量子色动力学实验验证的不确定(MP39)
2011-11-02 08:02:24
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            —当代物理主流理论的常识悖论之二十八

                               作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题或观念,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文要陈述的,就涉及了当代物理主流理论的第二十八个常识悖论。

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在规范场的粒子标准模型中,认为参与强作用的强子由夸克组成,夸克之间会通过交换色胶子构成强作用,具体表述它的理论即是量子色动力学(QCD)。

在对夸克强作用的理论表述中,QCD除了小距离可以微扰展开,计算可重整,可以用简单的模式包罗复杂的强子现象外,也普遍认为理论已被实验所验证,其依据主要是如下三个实验事实:

1、1988年的电子-质子深度非弹性实验观察到了电子被反弹的现象,以后用其他高能粒子对撞,如核子-核子对撞,都观察到了入射粒子被反弹,被认为这就是粒子深处有夸克的证据。

2、1979年发现了当正、负电子对撞能量超过10GeV以后观察到了“三喷注”,被认定这就胶子存在的实验事实。

3、QCD对强作用的描述中,由于色荷的“反屏蔽”,强作用就有了渐近自由的性质,即夸克之间距离越近强作用越弱。认为这已被电子对质子深度非弹性散射实验表现出来的标度无关性所证实。

除上述实验外,对强子个体的对称性存在的描述,QCD也都与所有实验事实相符。

(二)

QCD中强作用的动力学体系用拉格朗日量表述,有动能与势能的转换:作用越强,势能负的越小,动能也就越大。依照夸克的渐近自由性质,当外界有能量Ek输入,夸克间距离增加,作用变强,体系的势能会负的更多,必然有势能ΔE转换为夸克的动能;此时夸克的总能量设为E,夸克固有能为E0,则必有E=E0+Ek+ΔE…………(1)。

这就是说,粒子高能碰撞中“夸克碎片”离开粒子时,“碎片”会有一个由势能转换得到的能量ΔE。由于“夸克碎片”离开粒子时作用强度会很大,夸克间的势能也就会负的很多,这样(1)式中的ΔE就完全有可能大于Ek。

上述简单的分析就表明:在高能粒子碰撞中,碰撞后的粒子输出总能量E(出)总会大于碰撞前的粒子输入的总能量E(入),而且还可能出现E(出)远远大于E(入)的情形。

但实际上高能粒子碰撞总是严格遵循能量守恒,即E(出) 总会绝对等于E(入) 。

QCD的渐近自由虽然自动克服了理论表述中的朗道奇点问题,使夸克作用能够在它所能描述的最小距离下定义,并因此在计算中也就可以做微扰展开,进行重整化处理。但这却又给理论带来了深刻灾难:违背了能量守恒这一最基本的物理学规律。

(三)

如下的理由即可以确定:上述三个实验对 QCD的所谓验证,都具有不确定性。

1、对粒子深度非弹性实验观察到了的反弹现象,如电子与核子之间,中微子与核子之间,核子与核子之间等等。这里的问题是:(1)反弹必须是硬物的相互碰撞,质子和中子可解释成有夸克,那么,电子、中微子内又是什么“硬物”?(2)核子与核子之间的对撞,它们都相互深入到了核子深处,组成它们的六个夸克也就都应当处于“自由”状态,这就尤如容器中的气体分子,夸克的相互碰撞就只能发生在不同方向,怎么可能使容器(即核子) 反弹呢?由此,认为粒子碰撞有反弹就是有夸克的证据,这绝对具有不确定性。

2、如《喷注构成于夸克或胶子纯属人为虚构(MP39)》的文章所述:不论是喷注的实验事实还是理论分析,认为它来自夸克或胶子“碎片”都纯属是人为虚构。即“三喷注”对胶子的实验验证同样具有了不确定性。

3、由上述(二),渐近自由自作为QCD的强作用特性本身就不成立,说电子对质子深度非弹性散射实验表现出的标度无关性就证实了渐近自由自,这又从何说起呢?

为什么我们不可认为:电子对质子深度非弹性散射实验表现出的标度无关性,不正是证明了质子內根本就没有夸克存在呢?

由上述这些分析,我们必然的結论是:所谓QCD的实验验证,只不过是一些人的一厢情愿,它们都具有完全的不确定性。

                                    (四)

以上陈述表明,对实现了QCD的所谓实验验证的命题,也还就有如下两点认识:

1、认为电子对质子深度非弹性散射实验表现出的标度无关性证实了渐近自由自,是建立在渐近自由与能量守恒相悖的基础之上的。这种与基本规律完全矛盾的推理,显然也就违背了推理必须遵循的充足理由律这一最基本的逻辑常规。

2、认为粒子深度非弹性实验观察到了的反弹现象证实了夸克存在,与QCD表述的电子、中微子构成无夸克形成“硬核”、高能碰撞中核子内的夸克处于“自由”态的基本理论事实完全矛盾。

因此,对实现了QCD的所谓实验验证的命题,同样也是当代物理主流理论的常识悖论。

(五)

在作者创建的IV模型中:

1、粒子V集团中心的Vc就是粒子深处的硬核,中微子就是以孤立方式存在的Vc,高能对撞中它们必然会按确定的几率反弹。

2、正、负电子对撞产生新的强子核时,由于这些强子核的碰撞挤压,就有可能生成不对称的集团类粒子,它在衰变中就构成了“三喷注”。

3、电子对质子深度非弹性散射实验表现出的标度无关性,是质子內根本没有夸克存在的有力证明。

上述这些结论,都可以设计不同的实验通过对几率的分析来加以验证。

IV模型还有另一个重要认识是:虽然QCD表述的强作用与事实相悖,但它表述的强子对称结构,与实际粒子的对称存在的效果完全相符。

上述这些,作者将在以后的文章中专门再做具体介绍。

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第二十八个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。尽管物理学最终要依赖于数学,但离开了基本事实的纯粹的数学并不是物理学,而不服从逻辑常规也不可能是数学的正确应用。因此作者的原则是:对物理学的思考,首先是要以无可爭辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据,而不是使用华丽的数学演绎。

也真诚欢迎邮件联络。作者的E-mail地址是w.j3699@163.com。    

                              完成于2011/11/2

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