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在对标准模型的突破中我们该如何选择?(SB1) 已有1人参与
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作者 苟文俭 【摘要】：标准模型并非最后理论，在对粒子内部空间存在的描述中需要突破，对此我们应当向创建现代物理理论的先驱们学习，对描述粒子内部空间存在的物理理论起点另起炉灶，并使用不同于量子场的描述语言，才有可能与粒子存在的实际完全保度一致，从而使对标准模型的突破取得成功。 ◎ ◎ 标准模型是粒子物理学标准模型的简称，下面都用它的英文缩写“SM”表示。标题的符号“SB1”中的字母B取自英文短语Breakthrough dissertation（突破专题论文）的第一个字母，表示该文是突破标准模型专题论文的第一篇文章。 SM源自上世纪30年代创建的表述带电粒子参与电磁作用的QED(量子电动力学)，第－性原理是对粒子作用体系能量的拉格朗日量做规范对称变换，具有以QED为模板的统一的规范对称观念，包括了用 SU(2)×U(1)群表述电、弱破缺对称的电弱统一理论、用SU(3)群表述强作用色对称的QCD(量子色动力学)、以及用幺模幺正群SU(3)×SU(2)×U(1)直积等方式表述强、弱、电作用统一的大统一理论。 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。对力程不大于10-17m的粒子动力学存在，就称是粒子内部空间的存在，力程大于了10-17m的粒子动力学存在，也称是粒子外部空间的存在。量子力学(QM)、狭义相对论(SR)、QED的描述对象都属于粒子外部空间，而SM中的QCD、电弱统一理论的描述对象则属于粒子内部空间。 SM有很好的实验支持，但对粒子内部空间存在的描述面临了诸多难以克服的困难，也不能包揽最常见的引力作用。当代几乎所有理论物理工作者都有这样的共识：SM并非最后理论，在对粒子内部空间存在的描述中，它需要有突破。 对SM的这种突破，我们该做如何选择呢？对此本文就关键性问题做简要论证。 (一) 由于SM不能包揽最常见的引力作用，这证明它的规范对称观念并不具有普适性，也即是表征作用体系能量的拉格朗日量并不具有普适性。我们知道，经典物理学用拉格朗日量表征动力学体系能量的前提，是保证守恒定律成立的时空平移不变及旋转不变，及物理场都是保守场；这确实是粒子外部时空的实际特性。但在粒子内部的强、弱作用空间，却完全是另一回事。对此，仅举如下两点事实做论据。 1、对强、弱作用的理论表述，都要依赖于真空的组成如何，而在真空的实际组成中，就可以出现绝对无法使用拉格朗日量的真空零点能。 2、实验表明：在粒子内部的弱作用空间存在着某种有方向的“螺旋”，强作用空间又有“渐近自由”及“夸克囚禁”。这些就都证明：粒子内部的强、弱作用空间，其物理场都不是保守场，也根本不具有平移及旋转不变的时空特性。 若物理理论的形式化表述与描述对象的实际完全保持了一致，就称它是成功描述。 上述论据充分证明：拉格朗日量并不能用来描述了粒子内部空间的强、弱作用体系能量，如果要对强、弱作用做成功描述，就必须放弃SM已有的规范对称观念。这也就是在对粒子内部空间存在的描述中，我们怎样突破SM的关键。 (二) 为了解决SM在对粒子内部空间存在的描述中的诸多困难，理论家们已做了大量工作，主流都是从SM起点开始，保留规范对称观念，其中最行之有效的就是在原有的规范对称基础上、添加一种玻色子与费米子整体规范变换不变的超对称，认为所有粒子都构成于满足超对称的振动着的弦(超弦)，并以此为描述依据，创建了已是享誉全球的超弦理论。 