从数学观点看正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律.doc

从数学观点看“正反王为民粒子白洞创生正反宇宙定律”王为民（四川南充龙门中学）真空量子涨落的根本原因是海森堡的粒子位置和动量不确定原理：xp/2由此可推出爱因斯坦时间和能量的不确定原理：txp/t /2txF /2tE /2当真空量子涨落产生的不确定能量大于或等于正反王为民粒子白洞能量时，即E2( c5/G)1/2（正反王为民粒子白洞的能量）真空突然产生正反王为民粒子白洞，由于正反王为民粒子白洞奇点相互排斥，而不能相互湮灭，于是形成了真空中的第一对实物粒子。什么是粒子白洞？爱因斯坦1916年提出了广义相对论，把物理学方程的形式在洛仑兹变换下不变，即是协变的。推广到物理方程的形式在任意时空坐标变换下都是不变的（协变的），从而建立了爱因斯坦引力场方程G=kT但是，爱因斯坦却无法求解这个方程。第一个求出爱因斯坦引力方程的人是史瓦西。史瓦西1916年推导出广义相对论球对称引力场的严格解，表征了球对称物体所产生的静态引力场的四维时空的度量性质。后来被命名为史瓦西度规。史瓦西考虑了在球对称物体质量分布区以外的真空中能量动量T=0的最简单情况。这时爱因斯坦张量G=0由黎曼张量上下上下指标缩并得到的里契（Ricci）张量R=R=0经过求解得到球对称真空场时空间隔为ds2=(1rg/r)c2dt2dr2/(1rg/r)r2(sin2d2d2)这是史瓦西外部解。其中的rg=2GM/c2叫做史瓦西半径，也叫引力半径。这个半径就是黑洞或白洞半径，也叫视界。当r=rg时，出现了ds2，出现了奇异性。但是，这是赝奇点，是坐标系选择不当带来的。但是当r=0时，也出现了ds2，这种奇异性不能通过坐标系的选择而消除，这种奇点叫本性奇点。历史上，拉普拉斯曾经在牛顿力学的基础上提出，如果恒星的半径小于2GM/c2（G是万有引力常数，M是物体的质量，c是光速），恒星的光就不能传不出来，成为黑洞。但是，黑洞这个名词是1968年由美国天体物理学家约翰惠勒提出来。广义相对论的黑洞是恒星外部的一个特殊的时空区域，在这里光和其它物质粒子只能单向地向引力中心下落，而不能静止或倒退。恒星本身也只能不断收缩，变成密度为无穷大的奇点。如果要把太阳变成黑洞，由上面的公式可以计算出来，太阳必须压缩到半径不到3千米（2.96千米）的范围内，太阳就变成了一个黑洞。如果要把地球变成黑洞，就必须把地球压缩到半径不到1厘米（0.88厘米）的范围内，地球才变成一个黑洞。如果采用自然单位c=me=1，史瓦西度规变为ds2=(1rg/r)dt2dr2/(1rg/r)r2(sin2d2d2)史瓦西半径变为rg=2GM根据光在史瓦西场中的径向运动的时空间隔ds2=0可以得到史瓦西场中的光锥方程dt/dr=1/(1rg/r)由此求得光锥线为t=rrgln|1r/rg|const(常数)在引力半径r2GM的外部区域，正号表示光的径向向外运动，负号表示光的径向向内运动。非零质量粒子只能在光锥内运动，越过光锥线意味着超光速，但是，有质量的物质粒子是不可能超光速运动的。在r2GM的外部区域，所有的光锥线只能渐近地逼近史瓦西半径rg=2GM的地方，而不能越过它，所有的粒子要花无穷大的时间t去靠近它，而不能穿越引力半径。这只是坐标系选择不当带来的，这里的t代表远处的观测者的时间，远处的观测者永远看不到自由下落的物体穿过黑洞。但是，我们如果不是旁观者，而是作为探险者随着物体一起下落，采用固有时间代表我们的时间，我们发现物体是可以穿过引力半径的。