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时空可变系多线矢物理学简介

                     （中国科学院力学研究所  吴中祥）

摘要：在“相对论”所表明的，高速（三维空间速度与真空中光速相比，不可忽略）运动物体必须由4维时空矢量表达，非惯性牵引运动系必须计及时空弯曲的基本特性，创建了客观存在的各种时空可变系多线矢的确切表达及其代数和解析演绎矢算法则.4种自然力中的引力和电磁力都是4维时空1线矢力，强力、弱力都是近程的高次、线的多线矢力，并给出了它们运动规律的确切公式.纠正了现有理论因尚无高次、线的多线矢的确切表达，及其代数和解析演绎矢算法则而产生的一些现有流行的错误以及由各类多线矢“相宇”统计导出的“最可几分布函数”作“波函数”，排除本身就不能自圆其说的所谓“波、粒二象性”观点而造成的一些现有流行错误.而对现有理论，进行改造与发展的时空可变系多线矢物理学，解决了现有理论尚未，或不能，甚至，错误的，诸如：统一场论、宇宙学、基本粒子等等问题.

关键词：时空可变系多线矢物理学；统一场论；宇宙学；基本粒子

1．创建时空可变系多线矢物理学的必要性

   实验事实和相对论已充分表明：高速（三维空间速度与真空中光速相比，不可忽略）运动物体，必须由四维时空矢量表达和非惯性牵引运动系必须计及相应的时空弯曲.通常的经典物理，只是相对论在三维空间的低速(其在三维空间的运动速度与真空中光速相比可以忽略)和非惯性牵引运动系在较小时空范围内(时空弯曲的影响可以忽略)的近似.四维或更高维，时空矢量有着复杂得多的特性和规律，可形成三维空间的矢量不可能产生的各类高维的多线矢.现有理论尚无各类多线矢的确切表达和相应的矢算法则.非惯性牵引运动系必须计及相应的时空弯曲，就使得通常的矢量已不适用，现有理论就只能采用曲线坐标表达各点的位置，失去了矢量运算这个有力的工具，使得许多有关的问题无法确切解决，甚至产生错误，因而必须创建能反映时空弯曲特性的各类多线矢物理量及其矢量运算的物理学.

量子力学、量子场论都是按物质具有“粒、波二象性”，并采用相应的所谓“波函数”表达各运动态，再由波函数特性而产生的算符，建立运动方程，类比经典力学三维空间的正则运动方程，建立量子力学.

狄拉克考虑到三维空间的薛定谔方程不满足相对论，而利用六个四行四列的厄米矩阵使其形式上符合于狭义相对论.或由所谓“二次量子化”，推广到4维时空的，相应拉格朗日(Lagrange)量和规范场理论建立起量子电动力学、量子场论.利用各种对称性，研讨各粒子相互作用的特性和变化、发展的规律.但是“单个粒子既是粒子又是波”的这种观点本身就是无法自圆其说的矛盾，由此引出的“波函数”的本质就始终没有弄清楚，并导致量子力学、量子场论中，把导出的“测不准关系”错误地当作单个物质粒子具有所谓“不确定性”，把多种不同粒子的几率分布必然的关联性而产生的“纠缠”，错误地当作粒子有“相互感应”，等等观念，都存在严重不符合相应的客观实际、不符合数理和逻辑的一系列引起争论的错误认识，还因此而导致哲学上关于“因果论”、“决定论”等一系列错误.

虽然早有将微观粒子的“波函数”解释为：“在已知时间和地点找到该粒子的机率”，提出了量子力学、量子场论应是对大量微观粒子的统计描述的正确观点，但由于通常的统计力学和通常的量子统计力学都只是三维空间相宇的统计，其最可机分布函数是不显含时的，都仍不能对“波函数”作出具体的说明，因而必须创建能具体说明和解决有关问题的统计力学.

2．时空可变系多线矢物理学的创建

按相对论将三维空间的各种1-线矢物理量扩展为以四维时空的闵科夫斯基矢量表达质点的位置为基础的四维时空各相应的1-线矢物理量.在不同牵引运动系间的变换就是由四维时空牵引位置1-线矢方向余弦组成的矩阵，而通常由四维时空牵引速度1线矢方向余弦组成的矩阵表达的所谓“洛伦兹变换”只是其惯性牵引运动条件下的简化特例.也正因如此，由通常所谓“洛伦兹变换”就不能解决非惯性牵引运动的问题.

