物理宇宙学百科

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量子引力理论

2013-01-13 21:49:00 本文行家:宇宙与道

物理理论,量子是物质粒子的非连续运动,而所有的量子困惑都起源于这种非连续运动。量子理论与引力的结合,即量子引力理论,目前还处于研究阶段。

量子引力理论 - 概述

量子引力量子引力

 宇宙存在三级量子,恒星、中子星、黑洞、宇宙奇点四者之间存在体积、能量、质量、密度方面的巨大差异,可以断定它们是由三种不同量级的量子组成,恒星由原子组成,中子星由粒子(中子)组成,黑洞由引力子组成,宇宙奇点由奇子组成。从宇宙奇点看,引力子、粒子、原子都有一种泡沫结构,我们对其中的原子泡沫已很熟悉,从中子星向黑洞、宇宙奇点反推上去,粒子、引力子的内部还是很空旷的。

 

中子星-内部结构模型图中子星-内部结构模型图


 

量子引力理论 - 基本信息

光子-内部结构模型图光子-内部结构模型图

由于目前的科技水平所限,我们无法在人工实验室中分离出电子、光子、夸克、引力子的亚结构,但却可以利用宇宙天体这一天然实验场,用大量的原子或粒子或引力子构成的天体来研究物质的亚结构。当恒星塌缩成中子星,既可知中子是原子的构成材料之一,这是我们已知的。当中子星塌缩成黑洞,既可知引力子是中子等粒子的构成材料之一,黑洞是纯引力天体,是纯引力子的世界,当吞噬了宇宙大部分物质的宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,既可知奇子是引力子的结构材料之一,黑洞奇点和宇宙奇点在能量、质量、密度、温度方面存在极大差异,且黑洞奇点产生向内的力,宇宙奇点产生的是巨大的向外爆发的力,所以,引力子和奇子不可能属于同一级量子。

引力子-内部结构模型图引力子-内部结构模型图
电子、夸克-内部结构模型图电子、夸克-内部结构模型图



原子核(上半图:含中子,Π介子,质子)-内部结构模型图原子核(上半图:含中子,Π介子,质子)-内部结构模型图

构成宇宙万物的原子之内是很空旷的,原子核的直径约为原子直径的十万分之一,相当于标准足球场中心的一粒大豆,电子相当于足球场外围的几粒沙子,请大家切记原子与质子的大小之比,这种真实差距将凸显传统原子模型的致命缺陷(这种对比实验最好到足球场去做,图中的原子与原子核大小之比已严重失真)。当1.45个太阳质量的恒星死亡后,被自身引力压缩成直径10公里的中子星,这时星体的主要成分是中子,如果该中子星不断吸引空间物质,当达到一定质量时,会被自身引力压缩成极小的黑洞,这说明与中子同类的粒子之内也是很空旷的,在黑洞中任何粒子都被压缩成更小的量子――引力子。黑洞里有什么?起码有它自己,大量的引力子。

原子(含电子,质子,中子)-内部结构模型图原子(含电子,质子,中子)-内部结构模型图



恒星的平均密度是1gcm-3,当恒星塌缩成白矮星,其平均密度是107gcm-3,由电子的简并压力和引力相平衡。质量大于1.2个太阳质量的白矮星不可能稳定,电子和核内的质子组合成中子,成为中子星。中子星的密度为1014gcm-3。中子星靠中子简并压来支撑。质量大于3个太阳质量的中子星不可能稳定,会进一步向内塌缩,成为黑洞。

白矮星-内部结构模型图白矮星-内部结构模型图



电子与中子的简并压力实质上是一种与引力对抗的斥力,是反引力场的一种体现。

在中子内,既有强核力、弱核力,又是由正质子与负电子聚合而来,因此中子是强核力、电磁力、弱核力的聚合体,在中子星内,上述三种力聚合到中子内与引力作最后抵抗,也就是说在中子星中强核力、电磁力、弱核力已逐渐走向统一(在本文中“引力”即是指“万有引力”强核力又称强力,强相互作用,电磁力又称电磁相互作用,弱核力又称弱力,弱相互作用. 下同)。

原子、粒子、引力子都有一种泡沫结构,支撑这些泡沫的关键因素是速度,电子的光速支撑着原子泡沫,而引力子级物质必须以超光速运行才能维持以光速运行的光子、电子等粒子级物质的结构稳定,而奇子必须以超超光速才能维持引力子泡沫的结构稳定。