如图所示史瓦西坐标下的光锥在引力半径r2GM的时空区域，光锥的取向和外面不同，见图。物理上允许的运动是ds20但是，因为rrg所以1rg/r rg时=(r/rg1)1/2er/rgcosh(t/2rg)=(r/rg1)1/2er/rgsinh(t/2rg)当rrg时，它是视界的外部，22，它属于第一片区（我们的宇宙）和第三片区（另一个宇宙）。当rrg时，它是视界的内部，22，它属于第二片区（黑洞）和第四片区（白洞）。在r=0处，它是引力中心，22=1，它是一对上下双曲线（在第二和第四片区，分别对应黑洞和白洞的奇点）。在rrg时tanh(t/2rg)=/当rrg时tanh(t/2rg)=/等t面是一族由原点出发的具有任意斜率的直线族。当=时，有t=，在克鲁斯卡坐标系中与视界重合。当=时，有t=，在克鲁斯卡坐标系中与视界重合。说明到达视界的史瓦西时间t为无穷大。=0的直线在第二片区和第四片区，代表t=0；=0的直线在第一片区和第三片区，也代表t=0。 克鲁斯卡坐标系由于克鲁斯卡坐标系消除了史瓦西视界上的奇异性，所以，可以讨论球对称时空的全局结构。要讨论宇宙的起源，就必须在克鲁斯卡坐标系中进行，因为任何物理上可实现的运动都可以无限地追究它的过去和将来。唯一不能追究的只有本性奇点r=0的地方。粒子黑洞是普朗克粒子，它的约化康普顿波长等于半个史瓦西半径的微黑洞。约化康普顿波长与史瓦西半径r分别为=/mcr=2Gm/c其中，是约化普朗克常数，m是普朗克粒子的质量，c是光速，G是万有引力常数。让上面的两个方程相等，可得到普朗克粒子的质量为m=（c/G）1/2。如果与质子比较，普朗克粒子是一种极小同时又是极重的一类粒子，它的半径大约是质子的半径的1020倍，质量大约是质子质量的1019倍。黑洞视界内部的两个同时空点真空量子起伏（涨落）产生的正反粒子黑洞奇点根本不能分离，即使刚刚产生出来，就立即湮灭了，所以也就产生不出正反粒子黑洞。这就是我们的宇宙为什么这样大，却没有产生出正反粒子黑洞的可能性的原因。这叫王为民-李碧琼正反粒子黑洞不能同时空创生定律。但是，正反王为民粒子白洞却可以从真空中创生出来，而不能相互湮灭，因为白洞视界内部奇点相互排斥。根据王为民白洞引力势=c2（g00 -1）/2，对于基态白洞，其引力势为=c2M/r。可以看出，在白洞视界外面看白洞，其引力和黑洞一样是吸引力，和黑洞没有区别。但是，在白洞视界内部，正反粒子只能前进，不能静止和后退，是单向运动区。正反粒子总是从离开奇点被排斥到白洞视界外面，显示出斥力。而在白洞视界处白洞内部的斥力突然变成外面的引力，所以，白洞总是把视界内部真空量子涨落（起伏）产生的正反粒子弹射出白洞，其弹力远远超过正反宇宙的引力势产生的引力。用大爆炸或爆胀形容这一过程一点不为过。王为民白洞引力势的薛定谔方程i/t = (-2/2m)2/r2+ V(r)V(r) =c2Mm/r 当0r2GM/c2V(r) = -c2Mm/r 当r2GM/c2求解这个方程，发现粒子能态是不连续的，在王为民粒子白洞视界外形成了类似氢原子的能级En（这时万有引力远远大于强力、电磁力和弱力，可以把这些力产生的势能暂时忽略）。这个方程的复数共轭描述反粒子的运动状态。正反粒子在由白洞高能级状态向正反宇宙低能级状态跃迁的时候，是以弹射形式进入克鲁斯卡尔坐标系第一片区形成我们的物质宇宙，而反粒子也同样以弹射形式进入克鲁斯卡尔坐标系第三片区形成反物质宇宙的。根据“正反王为民粒子白洞创生正反定律”， 王为民粒子白洞辐射功率是太阳辐射功率的十的二十八次方倍。对玻色子的克莱茵-戈登方程和费米子的狄拉克方程以及麦克斯韦方程组可以在王为民白洞引力势下进行二次量子化，用产生和湮灭算符说明正反宇宙正反粒子的起源和演化。