量子引力非公式化理论

1、量子引力非公式化理论摘 要：引力场是由空间中无时不刻处于振动态的弦子构成，空间中的引力场 由大量分散的非聚集体构成。所有的实粒物质都由处于不同振动频率的弦子构 成的稳定的弦聚合体。弦聚集体由体系内各弦的有机相互影响构成了体系的自 相互平衡，但无论如何任何弦聚合体仍然无法构成完全自给自足的封闭系统， 会存在与外界非聚集弦子构成振动影响。同时弦聚集体的自体系中必须存在大 于零的自相互作用，这样才允许弦聚集体不至于相互分散而返回非弦聚集态， 即自发的由物质转换为能量。只有这样才允许满足实物粒子所具有最基本的质 量性质，而且在一定的情况下能从质量转换为能量。关键词：量子引力场能量弦理论暗物质 暗能量引

2、力波一、引言艾萨克.牛顿的万有引力定律与现实观测的结果极其符合地描述了物质 间的一种相互作用，现代的物理学则更多的是公认为物体间的引力相互作用是通过 交换引力子在空间内以有限的光速相作用。牛顿的万有引力定律却没有解释引力是如何产生的，而且似乎物理学界 到目前为止仍缺乏与之相关的一个统一论调。2013年英国理论物理学家彼得 希格斯因希格斯玻色子的理论预言被欧洲核子研究中心证实而获诺贝尔物理学 奖。希格斯场则为解释产生引力来源提供了另一种解释。希格斯粒子是希格斯场量子代激发，它通过自相互作用而获得质量，而 希格斯粒子就是在标准模型解释电弱对称性的自发破缺的机制时引入的。物 质粒子在希格斯场中游弋受

3、到希格斯玻色子的阻碍作用而具有了惯性力。爱 因斯坦在广义相对论的等效原理讲：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性 系所发生的一切物理现象可以和一个不受引力场影响的但以恒定加速度运动的 非惯性系内的物理现象完全相同，即惯性质量等于引力质量。其中所造成的一切 效果与现象是不可区分的。那么其他粒子在希格斯玻色子构成的场中受其作用 而产生惯性最终才有了质量。欧洲核子研究中心为寻找希格斯玻色子而费了 不少周折.电磁场与引力场是人类所目前认知的能够以光速在空间中传播的基本场。（注：这里不再将电磁场与引力场视为直接地超距作用）电磁波为横波通过电磁场以光速在空间内传播。电磁波具有能量而在时 空的任一区域中都具有

4、无限数目的不同波长，并因此具有无限量的基态能， 而这显然是不大成立的。那么如何避免麦克斯韦场和电场的基态起伏将导致 出空间内能量无限大的谬论？其中最有可能提供解决方案的是弦理论。弦理论的一个基本观点是，自 然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小 的线状的弦（包括有端点的开弦和圈状的闭弦或闭合弦）。弦的不同振 动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的。1、基本原理我们在这里首先提出弦理论中的弦子是引力场与基本粒子的本质构成的 概念，即不仅物质是由弦理论中的弦子构成而且传播力的场也是由弦子构成 的。把引力场量子化体现在引力场是由弦理论中的弦子构成，物质

5、的能量只 有在彼此间相互作用时才体现出来。能量的本质概念是引力场振动与电磁场 在空间中能量涨幅的体现。物体间的引力相互作用是通过引力场中的弦子本 身所具有的基态振动来实现的。引力场是由空间中无时不刻处于振动态的弦子构成，空间中的引力场由 大量分散的非聚集体弦子构成。所有的实粒物质都由处于不同振动频率的弦 子构成的稳定的弦聚合体。弦聚集体由体系内各弦的有机相互影响构成了体 系的自相互平衡，但无论如何任何弦聚合体仍然无法构成完全自给自足的封 闭系统，会存在与外界非聚集弦子构成振动影响。同时弦聚集体的自体系中 必须存在大于零的自相互作用，这样才允许弦聚集体不至于相互分散而返回 非弦聚集态，即自发的由

6、物质转换为能量。只有这样才允许满足实物粒子所 具有最基本的质量性质，而且在一定的情况下能从质量转换为能量。在绝对零度下该引力场有着最基本的基态能量，此时场的最基本的能量 由非聚集弦子维持场与聚集体的稳定而必须具有的基本振动来实现，此时的 振动为空间内弦的基本振动且弦基本上不存在空间位移，此时只有引力相互 作用而物体间不参加电磁相互作用。满足而其能量的上限达到空间内能量的 饱和时能量会转化为正反粒子对。而该量子引力场理论则认为空间具有有限都能量且拥有极值，不同的空 间允许存在不同的能量，实粒物质与空间能量之间时刻处于动态的平衡，构成场的弦子时刻处于振动之中。广义相对论导出宇宙时空在大尺度范围下是

