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量子场论与暗物质的统一

已有 367 次阅读 2022-10-3 11:43 |个人分类:暗物质|系统分类:论文交流

粒子的存在状态包括显现态和隐身态。只有对称的正反粒子偶极子才能处于隐身态,这是由于垂直于正反粒子偶极子偶极方向辐射最强,而平行正反粒子偶极子偶极方向辐射为零。如果把振动电子视为偶极,则在反射光方向辐射为零也就是说,具有高度对称性的正反粒子偶极子只能向前传递电磁波,无法反射电磁波。因此,对称性完好的正反粒子偶极子可被称为隐态粒子场态粒子

实际上,暗物质是由隐态粒子构成的,而这些隐态粒子能够形成各种场。而这些粒子之所以能够成为隐态粒子主要由于对称性,而这些粒子实际上就是正反粒子对,而我们通常谈论的电偶极子实际上就是正反粒子偶极子,即:

暗物质=隐态粒子=场态粒子=对称粒子=正反粒子偶极子=电偶极子

除正反粒子偶极子以外的其他任何非对称粒子一定处于显现态,这是由于粒子的对称性破缺可以使电磁波反射,因此,对称性破缺的粒子可被称为显态粒子

光子是一种电磁相互作用的媒介粒子,实际上是粒子间相互诱导力,粒子通过相互诱导传递能量,主要表现形式是电磁波。锁定场态粒子、半锁定场态粒子和自由场态粒子均可以传递电磁波。

胶子是强相互作用的媒介粒子,实际上是粒子中锁定场态粒子传递的电磁相互作用。由于电磁力同时存在吸引力和排斥力,在平衡位置吸引力和排斥力平衡,形成所谓的渐近自由;当大于平衡间距时,吸引力显著大于排斥力,进而形成禁闭现象。

WZ玻色子是弱相互作用的媒介粒子,实际上是粒子间的半锁定场态粒子间传递的电磁相互作用,而半锁定场态粒子是弱相互作用粒子的组成部分,因此半锁定场态粒子不仅可以传递电磁相互作用,也可以相互传递粒子。

粒子共分为场态粒子、显态粒子和虚拟粒子3类。

场态粒子又称隐态粒子,场态粒子包括所有正反粒子偶极子,是一种对称粒子。场态粒子包括锁定场态粒子、半锁定场态粒子和自由场态粒子。

显态粒子是除正反粒子偶极子以外的其他任何非对称粒子。属于对称性破缺粒子。对称性破缺包括电荷对称性破缺、质量对称性破缺、运动状态对称性破缺等。

虚拟粒子是相互作用的媒介粒子,不是真实存在的粒子,仅仅是粒子间某种状态的相互作用,也可以理解为粒子间的能量交换。

虚拟粒子本质上是粒子间的相互作用,长期以来被称为粒子,这是为了衔接现有理论而提出的。虚拟粒子对于粒子的动力学研究至关重要,但物质与相互作用有着本质区别,虚拟粒子的概念将会被逐渐弱化,相互作用的概念会逐渐被强化并取代虚拟粒子而成为规范性描述词语。

量子场论的物质基础

在过去,大部分人认为正反粒子相遇便化为乌有,或凭空产生正反粒子对,这是由于他们不了解暗物质的本质。实际上,粒子是相互转化的,仅仅是一种物质转化为另外一种物质而已,物质并没有产生或消灭。

“场”这个名词是物理学家认识物质的历史产物,过去一直认为电荷间相互作用是由电磁场产生。光子是一种虚拟粒子,是粒子间相互作用的媒介粒子,是粒子间某种状态的相互作用,同时通过相互作用交换能量。量子电动力学就是采用这一思想建立起来的。量子电动力学采用光子交换来解释电荷间的相互作用,这就将显态粒子、场态粒子、虚拟粒子和场的概念统一起来。

然而,关于重力场的产生原因,至今没有得到本质解释。也有人提出重力场是由于物质间交换重力子所致,而重力子是否存在,尚无法肯定。

粒子间交换的光子实际上是通过粒子间的相互作用而交换的能量,而重力子本质上也是粒子间相互作用而交换的能量,只是由于场态粒子空间分布密度的梯度变化,致使场态粒子的空间对称性破缺,由于密度对称性破缺致使相互作用即交换能量产生差异,进而产生了差值。在这种意义上,重力子也是一种虚拟粒子,且是一种相互作用状态或能量交换的差值。

总之,场是粒子的表现形式,即场是粒子产生的,场的本身是粒子间伴随能量(光子)交换的作用传递。严格地说,尝试不同类型粒子的对称性破缺而产生的伴随能量(光子)交换的作用传递。由此可见,场论就是研究粒子的理论,场论的具体研究内容包括:

①研究粒子(包括场态粒子和显态粒子)的性质;

②研究粒子运动规律;

③研究粒子(包括场态粒子和显态粒子)间伴随能量(光子)交换的相互作用;