王为民白洞引力势最低点在正王为民粒子白洞视界处（正或反完全是人为选择克鲁斯卡尔坐标系造成的）。这里是量子场论的物理真空。 它付予粒子质量。这就是王为民-希克斯机制。真空量子涨落（起伏）产生正反王为民粒子白洞，因为白洞奇点相斥，而不能相互湮灭所以正反王为民粒子白洞是真空中的第一对实粒子。可表示为=反王为民粒子白洞|王为民粒子白洞=1其中，|0为真空态，a+为产生算符，a为湮灭算符。正反王为民粒子白洞相互极化，其视界内部新的量子涨落产生无数正反粒子，通过王为民-希克斯机制获得质量。但是，光子和胶子却没有静质量。大部分物质粒子在正王为民粒子白洞光锥作用下，沿世界线跑到正王为民粒子白洞的克鲁斯卡尔坐标系第一片区形成我们的物质宇宙，重子数的总和为正。大部分反物质粒子在正王为民粒子白洞光锥作用下，沿世界线跑到正王为民粒子白洞的克鲁斯卡尔坐标系第三片区形成另一个反物质宇宙，重子数的总和为负。它们虽然被高速弹射出正王为民粒子白洞视界。但是，它们却获得了可以前进、静止或后退的自由。夸克通过胶子传递强相互作用，带电粒子通过光子传递电磁作用，中间玻色子传递弱相互作用。在我们的物质宇宙中，三个夸克通过交换胶子结合成核子（质子和中子）、核子通过交换夸克（形成王为民力）形成原子核，原子核和电子交换光子形成原子，原子和原子交换电子形成分子或单质金属等。最早形成的是氢，宇宙中最多的也是氢。王为民超级恒星将抛入宇宙，形成第一批氢元素组成的恒星，氢经过核聚变形成氦、锂、铍、硼，有的恒星进行的核聚变直到形成铁镍。正王为民粒子白洞向我们的物质宇宙辐射的基本粒子可用标准模型描述（反宇宙情况搞好相反）。标准粒子模型的主方程为标准模型是物理学中的另一个主流理论，它描述了构成目前宇宙的所有可见的基本粒子。这个理论可浓缩为一个主方程，即标准模型的拉格朗日量，该名字来自于十八世纪法国数学家和天文学家约瑟夫路易斯拉格朗日（Joseph Louis Lagrange）。加利福尼亚SLAC国家加速器实验室的兰斯迪克逊（Lance Dixon）在他的著名公式中采用了这个方程。“它成功地描述了迄今所有在实验室中能够观测到的基本粒子和力除了引力，这当然包括了最新发现的希格斯玻色子，即公式中的。它与量子力学和狭义相对论完全自洽，”迪克逊向LiveScience杂志解释道。标准模型理论还没有与广义相对论统一起来，所以它还不能够描述引力。(引自“世界上最美的方程”一文）标准粒子模型重子八重态（比如中子n由一个上夸克，二个下夸克d组成。由三个夸克组成的重子八重态八个粒子。其中Q表示电荷，I3表示同位旋第三分量，S表示奇异数，B表示重子数，Y表示超荷数（Y = B + S）。盖尔曼-西岛关系式为Q = I3 + （B + S）/2 = I3 + Y/2，比如质子p，Q = +1，B = 1，S = 0，I3 = 1/2，所以，Q = I3 + （B + S）/2 = I3 + Y/2 =1/2 + （1 + 0）/2 = 1/2 + 1/2 = 1。其它粒子存在同样的关系，数据在图中三个坐标轴方向显示。）重子十重态（比如重子由三个下夸克d组成。由三个夸克组成的重子有十个粒子。）介子八重态（比如K0介子，由一个反奇夸克和一个下夸克d组成。由夸克和反夸克组成的介子八重态有八个粒子。）标准模型的粒子相互作用在主方程中可以部分显示，更多的相互作用图由主方程拉式量LSM代入微绕法叠代公式再表示为费曼图得到。所有情况，用这个办法可全部包含，所以叫统一场论，就是这个意思。上图左上角表示6种轻子（包括电子，电子中微子，缪子，缪子中微子，陶子，陶子中微子）。