超弦理论不仅可以描述引力作用，伙伴粒子也能够自动克服SM的发散困难，其唯象观念及数学演绎都表现了十分诱人的许多成果，但它却有这四个明明白白的问题： (1)它克服的所有疑难都出自SM的数学演绎，并非是SM描述的粒子内部空间的实际存在；(2)超对称实现于特别高的普朗克能标，超弦也是在10维的极小空间振动，具有不可检验性；(3)在低能标再回到SM时，那些难以解决的诸多困难仍然存在；(4)在高能标，它的人为性及不可计算程度，都远远超过了SM，其结果是未知因素与理论自身的疑难更多了，不确定性程度更高了，因此从物理理论的有效性及实证性考证，它绝对是一种倒退！ 主流探索的上述事实表明：从SM起点开始解决它在描述粒子内部空间实际的诸多困难，最行之有效的探索也是构成物理学倒退的“死胡同”。这也就是突破SM的已有实践给我们的明白无误的启迪。 (三) 现代物理理论是以QM及相对论为内容的物理理论体系，创建于上世纪初。 有幸读过一位主流粒子物理学家的文章，他告诫说：SM有坚实的实验基础，任何对SM的突破，都只能在SM起点之上做文章。该论断的对错，不妨就让历史来做裁决。 十九世纪未，当经典物理理论也出现了诸多难以克服的困难时，当时普遍的想法就是修补主流的经典物理理论，最具代表性的就是物理学泰斗洛仑兹(Lorentz.H.A)，他凭籍自身天才的头脑，在经典物理理论的起点之上创建了一阶和二阶变换理论，但其结果是“人为地引入了大量的假设，致使概念繁琐，理论庞杂，缺乏逻辑的完备性和体系的严密性”【注】，不仅经典物理理论的诸多困难并没有真正解决，相反却牺牲了理论自身的优美与和谐，与今天突破SM创建的超弦理论一样，也同样形成了物理学的倒退。 面对经典物理旧理论诸多难以克服的困难，现代物理新理论的先驱们的探索是： 1、以旧理论的困难涉及的普遍事实为依据，另起炉灶归纳总结出全新起点。 2、根据成功描述的需要，使用完全不同于旧理论的另一套描述语言。 事实证明，现代物理理论先驱们的这种探索是成功的，而且不论是QM或是相对论，其极限又都能回到经典物理理论；现代物理理论也因此继承了经典物理理论的全部成果。 用心学习现代物理理论先驱们的成功探索，自然就会有如下这两条重要收获： 1、解决物理旧理论难以克服的困难时，应当以与困难相关的普遍事实为依据另起炉灶，归纳总结出创建新理论的全新起点，并根据成功描述的需要选择完全不同的描述语言。 对粒子内部空间存在的描述，首要任务就是回答与本源有关的是什么的问题，这就注定了不能使用微扰计算，因此这样的描述言语也就一定有别于量子场，只能是非微扰语言。 2、继承旧物理理论的成果不是创建新理论目的，而是新理论成功描述的自然结果。 当代坚持SM起点的超弦理论，正是洛仑兹探索错误的历史重演！在解决旧理论面临难以解决的困难时，坚持物理旧理论起点去创建新理论，所做的探索就尤如从低层楼的屋顶直接增高建造高楼，由于“地基”不牢靠，崩塌倾覆只是时间早迟的问题。 (四) 在对粒子内部空间存在的描述中，其起点要离开SM的规范对称观念另起炉灶，一般在思想上都会有如下三个障碍。 1、规范对称观念有很好的实验支持，也取得了丰硕成果，为什么要另起炉灶？ 对此我们必须要明白：作者并非是否定规范对称观念，而是说它不具有普适性，不能是对粒子内部空间存在描述的起点。对此，特别值得我们反思的是：难道经典物理理论就没有很好的实验支持、就没有丰硕成果吗？ 2、规范对称观念使SM有简洁优美的数学表述，离开它不就否定了物理学的简洁美吗？ 规范对称观念确实使SM有简洁优美的数学表述，它也还有与实验数据相符的定量计算，但事实上：对粒子动力学量的计算，SM只能做近似的微扰处理，都有不可避免的无穷大，也还要引入众多不知来自何处的自由参数；对所有实际问题的具体计算，也都要根据实验测量选择恰当的计算模型，都要用实验测量结果做人为假设，总是让人为的计算服从实验结果，而不是从规范对称观念出发的计算预言了实验结果；如对涉及轻子与夸克为何只有三“代”，参与强、弱作用耦合的相关粒子如何分布等等这些非微扰问题，就更是一筹莫展。 