Monday, March 23, 2015

实物便是能量密度特别大的地方,场便是能量密度小的地方。但如果是这样的话,那么实物和场之间的区别,与其说是定性的问题,倒不如说是定量的问题。把实物和场看作是彼此完全不同性质的两种东西是毫无意义的,我们不能想象有一个明确的界面把场和实物截然分开。"这里,爱因斯坦所说的"实物"就是粒子,他所追求的"场论"应该是有连续介质的"流动场论"--尽管他没有说。"流动场论"的特征是以速度向量为主、以有关标量为辅、用含有速度向量对时间坐标的全微分的非线性偏微分方程组表示的流动场;而属于"系统论"的"量子力学"的最大弱点是"点粒子",除了"点振动(波动)"外,不知道该"点"内、外还有何物,其特征是用常微分方程、波动方程和薛定鄂方程等表示的相对静止的点或点群的振动(波动),尽管有"场",但没有流动介质。"

宇宙统一场方程(2014-09-20 17:27:30)

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 宇宙统一场方程
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王守义 (湖北汽车工业学院 湖北 十堰 442002 )

    摘要对宇宙物质的认识,从微观亚原子粒子到整个宇宙,与流体力学的服从Navier-Stokes方程(组)的湍流场比拟,本文提出了一系列与当今物理学绝然不同的观点,在此基础上,建立了宇宙统一场方程。据此,本文统一了四个相互作用(电磁相互作用,引力相互作用,强相互作用和弱相互作用)和整个大宇宙(包括暗物质,暗能量和黑洞等),合理地解释了当代物理学和天文学的大量的最重大的难题,同时,证明了宇宙的隐性"时间通道"存在的合理性。

    关键词广义宇宙时空,相互作用,涡振子,夸克,湍流,暗物质,暗能量,黑洞,时间通道
当今科学家们要建立的"统一场论"是统一粒子的四个"相互作用"(电磁相互作用,引力相互作用,强相互作用和弱相互作用),但本文的宇宙统一场不仅可以统一这四个相互作用,而是从微观粒子到整个大宇宙的完美统一,所以,本文称为"宇宙统一场论"。

    为什么当今物理学至今不能继承爱因斯坦的遗愿建立统一场呢?作者认为,原因如下:

    (1)当今物理学基本是线性的,属于"线性思维",即使物理学有些非线性解,但人们不了解作者发现的"非线性特性"(未发表)[1],因此,理解和处理这些非线性解的方法仍然是线性思维。用线性思维解决不了"宇宙统一场论",必须用"非线性思维",非线性的中国古典哲学为我们提供了哲学基础[2]。非线性思维是整体思维,而线性思维是局部思维。

    (2)上世纪初,爱因斯坦与波尔等人的"波-粒"二相性之争表面上是"波动性"和"粒子性"之争,但实质是"流动场论"与"系统论(包括静止'场论')"之争。争论的结果是,以《量子力学》为代表的"系统论"胜利了,使《量子力学》至今占住物理学的统治地位,而《相对论》虽然功不可没,但只是处于辅助地位。因此,爱因斯坦发出了追求"物质的本质"--"自然的最终描述"的感叹,他在与英菲尔德合著的《物理学的进化》(1936年版)中说:"实物便是能量密度特别大的地方,场便是能量密度小的地方。但如果是这样的话,那么实物和场之间的区别,与其说是定性的问题,倒不如说是定量的问题。把实物和场看作是彼此完全不同性质的两种东西是毫无意义的,我们不能想象有一个明确的界面把场和实物截然分开。"这里,爱因斯坦所说的"实物"就是粒子,他所追求的"场论"应该是有连续介质的"流动场论"--尽管他没有说。"流动场论"的特征是以速度向量为主、以有关标量为辅、用含有速度向量对时间坐标的全微分的非线性偏微分方程组表示的流动场;而属于"系统论"的"量子力学"的最大弱点是"点粒子",除了"点振动(波动)"外,不知道该"点"内、外还有何物,其特征是用常微分方程、波动方程和薛定鄂方程等表示的相对静止的点或点群的振动(波动),尽管有"场",但没有流动介质。"流动场论"不仅表示连续介质的流动,而且也包括流动的连续的点或点群的振动。对微观世界和广袤大宇宙的统一的整体研究,必须用这种非线性的连续介质流动场论,因此,仅用相对静止的属于系统论的《量子力学》(包括"量子电动力学"和"量子色动力学")不可能建立统一场论。

    (3)"超弦理论"已发展为当今物理学的前沿主流理论之一,这种理论认为,任何粒子之中都有一根"弦"在振动,"弦"可以被截成许多小弦,可以两头对接为"圈",弦的各种复杂振动可在超几何的10维空间中表示。"超弦理论"涉及较复杂的几何学和其他数学前沿,因此,形成了用数学的抽象思维代替具体物理意义的局面,虽然它表面上研究的是"量子"并牵强附会地解释当代物理学的某些"难题",但它的深奥内容更多的是抽象数学,而不是具体的物理学。这种用数学代替物理学的先例始于爱因斯坦,这就是他的广义相对论的纯几何的引力场方程(后面将指出它的缺陷并用"宇宙统一场方程"描述包括引力场的全部统一场),所以,仿爱因斯坦,不仅物理学家,而且,许多著名数学家纷纷涌入这一时髦领域,形成了一股世界潮流。作者认为,数学永远是研究物理学的"工具",研究物理学,就是研究具体问题,数学的抽象是必要的,但必须用来说明具体的物理实质,因此,这种用数学代替物理学的潮流是错误的。而且,"超弦理论"主要属于相对静止的"系统论",同样没有流动介质,对上述严格意义的非线性"流动场论",因在数学上长期没有解非线性的Navier-Stokes方程的方法而停顿,致使当今物理学的"流动场论"也止步不前,形成了物理学的严重危机,也是可怕的"数学危机",对此,当今的数学家们似乎无能为力且熟视无睹。现在,当人们谈论"非线性科学"时,往往只指相对静止的"非线性系统论",好像没有"非线性流动场论"一样。因此,用这种静止的,片面的思维方式同样不可能建立统一场。

    作者认为,要更快地发展物理学并迅速解决当代物理学的许多危机,必须大力发展"非线性流动场论",整体流动地描述从微观粒子到整个大宇宙的"宇宙统一场"。本文就是用这种整体流动思维的方法描述"宇宙统一场"的一种尝试。其主要内容是:将微观粒子和整个大宇宙与流体力学的非线性湍流场比拟;假设宇宙的流动介质是"涡振子",整个宇宙都充满了连续的流动的涡振子,涡振子可被视为流场介质的"质点",但又是"涡"--它必有波动性,而不是相对静止的抽象的点和点群的振动(或波动)或点中的"弦振动";这种流动的"涡振子场"可以被量子化,但不仅仅是相对静止的电磁场的量子化。

    下面,根据我们对微观世界和大宇宙的了解来建立这种非线性的"宇宙统一场方程",并根据流体力学比拟和该方程,本文将指出微观粒子,包括电子、光子、夸克、质子、中子的内部流动结构和夸克禁闭的原因,指出微观粒子、暗物质、暗能量和黑洞如何组成统一的大宇宙;特别指出没有宇宙大爆炸,我们这个可见宇宙外还有更大的宇宙--"天外有天"。

    不过,在建立"宇宙统一场方程"之前,必须建立一套不同于流体力学(属牛顿力学)流场的、也不同于"量子场论"的、可称为广义宇宙统一场的新机制,即物理学的崭新机制。

    1,宇宙统一场的结构--流体力学的湍流场比拟

    作为"量子力学"奠基者之一的海森堡在世时曾说:他希望死后上帝能给他解释湍流运动。原来他已预感到,不仅可用湍流的湍涡比拟微观粒子,而且可用湍流场比拟整个宇宙。当今"理论物理学"早就有用流体力学作比拟的先例,例如"孤立子理论"。作者发现,所谓"孤立子"并不是该理论所谓的"孤立波",而是"孤立涡管",该理论用"孤立波"(实际是"孤立涡管")比拟微观粒子,比如光学孤子,并成功应用于光学通讯等实际。

    在流体力学[3] 中有"位势场","无旋场","有旋场"和"湍流场",现有流体力学理论基本是分别讲述这些"流场"的,没有有机统一起来。这是因为现有的流体力学没有解开非线性的Navier-Stokes方程,也就没有根本解决湍流场问题。当今流体力学的湍流理论是将该方程简化,将一个未知数分解为两个未知数,即平均值和脉动量,这样,一定使仍然是原方程数的方程组不封闭,很难处理这种方程组的封闭问题。即使有一些由Navier-Stokes方程简化的非线性方程(如雷诺应力方程),但因在数学上没有解非线性偏微分方程的理论,也只能得数值(近似)解,因此,用传统的湍流理论只能了解湍流问题的一些局部现象,不能解决湍流的本质,更不能达到上述四种"场"的统一。很久以前,作者找到了非线性的Navier-Stokes方程的解法[12],求出其解析解,进而可以合理解释湍流的发生机理。这样,就把上述四种"场"统一成一个场。在数学和物理学中,只有前三种"场",而没有湍流场,这是因为湍流场是一个非线性流场。作者的这些流体力学的主要论文尚未发表。

    在流体力学的三维空间(场)中,有两种流动速度,一是有势速度,一是有旋速度。

    假设是位势函数( 不是机械的位势能),那么,用其梯度

    (1.1)

    表速度向量,其中,i,j,k是坐标x,y,z轴方向的单位向量,这里取"-"号表速度向量从高 位置指向低 位置。 的量纲是 ,是动量矩的量纲(本文不用质量的概念),因此,位势函数是标量,可称为"扭量",但不是旋度向量。如果 ,即速度向量 ,那么,就是一个绝对静止和均匀的,没有方向的标量场,可称为"原始位势场",在这个场中,时间、空间和因果关系都没有意义。有势速度向量就是无旋(或有势)层流,亦即

    (1.2)

    根据数学定理,无旋层流场可包含多个位势场(含原始位势场),有势流恒无旋。

    如果有另一速度向量的旋度(或涡度)不等于零,即

    (1.3)

    那就是有旋层流,有旋层流不是有势流或无旋层流。

    无旋层流(含有势流)的速度向量和有旋层流的速度向量 的合成向量

    (1.4)

    可满足非线性的Navier-Stokes方程(组),只有用此合成向量作为该方程的解才能正确描述流体流动场,这样,时间,空间和因果关系开始完全生效。更进一步,如果我们对非线性的Navier-Stokes方程(组)求湍流解,那么,我们会发现,流场中不仅有无旋层流(含位势场)和有旋层流,而且还有复杂的湍涡,这就是湍流。湍涡也是有旋流,其流速较大。虽然有旋流和无旋流(有势流)并行满足Navier-Stokes方程(组),但在三维线性空间中,它们好象互不相干,然而,在非线性空间中,作者的非线性计算表明并不如此,特别是,下面将指出,在4-时空的非线性宇宙统一场中,它们的能量可以互相转换。

    根据作者对湍流的研究,湍流场的特征是:"流场的某区域有许多'湍涡','湍涡'是两端非线性自封闭或环形封闭的大、小涡管(见图8~12),此即湍流区域。在一个流场中可有多个相互独立的湍流区域。不仅一个湍流区域之外包围着较大范围的有旋层流和无旋层流,而且在湍流区域内的大、小涡管之间也夹杂着范围较小的有旋层流或无旋层流,这些'流'中涡管的能量密度较大,涡管与其他"流"之间没有绝对的界面分隔,它们是连续的流动介质,而且不停地相互交换能量,因而,这些微小涡管具有不同的随机变化的形状、尺度、方向和涡管强度,它们不仅有较稳定的较大'拟序结构',而且有杂乱无章和自生自灭的微小涡管;单个涡管之间不能无条件地交换位置,一般来说,湍流区随流场一起流动。"

    作者在研究形成湍流的"转捩"过程时发现,当涡管与涡管在侧面接触时,在两涡管断面涡旋流线之间要发生"异旋相消、同旋相涨"的相互作用。见图1:"异旋相消"(图1.a)的结果是,两涡管之一被截断并同时产生有旋层流,或者,两涡管全被截断并同时产生无旋层流,这样产生的无旋层流或有旋层流就是湍流研究中被称为"喷射"的奇特现象,被截断涡管在截断端能非线性自封闭;"同旋相涨"(图1.b)的结果是,产生许多断面更小的涡管,或者合成断面更大的涡管;无旋层流、有旋层流和涡管之间也可以发生类似"异旋相消、同旋相涨"的相互作用。如此继续相消相涨下去,形成各种湍涡、各种湍流区域和整个湍流场。这就是湍流发生的主要机理。

    这样,本文将上述四种场统一成一个场--湍流场。诚然,流体力学属于牛顿力学。

    图1 涡管断面流线间的相互作用:a 异旋相消;b 同旋相涨。

    根据湍流发生机理,涡管的断面流线(涡旋)有两种类型:(i)汇流式涡管断面,如图2所示,其中心一定有一个流速较高的汇流圈,是湍流中最大或最小的涡管,大者如非对称"涡街"的涡管,小者如那些时生时灭者,图1.b的"同旋相涨"所形成的就是这种小涡管。(ii)封闭式涡管断面,封闭流线有的是圆(图3.左),有的是任意封闭曲线(图3.中),这种封闭式断面的涡管是汇流式断面涡管发展而成,比较稳定,如上述湍流特征中的"拟序结构",所谓稳定是指这种涡管如孤立子一样,两个涡管在低速碰撞之后仍会恢复到碰撞前的原状。值得注意的是,这两种涡管断面的中心都有汇流圈,只不过是"圈"的大小不同而已。

    图2 图3

    如果用流体力学的湍流场对大宇宙进行比拟,可以认为,整个宇宙是一个大能量湍流场,是一个没有空隙的连续体,它有四种场结构,即"位势能","无旋层流","有旋层流"和"湍涡",由它们构成了宇宙统一场。在微观世界,可以像孤立子理论用孤立波(实际是涡管)比拟微观粒子一样,用湍涡比拟各种微观粒子,显然,这些粒子不是坚实的颗粒,也不是"点",而是涡管,涡管内部是流动能量较大的"涡旋"。不仅湍流区外是大范围的"无旋层流"(含"位势能")和"有旋层流",而且湍流区内的微观粒子也在连续介质场--"无旋层流"和"有旋层流"中流动,不仅有涡动(波动),而且有线动,这些"流"之间都是连续的。而湍流区域之外的广大区域是"位势能","无旋层流"和"有旋层流",它们分别与组成大宇宙的黑洞,暗能量和暗物质对应,但不是简单的对应,请详见后述。

    2,广义宇宙时空论

    宇宙时空是为了能量的度量需要而引出的,是能量存在的属性,因此,时空是相对能量而存在的,随着人们对物质运动的认识深入,时空论随时代而变。物理学经过了由牛顿的狭义绝对时空论向爱因斯坦相对时空论的转变,这是科学的一大进步,相对论在亚光速范围内是正确的。但是,现在看来,时空论又要向前发展了,这就有本文的"广义宇宙时空论"。

    相对论的相对运动是相对于观察者而言的,可以有不同的参考系,观察者处于某参考系中观察某事件,所以,相对论有许多令人费解之处,但是,如果观察者能够"天人合一",把宇宙当成自己的身体,"自己"体验自己体内的运动"信息"--这种信息传递按量子靴袢效应(见下述)进行,不需要时间,那么,自己的身体就是广义宇宙时空,当然不需要什么相对参考系,也不需要任何特定坐标的"变换"。因此,如果将宇宙的某一点作为坐标原点,就可建立广义宇宙时空坐标系,在这个坐标系中,物质(能量)运动速度都是绝对运动速度。因此,在广义宇宙时空中,相对论的闵可夫斯基时空不适用。闵可夫斯基时空是

    

    其中,。此式是根据 来决定相对论惯性系中两"事件"的间隔ds的。在相对论惯性系中,光速c=299792458 m/s不变,任何物体的运动速度不能超光速。但是,在广义宇宙坐标系中,光速c暂可视为不变,然而,发光体和光的波动(传播)伴随着高速定向流动的无旋层流或有旋层流一起流动,因此,速度向量v的绝对值可大于c,也可小于c,这样,上式中jc应改为v在时间坐标轴上的投影 ,上式应改为

    (2.1)

    其中,(2.2)

    这里,,是待定系数,由后面的宇宙统一场方程组的解确定。在相对论的惯性系中,ds一般视为不变量,但在宇宙的广义绝对运动中,v可能是随时间而变的变向量(非定常场),因此,与相对论不同,间隔ds可能在加速时有微小变化。以下令

    (2.3)

    其中,称为时间坐标轴,其余三个称为空间坐标轴,此三个空间坐标轴维持迪卡尔直角坐标关系。关于时间坐标轴与空间坐标轴的关系,请详见下述。

    显然,这是一个绝对时空坐标系,但与牛顿绝对时空不同的是,(2.1)式不仅继承了相对论的时空观,即时间和空间是一个统一的整体,物体的形状和几何尺寸与物体的速度向量v有关,而且说明时间坐标有丰富的内涵,因此,可让

    (2.4)

    则这种新的时空包含闵可夫斯基时空和洛伦兹变换,也就是包含相对论时空,它当然也包含牛顿绝对时空和原始位势场的没有时空,不仅如此,还有下述的"隐性时间通道"。

    采用爱因斯坦的约定:如果某一项中的有关符号的上标或下标同时出现相同的字母时就表示要对那个指标求和,那么,(2.1)式可以写为张量形式

    (2.5)

    其中,上标表逆变,下标表协变,是度规矩阵

    (2.6)

    在相对论中,爱因斯坦认为任何物质运动都不能超光速,这就不能不限制物理学的发展。如果这样,地球人永远只能做惯性移动,不能超光速,不能进行自由的宇宙旅行,也引发了一系列的物理学危机。按照爱因斯坦相对论观点,如果超光速,因果律将被破坏,逻辑学不成立,问题就不能继续研究下去。我们完全没有必要害怕因果律被破坏!按照作者发现的"非线性特性"[1],这只不过是逻辑学的前提条件--非线性微分方程的定解约束条件发生了变化,如果解决了这个前提条件,逻辑学仍然有用,只不过是另一重意义的因果关系,与前一重意义的因果关系没有直接的逻辑关系,因此,问题仍可以继续讨论下去,这就是逻辑学的相对性。因此,光速不应该也不可能限制物质的运动速度,"超光速"不应该成为问题。

