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元子論推開了超大統一理論的大門

2024-06-24科學
理論統一一直是科學家的追求,牛頓統一了天上和地下,麥克斯韋統一了電和磁,愛因斯坦統一了物質和能量,近代科學家統一了電磁力、強力和弱力,把重力統一進來完成基本作用力統一的理論叫超大統一理論,用一個理論來描述宇宙所有現象的叫萬物理論。元子論推開了萬物理論的大門。
本文從統一因次開始,進而統一時間、空間、能量、質素、奇異點,最後統一了基本作用力。解釋電、磁、力、光、時間、空間、質素、能量等基礎物理現象本質。解決星系穩定性(暗物質)問題;解決宇宙膨脹(暗能量)問題。建立元子、電子、質子、中子、原子核模型。
一, 時間運動與空間運動
根據統一因次表我們知道:所有物理現象都是時空演化而來 ,雖然我們無法定義時間和空間,但可以用運動來說明,運動只分為兩種:時間運動和空間運動。
11,空間運動
使物體產生位移的運動是空間運動。在運動過程中物質的質心位置發生改變。由於空間位置是相對的,需要人為確定原點,所以空間運動需要參照物。
12,時間運動
周期性運動是時間運動,圍繞一個固定質心的運動,時間運動產生周期而不產生位移,所以時間運動不需要參照物,包括自轉、公轉、心跳、水桶中水的轉動(牛頓水桶實驗),時間運動速度即為時間流逝速度。
根據狹義相對論的時空關系,時間運動正交於空間運動,任何物體在四維時空裏的合速度都是光速,得到時間運動速度U、空間運動速度V、光速C存在下列關系:
V^ 2 + U^ 2 = C^ 2
可見:時間運動速度和空間運動速度都不可超光速 。
二,因次統一
王帥先生用時間和空間兩個因次統一了其它物理因次,在此基礎上我們進一步將其統一成一個因次,即用一個因次的不同次冪來表示其它物理因次。
根據相對論的時空關系:時間膨脹則空間收縮,空間膨脹則時間收縮,時間和空間此消彼長,我們假設時間因次T與空間因次L存在如下關系:
TL=1
我們可將因次進一步統一,如下表所示:
統一因次裏有一維時間,二維時間,三維時間等等,如何理解高維時間運動?以銀河系舉例說明,月球自轉是一維時間運動,圍繞地球旋轉是二維時間運動,跟隨地球圍繞太陽運動是三維時間運動,跟隨太陽圍繞銀心運動是四維時間運動。
如果研究地月系統,月球的自轉是一維時間運動,月球圍繞地球公轉是二維時間運動,地球的運動是空間運動;如果研究太陽系運動,則地球圍繞太陽公轉也是時間運動,太陽的運動是空間運動,那麽月球之前的空間運動就轉換成了時間運動,另外月球又多了一個空間運動,地球的空間運動也轉換成了時間運動,這就是時間維度與空間維度的轉換關系。
時間因次與空間因次關系TL=1,時間因次與空間因次可以隨意換算,但因次換算不等於數據換算。下面我們用能量因次演示因次換算時數據如何換算。
將能量的原始因次是T^2/L轉換成T^3,我們只需要將分子、分母同時乘T,則有T^2/L=T^3/TL,由於時間因次與空間因次之積=1,我們就將時空因次T^2/L轉換成了時間因次T^3,雖然分母的因次變成了1,但在數碼計算裏,分母的時間和空間數量是要參與計算的。
比如我們用普朗克時間和普朗克長度計算能量,我們將普朗克時間和普朗克空間代入因次關系式T^2/L計算得到結果如下:
普朗克時間Tp=5.39116*10^-44秒
普朗克長度Lp=1.616229*10^-35米
普朗克能量Ep=Tp^2/Lp=1.798298*10^-52焦耳
換成T^3計算Ep=Tp^3/TpLp=1.798298*10^-52焦耳
三, 基礎物理現象本質
我們透過因次可知以下基礎物理現象的本質:
31,磁的本質
磁通量的因次是T,說明磁的本質是時間,磁通量的大小表示時間的快慢,磁通量增強表示時間膨脹。
