粒子物理学需要全新的起点(专题五)
2012-09-30 10:41:13
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——就希格斯玻色子致全球知识界的公开信(五)

                            作者  苟文俭

粒子实验的测量事实是:任何自在的粒子,均占有半径约为10^-17m的空间位置。对不大于该实验值的粒子存在区域就称是粒子内部空间,大于了该实验值的区域也称是粒子外部空间。相应地,对力程不大于10^-17m的粒子动力学存在,就称是粒子内部存在,力程大于10^-17m的粒子动力学存在,也称是粒子外部存在(符号“^”表示上标)。

QM、SR、QED的描述对象都属于粒子外部存在,其规律称是粒子外部物理规律,也称它们是粒子外部理论。QCD及电弱统一理论的描述对象都属于粒子内部存在,其规律也称是粒子内部物理规律,对它们也统称是粒子内部理论。

(一)

所有粒子及由粒子组成的所有存在物之集合,就称是现实世界。

对粒子内部理论,本公开信系列《(二)》所述的、它的第一个基本问题必须要首先弄清楚,具体也就是粒子内部存在形成的原因、表述的边界条件、及具体计算中初始条件怎样确定等等,这就必然要回答这样一些问题:粒子的物质、电荷、自旋、正反等等,它们各自到底表述了粒子内部什么样的动力学存在?在粒子动力学存在中,左右手性及对称性、不同性质作用、运动与物质波等等,各自形成的原因到底是什么?

上述所有这些“是什么”都涉及了现实世界的本源,对在这些问题表述中使用的基本概念,就统称是本源性概念;它们所表述的粒子动力学的实际存在,就称是它们的实在性定义。在对粒子动力学存在的探索中,当代物理学主流理论的基本事实是:

1、对本源性概念,粒子外部空间理论均只有数量化表述意义,没有实在性定义。

2、QCD与电弱统一理论作为当代粒子内部主流理论,它们使用的所有本源性概念,实际都只是根据数学演绎的需要做了数学定义,都是以实现理论纯粹数学形式化体系的自洽与完备为目的,也都具有了保证数学演绎自圆其说的数学表述意义。

由此就容易理解,当代粒子内部主流理论有如下典型的逻辑学错误。

1、数学协调性理论指出:形式化理论绝不可能去解决超越概念定义域的任何问题。

对本源性概念,QED等粒子外部理论都没有实在性定义,而粒子内部物理规律揭示的最重要内容,就是相关本源性概念之间的关系如何。因此,当代粒子内部主流理论以QED为模板,也就是要使用粒子外部理论的本源性概念,去解决涉及本源性概念实在性定义域的某些问题,显然就具有了违背数学协调性理论的逻辑学错误。

2、1931年,数学与逻辑学家哥德尔(K.Godel)发现并证明的不完备性定理指出:形式化体系概念的不完备不协调不可避免,相容性不可判定,自身的逻辑起点或前提均不可证明。但在粒子内部主流理论的表述中,不仅本源性概念的数学表述意义以保证数学演绎自圆其说为宗旨,还有如强子构成于三代夸克,不同场量子是什么模样,粒子质量形成于希格斯机制,超对称实现于10维或11维时空等等对这些非微扰的论述,也都是以理论形式化表述的自洽与完备为依据人为假定的,这也就在形式上具有了理论自身形式化体系的协调性。显然,这也就具有违背哥德尔不完备性定理的逻辑学错误。

(二)

实际上,SM在满足自身纯粹数学协调性的需要中,对许多本源性概念的数学表述意义、也都与实际存在的事实完全不符。对此本文仅举如下两例。

首先是“物质”概念。SM表述中,粒子物质也即是粒子实现的存在。粒子实际存在除了有用质量量度的物质外,也还有用半径量度的内部空间,二者无任何逻辑关联,绝对不等同。因此,粒子物质根本就无法与粒子实现的存在划等号。

再说“真空”概念。SM表述中:真空是一无所有的“虛空间”;任何具有实际粒子所有特性的正、反成对的粒子,都可能在任意真空“点”位置突然冒出来,由于它们来自真空,湮没迅速,在还来不及辐射时,就在湮没中再回到了“虛空间”。

事实是:正、反粒子对湮没辐射光子的能量,是正、反粒子固有能相加的总和;真空涨落有不可避免的零点能。因此,如果任意真空“点”位置真的都有正、反粒子冒了出来,真空涨落使它们湮没辐射能量也就不可避免,而且这种辐射能的累积将会与宇宙同在,现实的宇宙真空必然会成为大火炉。但实际上,现实宇宙真空的温度都极低。

任意真空“点”位置均可被激发产生出粒子,真空就绝不是一无所有的“虛空间”!

(三)

对粒子内部存在的描述,主流理论以QED为模板,最核心的内容,就是认为对粒子内部存在的动力学体系也都可以使用经典力学的拉格朗日量。

经典力学中,拉格朗日量可以表征体系能量的前提,是保证守恒定律成立的时空平移不变及旋转不变。在粒子外部,这种表述确实与空间的实际特性保持了一致,但在粒子内部却完全是另一回事。

1、实验表明,粒子内部的弱作用空间存在着某种有方向的“螺旋”,以及弱作用宇称不守恒。这就证明,对弱作用规律做空间旋转不变性的表述,就与粒子内部弱作用存在的实际完全矛盾。