右上角表示6种夸克（包括上夸克，下夸克，粲夸克，奇夸克，顶夸克，底夸克。）中间一行表示传递电磁相互作用力的光子，传递弱相互作用力的中间玻色子，传递强相互作用力的胶子。最下面一行是赋予粒子质量的希格斯粒子。连线表示它们之间有哪些相互作用，其中传递力的媒介粒子光子和中间玻色子没有自作用。而中间玻色子，胶子，希格斯粒子有自作用。上图表示标准模型主方程前两行所包含的各种粒子的相互作用费曼图（图中表示传递电磁相互作用的媒介粒子光子，g表示传递强相互作用的媒介粒子胶子，W和Z表示传递弱相互作用的媒介粒子中间玻色子。表示夸克，表示反夸克，表示轻子，表示反轻子，表示中微子， 表示反中微子）比如两个电子相互靠近的时候，它们可以通过交换一个光子而分散开来。在这个过程中可以出现高级费曼图与上图叠加。但是，随着相互作用的顶点（图中三线的交点）数增加，其叠加强度影响越来越小。所以，顶点数越少，在所有可能不同的费曼图叠加在一起进行计算时其值越大。而顶点数多的图只是对顶点数少的图的结果进行了细微修正。但是，由于带圈的图，在进行计算时必须把粒子连续的各种动量，直至无穷大进行积分求和，所以，带圈的图计算结果是发散的（即趋于无穷大）。重正化技术就是重新定义粒子的电荷和质量，认为粒子裸电荷和裸质量为无穷大，将其与真空量子涨落产生的虚粒子云（即带圈发散图）相加后，得到的物理电荷和物理质量为有限。粒子的物理电荷和物理质量就是我们实验观测到的有限数值。通过重正化方法，得到的全部不同费曼图叠加结果精确与实验在小数点10多位数字后还与实验精确符合，这是有史以来任何理论和物理实验都难以达到的吻合精度。此图表示：正电子（e+）和电子（e）碰撞湮灭，产生一个虚光子，接着，虚光子湮灭产生产生正夸克（q）和反夸克（），而反夸克（）释放一个胶子（g）。正反质子在加速器中接近光速对撞，产生正反顶夸克，顶夸克衰变为底夸克和W+中间玻色子，底夸克带色荷，由于真空色禁闭，被物化为强子流。而W+中间玻色子变成反缪子和缪子中微子。反顶夸克衰变为反底夸克和W中间玻色子，反底夸克带色荷，由于真空色禁闭，被物化为强子流。而W中间玻色子变成反粲夸克和底夸克。反粲夸克和底夸克带色荷，由于真空色禁闭，被物化为强子流。左图表示在加速器中，正负电子对撞出现的二喷注现象：正负电子对撞，有剩余的能量不能被全部消耗而转化为一对正反夸克，而正反夸克带有色荷，而真空有色禁闭现象，于是正反夸克被物化为强子束（强子包括超重子、重子和介子，都是无色的）。证明夸克的存在。右图表示在二喷注现象的基础上出现的三喷注现象。表示夸克（或反夸克）在物化为强子束前，释放了一个胶子，而胶子也是带色荷的，由于真空禁闭色电荷，于是真空量子涨落产生的正反夸克与其结合，被物化为无色的强子。出现三喷注现象，证明胶子的存在。夸克构成了重子八重态、重子十重态、介子八重态等。其中的质子和中子形成了原子核，原子核和核外电子通过传递光子形成原子。费曼图展示，被紧凑缈子线圈侦测到的低质量（125GeV）可能候选希子的最干净制成与衰变管道。对于这质量，最主要制成机制是胶子融合两个胶子经由一个夸克圈融合成希子。上一图是“双光子管道”：希子经由一个夸克圈衰变为两个光子。下一图是“四轻子管道”：希子衰变为两个Z玻色子，每一个Z玻色子又轻子衰变为一个轻子与一个反轻子（电子或缈子）。 对于这些管道所做的分析达到统计显著性为5个标准差，若加上规范玻色子融合管道，则分析达到统计显著性为4.9个标准差。标准模型认为“上帝粒子”无处不在地赋予其他基本粒子以质量，如何清晰而形象地解释这一作用过程却令科学界颇费思量。