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院士首席专家、科学研究院北京分院院长、中国科技研究交流中心研究员,中国国际经济文化发展研究中心高级研究员。从事国际发展战略策划, 智能远程经济产业发展、资源整合对接、 项目合作、智能技术软件研发、自动化逻辑设计等。发表论文100余篇,获国内国际优秀成果奖40余项,成果与传略入编大型文献百余部,出版专著《系统现代物理与智能科学技术模型》科学出版社,2015,申报国家科技专著基金项目。

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【原创】最新成果:量子相对论  

2011-04-02 20:26:05|  分类: 基础研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                   王汰非

            美国世界学术成果研究院终身院士 香港中国科技研究交流中心终身研究员

            中国国际经济文化发展研究中心高级研究员  中国管理科学研究院研究员 

                      发表时间:  2011- 04-03  20:0000                         

     成果核心理论获国际优秀学术成果奖,世界百年学术成就奖,世界优秀学术思想特等奖,中国科技优秀成果特等奖,科技创辉煌金牌奖,第二届中国科学家论坛优秀成果一等奖,第二届中国未来与发展论坛新世纪优秀成果一等奖,中国科学优秀学术成果奖等。王汰非院士评为最具影响力学术华人,环球时代杰出人物特殊贡献奖荣誉称号。

    摘要: 引进量子相对论研究相对论量子协变性和量子引力动力学规律。揭示粒子高阶光速极限运动自发演化为终极粒子与致密物质(黑洞)的基本规律。建立粒子物理,核物理,量子力学与相对论的终极理论。

关键词:量子相对论;量子相对论核物理;量子引力动力学

1 量子狭义相对论

                                基本原理

     定义:粒子运动或加速无限趋近于光速的最大速度称为高阶光速。高阶光速具有相对性由某粒子确定。

    原理一切参照系的自然规律相同。

    原理一切参照系真空中的光速不变。

    原理一切参照系粒子的高阶光速具有相对性由某粒子确定。任何亚光速粒子的运动或加速永远达不到光速。

    原理一切参照系洛伦茨变换具有量子协变性。即洛伦茨变换在亚光速粒子向高阶光速粒子转化过程中具有不变性。

    原理高阶光速极限运动的相对论性粒子,最终演化为终极粒子(核)或致密物质(黑洞)核心的裸奇点。遵从相对论和宇宙演化规律。

原理1~5满足相对论,量子物理,粒子物理,核物理与黑洞物理。

                            量子协变洛伦茨变换

         m = lim(m/( 1- v2/c2)1/2= M            

             v~ c

                   = lim(t/( 1- v2/c2)1/2T                                  

             v~ c                                 

            L = lim(L( 1- v2/c2)1/2=  r           

              v~ c

    式中MT为粒子高阶光速运动极大质量与时间,r为粒子高阶光速运动极小尺度。满足量子,粒子与核物理规律。  

  高阶光速与量子数正比满足相对论。

 推论 没有任何亚光速粒子加速能达到光速。即粒子加速永远达不到光速。

  2  量子相对论核物理 

由量子相对论与核物理引进量子相对论物理。研究粒子运动或加速达到高阶光速时相对论核物理规律,揭示粒子高阶光速极限运动自发演化为致密物质与黑洞的基本物理规律。给出分子原子,原子核,夸克核,超夸克核,直至终极核高阶光速结构及其演化规律。建立粒子物理,核物理,量子力学与相对论的终极理论。

提出夸克核动态模型为高阶光速加速器,对撞机与高阶光速核巨能及人造微黑洞研制提供科学基础。变革现有核能结构将核高能发展为核巨能

  2.1 原子核动态模型

统一量子场分子或原子加速到原子核临界高阶光速或具有足够高的温度,最终收缩为原子核集聚区。分子或原子中的电子运动质量转化为核子静止质量,质量转化守恒。                       

                                原子核动态演化分析

    分子或原子加速到原子核临界高阶光速或具有足够高的温度转化原子核,根据理论与实验结果令n = 105 ,由高阶光速公式V = c(1— n— 2 )1/2 得出原子高阶光速为                                               