    3,涡振子场和能量场

    在流体力学中,连续流体介质是流体(液体和气体);作为比拟,本文假设,在宇宙统一场中,连续流体介质是"涡振子",整个宇宙充满了"涡振子",它们是流动的宇宙能量场的"质点",但又不是"点",而是"涡旋"(图3.右)。这种"涡振子场"与系统论哲学家拉兹洛(E·Laszlo)提出的Ψ场相似[7],可以说有"零点能",但不是"点粒子";这种"涡振子场"也与历史上的"以太场"相似,有像水流或气流一样的局部群体连续流动,但不是以太"质点"的坚实颗粒,且质点之间无摩擦,对这种"质点"我们不用质量的概念。

    "涡振子"是体积极其微小的虚粒子,图形如图10所示的光子型球形中性涡管,其尺度很小,可能在以内,角动量是小幅"弱对称"震荡型,见图3.右,其涡动像机械手表的"摆轮","涡旋能"接近于零,但不等于零。它们因是涡旋(或"波")而相互干涉,如图4所示,因而可以用少数的涡振子储存大量信息,它们之间没有间隙,是连续的,无摩擦,因此,它们有亲和作用--不可分离--连续性。与Ψ场的观点一样,涡振子场承载着整个宇宙的过去,现在和未来的信息,是一个具有整体性的全息场。宇宙中任何一个涡振子的微小变化(线动和角动),都会引起整个宇宙涡振子场的所有涡振子的全息响应,信息到达任何地方不需要时间并被全息场永久地记忆下来,此即"量子靴袢效应"。"靴绊理论"是G 丘(G. F. Chew)在海森堡S矩阵理论基础上提出的一种假设,这种假设不承认任何单独的坚实"块状实体"物质,认为整个宇宙的所有物质都是联系在一起的,它们处于宇宙的某种"网络"之中,网络上任何一节点的运动都会像牵动"靴绊"的靴带那样,引起"靴绊"的各个部分一起运动,这种信息传递几乎不需要时间。尽管本文的涡振子场与G 丘的靴绊理论的网络不同,但作者欣赏G 丘的创造性"整体思维",作者仍将本文的整体涡振子场的"全息响应"称为"量子靴绊效应"。事实证明这种"全息"理念是对的。

    图4

    因此,尽管涡振子的能量很微小,但却具有微弱的辐射量,这正是宇宙背景辐射2.726K所反映的能量,这是人类获取宇宙信息的源泉。反之,如果涡管的旋转角动量恒等于零,那就不成其为涡管,也就没有涡振子,所以,涡振子是准量子,具有量子的特性。涡振子也是大能量的载体,因为"能量场"的能量按场分布"加载"于涡振子场上,因此,涡振子场就是能量场。这样,可以认为,整个大宇宙就是由"位势能","无旋层流","有旋层流"和"湍涡"等能量结构组成,不过,在引入涡振子场的情况下,它们具有更深层次的含义,这就是:

    (1)"位势场"的位势函数是,可认为是量子力学的波函数,或称"扭量",是能量的表现之一,的形态就是涡振子,它本身含有微弱的能量,但又是大能量的载体。前面在介绍流体力学时,有位势场(1.1)式,但是,在广义宇宙4-时空中,(1.1)式应改为

    (3.1)

    其中,是时间坐标轴 方向的单位向量, 是3-维空间的笛卡尔坐标系的三坐标轴 方向的单位向量,因此,宇宙位势场包括时间位势场

    (3.2)

    和空间位势场

    (3.3)

    这两种位势场都统一在涡振子场中,但不能混为一谈:对空间位势速度,能量伴随涡振子一起流动,称为"涡振子流",即下面的"无旋层流";而在时间位势场中,位势能 (下面将知道它就是能量)的传播都必须经过以下步骤:某较高能量的涡振子首先将其运动信息,包括速度大小,方向,涡动频率,波长和相位和它所处的全部量子态信息传给相邻的,或远处的较低能量的涡振子,这种只含有信息,不具有同等能量的涡振子就是虚涡振子,接着,这个接受信息的相邻的,或远处的较低能量的虚涡振子接受那个较高能量的涡振子的能量,变成高能的涡振子,不过,涡振子的位置不变,流动的只是在涡振子之间运动的能量。

    (2)"无旋层流"包含位势场,按照上述的严格数学定义,无旋层流就是有势流,其能量流动方式同上述时间和空间位势场。但是,在流体力学中对无旋层流有另一说法:它只是"涡振子流"。这些涡振子流动的线动很大,而角动很小,只是维持涡振子各自的微小"弱对称"扭振,它们之间可以有微弱的相对位移,可以交换能量,但不能任意交换位置。因此,流体力学中的无旋层流实际是旋度非常微弱的有旋层流,完全无旋的层流只是一种假设(比如在"空气动力学"中),但是,为了与下面的有旋层流相区别,我们还是将这种旋度非常微弱的有旋层流称为无旋层流。

    (3)"有旋层流"也是涡振子的线动量很大的群体流动,也是"涡振子流",但流线上的涡振子的角动及其非对称振动是较显著的,但仍属于小于3600的"强非对称"扭振,没有形成涡管,因此,"无旋层流"和"有旋层流"的区别是:"无旋"意味着流线上的涡振子是"弱对称"振荡,而"有旋"则是"强非对称"振荡,这里虽说"显著",但因都是角动小于3600的非对称振荡,没有形成涡管,即没有形成实粒子。对有旋层流流线上的涡振子,可称为"强涡振子",但在没有必要区分的情况下,仍然统称为涡振子。

    (4)"湍涡"就是在有旋层流中形成的角动大于3600的连续旋转的"涡振子流"形成的两端非线性自封闭或环形封闭的微小涡管,它是能量密度很大的实粒子,与实粒子的体积比较,实粒子之间的距离很大,中间都是无旋层流或有旋层流。它们之间的能量是连续的,不仅其线动连续,而且其转动角动也连续,没有绝对的界面把他们分隔开,但因为两者的角动量有随机过渡的混合区域,因此,必有相对的"平均界面"把它们分隔开,这样,在微小涡管(实粒子)与无旋层流(含位势能)或有旋层流之间还是可以区别的。与湍流的各种两端非线性自封闭或环形封闭的微小涡管及其组合对应,所谓"微观粒子",比如电子,光子,夸克,质子,中子以及其他各种粒子就是不同形态的被赋予不同能量的涡振子流涡管或其组合。

    因此,涡振子上的能量有两种;一是位势能,分为空间位势和时间位势,表现为有势速度,时间位势就是上述相对静止的没有涡振子流的位势,而空间位势能随涡振子流一起流动,此即无旋层流;另一种能量是空间的有旋速度,它具有较大的能量,此能量也伴随旋转的涡振子流一起流动,这种流动包括普通有旋层流和各种能量密度很大的湍涡(粒子)。当今的物理学的能量运动方式基本是"点粒子"的没有质点流动的相对静止的运动方式,并都被认为只有空间运动和波动,没有时间运动,也没有流动的介质,比如电磁场,尽管是有旋场,但无介质流动,更没有有旋速度,因此,仅用这种单一的能量运动形式描述宏观宇宙和微观粒子的统一场,其片面性不可避免。

    对"涡振子"和"涡振子流涡管"来说,涡动就是波动,而且是随机的,可表示成波函数,可被"量子化",当然遵守"量子力学"的某些主要规律,例如"测不准原理","靴绊原理"和"泡利不相容原理"等。但是,必须特别指出,涡振子场的量子化不仅仅是相对静止的电磁场的量子化,而且包括流动的涡振子的量子化,这就是本文的"更微观的流动量子场论"。

    4,放弃"力"和"质量"的传统宏观概念

    "力"的概念来源于人的生活,表现为物体之间的作用力和反作用力,比如在人们头脑中根深蒂固的推力、拉力、冲击力,压强、应力,摩擦力,爆炸力,电磁力,特别是惯性力和引力,这是最早的"相互作用"概念,是牛顿力学的概念。但是,对电磁相互作用,根据《量子电动力学》,它其实是另一种意义的"相互作用",它是电子与虚光子(其实是虚电子)交换的结果,根本不存在电磁"力",同样,对强相互作用和弱相互作用也不存在"强力"和"弱力",对惯性力和引力的相互作用(详见下述),也不存在什么"力"。因此,"力"只是人对各种"相互作用"的宏观表面现象的感觉,不是真实的微观实在。

    "质量"的概念也来源于人们生活中的感觉经验,表现为物体的重量(引力)和惯性(惯性力),也是微观能量场(涡振子场)的宏观表面现象,也是牛顿力学的概念。按爱因斯坦质能公式,质量就是能量,是能量的表现,比如光子有能量,没有质量,但光子是物质,而且,下面将证明,在更微观的条件下,根本没有"实体质量"存在,引力质量和惯性质量根本不是一回事,因此,我们不应该把质量当成物质的本质,物质的本质是能量。

    既然力和质量只是人感觉的宏观表面现象,那么,在建立"宇宙统一场理论"时,我们应该摆脱牛顿力学的这些宏观约束,因此,本文将不用"力位移=功"的概念,也不用"压强","应力"等与力有关的概念。同样,我们也不用"质量"的概念,而以能量密度代之。

    放弃"力"和"质量"等概念不是否定这些宏观的表面现象的存在,更不是否定牛顿力学和相对论,它们在各自的时空范围内是正确的,只是因为我们不愿受"力"和"质量"等概念的宏观表面性的拖累,让我们直接进入问题的更微观本质--能量,我们这样做是为了更微观地研究问题。当然,在现实中,有时运用牛顿力学和相对论更方便,而且,下文将会知道,我们还可将最后的相关的微观计算结果换算成"力"和"质量",但是,在应用牛顿力学和相对论时不能"走极端",比如"质量无穷大"的逻辑推理不可取。因此,作者认为,本文以前的力学--牛顿力学,相对论力学和量子力学的一部分基本是宏观物理学,而真正意义的微观物理学只是从本文开始,不仅对微观粒子需要更微观的观察,而且对整个大宇宙,尽管它是那么大,但也必须更微观地观察它。只有排除"力"和"质量"等宏观概念的拖累,"更微观的流动量子场论"才能真正建立起来,才能完全打开微观粒子和大宇宙统一的大门。

    因此,我们的宇宙统一场论的基本守衡是"能量守衡"或"动量守衡",而排除了"力的守衡"和"质量守衡"及其他相关的守衡,这将使问题简单得多,也避免了"相对论"的的许多麻烦,比如质量无穷大,不能超光速等。

    5,宇宙统一场方程的建立

    爱因斯坦用了后半辈子建立《统一场论》,但没有成功,那时还没有发现强相互作用和弱相互作用,爱因斯坦所追求的"统一场"只是电磁相互作用和引力相互作用的统一。他未成功的原因是他那个时代没有建立统一场论的条件:1)非线性的Navier-Stokes方程(组)可解,特别是合理解释湍流现象,因此,在那时,爱因斯坦没有研究连续介质流动场的重要方法;2)有大型的电子计算机;3)有天文学的高级观测手段和高能物理试验,等等。

    爱因斯坦虽然是天才,但他并没有完全摆脱西方线性思维模式,比如,没有摆脱牛顿力学关于"力"和"质量"的累赘;又比如,他虽然摆脱了牛顿的狭隘绝对时空,不仅建立了《狭义相对论》,而且建立了《广义相对论》,但他没有想到,还可以建立广义宇宙时空论;还有,因为Navier-Stokes方程未解,连续介质的湍流场未曾建立,致使(1.4)式

    的概念一直混淆不清。在物理学中,人们以为,速度就是有势速度,也不分空间位势和时间位势,都是空间运动,更没有流动的有旋速度,因此,长期以来,爱因斯坦的关于探求"物质的本质"的愿望一直没法实现。可喜的是,我们现在已经找到了Navier-Stokes方程的解法,找到了湍流的形成机制,因而可以实现爱因斯坦的这一愿望。

    在建立宇宙统一场方程之前,必须说明,现有的国际单位制(SI)的能量基本单位是[N m],或称焦耳,它是根据牛顿力学的概念"力 位移=功"而来。为了与SI接轨,我们仍然沿用这一能量单位,根据爱因斯坦质能公式,质量的单位是

    (5.1)

    其中, [M] 只是"单位",不是变量,但却建立了宇宙统一场与牛顿力学的换算关系。

    因此,动能和动量可分别定义为和,在牛顿力学史上,对动能定理和动量定理,科学家们曾有哪个正确之争,但后来一致认为两者都正确。若排除"质量"概念,本文仍认为此结论无可非议。宇宙之"本--能量"包括三个方面,即动能E、动量P和扭量,它们的关系上面已说明了,虽然它们的量纲不一致,但可以互相转换,都表示能量,而且动量为向量,动能和扭量是标量。因此,本文的"能量"概念比传统的"能量"概念有所扩展。

    在相对静止的粒子内部,动量是粒子涡管中角动量的线动表示,而在运动粒子中,动量 是线动量和角动量在线动方向的合成矢量。爱因斯坦质能公式只适用于排除了涡振子场局部群体流动的相对静止的实粒子。

    既然用流体力学的非线性的Navier-Stokes方程(组)的湍流解(场)能够比拟宇宙的能量场,那么,建立"宇宙统一场方程(组)"的建立也应该仿效Navier-Stokes方程(组)的建立。与Navier-Stokes方程(组)不同的是:(1)本文的坐标系是宇宙的广义4-时空坐标系;(2)本文不用"力","质量"等概念;(3)在流体力学中,连续流体介质是流体(液体和气体),在宇宙统一场中,连续流体介质是"涡振子",整个宇宙充满了"涡振子",好像流体的"质点",但又不是"点",而是"涡"。关于涡振子,上面已作了详细假设。

    下面,我们来建立宇宙统一场方程。在图5中取宇宙中的任一能量流体(涡振子流)微团。我们研究的是A点的速度(即动量) ,而B点的速度是 ,A和B的间隔是 。

    5.1 连续方程

    图5的能量微团是4-时空的4-体积元 ,它是一个伪体积元,只在计算时使用,而 3-体积元是 ,是真实的体积元。那么,A点的能量密度是

    (5.2)

    在连续介质力学中,所谓"连续方程"是指质量守衡,但是,如果将通常的连续介质力学中的连续方程的质量密度用能量密度代替,那么我们的连续方程就是能量守衡,只要改变这一概念,就可延用连续介质力学的连续方程来描述能量场--涡振子场的"连续性":

    (5.3)

    这里,Div是4-体积元的散度。这种连续性是涡振子之间的亲和作用--不可分离所致。

    图5 图6 图7

    5.2 动量方程

    在能量场连续的情况下,见图5,涡振子流能量微团就是A点涡振子的邻域范围(涡振子尺度),如果 ,B点的速度可用太劳级数展开,并忽略二阶以上的小量,得

    其中,速度的变化是

    写成矩阵形式为

    (5.4)

    因此,都与时间坐标 有关。速度向量可以写为

    (5.5)

    问题是,时间坐标轴的单位向量的方向应如何确定?见图6,空间速度向量是 ,其端点是D点,如果的方向不确定,那么,它就是在以坐标原点O为中心的球域C内,并像光源一样向四周均匀发射的各个方向。事实上,这是允许的,因为下面的宇宙统一场方程是一个非线性偏微分方程组,它有千千万万的独立解(但不是无限多解),每个解都有各自的"定解约束条件",我们可以利用这些定解约束条件控制的方向和大小,达到我们想要达到的目的,这就是上述(3.2)式表示的时间位势场,时间坐标方向可以称为"时间通道",类似于"科学幻想"中所谓的"时间隧道",也有人称为"时间信道",此两名称不科学,不确切。还是"时间通道"好, 和的关系可用平面图7表示(实际上 和 同一个原点),两向量成一角度 ,可称为"相角",另外,在图6中还有一个方向角。如果将这两向量合成,即得

    因此,考虑到(2.2)式,有

    (5.6)

    加速度向量也与(5.5)式和(5.6)式有相同的形式。上式的根号前取"+"号,可以得到

    (5.7)

    因为空间速度,则 ,但容许 ,见图6和图7。这就给我们提供了一条重要信息:时间通道的方向在广义宇宙时空中有任意性,可以用调整 , , , 或的方法改变 的方向和大小达到我们想达到的目的,甚至让 为负值--"时间倒流"。在这些关系中,时间坐标 和"时间t"(它是时间坐标的一个因子),很值得深入研究。因此,虽然本文的广义宇宙时空(2.1)式和(2.2)式以及下面将导出的宇宙统一场方程建立了时间和空间的联系,但是,必须承认,在存在三维空间坐标的同时,也存在一维时间坐标方向,它们都是4-时空中的坐标方向,它们之间既有联系,又可区别。爱因斯坦"相对论"没有这种区别,让时间和空间互相"捆绑",比如,导致"质量无穷大,不能超光速"等错误结论,从而引出一些在历史上长期争论的"佯谬"或"悖论"。

    为了建立宇宙动量场方程,下面研究(5.7)式的向量形式。因为

    (5.8)

    现作偏导数

    (5.9)

    同理

    (5.10)

    此式含以下四种情况:

    (1)对一些非定常运动,因为,此式的分母中的 不能忽略,例如物体在外在作用下的加减速和一些新星或新星系的产生时,要考虑这种情况;

    (2)对有旋层流和无旋层流,它们是涡振子场的局部群体移动--涡振子流,其很大,而|a|很小,因此,可以认为此式的分母中的 ;

    (3)在银河系和其他河外大星系的"汇"口的边缘(见图20和图21),因为"能流--涡振子流"接近于圆周运动,可以近似地认为a v,因此,可以认为 。

    (4)在粒子"涡管"中及其周围的辐射,"能流"就是圆周运动,a v,所以, 。

    对第(1)种非定常情况,我们将在稍后讨论。鉴于后三种定常情况,(5.10)式可近似写为

    (5.11)

    另外,(5.4)式中速度向量v的方向导数还可以用有16个分量的二阶张量表示,为了清楚地表示有关偏导数的物理意义,将此张量进行分解,尤其是,根据流体力学的经典推导过程[3],将9个空间坐标的速度导数分量分离为一个对称子张量和一个反对称子张量之和

    (5.12)

    其中,(5.13)

    (5.14)

    我们称(5.13)式的第一行为线变形率,第二行为剪切变形率,称(5.14)式为转动角速度(旋度的一半,旋度也称为涡度)。这样,我们就可以明白各速度分量导数的物理意义:在宇宙能量场中一定有无旋层流(含位势能)、有旋层流和湍涡,而且,(5.13)式和(5.14)式的有旋层流和湍涡只能发生在空间场,而在时间通道,即(5.12)式的矩阵的第一行和第一列中,是不可能产生(5.13)式的第一行的空间线变形率和第二行的剪切变形率的,也不可能产生(5.14)式的旋度(或涡度)。这些结论对空间场和时间通道的研究具有深远意义。

