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暗物质与宇宙07-量子场论问题

已有 50 次阅读 2024-7-15 06:54 |个人分类:暗物质与宇宙模型-第二版|系统分类:科研笔记

暗物质粒子由正反粒子构成,暗物质与正反粒子可以相互转化,这是解开现代物理与现代天文的唯一正确路径。量子场论问题

量子场论是一个非常成功的理论,精确度可以达到小数点后13位,这是物理学乃至整个科学界最伟大的成就之一。这也可以说有一种哲学境界,即数学上不合理的有效性。

量子场论认为:真空具有质量、惯性等动力学特性,也具有电荷、自旋等基本粒子特性,还具有能量特性,并能测量出其温度,而且能够采用数十种方法电离出正反粒子。量子场论认为这些物质性质是真空所具有的。真空不应该具有这些物质性质,量子场论只能将真空进行各种弯曲,才让真空具有各种物质性质。怎样扭曲空间才能具有不同的物质性质,为什么这些物质性质不能是场物质所具有的?经典场论是研究场物质的科学,而量子场论却成为研究扭曲空间的科学。

量子场论是一个非常奇妙的理论,尽管它可以得到物理学中与实验符合精度最高的结果,但是在非常短距离积分处却会导致无穷大,只能采用空间截断的方法才能避免这种尴尬。

数学上,在每一点上都有一个算子,即空间的每一点上都有一个无限维矩阵,作用于希尔伯特空间。这个算子本身就很复杂,很难定义,因此数学上是极其复杂的。在一个点旁边,无限小地靠近它的另一个点,对应另一个算子。当观察越来越小的距离尺度时,会出现无穷大。解决这一问题的一种方法只能是假设空间不是连续的。正是这一原因,像狄拉克和费曼等20世纪的顶尖物理学家才会批评量子场论。

对于量子场论的重整化技术,狄拉克的最后一篇文章《原子物理的未来》中批评道:现有的量子场论是这样的一个理论,当试图去解其中的方程时就会出现无穷大的量。这些无穷大量可用重整化的方法加以消除。这样得到的理论并不是建立在一种严格数学理论的基础上,确切地说,它只不过是一套处理规则而已。也就会说,重整化并没有严格的数学定义,也无法解释其中的物理意义,所以理论并不是在所有尺度下都适用。

量子场论中电子反常磁矩的精确计算值使用的数学技术就是重整化。就连利用重整化技术计算出电子反常磁矩的理论物理学家费曼也对该技术批评道:看来如果我们取量子力学加上相对论,加上每一样东西都是定域的命题,再加上几条默认的假设,这样就会陷入相互矛盾的境地。因为当计算不同的东西时,我们得到的是无穷大,所得到的无穷大又怎能同自然界相符合呢?

后来重整化技术的集大成者威尔逊认为,量子场论之所以会出现无穷大,是因为对于非常短距离的物理理论是未知的,所以将物理理论在某个短距离处截断,那么就可以避免无穷大。比如,为了避免量子引力出现无穷大,可以用普朗克尺度做截断;为了避免固体物理中出现无穷大,可以用晶格常数做截断。因此,威尔逊得出结论:任何量子场论都天然地带有一个紫外截断,并且这个截断有物理意义。

任何物理学家都可能会受到时代和当时实验手段的限制而做出不正确的论断,包括狄拉克和费曼也不例外。当然也有超越时代的先行者,在量子场论重整化的问题上,这个先行者就是威尔逊。然而,量子场论已在很长时间里几乎没有任何进展,或许量子场论已经走进了一条死胡同。

首先,必须明确量子场论的研究对象是空间还是物质,这是解决量子场论问题的根本所在。要明确量子场论的研究对象是隐藏于空间的场物质。场物质是物质,是隐藏于空间的隐身态物质。所谓真空具有的动力学特性、基本粒子特性、能量特性以及温度特征等,都是隐藏于空间的场物质所赋予的,空间本身并不具有任何物质特性。真空中散布着隐身的场态粒子,这些场态粒子具有隐身特性,因此人们观测所谓真空时,一直没有发现这些场态粒子,只好将这些隐身的场态粒子的特性赋予了真空。