7、平滑的持续的，而量子力学 则导出的能量在微观领域下有着剧烈的涨幅。由此推出在微观领域下时空具 有着剧烈的涨幅。此时我们可以由上导出最基本的弦子是空间与时间的最基 本单位。引力来源于宇宙大爆炸之后所形成的空间，即空间本身就为引力的 来源。2、理论推导2.1空间中的正反粒子对的形成与饱和场能引力场本身也应存在着类似的基态涨落。果将该引力场量子化体现在该场是由 弦理论中的各种极其微小的不可观的具有不同振动频率的弦子组成那么该弓力场 也将具有典型的量子基态涨落而该引力场所具有的量子基态涨落在空间内给物质所造成 的宏观效应则为引力的表现。理论再次声明，引力场的基态涨落则又使构成物质的基本粒子在各个方 向

8、都受持续规律的影响，其微观的涨落正如量子力学的现象一样宏观尺度下 尺度几乎产生不了任何可观测的现象。该引力场允许一定的真空区域具有一 定的能量。真空中存在着一定的量子涨落与其空间中存在的物质构成了动态 的平衡。空间中有限的能量维持着该空间内物质的形态.这真空中所蕴含的有 限的能量似乎与空间中电磁波叠加所产生的无限大能量相矛盾，实则不然。任何一空间内的能量都将存在属于该空间的某一有限饱和值。当电磁波 的叠加所给予空间内的能量达到临界值，纯粹的能量将以某一形式转换为实 在的物质以平衡空间内的能量，而有可能当该电磁波的涨落完成一次之后， 物质又将以质量亏损的形式释放进行维持空间内的填补。该过程可暂时

9、性定 义为空间量子涨落过渡态。则该过渡态允许真空中以正反粒子对的形式出现 和湮灭，释放高能的伽马射线。抑或在某些极端的空间内呈持续的态势在空 间内产生大量正反粒子对。其中最极有可能的情况应发生在黑洞视界的边缘， 量子力学的不确定原理又制约了粒子的行为，导致空间中允许产生的正反粒 子对可能存在一些极端的情况而相互远离，空间中的能量将从黑洞中得到需 求，以维持空间中能量的稳定涨幅，而黑洞的质量将会减少。更加的是视界 面积越大而该过程将越发进行得缓慢。那么真空中饱和的能量将在一段时间内转换为物质以来维持空间场能的 平衡，而经过该区域内某一波频的电磁波将会出现断频的现象，可能为持续 的，也可能为某一瞬

10、间现象。这或许将为丁肇中领导的团队的阿尔法磁谱仪在外层空间发现的大量异 常的高能正电子的来源提供另一个解释。2.2.引力场的自发破缺与暗物质暗物质目前被认为是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷则不参与 电磁相互作用而参与引力相互作用。暗物质的存在在最开始是为了解释在天体观测中发现的在几乎所有的星 系的旋转速度较牛顿重力预期的快而产生的。在肯定万有引力定理在大尺度范 围下仍成立的情况下，天体物理学家们故便推测必有数量庞大的质能拉住星系外侧 组成，以使其不至于因离心力过大而脱离星系。推翻了原有的暗星中子星中微子以 至于黑洞的几个假设所造成的类似效应之后，暗物质理论模型便为解释该现象 而产生。暗

11、物质理论成功的地方但同时其隐藏的性质也暴露了其缺陷目前几乎所有 的暗物质粒子搜寻装置都未表示已发现暗物质粒子。乎所有的实验装置都是通过 理论上的预言暗物质粒子在一定条件下会与普通粒子碰撞而产生相互作用，产生极其 微弱的光子通过光电倍增放为而被发现。这就要求实验装置不仅屏蔽宇宙中大部分射 线，并且在实验数值中排除大量的可能去发现异常值，而且要在实验中提供相应的可能 与之发生作用的粒子。比如日本中部的地下氙实验。事实上是暗物质粒子到目前为 止仍为在实验室中得到正式确认。暗物质理论存在的缺陷：（1）、根据相关的暗物质理论，暗物质在星系外围所构成的暗物质晕的数 量基本上和它的质量呈反比。因此应该能够观

12、测到许多的矮星系以及由暗物质晕造 成的引力效应。但是观测结果并没有支持这点。暗物质具有强大引力的事实却在星 系外围没有发现有的引力透镜效应。（2）、而且那些环绕银河系或者其他星系的暗物质，当它们合并入星系之后会使原先较薄的星系盘变得比观测得更厚，并不是使星系盘内天体之间相互吸引 使空间的密度变大而聚合。这与暗物质自身所应具有的强大引力相矛盾。（3）、暗物质晕的密度分布应该在核区出现陡增。也就是说随着到中心距 离的减少，其密度应该急剧升高。但是这与我们观测的许多自引力系中返域明 显不符。正如在力透镜研究中观测到的那样星系团的核心密度就要于由大质量暗 物质晕模型计算出来的结果则暗物质应更多的聚集在

13、密度较大的区域为何只限于所观 测的星系外围？牛顿的万有引力定理对于物质间的相互作用特别是对于邻近天体间轨道 的预言与现实的观测极其的吻合然而对于物质在以光年为单位的大尺度范围下却 失效了。（我们在这里先假定暗物质不存在）因为事实上没有任何的实验可以去证 明万有引力定律对于在空间中大尺度范围下两物体的力的相互作用仍满足为重 要的一点是万有引力定律是基于在空间中其两物体之间的相互作用得出的定理， 并不意味着它仍能制约在以几万光年尺度下的两物体。非能在一个没有任何物体 的理想空间内，去放置几个相距几万光年的物体检验两物体是相互远离还是按万 有引力规定的相互吸引。牛顿本人也没有解释物质间的引力是如何产