32,電的本質
電量的因次是L^-3,也是能量的因次,說明電量的本質是能量,是三維空間收縮,電量越大表示空間收縮越厲害。
33,電磁波的本質
電磁波是能量,能量的因次是L^-3,說明電磁波的本質是壓縮的三維空間,一個光子是在一個周期內能量的一次漲落,時空的一次振蕩 ,是一個三維壓縮空間 形成 的虛粒子 ;光在傳播時是能量的一次次漲落,以波的形式傳播,在發射和吸收時表現出顆粒性,此為波粒二象性。時空具有四個維度,電磁波只有三個維度,所以電磁波在四維時空裏是隱形的虛粒子。
34,質素的本質
質素的因次是TL^-6,說明物質具有一個時間維度和6個折疊的空間維度,能量只有三個時空維度,所以能量不具備物質形態,不屬於物質,能量的因次可寫成L^-3,質素的因次可寫成L^-3TL^-3,前面是能量因次L^-3,後面則是一個時間因次和三個維度收縮的空間因次TL^-3,說明能量透過時間膨脹和三維空間二次折疊收縮即轉換成物質;物質轉換成能量則過程相反,需要展開三個空間維度,即空間膨脹,同時時間維度收縮,說明物質是凝聚的能量(電磁場),折疊的時空 。
35,力的本質
力的因次是TL^-3,力與時間成正比,與三維空間成反比,說明對一個物體施加力的作用會使物體時間膨脹,空間收縮。而物質是凝聚的電磁場,對物體施加力的作用會使電磁場增強,質素增加。力只有一個因次,意味著基本作用力可以統一成一種作用力。
其它物理現象的本質均可由因次關系獲得,此處不一一列舉。
物理現象之間的聯系也可以根據因次之間的關系獲得,如電量的因次是T^2L^-1,磁場強度的因次是TL^-2,說明電和磁的區別就是一個多了個時間維度,一個多了個空間維度,即一個多了個時間運動,一個多了個空間運動,只需要將時間運動換成空間運動,電即可生磁,反之亦然。
其它物理現象之間的聯系均可由因次關系獲得,此處不一一列舉。
四,統一時間、空間、能量、質素、奇異點
根據統一因次表,能量透過時間膨脹和三維空間二次折疊收縮即轉換成物質,相對論給出了質能關系:
E=m C^ 2
以此類推,我們對能量進行同樣的操作,即將能量展開三個空間維度,收縮一個時間維度,即可得到一維空間與能量關系:
L=E C^ 2
我們將物質的三維空間維度再次折疊收縮,時間維度膨脹,物質即會轉換成奇異點(黑洞),我們得到物質與奇異點關系:
m=Q C^ 2
Q 表示抵抗黑洞產生加速度的物理量,可見:奇異點有11個時空維度 。
以上三個公式聯合時空關系TL =1 ,可知:時間和空間可以互相轉換,空間與能量可以互相轉換,能量與物質可以互換轉換,物質與奇異點(黑洞)可以互相轉換,時空---能量---物質---奇異點是空間從低維向高維折疊,奇異點---物質---能量---時空是空間從高維向低維展開。時空不守恒、質素不守恒、能量不守恒、只有時空、質素、能量、奇異點聯合守恒。
電磁波是電與磁相互轉換,根據統一因次分析:電具有空間內容,磁具有時間內容,證明時空可以相互轉換;核彈爆炸、伽瑪射線轉換成電子證明物質和能量可以相互轉換,真空量子漲落和宇宙空間膨脹證明能量和空間可以相互轉換,黑洞可以證明物質和奇異點可以相互轉換。
五 , 能量與空間體積換算關系
根據立方體體積公式V=L^3,如果我們要把一條一維的線折疊成一個三維的立方體,此過程是維度展開的逆運算,此時需要將數量開3次方,將因次3次方,即將一條長n米的線折疊成立方體的體積V=n^1/3米^3。所以我們得到能量與體積關系式:
V=n^1/3米^3=|EC^2|^1/3米^3
其中||表示模運算。
根據空間與能量轉換關系得到:
一焦耳的能量轉換成空間體積是4.4814*10^5米^3。
一立體米的空間轉換成能量是2.2314*10^-6焦耳。