创建由扩展定义的叉、点乘积以及旋度、散度，形成各种四维时空1-线矢物理量的各种相应更高次、线的高维多线矢物理量，而且为了矢量地反映非惯性(即有力作用的)牵引运动，有弯曲特性的黎曼(Riemann)时空，创建以“牵引位置1线矢各方向余弦表达的变换矩阵”表达的可变基矢系.由此导出各次、线多线矢和它们的微分、时间导数、偏微分和相应各种积分以及各矢量场的梯度、散度、旋度等等的表达式，就演绎矢算地具体表达出黎曼时空的时空联络系数(黎曼-克利斯托夫(Riemann-Christoffel)符号)、度规张量、曲率张量等，以及相应的物理量的时空弯曲特性.而能确切表达，并演绎矢算地研讨包括惯性和非惯性牵引运动系，各种速度、变速度的实物粒子、光子以及各种场的运动.其在惯性条件的特例，就简化为狭义相对论的相应结果.其在低速（三维空间速度与真空中光速相比，可以忽略）和非惯性牵引运动在小的时空范围（时空弯曲的影响可以忽略）的近似，就是通常经典物理的相应结果.将它用于实测证明迄今唯一已有的非惯性牵引运动理论，广义相对论的正确性重要依据的“三大验证”问题（水星近日点的进动，光子在引力作用下，频率的红移、运动方向的偏折），也都与已知的实测结果完全相符，并与爱因斯坦(Einstein)的结果完全一致.

    由时空多线矢的“相宇”进行统计，求得的相应最可几分布函数就是相应的明显含时的时空几率分布，而由时空位置和动量1线矢“相宇”统计得到的明显含时的，最可几分布函数，也就是通常量子力学、量子场论的波函数.就已具体表明：通常量子力学、量子场论实际上都是大量粒子相应的时空统计结果，并非单个粒子的特性.

所谓“波”只是大量粒子(电子、原子、分子、光子、声子)的集体表现（例如水波各种物质的震动波）或统计结果（例如光波、电磁波、声波），因而就能排除本身就不能自圆其说的，单个粒子有所谓“波、粒二象性”的观点，而用各时空多线矢的“相宇”统计得到的各相应的，明显含时的，最可几分布函数，作为各相应的波函数，对通常量子力学、量子场论进行改造.使现有理论产生的那些严重不符合相应的客观实际、不符合数理和逻辑的，一系列错误认识，和因此而导致哲学上关于“因果论”、“决定论”等的一系列争论，都不攻而破.并创建和发展相应于时空多线矢的量子力学、量子场论，解决现有理论无法确切解决的各种有关问题.形成了解决各种宏观和微观物理问题的新理论体系,《时空可变系多线矢物理学》.

3.时空可变系多线矢物理学的已有创新结果

解决了现有理论尚未或不能或错误地解决的，诸如：统一场论、宇宙学、基本粒子等等问题，将力学和电动力学扩展到能演绎矢算地研讨包括非惯性的黎曼弯曲时空各种物体（包括带电物体）的运动.而经典的力学和电动力学只是其低速(其3维空间速度，与真空中光速相比，可以忽略)，在非惯性系3维空间的时空小范围(其弯曲特性的影响可以忽略)的近似.由此，不仅导出四维的引力和电磁力1线矢，还有现有理论，因没有4维时空矢算，而不能正确给出的十二维的自旋力和电磁力二十二, 1线矢等高次、线力多线矢.就能具体表明：各种高次、线矢量的客观实际地形成，而无需引进那些无实际意义的所谓量子数参量，并造成相应的错误概念.而当4维时空的位置矢的“时轴”分量远小于三维空间分量，就是“远程”；当四维时空的位置矢的“时轴”分量远大于三维空间分量，就是“近程”.于是以上各力就依远程和近程的不同，而分别表现为四种自然力.例如：远程引力(吸力)1-线矢就是通常的引力，以及近程引力(斥力)1-线矢.远程电磁力(同性为吸力；异性为斥力)1-线矢就是通常的电磁力，以及相应近程的电磁力(同性为斥力；异性为吸力) 1-线矢.电荷符号相同粒子的近程电磁力(斥力)22,1-线矢, 近程自旋力(斥力)(22,22)2,1-线矢,…,等都相当于通常所谓“弱力”.近程自旋力(吸力)22,1-线矢以及电荷符号相反粒子的近程电磁力(吸力)22,1-,(22,22)1-线矢,…,等都相当于通常所谓“强力”.从而，形成了符合客观事实的统一场论.

