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2017年02月15日

(2017-02-15 16:46:33)

                                                               12. 《“大统一理论”畅想》

差不多从爱因斯坦开始,快近一百年了吧,许多理论物理学家都在为“大统一理论”而忙碌着。这许多理论物理学家的成就是巨大的,他们不仅找出了引力、电磁场力、强相互作用力、弱相互作用力这四种力的强度、力程、作用机制,并且通过对“大统一理论”的研究,找到了一大批诸如玻色子(W+/-,Z)、胶子等基本粒子、媒介子,迠立了夸克、色动力、弦、超弦、M等等理论,为粒子物理的研究奠定了结实的基础。

他们大致都依据这样的想法:把粒子与粒子、粒子与场之间的相互作用,看作对粒子的态函数作一个对称群的变换,例如电磁相互作用看作U(1)变换。弱相互作用看作SU(2)对称群的变换,强相互作用看作SU(3)对称群的变换。每一种对称群的生成元对应一个媒介子。电磁相互作用的U(1)变换群的生成元对应一个光子。弱相互作用的SU(2)对称群的生成元对应三个介子,即中间玻色子W(+),W(-), Z(0)。强相互作用SU(3)的生成元对应g(i)(i=1,2,……8)八个胶子。粒子与场之间的相互作用,核子、夸克的色、味之间的相互作用都是分别通过交换光子、介子、胶子来传递作用力。而把U(1)、SU(2)、SU(3)这三种对称群的直积看作电、弱、强三种作用力对应的大统一对称群,这样来建立大统一的模型,基本粒子之间的相互作用统一表达成[ SU(3)直乘SU(2) 直乘U(1 )]的规范群形式。虽然往后又建立了SU(5) 对称规范群、超对称群,弦、超弦、M理论等等,但基本上都还是遵循着这样的思路。

 就SU(5)来说,它共有24个生成元,难道这些生成元的结构彼此皆不相同吗?难道这些生成元不能再分割了吗?我们是不是能更深一层次地找到组成这些生成元的最最基本的物质单元呢?

倘若认为24个生成元各不相同,或各由不同最最基本的物质单元组成的话,很难想象不同粒子之间的相互作用会有同样或相似的机制,能用同样或相似的方程、矩阵式、参数来表达。只有认为它们都是由同一种最最基本物质单元所组成,才可能用相同或相似的方程、矩阵式、参数来表达它们之间的作用机制,找出“大统一理论”的模式。所以或许可以这样说,先有物质大统一作为前提,方可有力的 “大统一理论”的迠立。而力的“大统一理论”的一旦被证明成立了,必然反过来又能说明组成粒子、夸克、媒介子的最最基本的物质单元很可能是一致的。

本着这样的想法,“微观分析力学”着眼于对于组成粒子、夸克、媒介子的最最基本的物质单元的探索。通过对“二次量子化”理论的研究,找到了组成粒子、夸克、媒介子的最最基本的物质单元,它们即完全类似于光子的“微观物质”。 “微观物质”分布在一层层的分布曲面上,组成“微观物质系统”,可以把它看作连续弹性介质。在网站“微观分析力学”的《二次量子化理论的进一步研究》一文中对此有详细的敍述。网址是:。http://www.wenliang44.net

有了这样的统一的最最基本的物质单元,粒子、夸克、媒介子之间的相互作用是不是可以看成这最最基本的物质单元即微观物质之间的相互作用呢?或者看成微观物质系统即连续弹性介质之间的相互作用呢?这样与宏观领域相同或相似的最基本的力学原理是不是有可能看作由这最最基本的物质单元之间的相互作用而统一应用到微观领域,也即统一应用到相互作用的粒子、夸克、媒介子之间呢?回答应该是肯定的。

有了这样的统一的最最基本的物质单元,参考传统的“对称破缺”的思路,在微观物质系统分布曲面上,通过对“度规变换函数”展开,找到了微观物质分布对称破缺的形成和它所造成的使粒子带电的根本原因。原来粒子之所以带电,它的根本原因是在于微观物质分布的对称与破缺。中性粒子的微观物质对称分布,而带电粒子的微观物质不对称分布。在这基础上可以建立了同位旋对称方程。在网站“微观分析力学”的《微观物质系统的对称方程和同位旋》一文中对此有详细的敍述。网址同上。

“微观分析力学”正是本着这样的想法来探索力的“大统一理论”,并且已经取得了初步的一些成果。例如,应用了从牛顿定律和物质守恒定律建立的能-动量张量,配合上述的由微观物质分布对称破缺的分析得出的同位旋对称方程,经过一系列的衡等变换,直接导出了爱因斯坦的电磁张量矩阵和麦克其韦尔方程。在这过程中丝毫不曾用到经典的库仑定律,安培环路定律等宏观的经典的电磁实验定律。在网站“微观分析力学”的《.微观分析力学对电磁场应力张量的分析。》一文中对此有详细的敍述。网址同上。这些文章都是经过严格的数学计算,经得起反复验算和符合实践的。这文章作为一个例子,它展示了把粒子、夸克、媒介子都能看作是由统一的同一种最最基本物质即微观物质组成,它们之间的相互作用都是这种微观物质之间的相互作用,并遵守统一的基本的力学原理的。这个例子可以视为探索由物质的大统一到力的大统一理论的一个开端。这是一个由物质的大统一到力的大统一理论的一个开端。当然这些只能说是一个很有希望的开端,但这一条正确的路径,经过坚持努力,必将取得最后的成功。

2016/6/22

 

 

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