可变系时空多线矢物理学已弄清楚的问题

中国科学院力学研究所吴中祥

                             提         要

在相对论、量子力学及其场论对经典物理学的修改、补充的基础上，经可变系时空多线矢物理学的探究、创新，解决了包括非惯性牵引运动各种多线矢的矢算和时空相宇的统计，现在我们已经清楚的问题。

关键词：相对论，量子力学，量子场论，可变系时空多线矢物理学

1．物体粒子及其位置、速度、加速度

一切物体都是粒子，当其本身尺度与其真空中牵引运动物体间的距离相比可以忽略时，其质量、电荷等主要特性，都可被视为集中于相应的中心一点，的质点粒子。

一切粒子的位置，和其间的距离，应由4维时空的r(1线矢)=ict(t,1线基矢)

+r(3)(r(3),1线基矢)，其模长，r=(-(ct)^2+r(3)^2)^(1/2)，表达。i=(-1)^(1/2)，是虚数符，c是真空中光速的3维空间分量。t是时间。

   当r(3)远大于ct，ct项可忽略，就是远程；

   当ct远大于r(3)，r(3)项可忽略，就是近程。

对于非惯性（牵引运动系间有力作用）牵引运动系，按4维时空牵引位置各方向余弦表达的幺正矩阵的变换，才能正确、精确地确定4维时空牵引位置的相应变换。

   于是，有：

4维时空位置r(1线矢)=ict(t,1线基矢)+r(3)(r(3),1线基矢)，

4维时空位置的模长r=ict(1-r(3)^2/(ct)^2)^(1/2)，

4维时空位置的时空方向余弦分别为：

(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)，i(r(3)/ct)(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)，则，在牵引系，有：

ict’=ict(1-(r(3)/ct)^2)^(-1/2)+i(r(3)^2/ct)(1-(r(3)/ct)^2)^(-1/2)

=ict(1+(r(3)/ct)^2)(1-(r(3)/ct)^2)^(-1/2)，

r’(3)=(r(3)^2/ct)(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)+r(3)(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)

=r(3)(1+r(3)^2/(ct)(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)，

r’^2=(ict’)^2+r’(3)^2=(ict)^2+r(3)^2=r^2，

icdt’/dt=ic(1+r(3)^2/(ct)^2+2(v(3)r(3)/(c^2t)-r(3)^2/(ct)^2))(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)

+ic(v(3)/c+r(3)/(ct))(r(3)/ct)(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)

= ic(1+(r(3)/ct)^2+3v(3)r(3)/(c^2t))(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)，

dr’(3)/dt=(v(3)(1+r(3)/(ct))+r(3)(v(3)/(ct)-r(3)/(ct^2))(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-1/2)

+(v(3)r(3)^2/(ct)^2+r(3)^3/(c^2t^3))(1+r(3)/(ct))(1-r(3)^2/(ct)^2)^(-3/2)

=(v(3)(1+2r(3)/(ct))-r(3)^2/(ct^2)-r(3)^3/(c^2t^3))+2r(3)^4/(c^3t^4))

/(1-r(3)^2/(ct)^2)^(3/2)，

v’(3)=dr’(3)/dt’

=((v(3)(1+2r(3)/(ct))-r(3)^2/(ct^2)-r(3)^3/(c^2t^3))+2r(3)^4/(c^3t^4))

/(ic(1+(r(3)/ct)^2+3v(3)r(3)/(c^2t))(1-r(3)^2/(ct)^2))

=-i(v(3)(1+2r(3)/(ct))-r(3)^2/(ct^2)-r(3)^3/(c^2t^3))+2r(3)^4/(c^3t^4))

/(c(1+(r(3)/ct)^2+3v(3)r(3)/(c^2t))(1-r(3)^2/(ct)^2))，

4维时空速度v(1线矢)=dr/dt(1线矢)=ic(t,1线基矢)+v(3)(v(3),1线基矢)，

v(3)(1线矢)=dr(3)/dt(1线矢)=v1(v1,1线基矢)+v2(v2,1线基矢)+v3(v3,1线基矢)，

v(3)=dr(3)/dt，

4维时空速度的模长v=ic(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)，

   对于惯性（牵引运动系间无作用力）的牵引运动系，才可以采用洛伦兹变换。

   于是，有：

4维时空位置v(1线矢)=ic(t,1线基矢)+v(3)(v(3),1线基矢)，

4维时空位置的模长v=ic(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)，

4维时空位置的时空方向余弦分别为：

(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)，i(v(3)/c)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)，则，在牵引系，有：

ict'=ict(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)+it(v(3)^2/c)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)

=it(1+(v(3)/c)^2)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)，(v(3)/c)^2~0，v(3)<<(远小于)c，

v'(3)=(v(3)^2/c)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)+v(3)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)

