真空超統一理論

《真空超統一理論》(英文版)，陳蜀喬著，哈爾濱工業大學出版社2020年4月出版，屬“十三五”國家重點出版物出版規劃項目系列叢書。

基本介紹

• 書名：真空超統一理論 
• 別名：The Vacuum Supper-Unified Theory 
• 作者：陳蜀喬 
• 類別：物理 
• 出版社：哈爾濱工業大學出版社 
• 出版時間：2020年4月1日
• 頁數：389 頁
• 定價：8.8✕10 元 
• 開本：1.6✕10 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787560384443 

內容簡介

該書系統地介紹了著者所建構的真空超統一理論基礎及其最新研究成果，從真空應變的角度來研究統一場，根據真空不空出發，設定真空是一種介質，構建整個理論體系，認為物理學來自真空應變，理論討論範圍限制在從基本假設導出基本場方程的範圍內。可為對物理學感興趣的讀者以及致力於該領域研究的學者提供一個新的視野。該理論存在許多有待解決和需深入研究問題。本書共八章，主要內容包含如下五個方面：

一、基於真空應變建立場函式

該理論從真空不空出發，設定真空是一種介質，物理學來自真空應變。真空介質中某一點發生改變ξ→ξ'，ξ'=exp[εx]ξ，產生量子場φ=exp[εx]。真空應變的一階效應是量子場，二階效應是引力場。暗物質是真空裂縫，暗能量是由背景時空在不同區域的曲率差異引起的效應。時間是波動的自由度，空間維數是真空應變的影響。真空應變是四力場超統一的基礎。其真空應變的物理效應如下：

1. 產生量子場：用數學表達式粗略表述：φ=exp{±i[(電磁應變)(X_電磁)+(弱作用應變)(X_弱場)+(強作用應變) (X_強場) ]}
2. 量子場相互作用：

電磁相互作用D_電磁φ=(∂_電磁+Γ_{電磁相互作用})φ； Γ_{電磁相互作用∙}φ=g_{電磁耦合常數∙}φ

弱相互作用D_弱力場φ=(∂_弱場+Γ_{弱相互作用})φ； Γ_{弱相互作用∙}φ=g_{弱耦合常數∙}φ

強相互作用D_強力場φ=(∂_強場+Γ_{強相互作用})φ； Γ_{強相互作用∙}φ=g_{強耦合常數∙}φ

二、從真空應變討論量子場與相對論

1. 量子場與相對論：該理論可以從基本假設出發和導出現有的量子波動方程和引力場方程，量子理論和廣義相對論是真空中一階應變與二階應變的關係，解決了量子理論與廣義相對論的矛盾。引力場是量子場的二階應變，其基本數學表述為：Φ(ξ,x)=exp{[量子場應變](ξ) +[量子場二階應變構成引力場](x)}，ε_μν量子場一階應變對應能量動量張量T_μν，場函式為Φ(ξ,x)=exp{[T_μν](x) +[g_μν](x)}；真空二階應變g_μν=(±∂u_m/∂x_μ)∙(±∂u_n/∂x_ν)≥0表現為時空度規g_μν，由於二階應變為平方項，導致負引力不存在。

2. 狹義相對論和廣義相對論：一階應變[T_μν](x)做羅倫茲變換，得到狹義相對論；真空二階應變g_μν改變其位置，得到廣義相對論引力場方程，因為根據一階應變和二階應變必然存在一個比例關係，比例係數是κ, 考慮空間位置的改變，設:[R（g_μν）]=G_μν，可直接得到引力場方程：G_μν=κT_μν，另外，由量子場真空破裂也可以推導出引力方程。真空二階應變分解g_μν=η_μν+h_μν，根據真空應變守恆可得：口h_μν=0, 其解為引力波。

三、從真空應變角度對物理學基本常數的計算與解釋

1. 電磁耦合常數：通過光子與電荷的纖維化結構場之間的耦合狀態分析，可直接計算出α≈1/138.6，實驗值α=1/137;

2. 強耦合常數: 由夸克弦形成的強相互作用通道可直接估算出強相互作用耦合強度範圍是1/3-3;

3. 弱相互作用中的溫伯格角：根據內稟質量電荷減弱衰變的分離過程，計算出理論值sinθ_W=0.213，實驗值sinθ_W=0.229，θ_W 是溫伯格角。

4. 引力相互作用強度：量子場具有纖維化結構，二階應變纖維結構表面在背景空間產生交錯應變,導致真空非均勻硬化，表現為時空彎曲，可估算出引力耦合強度g_G=5πg_W=1.57K_w×10，g_W弱耦合常數。

5. 夸克與輕子的質量: 可統一表述為m_i=h_f/(ϕ₀|Q_i|γ_i)。

6. 夸克混合參數: 通過夸克弦通道結構解釋了參數之間的關係，建立了夸克混合矩陣的表達式U_ij=[( S_i-s_k)/S_i]1/2 [(S_j-s_k)/ S_j]1/2；