其次,关于连续性与离散性的问题。空间是连续的,如果认为这些物理性质是空间本身所具有的,那么任意小的空间都具有物理性质,这必然会带来无穷大的问题。对空间进行的任何离散化处理,都无法用物理意义来解释。实际上,空间的任何物理性质都是隐藏于空间的场物质所赋予的。任何物质都是具有高度的离散性,物质或大或小,都不是连续存在的。物质之间存在着净空,在这种意义上,任何物质都是由粒子构成的,粒子或大或小。

实际上,相对于净空,物质粒子占用的空间几乎可以忽略不计,完全可以看作是一个个质点。场物质本身就是物质,场物质也不例外,是由场态粒子构成的。场态粒子具有高度的离散性,因此量子场论根本无需进行离散化处理。正是由于误将空间认为是场物质,完全混淆了物质与空间的概念,这是量子场论发展停滞的最根本原因。明明是研究场物质的理论,却偏偏跑偏到研究空间的理论,怎么能不出现这种连续与无穷大呢?正反粒子对产生与湮灭本来是场态粒子和显态粒子的相互转化,却被认为是物质凭空产生与消灭。如果量子场论不是以物质为研究对象,仍是以空间为研究对象,就无法解释空间的离散化处理的物理意义,也注定将不可能取得更大突破。

再次,不同粒子间交换粒子,这是无法取得重大突破的另一个原因。本来是粒子间通过电磁波相互作用并交换能量,偏偏认为是交换粒子。能量可以认为是虚拟粒子,但能量就是能量,相互作用就是相互作用。如果一定认为是交换粒子,那么交换的粒子放在哪里?空间是连续的,任意一个极其微小的空间,必须时时刻刻不停地向所有的空间都要发射粒子。一个前提是必须是向所有空间发射,因为电场力、磁场力和引力在空间上是连续的,向所有空间都发射粒子,意味着单一时刻发射无数个粒子;另一个前提是时时刻刻,因为电场力、磁场力和引力在时间上是持续的,任何微小时刻都在发射粒子。如果任一时刻不发射粒子,力就会中断,如果不向任一空间发射粒子,力就无法连续。不但要向所有空间持续发射粒子,而且必须接收所有空间发射来的粒子,且一刻不能中断,任一点都要连续。

最后,一种粒子对应一种场也是量子场论的一大失误。实际上,这些场都是场态粒子的不同形式的势能。场态粒子并没有什么本质区别,场态粒子都能被电离为正反粒子,正反粒子对都能结合生成场态粒子。并不是场态粒子的不同而产生不同的场,而是场态粒子不同形式的势产生了不同形式的场。

总之,将时空进行各种扭曲来代替物质是量子场论的最大问题。量子场论是研究场物质的科学,绝不是研究净空的科学。这混淆了物质与空间,也使量子场论失去了坚实的物质基础。量子场论已经无限接近真相,发现真空具有质量、惯性等动力学特性,也发现真空具有电荷和自旋等基本粒子的性质,还发现真空具有能量与温度特征。净空不应具有这些物质特性,这些都是场物质所具有的。这些场物质能够电离为正反粒子,正反粒子也能结合成为场物质。场物质与可见物质相互转化是粒子规律对称性破缺与恢复,这个过程伴随着巨大电势能与电磁能的相互转化。遗憾的是量子场论将这些物质特性全都赋予了真空,这使量子场论深陷泥潭。量子场论无法解释真空的基态为什么具有各种动力学特性、粒子特性、能量特性和温度特征。更遇到用连续空间代替离散粒子产生的无穷大,只能借助数学方法进行人为的空间截断才避免这种尴尬。量子场论的研究对象应该是场物质,绝非净空。另外,量子场论创造出太多的粒子,没有中场对应一种粒子。一些明明是粒子的某一种特性或特性的叠加认为是一种粒子。采用各种各样的粒子还试图统一场论,这本身就不科学。根本不是不同形式的场态粒子对应不同的场,场态粒子根本没有本质区别,实际上是场态粒子不同形式对称性破缺的势产生了不同的场。还有量子场论认为粒子与粒子不断交换粒子,尤其是每个粒子与其他宇宙中的所有粒子都时时刻刻交换引力子,这是有悖逻辑的。粒子与粒子相互作用并不是交换粒子,而是交换能量。粒子与粒子交换光子并不是真正交换实体粒子,而是通过电磁力相互作用交换能量。光子是微观层面粒子直接作用的电磁力,是宏观层面电磁波传递的能量。

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