原子的直径约10-8厘米,电子的直径约10-16厘米,由此反推上去,引力子的直径约10-24厘米,奇子的直径约10-33厘米,与普朗克尺度相当。

将太阳压缩成一个直径2.95公里的球体,就成为黑洞,这时中子泡沫被压碎,没有什么力量能阻止它进一步向内塌缩,如果按引力子的实际体积,一个太阳质量黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为10-2厘米的球体。

如果将地球压缩成一个直径8.9厘米的小球体时,就成为黑洞,如果按引力子的实际体积,地球黑洞的引力子总体积只相当于一个直径为8.9×10-8厘米的球体。

由原子构成的地球之内是如此的空旷,那我们看到的世间万物是什么?是电子以接近光速围绕原子核运行所形成的幻象。

宇宙大爆炸之初(10-43秒),引力是最先生成的宇宙大爆炸之初(10-43秒),最先生成的11维超引力场-模型图

作为宇宙最强大的、无所不在的引力的载体—“引力子”—是必然存在的,由于引力子只产生一种弧线向内的力,一种引力子不能组合出各种粒子,必然还有一种与引力子同级的物质产生相反的力,才能支撑住粒子泡沫,当溯源到宇宙大爆炸之初(10-43秒),引力是最先生成的,根据对称性原则,与引力子同时生成的必然还有一种同量对称的反引力子,它是反引力的载体,这些反引力子不可能消失,那现在它们又在何处?要回答这个问题,就要看引力时刻在与谁抗衡着,无疑是强核力、电磁力、弱核力,它们的载体是各种粒子,由此可知反引力子和引力子是所有粒子的结构材料,强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来,所有粒子都是引力与反引力对立统一的平衡体。

从黑洞与宇宙奇点之间巨大的质量、密度、能量、温度差异看,宇宙奇点中的奇子是引力子和反引力子的结构材料之一,但一种奇子不可能组合出引力子与反引力子这两种性能差别很大的物质,引力子产生弧线向内的力,反引力子产生直线向外的力,根据对称性原则,以及从奇子的子代(引力子、反引力子)和孙代(各种粒子)的性质和结构中可反推出奇子有两种:正奇子和反奇子。正奇子产生直线向外的力,称为“正奇力”,反奇子产生弧线向内的力,称为“反奇力”。引力子中的反奇子略多于正奇子,即反奇力大于正奇力,使引力子总体上产生弧线向内的力,即“引力”;反引力子中的正奇子略多于反奇子,即正奇力大于反奇力,使反引力子总体上产生直线向外的力,即“反引力”;因此一个引力子产生的引力等于其内的反奇力减正奇力,一个反引力子产生的反引力等于其内正奇力减反奇力。正奇力与反奇力不能独立存在,只有同时存在这两种相互制衡的力,才能形成稳定的引力子、反引力子,才能形成稳定的宇宙万物。

正奇子、反奇子没有结构,是一种类点能量(点状能量),只是运行轨道不同,在黑洞的巨大压力中,反引力子中的部分正奇子会改变运行轨道,成为反奇子,从而使反引力子转化成引力子。从体积为0的“宇宙奇点”看,奇子有两态,一种是有形的正、反奇子,一种是无形无体积的“数学奇子”,一种信息态,代表能量“E”,信息是无形无体积的,当宇宙黑洞塌缩成宇宙奇点时,正、反奇子在极大的引力惯性作用下,融合成无体积的“数学奇子”,正奇力与反奇力统一成“奇力”,也就是说,所有的宇宙力在宇宙奇点中都统一成一种力—“奇力”,宇宙万物统一成一种能量,并且形成新的宇宙大爆炸,宇宙新的轮回。“物质、能量、信息”是宇宙中同一事物的三个面,物质即是能量,物质中同时包含各种信息,即“物质=能量=信息”。

量子引力理论 - 反引力分化理论

正负电子对-内部结构模型图正负电子对-内部结构模型图
强核力、电磁力、弱核力是由反引力分化而来

正负电子对撞时先转化成一个虚

,如果对撞能量比较低,则虚光子将变成一对正负电子或一对μ子,如果能量很高,虚光子会变成一对正、反夸克,当能量刚好达到某个矢量粒子的质量附近(称为该矢量粒子的产生阈)时,正反夸克对会形成束缚态,如果能量再高则共振态不会形成,正反夸克会背对背地飞离开来。