說明真空能量(暗能量)密度是2.2314*10^-6焦耳/米^3
六, 真空量子漲落與暗能量
空間與能量是可以互相轉換的,空間既可以轉換成能量,能量也可以轉換成空間,真空中的空間和能量不斷互相轉換便是真空量子漲落; 能量轉換成空間導致宇宙空間膨脹,天體之間互相遠離。根據元子論的預測,星系密集的地方會有更多的能量轉換成空間,導致星系之間互相遠離的速度更快,這點已經得到NASA的證實。
假設宇宙體積3.57*10^80立方米,真空能量密度2.2314*10^-6焦耳/立方米,可算出真空韻含能量(暗能量)總質素約為8*10^57千克,假設暗能量占69%,算出宇宙總質素為1.16*10^58千克,現在科學家估算宇宙總質素在3.5*10^54千克到5.3*10^61千克之間。
七, 星系穩定性,暗物質
科學家發現星系可探測物質無法提供足夠的重力來維持星系的運動,比如銀河系缺少90%的重力,科學家認為銀河系存在90%未知物質,取名為暗物質,根據空間與能量關系,能量會轉換成空間,導致空間膨脹,空間膨脹會產生斥力抵抗物質之間的重力,而能量轉換成空間的主要方式是恒星燃燒,以太陽系為例,太陽對地球的重力是總重力減去斥力後的余力,萬有重力常數只適用於不發光發熱的物體,太陽的質素比利用萬有重力計算出的值要大,
本人根據漩渦模型提出一種新的作用力:渦旋力,渦旋力和向心力一樣是效果力,非真實存在的力,同樣的,根據向心力公式,我們也類比得到渦旋力公式:
F=mVU/R
其中m為質素,V為空間運動速度,U為旋轉速度,R為兩者之間的距離,V、U為叉乘。
我們將地球圍繞太陽的公轉速度U,太陽在銀河系中的運動速度V,太陽與地球之間的距離R以及地球的質素m代入渦旋力公式,得到渦旋力比萬有重力大8倍。正如向心力與離心力的相對關系,渦旋力空間膨脹斥力也是相對關系,渦旋力的大小是空間膨脹斥力的大小。
假設太陽停止燃燒,太陽就不會再有能量轉換成空間,即不會再產生斥力,重力會增加8倍,即如果太陽變成暗星,重力會增加8倍,剛好與銀河系缺失的重力吻合,由此可見,星系缺失的重力是暗星提供,當今科學也探測到了銀河系存在大量暗星。
八 ,光速不變原理
根據相對論的等效原理:物體在重力作用下自由落體等同於在真空中不受任何力時靜止,物體與地面上靜止等同於在真空中以加速度g運動。我們無法區分受力運動和不受力靜止,更無法區分靜止狀態與勻速真線運動狀態,所以我們可以視任何物質均為靜止狀態。而光依靠時空傳播,光速反映的是時空內容,靜止物體在任何方向上測量真空光速值自然都一樣,此為光速不變原理,可見有了等效原理就不再需要光速不變原理。
真空光速還可以從另一個角度解釋,確定物體的空間運動狀態都要先選一個參照物,如果沒有參照物呢?假如宇宙中只有自己一個系統存在,物體將無法確定自己在空間的運動狀態,此時它都可以視自己在空間中靜止,所以相對任何一個獨立系統,它都可以認為自己在真空中是靜止的,即空間速度為0。所以靜止是絕對的,運動才是相對的 。運動是因為選了另一個不同運動狀態參照物,當然,我們這裏說的運動是指空間運動,時間運動是不需要參照物的。而光速只與真空磁導率和真空介電常數有關,它反應的是時空內容,既然任何一個物體在不選參照物時,都可以認為自己在空間中是靜止的,那麽任何系統測量真空光速值當然一樣。
根據相對論的等效原理:重力等效於加速度,而這裏的加速度指的是電磁力產生的加速度。等效原理說明電磁力與重力等效,在最後一節我們講了基本作用力統一,重力和電磁力是一種力,即重力質素 就 是慣性質素 。
九 , 元子論推導狹義相對論
光在水或玻璃中傳播時速度變慢,頻率不變。同時根據德布羅意的物質波理論:波是粒子,粒子也是波。根據物質的波動性,我們發現物體在加速情況下體積會縮小。
下面給出體縮公式的推導過程。