    根据以上分析,涡振子流能量微团 (图5)内的动量变化为 ,而外部施加给能量微团的动量变化是动量对时间坐标 的全微分 ( 都与含t的有关)--这是非线性"流动场"的根本特征,否则,不是非线性连续介质的流动场。那么,宇宙统一场的动量方程是这种内、外动量交换的平衡,即,因此,得无量纲方程

    (5.15)

    此即动量方程,其中,张量可写为

    在(5.8)式~(5.11)式的近似思维的情况下,此式又可写为

    (5.16)

    在(5.4)式的矩阵中,同样考虑到(5.8)式~(5.11式)的近似思维,那么,定常情况下的动量方程(5.15)式的张量形式是

    亦即

    (5.17)

    此动量方程又可写成微分形式

    (5.18)

    它亦被简称为宇宙统一场方程的动量方程。

    5.3 热状态方程

    我们对(5.13)式第一行的线变形率有很大兴趣,因为在流体力学中,曾经把作为图5所示的流体微团的3-体积膨胀率,并把它与压强相联系。但是,因为本文已没有"力"的概念,也就没有压强的概念,因此,我们不把这种体积的变化率与压强相联系。但是,必然与能量密度和温度T有关,它反映了能量场的一种热状态。现有的热力学以"分子运动论"为基础,但是,本文的热运动是微观粒子的热运动(包括实粒子和涡振子的振动)。而且根据上述涡振子场的假设,粒子与粒子之间没有间隔,从(2.1)和(2.2)式得知,当粒子的动量或能量增加,包括线动量(振动)和角动量增加,即能量v2增加时,如果ds不变或变化很小,粒子的3-体积会缩小,因此,我们的粒子(包括涡振子)本身又是可以膨胀和收缩的。这种"可压缩粒子"的"粒子运动论"还没有人研究。这里,我们只能仿(比拟)Navier-Stokes方程(组)中压强与质量密度及温度的关系,假设这种体积的变化率与能量密度及温度T的乘积的负值成正比,即

    (5.19)

    其中,R是系数,不是气体的普适常数,这就是本文的"热状态方程"。如何建立"粒子运动论"确定系数R,尚需智者深入研究之,作者相信,"粒子运动论"和"分子运动论"必有相似之处。但是,在"粒子运动论"未建之前,可以根据已有的试验数据采用试算的办法用经验决定系数R。

    值得说明的是,在流体力学中,可压缩流体的Navier-Stokes方程组还包括"能量方程",它实际是热力学第一定律。但是,在宇宙统一场的情况下,因为排除了"力"和"质量"等概念,那么,所有的能量都是扭量,动能E和动量P,它们虽有区别,但本质是一样的,因此,、E和P可以代表任何能量,包括核反应和化学反应发出的热量和辐射。因此,在这里,无论是热辐射和热传递,或者是电磁辐射和电磁传递,都可以用下述的五种传递(移动)方式传递并形成平衡,所以,这里的任何能量平衡都可以用前面的连续方程(5.3)式和动量平衡方程(5.18)表示。因此,我们这里没有多余的"能量方程"。

    5.4 宇宙统一场方程组

    因此,仿Navier-Stokes方程(组),在本文的假设条件下,宇宙统一场方程组被基本建立起来,它们是(5.3)式、(5.18)式和(5.19)式的联立:

    (5.20)

    其中,共有6个方程,6个未知数,包括,和T,因此,此方程组是封闭的,它们虽然是非线性方程组,但却是可解的,作者已有一套解非线性Navier-Stokes方程(组)的方法,用此方法一定能解该非线性方程组(包括下面的非定常动量方程(5.22))。作者现在没有条件(需要计算精度32位以上的超大型计算机和大量人力,因此需要国家支持)求解此方程组,也因为本文的篇幅有限,没有给出此方程组的解法,从而给出"定量"的"计算结果",但这并不说明作者不能解此非线性偏微分方程。

    有人指责作者没有给出上述"宇宙统一场方程"(5.21)式的解法,因而认为"没有可操作性,似乎没有什么价值"。这是很不负责任的无知指责。请问,被美国克雷数学研究所作为新世纪7大"千年"数学难题之一的Navier-Stokes方程,从建立到现在已经100多年了,除了本文作者已给出了因种种人为原因而未发表的完整解法(部分方法见[12])外,至今未见到任何解法,难道Navier-Stokes方程"没有什么价值"?再清问,作为爱因斯坦《广义相对论》主体的的"引力场方程"在发表时,爱因斯坦没有给出任何解,而且至今也没有任何完整解(只有一些简化解),难道也可以认为"没有什么价值"?

    即使作者没有给出"定量"的"计算结果",但是,本文将在下面用此方程组"定性地"说明了从微观粒子到整个大宇宙的几乎全部大问题。这就是"宇宙统一场方程"的划时代的伟大的学术价值,现在,还有哪个理论能发挥如此鲜明而独特的作用?

    宇宙统一场方程(5.18)式是一个一阶齐次微分方程组,这对线性齐次微分方程组来说,只能得零解,但对非线性的一阶二次齐次微分方程组却不是单一的零解,而是有许许多多相互独立的非零解[1],而且,在增加恰当的定解约束条件(包括等式约束)后,还可使它成为"超定的"非线性非齐次微分方程组。

    由(5.20)式可见,宇宙统一场方程比可压缩的Navier-Stokes方程(组)简单多了,尤其是动量方程,虽然是非线性,但不仅是一个一阶二次偏微分方程组,而且是一个独立的方程组,可以首先用它解出四个速度分量,这样,在四个速度分量已知的条件下,连续方程又变成为独立方程,由它解出能量密度 ,最后由状态方程得到温度T。当求得后,可由(5.6)式确定 ,这样,系数 也就由(2.2)式确定了。

    从(5.20)式可见,宇宙统一场的动量微分方程是一个"定常"的微分方程,这就是说,我们这个宇宙的运动基本处于定常状态,这的确反映了我们这个可见宇宙的基本状态,否则,我们这个可见宇宙就"天下大乱"了,这就是"宇宙的稳定数学模型"。

    请注意,宇宙统一场方程组(5.20)式确定了时间运动和空间运动的数值关系,它的动量方程(5.18)式的第一个方程和各方程中的可能是时间运动(包括时间旅行)的理论基础。现在,人们只知道和熟悉空间场中的运动,而对时间通道中的运动,一般只是处于"科学幻想"之中,没有充分合理的理论根据,但(5.18)式中的和第一方程为我们提供了坚实的理论基础,这无疑给现代物理学的革命性发展指出了宽广的崭新途径。

    5.5 宇宙中的非定常动量状态

    宇宙的一些局部可能处于非定常状态,在这种状态下,必须完整地应用(5.8)式,精确动量方程的张量形式仍然为

    (5.21)

    但此方程仍然可写为(5.17)式的形式

    (5.22)

    这里,是(5.8)式的精确形式,其中含时间t,注意,在解此非定常情况下的动量方程时,要特别注意(5.8)式的精确形式

    (5.23)

    也就是说,在假设非定常动量方程(5.22)式的解函数时,应考虑的这一结构形式。

    5.6 宇宙统一场方程组的解函数的组成形式

    根据(1.4)式,作为与Navier-Stokes方程(组)的比拟,宇宙统一场方程组(5.20)式和(5.22)式的解函数所表示的速度向量应该包括两部分,一是位势函数引发的无旋速度向量 ,一是有旋速度向量 ,因此,本文所谓的动量必须是这两者的合成向量

    (5.24)

    根据作者解Navier-Stokes方程(组)的经验,无旋速度向量和有旋速度向量 在非线性计算中存在非线性的互相影响,不可能是绝对的线性关系,因此,无旋层流不可能逃脱有旋层流的阴影。

    下面将得知,我们所谓的无旋层流比拟对象--暗能量,实际就是涡旋尺度很大的涡旋,是有旋层流,而不是严格意义的无旋层流。

    前已述及,"涡振子场"中的涡振子就是流场的"质点",不仅它本身具有微小的涡振荡能,而且宇宙的能量"加载"于涡振子场上,特别是,有旋层流和无旋层流就是涡振子场的局部群体流动,其中的所谓实粒子就是赋予不同能量的涡振子流构成的涡管或其组合。涡动就是波动,它们是连续的,这是在一维时间通道的位势场和三维空间场(含空间位势场和有旋场)中的流动涡振子场的"量子化",显然,这不是简单的相对静止的电磁场的量子化,而是更微观的流动量子场的量子化,这是在时间通道和空间场的联合场中的位势能(波动性)加有旋能的,特别是涡管(粒子性)的统一,即,但此式还包含"有、无电磁性"(见下述),因此,这两种"能" 既有区别,又有联系,是共存于一体的,而且是互补的,两者可以互相转化,这就是"波-粒"二相和"有、无电磁性"的真正统一,真正的互补原理。这样,波尔应用中国古典哲学--"阴阳太极"或"阴阳平衡--阴中有阳,阳中有阴,阴阳互补和互相转化"说明"波-粒"二相"互补"的"初衷"才达到了高度完美无缺的程度,而且,根据此理,下面关于物质的"隐性移动"和"显性移动"的讨论使爱因斯坦关于"量子完备性"的质疑得到了应有的回答,爱因斯坦等人设计的"EPR"悖论再也不存在。

    因此,宇宙涡振子场是宇宙统一场方程组(5.20)式表示的统一场。

    5.7 宇宙统一场方程组的定解约束条件[1]

    与Navier-Stokes方程(组)能够解决任何流体力学的流场(包括湍流场)的问题一样,宇宙统一场方程组也能解决宇宙中,大至大星球,星系,暗物质,暗能量,黑洞,小至微观亚原子粒子的全部问题。因为它是非线性微分方程,关键问题是要准确地找到服从非线性特性(参见注释[1])的定解约束条件,这可能是最复杂,最困难,最艰苦的任务。

    确定宇宙统一场方程(5.20)或(5.22)的定解约束条件主要有两点:一是空间运动的条件,一是时间运动的条件,这两条件必须结合起来应用。

    关于空间运动的条件:我国著名民间物理学家王德奎早在"弦理论"提出之前就提出了一个更超前的理论--"三旋理论"[11],这种理论把事物设想为一个环状圈体(或称类圈体,见图11),类圈体的自旋分为三种:面旋--类圈体绕垂直于圈面的中心轴线旋转,体旋--绕圈面内的任一轴线旋转,线旋--绕体内环中心线(圆)旋转,在3维空间,这种"三旋"可以构成62种变化,因此,这种理论认为,圈比点更基本,作者赞成这一论点,因为本文的微观粒子不是"点"。特别值得高兴的是,上面讨论的涡振子,无旋层流(含位势场),有旋层流和湍涡以及下面将要讨论的微观粒子基本结构,宇宙中大、小星系,星球,暗物质,暗能量,黑洞以至我们这个可见宇宙和宇宙外的不可见宇宙等的结构形状都是三旋环状圈体或与其有关。因此,三旋理论为确定宇宙统一场方程组的定解约束条件建立了几何基础,但作者不同意王德奎为符合所谓"现代科学主流"所作的一些其他论述,例如"宇宙大爆炸论"和"超弦理论"等,这即使仅在几何学上讲,也明显违背了他的"环状圈体"本来的初衷,因此,对三旋理论必须有选择地的采用并使之适应宇宙统一场方程(5.20)或(5.22)。

    关于时间运动的条件:时间运动在时间通道中以时间位势场的方式进行,前已指出,时间通道的方向在广义宇宙时空中有任意性,可以用调整, , , 或 的方法改变的方向和大小达到我们想达到的目的。当然,这里所谓的"任意性"是必须适应宇宙统一场方程(5.20)或(5.22)这一重要前提,因为时间运动的原因是宇宙统一场方程所描述的能量平衡的结果。

    6,引力相互作用原理--时空收缩

    作者再次申明,本文不用"力"和"质量"的概念,但是,本文下面仍然用"引力"、"惯性力"、"阻力"和"质量"等名称,这只是"名称",不可能也不应该另取一个新名称,但名称并不一定等于概念。

    爱因斯坦为了解释引力相互作用,建立了广义相对论的引力场方程。虽然这种方程是非线性的偏微分方程组,而且后来由他人得到了该方程组的一些简化解并能较好地说明一些宇宙现象,但它也只是用黎曼空间(球面)上的弯曲变形来描述"引力",可以说基本是纯几何的方程,而不是真正物理意义的具有连续介质的能量平衡的"流动场论",与他追求的"物质的本质"相差甚远。由于爱因斯坦没有完全摆脱牛顿力学的约束,比如"力"和"质量"等的宏观片面性约束,没有本文的广义宇宙时空观,因此,他只能认为"引力是时空弯曲引起的"。其实,"引力是时空收缩引起的"。下面,我们来讨论这种原理。

    前已指出:"从(2.1)和(2.2)式得知,当粒子的动量或能量增加,包括线动量(振动)和角动量的增加,即能量v2增加时,如果ds不变或变化很小,粒子的3-体积会缩小。"另外,由(5.6)式和(2.2)式知,v2增加就是和 增加,因为 有任意性,在一般自然"自洽"(与环境的能量平衡)的情况下,v2的增加主要是空间运动增加,这时,为了方程(5.18)式的能量平衡,它们的右边各项的微分因子必然首先减少,左边括弧中的各微分项也随之减少,直至等式两边平衡( 可变)。因此,在温度变化不大的情况下,这就必然使与3-体积膨胀率有关的微分项减小,即物质的体积收缩,这说明(2.1)式和(5.18)式是统一的。因此,不仅单个实粒子的体积比该实粒子所含的同样数量的涡振子的体积小,而且有旋层流的流线上的强涡振子也比能量最低的原始位势场的涡振子小,因此,整个宇宙的能量密度是很不均匀的。

    由于带有能量的涡振子和实粒子的体积收缩,因为必须保持能量场(涡振子场)的连续性(不能出现"空洞"),即满足连续方程(5.2)式,那么,单个实粒子之间(中间相隔大量涡振子)就必有相互靠近的"趋势";由于强涡振子和实粒子群的体积收缩,那么,物体与物体之间,星球与星球之间,星系与星系之间同样有相互靠近的"趋势",而且,两者之间的距离越小,这种"趋势"越大;两者的能量密度越大,这种"趋势"也越大。这种"相互靠近的趋势"在整个宇宙涡振子场中的表现就是"引力相互作用",这种收缩功能的媒介可以称为引力子,但都是涡振子场中的涡振子,显然,这种传递是长程的,对四周吸引,并无 "电势"和"磁势",即引力相互作用没有具有极性的电磁性,不能在电磁场中被量子化,爱因斯坦的纯几何的引力场方程--时空弯曲就更不可能在电磁场中被量子化了。

    如果我们用宇宙统一场方程组(5.20)式解出能量密度函数,就可根据当今的几何学计算出"万有引力",因此,宇宙统一场方程组(5.20)和(5.22)式,作为总体描述从微观粒子到整个大宇宙规律的数学模型,自然克服了爱因斯坦引力场方程的片面性,成为真正的当之无愧的引力场方程。

    对一个星球来说,时空收缩(膨胀)当然意味着"时空弯曲",它不仅说明时空是不平坦的,而且说明时空是不均匀的,"时空收缩(膨胀)"的含义显然克服了"时空弯曲"的纯几何含义,使引力相互作用具有物理实质--能量平衡的事实,因此,爱因斯坦引力场方程虽有其正确性,但却是不全面的,甚至可能得出误解,比如巨质量体的"引力坍塌"就是一大误会,根本就没有什么"引力坍塌",更不会由此产生什么"黑洞"和"宇宙大爆炸(详见下述)。

    7,匀速直线运动和惯性

    惯性运动是涡振子场中涡振子流的群体流动,如果以一定速度运动的物体(涡振子群)在运动过程中不受外部能量的影响,那么,宇宙统一场方程组(5.20)式就始终以这样的速度保持式中各微分项变化的平衡,即物体始终与外界平衡地交换能量,保持物体的体积膨胀与收缩的平衡,使物体中涡振子流的总体能量密度和温度T不会发生变化,并始终以这样的速度在空间中保持匀速直线运动。这就是牛顿第一运动定律。

    在我们读《广义相对论》时,总觉得爱因斯坦关于惯性力与引力等效的原理有些牵强。下面我们来合理解释惯性,并与上述引力相互作用原理一起,共同揭示"质量"的本质--物体的能量变化引起它的时空膨胀或收缩,人们在日常生活中司空见惯的"实体质量"只不过是一种"宏观感觉",虽然我们感觉(包括测量)它是存在的,但绝对不是真实的物理实在。

    因为加或减速的惯性运动是非定常运动,我们采用的精确形式(5.23)式:

    (7.1)

    那么,这时,动量方程也处于非定常状态,现将动量方程(5.18)式变化一下,使它回到(5.15)式的内、外动量变化的动态平衡状态:

    (7.2)

    此式等号左边代表流体微团 (见图5)内部A点的动量变化,右边代表A点外部施加或获得的动量变化。当物体中涡振子流被施加外部动量而被加速时,在方程(7.2)中必然是等号右边大于左边;这时,(7.1)式的中的 虽变化很小,但因有加速度的 出现,使大大增加,这要求方程(7.2)式等号右边括弧中各项的微分因子首先加大,接着,等号左边各微分项也随之加大,直至两边平衡,因此,在温度变化不大的情况下,这就必然使与3-体积膨胀率有关的项增值,也就是说,其3-体积必须膨胀。

    这里有一个"概念"不能混淆,有人可能会问,在上面不是说"v2增加时,….,粒子的3-体积会缩小"吗?为什么物体被加速时反而"3-体积需要膨胀"?前者是指系统本身的能量增加或减少后的静态(定常)平衡的体积变化,而后者是指物体在加速过程中接受系统外部能量时的动态(非定常)平衡的体积变化,也就是说,这时,方程(5.18)式和(7.2)式并不同态,前者是静态平衡,后者是动态平衡。(7.2)式只有在加速过程结束,即后才达到静态平衡--体积收缩,因此,对两种情况不能一概而论。

