物理科学探疑-网友天空-物质原理-物质世界的起源
物质世界的起源
[前言] 如果你要说服的人,缺乏理解所需的基础知识,让他相信你的理论往往是徒劳的。这是职业物理学家面临反对和诘难时普遍遭遇的烦恼。
实际上,试图说服职业物理学家接受新理论所面临的困难更大,因为他们自以为正确的基础理论是有缺陷的。缺陷表现在:1。对整体观念的认识不足,只关注局部的规律。局部规律永远不可能逃脱整体对它的制约,换句话说,局部的规律是有条件的!把在太阳系中总结出的引力相互作用规律,照搬到整个银河系,就会面临“宇宙暗物质”的困惑。2。虽然物理学家能够依赖“对称”原理,侥幸避开微观过程中的多体互动问题。但对于客观存在的“破缺对称”,就显得无能为力了。3。现代物理建立在加速器和方程式之上,但精于计算的计算机,下围棋的能力,却远不及人脑。这些基本事实,或许能让物理学家们勉强承认“缺陷”之说。
弥补基础知识的缺陷,不是几篇论文所能完成的。本文暂时省略当今物理学家们不太擅长的逻辑推理过程,直接展现最终的结论,以降低交流的难度。本文着重阐明新观点,如能引起学术界的关注,本人将提供进一步的论证。
一、中微子的诞生
平衡→绝对平衡→德谟克利特原子→原始宇宙→以太“场”作用机制→两种平衡状态→远离平衡态→自组织结构→中微子家族
这个世界唯一的规律就是平衡。你能看到的一切稳定体,无一不处于平衡之中。不平衡的事物总在不停地变,力图达到新的平衡。
绝对的平衡是什么样的?
古希腊哲学家德谟克利特为此有过著名的推论,他推导出:物质是由原子组成的,原子是同质的,不可再分割,原子之间没有空隙。
按照这一理论的指引,道尔顿宣称发现了原子,这是人类认识史上的一次飞跃。令人遗憾的是,接下来的一百多年后,人们发现原子不仅不同质,而且仍可再分割。是预言错误吗?
还有一个预言故事同样著名:因为地球是圆的,所以,沿一个方向航行,理应能够回到起点。航海家哥伦布据此认为,向西航行一定能到达东方的印度。历经艰难,哥伦布终于宣布到达了印度,令他不解的是:新发现的大陆和人们描述的并不一样。
今天我们知道:有根有据的预言,并不会出错。同样的道理,道尔顿发现的原子也不是德谟克利特预言中的原子。找到真正的原子——同质且不可分割,就像从美洲到印度,还有很长的路要走。
关于宇宙的本原物质,还有一个曾经热门的概念:“以太”。各种以太模型和假说虽然最终都被人们抛弃,但“以太”的精神(指否认超距作用和坚持真空不空)至今仍在发挥作用。用爱因斯坦的论述概括:“理论物理决不能没有以太”。
根据引力强度测算,“德谟克利特原子”(为叙述上的方便,以下更名为“以太”)的尺度应在10(负35次方)米范围。它确实如德谟克利特预言的那样:是不可再分的,看不见的微粒。
原始宇宙除了“以太”别无它物。我们这个丰富多彩的物质世界,完全可以在此基础上逐步演化而来,不需要任何附加条件。
世上最简单的相互关系,莫过于“以太”之间的相互作用了。首先能够确认的是:以太之间分布大体均匀。因为他们都是同等的,没有任何理由认为某个局部会特殊化。这种由事物无特殊相对性所决定的均匀分布规律,就是可以凌驾于一切规律之上的“场”作用规律。我们虽没有亲眼看到“以太场”及其变化过程,但地球大气和海洋自动维持整体均匀(排除 地球引力导致的密度梯度)的牢固事实,间接证明了:“以太场”的均匀分布是不可抗拒的规律(逻辑证明另述)。
整体均匀的场作用机制,使得任何局部因果关系,必须服从整体的调控,这也是量子物理学对微观因果关系倍感困惑的根本原因。从海洋中提出一桶水,海中不会保留一个坑,任何局部变化都摆脱不了整体均匀的控制。以至于到底是哪个局部或什么时候被提出一桶水 ,都变得无关紧要。所以,单纯研究局部变化规律绝不可能找到左右局部变化的根本动力,也永远不可能得出全面真实的答案。