上述事实都充分证明：SM简洁优美的数学表述只是一种形式主义的假象。 3、规范对称观念根源于QM与相对论，出自名门权威，离开它另起炉灶允许吗？ 对此必须明确：任何物理理论形式化体系不完备是普遍规律，它们都有由形式化体系自身逻辑前提所严格规定的适用条件。在对粒子内部空间存在的描述中，离开SM的规范对称观念另起炉灶，绝对不是对QM与相对论的否定，当然也不是对QED的否定。 (五) 对粒子内部空间存在的描述要离开SM另起炉灶，应当坚持如下的三条基本原则。 1、首先不是对SM的大批判，而是要认真学习SM，明确它的成功与失败是什么。 2、对粒子内部空间存在描述的全新起点，应当与粒子组成相关的可判定事实为依据，通过对可判定事实的分析归纳来获取，而不是根据某种哲学原理或数学分析来获取。 物理学是描述实在性存在的实证科学，要求它的所有描述都必须与描述对象的实际存在保持一致，而哲学原理讲的是一般的方法论，与具有实证性的物理理论起点格格不入。 哥德尔(K.Godel)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。如果是通过数学分析来获取某个物理新理论的起点，这也就在形式上满足了理论形式化体系的协调性。显然，这也就完全违背了哥德尔不完备性定理。 当然，新理论也还必须正确使用数学与逻辑，但这绝不是单纯的数学与逻辑分析。单纯的数学与逻辑分析属于人的主观思维，这方面SM就非常好，可以说是无与伦比。 3、继承SM成功的部分，决非创建指描述粒子内部空间存在的新理论的出发点，而只是这种新理论自然的逻辑结果，是这种新理论自然演生出来的副产品。 (六) 对描述粒子内部空间存在，突破SM创建的新理论是否是成功描述，判定的依据决不是某些权威的言论，而应当是如下三条有效性标准： 1、是否能自动得到了所有粒子的所有属性，是否能有与粒子实际存在的数量化结果，是否有能够在通常能量条件下验证或证伪的预言；对此就简称是描述的有效性标准。 2、能否简洁有效地解决在描述粒子内部空间存在中，SM所面临的所有疑难；对此就简称是解决问题的有效性标准。 3、是否能够自动得到了包含QM、相对论、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描述内容；对此也简称是理论继承的有效性标准。 物理学历史反复证明的规律是：在物理学新旧理论交替的历史关头，创建物理旧理论的权威，许多也都是反对物理理论新观念的权威。这是因为：当物理学旧理论成为主流时，坚持旧理论总会享受到主流社会的巨大利益。 当代是利益横流的时代；而SM也已是物理学的主流。追随SM已被视为时尚，情愿重演洛仑兹探索的历史错误，同样也就成为了当今社会的主流！ 我们要尊重权威，但这只能是第二位；对于实证的物理学来说，尊重事实才是第一位。 【注】：郭奕玲 沈慧君，《物理学史》，清华大学出版社1993年7月第1版，第219页。 另外特别说明：对与本文常见内容相关的参考文献，均省略了对它们的注释。 最终完成于2012-09-12 |
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walk1997
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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这读起来 怎么这么累 难懂 文字象是翻译的一样 很多用词感觉和通用约定不一样 似是而非的感觉...... ex: 下面这一整段： "我们知道，经典物理学用拉格朗日量表征动力学体系能量的前提，是保证守恒定律成立的时空平移不变及旋转不变，及物理场都是保守场；这确实是粒子外部时空的实际特性。