=v(3)(1+(v(3)/c)(1-(v(3)/c)^2)^(-1/2)，

(ic)^2+v'(3)^2=(ic)^2+v(3)^2，v'(3)^2=v(3)^2，v'(3)=v(3)<<(远小于)c，

2．粒子的质量、电荷、能量，及各类多线矢

一切粒子都有质量，运动质量m=m0(静止质量)/v。

4维时空速度模长v=dr(1线矢)/dt模长=ic(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。

v(3)(1线矢)模长=dr(3)(1线矢)/dt模长。

物质粒子有2种：

1．静止质量不=0，3维空间速度小于真空中光速，的粒子；

电子、中微子、各种轻子、介子，超子、质子、中子、原子、分子，等等，

它又分为带有正或负电荷，和正、负电荷相等，电磁作用彼此相抵销，成为电中性，的2类。

2．静止质量=0，3维空间速度，等于光速，可在真空中运行的光子；等于声速不能在真空中运行的声子。

光子、声子，静止质量=0，但有运动质量。

有质量的一切粒子都有4维时空动量，p(1线矢)=mv(1线矢)，4维时空动量1线矢的时间导数是4维时空运动力1线矢。

4维时空运动力1线矢=其质量，m，乘加速度(1线矢)，a(1线矢)，

a(1线矢)模长，a=dv(1线矢)/dt模长=d^2r(1线矢)/dt^2模长

=dv(3)(1线矢)/dt模长=a(3)(1线矢)模长。

4维时空运动力1线矢点乘4维时空微分位置1线矢积分的做功为常量。4维时空运动力1线矢的3维空间分量沿3维空间由r(3)1积分到r(3)2，得到该粒子增加的动能，相应的时轴分量是该粒子结合能的减少。

动能、结合能的总和守恒。

h(2线矢)=h(ictx)(ctx,2线基矢)+h(icty)(cty,2线基矢)+h(ictxz(ctz,2线基矢)

    +h(yz)(yz,2线基矢)+h(zx)(zx,2线基矢)+h(xy(xy,2线基矢)

=h(含时的3维分量)+h(不含时的3维分量),

当L(2线矢)有长度的量纲，则：

L(不含时的3维分量)>> L(含时的3维分量)为远程；

L(不含时的3维分量)<< L(含时的3维分量)为近程。

   于是，2线矢的远程会更远于，近程会更近于，1线矢的。

类似地，

22线矢的远程会更远于，近程会更近于，2线矢的。

   22，1线矢的远程会更远于，近程会更近于，22线矢的。

4维时空动量1线矢的旋度是6维的自旋2线矢。

它含时的3维分量是3维空间的运动力；不含时的3维分量是3维空间的离心力。

有质量的一切粒子都有引力势标量，由引力量纲参量，k，乘其运动质量除以4维时空距离的模长表达。

引力势的梯度乘与其相互作用粒子的运动质量就是它们彼此远程相互作用的4维时空引力1线矢。

4维时空引力1线矢，与相互作用粒子的运动质量成正比，与其间距离的平方成反比。

4维时空引力1线矢的3维空间分量可以是形成4维时空运动力1线矢3维空间分量的原因，彼此相等、平衡，而建立相应的引力运动方程。

因而，有：运动粒子的加速度，a=km(引力粒子的质量)/r(3)(远程距离)^2。当r(3)变化可忽略，a=常量。例如：地球表面附近，运动粒子的加速度是常量，g。

由运动粒子的运动方程，a=km/r(3)^2，及其初始、边界条件，v(3)0、r(3)0，解得：其运动轨迹为：圆锥曲线(椭圆、双曲线的一支、抛物线)，或其特例(圆、直线)。不可能同时形成或产生不同的能态。

   由于引力参量很小，通常带电粒子的电磁力就使得它们的引力可以忽略不计。

有电荷的一切粒子都有4维时空电磁势1线矢，它的旋度就是电磁场强度2线矢，再点乘其相互作用粒子的电流1线矢，即得：远程相互作用的6维时空电磁力2线矢。

它含时的3维分量是电力；不含时的3维分量是磁力。

6维时空电磁力2线矢点乘4维时空微分位置1线矢积分做功为常量，电能和磁能总和守恒。

6维时空电磁力2线矢的2个3维分量都可以与4维时空运动力1线矢3维空间分量彼此相等、平衡，而建立相应的电磁运动方程。

6维时空2线矢的2个3维分量会被误当作2个3维的1线矢。例如：经典物理学把电与磁分别当作2种3维的矢量；基本粒子演变中，把各种介子分别当作2个相应的夸克组成。

带电粒子在电磁场中运动状态的改变，和相应的电磁运动方程形成的不同能级的跃迁，就发出相应的光子。跃迁能极的能量差就是发出相应光子的动能。

   3维空间的纳米尺度是远程与近程作用的基本分界线，因而，尺度大于核子的粒子引力和电磁力的近程相互作用是斥力，彼此愈来愈远，直至逐渐消除，就只有引力和电磁力的远程相互作用是吸力，与离心力平衡，彼此围绕着运动，或发生碰撞，形成弹性或有热能和破裂的变化，但都不产生粒子的演变。