    由于物体在加速过程中3-体积需要膨胀,同样,因为必须保持连续方程(5.2)式的平衡,这种膨胀相对于其他物体(包括层流)而言,就相当于被加速的物体被排斥,与多普勒效应相似,在加速运动方向使物体内涡振子流的流动变得困难,这种排斥就是所谓的"加速阻力";反之,如果外部对物体施加的作用相反,即减速,那么,3-体积会向着物体前进方向收缩,产生所谓的"减速惯性力";如果在加(减)速完成后解除了任何外部施加,那么,动量方程中的各速度因子保持新值不变,而各微分项也会保持新的平衡,因而以新的速度保持匀速直线运动。当然,在加(减)速后物体的3-体积实际是有变化的,但在地球上,由于这种速度变化与银河系主体流(见后述)的速度比较,微乎其微,因此,地球人看到的这种3-体积变化是很不明显的,好像物体被加(减)速后其内外均没有任何变化一样,但方程中的动量(能量)的确发生了变化,这就是物体的惯性。如果用宇宙统一场方程组(5.20)式解出此定解约束条件下能量密度函数,就可导出牛顿第二运动定律。

    当然,爱因斯坦关于惯性力与引力等效的原理也有一定道理,比如,在引力的作用下,行星绕恒星作圆周运动,的确表明引力和惯性力是平衡的。如上所述,在行星作圆周运动时,因为 a v,所以, ,请注意,与(7.1)式中的加速度项是等同的,因此,加速度a虽然存在,但a对行星的体积没有影响,然而,因为行星的匀速圆周运动,方程(7.2)中不断变化并保持方程平衡的微分项仍会使行星的体积膨胀,也就是说,行星和恒星的关系是定常的引力收缩与惯性膨胀的平衡,因此,爱因斯坦关于"惯性力与引力等效的原理"是指定常状态而言,但在非定常状态下,因为加速度a对物体体积的影响,两者就不等效了,这就是爱因斯坦引力场方程以及他关于惯性力与引力等效的原理的片面性。

    因此,结合上述引力相互作用原理和这里讨论的惯性运动原理,我们发现,所谓"质量",其本质实际是物体的时空膨胀和收缩,但是,显然,"引力质量"(在万有引力定律中)和"惯性质量"(在惯性定律中)的本质不是一回事,前者静态,体积单纯收缩,后者动态,体积有膨胀,也有收缩,而且,在非定常(动态)情况下,引力质量与惯性质量不等效,只有定常(静态)情况下等效。这里也同时说明,从微观能量看,不存在人们在实际生活中看到的宏观"实体质量",也看不出有什么"希格斯玻色子"促使粒子获得质量或惯性。

    关于作用力与反作用力的牛顿第三定律,无论是运动的还是静止的,都是两物体的动量平衡,即(5.18)式平衡的结果,或物体的3-体积胀缩的结果。所谓"力"只是人们的宏观感觉,不是能量(或动量)的微观平衡的本质。

    8,微观亚原子粒子的基本涡旋结构及其电磁性

    宇宙中能量密度最大的是各种实粒子,包括质子、中子和各种粒子。据说,在我们周围和在遥远的星空观测得到的物质--实粒子,其总能量大约只占宇宙总能量的4%,只是宇宙的很小一部分。但是,现代物理学仅仅只注意研究这一很小部分的物质,即使如此,但至今没有任何物理学理论能够回答:"粒子的内部结构如何?"和"粒子为什么具有电磁性?"下面,本文就来回答这两个至关重要的问题--电磁相互作用与引力相互作用统一的基础。

    关于微观粒子的涡旋结构,根据上述比拟分析,可以认为,所谓实粒子就是涡振子流被赋予不同能量后所形成的两端非线性自封闭的或环形封闭的微小涡管或其组合,它们都因某种超光速的剧烈湍流而形成,下面讨论的银河系中心,也就是人们所谓的"黑洞"中就是这种湍流场,下面将说明,银河系的旋转是"左旋"。当然,这种激烈湍流湍流形成粒子的全过程都在宇宙统一场方程(5.20)式描述的范围之内,都可以用该方程求解其流动过程细节。

    因为这些粒子都是"涡管"及其组合,涡动就是波动,而不是相对静止的"点"粒子振动(波动)或点粒子中的弦振动。这些粒子分为三种基本结构类型,宇宙中的所有亚原子微观粒子,都是这三种结构类型之一,只不过是被赋予的能量,自旋,形状和结合方式等不同而已。这三种基本结构类型是:

    a) 电子型:它是由超光速(见后述)的涡振子流形成的微小涡管,其形状为大半球形的底部凹陷的涡旋结构,见图8,此图表示的微观粒子是一个"光滑"的界面,但由于流体的连续性,它实际是一个随机的平均界面,并不是"绝对光滑"的表面,如图9,以下的粒子图的表面都如此,但再不作如此说明。因为图8是涡旋或涡管,它必然与外边涡振子流场交换能量,又因为形状不对称,则与外边流场的能量交换也不对称,凹端以吸收能量为主,凸端以放出能量为主,因此,凹端能量密度大于凸端,由上面的"引力相互作用原理"说明的时空收缩知,必然是凹端3-体积收缩,而凸端膨胀,在涡旋的旋转方向一定的情况下,这构成了它从凸端指向凹端的运动方向性,这就是单电子的"电势"(旋转磁力线引起的向量位势),也是电子为1/2自旋的原因,它必然具有极性--正极和负极,因银河系旋转是"左旋"(见后述),这种涡旋也是左旋,是正电子,那么,凸端为负,凹端位正;同时,它还可被分为正粒子和反粒子,所谓反粒子就是涡旋旋转方向相对于"凸-凹"方向相反;如果是负电子,那就是右旋,一些有极性的单粒子,比如电子,子, 子等都属于这种类型。

    在正、负电子电位差的作用下产生电子运动,电子运动必然产生磁场--随着电子涡管旋转的,环绕电子运动轨迹的涡振子螺旋线"绕流"(旋转流),这就是电磁场理论的磁力线,这种绕流一定是超光速的涡振子流。

    b) 光子型:中性,与电子型不同的是它是球形的超光速的涡旋结构或涡管,见图10。事实证明,光子的形成是两极性相反的电子涡管在电磁相互作用中,通过虚光子(实际是虚电子)同旋结合成一个双联光子,然后再分离成两个单光子,但是,这种电磁相互作用必须经历这样的过程:正、负电子都有凹陷端,则在正、负电子结合后要吸收一个中微子以弥补两者结合后的凹陷(吸收能量),才能形成双联光子,然后再分离成两个单光子,因此,其能量平衡必然是,而不是通常认为的 ,因此,光子的能量是一个电子和半个中微子能量之和。一些中性的单粒子,比如各种能级的光子等都属于这种类型。

    图8 图9 图10

    图11 图12

    为了弥补正、负电子同旋结合后的两段凹陷,正、负电子型半中微子"应运而生",它们是两个极性相反的"电子凹陷"型的半中微子,其他类型的中微子也应如此,这些中微子是宇宙中自生自灭的粒子。可以说,中微子是正、负电子型粒子结合而后分离的信使粒子,各种中微子"幽灵"就是这种表现,它并不在宇宙中永不灭亡。

    显然,光子的自旋是1,一个电子型中微子 的自旋是0 --湮灭的中微子,只有半个电子型中微子的自旋是1/2。

    这里充分表明了电磁的起因,首先是正、负电子两端的能量不均衡而引起"时空胀缩"不均衡,从而产生两个极性方向相反的单电子的电势,在两者的电位差促使下,通过一系列与虚电子(见下述)交换后使两者结合,因而产生电流和磁力线,接着,由于电子型中微子作为信使粒子的介入产生双联光子,最后,双联光子分离成单光子而完成电磁相互作用。

    相反,将一个单光子变成一个电子也是可能的,只要从外部给光子施加与将要生成的电子极性相反的半个电子型中微子的能量,单光子就放出了一个电子型中微子而呈现一端凹陷,从而变成一个电子。后面将指出,由于银河系的大旋臂是左旋,那么,在太阳系产生之初生成的电子都是正电子,而所有的负电子就是这样通过光子演变而来,比如,原子核外的负电子,就是通过核内质子中的正电子的库仑势垒由光子演变而成。

    电子型和光子型粒子虽然都是"涡管",但中间都有汇流圈,向量位势在环圈内,它们都是初步的"环圈"结构,属于"三旋理论"的"面旋",下面是比较完整的"环圈结构"。

    c) 圆环型:单个圆环形的涡旋结构,见图11,其形成过程分两个阶段:

    首先,由许多光子型涡管"同旋结合",图12表现了这种组合过程,左图是多个光子型涡管的同旋排列,右图是已形成的环形封闭的涡管,当然,这并不说明环形涡管的直径一定处处均匀,但整个环圈是绕其圆盘中心垂直线超光速旋转的。促使它组合的原因是一个强度很大的超光速能量涡旋(后面将会看到存在这种能量涡旋),这里只所以要求"超光速"是因为在光子生成后如不立即组成超光速的环形涡管,光子将以光速传走,从而不能组成环形涡管。环形涡管形成后,其本身和周围的涡振子流不仅在圆环断面内作超光速圆周运动--称为"环形绕流"("三旋理论"的"线旋"),而且绕垂直于环形圆盘的中心轴线作超光速的圆周运动("三旋理论"的"面旋"),因此,这个环圈内的涡振子流实际是超光速环螺旋绕流。

    接着,在这个超光速的能量涡旋的作用下,这个由许多光子组成的环型涡管,在获得同样数量的与电子极性相反的半个电子型中微子的能量,从而放出同样数量的电子型中微子后,变成由电子组成的电子型环型涡管。环形涡管中的所有电子的方向相同。这是一种很特殊条件下的费米子同态结合,如上所述,它们在结合时都是光子--波色子,只是后来都变成了费米子。下面将知道,这种组合仍然是费米子。

    图13 图14 图15

    电子型环形涡管的外部都有伴随其内部(电子)涡旋并与之连续的环螺旋线绕流,这就是磁力线--实际是有旋层流--涡振子流。见图13的投影图的红线。这就是说,环形涡管与外部交换能量,显然,它的能量发射大于吸收,如果它单独存在,它会立即解体,因为超光速,这个解体过程看不见。但是,在这个电子型环形涡管的环螺旋线绕流的入口,即图13的上部磁力线"汇"口,作环螺旋线绕流的涡振子流因流动收缩而加速,根据上述的"惯性原理",3-体积膨胀;而在其出口,即图13下部磁力线"源"口,同样根据"惯性原理",作环螺旋线绕流的涡振子流因流动扩散而减速,3-体积收缩。与上述电子一样,这会造成从膨胀的"汇口"指向收缩的"源口"的"磁势"(正电子环流的向量位势),这就构成了它的磁极性--N极和S极,同样,按"左旋","汇"口为S极,"源口"为N极,这时,它虽然不能单独存在,否则,立即解体,但是,如果它附近存在完全相同的同旋电子型环形涡管,那么,它们会因相邻磁势相反而很快互相靠近,见图14,因此,这些圆环形的涡旋结构可能联合存在,并可能组成以下三种"再复合"形态:

    第一种再复合形态是,上述两个同旋电子型环形涡管,它们会因磁势而互相靠近。两组磁力线--"环形绕流"(线旋)合二而一,形成共同磁场和共同磁力线,最后形成保持一定距离的双磁极子结构,见图15。这时,两环形涡管靠共同磁场凝聚变形(收缩),变成半球形的中间有空巢的环形涡管结构,见图15的上、下半部分,其单体(半部分)具有磁极性,这就是磁单极子。这种磁单极子不能单独显现,它必须与另一极性相反的磁单极子同时生成和存在,并结合成双磁极子。必须说明,这种磁力线是线旋和面旋的速度合成,因此,它实际是超光速的高速环螺旋线,图15的红线只是这种螺旋线在图面上的投影。这种共同高速环螺旋磁力线保护着双磁极子,这种磁力线就是所谓的"胶子",在"量子色动力学"中,"胶子"是一个抽象的理论名称,这里,我们给它赋予了具体形态和物理意义。这样,就形成了中子和质子的基本壳型,这说明,每个质子和中子都将具有自己的"磁势"。关于双磁极子如何生成中子和质子,下面还将进行更详细的讨论。

    必须指出,无论是光子和电子,还是由它们组成的环形涡管,都因它们超光速而观测不到它们内部涡振子流形态,同时,因为它们的能量密度很大,其体积急剧收缩,所以,它们看起来好象是"点"粒子;特别是磁单极子因其磁流线的能量发射大于吸收而不平衡,容易被耗散解体,这种"生成-解体"过程也因超光速而不可见,所以人们观察不到磁单极子。

    第二种再复合形态是,由图11所示的一个或两个单独存在的电子型环形涡管或光子型环型涡管与电子型或光子型的单粒子复合成具有较大能量的"介子",它虽然可能有电磁性,但未形成较稳定的双磁极子,因而是不稳定的,容易分解。

    第三种再复合形态是,由三个以上的单独存在的电子型环形涡管或光子型环形涡管与电子型或光子型的单粒子复合构成能量很大的"超子",同样,因未形成稳定的双磁极子而不稳定,也容易分解。

    无论是介子还是超子,其稳定性都很差,可能会被很快解体,生成许多其它粒子甚至耗损成普通涡振子流。因此,除了第一种再复合形态外,第二、三种再复合形态的所谓"粒子"只不过是能量场中能量的某种"运动过程",或者因起着某种"信使粒子"(或媒介粒子)的作用而存在。研究这些运动过程和信使粒子(或媒介粒子)是很必要的,但限于篇幅,本文不打算对这些不稳定粒子花更多的笔墨。

    9,质子和中子的形成过程,夸克禁闭和强相互作用,核聚变和核裂变

    上面说了中子,质子的基本壳型,那么,夸克存在吗?存在。盖尔曼当初用"三声夸克"来比喻中子和质子等基本粒子的基本结构是正确的,但夸克并不是一个"点"或点中的一根"弦",它有具体的内部结构,只是因为超光速而观测不到这种结构。在图15中的双磁极子模型已经形成了两个夸克,在双磁极子之间应该夹着第三个夸克,它也是一个环形涡管,这第三个环形涡管不需要专门备制,只是两个磁单极子向夹在中间的涡振子群交换能量并促使两磁单极子能量平衡就自然形成,如图16中间的黑色矩形断面环形涡管。这三个夸克的能量密度(本文不用质量的概念)除了它们各自的能量外当然包括共同的磁力线--胶子的能量,现有的计算方法显然没有均分这种强大的磁力线所具有的能量;现在,还不能认定,在双磁极子的上、下环形涡管中谁是上夸克,谁是下夸克,也不知道第三夸克--中间环圈叫什么夸克,我们且称之为中夸克。由这三夸克形成中子和质子是肯定的,但一定有一个形成过程,在本文后面将会看到,这个过程发生太阳系的粒子在银河系中心的形成之初,下面就来讨论这个过程。

    9.1 质子和中子的形成过程

    首先说明,在地球上的普通中子和质子中,组成双磁极子的电子必须都是正电子,否则,下面的过程就说不通,这就是正物质。如果组成双磁极子的电子都是负电子,那就是反物质。下面将说明,在地球上以至银河系中不存在自然的反物质,但这并不表示在整个大宇宙中正、反物质不对称(详见后述)。

    1)如前所述,在能量场(涡振子场)中,由于强度很大的超光速的能量涡旋促使,形成了被强大磁力线包围并保护的比较稳定的双磁极子,在中间环圈没有形成以前,由于双磁极子的共同磁力线所形成的能量吸收大于发射,则双磁极子吸收的能量应该大于放出的能量,因此,双磁极子有能力促使中间环圈形成并发生质子和中子的形成过程。只有在完成了这些过程后,双磁极子的共同磁力线所吸收能量与放出能量才得以平衡。在图17中,虽然三环圈的面旋方向一致,但中间环圈与上、下环圈的线旋方向相反,因为组成双磁极子的电子都是正电子,因此,中间环圈(黑色的)必然是由负电子组成的环形涡管。另外,中间环圈的作用只是在上、下环圈之间传递能量,使上、下环圈能量交换平衡,因此,由负电子组成的中间环圈所发出的磁力线虽然不完整,但仍是1/2磁力线,它被分为两束,一在中间环圈的外侧,一在内侧,如图16的绿色线所示,与双磁极子共同发出的完整的强大磁力线方向相反,显然,其强度远低于红线所示的由双磁极子发出的主磁力线,因此,3夸克都是费米子,对此3夸克组成的粒子,它与磁力线--"磁势"对应的自旋应该是1/2。

    图16 图17

    2)无论是双磁极子的两环圈上的正电子,还是中间环圈上的负电子,因为有一端凹陷(见图8),这样,在三个环圈的电子排列中均形成一些小空格,因此,这些电子不仅保持原来的绕垂直于环形圆盘的中心轴线作圆周运动(面旋),而且产生了像导线上的电流一样使电子作电传递的电动势,然而,这就必须在三环圈内空出一个大于虚光子尺度的位置,以便电子以光速与虚光子(实际是虚电子)交换而作环形电子传递,因而在三环圈上形成传导电流。因此,在这种"电势"的作用下,上、下环圈必须各排出一个正电子;而中间环圈可能排出一个负电子,也可能排出两个负电子。只有这样才能空出一个大于虚光子(实际是虚电子)尺度的位置以便环形电子传递。这样,上、下两磁单极子环圈就共同排出两个正电子,而中间环圈排出负电子的的数量随上、下两环圈排出正电子的位置而定。

    3)上、下环圈被排出的两个正电子的位置分两种情况:(i)如果上、下两环圈排出正电子的位置在同一环螺旋线--磁力线上对齐,那么,上、下环圈释放的两个正电子之一会立即与中间环圈上的相应位置的一个负电子相互作用,在吸收一个电子型中微子后产生一个双联光子(两个单光子),同样,因为"强度很大的超光速的能量涡旋促使",这两个光子是传不出去的,这样,无论是双磁极子的强大磁力线环还是中间环圈的弱小磁力线,都将在同一对齐的位置出现一个整体的对齐"裂口",好像开环的手镯的斜开口一样;这时,所产生的两个光子的能量被磁力线耗散并被用来弥补这种磁力线环的裂口,从而使磁力线环又成了一个闭环,结果,还剩余一个正电子留在三夸克的内部空巢中(见图17),这样就生成了一个质子。(ii)如果上、下环圈排出正电子的位置被错开,不在一条环螺旋线--磁力线上,那么,由上、下环圈排出的两个正电子就分别在各自的位置与中间环上的相应位置的负电子两两相互作用,在吸收两个电子型中微子后产生两个双联光子(四个单光子),其中两个分别弥补两磁单极子因释放正电子而留下的两个磁力线"半裂口",还剩下两个光子将留在三夸克的内部空巢中(见图17)并结合成一个双联光子,这样就生成了一个"不完整的中子"。