但在粒子内部的强、弱作用空间，却完全是另一回事。对此，仅举如下两点事实做论据。 1、对强、弱作用的理论表述，都要依赖于真空的组成如何，而在真空的实际组成中，就可以出现绝对无法使用拉格朗日量的真空零点能。 2、实验表明：在粒子内部的弱作用空间存在着某种有方向的“螺旋”，强作用空间又有“渐近自由”及“夸克囚禁”。这些就都证明：粒子内部的强、弱作用空间，其物理场都不是保守场，也根本不具有平移及旋转不变的时空特性。 若物理理论的形式化表述与描述对象的实际完全保持了一致，就称它是成功描述。 上述论据充分证明：拉格朗日量并不能用来描述了粒子内部空间的强、弱作用体系能量，如果要对强、弱作用做成功描述，就必须放弃SM已有的规范对称观念。这也就是在对粒子内部空间存在的描述中，我们怎样突破SM的关键。" －-------------------------- “用拉格朗日量表征动力学体系能量”－－有这个说法么？能量？作用量？ “物理场都是保守场”－－－ 同样 有这个说法么？ 你说有效的经典势场是个保守场还可以，但是说物理场都是保守场 这个不是现代物理的结论吧？难道 电场 磁场 都是保守场？ 其他很多的论断 感觉和通常理解的物理差异很大.........能否请LZ表述的更详细些 |
3楼2012-11-03 11:06:43
gwjian: 回帖置顶 2012-11-02 21:02:20
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IV模型：突破标准模型的探索与实践(SB2) 作者 苟文俭 【摘要】：现实世界的所有一切，包括我们能够观测到的宇宙及我们自身，都会有一个共同的起源；而且这个起源只能是具有实在性的简单存在物。这就是一切基元V的原始基态V0；它没有给人类缔造的“神”留任何机会。这就是IV模型最具根本性的实际意义。 ◎ ◎ 标准模型见《在对标准模型的突破中我们该如何选择？(SB1)》一文的介绍，对它仍记为SM。标题中的符号“SB2”，表示该文是突破标准模型专题的第二篇文章。 《(SB1)》的论证结论是：突破SM对粒子内部空间存在的理论描述，只有对起点另起炉灶，使用不同于量子场的语言，才有可能与粒子存在的实际完全保度一致。 (一) 对描述粒子内部存在的理论起点，作者另起炉灶的唯一依据，是与粒子产生相关的可判定事实，其探索与实践的具体步骤是如下四个： 【第一步】：依据粒子物理学已有的普遍认知，首先得到了如下两个结果： 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V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： (1)V一定与真空“点”位置相关，也一定有真空态V与非真空态V这两类，它们就分别用符号Vn与Vm表示；(2)按自身固有方式存在的Vn记为V0，它是一切V固有的唯一原始基态。(3)Vm有什么，只能由真空“点”位置受激发的可判定事实来确定。 【第二步】：由真空“点”位置受激发的可判定事实认识到了Vn有如下内容。 1、由于可激发出能量，就一定有相关的物质成分，称是物质元素，用a表示。 2、由于受激发真空“点”之间有各向同性的相互联系，因此在Vn的每个方向，就都会有能够独立产生出联系行为的成分，用b表示，自然也就还有联接所有b的成分，称是p膜。所有b加p膜用s表示，它构成了V的广延性，称是广延元素。 在Vn的存在中：每个b平均占有的区域称是它的结构自由度，用f表示；Vn形成联系行为的信息称是真空信息，用i表示。V中b的个数应为定值，设为n0。 【第三步】：以Vn的实际存在、及可传递的真空信息i为唯一依据，归纳总结的物理理论全新起点、及实在性的形式化表述平台，就称是IV模型，具体有： 1、以V及i为根据，认识粒子结构及所有粒子的所有属性到底是什么，以及粒子参与的四种作用到底是什么，从而就归纳总结出了粒子IV模型。 