一切静止质量不=0，3维空间速度小于真空中光速，尺度小于核子，的粒子，就既可在引力和电磁力的远程，也可在其近程相互作用下，是吸力。

而且，还有相应量纲参量的，近程相互作用的，12维时空强力和弱力22,1线矢；它们都在相应强力作用下结合为相应激发态的新粒子，并经一定的驰豫时间后，在相应弱力作用下发出相应的光子，成为非激发态的该粒子，形成相应粒子的演变。

12维时空强力和弱力22,1线矢点乘4维时空微分位置1线矢积分做功为常量。它们不含时的3维分量的做功得到的动能，也=含时的3个3维分量减少的结合能(静止质量乘c^2)，能量总和守恒。

反应、演变前后，各粒子结合能(静止质量乘c^2)总和的减少=其发出光子的动能。

   12维时空22,1线矢的3个4维分量会被误当作3个4维的1线矢。例如：基本粒子演变中，把质子、中子，等分别当作3个相应的夸克组合。

3．各种基本粒子的演变

    例如：电子与正电子会在6维远程的电磁力作用下，就可形成类似以正电子取代质子的氢原子结构，称为电子偶素，或正电子素，Positronium, 缩写为 Ps ；也可在6维近程的电磁力作用下，演变为6维激发态的中微子或反中微子，并经一定的驰豫时间后，发出相应的光子成为4维的非激发态的中微子或反中微子。

    中微子与反中微子是在其激发态就在近程强力作用下形成激发态陶轻子或反陶轻子，经较短的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态陶轻子或反陶轻子。

   陶轻子再与电子在近程强力作用下形成激发态负缪介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态负缪介子，并放出光子。

   反陶轻子也可与中微子在近程强力作用下形成激发态派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态派介子，并放出光子。

   陶轻子也可与反中微子在近程强力作用下形成激发态反派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态反派介子，并放出光子。

由于前述近程条件的改变，

正缪介子已不能与电子相互作用，而可与中微子在近程强力作用下形成激发态正派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态正派介子，并放出光子。

负缪介子已不能与正电子相互作用，而可与反中微子在近程强力作用下形成激发态负派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态负派介子，并放出光子。

   正缪介子也可与反陶轻子在近程强力作用下形成激发态正派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态正派介子，并放出光子。

负缪介子也可与陶轻子在近程强力作用下形成激发态负派介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态负派介子，并放出光子。

也由于前述近程条件的改变，

派介子与反派介子，正派介子与负派介子已不能与中微子、反中微子，陶轻子、反陶轻子，正缪介子、负缪介子，相互作用。

派介子与反派介子在近程强力作用下形成激发态k介子或反k介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态k介子或反k介子，并放出光子。

正派介子与负派介子在近程强力作用下形成激发态k介子或反k

介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态k介子或反k介子，并放出光子。

   反k介子与负派介子在近程强力作用下形成激发态负k介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态负k介子，并放出光子。

k介子与正派介子在近程强力作用下形成激发态正k介子，经一定的弛豫时间后，在近程弱力作用下，转化为非激发态正k介子，并放出光子。

   反k介子加负k介子在近程强力作用下组成激发态负柯西超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态负柯西超子并放出光子。

   k介子加正k介子在近程自强力作用下组成激发态正柯西超子；而  在近程弱力作用下转化为非激发态正柯西超子并放出光子。

   正派介子加负柯西超子在近程强力作用下结成激发态西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态西格玛超子并放出光子。

   负派介子加正柯西超子在强力作用下结成激发态反西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态反西格玛超子并放出光子。

   柯西超子吸收正k介子在强力作用下组成激发态正西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为正西格玛超子并放出光子。

反柯西超子吸收负k介子在近程强力作用下组成激发态负西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态负西格玛超子并放出光子。

负柯西超子吸收正k介子在强力作用下组成激发态西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为西格玛超子并放出光子。

正柯西超子吸收负k介子在近程强力作用下组成激发态反西格玛超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态反西格玛超子并放出光子。