现有理论给不出这样的统一场论，并产生许多错误，例如：由相对论和量子力学发展，合并量子色动力学与电、弱统一理论形成的理论基础上，形成的所谓“标准模型”，虽然不断引进一些无实际意义的所谓量子数参量，而能唯象、拼凑地适应，甚至预言，一些实验、观测结果，却仍显得牵强、附会，且必然产生各种错误，例如：作为所谓“标准模型”基础的所谓禁闭成团的“夸克”，就既没有实测到任何单个的“夸克”，又能证明其不可能在时空中禁闭，因而，它们的客观存在性就都不能成立.而相应的现象却可由它们都是相应各高次、线多线矢整体的各高维复合分量，当然不能彼此分离，而得到很好的解释.

对于各种不同维数矢量的对称性，都可由变分法证明其各自的对称守恒量都必然是相应守恒的，但是按现有理论，分析，得出：弱作用下宇称不守恒，强作用下，出现对称性的自发破缺，却不能解释其原因.实际上，弱作用和强作用都是高次、线的高维矢量，它们的相应对称守恒量都应按他们各自不同维数矢量的对称性计算，否则，若错误地仍然只按三维或四维的矢量计算它们的对称守恒量，当然就会出现所谓“不守恒”或“自发破缺”因而，所谓弱作用下宇称不守恒，和强作用下有对称守恒量的所谓“自发破缺”，也都可解释为：它们都是高维条件下的对称性，若仍当作三维或四维条件下的对称量处理,当然就不能守恒.

质量是一切物质本身固有的基本特性，光子、声子，虽然静止质量=0，却都有运动质量，只有大量粒子统计形成的波才有所谓“横极化、纵极化”，因而认为能赖以最终拯救“标准模型”的所谓：“因自发破缺，而使只有横极化的各种粒子具有了纵极化的‘质量’的‘希格斯机制’和‘希格斯粒子’”是根本不可能存在的.而最近却要把高能加速器产生的一种新粒子，疑似为所谓“希格斯粒子”，而且还授予“诺贝尔奖”，却完全不能具体说明：它是如何产生“质量”的.

所谓“弦论”中的“弦”或“膜”，只是由无实际根据地添加维数以满足理论需要的各种量子数，在微扰方法得到的某种振动模式，却把它们当作物体的基本单元，甚至统一场论.实际上，任何“时空多线矢”的弹性力方程在经典近似条件下的解,都是其各分量相应的谐振子多线矢，都表现出“弦”或“膜”或其“高次、线类”的特性.因而产生相应的所谓“弦”或“膜”或其“高次、线类”的实际原因，就都可由“时空多线矢”的弹性力方程，在经典近似条件下的解,都是其各分量相应的谐振子多线矢，得到具体的说明.

所谓“大爆炸宇宙论”是以观测宇宙各星体的距离与观测得到各星体发光频率的红移量，按“通常都普勒公式”是与各星体的速度成正比，而得出的“星体速度与距离成正比”的所谓“哈勃定理”，而得出的推论.也是由各星体的质量、位置和速度，如此的观测结果，按引力理论推导，得到相应地区应有的质量，竟然近百倍的大于实际观测到的各星体质量，存在大量的“质量缺失”.而认为，宇宙中存在大量的“暗物质”.虽然，发现各星系中心确有，其质量巨大，乃至光子进入其视界后就不能逃出的“黑洞”，但是按现有计算数据，还未能完全弥补这个“质量缺失”.又观测到，远处星体运动速度超过“星体速度与距离成正比”的“哈勃定理”，而认为存在“反引力”的所谓“暗物质”.