1993年，当时的英国科技大臣威廉渥德格雷以一瓶香槟酒作为奖励，要求物理学家们用最简单通俗的方式来解释“上帝粒子”。在众多解释中，脱颖而出、获得香槟的赢家解释如下。图1图2上边两幅漫画（如图一和图二所示）描述的是，在一个房间内，充当“上帝粒子”的客人们济济一堂，构成了一种遍布此房间的介质（介质中的“上帝粒子”并没有质量），突然间，一位充当“其他基本粒子”的贵宾人物的进入房间，使得客人们兴奋不已，相拥在贵宾身旁；客人围得越多，贵宾的活动就越艰难，而此时贵宾的质量就显得越大，质量来源就是其所受阻力；不同知名度的贵宾所受到的阻力不同，就好像不同的基本粒子获得了不同的质量。 图3 图4后两幅漫画（如图三和图四所示）描述的是，一个房间内同样有很多人构成了遍布此房间的“上帝粒子”介质，大家都在闲谈聊天，突然一则谣言从外而入且被众人相传，围绕谣言形成了类似上述贵宾产生的聚集效应，这种聚集使“上帝粒子”本身获得了质量。总之，前两幅漫画描述的是其他基本粒子如何具有质量，而后两幅漫画则描述“上帝粒子”本身也同样具有质量且从何而来。当前，物理学家踏破铁鞋要寻找的就是这种有质量的“上帝粒子”。（图片来源：欧洲核子中心-光明日报）大型强子对撞机正被欧洲核子研究中心科学家Jedi控制科学家想把物体撞碎，看它内部是由什么组成的。大型强子对撞机就是基于这样的想法进行实验的。粒子探测器如果没有弱相互作用，太阳就不会发光，地球上就没有生命。因为太阳核聚变的第一步就是两个质子在结合形成氘核（由一个质子和一个中子组成），在这个过程中，其中一个质子（由两个上夸克和一个下夸克组成）中的一个上夸克放出一个W+中间玻色子，变成一个下夸克时，W+中间玻色子再放出一个电子中微子，变成正电子。这样，质子就变成了中子。由于这个过程必须要有弱力的媒介粒子W+中间玻色子传递弱力。可见，没有弱力，氢核（含一个质子）就不能变成氘核，没有氘核就不能形成氚核（含一个质子两个中子），最终氚不能聚变为氦，太阳就不会发光发热。地球上也就不能经过46亿年演化出地球上的各种生命。四个氢核经过“质子-质子循环”形成一个氦核四个氢核经过“碳氮氧循环”形成一个氦核在质量像太阳或更小些的恒星中，质子-质子链和“碳氮氧循环”等效于4个质子合成一个4He。质子-质子链反应是产生能量的主要过程，太阳只有1.7%的4氦核是经由“碳氮氧循环”的过程产生的，但是理论上的模型显示更重的恒星是以碳氮氧循环为产生能量的主要来源。宇宙中大约75%的氢和25%氦由正王为民超级恒星合成，在这里氦的合成有自由中子的参加。而正王为民超级恒星抛出的旋转风暴形成的恒星上的氢合成氦的过程，没有自由中子的参加，原因是自由中子的寿命平均只有15分钟。象太阳上的氢聚变为氦的过程，是靠质子的弱作用过程形成。无论是质子-质子链和“碳氮氧循环”，没有质子变成中子、正电子和放出中微子的弱作用过程，太阳就不会发光，也就没有恒星的演化，恒星的行星系统就不会出现生命。太阳的结构太阳我们生活在地球上，不仅得到太阳的光和热，还接受着各种宇宙射线的照射，幸亏有大气层和地球磁场的存在，才保护了地球上的生命。宇宙线亦称为宇宙射线，是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。主要的初级宇宙射线（来自深太空与大气层撞击的粒子）成分在地球上一般都是稳定的粒子，像是质子、原子核、或电子。但是，有非常少的比例是稳定的反物质粒子，像是正电子或反质子，这剩余的小部分是研究的活跃领域。大约89%的宇宙线是单纯的质子，10%是氦原子核（即粒子），还有1%是重元素。这些原子核构成宇宙线的99%。孤独的电子（像是