    4) 这种不完整中子按上述过程形成后实际是不稳定的,因为中间环圈少了一个负电子,三夸克的正、负电子环圈运动的节奏(频率)并不协调。如果这样,如上所述,双磁极子仍然还有能力促使中间环圈增加一个负电子,使其负电子数等于上、下环圈的正电子数。这样,上述"错开"的磁力线"裂口"就有可能"对齐",形成中子的三环圈就与质子的三环圈相同,这就形成了一个完整的中子。但是,这个新增加电子的中子,因为没有像质子那样有空巢中的正电子约束而易衰变。这就是为什么中子衰变为质子的原因。

    5)在双磁极子上的正电子,一方面绕垂直于环盘的中心轴线作高速圆周运动(面旋),另一方面像导线上的电流一样作电子传递,因此,其电流强度是很大的,这必然形成强度更大的甚至是几倍光速(至少是两倍以上)的高速磁力线,虽然三环圈的整体转动方向相同,但上、下环圈中的电流引起的磁力线与中间环圈的电流引起的磁力线方向相反,但中间负电子环圈所产生的磁力线的强度显然远小于上、下环圈,而且不完整,它就抵不过双磁极子的这种强大的完整磁力线。这就是作高速螺旋运动的磁力线--胶子维持的能量内、外交换平衡对三夸克的强大封闭保护。这种保护的机制是:因为磁力线的流速很高,一般的低速干扰不易使其损失能量,因为是高速的环螺旋线绕流,那么在某处损失的能量会立即从另一处吸收进来,这样,使这种强大磁力线永远保持比较稳定状态,这就是"夸克禁闭"。另外,因为中子和质子的两磁单极子的电流断面是单电子截面,电流的过流断面很小,这种强磁场作用只能是"短程"的,这就是下述的强相互作用是"短程"的原因。

    6)上、下环圈中的电子流动速度及其上的电子的传递速度之和肯定远远超光速,可以说超两倍以上光速,因此,这种质子和中子的磁力线是超两倍以上光速的、以环螺旋线方式流动的涡振子流,它实际上是"线旋"和"面旋"的合成涡旋;在这种高速的高能状态下,如果三个环圈不按上述质子和中子的形成过程的"规则"释放正、负电子并产生相应的相互作用,那么,这三个环圈的能量就不会稳定,会立即超光速解体。

    7)三夸克的内部空巢是一个"陷阱",任何粒子只要掉入其中,如果没有外加作用,就很难逃出来。对质子来说,陷阱中正电子的运动速度与三夸克中的正、负电子流有关,因中间环圈的负电子流存在,必然减速而低于光速,而且随中间环圈的负电子流而运动,其位置是随机的;由于三环圈是超光速面旋,它不可能与中间环圈中的负电子发生作用,只能在"陷阱"中做低于光速的随机运动--类似于分子的布朗运动,这样就形成了质子的随机正电场,这种正电场与核外电子一起必然削弱质子周围的磁力线,其削弱程度可能接近1~2个电子的能量。

    这样形成的中子和质子完全符合已经被实验证实了的泡利关于中子衰变的预言:在核衰变中,中子可以衰变成质子,但此能量并不平衡,因为质子中的正电子受中间环圈的负电子流的影响,必然急剧减速,使这个正电子的转速远低于双磁极子中正电子的转速,这必然削弱质子的总磁力线--胶子的能量,所以,与中子比较,质子的胶子能量比中子小。如果质子的胶子的这个被"削弱"的能量是一个正电子的向量位势--即一个单光子的能量,那么,根据,中子衰变成质子的能量平衡式应该是 或 ,而不是 。

    同时,正如以上所述,这样形成的中子和质子以及其中的夸克都符合泡利不相容原理,属于费米子。因此,这不仅证明了这里的关于中子和质子的夸克结构模型的形成过程是正确的,而且也进一步证明了前述已纠正过的关于电子和光子的结构模型及其相互平衡的关系的论断也是正确的。

    以上讨论说明,用"涡"的时空胀缩可以更形象地表明,电和磁在本质上(向量位势)是一致的,符合麦克斯维电磁场理论,因此,人们必须建立这样的概念:引起实粒子电磁性的根本原因是涡管的时空胀缩。实粒子不仅能量密度很大,而且有电磁的"极性",电势和磁势的方向性是实粒子电磁性(含磁力线)的根本特征,也是电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用统一的基础。

    核子是宇宙中能量密度最大的涡振子流,这是人类利用核能的依据。电子、光子、夸克,质子、中子等只所以体积很小,人们很难了解其内部结构,通常认为是"点粒子",原因是它们内部的涡振子流是超光速甚至几倍超光速的,因此,人们根本看不到它们的内部流动状态,它们的能量密度很大,体积收缩也太大,其体积必然很小,好象只是一个"点"。其实,从理性来说,它们应该有自己的内部结构,有人认为"自旋"是粒子的一种结构,这和本文的思路是一致的,但不仅是抽象的概念,而应该有具体的形态。

    当然,如前所述,人们找不到单独夸克,找不到磁单极子和胶子的根本原因是三个夸克、磁单极子和胶子都不能单独存在,否则,以超光速立即解体,因此,实际上,因为超光速,不是没有单独夸克生成,而是人们根本观察不到单独夸克存在的表现。

    9.2 关于质子和中子的夸克和胶子的能量

    质子和中子的磁力线就是胶子,它们是超两倍光速的涡振子流环螺旋线,由上述讨论可知,质子和中子的胶子能量是有差别的,这从中子衰变成质子的能量平衡式可以得知,一般认为[4],质子和中子的质量分别938.3 和939.6 ,而电子的质量是0.511 ,这样,如果我们把这些"质量"当成"能量",我们可以得出电子型中微子的能量是0.1853 ,而光子的能量是一个电子和半个电子型中微子之和,因此,光子的能量是0.6963 ,这与用普朗克公式计算的光子的能量基本一致。对中子而言,电子数相等的三环圈中的每排电子对应的磁力线束的能量是两个光子的能量,如果从中子能量中扣除其中间空穴中一个双联光子的能量2x0.6963 ,那么,剩下的能量就是中子的三夸克和全部胶子的能量,即938.21 ;我们知道,每个夸克均由数量相等的正或负电子组成,因此,可以计算出每个夸克所含电子数为321(两双磁极子是正电子,而中间环圈是负电子),每个夸克的能量是164.03 ,而中子的胶子的总能量应该是446.6 。

    如上所述,质子和中子的三夸克完全相同,但是,由于质子中的正电子的干扰,质子的胶子能量必然比中子小,比中子的胶子能量小一个单光子( 光子)的能量0.6963 ,质子的胶子的总能量是445.9 ,这就是说,中子的磁性比质子略大,而且,当质子和中子组成原子核时,核外有负电子,这个负电子虽然远离原子核,但它与核内正电子的电平衡将进一步削弱质子的磁力线,这个削弱值也应该是一个光子的能量,所以,原子核中的质子的磁性比中子小两个 光子的能量,即2x0.6963 。这一结论对研究原子、分子乃至高分子、超分子很有帮助,对此,作者有另文讨论。

    显然,这里关于夸克能量的计算结果与已有的理论夸克模型的"质量"相差很大(见[4] P1177),谁对谁错,值得讨论。

    9.2 核聚变和强相互作用

    由于中子和质子的强大磁力线--胶子的能量平衡形成的夸克禁闭,两个单独存在的强子(中子或质子)如图17那样互相靠近并实现结合有一定的困难,这就是核聚变,因此,除了高能碰撞和热碰撞外,在常态情况下,中间必有某种很强的电磁场或涡振子流(包括涡管)的参与。

    关于核聚变,当两核子结合时,有关双磁极子的部分磁力线--胶子被"损失",比如图17中互相贯穿的某一根磁力线,在两双磁极子单独存在时是两根,因此,在结合时,两根磁力线中至少有一根磁力线的大部分被损失了,因此,这意味着一束磁力线(胶子)的大部分被损失了,这就是核聚变释放的能量;也有部分磁力线因旋转方向相同而"同旋相涨"(对比图17和图1),生成新粒子,这就是核聚变释放的新的微小粒子。

    关于强相互作用,两个强子用互相贯穿的胶子--磁力线联系起来,见图17,两个强子的距离不能靠得很近,如果很近,强度最大的中心磁力线不能互相穿过对方的中心孔,特别是有中间环圈的相反磁力线的影响,因此,随着两强子距离进一步靠近,这种贯穿作用可能因各自的中间环圈的相反磁力线的作用而趋于零,见图16和图17,这就是所谓的"渐近自由";相反,两个强子也不能离得很远,如果这样,因为这种强磁场作用是"短程"的,同样不会有很强的相互作用,直至没有作用。也就是说,强子之间的强相互作用有一个最佳距离,太近和太远都会削弱强相互作用。这一结论与"量子色动力学"的结论是一致的。

    有人为了解释夸克禁闭,将图15三夸克间的磁力线保护作用称为"强相互作用",而将图17示意的两个(或多个)强子(质子或中子)结合的强相互作用,称为"次级"强相互作用。显然,将三夸克间的磁力线保护也称为强相互作用是可以的,但没有"渐近自由"。

    9.3 核裂变和弱相互作用

    多个核子也是这样用磁力线--胶子互相贯穿结合的,它们的位置不一定平行,应该有很合适的甚至是很巧妙的位置排列,核子之间的磁力线--胶子互相贯穿应该有一个最佳距离,从而构成了由不同数目的中子和质子紧密结合的原子核。不过,随着核子数的增加,由于引力相互作用,其体积大大缩小,核子之间的距离缩短,这将使核子之间的磁力线的贯穿向"渐近自由"靠近;另外由于中子数远大于质子数,因而使贯穿远离最佳距离,总之在大原子核内的核子的磁力线贯穿不是处于最佳状态,甚至在一些重原子核中分别结合成不同的"核子群",而"群"与"群"之间的结合只能靠某些"信使粒子"(如W 粒子或Z粒子)来维持,这种维持也同样离不开磁力线的贯穿,只是磁力线的贯穿作用比较微弱,加上这些信使粒子的不稳定,这就构成了大原子核内部的"弱相互作用",这样就使大核子数的原子核容易发生衰变或裂变。

    关于核衰变(或核裂变),首先是重核因磁力线被偶然(或人为--热中子撞击)破坏而发生核衰变(或核裂变),然后,被分裂成的较轻核子群各自发生磁力线的贯穿作用加强,因而"损失"磁力线,以及信使粒子的衰败等原因而放出能量。不过,这样放出的能量显然比核聚能变小。至于核衰变(或核裂变)不"干净",有放射性,人们已经了解很多了,这里不予赘述。

    夸克禁闭,强相互作用,核聚变和核裂变,如同流体力学的复杂湍流场一样,当然可以用求解上述"宇宙统一场方程"(5.20)的方法(不同于线性微分方程的求解),解出各参数之间的定量关系,从而了解其中更多的细节,包括找到"宇称不守衡"的原因。

    9.4 实粒子有电磁性,但不是宇宙中的所有物质都有电磁性

    粒子是宇宙中能量密度最大的物质,现在,人们只知粒子有电磁性,而不知道为什么有电磁性,因此,现代物理学似乎认为,宇宙中的所有物质都有电磁性。上已说明,电子、光子、质子和中子的电磁性是涡管的"时空胀缩"引起的,因而具有"电势和磁势的方向性--极性"。这种粒子性和电磁性是我们这个宇宙的"实物"世界的特征,但不是宇宙的所有物质都具有这些特征,比如有旋层流和无旋层流(含位势能),下面将指出,它们本来就分别与暗物质,暗能量和本文意义的黑洞形成流体力学的比拟对应,因为它们没有形成微小涡管,不是实粒子,没有电磁性,因此,它们就不发光或反射光,人们根本看不见它们,否则,如果它们有电磁性,它们也就不"暗"和不"黑"了。

    9.5 引力相互作用与电磁相互作用不能在电磁性的意义上统一

    有以上分析可知,引力质量和惯性质量虽然都表现为"时空胀缩",但都是单一的简单收缩或膨胀,没有像微观粒子那样形成"有极性的电磁性--电势和磁势",既有收缩也有膨胀,尽管许多星体有整体电磁场,但这种电磁场只是短程的,与长程的对四周吸引的引力无关。所以,长期以来,引力相互作用和电磁相互作用一直难以统一。现在,被人们广泛称赞的"标准模型"只属于电磁性范围,因此,它只能勉强统一除引力相互作用外的三个相互作用,不可能将这三种相互作用与并无电磁性的引力相互作用和惯性作用相统一,它们只有在"时空胀缩"的意义上才能相统一。

    9.6 如何解除夸克禁闭和强相互作用 新核能

    前已指出,当中子和质子形成后,她们在这种高速磁力线--胶子的保护下是很稳定的,此即夸克禁闭,人们用低速惯性运动很难"击破"这种"夸克禁闭",只能用高能和高温碰撞才能使质子或中子解体,所谓"高能碰撞"是上述空间场的显性能量传递方式,低于光速,而原子核内的质子和中子的能量运动方式是超两倍光速的涡振子流;当两粒子碰撞时,只有在它们的作为涡振子流的磁力线互换削弱时才能解除它们的强相互作用和夸克禁闭,因此,这种击破的几率可能随碰撞速度越接近光速而越大。如果撞击速度接近光速,那么,生成的物质只能是由中子、质子加上部分被击破的三夸克中的正电子、负电子、光子和胶子等组成的混合流体,同时,由于粒子(涡旋)间的"异旋相消"(见图1),必然发生不同方向的"喷射"--有旋层流和无旋层流。2005年,在美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机(RHIC)上,用金-金原子高能对撞产生的"完美的液态夸克胶子等离子体"可能就是这种状态,十分巧合,在这个试验中同样发生了不同方向的"喷注"现象。

    产生"接近光速"的涡振子流是解除夸克禁闭和强相互作用的有效办法。

    除了高能对撞方法外,难道没有其他办法来解除"夸克禁闭"吗?根据上述分析,"夸克禁闭"并不是牢不可破的,关键是破坏磁力线的能量平衡,可能还有以下办法:

    (1)形成"夸克禁闭"的高速磁力线,是一些"线旋"的涡旋,让涡旋耗散的有效办法是给它施加一个线速很大的无旋层流,这样,"强相互作用"和"夸克禁闭"的磁力线涡旋必被破坏。例如,在我们这个加速膨胀的宇宙的边缘,因为那里的涡振子流是接近光速的无旋层流,实粒子外围的磁力线与无旋层流的"涡度差"很大,因而那里的任何实粒子的涡旋能必像大气中的台风一样被完全耗散--完全质能转换--包括原子、质子、中子、电子光子以及其他粒子的完全质能转换,这就是"类星体"表现的巨大能量,下面还将详细讨论。相对于很小的核裂变能和核聚变能,可称这种完全质能转换的能量为"粒子能"。

    (2)在地球上设计一个局部的微小空腔,使腔内的"有旋层流和无旋层流"流速接近光速,这时,如果向腔内的原子核外的电子必然与核分离,成为等离子体,根据"异旋相消、同旋相涨"的原理,空腔内的原子核上的高速磁流线必被割断,"顽固"的强相互作用被解除,原子核可能分裂成小原子核,质子和中子,然后使它们重新合成新原子。显然,这里有核合成和核分裂,但也不是传统意义的"核聚变"和"核裂变",因为不是连锁反应,可以在常温下进行产生冷核聚变或冷核裂变,因而称为"冷核能",对这种核能,与上述"粒子能"一起,我们可统称之为"新核能"。

    总之,我们一定能开发比核裂变能和核聚变能更好的能源--"新核能"(含"粒子能"),一定能找到形成新原子的机理,一定有助于"凝聚态物理"和"超导"的研究。

    作者认为,最近有人发明的所谓"真空能发动机"的能量不是"真空能"(暗能量),而是在"真空"--"有旋层流(含强磁力线等)和无旋层流"作用下打破原子核的强相互作用或核子的夸克禁闭所产生的"新核能"。人们只所以称为"真空能",是因为现有的理论不了解这种能量的来源,也不知道"真空能"的真正含义。关于"真空能",即暗能量,下面将详细论述。关于"新核能"作者已有另文讨论。

    9.7 粒子不能无限可分--层子理论及其经验教训

    另外,作者顺便指出,关于"粒子无限可分"的观点显然是不能成立的,因为质子和中子"分"到最后就是涡振子,如果涡振子还可分,那么,我们这个宇宙就不存在了。这是一种线性的极端化的逻辑思维,实不可取。

    数学的微积分有"无穷小"的概念,但"无穷小"并不能理解为"无限可分",作者赞成"超旋理论"关于"无穷小"的观点,它是一个最小的尺度范围,这就是前述的涡振子尺度。随着科学的发展,可能会有其他概念的尺度范围,但也不是无限可分。事实也是这样,当我们进行近似计算时,精度到达一定微小值时就可以了,精度再高就是多余的了。哲学中的所谓"芝诺悖论"只是逻辑游戏,在实际应用上没有任何价值,前面我们已经证明,逻辑学是相对的,不是绝对的。

    我国科学家曾在这个问题--"层子理论"上犯过错误,这在科学研究中和科学发展史中都是很正常的现象,只要改过来就好了,不值得大惊小怪,爱因斯坦在引力场方程的问题上坦承"错误",这种精神是我们应该借鉴的。

    长期以来,我国的大多数科学家争取在重大科学问题上的,特别是理论物理学方面的发言权(或称话语权)的努力一直没有中断。曾记否,几乎在西方出现夸克模型的同时,在中国出现层子模型,这绝对不是偶然的,我们应该赞赏中国科学家们的这种奋斗精神!况且,盖尔曼当初也并没有肯定"粒子不能无限可分",只是在较长时间的高能粒子试验中,人们找不到单独存在的夸克,美国国会才停止了对该项研究的拨款,所以,无端指责中国科学家的努力是没有根据的,只有讲出道理,以理服人,才是真正的批评。本文真正从理论上肯定了"粒子不能无限可分",并指出了人们找不到单独存在的夸克的结构原因。