7. 中微子質量及振盪及中微子混合參數: 新理論認為中微子的是自旋虛光子波動，這種波動體現為中微子振盪；根據中微子被探測的圓環面積以及空間壓縮對探測的影響,可以算出sin2θ₁₂=S₁γ_e/(S₂γ_μ)=0.84和sin2θ₂₃=S₂γ_μ/ (S₃γ_τ)=0.95，並根據隧穿效應判斷sin2θ₁₃趨近於零，但大於0（實驗值分別是0.86，0.97，0.092）。

8. W,W,Z玻色子的質量: 根據實驗進行了粗略估算，M_Higgs=Z/cosθ_W，存在 5.6% 的誤差。

9. 宇宙常數: 宇宙常數是一個函式，表征的是暗能量， 而暗能量並非真正意義上的能量, 是由銀河系時空彎曲與宇宙背景時空彎曲之間存在差異造成的 。

10. Hubble常數測量誤差: 哈勃常數的存在著無法消除的測量誤差，誤差範圍是 ΔD=V_f(1/H_cmin-1/H_cmin)=r_b{bP_d/[ρ_mC_p(C_p-a)]}。這是宇宙大爆炸真空破裂所留下的證據。

四、從真空應變角度對現行物理學存在問題的解釋

1. 質量：真空中任何應變都會產生波動效應，費米子傳播保持原有狀態，改變其運動狀態的難易程度表現為慣性質量。費米子是靜止質量為m的渦旋波，光子是一維波，這使得費米子的傳播速度永遠小於光的傳播速度。費米子應變對背景時空產生二階應變效應，表現為重力質量。

2. 物質-反物質不對稱的問題：帶負電荷基本粒子為正物質，帶正電荷的基本粒子為反物質，正負物質是相等的。正反重子數不對稱這是由於負電荷為空穴，極其穩定，正電荷為游離態真空場物質，是不穩定的，游離態物質受到擠壓之後產生質子，這導致了物質和反物質不對稱。

3. CP違反：用半空間的概念解釋了宇稱不守恆，弱相互作用可以違反CP對稱，出現CP破壞，而強相互作用卻不能，因為輕子衰變弱作用全程都在半向空間中，因此違背CP原理；而強子衰變是從半向空間中轉變到對偶半向空間中，因此不違背CP對稱。

4. 時間：時間來自於量子場的應變波動性，是運動自由度，表述了量子運動存在的差異，沒有幾何性質。

5. 空間維度：維度是真空應變的效應，空間的三維特性來源於電荷纖維的場強弱隨相互作用間距展現出來的性質。

6. 時空彎曲：時空彎曲是巨觀真空非均勻應變造成的，若超過極限應變將導致真空斷裂。

7. 暗物質：暗物質是真空裂紋表現出的質量效應。微觀看，量子場內部時空是破裂的，存在纖維化結構，因此量子場內部具有暗物質；巨觀看，宇宙真空大範圍的真空裂紋構成宇宙暗物質。真空裂紋不改變量子場在真空介質中的傳播特性，因此無法直接通過費米子構成的觀測儀器觀測到暗物質。宇宙真空裂紋表現出的微弱的質量效應導致宇宙塵埃向裂紋靠近，使得可見物質分布呈現出裂紋態。

8. 暗能量：整個宇宙的大背景空間維度和我們地球觀測的局部背景空間維度之間的差異構成暗能量。

9. 量子波函式測量坍塌：量子場是應變波的疊加體。被測量子波與探測體某一個原子發生相互作用，產生一個點擾動，對於觀者而言具有波函式坍縮效應。

10. 宇宙的四種力的合併：宇宙有四種基本自然力：電磁力、強核力、弱作用力和引力是不同形式的真空應變。在極高能量條件下，真空達到應變極限，真空完全硬化，四種力消失，表現為四種力的合併。

11. 裸奇點和蟲洞：時間快慢由背景真空硬化度決定，時間沒有幾何性質，空間不可能無限彎曲，空間在達到應變極限後發生破裂，因此既不存在裸奇點，也不存在蟲洞。

12. 包含引力的超大統一場方程：根據真空應變守恆可以得到超大統一場方程：{D′[D+δ(v-c)]}[Ψ(X)Φ(X)]=0，根據不同的邊界條件可得到包含引力及各類量子場方程。

五. 該書給出的新的實驗預言

1. 質子電磁半徑：若用τ-替換電子探測到的質子電磁半徑，可以預測R_pτ/R_pe=0.61345，探測到的質子電磁半徑將進一步減小到0.363683 fm，探測到的質子電磁半徑為0.53683fm，是所有預測中相對最容易完成的實驗驗證。