2、强作用有“渐近自由”及“夸克囚禁”又证明,对强作用规律做空间平移不变性的表述,也就与粒子内部强作用存在的实际完全矛盾。

3、除中子外,所有不稳定粒子一秒钟后就都不复存在了。这又证明,对粒子内部实现存在的规律做时间平移不变性表述,也就无法与这种存在的实际时间保持一致,这种情形,也类似热力学的熵增规律不满足时间平移不变性。

弱作用、强作用及粒子内部实现存在规律,即是粒子内部物理规律。上述事实表明:粒子内部动力学体系根本不能使用经典力学的拉格朗日量。因此,虽然QM与SR都很有效,QED也与实际相符,但以QED为模板创建的SM就只能做非实在性的数学表述。

也正因为如此,当代以SM规范对称观念为依据的进一步探索,就仍然只能依赖于猜测与想像,一个又一的所谓“突破”,如从一个H粒子增加到多个H粒子这样,其结果总是使未知因素与理论自身的疑难更多了,不合理程度更高了;这是地地道道的倒退!

QED的规范对称观念只适用于粒子外部存在。当代物理对粒子内部存在及现实世界本源探索,以QED为模板是一条走不通的“死胡通”。

(四)

粒子外部理论不是创建粒子空间理论的依据,要创建与粒子内部存在保持一致的有效物理理论,就需要全新起点;即粒子物理学需要有全新的起点。在对这种全新起点的探索中(1),作者的依据是主流粒子物理学已有的如下两个普遍结果:

    1、不论是实验事实还是理论分析,都显示了粒子是由某种更基本的单元组成。对组成粒子的基本单元作者就称是基元,并用字母“V”表示。

2、基元要组成粒子,而粒子又都产生于受激发的真空“点”位置,由此即可以确定:基元一定来自真空,也一定有真空态V与非真空态V这两类。

作者根据真空“点”位置受激发的可判定事实(2),认识了真空态V有物质元素a、广延元素s,及a在s内受制约的真空信息i,再以真空态V的实际存在为唯一依据,就归纳总结了所有物理理论的全新起点及形式化表述平台,对此称是IV模型。

根据本公开信系列随后论述的需要,特别介绍IV模型的如下四点相关结论(3):

1、V有nˇ0个用字母“f”表示的结构自由度;固有存在的真空态V记为Vˇ0,它的nˇ0个f各向同性,有完美的对称性,是一切基元V的原始基态(符号“ˇ”表示下标)。

2、Vˇ0存在涨落会发生对称破缺,就转变成了有左、右手性的不对称真空态V,有多余的右手性真空态V,并且有的a也可能在V之间发生转移。

在a转移中,有的真空态V就可能获得多余a,它也就因此成了非真空态V。

3、在全宇宙真空,大量多余的右手性真空态V构成的真空演化,最终会产生出特殊的非真空态Vˇc,它的nˇ0个f因为都有多余a的可动性而实现了各向同性。左右手性的Vˇc分别记为Vˇcl和Vˇcr。对在Vˇc的nˇ0个f实现了各向同性的多余a都记为aˇi。

4、有质量粒子就是Vˇc在nˇ0个f追求Vˇ0对称的过程中,把相反手性V组织起来的最小V集团。(1)粒子的固有物质或静止质量物质,就是在粒子V集团聚集的ai,它们在Vˇc实现的各向同性存在中就形成了物质惯性,并通过aˇi生成的真空信息i的传递就形成了引力场,以此为依据就可以测量到完全等效的惯性质量与引力质量(4)。(2)以左右手性Vˇc为基础,也就可以组成正、反成对的粒子。

(五)

IV模型的起点完全离开了QED,是不同于SM规范对称观念的另一种语言体系,与SM相比,其优越性主要体现在如下三个方面(5):

1、自动得到了粒子及现实世界的所有一切,有一系列数量化结果,及能够在通常能量条件下验证或证伪的预言,具有优越的可验证性及简洁有效的可计算性。

2、上述(一)所述那些与本源性概念相关的所有是什么问题,都有特别简单直接的答案,也还用简洁的图象全面理解、消除和解决了包括准确计算所有粒子质量在内的、当代物理理论的所有根本性疑难,具有能够解决所有实际问题的有效性。

3、以可判定事实为唯一依据,有效克服了当代粒子内部主流理论探索中的逻辑学错误,自动得到了粒子动力学存在的对称性,包含了QM、SR、QED、QCD、电弱统一理论等所有现存物理理论中、与描述对象实际存在相符的表述内容,有效实现了物理理论继承与创新。

一位信仰SM的粒子物理学家写文章告诫我们说:SM有坚实的实验基础,任何对SM的突破,都只能在SM的起点之上做文章。所有证据都证明:SM之所以需要突破,正是因为它的起点出了问题;对此这位物理学家并没有给予足够地注意。

物理理论的创新突破尤如建高楼,绝不是就从低层楼的屋顶直接加高。我们知道,从SR也能够获得牛顿力学的成果,但SR的起点则是另起炉灶,与牛顿力学炯然不同。

对粒子内部存在及现实世界本源的探索,我们所面临的选择是:

到底是以可判定事实为依据,从另起炉灶的全新起点开始走继承与创新之路,还是迷信权威及漂亮的纯粹数学,仍然从QED提供的起点开始在“死胡同”艰难摸索?

 

参考文献:

1、作者这种探索的具体论述见专著《粒子及其质量计算》。该书由苟文俭著,香港科学教育出版社2008年11月出版发行。该书具体表述了IV模型及其应用的各个方面。

2、《粒子及其质量计算》2008年11月第一版,第55、60页。

3、同上,第57、53、60至61页。

4、同上,第109、144页。

5、同上,第490至502页。

                                       完成于2012-09-12 

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