根據德布羅意物質波理論周長L=2πr=nλ
頻率ν₀=C/λ₀
頻率ν=√(C²-V²)/λ
ν=ν₀
λ=λ₀√(1-V²/C²)
r=r₀√(1-V²/C²)
鐘慢公式推導過程
t₀=L/c,
t=L/√(c²-v²)
t/t₀=c/√(c²-v²)
t=t₀/√(1-v²/c²)
另外從元子論中統一因次也可以直接推導,力的因次是TL^-3,說明力與時間成正比,與三維空間成反比,即對一個物體施加力的作用會導致物體時間膨脹,體積縮小。磁的因次是T,電的因次是L^-3,說明對一個物體施加力會讓其電磁場增強,而物質是凝聚的電磁場,所以受力加速物質質素會增加,即物體在加速情況下會出現體積縮小,時間膨脹,質素增加。
元子論體縮公式:r=r₀√(1-V²/C²)
元子論鐘慢公式:t=t₀/√(1-v²/c²)
元子論質增公式:m=m₀/√(1-v²/c²)
由於物體加速後時間膨脹,運動相同的距離只需要花更少的時間,所以運動會產生了尺縮效應,是到尺縮公式:L=L₀√(1-V²/C²)
空間是用來記錄物體的位置變化,即度量位移的;時間是用來記錄物質位置變化快慢的,時間具有周期性。而時空分為外部時空和內部時空,相對論的尺縮鐘慢效應說的是運動的物體外部空間在運動方向上會被壓縮,它的宇宙時膨脹,是外在時空變化。元子論研究的是運動對物體內部時空產生的影響,運動會造成物質內部空間收縮,時間膨脹,稱為體縮鐘慢,說的是內在時空。
元子論的體縮鐘慢並非運動效應,而是真實發生的,相對論的尺縮鐘慢是運動效應。元子論認為運動不改變 其它系統的時空, 只改變它自身的時空 。
體縮鐘慢相關證據,丁肇中在實驗中發現電子速度越快半徑越小,證明物體速度增加發生的是體縮,另外原子核爆炸要用慢中子,用快中子打不到原子核,因為快中子半徑太小,擊中原子核的概率大大縮小。這兩種現象用相對論的尺縮效應解釋不了,因為尺縮效應說的是物體在運動方向會壓扁,這明顯是錯的,物質即使被壓扁,它的橫截面也不會變小。
十 , 元子、 電子、質子、 中子、 原子核模型
11,時空量子化,元子模型
根據相對論的時空關系,時間膨脹則空間收縮,如果空間膨脹到極限則時間收縮到極限:普朗克時間,我們將此時的極化時空因子命名為:元子,

元子模型

元子是將時空量子化後得到的基本時空單元,即能量的最基本單元,我們命名為普朗克能量,根據第一節計算的普朗克能量結果我們得到:
元子能量Ep=Tp^2/Lp=1.798298*10^-52焦耳
元子質素mp=2.008*10^-68千克
元子波長λp=1.1*10^26米,約為116億光年
12,電子模型
根據德布羅意的物質波理論,當電磁波由行波轉換成駐波時能量即轉換成粒子,實驗證明伽瑪射線可以轉換成正負電子,我們將一個光量子(伽瑪射線)首尾相連便可得到電子,說明電子是由電磁波形成的莫比烏斯環結構。駐波比行波多了一個時間運動,即能量增加了一個時間維度,所以電子具有一個時間維度和三個空間維度。
13,質子模型
電子是能量形成的駐波,根據質素的本質,我們猜想正電子空間向內折疊即是質子,質子具有一個時間維度和六個折疊的空間維度。或者根據伽瑪射線在原子核高維空間中穿過後轉換成電子,我們可以猜想,如果正電子掉進更高維度空間就會轉換成質子。
由於質子是正電子折疊而來,電子是二葉扭結結構,所以我們猜想質子是三葉扭結時空結構。
電子、質子模型如下圖所示:
以此類推,理論上還存在四葉扭結,五葉扭結等粒子,由此可見,基本粒子只是時空扭結,誇克並不存在,電子和質子都是不可再分的基本粒子。
當伽瑪射線轉化成電子的時候,行波轉換成駐波,形成的是一個閉合的電場,即生成一個電子,可見電子並不是宏觀意義上的粒子,電子並沒有真實半徑,只有閉合電場環 直 徑 。