2. 質量的維度效應：沿自旋軸m_V//傳播的慣性質量效應小於垂直於自旋軸m_V┴傳播的慣性質量效應，即m_V┴m_V//，存在一個微小的質量差異m_V┴-m_V//=Δm, 其差異為電子的自旋能E_S=Δmc。荷電輕子的質量測量是在磁場環境下進行的，測量的慣性質量就是極化慣性質量m_V┴，但測量非極化慣性質量需在非磁場環境測量。

3. 黑洞粒子：根據真空超統一理論，有一種黑洞粒子S=0。粒子的最低能級大於2m_0τ靜態質量(即兩個τ輕子)，最高能級為E=2ħ/Δτ_h(Δτ_h普朗克時間)。理論上，這是宇宙中能找到的最重的粒子。只有超級對撞機才能完成實驗驗證。

4. 時空彎曲極限：真空超統一理論中,真空非均勻硬化代替了愛因斯坦的時空彎曲，由於時間沒有幾何特徵，無法回到過去的蟲洞。現今宇宙觀測，沒有發現蟲洞。真空的不均勻硬化導致黑洞周圍的時空曲率不能形成封閉的圓殼，任何天體引力場引起的光線偏轉在宇宙中都不會超過π/2。

5. 荷電黑洞：黑洞的應變必須遵循真空應變守恆定律，即正負電荷相等，宇宙中沒有荷電的黑洞。

6. 哈勃常數誤差：在宇宙中觀測到的哈勃常數的誤差是無法消除的，哈勃常數值處於一個分布帶中，滿足：

ΔR=V_f[1/H_cmin-1/H_cmax] =r_b[bP_d/ρ_mC_p(C_p-a)]，該誤差被認為是宇宙大爆炸真空破裂留下的證據。

7. 宇宙中的時空間隔：ds=cd(t_Earth-t₀)-{H_c-Gρ(t)[ln(R-r₀)-ln(r_Earth- r₀)]/ (r_Earth-r₀)+4πGα(ρ_Earth- ρ_U)/3}(t_Earth-t₀)[dr/(1-kr)+r(dθ+sinθdφ)] 。該公式描述了宇宙膨脹初期加速度逐漸變小，然後勻速膨脹，後期加速膨脹，加速膨脹來自於銀河系時空彎曲與宇宙背景時空彎曲之間的差異 。r_Earth-地球到宇宙中心的距離；ρ_U-宇宙物質的平均密度；ρ_G-星系中物質的平均密度；t₀-測量的開始時間；t_Earth-地球上測量的結束時間。

圖書目錄

Chapter1 Structure of the vacuum

1.1 Metric and Spatial classification

1.2 The Basic Assumptions of Vacuum

1.3 The basic unit of vacuum staticstrain analysis

1.4 Spacetime structure

Chapter2 Structure ofthe photons

2.1 The image of photon

2.2 Point translationstrain is forming photonic in Vacuum

2.3 Intrinsic structure of photon

2.4 The expression of Photon strain inObservational space

2.5 Complete field functions of freephotons

Chapter3 The structure of lepton

3.1 The strain ε_μν of lepton

3.2 Lepton mass

3.3 The lepton spin strain [ω_ij]

3.4 The intrinsic structure of lepton electric fluxline

3.5 The characteristics outside the intrinsic space of lepton electric fluxlinefield

3.6 Electromagnetic coupling constant

3.7 The complete field function of lepton

3.8 Several examples of generalized field equation of free particle

3.9 Neutrino

Chapter4 Hadron structure

4.1 The π meson structure

4.2 Proton structure

4.3 Quark

4.4 Gluon and String

Chapter 5 Gravitational field

5.1 The vacuum principle of specialrelativity

5.2 The spatial characteristics ofgravitational field

5.3 The relationship between gravitational field and quantum field

5.4 The Curved Spacetime Description

5.5 Gravitational field equation

5.6 Gravitational waves

Chapter6 Dark matterand Dark energy in the universe

6.1 The universe come into being andextinction

6.2 Spherical stress waves that lead tovacuum fragmentation under the initial impact load of the explosion

6.3 The mechanism of the production ofdark matter caused by vacuum rupture

6.4 The destruction scope of Big Bangto the vacuum

6.5 Energy distribution of dark energystress wave in a vacuum

6.6 Dark energy of the universe

6.7 The species of dark energy in theuniverse

Chapter7 Interaction and super unified equation

7.1 Electromagnetic interaction

7.2 Weak interaction field

7.3 Higgs mechanism

7.4 Calculation Weinberg angle θ_w

7.5 Weak interaction of quark

7.6 Superunified field equation

Chapter8 Supplementarynotes on some basic issues

8.1 Basic idea of quantum field

8.2 Quantum fluctuations and space-time rupture

8.3 The different between Vacuum unified theory and string / M theory

8.4 Vacuum interpretation of Dirac's "large number hypothesis".