如同海洋会有波浪,大气会有风暴一样,以太空间也不可能时时、处处保持绝对均衡。虽然不平衡不会任意发生,但可以通过局部瞬间涨落产生不平衡作用。它严格遵循“对称”发生的规律:高伴随着低,左旋必伴随右旋,整体不均衡程度仍为零。这是量子物理学能用“对称不变”成功定量描述微观过程的理论基础。以太空间通过瞬间涨落产生能量效应,已经得到实验的支持,理论和实验的吻合程度可精确到小数点第九位数字。能量是无形的,它的大小是对“以太”不平衡程度的抽象度量。不平衡附着于海水可产生波浪;附着于大气,产生风暴。在这过程中,海水和空气分子总量并没有增加或减少。所有的不平衡最终都可归咎于“以太”的不平衡,大自然极为融洽地实现了各种不平衡之间的相互转化。
最简单的不平衡方式首推简谐振荡,“以太”的简谐振荡就是光子能,“以太”是光能的媒介和载体。光的波粒二相性可以这样理解:波是媒介整体的自调节反应,粒是光子的量子性,二者是局部和整体的对应关系。我们 没有办法同时测量到波性和粒性,但二者可以定量代换。
理论上说,光子波应有两种存在形式,代表着“以太”两种完全相反的不平衡状态,他们能够成对产生,也可以成对湮灭。试验表明光子确实有两种,可以组成左旋圆偏振光(levoratary)和右旋圆偏振光(dextoratary)。不仅质量有正负之分,能量也应有正负之分。如果光子的相互湮灭试验能够完成,我们奉为金科玉律的能量守恒定律就不再是无条件成立的。
瞬间涨落产生的虚能量(光子对)并不一定会全部消逝,因为光子对的湮灭条件非常苛刻,可以说稍纵即逝。失去湮灭机会的光子便被保留下来,“以太”空间长此以来,便会积累起大量的光子。
早期宇宙的光子分布不会成星系样聚集,而应均匀分布,如同海面的波浪所呈现的规律。在这样的整体中,没有理由认为某个局部能稳定地保持特殊状态。光子的均衡分布至少应包含两方面的内容:光子的平均能量密度和自旋。两项内容至今都有普遍意义的表现:温度自动趋同和自然光的非偏振性。至此,“以太”空间已存在三种平衡调节机制:“以太”密度、光子温度和自旋状态。它们可以相互影响,但很难同时兼顾,而任何一方面的不平衡都会成为变化的动力。
变化形式不外乎有两种:一是近平衡态变化,另一种是远离平衡态变化。两者的不同可用单摆加以形象说明:单摆的平衡位置(态)指向地心,摆幅在360o以内或稍上,都属于近平衡态变化;摆幅远远超过3600以上者,可称为远离平衡态变化。两者都受到平衡位置态的控制,所不同的是:前者永远都摆脱不了平衡位置的制约;后者只在最后一圈时才受制于它,之前无论转多少圈都几乎和平衡位置没有联系。也就是说,远离平衡态,提供了摆脱平衡位置制约的机会。尽管平衡位置仍时刻发挥作用,但只要建立一种自激励机制,譬如在摆轴上装一储能发条,远离平衡态便可在不违背平衡规律的前提下,得以延续。若是没有建立起这种自激励机制,则单摆无论初始能转多少圈,都会在最后一圈后,回到近平衡态。
大气和海洋均可以自发产生远离平衡态变化,也能形成自激励组织机制,如同大气龙卷风和水中孤子现象。“以太”空间更容易产生这类自组织结构,因为“以太”微观环境瞬间能量差更大,变速(光速)更快。按照分形物理学的自相似原理推断:若将形成龙卷风的大气分子缩小到“以太”尺度理解,则相应的“以太”龙卷风径围不会超过10(负20次方)米,而且呈球形,这是由于“以太”空间各向同性的缘故。
与“以太”龙卷风相对应的微观实物就是大名鼎鼎的中微子家族。众所周知,中微子内部有负螺旋结构,而且只有右旋,没有左旋,表明他不是成对产生的。大气龙卷风卷起小汽车的那种力量,其实来源于大气保持整体均匀的那种场作用机制。小小的气体分子竟能够整合出如此蛮力,这和“以太”龙卷风——中微子的弱力强度与引力强度的巨大差额,在发生机理上不谋而合。象大气龙卷风一样,中微子的寿命是极其有限的。太阳中微子在到达地球的八分多种时间内(以光速计),数量便锐减三分之一以上,原因就在于此。