根據德布羅意的物質波理論,我們將粒子視為一個駐波,則有波長等於環徑:λ=d ,聯合能量公式hν=m C^2 和光速公式νλ=C,我們即可算出電子環直徑d=2.4*10^-12米。同理,可算出質子直徑d=1.3*10^-15米。
對比以上的數據,我們發現:元子質素/電子質素=電子波長/元子波長,元子質素/質子質素=質子波長/元子波長,此公式適用於任何基本粒子。由此可見:宇宙所有基本粒子都是由元子塌陷 卷縮 而成 。
14,原子核模型、中子模型
根據電子和質子模型可知,電子和質子都是基本粒子,不可再分,所以原子核內只有質子和高能電子(π介子)。根據包立不相容原理,每個能階最多只能容納一對自旋相反的高能電子,每個高能電子周圍最多只能容納一對自旋相反的質子。核內電子排布規律與核外電子排布規律相同。所以在原子核中只有單個質子和高能電子組成的不飽和結構(中子)及兩個質子共用一個高能電子的飽和結構,可見:核子數是4n且為飽和結構的原子最穩定 。
以下是氫、氘、氚、氦、鋰、鈹的原子核模型:
在原子核中兩個質子共用一個電子,當它們被轟出原子核時兩個質子其中一個帶著電子,帶著電子的那個便是中子,中子不是基本粒子,十五分鐘後會衰變成質子和電子。此過程如兩個學生在球場打籃球,你爭我搶共玩一個籃球,當他們被校長轟出球場時,其中一個學生帶著籃球,到了教室後才把籃球放下。這裏的學生比喻成質子,籃球比喻成電子,轟出球場比喻轟出轟出原子核,帶著籃球的學生比喻成中子,放下籃球比喻成中子衰變。
十一,誇克禁閉、漸近自由
根據質子模型,質子是一個駐波折疊成的三葉扭結,是一個整體,不可再分,破壞扭結任何一處,整個結構將會解體,所以「誇克」不能單獨現身,這便是誇克禁閉,當然誇克並非真實存在,只是個數學模型。
質子如同一根首尾相連的彈簧扭結,試圖分開扭結的任何一部份都會導致彈簧扭結越拉越緊,這便是漸近自由。
十二,量子纏結
兩個電子發生纏結,一個自旋向上,同時另一個自旋向下,磁距方向相反,纏結電子對透過磁力線連線,如下圖
由於自旋方向一直變化,我們將模型簡化一下,用一個鐘來表示,指標指向表示自旋方向,指標在0到360度之間一直走動。讓一對電子發生量子纏結就是把一個鐘的指標調到12點方向,另一個調到6點方向,不管在任何時候,兩個鐘的指標一定指向相反的方向。
電磁波的真空傳播速度是30萬公裏/秒,電磁波有三個時空維度,電磁波在傳播時電場與磁場需要不停轉換,而纏結量子對只是透過磁力線連線,只有一個維度,少了一個時間維度和空間維度,即相比電磁波多出一個光速維度,根據上篇的維度計算方法,因次消掉時數據要參與計算,所以量子纏結的速度是|光速|^2,即量子纏結速度是光速的30萬倍。
一對纏結粒子是透過磁力線連線,即透過元子連線,元子的波長是116億光年,所以纏結粒子的距離也不能超過116億光年。
十三,基本作用力統一
根據能量公式:
E= n ћ ν ①
光速公式:
c=λν ②
波長公式:
λ= 2 π r ③
將公式②,③代入公式①可得能量公式:
E= n h ν = n ћ c/r ④
根據力與功關系式:
E= FS ⑤
物體所獲得的能量等於力所做的功,運動距離等於物體離質心的高度,即圓周運動半徑。
r = S ⑥
聯合公式④,⑤,⑥代可得到公式
F = n ћ c/r^ 2
可根據n的不同取值推匯出基本作用力,如下表所示:
統一作用力公式中n的取值在重力、電磁力和強力中有三個變量,分別是普朗克質素,普朗克電荷和基本電電荷,我們統一用速度來表示。
根據測不準原理,電子的位置和動量是不能同時確定的,即電子不可能完全靜止,既然電子不可能完全靜止,我們即可求出電子的最低運動速度,我們將電子的最低運動速度命名為普朗克速度Vp,我們假設位置不確定值ΔX 達到最大值,即為元子波長1.1*10^26米,將元子波長與 電子質素代入不確定性原理公式ΔX ΔP ≥ ћ/2 中求極值,ΔX ΔP = ћ/2 , 得到物體電子最低運動速度是5*10^-31米/秒,即普朗克速度Vp=5*10^-31米/秒。