14、生的。我们在这里把暗物质所表 现出来的效应可视为引力在大尺度范围下的自发破缺，里的大尺度具体应在可能 的公式中体现。）存在着密度较高的空间比密度较低的空间内能量大的情况，在一定的空间内 的能量是有限的。所以在空间中引力场的能量涨落对于在大尺度范围下的物质的影 响将陡然减弱，引力场的能量涨落在随空间内的传播反而变得不再那么明显，以至 于在达到一定的尺度后其涨落反而将成为一股斥力严格的说，其中促进引力场的 基态涨落在一定尺度下使物质间不断有强烈的量子关系，力在一定尺度下的自发 破缺，改变其性质的最重要的变量是具有不同的密度的空间内的引力场能量是不 同的，其能量涨落在具有不同能量的空间内其表现有所不

15、同。这似乎又使宇宙回到 了广义相对论所定义的宇宙，即在大尺度范围下时空是平滑的持续的。那么暗物质在星系外围所表现出来的引力效应则应当视为仍具有微弱能量涨 落的引力场与引力场在大尺度范围下的基态涨幅逐渐趋弱乃至为斥的平衡部分 的星系的尺度一般为几十万光年，但也有特例。蜒1101。半径近200万光年。其 量子引力场理论也注定制约了该星系外围大部分区域应为极其稀薄的气体，尘埃。 其整体密度相比其他的正常的星系要低得铜事实上它也的确是一大团模糊的气 体。2.3.引力场的大幅度振动与引力波的形成真空内的能量在引力场与基本粒子的相互作用时表现出来，力场的能量涨落 与构成物质的基本粒子之间存在着动态平衡留越

16、饱和能的引力场又将以某一形式 构成正反粒子对进行能量释放。这反而印证了引力场具有量子化的特征。基本粒子是醐个不同形状闭合与开放不同的振动频率的构成的稳定的聚合 体，而在真空中的引力场则是由许多彼此间极其分散且时刻处于动态的弦子构成。 严格定义上，这里的弦子既不是以太也不是引力子抑或光子。真空中大量非聚集的弦子（这里的弦子种类无法被准确的定义，故统称弦子） 形成的整体效应构成了该引力场而各种可能的不同种类的弦通过宇宙大爆炸初期 的某种不均匀的量子涨落造成的空间内能量的不破而导致了弦的聚合构成实粒 子。弦的聚合形成了极其稳定的状态与真空中时刻处于动态的非聚集弦子构成了 稳定的平衡。弦聚合体之间通过

17、扰动空间内的非集聚弦子而相互作用。应而弦聚体 周围的空间内的非聚集弦子的密度较大并且以线性扩展趋势向外递减。当弦聚体在一些极端的情况下可以被分解为单个的弦子，质量变为能量辐射 出去。同时对空间中非聚集弦子的扰动达到了一种可以观测的涨幅。按广义相对论 引力可以使空间弯曲并使光随空间一起弯曲故其造成的引力场涨幅通过该机制下 引力大强度涨幅的表现，同时引力波亦是广义相对论所预言的产物。对引力场的扰动即可以是一次性的也可为持续性有规律的。次性的轻核聚变 列如氢弹的爆炸即可对空间内产生该形式的扰动而地球的近距离下存在着太阳这 类持续性的进行核聚变的恒星，为何在地球上却没有轻易地观测到干涉条纹？是因为太阳

18、内部进行的是随机性的无规律的引力场扰动特别是对于相邻的扰 动源之间其对于场的扰动将具有整体效应相互之间的影响将更加强烈对其引力 场的能量涨落反而将不再那么明显反而不断地产生构成引力场的非聚集弦子而导 致其引力场呈缓慢地均匀的向外辐射，使地球上如IGO无法探测出引力波的经过。根据相对论可知，高速运动的物体和宇宙中大质量的天体碰撞都将产生引力 波。高速运动的物体质量会增加反而与大质量的天体碰撞的质量亏损进行相反的过 程。同样对空间进行扰动而产生引力波这反过来证明了物质与能量是如此的密切， 即在一定的情况下物质可转化为能量，而能量亦可以转化为物质。2.4引力场与暗能量。暗能量是驱动宇宙加数膨胀的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐 射光。由量子引力理论可知充斥在整个宇宙中的暗能量则为该引力场的能量涨落 在大尺度范围下趋弱以至于达到使星系间相斥空间膨胀的效果。因为空间中具有 能量，在一定的尺度下可对物质表现为引力和斥力。而事实上宇宙密度的确分布极 不均匀，存在着长达几亿光年的物质长城和几亿光年几乎没有任何物质的宇宙空 洞。然而事实上是，天文学观测到随着宇宙的膨胀暗能量却越发的增多。这里的量 子