    在重大科学问题上的发言权对当代飞速发展的中国是太重要了,现在的一些技术标准和规范都是外国人说了算,被他们掌控,即使你明明知道这些"标准和规范"不合理,但你必须听他们的,而且还要给他们付出昂贵的费用,特别是养成一些非专业的中国人士眼光短浅,惟利是图,他们自己不懂还瞧不起中国人,在他们那里,"独立自主"、"爱国主义"和"大胆创新"只是一些空话,只有"引进"和"追着西方人的屁股跑"才是他们的"真谛"。面对这种莫名的苦恼,只有真正有良知的爱国科学家才能深切地感受得到其中"苦涩滋味"。

    中国有一句很有名的俗话:"一朝被蛇咬,十年怕井绳",不可取,因此,我们应该总结经验教训,"不唯外,不唯书本,实事求是",大胆地理直气壮地继续在科学的崎岖小路上攀登,只有这样,我们才能到达光辉的科学之顶,才能真正拿到属于我们中国人自己的话语权。

    10,时间通道和能量(物质)的"移动"的方式

    时间通道的被发现可能为我们认识宇宙中物质(能量)的移动方式大开了眼界。

    10.1实粒子的全息性和能量传播形式

    实粒子是涡振子流形成的涡管或其组合,涡振子流是大量涡振子的群体流动。与实粒子对应的是虚粒子。含有信息和能量的实粒子的运动方式有两种:

    a)在时间通道中,根据前述涡振子场的思想,一般的涡振子群也承载着整个宇宙的全部信息,任何实粒子的信息都在某个涡振子群中,但这些信息处于某种"冬眠"状态,只有将某个实粒子(包括电子、光子、质子和中子等)的一种特殊信息--"量子态"(或组织状态)传与这个涡振子群,以"激活"它的"冬眠"状态,它才能成为与该实粒子对应的不承载能量的虚粒子,因此,在时间通道中,实粒子的位势能传递都必须经过以下三个步骤:(i)将某实粒子的量子态信息(可以不必确切知道该信息)传递到相邻的或有一定距离的某个目标涡振子群,激活那个涡振子群已有的"冬眠"信息,使之成为与原实粒子对应的虚粒子;(ii)将原实粒子的能量传给虚粒子,使之变成与原实粒子相同的实粒子;(iii)原实粒子自动消失;在时间位势场传递能量时,涡振子的位置不变,流动的只是信息和能量。

    b)在空间运动中。无论是空间位势能还是有旋能(包括实粒子)的全部信息和能量的传递都是伴随涡振子流一起流动,无需上述三步骤。

    本文虽然将信息与能量区分开来,但信息是波动,虽是弱小的能量,但归根结底是能量(特别是量子态信息)。鉴于实粒子和虚粒子的并存,那么,信息是物质(能量)的一种本来之内涵秉性(波动及其干涉条纹),并不是虚幻不实的东西,即使在人脑中也是以这种干涉条纹存在。所以,把意识(信息的综合体)和物质分离的二元论哲学是没有科学根据的。

    10.2 时间通道中的量子隐性运动

    现在,人们只知道物质(或能量)在三维空间场中的显性运动,而不知道物质也可在一维时间通道中以时间位势的形式作隐性运动。时间通道是"隐性通道",但仍处于涡振子场中,它的运动方向是一维的时间坐标方向,有任意性,但我们可以利用非线性微分方程组的非线性特性[1],按我们的要求设定定解约束条件,达到我们想要达到的目的。时间通道"隐性"的原因是:(i)因为其中没有(5.13)式的第一行的线变形率,则不会导致涡振子场的3-体积胀缩,因此,在时间通道中运动的能量无须克服惯性,也没有宏观可见可触的"实体质量"和具有电磁性的"光影",好象没有任何东西运动一样;(ii)由于不可能产生(5.14)式的有旋层流,则在时间通道中不承认空间场中的实粒子(涡管)形态和电磁现象,只承认在时间坐标方向传递的位势能;因此,这种无形无象的能量传递在时间通道中没有任何障碍和干扰。

    下面,我们只是以实粒子的"隐性移动"为例,来讨论能量(物质)如何在隐性的时间通道中运动。

    第一种隐性传播方式是光的传播(辐射),与下述第二种方式同属一理,不同的是"相邻"距离和有光速限制,见下述。

    第二种隐性传播方式是"远距离"的粒子(包括电子、光子、质子和中子等)的隐性运动,没有光速限制,但同样要经过上述位势能传递的三个步骤,这三个步骤几乎同时超高速进行,下面说明其机理。

    在时间通道中位势场的信息和能量传播形式(3.2)式

    (10.1)

    或称时间位势场,是波函数。在宇宙统一场方程的动量方程(5.18)式中, 是物质在一维时间中的运动速度,它就是 ,即

    而(5.18)式的第一方程(经过了改写)

    (10.2)

    可称为时间动量方程。前已指出,在时间通道中,可用调整, , , 或 的方法控制的方向和大小,见(7.1)式以及图6和图7,从而按我们的要求传递信息和能量。因此,要进行远距离的粒子隐性运动,在指定目标位置的坐标(x,y,z),即指定, 和半径 的情况下,必须对原粒子采取强行"略微增加 "(微弱脉冲--实际上是一个"信号")等上述措施,因为增加,为了维持时间动量方程(10.2)式的平衡,因在开始时变化微弱,则必须增加等号右边括弧中各项的微分因子,这样,等号左边的各微分项也跟着增加,这就意味着时间通道膨胀,即图6的球域C扩张,则必然使再增加,这样,将一直增加下去,这就开通了时间通道。在施加这种"脉冲"之时,原粒子中涡振子流中的每个涡振子的由(10.1)式和(10.2)式所表示的信息已被时间通道中的读取,它们综合起来就是该粒子的量子态信息(尽管我们不知道这些信息是什么),并通过时间通道的的扩张而传给目标位置的涡振子群,使之成为与原粒子对应的虚粒子,接着,由于方程两边各微分项的循环交替增加,必使空间能量在(10.2)式中迅速减少,也就是在时间通道中转化为高并迅速按位势场(10.1)式的传播方式传给虚粒子并重新转化为空间能量,使之变成与原粒子相同的实粒子,如果原实粒子具有惯性运动,那么,新的实粒子仍然保持之。

    与此同时,动量方程(5.18)式的后三方程(经过了改写)

    (10.3)

    可称为空间动量方程,在此方程组中,因为从外部被强行略微增加,同上述时间方程的平衡一样,空间动量(能量) 在(10.3)式中迅速减少,直至在空间场中的原粒子(涡管)内的涡振子流停止涡动,使方程(10.3)两边达到当地的环境涡振子场的低能量平衡,这就是说,在完成上述隐性传递后,空间中的原粒子会自动消失。这种能量传递速度是惊人的,不受光速限制,甚至远远超光速,这就是试验中发现的量子信息的传递和量子隐性移动超光速的原因,尽管人们根据"相对论"不承认"超光速",但在本文的理论上是不容质疑的。最近的英国《自然》杂志报道了瑞士的Salart等5位科学家在光纤中的超光速试验,其传输速率至少是光速的10,000倍(见:D. Salart et al., Nature,Vol.454, 861,2008)。如果求出宇宙统一场方程组(5.20)在这种定解约束条件下的解,就可了解这种"时间通道"的奥妙。

    隐性移动的基本特征是时间通道内只有信息和能量运动,而涡振子并不流动。物质的隐性移动的应用将十分广泛,有待进一步广泛开发。

    这里,作者再次重申,作者不否定"相对论",它在亚光速以内是基本正确的。现在看来,迷信"相对论"的人是固守不住"相对论"了,但也许有人说,光子没有"质量",不受"相对论"的限制,那么,"相对论"的光速c不变又如何解释呢?"质量无穷大"和"光锥"等极端思维又如何解释呢?现在已被激光通讯应用的光学孤子,包括上述瑞士的Salart等5位科学家在光纤中的超光速试验,实际上就是"时间通道"存在的实际证明,但具有空间运动操作的色彩,有人称之为"时间信道"。本文的"时间通道"不仅传递用于信息通讯的光子,而且传递电子、夸克、中子、质子、原子和分子(包括高分子)团块等有"质量"的所有实物。所以,还是称为"时间通道"比较确切,这样可以完全甩开空间运动的色彩。

    10.3 能量的五种移动方式

    a)涡振子场的整体信息传递:这是位势场的能量传递方式,按(10.1)式传播。如前所述,宇宙中任何一个涡振子的微小变化(线动和角动),都会引起整个宇宙涡振子场的全息响应,此即"量子靴袢效应",其响应速率远远大于光速,与这种特高速度比较,光速显得微不足道。

    图18 图19

    b)光的传播方式:这是时间通道位势场的一种"自发"的能量传递方式,尽管这种传播可能伴随无旋层流或有旋层流中的涡振子流一起流动。光(或电磁波和热辐射)的传播是通过虚光子传递的,根据上述"时间通道"思想,这种虚光子具有光子的信息而没有光子的能量。如图18所示,有能量的实光子1将其"量子态"信息通过时间通道按(10.1)式"自发"隐性传给四周的相邻的的涡振子群,使本来就含有该实光子信息的涡振子群被"激活"而变成虚光子2,这样以所代表的空间能量就可以在时间通道中做隐形运动,使虚光子2从实光子1得到相同的能量,变为有能量的可见的实光子,于是它又将能量继续往下传给虚光子3,…..。它们可能还有一些其他的立体传播图象,如图19。这就是"粒子"能量传播的"波动性"或"辐射",因此,"波-粒"二相性在这个传播过程中以及上面的远距离隐性传递中得到了充分的显示:首先是传递量子态信息--"波",然后是虚粒子得到能量变成"实粒子"。显然,光速c = 299792458 m/s与组成光子的涡振子有关,现有的理论已虽能基本回答光速为什么是这个常数,但必须进一步与涡振子场联系起来。由下面的"引力收缩"和"惯性膨胀"可知,因涡振子的体积胀缩,可能引起在宇宙中的光速c有所变化,在整个大宇宙中,光速c不应该是固定不变的常数。

    c)隐性移动方式:对所谓"量子隐性移动"(见[8] P116,郭光灿,《关于量子信息的若干思考》),郭光灿院士称为"量子隐性移物",他说:"将原物的信息分为经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者,经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息,接受者在获得这两种信息后就可制造出原物量子态的完全复制品,这个过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物的本身,发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子(甚至可以是与原物不相同的粒子)处于原物的量子态上,原物的量子态在此过程中已遭破坏。"这充分说明,"量子信息传递"和"量子隐性移动"不仅理论上成立,而且实践上已经证明是可能的,现在,科学家们急需很方便地实现量子隐性传递,从而解决终态量子的"测量问题",以此加快研究和发展量子计算机和量子通讯。与电子计算机对人类智慧的发展贡献相似,量子计算机的发展必将对人类智慧作出更大的贡献,并将给人类社会的进步带来本质上的飞跃。

    不过,上述的这种"量子隐性移物"主要是按显性的"空间场"运动的操作进行的,而不完全是在隐性的"时间通道"中进行,这必然使问题十分复杂,困难重重。

    现在,人们还不了解本文的涡振子场,也不了解本文的电子、光子、质子、中子等粒子的内部结构。作者推测,如果郭院士所说的这种量子信息传递和量子隐性移动能够利用上面的"时间通道"的原理实现,可能要方便得多,可使量子态制备和传输设备的结构很简单,无须消耗很大的能量,无须克服惯性和电磁干扰,通道中没有任何障碍,而且其传递速度将远大于光速,但现在人们还没有开发和掌握这种方法,作者坚信,人类将一定可以完成这种开发和掌握。将来,高级智慧的人定将会用这种技术感知和交换信息以及隐性传物,并制造出高级的量子计算机以及与其相配套的各种方便的工具系统--"感知和交换信息以及隐性传物"的系统。到那时,利用这个系统,一个人只要像使用手机一样,给那时的"手机"一个信号,就能完成所需要的功能,达到想要达到的目的。

    人体生命科学一直是当代科学家和哲学家们十分关注并潜心研究的大课题。可喜的是,由物理学家和化学家们共同创建的"超分子化学"和"生物化学"正在向"生命科学"靠拢,但是,在"化学"和"生命"之间还存在着一条巨大的鸿沟,这就是"化学反应--DNA--冷核反应--量子信息--时间通道--量子计算机"。作者猜想,人体经络系统(包括神经系统)和人体(包括大脑)细胞内的DNA(双螺旋结构)就是这种感知和交换量子信息的工具,人体(包括大脑)细胞内的DNA储存宇宙量子信息,而经络系统就是时间通道,与整个宇宙相通并交换信息,它们共同构成人体超级量子计算机,共同构成人体"遗传网络"或"生命"直至人的"意识"(不仅是线性逻辑思维的意识)。在人体解剖时看不到人体经络系统,表明这个系统就是隐性的时间通道系统。由本文的"宇宙统一场方程"揭示的"粒子结构"、"时间通道"和下述的"宇宙基本形态"必将对人体经络系统和DNA的研究产生深远影响。

    用时间通道的方法获得量子隐性移动是最高级的物体移动方式,是人类的智慧走向高级阶段的象征。显然,这种方式不是显性的惯性运动,这是人类幻想的"隐性运动",可以超光速,高速运动物体可以在某地方"突然出现"或"瞬间消失"或"高速直角拐弯",不需要给物体施以克服惯性的加、减速的能量和电磁相互作用的能量,将来,高级智慧的人将充分利用这种不消耗很大能量的隐性移动方式。所以,作者常常自问,UFO存在吗?有外星人到地球旅行吗?显然,从本文看来,这应该是肯定的。

    d)显性移动方式:显性的三维空间场中的能量传递方式就是"位势场+有旋场"的涡振子群体流动--涡振子流。在空间场中,我们所谓的"物体的位移"是物体内的"涡振子群团",它包括各种粒子(涡管及其组合)以及它们之间夹杂的有旋层流和无旋层流(含位势能),以涡振子流的湍流团形式带着各自的能量从一个地方流动到另一个地方,这个"群团"中的每个涡振子与周边的涡振子场是连续的,并在运动过程中不断地平衡地相互交换能量,这种移动的传递速度一般较小,小于光速,其"波动性"也并不明显,因此才有显性的速度向量作"定向"和"定量"的精确传递。这就是"物质的惯性运动"。上面已详细讨论。

    e)在宇宙涡振子场中未被注意的涡振子群体的流动:这就是显性的大宇宙空间场的无旋层流(含位势能)和有旋层流,它们是大范围的"涡振子流",还有实粒子中的涡旋,它们的能量伴随涡振子一起流动。实粒子因有电磁性而"看得见",而无旋层流和有旋层流因无电磁性而"看不见",尽管如此,但仍属于显性的空间运动。这些涡振子流的流线上涡振子的流动速度很高,不受光速限制,可以超光速。现代物理学还没有建立这种流动场。无旋层流和有旋层流中的实粒子(涡管)除了内部有涡振子流构成的涡动外,还可以伴随这两种流一起流动,也可以在这两种流中作自身的惯性运动和作光和电的传播。不过,实粒子,特别是由质子和中子组成的原子具有某种"屏阻性",使其他惯性运动的物体和长波长光波在空间场中不易通过这种屏阻,但是,上述隐性时间通道就显其神威了,这就是隔物传物(神话中的"穿墙过壁")。

    电子的运动方式独特而明显,它既可像光子一样传播,也可作"显性"的定向移动(电子发射),也可随机地"隐性"出现在某个地方,例如原子核周围的"电子云",当然,它也伴随无旋层流和有旋层流一起流动。

    空间中原子和分子周围的接近光速的高速涡振子流就是化学中的"活性(催化)";时间通道生物细胞和DNA中的超光速的时间位势速度就是生物学中的"活力"。

    上面,我们已经知道了引起粒子电磁性的原因是粒子(即涡管或其组合)内的能量不均引起的时空胀缩,引起引力相互作用和惯性的原因也是物体内的能量变化引起的时空胀缩(不仅是时空弯曲),因此,本文在科学史上首先在"时空胀缩"(不仅是电磁性)的意义上,即在"宇宙统一场方程组"的范围内奇迹般地将四个相互作用(电磁相互作用、引力相互作用、强相互作用和弱相互作用)和惯性作用(惯性力和引力不完全服从爱因斯坦的"等效原理")和谐地统一起来,而且,由"宇宙统一场方程"我们发现了隐性的"时间通道"的理论存在。这些有益的结论必将为现代物理学和科学技术(包括"新核能"、新原子的形成、量子计算机和量子通讯、隐性移物、UFO、核化学和凝聚态物理(包括超导)等等)的发展,对生命科学(包括人体经络系统和DNA)和人的意识的研究开辟崭新的极其广阔天地,以至将使人类智慧产生本质的飞跃。

    "两暗一黑"(暗物质、暗能量和黑洞)是当今科学的顶尖难题,众说纷纭,莫衷一是,对此,下面是本文的"宇宙统一场"的整体论述。让人更不可思议的是,微观粒子的四个相互作用和惯性作用与整个大宇宙的"两暗一黑"也能在"宇宙统一场方程组"的范围内,没有任何疏漏地实现完美的大统一,从而勾画出一个统一大宇宙的完整图形。特别指出"没有宇宙大爆炸"--天外还有天。

    11,暗物质就是有旋层流,大星系主体流,地球人的大星系际宇宙旅行

    作为流体力学比拟,暗物质就是有旋层流。它的线动量很大,虽然它有旋,但也只是强非对称震荡的强涡振子流,没有形成"涡管",不是实粒子。根说,它的总能量大约占宇宙总能量的23%,远远高于只占宇宙总能量4%的实粒子世界,这是因为暗物质虽然能量密度远小于实粒子,但它所占的宇宙空间却远大于实粒子。

    前已指出:粒子的电磁性是我们这个宇宙的"实物"世界的主要特性,但不是整个宇宙所有物质都具有的特性,有旋层流就没有电磁性。因此,如果暗物质--有旋层流的"流线"上不带实粒子,那就没有电磁性,不发光也不反射光,因而看不见,是"暗"的。

    由宇宙统一场方程组(5.20)式可知,形成涡振子流能量的是流场的线动和涡旋,因此,有旋层流因是强非对称震荡的强涡振子流和很大的线动而承载着能量,因此,有旋层流--暗能量的3-体积也会收缩,与上述的引力相互作用一样,这种收缩就形成了暗物质自己的引力相互作用。如果用宇宙统一场方程组(5.20)式解出能量密度函数,那么,同样可利用当今的几何学计算出暗物质的"引力"。