质子组分的夸克与另一个质子(或反质子)中的反夸克转化生成虚光子,然后虚光子产生一对轻子,这个过程刚好与轻子对转化产生夸克对相反。

光子可以由正、反质子或正、反电子相撞转化而成,反过来,光子相撞也可以转化成正、反质子或正、反电子,同时正、反电子可转化成正、反中微子,上述过程都是可逆的,而且介子、超子等所有不稳定粒子都会衰变成光子或中微子,所以组合成光子、电子、中微子、夸克、质子、中子及所有不稳定粒子的结构材料都是相同的,那就是反引力子和引力子。


各种粒子就象放在不同大小的杯子里的水,将两个不同杯子里的水(两个粒子)倒在一起就能形成另一杯或两杯水(另一种或两种粒子),反引力子和引力子就象水中的原子,这与在核聚变、核裂变中的原子相互转化类似,原理相同。粒子不可能是物质的最基本单位,物质的最基本单位有一个必要特征:无论怎样撞击它都不会转化或破碎。而粒子间的相互转化非常频繁。

强核力、弱核力在原子核附近的发力机制属一种短程力,但这种短程力对外界产生影响时,都全部转化成长程力,以光子为载体,如太阳辐射的巨大能量主要来自强核力。所以可以视强核力、弱核力、电磁力都有一个从短程力向长程力转化的过程,这种短程力表现为在原子内的发力机制,将原子比作一把枪,枪内使用同一种火药,但火药量不同,点燃火药方法不同(相当于强核力、电磁力、弱核力的不同发力机制),但射出的子弹都是相同的,光子就相当于枪内的子弹。

W±、Zº-内部结构模型图W±、Zº 玻色子-内部结构模型图


传递强核力的π°介子,传递弱核力的中性玻色子(Zº)都会很快衰变成光子,π+与π- 碰撞会转化成光子,W+与W-碰撞也会转化成光子,而传递电磁力的也是光子,因此在光子中,强核力、电磁力、弱核力是不分的,是统一的,π±、πº、光子、W±、Zº是反引力与引力对抗中的不同态。光子可以生成正、反夸克,正、反电子,正、反夸克可以生成正、反质子、中子及其它重子,正、反电子碰撞可以生成正、反中微子,也就是光子中的反引力可以分化成强核力、电磁力、弱核力。

量子引力理论 - 质子、电子生产流水线

在粒子世界千变万化的表象下,隐藏着一种粒子级物质相互转化的程序,或者称粒子转化的规律,就象一条生产流水线,我们知道工业生产流水线就是在执行一种电脑程序。这条“质子、电子生产流水线”的生产原料是“质子、电子”,能源是“引力、强核力、电磁力、弱核力”,这条流水线生产出的最终产品都是稳定的光子和中微子。质子、电子生产出的中子在核聚变、核裂变中有重要作用,就象枪内的撞针,流水线中必要的摧化剂。除质子、电子、中子、光子、中微子外的所有粒子都是生产过程中的半成品,所以它们都是极不稳定的,寿命极短,最终转化或生产出的还是光子或中微子,我们在各种加速器中发现的新粒子都是上述流水线生产过程中的半成品,这条流水线还能将多余的生产原料“质子、电子”吐出来。稳定是粒子、原子、分子等宇宙物质的常态,各种不稳定的粒子是生产过程中的中间态。在不同能量级的加速器中产生了很多使人眼花瞭乱的半成品(各种不稳定粒子),我们绝不能被这些表象所迷惑,实际上只是质子、电子在不同能量环境中执行不同的程序,就象用不同的力摇晃“万花筒”,可以看到千变万化的花图(相当于整个粒子大家族),但实际上“万花筒”只是由几张彩色纸片组成(相当于质子、电子、光子、中微子等稳定粒子)。在一定条件下,这条生产流水线可以逆运行,即光子和中微子可以生产出电子和质子,最常见的是光子碰撞可以生产出正、反电子或正、反质子。在自然科学领域,最简单的解释往往是正确的。宇宙的本质是质朴的。