柯西超子吸收反k介子在强力作用下组成激发态嫩巴达超子；而在近程弱力作用下转化为嫩巴达超子并放出光子。

反柯西超子吸收k介子在近程强力作用下组成激发态反嫩巴达超子；而在近程弱力作用下转化为非激发态反嫩巴达超子并放出光子。

   嫩巴达超子吸收正k 介子在强力作用下转化为激发态质子；而在近程弱力作用下转化为非激发态质子并放出光子。

   反嫩巴达超子吸收负k介子在强力作用下转化为激发态反质子；而在近程弱力作用下转化为非激发态反质子并放出光子。

嫩巴达超子在弱力作用下，辐射相应的光子，分裂为：质子和负派介子。

反嫩巴达超子在弱力作用下，辐射相应的光子，分裂为：反质子和正派介子。

反质子与质子(室中的氢核)在强力和相继的弱力作用下，辐射相应的光子，分裂为：嫩巴达超子和反嫩巴达超子。

反质子(反嫩巴达超子衰变产生)+质子(氢核)，转变为：正派介子+正派介子+负派介子+负派介子。

以下的各粒子的反应就出现粒子的分裂演变，就又出现较低线、次多线矢粒子参与演变。

反质子(反嫩巴达超子衰变产生的)与质子(室中的氢核)在强力和相继的弱力作用下，辐射相应的光子，分裂为：2个正派介子和2个负派介子。

以上从中微子到质子，所有的各种粒子与反粒子，正粒子与负粒子的相互作用都是转变为新的粒子，都不彼此湮灭。

   中子，转变为：质子+中微子+电子。

中子，转变为：质子+反中微子+电子。

中子并非电子直接与质子作用的产物。

电子与质子和中微子或反中微子作用后的产物在近程电磁强力作用下形成激发态中子；而在近程弱力作用下转化为非激发态中子并放出光子。

中微子或反中微子与质子作用。

各种粒子的外围电子很容易脱落、游离，

电子就能与质子与中微子或反中微子作用后的产物作用，而结合、演变为中子。

只是某些放射性同位素，例如： N(13,7)衰变为碳C(13,6) 才可放出正电子。因而，通常，就没有正电子与反质子作用的产物，即：没有反中子。

质子加中子在近程强力作用下组成激发态氘核，而在近程弱力作用下转化为非激发态氘核并放出光子；或在近程弱力作用下转化为质子并放出中子。

两个氘核在近程强力作用下转化为氦核并放出中子。

氦核在近程弱力作用下转化为氚核并放出质子。

没有反中子，通常，也不会有反核子，因而，不会有反原子，和反物质。

所有核子只与电子在远程电磁力、引力、自旋力作用。

质子(氢核)加电子在远程电磁力、引力、自旋力作用下组成氢原子。

氦核加电子在远程电磁力、引力、自旋力作用下组成类氢氦核，再加电子，在远程电磁力、引力、自旋力作用下组成氦原子。

   ………等等。

如此，由电子与正电子逐次组合、转变为，中微子、各种轻子、各种介子、各种超子、质子、中子、各种原子，就得出“一切物质都是由电子与正电子逐次组合、转变而成”。

   现有理论，因无可变系时空多线矢的表达与矢算，就不能正确具体研讨有关问题，而必然出现相应的各种错误，甚至，不能自行改正。

4．粒子与波

   除前述4维远程的时空引力、6维远程的时空电磁力、12维近程的强力和弱力可形成、产生相应的波，而外，还有：

   任何“时空多线矢力”，包括4种自然力，4维远程的时空引力、6维远程的时空电磁力、12维近程的强力和弱力，都是相互作用的粒子间距离函数，当粒子间距离的变化不大，即相应的力不大时，除引力外，就都有，粒子间相互作用力与粒子间距离成正比的弹性力方程，它们各分量的解，都是其相应的谐振子，相应的粒子就都集体表现出波的特性。

大量粒子相互作用的运动，无法确定其各个初始和边界条件，无法解出各粒子的运动情况，而可以由相应的热力学函数和定律表达运动状态和规律，还可以由3维空间相宇的统计求得各粒子运动状态的最可机分布函数，确定相应粒子运动状态的几率。

但是，3维空间相宇的统计，求得各粒子运动状态的最可机分布函数是不显含时的，不能反映大量粒子运动状态的波函数特性。

采用相应各多线矢相宇的统计，求得的各粒子运动状态最可机分布函数就都是显含时的，能具体反映大量粒子运动状态各相应的波函数特性。

证明了：量子力学及其场论都是由各相应的波函数建立的大量粒子的相应统计物理学。

一切波，以及波函数和德布罗意波，分别都是大量粒子的集体表现或时空相宇统计的结果，不是粒子具有所谓“波、粒2象性”。

除引力外，所有的力都可以有前述的各种方式形成或产生波。

现有理论的种种错误论点，都是由于没有包括非惯性牵引运动各种多线矢的矢算和时空相宇的统计而产生，并不能自行具体纠正的。

5．参考文献：

[1]《时空可变系多线矢世界》吴中祥博士菀出版社 2004年11月

[2]http://www.sciencenet.cn/u/可变系时空多线矢主人/