    我们把宇宙中像银河系一样的独立星系称为"大星系",银河系外的大星系也被称为"河外星系",见图20。在大星系中,许多亮星(据说有1011个)好像是流动的,但是在亮星之间,实际存在着人们看不见的,以汇流式螺旋涡旋的形式(见图2)向中心汇流圈流动的有旋层流--暗物质,对这种有旋层流可称为"大星系主体流",各种"恒星--行星--卫星"系以至星球中的微观粒子被夹带其中并随之流动。在这个大星系主体流中,有些星系或星体由于能量密度不同,它们因引力相互作用和惯性等不同,其运动速度不一定与"大星系主体流--有旋层流--暗物质"的流速完全一致。

    当然,也有不带实粒子或少带实粒子的有旋层流(暗物质)单独存在,它们当然具有引力相互作用,美国宇航局2007年公布的由哈勃望远镜捕捉到的一个"怪异、可怕的环状黑物质",见图22。这个距离地球五十亿光年的一组星系套着的黑环被天文学家认为是迄今为止能够证明神秘黑物质存在的最强有力的证据。对此,下面还有进一步的讨论。

    图20 图21 图22

    这里附带说明地球人的走出太阳系的"宇宙航行"。现在,地球人进行的所谓"宇宙航行"是牛顿力学的惯性运动,不能超光速,因此,现在的地球人出不了太阳系。但是,如果地球人利用上述的时间通道中的量子隐性移动作星系际航行,情况又如何呢?由(2.1)式和(2.2)式可知,物体的形状和几何尺寸与物体的运动速度有关,由于两地的环境运动速度可能有很大的差异,这就必然影响宇宙统一场方程(5.20)式中的速度因子和各微分项的不平衡,这是耐人寻味的。在地球上,因物体的尺度和运动速度与大星系(或河外星系)的大宇宙的尺度和速度比较,那是微不足道的,那么,可以认为,物体及组成物体的粒子在加减速后的形状和几何尺寸几乎不变,因此,在地球人看来,地球上的一切是自然的,和谐的,甚至是亲切的和美好的,可是,如果人类作星系旅行,从银河系的地球到达了宇宙中的另一个大星系的某个星球,因为两大星系的主体流速大不相同,而且可能有正、反物质的区别(见下述),因此,地球人的生命信息和人体的运动速度会有很大的差异,那就绝对不是爱因斯坦狭义相对论所说的简单的"长度缩短(或伸长)"和"时间膨胀(或收缩)",而是,不仅组成人体的粒子的不均匀使体积膨胀或收缩,而且有正、反物质的差异,因此,人体粒子的几何形状和尺寸就会发生较大的改变甚至不能生存。我们是否可以这样说,在地球上的一个倾国倾城的美人在那里不知要变成何种怪物,或者因正、反物质的相互作用而遭受毁灭,这的确是非常可怕的。因此,到达宇宙中的某个大星系的某个星球的地球人必须在达到前让自己的生命信息适应那里的环境,然后实施隐性移动,才能在到达那里后成为美丽的面貌并和谐地适应那里的环境。从理论上说,利用"隐性移动"和其他作用在那里构造适应地球人生存的环境是可能的。

    现在,地球人可以进行宇宙的空间旅行,那么,是否可以进行宇宙的"时间旅行"?前已指出,时间通道和空间场并存,因此,时间旅行也是可能的。现在,人们对于上述隐性的"时间通道"还不理解,不过,有朝一日,人们会充分掌握宇宙的这一时间信息资源,正如人们现在掌握的宇宙空间信息资源一样,并进行时间旅行。不过,所谓的"爷孙佯谬"是不可能的,时间倒流后,孙子还未出生,哪有什么"孙"?因此,这种时间旅行只不过是看"历史电影"而已,现在的"孙"本身并不能进入到"历史电影"中;即使是"将来时"的时间旅行,那还是"看电影",正如电影演员看自己演的电影一样,不可能再次进入电影中。

    12,暗能量就是无旋层流,类星体的能量是"粒子能"

    如前所述,无旋流就是有势流,不过,我们所说的无旋层流实际是流线上的涡振子涡度非常微弱的有旋层流。作为流体力学比拟,暗能量就是这样的高速线动的"无旋层流",或称真空能,它的"流线"上的涡振子就是小幅弱对称震荡,无旋层流未形成微小涡管,不是实粒子,则没有电磁性,因而不发光也不反射光,也是暗的。下面将说明,整个宇宙的各大星系之间的广阔空间全都充满了无旋层流(含位势场)--暗能量,它有能量,但其能量密度小于有旋层流,据称,它的总能量大约占宇宙总能量的73%,这也是因为它所占空间大。

    由对(2.1)式和宇宙统一场方程组(5.20)式的联合分析可知:涡度是产生时空收缩--引力相互作用的主要原因,无旋层流"流线"上的涡振子的涡度接近于零,但不等于零;另一方面,高速线动的变化仍会引起体积收缩,只是收缩很小,即无旋层流(暗能量)的引力相互作用比有旋层流(暗物质)小;根据天文学观察:在宇宙的边缘,那里的空间在加速膨胀,这种加速膨胀主要是另外的原因引起的(详见下述),那么,那里的高速无旋层流的体积收缩难以抵挡它的体积加速膨胀,因此,暗能量,即高速无旋层流不仅看不见,好像"连引力相互作用也没有"。因此,暗能量不是没有引力相互作用,而是很微小。因为本文没有"力"的概念,也就不存在"负压强"。

    在宇宙的边缘是高速无旋层流--真空能,因其能量密度不大,它本身并不发出比粒子的完全质能转换--粒子能更巨大的能量,因此,类星体的能量来源不是真空能--无旋层流,下面我们来说明类星体的高能机理。

    一般情况下,无论是图16中核子的夸克禁闭还是图17的强相互作用的原子核,都是很稳定的,这是因为它有超两倍光速的磁力线保护,在地球上,人们所感觉的速度对这种高速磁力线来说,是微不足道的,因此,"夸克禁闭"和"强相互作用"好象牢不可破。但是,如果有接近光速的高速无旋层流--涡振子流在粒子周围存在,那么,这种涡振子流就是破坏磁力线的"剋星",它可以"稀释"磁力线,即粒子的解除磁力线保护,那么,不仅原子核的强相互作用被解除,而且,质子和中子的夸克禁闭也被解除,变为许多普通的正、负电子和光子,进而,正、负电子也大部分结合生成光子,这些普通单粒子涡管在这种高速无旋层流中,因为"涡度差"很大,就要发生像大气流中的台风(涡旋)一样的旋转扩散(耗散),因此,一方面,使无旋层流的流线伸长,释放磁力线能,则无旋层流的时空发生膨胀,这是宇宙加速膨胀的主要原因之一;另一方面,这些粒子(涡管)因旋转耗散而消失,借用爱因斯坦质能公式,放出能量,它释放的能量绝对不是核裂变或核聚变所释放的那么一点"小小的能量",而是整个粒子的"完全的质能转换--粒子能--包括原子、质子、中子、正负电子以及其他粒子的完全质能转换",这种能量的骤放使其他粒子周围的涡振子流的流速更高,甚至超光速,这就更加促成了其它粒子的夸克禁闭被解除,更加促成了这种完全的质能转换--粒子的能量完全放出,因此,在那里产生高度的急剧膨胀,高度的热量跃迁和剧烈的震荡,其高强度的辐射远远大于太阳的核聚变能的辐射,它们所发出的光,其光的亮度必然远远大于任何新星和太阳的辐射亮度,这就是我们这个可见宇宙的边缘的"类星体"表现的巨大能量,因此,类星体的巨大能量来源不是真空能--暗能量--无旋层流本身的能量,更不是现在人们普遍认为的,是什么引力相互作用的结果,只有粒子的完全质能转换--"粒子能"才能释放出如此巨大的能量。

    13,空间位势能与"黑洞"--整个宇宙本身就是一个大黑洞

    根据天文学观测,人们所谓的"黑洞"(不是真正的黑洞)的"吸引力"非常大,据说,任何物质(包括光子)或能量都不能逃脱这种"黑洞"的吸引。作者认为,这种所谓的"黑洞"的形成是有条件的,一般是在大星系(包括河外星系)的旋转中心,比如银河系的中心,见图20。由于大星系的涡旋是图2所示的汇流式涡旋,中心必有汇流圈,其中心有旋层流的旋转速度很大,甚至是超光速的湍流,其3-体积一定急剧收缩,产生很强的引力相互作用;而且,大星系的许多弱小星系或星球的大量粒子(涡管)因随汇流式涡旋高速进入汇流圈,发生高能碰撞而解除夸克禁闭,因此,这些涡管(粒子)和高速有旋层流之间必然发生"异旋相消和同旋相涨"的相互作用,见图1,此作用是剧烈的,一方面是"同旋相涨"大量产生新粒子,首先产生光子,或暴,然后按上述过程产生质子和中子,进而产生各种粒子,随即产生新星或新星系,因而发生十分强烈的时空收缩,产生更强烈的引力相互作用;另一方面是"异旋相消"又产生高速无旋层流和有旋层流。它们因线动惯性很大而一起"汇"入"黑洞"--汇流圈通道,正是这种"汇"(即div V < 0)导致了这种可怕的"吸引"。因此,在"汇口",其运动的激烈必然是超光速的,以致使光没法传出,我们根本看不到其中到底发生了什么,这种"黑洞效应"只有用宇宙统一场方程组(5.20)式或(5.22)式的解才能得知其细节。

    如果把一个大星系,比如银河系的外部旋臂(图20)放在一起,大星系就像一个整体呈扁椭圆体的"圆盘型的环形封闭的螺旋循环圈",见图21,环圈中心就是汇流圈,整个圆盘是可见的,它的流动不仅在平面内作对数式螺旋运动,而且在环面上作缠线式螺旋运动,整个流动的流线是这两种螺旋运动的合成(左旋向下)。作者认为,中心的上部喇叭型口是无旋层流和有旋层流的"汇"口,其实,下部还应该有一个与汇口对称的喇叭型"源"口,从上部汇口到下部源口的中心汇流圈通道(包括汇口和源口之外的邻域)即人们所谓的"黑洞",上述被强烈吸引并产生剧烈作用后生成的物质--新星或新星系进入"汇口"后,因为离心惯性,它们又重新加入到大星系中并成为其"亮星",大星系的所有亮星就是这样形成的,太阳系当然也是这样形成的;汇入的有旋层流(暗物质)同样因离心作用也加入大星系主体汇流;剩下的无旋层流因离心惯性很小,而线动惯性很大,必以高速流过中心"汇流圈"通道,再从下边"源"口流出,见图21,它必然形成大星系"圆盘"的环形绕流(王德奎三旋理论的"线旋"),也就是说,整个圆盘的外部将被无旋层流的环形绕流(线旋)环绕,环形绕流形式与图15 ~ 图17的磁力线(红线)的环形绕流相似,但因是无旋层流而看不见。因此,这种所谓的"黑洞"实际又变成穿过大星系圆盘的中心汇流圈通道的高速无旋层流的环形绕流。环形绕流就是环形自封闭的涡旋,这是一个尺度很大的涡旋,以致可以称为"无旋层流"。

    据说我们这个可见宇宙中有1011个大星系,联系到其他大星系的外围同样有穿过它的圆盘中心汇流圈通道的高速无旋层流的环形绕流,那么,把它们与宇宙中的各大星系之间宽广区域内的无旋层流和原始位势场联接起来,可以想象,宇宙的众多大星系均被无旋层流的环形绕流"悬串"在这个由无旋层流和原始位势场,即暗能量或真空能组成的大黑洞中,因此,整个宇宙本身就是一个看不见的大黑洞--真正的黑洞。本文的这种"黑洞"概念完全不是现有的"黑洞理论"的所谓"黑洞"概念,但仍借用"黑洞"的名称。这个真正的"黑洞"内的物质主要是"暗能量",其能量密度并不大,但因为所占空间大,所以,人们推算的暗能量占宇宙总能量的73%以上是不奇怪的。

    作为流体力学比拟,本文所谓的黑洞就是空间位势场,即涡振子场,根据数学定理,无旋层流就是位势能(扭量的流动),涡振子的涡旋能量接近于零但不等于零,其中必有局部的空间原始位势场( 的最低处或最高处,grad =0)。虽然在连续方程(5.1)式中, ,但是,对宇宙这个大黑洞整体而言,必有。因此,它可以表现为"源"或"汇"的平衡,根本不是什么"巨质量体"的"引力坍塌",更不是所谓的"奇点"(详见下述)。对这种无旋层流和原始位势场,没有形成实粒子,它不发光也不反射光,只能是"黑"的。

    原始位势场和无旋层流(暗能量)的引力相互作用很小,本文不赞成把许多宇宙现象都简单解释为"引力"所致,这种解释对全面了解大宇宙的结构没有任何帮助。

    本文的"黑洞"就是整个宇宙的无旋层流和原始位势场,这就回答了被所谓"黑洞"所吸收的能量到哪里去了的问题--被整个宇宙"均匀地吸收了",所以,在所谓"黑洞"的问题上根本就没有什么"对称性自发破缺"。各大星系在它的中心"汇口"前损失的能量也可能会从它的无旋层流的环形绕流中得到补充,保持这个大星系能量平衡,只是因为它是"暗"的或"黑"的而看不见。因此,与磁力线形成夸克禁闭的原理相似,有序的无旋层流绕流构成了宇宙中绝大多数大星系稳定的原因。

    14,新星和"超新星",正物质和反物质

    在银河系这个环形圆盘的中心"汇"口(见图21),因大量产生新粒子,产生"新星"是自然的。星体的产生或消灭都会引起强烈的时空收缩或膨胀,因而发出强烈的热效应和光辐射,这是人们观察到的所谓"黑洞"的外表特征之一,这种新星可能因离心(惯性)作用而加入到该大星系--银河系之中,成为大星系中的"亮星"。在银河系中,太阳系的产生就曾经历过这个激烈过程。

    银河系主体流的旋臂的旋转方向是一定的(见图21和图22),是"左旋"。前面谈到组成质子和中子的环形涡管形成的原因时多次提到,"促使它组合的原因是一个强度很大的超光速的能量涡旋",这个"能量涡旋"处于银河系中心的汇流圈中,它肯定来自银河系旋臂的高速旋转的汇流,成为超光速的环形涡管,因为在"汇口"的流动剧烈,与超音速的航空器的"声障"振颤一样必然发生"光障"振颤--涡振子流的激烈湍流运动因此发生,一定产生暴,从而大量产生光子,接着发生上述质子和中子的产生过程,进而产生各种粒子。这种湍流场的大方向具有与银河系旋臂同样的旋转方向,即高强度"能量涡旋"的方向--左旋,因此,联想到上述的质子和中子的形成过程,这就导致在银河系的所有星球中,构成全部中子和质子的双磁极子中的电子只能是正电子,而不是负电子,因而产生了正中子和正质子,其原子核外围的电子一定是负电子,这个负电子(右旋)没有像正电子一样的产生理由,它必然由光子被动而生,此即正物质,这就构成了地球上各种原子、分子、高分子、超分子乃至生物细胞全部是左旋的原因。相反,在银河系主体流的旋转方向下,不可能有这样的过程:如果构成中子和质子的双磁极子的电子是负电子,那就产生反中子和反质子,其原子核外围的电子是正电子,此即反物质。所以,"银河系的旋臂的旋转方向"决定了包括太阳系的银河系的全部物质几乎完全是正物质,而在地球上发现的反物质只不过是在高能重子碰撞试验中出现的特例,可称为"人造反物质"。现在,人们议论纷纷,说什么正、反物质发生了"对称性自发破缺"。实际情况恰恰相反,在我们这个可见宇宙中,包括太阳系的银河系外的全部大星系(有1011个)中,肯定有与银河系旋臂旋转方向相反的大星系,即"右旋"的大星系,在那里,与银河系的正物质形成过程一样,必然形成反物质,可称为"自然反物质",因而在那个大星系中的星球或小星系必由反物质组成。这就是自然正、反物质仅在"地球上直至整个银河系"这个小范围内不对称的原因,根本不是"宇宙大爆炸理论"说的什么"反物质的幸存率小于正物质",因此,自然正、反物质的对称性应该是许多大星系的主体流--有旋层流涡旋的不同旋转方向的对称性,是大宇宙范围内的对称性。仅在地球或银河系这个小范围内,只能得出"对称性自发破缺"的结论,这是"坐井观天"的结论。

    不过,在地球上制造"人造反物质"的余地还是很大的,比如利用本文的"时间通道"。

    对此,有兴趣者可以利用宇宙统一场方程组作比较理想的数学物理分析。

    同样,在宇宙中物质(实际只是指实粒子)的存在形式有"六态":固态、液态、气态、等离子态、波色凝聚态和费米凝聚态,对于这些物态的变化和物态间的相互过渡,都是在本文[注1]的6条非线性特性容许的范围内,只不过是非线性方程的定解约束条件不同而已,根本没有"非线性突变"--无穷大--"对称性破缺",更没有什么"自发破缺"。

    在本文的开头,作者曾说:"非线性思维是整体思维,而线性思维是局部思维。"这里关于正、反物质是否发生"对称性自发破缺"的论证充分说明,线性科学的片面性是多么危险。

    对所谓的"超新星",比如,在银河系环形圆盘中心汇流圈通道中,由于无旋层流的流速很高,甚至超光速,可以解除中子和质子的夸克禁闭,被解除夸克禁闭的粒子就可能发生上述类星体的完全质能转换--释放"粒子能",在圆盘中心汇流圈通道中,有些因偶然的原因而未离开的新的或旧的星体可能遭此"厄运",这就是所谓的"超新星"现象。环形圆盘中心通道中的"超新星"现象,与类星体的发生原理一样,实际上是"星体的毁灭"。这种所谓的"超新星现象"的短暂寿命和巨大的能量辐射就是证明,认为在高速无旋层流中产生了一个"超新星"实际上是一个误会。