二、中微子家族的进化
依赖环境的中微子→弱力→松散结合体→自由夸克→“夸克汤”空间→类星体→夸克集团→强核力→进化在延续
从相对简单的微观世界更容易体现出这种规律,即:近平衡态的同质均匀(或称物理平衡),它允许在平衡位置上的对称波动;二是远离平衡态的异质互补(也可称之为生物平衡),它必须伴有自组织结构。物理平衡是无条件的;生物平衡是相对脆弱的,有条件的,它将普通物理变化(不违背场作用机制)有序链接,形成自组织结构而得以存在下去。这种有序化过程必须不断补充外来能量,属于动态平衡。一旦外界环境不能继续满足它的条件,有序链接便会中断,生物平衡就会让位于物理平衡——即自组织结构的消亡。
比利时科学家普利高津通过另外的途径研究远离平衡态变化,他得出了已被世界公认的结论:远离平衡态的稳定结构只能是开放的。他称这种开放的自组织结构为耗散结构,意思就是该系统必须不断地消耗外来能量,否则,便难以为继。中微子就是最简单的自组织结构,象大气龙卷风一样,它的寿命也是极其有限的。
最初诞生的中微子,肯定多种多样。如同生物进化的规律,只有稳定者被大自然选择了下来。虽然它们也会经常解体、死亡,但还会再生,不平衡因素不会凭空消逝。天长日久,宇宙空间就会积累下很多的中微子。
中微子的存在,破坏了空间的同一性,就象龙卷风影响周围的空气一样。能量最大的那些光子(以下简称“重光子”),既是远离平衡态的始作俑者,也是中微子的“受害者”。因为它们波长最短,最容易受到中微子的影响,众多的中微子,使它们失去了在空间旅行的自由。本文只能交代一个逻辑轮廓,细节可以以后结合将来复杂物理学的研究成果慢慢验证。
中微子吸引重光子的作用就是“弱力”,力程和强度都可参照龙卷风理解。中微子和重光子通过弱力建立起的松散结合体,就相当于“自由夸克”的角色。原始宇宙有过“夸克汤”时代,观测距我们一百多亿光年的空间可以提供相关证据。因为那里的空间能量表现出的是还没有被禁锢成质量的情形,“夸克汤”空间可进一步演化成“类星体”。“类星体”由于能量集中,所以比“夸克汤”空间更容易被观察。
现在我们很难再观察到自由夸克,因为重光子大多被禁锢了,就象地球上最原始的生命形式现在很难再重新诞生一样——大环境不同了。夸克间通过相互交换重光子,保持自身的稳定,一旦这种交换不能继续,夸克集团便宣告解体。三角形的联系是最稳定的,所以中子是三个夸克组成的集团,它是物质逐步进化的产物。夸克集团内部的相互联系,非常紧密,它们之间相互交换重光子的方式,就是我们今日所称的强核力。研究气象的人都知道:大龙卷风内部有很多“迷你龙卷风”,它的威力是单个龙卷风所无法比拟的。
以上推论省略了中间过程,如同地球生物漫长的进化史一样,细节是无穷无尽的,但它们都遵循“物竟天择,适者生存”的自然进化规律。在对撞机里可以很容易的观察到各种短命粒子,现在能自然观察到的都是成功进化者的后代,不用感叹它们的精巧,大自然的鬼斧神工在宏观世界也随处可见。
谁也不能奢望靠一篇短文就能解答所有的问题,我有充足的论据证明上述观点的正确,应该说,好戏还在后头。我可以用以太“场”作用规律,统一弱力、强力、电磁力和引力相互作用,限于本人的数学功底,目前只完成定性研究。我相信:只要我开辟的道路是可行的,剩下的工作,职业物理学家们一定比我做得好。
这是一个需要大规模集成的时代。
《待续》
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物理科学探疑