auger的观测所证实。

8) 证明普朗克能量是一个洛伦兹不变量,从而为Magueijo和Smolin的“双狭义相对论”的一个“基本原理”,即“普朗克能量的观察者无关性原理”,提供了理论根据。同时还证明,普朗克能量并不是所有各种粒子能量的共同上限。

9) 导出哈勃常数和若干基本常数之间的关系式,由此从理论上算出H0=70.937km/s/Mpc,与哈勃空间望远镜关键项目组得到的最终观测结果H0=72(71)±4±7km/s/Mpc符合得很好。利用这个关系式还可以破解狄拉克大数之谜。

10) 预言了一个新效应,并据此推测在电子储存环RF腔下游方向有远高于束流能量的超高能电子发射,可以通过探测这种小概率异常现象对新方程进行实验验证。已经做了一个初步实验,其结果显示有疑似该现象存在的迹象。

总之应该说,“吸纳了测不准原理的新狭义相对论”是通向卢鹤绂院士所期待的以“三兼顾”为基本特征的理论巅峰的一条不可或缺之路。




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2 马德义 陈楷翰

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