    15,白矮星和中子星不是所谓的"黑洞"成因

    如果某个大星系中的某些星球因某种特殊原因(这些原因有很多,它们完全可以用上述理论说明)而局部变成了比胶子还强的磁力线或极强的磁场,导致该星球中的原子的核外正或负电子被"压入"原子核的质子的内部空巢中,使正、负电子结合为双联光子,从而发光并生成中子,这样,因核外没有电子,则原子的体积大大缩小,引发白矮星,直至完全变成更强磁场的中子星,当然,体积缩小,则能量密度加大是引力增加原因之一,但引力不是引发白矮星和中子星的"起因"。因此,虽然它有很强的引力相互作用,但白矮星和中子星绝对不是当今人们普遍认为的,它会生成所谓的"黑洞"。有人把这种"黑洞理论"用爱因斯坦相对论的"光锥"来说明,而"光锥"理论的基础是相对论"规定"了任何物质的运动速度不能超光速,前面我们一再说明,光速不应该限制我们对微观世界和广袤的大宇宙的认识,因此,这种说明是徒劳的。不要忘了动量(或能量) 是流动的,从上面的分析可知,宇宙中绝对没有静止的"实体质量",任何粒子都是伴随有旋层流(暗物质)或无旋层流(暗能量)流动的,或者是处于其中做自身涡旋运动的"涡管"或其组合,这种涡旋运动的能量再大,也是有限的,比如超几倍光速。必须特别强调,在流场中这些能量是连续的(这才是爱因斯坦的正确思维,"相对论"显然与这种正确思想相矛盾),因此,不可能因引力相互作用而聚集无穷大的能量,也就是说,不存在"引力坍塌"。

    即使白矮星和中子星有可能发生"爆炸",但绝对不是"宇宙大爆炸",只是宇宙中的特殊现象。

    16,不存在"宇宙大爆炸", "天外有天--一个更大的黑洞"

    "对称性破缺"是线性科学的产物,是现代科学的"误区"。上面,本文否定了许多所谓的"对称性破缺",下面,本文来驳斥一个最大的"误区"--"宇宙大爆炸",这一错误的理论几乎是当代大多数科学家讨论宇宙甚至整个物理学的基本出发点,可悲啊!可能有很多人对本文的驳斥十分反感,但是,除了心理因素和顽固习惯外,他们绝对没有正当理由证明他们的"反感"成立,他们必须回到科学的立场上来,否则没有出路,正如美籍华人物理学家、诺贝尔奖得主丁肇中教授在武汉大学讲学时所说的:"科学的发展不是少数服从多数,而是多数服从少数。也就是说,谁发现了(科学)真理,就应该服从谁。"

    作为现代科学基础的物理学基本上是线性的,由线性方程的解经常可以得出"奇点"的结论,这些"奇点"就是所谓"对称性破缺"。本文之前的几乎所有"理论"都认为:一般所谓的"黑洞"就是奇点,对这种所谓的"黑洞",表面上可解释为"引力坍塌",但实际是莫名其妙地聚集了无穷大的能量,因而,人们可以顺理成章地想象他们所谓的"黑洞"是一颗"炸弹",再与E·哈勃观察到的"宇宙加速膨胀"相联系,产生了"宇宙大爆炸"的逻辑推理。后来,人们又发现了"宇宙背景辐射",人们根本不能解释这种奇妙的宇宙现象,只能牵强附会地解释为"宇宙大爆炸"后遗留的"迹痕"。必须指出,"能量无穷大"的思想根本不符合能量守衡定律,如果有什么"无穷大的能量聚集",宇宙的对称性必然发生无法解释的"自发破缺"--只有上帝能够创造这个奇迹--霍金的《时间简史》有这个意思。既然如此,我们还要科学干什么?显然,这种所谓的"科学"实际是向愚昧的倒退!

    根据作者解非线性的Navier-Stokes方程的结论,只要定解约束条件给定恰当,非线性微分方程不会出现奇点,一定得"正常解"[1],因此,宇宙统一场方程(5.20)式不会有奇点。在非线性思维中,整个大自然,除了时空范围可以主观地设定(坐标)是无穷的以外,在这个范围之内的物质根本就没有不可思议的"奇点--无穷大"现象,人们至今也没有观察到"真实有形"的无穷大现象,因此,宇宙中所有事物都是有限的--尽管它们很大。

    另外,根据连续方程(5.3)式,黑洞可以表现为流场的"汇",也可表现为"源","源"和"汇"是平衡的;同理,在整个动态宇宙中,既有膨胀也有收缩,膨胀和收缩是平衡的。因此,作者认为,根本就没有人们普遍认为的"宇宙大爆炸"和"时间的开始",这种认识只是"宇宙膨胀"的单方面逻辑推理,而没有考虑"宇宙收缩",因此,"宇宙大爆炸"和"时间的开始"不是真实的。以下是作者断然否定"宇宙大爆炸"的更进一步的完整证明:

    上面,我们已经讨论了所谓的"黑洞"所聚集的能量被整个大宇宙均匀地吸收了,整个宇宙本身就是一个大黑洞,把黑洞当成一个"点"是十分荒唐的。在大宇宙中充满有旋层流和无旋层流(含位势能),也就是充满暗物质和暗能量,它们是含有不同能量的涡振子流,它们的能量密度虽然很小,但也是有能量的,涡振子场中的涡振子是"涡",承载着整个宇宙的信息和信息传递,前已指出"信息是波动,虽是弱小的能量,但归根结底是能量(特别是量子态信息)",而且随涡振子流一起流动,因此,尽管它没有显著的电磁性,但由于能量存在的随机性变化,它们发出一些"噪声"和微弱的辐射是可能的,因此,这种有旋层流和无旋层流(含位势能)的涡振子场所释放的微弱能量才是宇宙背景辐射2.726K的真正原因,根本不是"宇宙大爆炸"后遗留的什么"迹痕"。

    "宇宙大爆炸"理论的另一关键理由是,现在的天文学只观察到几乎所有星系的"红移"--宇宙加速膨胀,而没有观察到它们的"蓝移"--宇宙减速收缩。没观察到"蓝移"并不等于蓝移不存在。考虑到宇宙边缘外是超光速的无旋层流,那么,诺贝尔奖得主,美籍华人物理学家李政道教授的"天外有天"的论断[10] 可以初步从理论上得到证明,这就是,可以认为"蓝移"在天外,就是说,如果我们认为宇宙边缘的"加速膨胀"有一个无旋层流的大"源"口,因为任何流动不可能没有"源",那么,也一定同时有一个该流的大"汇"口。因此,我们这个由许许多多大星系组成的"可见宇宙"(所谓"可见"是星体运动速度在光速以内)可能正处于与银河系相似的更大的"环形圆盘"的环形绕流之中,见图23的黑色线条区域,这个环形绕流也从穿过"圆盘"中心汇流圈通道的"源口"流出,而可见宇宙的边缘正处于这个环形绕流的"可见的扩散流域",大红色箭头表示的类星体在可见宇宙的边缘,一般来说,从"汇口"流出的绕流是扩张减速的,但是,前已指出,大量的类星体(可观察的类星体约有100万个以上)中粒子的旋转扩散(耗散)所释放的巨大能量使无旋层流的流线大大伸长,则无旋层流的时空反而发生加速膨胀,我们地球人的观察点可能就在图23的绿色区域,这也许就是我们这个可见宇宙"加速膨胀"的最主要原因。因此,这个"减速收缩"--"蓝移"一定在天外,因为"天外"是超光速的无旋层流,见图23的红色线条区域,不仅天外的"蓝移"的"光"信号到达不了我们这里,而且,即使不超光速,但却是高速无旋层流,无电磁性,是黑的,因此,我们观察不到这个"蓝移",但它事实上是存在的。这就是说,天外的"天"就是一个包括我们这个"可见宇宙"并比之更大的黑洞--本文意义的黑洞。这就回答了我们这个可见宇宙为什么发生"对称性自发破缺",失去的对称性哪里去了的问题。图24是一些科学家设想的"宇宙大爆炸"的模型图,对比图23和图24,令人感叹的是,如果去掉对图24的所谓的"大爆炸初期和中期"的理解,两图何其相似乃尔!但是,两图的根本差别是图23既有膨胀也有收缩,膨胀和收缩是同时发生并且是平衡的,而收缩部分是"暗"的,观察不到;但图24只有膨胀,它的所谓"收缩"是在膨胀之前,即"时间开始前"。最荒唐的是,在收缩时 "无穷大"的能量聚集为"一点",这种所谓的"能量聚集"和"大爆炸"不可能同时,这种先后有序的简单逻辑思维太牵强,自然只能得出"对称性自发破缺"的可笑结论。

    在我们这个可见宇宙的大"汇口"(图23下部红-黑交替区域),可能像银河系的"汇口"(图21的上部)的中心汇流圈一样,具有强大的引力,因运动的剧烈而产生高速有旋层流和湍流,产生许多新星和新的大星系,即许多"亮星",在我们这个可见宇宙中的各大星系,包括银河系,就是在这里形成的,这就是"减速收缩",但是,这些新星和新的大星系的亮度就没有"类星体"那么大了,只是新星的亮度,对这种遥远的新星和新星系的观察和分辨,由于太遥远,亮度不大,可能比较困难,如图22所示的"这个距离地球五十亿光年的一组星系套着的黑环"可能就是图23下部的"汇口",它因变为有旋层流(暗能量)而呈黑色"环状",并有引力相互作用,若能作出其中的各个星系的3维空间位置及流向图就可从实际观察证明"蓝移"-- "减速收缩"在"天"外--天外有天。至今,天文学家没有观察到宇宙边缘的类星体环圈是否旋转,也就是图23所示的环圈是否有连续的面旋,但宇宙的激烈运动肯定使之有面旋方向的摆振,因此,各大星系的大旋臂的旋转方向是"左旋"还是"右旋"就决定于图23的的"汇口",也就是说,决定各大星系的星球是正物质还是反物质的原因就在这里。

    图23 图24

    环圈图23的"源"和"汇"还告诉我们这样一个事实:占宇宙总能量约4%的实粒子的产生和毁灭是平衡的,没有什么"对称性破缺"。

    由以上的分析可见,所谓无旋层流和有旋层流,在大宇宙的尺度上都是环形"涡旋"状态,只是因为涡旋半径太大,才不认为它们是"涡管",而且,无旋层流的涡旋半径远大于有旋层流的半径。因此,"涡管"或"环圈流"是我们这个宇宙,甚至微观粒子的基本结构和最基本的几何特征。所以,本文将王德奎三旋环圈作为宇宙统一场方程(5.20)式和(5.22)式的基本定解约束条件的几何条件。作者相信,用宇宙统一场方程(5.20)式也能求解这个更大的黑洞,了解其细节,只不过需要恰当的定解约束条件而已。

    人们只所以相信"宇宙大爆炸",是因为近代科学的发展,给人们提供了较多的观提察宇宙的手段,发现了许多令人费解的宇宙现象。由于人们急于解释这些奇妙的现象,于是,根据西方线性哲学的"理性思维-实验证实"的思维路线,提出了"宇宙大爆炸"的假设或猜想,并力图证明它。这实际上是企图回答"宇宙的起源",即爱因斯坦的"宇宙的最终描述",实际是"能量的起源"问题。作者认为,在现时,要在科学上回答这个人间最大的难题,为时尚早,原因如下:

    (1)大自然本来是非线性的,企图用现有的西方线性哲学和所谓的现代科学--基本是线性的科学回答这个非线性的根本问题,这只能是妄想;

    (2)我们现在拥有的所谓现代科学技术,只是在机械力(包括质量)和光电(包括量子力学和相对论)的范围内,因而人们所观察到的宇宙现象只是在我们这个可见宇宙范围内的现象,实际上,即使在可见宇宙的范围内,我们所了解的"实物世界"只是整个可见宇宙的4%,即使在这4% 以内,我们也只是知其一部,不知其全部,而对占96% 以上暗物质和暗能量我们才刚刚开始认识,况且,"天外有天",对我们这个可见宇宙外的更大宇宙,我们还一无所知,因此,企图在现有的线性科学范围内回答"宇宙的起源"问题,是不可能的。

    将来,非线性科学和量子计算机发达了,也许有可能回答"宇宙的起源"问题。

    结束 语

    以上利用流体力学比拟,建立了广义宇宙时空观,建立了宇宙统一场方程组,摆脱了牛顿力学和相对论关于"力","质量"等宏观概念的累赘;克服了爱因斯坦所说的"实物"(粒子)与"场"的"截然分开";在此两方程组和"涡振子场的时空胀缩"的意义上完成了从微观粒子的四个"相互作用"到"两暗一黑"(暗物质、暗能量和黑洞)的宇宙"大统一",大致勾勒宇宙的基本结构形态,指出了至今不为人知且前途无量的隐性"时间通道"的理论存在。

    本文统一地合理地解释了当代物理学和天文学的上述最重大也是最前沿的科学难题,把许多物理学定律和天文学观察从"唯象论"提高到"唯理论"的高度,纠正了一些错误的解释,指出了一些粒子的和宇宙的鲜为人知的现象和规律,使现代科学可能彻底摆脱"两暗一黑"的"茫茫迷惘",摆脱"对称性破缺"的误区,合理解释了"反物质"和"类星体",所有这些都完全证明了宇宙统一场方程组就是爱因斯坦所向往的"物质的本质"--连续介质的流动的能量(动量)平衡,也就最终反证了关于"广义宇宙时空论"和"流动的涡振子场"等假设的存在性和正确性。但是,要完全回答爱因斯坦关于"宇宙的最终描述"--"宇宙的起源"现在还没有到时候。

    应该特别指出的是,"宇宙大爆炸"和"时间的开始"的结论是错误的,所谓"对称性自发破缺"也是错误的,必须立即纠正才能避免现代科学走入斜路--向愚昧和黑暗倒退!

    最后,作者申明:本文不是终极真理,本文的全部工作只是在我们这个可见宇宙范围内,离爱因斯坦所要求的"宇宙的最终描述"-- "能量的起源"相差甚远。总有一天,人们会超越本文的限制,创造更好的宇宙理论;另外,本文也可能有片面性和错误,很粗糙,尚需科学家们纠正、完善和充实,直至形成当代科学的完整理论体系。当然,有人反对是不可避免的,对此,作者愿承担全部责任。

    2009-4-4

    注释和参考资料

    [1] 作者仔细研究了非线性的Navier-Stokes方程的完整非线性解的"确定性"问题,找到了湍流发生机理,据此确定了湍流发生的定解约束条件(非线性偏微分方程,因为解的多解性,除了定解条件以外,还需要另加解的约束条件,作者统称"定解约束条件"),同时发现了以下非线性特性(未发表):

    (1)非线性偏微分方程(组)有许多解,甚至是成千上万的解,但却是有限个数的相互独立的解,不存在线性微分方程(组)的"解的唯一性",此即非线性微分方程(组)的"多解性";

    (2)这些相互独立的每个解(含零解和奇解)都有各自存在的"定解约束条件",此即解的"存在性";

    (3)不仅这些解不服从线性叠加原理,没有直接的逻辑关系,而且各个解的定解约束条件之间也没有直接的逻辑关系,因此,不可能用逻辑推理的办法从一个解导出另一个解,此即解的"独立性";

    (4)由非线性的Navier-Stokes方程组转化的非线性代数方程组的值域是无限的,但是,在此无限的值域以内,所有的解都是有限的,因此,Navier-Stokes方程组没有奇解(或无解),如果出现奇解,那一定是定解约束条件不能完全确定,不会无缘无故出现奇解,然而,一定有一个零解;除了零解和奇解(或无解)之外的其他许许多多完全确定的"定解约束条件"下的非线性解都是"正常解",确定有关"正常解"的定解约束条件是至关重要的,也是最困难的,这就是解的"确定性"。

    (5)对每一个"正常解"不存在混沌理论科学家洛伦兹(Edward Lorenz)所谓的"非线性突变",如果有突变,那是不同定解约束条件下的不同解的区别,也就是说,每个正常解都是光滑的,此即解"光滑性";

    (6)不同定解约束条件的解可以有条件地交替发生,也就是说,在计算时可以设定两个以上的定解约束条件在同一计算程序中根据不同条件交替计算,得出一个混合的计算结果,湍流就是这种计算结果,这就是解的"混合性"。当今科学界普遍认为的"混沌理论"属于这种混合性,但两者不相等。

    遗憾的是,人们至今还不了解或不理解这六条"非线性特性"的深刻的数学的和物理学的含义--宇宙中各种事物与整个宇宙的一体性--简称"整体性",整体性与当今特别时髦的"本体论"又有根本区别。

    [2] 作者写了一篇哲学论文,标题是《论中国古典哲学的现代科学基础--非线性科学》,未发表。该文论证了西方哲学是线性哲学,主要是逻辑学和辩证法--矛盾对立的统一等,辩证法本质上是逻辑学,或称为辩证逻辑;线性哲学有片面性,诡辩性,而且容易走极端,从而得无解或悖论。中国古典哲学是非线性哲学,有整体性,主要是阴阳平衡--非线性整体优化--和谐性,与矛盾对立的统一有些相似,但有本质差别,非线性哲学不会走极端,它当然包括逻辑学,但在应用逻辑学时必须将它永远置于阴阳平衡的控制之下,否则,可能走极端;更重要的是,除了阴阳平衡外,根据上述非线性特性和人体特征,例如人体经络系统和DNA,非线性思维还包括灵感,直觉和特异功能等。正如非线性科学包含线性科学一样,非线性哲学包含线性哲学,它们是统一的,因此,中国古典哲学并不神秘,如果认为"神秘",只是因为不了解其非线性科学基础;中国古典哲学的"道"是物质和宇宙的本源--能量,它的许多基本规律无不与上述非线性特性相关。西方哲学和中国古典哲学并不像人们普遍认为的那样,是两门格格不入的哲学体系。它们虽然各有所长,但应取长补短,共同开发人类的智慧。

    [3] 周光坰等.流体力学[M].北京:高等教育出版社,2000.

    [4] (美)哈里德(D.Halliday)等著,张三慧等译.物理学基础(第6版)[M]. 北京:机械工业出版社,2005.

    [5] 张启仁.量子力学[M]. 北 京:高等教育出版社,1989.

    [6] 郭士堃.广义相对论导论[M].成都:电子科技大学出版社,2005.

    [7] (美)欧文·拉兹洛.微漪之塘--宇宙进化的新图景[M].北京:社会科学文献出版社,2001.

    [8] 李喜先主编.21世纪100个交叉科学难题[M].北京:科学出版社,2005.

    [9] (美)斯蒂芬·韦伯著,胡俊伟译,看不见的世界[M],长沙:湖南科学技术出版社, 2007.

    [10] 2005.9.5,《光明网》论文中心,《李政道在诺贝尔奖得主北京论坛的讲演》,李政道说:"就是说假如我们的宇宙在膨胀,而且以加速度在膨胀,那"外面"是什么呢?很可能在'我们的宇宙'以外,还有很多很多其他的宇宙。"

    http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/list.asp?sort_id=5

    [11] 王德奎.三旋理论初探[M].成都:四川科学技术出版社,2002.

    [12]王守义.不可缩球绕流的Navier-Stokes方程的解[J].湖北汽车工业学院学报,2000,14(3):1-17.

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