                     Vj =c(1— 10— 10  1/2  = 0.9999999999c                

      称 v j = 0.9999999999 c10个量级高阶光速(n = 105), 

  临界温度 T = (m h Vj 2 / k =m h c 2 / k 1012 k  

令 n = 10由原子核物理变换得出,原子核(核子)静止质量为 m h 1027 kg。核子弱衰变寿命1014s, 原子核(核子)半径r h = 1016 m 现有理论与实验完全拟合。 

现有理论与实验表明,分子或原子加速到 v j = 0.9999999999 c 或足够高的温度 T = 1012 k分子或原子最终收缩为原子核集聚区。人工非所及也,因此原子核的形成是自然合成。

   推论1  1分子或原子加速到临界高阶光速或具有足够高的温度,最终收缩为原子核集聚区。高阶光速分子或原子中的电子运动质量转化为核子(质子)静止质量,质量转化守恒。

    2 0 原子核核子(质子)的原始结构粒子为电子。

    30   分子与原子中的电子在高阶光速极限转化为质子时粒子数与电量守恒。即原子核核外电子数与核内质子数相同,质子的电量与电子电量相同,

这一重要推论为研究原子核与核子的性质及原始结构,演化规律提供理论基础。

 推论1可以在高能物理与核物理。高能加速器及宇宙线中观测试验。

2.2 夸克核动态模型

     统一量子场原子核(核子)加速到夸克临界高阶光速或具有足够高的温度,最终收缩为夸克核集聚区。原子核运动质量转化为夸克核静止质量,质量转化守恒,遵从量子相对论与协变量子洛伦茨变换   

    2.3  终极粒子核动态模型

   统一量子场原子核(核子)加速到终极粒子临界高阶光速或具有足够高的温度,最终收缩为终极粒子核(planck弦子核)集聚区。原子核核子运动质量转化为终极粒子静止质量,原子核运动质量转化为终极粒子核静止质量,质量转化守恒,遵从量子相对论与协变量子洛伦茨变换                     

                          终极粒子核动态演化分析 

      由 n 0 = Lc / r p,令核子 Lc = h / m 0 c = 1016mr = 1035 m,则 1019。由终极粒子(planck弦子)物理变换得出基本粒子或核子终极粒子核尺度:

       m x = 10— 46 kg,  = 10— 35 m   p = 10— 44 s.  10kg     n 0 = 1019  

    令= 1019  高阶光速公式V = c(1— n— 2 )1/2 得出基本粒子或子演化为终极粒子的高阶光速 

                                 V = c(1— 10— 3 8 )1/2 

     称为38个数量级高阶光速。即基本粒子或核子运动或加速达到38个数量级高阶光速时,将自发演化为终极粒子核。终极粒子核质量h = 10— kg 

   同理计算得出电子终极粒子核尺度:                 

     m x  = 10— 54 kg   p  = 10— 35 m     p = 10— 44 s    z = 10— kg   n0 = 10 23 

     理论与计算表明任何粒子的终极粒子核的时空尺度与终极核质量均为planck尺度,唯有终极粒子质量不同。 

    理论与计算表明任何粒子的终极粒子核能均为planck能量,因此给出

    推论2 统一量子场任何粒子终极核能均为planck能量。高阶光速系统粒子终极核能恒定,与planck能量守恒。称为粒子核终极能量大平衡性质。

   3 量子广义相对论

     将量子力学,广义相对论,量子宇宙学和谐统一,描述宇宙起源演化发展量子动力学规律。建立和谐完备的量子广义相对论及模拟仿真自动化系统,推动现代物理,自然科学,科学实验观测等全面系统数字化发展。

   3.1  初始宇宙论

    由广义相对论、宇宙演化学和Hawking辐射的理论,对有关天文观测分析,类比星体引力坍缩的黑洞机制,提出初始宇宙理论。即引力坍缩与黑洞的广义对称协变理论 —— 微观粒子超引力坍缩的初始宇宙理论。 