電子的核外運動速度約為光速的1/137,即ac(其中a是宇宙精細結構常數,c是光速),而電子的合速度是c,求得電子的剩余速度V=C√(1-a^2)。
原子最外層電子運動速度/電子剩余速度≈1/137
普朗克速度/電子剩余速度≈1/10^39
根據以上的速度關系我們可將統一公式寫成相對論形式,
F = n ћ c/r^ 2 √ ( 1-v^ 2 /c^ 2 )
如下表所示:
其中Vp普朗克速度,重力是在普朗克速度下的相對論效應,電磁力是電子速度在ac(a為宇宙精細結構常數,c為光速)時的相對論效應,強力是核子在c√(1-a^2)時的相對論效應,由此可見:重力,電磁力, 強 力只是同一種力在不同速度下的相對論效應。
十四,基本作用力的產生機制
根據元子、電子、質子、中子、原子核模型得知,原子核是由質子和高能電子組成,原子核內質子與高能電子發生相互作用力即為核力,核內單個質子和高能電子可組成一組,或兩個自旋相反的質子共用一個電子組成一組。強互相作用力是發生在本組質子與高能電子之間相互作用力 ;弱互相作用力是非本組質子之間的相互作用力、非本組高能電子之間的相互作用力、非本組質子與高能電子之間的相互作用力三力之和,可見弱力是合力,不是基本作用力 ,弱力需要三種介子傳播。
庫侖力是電荷之間的作用力,電荷產生磁場,磁場之間的相互作用力是磁力,電磁可以相互轉換,所以庫侖力和磁力統稱為電磁力。元子是宇宙基本組成單元,一個電子包含的元子數可以由它們之間的能量關系計算出來,元子能量Ep=1.798298*10^-52焦耳,電子的能量Ee=8.2*10^-14焦耳,用電子能量/元子能量:Ep/Ee=4.5*10^38,即一個電子是由4.5*10^38個元子組成。
從下圖可以看出,帶電粒子形成磁場,兩個磁場相互作用時,中間部份磁力線無法形成閉環,只能與其他磁場相互作用,每個電子是由4.5*10^38個元子組成,所以每個電子產生的磁力會有1/4.5*10^38的能量破缺,這部份破缺的磁力便是重力。所以重力是磁力余力 。
強力是核內電荷產生的磁力,同樣會形成4.5*10^38條磁環,如果我們將強力值設為1,則重力約為強力的1/4.5x*10^38,即強力約為重力的10^39倍。
十五,重力子、力的作用距離
根據上面的分析我們得知,重力是由時空傳播,即由元子傳播,所以元子就是重力子。
重力子的能量Ep=1.798298*10^-52焦耳
重力子質素mp=2.008*10^-68千克
重力子波長λp=1.1*10^26米,約為116億光年
重力和電磁力都是透過時空傳播,即透過元子傳播,元子的波長約為116億光年,所以重力和電磁力傳播最遠距離為116億光年,相隔距離超過116億光年兩個物體之間不存在重力和電磁力作用。
在均勻平坦的三維空間裏,能量擴散與距離的平方成反比,因為能量均勻分布在r為半徑的球面上,球面面積是4πr^2。即在距離中心r的一點處,它的能量只有中心處能量1/r^2,這就是平方反比定律。以此類推,在n維空間裏,能量的擴散與距離r就是n-1次方成反比。原子核內的空間是七維的,那麽核力應該與距離的6次方成反比,同樣的,奇異點有11個空間維度,在奇異點(黑洞)內,力與距離的10次方成反比。奇異點維度比物質和能量都高,所以奇異點不但可以吸收空間還能吸收物質和能量。
由於核力發生成質子與核內高能電子之間,質子有7時空維度,核內是高維度空間,所以核力是高維度空間作用力,核外是四個時空維度的低維度時空,核力被限制在高維度核內,無法在低維度時空傳播,所以核力出不了原子核,是短程力。
參考資料:略