实际上，《时空可变系多线矢物理学》推导得出：星体非惯性运动的红移量是与星体的距离、速度、加速度都有关的复杂函数，只是惯性的星体运动才简化为红移量与速度的通常“都普勒公式”.“星体速度与距离成正比”的所谓“哈勃定理”，就只能适用于惯性的星体运动.然而，宇宙中各星体并非都彼此惯性运动，因而按“星体速度与距离成正比”的所谓“哈勃定理”得到的，所谓宇宙膨胀乃至宇宙大爆炸，的基本根据就不能成立.

作为宇宙大爆炸有力证据的“低温背景辐射”的存在，也没有理由肯定它就是由宇宙大爆炸遗留的，而更有可能是太阳系存在的大型黑洞中，经引力减弱而能逃出其视界的辐射.它们也都不能解释为大爆炸的结果.更不能作为“大爆炸宇宙论”的实际根据.而，实际上，只是对这些现象的错误理解.更得不出宇宙加速膨胀，乃至设想存在所谓“反引力”的所谓“暗能量”.而且对周围星体运动状态按星体非惯性运动的红移量是与星体的距离、速度、加速度的公式，全面、正确，的分析、计算，正确求得其中心黑洞的质量，就可能完全弥补所谓宇宙“质量缺失.而根本否定存在所谓“暗能量”的可能.

基本粒子的转化和演变是决定于近程作用力.在相应的各种力多线矢吸力作用下，非激发态的粒子结合为激发态的新粒子，又会在相应的各种多线矢斥力作用下，辐射出光子，成为非激发态的粒子，或分裂为另两个非激发态的新粒子.由此具体分析各种基本粒子的结合、产生、分裂、辐射、转化、演变，就逐次研讨得出：由电子、正电子到形成中微子（通常，因观测不到中微子，而误认为它们彼此湮灭或仅成为光子），到形成各种介子，到形成各种超子，到形成质子，到形成中子，到形成各种原子，………，等等各种基本粒子的转化变换规律，都能与实际观测结果相符.其中，许多能产生正和反粒子的作用中，产生正粒子的作用半径大于产生反粒子的，因而产生正粒子的几率大于产生反粒子的，正、反粒子作用并不彼此湮灭或仅成为光子，而是结合为新的激发态粒子，然后辐射出相应的光子，成为非或低激发态粒子，这些都能符合各相应的基本粒子在乳胶照片上的“径迹”的分析结果.

电子、正电子就是现有能量条件下最基本的粒子.现有理论，尚不能正确认识、表达、处理，各基本粒子间的近程作用力以及彼此的转化和演变，因而误认为：唯一的中微子有三种不同类型，并且交替出现其中两者的振荡.

实际上，所谓“中微子两两间振荡”的实质是：太阳发出的大量粒子中在太空分布着一定密度的电子和中微子，会以一定的几率，结合成缪(μ)轻子.而缪轻子又与中微子结合成派(π)介子.而派介子又会以一定的几率，转变为缪轻子和中微子.形成似乎是电子中微子与μ中微子的振荡.大气中也分布着一定密度的电子和中微子，它们既会以一定的几率，形成缪轻子和中微子，也可交替地以一定的几率，形成陶[tau]轻子与中微子.形成似乎是陶中微子与缪中微子的振荡.现在，在大亚湾核反应堆附近，也分布着一定密度的电子和中微子，既会以一定的几率，，形成电子和中微子，也可交替地以一定的几率，形成陶轻子与中微子.形成似乎是陶中微子与电子中微子的振荡.可见，它们都是唯一的一种中微子，在不同的情况下，交替地与相应的其它粒子同时出现，并非3种类型的两者间的振荡.

4．必须用“时空可变系多线矢物理学”改造和发展现有的物理学

  由此可见，必须用时空可变系多线矢的代数和解析演绎矢算和由各类多线矢“相宇”统计的，物理学，改造、发展现有的物理学，才能正确认识和处理与高次线多线矢近程的强力和弱力相应的非惯性运动规律以及各时空多线矢相宇统计的有关的各种实际问题.