1 宇宙演化学认为宇宙诞生伊始其内并不存在粒子,由于当时的引力极强,粒子由巨大的引力能逐渐转化而产生,此条件下.的超时空取混沌泡抹形式,而其“虚粒子”将由质量为m的超量子化小黑洞海组成。由于能量密度足够大,所有的“虚粒子”通过Hawking过程 不断地转化为实粒子,时空表现为实量子超黑洞组成的稠密泡沫,超黑洞的形成和爆发遵从泛系初始(暴胀)宇宙论和Hawking过程。

   初始宇宙条件下微观粒子发生超引力坍缩的结局是形成初始宇宙。即超黑洞,超黑洞是黑洞的核心。观测与研究表明,黑洞和致密星(中子星)发出的X射线由坍缩星体核心 —— 超黑洞吸积物质时所产生,因此在黑洞和超新星爆发的核心存在着超黑洞,从而产生超引力辐射和超磁场作用。 

   3 )  宇宙热爆炸将产生原初超黑洞,其寿命(由于蒸发)和我们的宇宙相当,蒸发时将发出100GeV【原创】最新成果:量子相对论 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士射线,在爆炸时将产生大量的正负粒子对(电子对),可用HEAOB【原创】最新成果:量子相对论 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士射线探测仪,探测这种质量为10 1 5克的原初超黑洞蒸发时发出的【原创】最新成果:量子相对论 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士射线,用以研究分析其核心原初黑洞活动情况。大尺度空间中的暗物质可能由宇宙中超黑洞团组成。

    4 初始宇宙论(超黑洞理论将揭示超微观和基本粒子起源、演化及基础结构理论,用以研究黑洞时空结构、粒子分布及变化状态的量子力学规律。将宇宙演化史推溯到0秒~10  4 4 秒初始时期,从基本理论上解决大爆炸宇宙学标准宇宙模型和广义相对论初始奇性结构及其演化理论。

3.2 量子广义相对论基本原理

    原理宇宙演化原理

    10 宇宙热爆炸0秒具有第一推动力,由初始条件和初始奇性给定。第一推动力标志着一切相互作用和惯性的起源。

    2宇宙存在初始奇性(初始条件给定),为奇性弯曲时空,具有自足自洽完备性,含有宇宙全部信息和完备的自然规律,标志着宇宙的创生和时空的起源 

     3 宇宙的起源演化和发展决定于初始奇性和第一推动,初始奇性决定宇宙结构,第一推动决定一切相互作用(基本力)与惯性的基本性质、结构及演化规律。第一推动力一切相互作用(基本力)在宇宙演化发展中具有预定协变性遵从统一的物理定律

 40  宇宙是自足自洽的(SeIf ——  contained )整个宇宙决定于完备的自然规律。

   原理7  自然定律在一切参考系(惯性系与非惯性系)中可表示为相同的数学形式。

 原理8  统一量子场中局部量子引力场与加速场(加速参考系)具有广义对称等效性。

 原理宇宙一切相互作用和惯性起源于第一推动力,即第一推动力在宇宙发展过程中分化为一切相互作用和惯性。因此 ,一切相互作用和惯性是第一推动力可观测的遗迹,为第一推动力背景效应。 

   原理10 物质与粒子具有广义对称相互作用,物质的惯性来源于加速场,起源于第一推动力。称广义对称相互作用原理,广义马赫原理

推论3物质与粒子的广义对称相互作用通过惯性连通。即引力与其它三种基本相互作用通过惯性连通。

充分条件: 惯性与与四种基本力起源于第一推动力。

必要条件:物质的惯性来源于加速场。引力场与加速等效。 

推论惯性是第一推动力可观测的遗迹,为第一推动力背景效应。 

   原理11 基本相互作用和惯性起源于第一推动力。宙连续创生惯性决定引力场的性质。

     这是广义对称相互作用的基本性质,揭示第一推动力与基本相互作用和惯性普遍联系及其演化规律。按照这样的观点,出现在加速系中的虚拟力和宇宙连续创生惯性有关,同时与相对于这些参考系作加速运动物质有关,从而认为这类虚拟力也是一种万有引力,物质的加速度在所选用的参考系中引起了一个引力场。