量子引力理论 - 物质的幻象性

物质的幻象性可以拿电风扇作类比,一个原子就象一台电风扇,原子中央的原子核就象电动机,原子核外的电子就象电风扇的叶片,当电风扇没有转动时,我们可以看见风扇叶片旁的空间大部分空的,如果电风扇快速转动时,我们就看见叶片旁的空间被叶片转动形成的幻象所填补,如果将电风扇的最高转速再提高1万倍,我们就根本感觉不到叶片在转动,而当叶片形成的幻象是一种有质感的物质的一个面。而实际上原子幻象比电风扇的幻象程度高得多,原子核与电子在原子中所占空间只有电动机与叶片在电风扇幻象中所占空间的1/107,但电子却是以接近光速转动,速度是叶片转速的3×1010倍,任何可见的物质都象无数个微型电风扇一起快速转动所形成的幻象。物质的幻象性,可从X射线、γ射线的高穿透性中看出来,我们看到的上述射线的成像,正是物质幻象被穿透后形成的,而中微子则能穿过更大厚度的物质幻象。

量子引力理论 - 引力子级、奇子级物质的“质能方程”

从原子泡沫的结构可知,支撑原子泡沫、粒子泡沫、引力子泡沫的关键是速度,从结构稳定的角度看,反引力子与引力子必须超过光速很多倍,才能维持电子、光子泡沫的稳定性,正奇子与反奇子的运行速度必须是超超光速,才能维持引力子、反引力子泡沫的稳定性,如果光速运行的光子中的反引力子与引力子也是以光速运行,那光子在运行中早已分崩离析。

为什么光速是粒子级物质的速度极限?因为超过光速就会造成光子中超光速的引力子和反引力子运行不稳定,这种不稳定会使光子运行速度变慢,当光子回到光速时,也就回到了光子中引力子和反引力子运行的最佳状态,这就是光速恒定的原因,光速恒定性更说明光子有结构。

引力子的超光速和奇子的超超光速与笔者提出的下列疑问紧密联系在一起。为什么原子象一个“永动机”?为什么原子的寿命这么长?是什么能量支撑着电子以接近光速围绕原子核旋转1033年以上?如果是原子核能(已知的最高能量级),用E=mc2方程计算,原子将在300年内耗尽能量,电子掉进原子核,这显然是荒谬的,就算按玻尔假设的电子运转时不向外界辐射能量,那也得有一个使电子转动的动力源。

为什么类星体的能量这么大?它的能量从何而来?

3倍太阳质量的黑洞在塌缩过程中经历了从恒星到白矮星、中子星到黑洞的阶段,经历了原子泡沫破碎、粒子泡沫破碎,原子泡沫的电子光速(c)与原子速度极限(h)(即超过此速度,电子就会脱离原子核),与支撑粒子泡沫的反引力子速度(b)有紧切关系,从结构稳定角度看,只有c/h≤b/c 才能维持光子、电子在光速运行中的结构稳定,因此引力子级物质必然是超光速的。得出引力子级物质的质能方程E2=mb2,这正是类星体的巨大能量来源。类星体的中心是一个大型黑洞,类星体能量是太阳核聚变能的1016倍,粒子级物质的质能方程E=mc2,在此失效。并由此推测引力子级物质的速度(b)大概相当于107—108倍光速,面对这种速度,难怪牛顿认为引力是超距作用的,也使得爱因斯坦在“EPR争议”中认为,在光速运行的粒子之间存在“超距作用”。

原子速度极限“h”的测定:取3倍太阳质量的恒星所能聚合成的最重原子(如碳、氧、氮),将这些原子放在真空环境中加速到所有电子脱离原子核时的最高速度。

类星体是一种形成于宇宙大爆炸早期(100多亿年前)的不稳定星系,当时是类星体的繁荣时期,不仅数量多,而且能量大,活动剧烈。这些类星体的中心有一个质量相对于稳定星系中心黑洞还较小的黑洞,这种类星体中心黑洞不能完全将吸入的大量恒星物质(原子、粒子)压碎后转化成引力子,所以未消化的那部分粒子以接近光速与超光速的反引力子流从黑洞引力场轴两端喷出,使整个类星体以接近光速(0.9c)在空间中运行,如果没有反引力子与引力子的超光速就不可能使巨大的类星体以接近光速运行。在类星体上出现了二种能量同时迸发,第一种是围绕黑洞的恒星将自身核聚变速率提高近百倍,第二种是黑洞压碎粒子后未能有效将全部反引力子转化成引力子,使部分反引力子从黑洞引力场轴两端喷出,服从E2=mb2方程,这部分能量是最大的。但最终必将是黑洞引力场取得胜利,类星体演变成稳定星系。