④研究粒子(包括场态粒子和显态粒子)间相互转化的概率。

实际上,量子电动力学就是研究场态粒子、显态粒子通过时时刻刻交换能量(光子)而相互作用和相互转化的学问,是场论的重要内容。量子电动力学获得辉煌成就,它能够定量说明场态粒子、显态粒子和虚拟粒子的许多现象,特别是用量子电动力学的理论计算出来的电子附加磁矩和氢光谱能级,得到了实验的精确验证。但早期的量子电动力学还存在严重的缺点,就是用量子电动力学的理论计算出的电子自能,电子本身的质量、电荷等是无限大的,只能采用重整化消除这种无限大。而重整化的假设并没有包含在量子电动力学的原始理论和原始方程式中,因此破坏了逻辑的完整性。

量子场论为描述多粒子系统,尤其是包含粒子产生和湮灭过程的系统,提供了有效的描述框架。粒子产生和湮灭过程本质上就是场态粒子和显态粒子的不断地相互转化过程。场态粒子吸收足够能量分解为非对称的显态粒子,而两个对称的显态粒子相遇结合为对称的场态粒子。

实际上,量子场论是经典场论的自然推广,它能够解释所谓的粒子诞生与湮灭,而这些过程在量子力学中并不存在,而且量子场论能够“神奇地”解决量子力学中的因果问题。量子场论中最为简单实用的是量子电磁学。场态粒子不断被激发而不断本质上是正反粒子创生与湮灭。粒子的基态实际上就是场态粒子,电子场的基态则是无数的场态粒子,而场态粒子处于不断地被激发诞生显态粒子并快速结合为场态粒子消失,因此很难直接探测到场态粒子。

在量子场论中,人类认为是粒子的物质其实是量子场自身的激发。实际上,是暗物质粒子,是正反粒子偶极子,是场态粒子,本质上就是场物质。

最被熟悉的电场和磁场,就是场态粒子之间伴随不断能量交换的作用传递。而这种能量传递以电磁波的形式交换传递,而这种以电磁波传递的能量是被熟知的光子,是一种虚拟粒子。

量子场是个复杂的体系。原因一部分在于其涵盖了物理学所有领域:量子场能够描述大量粒子以各种不同方式进行相互作用。另一个原因是量子场论的深奥。

海森伯测不准关系意味着量子场并不是静止的。相反,它会产生泡沫并沸腾,就像是由粒子和反粒子形成的一锅沸腾的汤,不断产生与毁灭。量子场论深奥之处就源于这一过程的复杂性,即便是理解量子场论中的虚无都十分困难。随着向真空中添加粒子,它会以各种有趣方式扭曲。大部分有关量子场论研究的目标在弄明白这种扭曲、弄明白扭曲是如何引起粒子间相互作用的,以及最终,粒子的相互作用又是如何形成各种美丽自然现象。这些理解过程并非易事。尽管距离量子场论的发现已经过去了几十年,想要理解量子场论中所有的精妙之处,前方仍有漫漫长路。

物质既不消灭,也不创生,其量总是守恒的,这就是所谓的物质守恒原理。物理变化中不论物体的形状、状态、位置如何变化,所蕴含的质量不变;物体分裂成几个部分时,各部分质量之和等于原物体质量。在孤立系统中,不论发生何种变化或过程,其总质量保持不变。质量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。它表明质量既不会被创生,也不会被消灭,而只会从一种物质转移到为另一种物质,总量保持不变。

物理变化质量守恒:物理变化中不论物体的形状、状态、位置如何变化,所蕴含的质量不变;物体分裂成几个部分时,各部分质量之和等于原物体质量。即使当物体加减速运动时,动质量也不会变化,动质量恒定等于静止质量。

化学反应质量守恒:化学反应因没有原子变化,质量总是守恒的。化学反应中的质量守恒包括原子守恒、电荷守恒、元素守恒等几个方面。

核反应的质量守恒:由于锁定场态粒子、半锁定场态粒子与自由场态粒子相互转化,锁定场态粒子和半锁定场态粒子位于显态粒子之中,这里存在着场态粒子和显态粒子的相互转化,表面上看,显态粒子的质量发生了变化,但本质上,仅仅是场态粒子和显态粒子的相互转化,质量仍守恒。

量子场论认为粒子可以凭空产生和消失,从此认为物质守恒定律被打破。而实际上,并不是粒子真的凭空产生或消失,而是场态粒子的对称性破缺与恢复的往复变化过程,也就是量子场论中场的基态和激发态的往复变化过程。场态粒子的对称性破缺而形成显态粒子,而对称性恢复又形成了场态粒子。量子场论认为的粒子凭空产生和消失本质上是场态粒子和显态粒子的相互转化,仅仅是粒子存在状态的变化,物质没有创生,也没有消灭。实际上,场态粒子是量子场论的物质基础。

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