   原理12 极早期PIanck宇宙结构是多连通的,具有复杂的拓扑和超统一时期的演化特征及性质,标志着物质和时空起源的特征尺度

宏观与微观物质(时空)通过planck宇宙(时空)转化。

   推论5  物质和粒子起源、演化及发展具有广义对称性和规则优化结构物质与基本粒子变化状态,运动规律及其一切相互作用遵从统一的物理定律,可以用统一的理论描述。 

 相对论原理已被大量的科学实验和天文观测事实所证实,并达到了一定的精确度,我们用泛系分析和统一场论的方法结合相关科学实验和天文观测,将广义相对论推广扩展到量子统一场,引进量子广义相对论。提出初始宇宙论,第一推动论,广义对称相互作用原理和量子统一场等

揭示宇宙具有第一推动力,基本相互作用和惯性起源于第一推动力导致基本力的相对性引力场失去了其绝对性特征,变成一个与观察者或选定的坐标系运动状态有关的“变量”。均匀引力场效应可通过选择适当的参考系予以消除,这是量子广义相对论的重要性质。由此得出 

    推论6  黑洞无限远处的空间将受到黑洞加速系统的作用和影响,因此局部引力场的性质和效应,是一定力程内强引力源(黑洞)加速引起的结果。由此推断,我们宇宙的惯性和引力场性质及效应起源于第一推动力,来源于膨胀宇宙的加速场。   

量子引力动力学

     70年以来在半经典量子理论方面取得了一定进展,将引力场作经典背景时空,研究弯曲时空各种量子场行为,Hawking关于黑洞蒸发工作为此作了一定贡献。由以上研究我们将万有引力定律推广到泛系量子引力场。引进

     定律量子引力定律  

量子统一场任何两物体之间都存在着相互作用的量子引力H H的方向沿两物体的连线方向,它的大小为  

                                                          k

                        H = ——————                           (1)

                                                            M 1 M 2  2

   式中H表示量子引力 12分别为相互作用两宏观物体质量,r为量子引力力程(两物体之间的距离),k=h c/ G = 1.498128 × 10 -41 kg 33-2为统一基本力基本常数。

量子引力等价形式

                                  G m m 2

H    ——————                     

  r 2

式中1m 2为相互作用二微观粒子静止质量,满足(1)式。

                          理论计算及分析

计算地球 太阳之间的量子引力                                  

    H = k / M 1 M 2  2 = 5. 6317×10  --119  N , F = G 1 M 2   2 = 3. 54356×10 22  Nn = 6. 292183 ×10 140为量子数 

计算人体 地球之间的量子重力           

    Wl = kM mR + h2 ~ 10 - 79 N(令M ~ 10 24 k g , m ~ 10 2 k g ,R ~ 10 6 m ,h ~ 0W = G M m /R + h2  ~ 10 3 N ,10 82为量子数。 

  根据体引力动力学定律,将二量子引力定律推广为

   定律 2  n体量子引定律

         量子引力统一场中沿闭合路径相互作用的n个质点之间,存在着n整体)量子引力,量子引力的方向沿相邻二质点或 n个质点的连线方向,它的大小为:

                     kn               

     F z =  —————————————                        2                   

            TT M i TTj V ( n-2)                                                                    【原创】最新成果:量子相对论 - 国际院士 - 物理与智能工程国际院士                            

     式中 M1 M 2 , 。。。M n 分别为量子引力统一场中沿闭合路径相互作用的n个质点质量,j 相互作用的123,。。。n个质点中相邻二质点间的依次距离,Vn个质点平均(轨道)速度(相对运动中V由参照系的选择确定 )kn =h c/ G n统一基本力基本常数。

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           联系人:王汰非(院士研究员)

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