类星体、活动星系和稳定星系的中心都有喷射物质现象,这种喷流现象与星系中心黑洞质量有很大关系,即黑洞质量小,喷流多,黑洞质量大,喷流少,因为大部分粒子和反引力子已被黑洞引力场转化成引力子。

引力子泡沫是极难压碎的,就连1015个太阳质量的巨型黑洞也不能将引力子压碎,只有当吞噬了宇宙大部分物质的宇宙黑洞才能将引力子压碎,使引力子塌缩成正、反奇子。

速度支撑着物质泡沫,那正、反奇子必须以超超光速才能支撑引力子泡沫。笔者提出了支撑引力子泡沫的正、反奇子速度a 等于b乘以宇宙总质量(1056)除以3个太阳质量(1034),约等于b x1023 。 得出奇子级物质的质能方程是E1=ma2,这正是提供原子中的电子围绕原子核运行1033年以上的不竭动力源泉,这也是宇宙大爆炸的超级能量之源(原子寿命的下限是从“质子寿命”的实验中推导出来的)。

量子引力理论 - 提出疑问

正如牛顿苦思一个似乎天真的问题,苹果为什么会掉在地上?最终发现了“万有引力”,笔者对一些人们熟视无睹的现象提出疑问,太阳的引力为什么这么大?是因太阳的质量大;那太阳是由什么构成?太阳是由氢氦原子构成。很明显太阳总质量等于其内原子质量之和。在太阳中,强核力、电磁力、弱核力时刻在与引力抗衡,而且强核力、电磁力、弱核力三者之和必须等于引力,星体才不致被引力压塌,才能维持太阳的稳定。强核力、电磁力、弱核力产生向外的力,引力产生向内的力,四者的对抗形成长期平衡,即“引力=强核力+电磁力+弱核力”。强核力、电磁力、弱核力都在原子之中,那引力也必然存在原子中,那太阳的引力等于其内每个原子输出的引力之和。

在宏观宇宙中,我们已证实在引力、强核力、电磁力、弱核力四者中,引力是最强大的,它在四种宇宙力中始终占主导地位,在它的作用下形成星系团、星系、太阳系、恒星、行星,它使得千亿颗恒星绕着银河中心旋转,它将太阳束缚成炽热的火球,它使得我们每个人能生存于地球上,它使得宇宙万物能够存在。

引力在宏观宇宙中始终占主导地位,宏观物质是由微观物质组成,宇宙中的主角“恒星”、“行星”都是由原子构成,那引力必然存在于原子之中,而且每个原子的引力等于该原子内的强核力、电磁力、弱核力之和。

从恒星到白矮星、中子星、黑洞的演化中,我们可以看到引力在与强核力、电磁力、弱核力的对抗中,逐步取得阶段性胜利,并最终将强核力、电磁力、弱核力与引力统一,成为纯引力的黑洞。

引力是宇宙最强大的存在。宇宙中的恒星、行星都是引力与强核力、电磁力、弱核力对立统一的平衡体,它们构成了可见的宇宙。为什么这种在宇宙占主导地位的引力一到人类居地的地球的微观物质中就失踪了呢?这只不过是人类的认知水平问题,引力无处不在。

人们将引力排除在微观物质之外,认为引力在微观物质中可以忽略不计,必将重蹈“地心说”的覆辙,两者都是以不科学的观测手段作出了错误的判断。

按照现有原子理论的逻辑,如果将太阳分割成无数个篮球大小的物体,那这些篮球大小物体的总引力就变得只有强核力的1/1040,这显然是荒谬的。合理的推论是:太阳是由原子构成,强核力、电磁力、弱核力都存在于原子中,那引力也必然存在于原子中,且引力等于强核力、电磁力、弱核力之和。原子中也确实存在这种引力,只不过因人们过去不了解引力的性质,将这部分吸引力归到了强核力中,实际上强核力只是一种强大的斥力。

原子所拥有的引力与强核力、电磁力、弱核力相当,原子就是一种引力与强核力、电磁力、弱核力相互对抗的平衡体,在无干扰的环境中,这种平衡可以保持1033年以上。

我们知道能量是守恒的,当宇宙进入黑洞期,宇宙原有的强核力、电磁力、弱核力都已与引力统一,也就是说宇宙中引力子的能量总和即是宇宙总能量。引力怎么可能象过去认为的那么小。引力是宇宙最强大的存在。

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