2、以V及i为根据，认识包括宇宙大结构、生命现象在内的现实世界的各个方面是怎样形成的，以及现实世界各方面终极统一的实现方式是什么，从而获得了描述现实世界各个方面的IV模型，其中当然也包括宇宙IV模型及生物IV模型。现实世界，是指所有粒子及由粒子组成的、包括宇宙天体及生命个体在内的所有存在物之集合。 【第四步】：审视现存所有物理理论，弄清楚现存每个理论表述的边界条件、确定演绎计算的初始条件的依据到底是什么，以及它们的适用条件与成功部分是什么。 (二) 在个人专著《粒子及其质量计算》中，对IV模型有具体表述。由于文章篇幅的限制，如下只简略介绍IV模型中，Vn是怎样产生出了现实世界的左、右手性。依据经验事实可确定：(1)由于Vn之间相互独立，p膜就一定是弹性物；(2)在p膜内，a 与b也要相互组织，它们也就一定有相互吸引；(3)由于n0个b都要吸引a，每个f的b对a吸引都是间歇的量子化作用，而且必然将构成如下两个方面的效果： A、n0个b对a以相同方式吸引的共同效果用T1表示，它使a0在不同f之间的可动，就记成是a可动的t1分量。 B、当a以各向同性的方式参与Vn之间的联系时，它也以相同方式吸引n0个b，其共同效果也表示为T2，构成的a在不同f之间的可动也记成是t2分量。 Vn内a、b相互吸引使a沿f方向可动，就记成是a可动的l分量。a可动有三个分量就称它具有三维性。T1、T2及a与b的吸引，也即是Vn形成真空信息i的作用。 容易理解：(1)i形成时由a携带，它具有可动性；(2)每个b对a的吸引是随机的，a可动不可能用运动规律表述，因此V形成i的作用决不可能表述为动量或能量的变化。 每个b与a实现一次量子化吸引就规定为一个单位i；i自身具有量子化的可数性。规定a携带i的多少是对它可动量的量度。 在Vn的存在中：a沿f方向冲击p膜，使Vn形变并消耗了a原来的可动量，就称Vn转录了i，再向外界传递i，使Vn就具有了相互联系的行为，并使Vn具有了可动的可观测性。 由单个Vn组成的真空，称是原始真空。在原始真空，Vn内a冲击挤压p膜是随机的，就构成了Vn运动的随机性，它们相互会发生大量的随机碰撞挤压，如果a与n0个b以相同方式吸引的相互性受到了破坏，当恢复各向同性时，就可能构成T1、T2如下的非同时性： 1、当n0个f各向同性联系的恢复延迟了，n0个b以相同方式吸引a的T1将先于T2发生，t1分量优先，如图1左a就具有了右手性。 2、当n0个b以相同方式吸引a的恢复延迟了，a以相同方式吸引n0个b的T2将先于T1发生，t2分量优先，如图1右a又具有了左手性。 T1与T2的强度仍相等，但同时性被破坏了，也就破坏了V0完美的对称性，称是V0对称破缺。（说明：该文图示上传失败！） 该图中的坐标l，即表示a可动的l分量。 在原始真空，由于Vn大量随机碰撞挤压，还容易出现如下两个极其重要的结果： 1、在Vn大量随机碰撞挤压的多种可能中，某个Vn的a携带的i就可能增加到极限，它就有可能溢出p膜向其它Vn转移；对此就简称是a转移。a转移就可能使有的V获得多余的a，该V也就因此离开了真空，成为了非真空态Vm。 2、由于Vn大量随机碰撞挤压直接影响了n0个f联系的各向同性，在它们恢复各向同性时T1先于T2的机会就必然多些，如此，在原始真空演变中就必然有多余的右手性Vn。这就是宇宙只能观察到右手性正物质星系的根源。 现实世界唯一由V组成。因此：Vn中b对a0吸引，也就是现实世界的第一推动；i通过V的转录、传递构成的可动性，由传递i形成的相互联系行为，也就是现实世界一切存在物的可动性、及能够相互联系的共同起源。 (三) 对粒子内部存在及现实世界起源，IV模型使用的是不同于量子场理论的全新语言，与SM有完全不同的起点及探索思路，其优越性主要体现在如下三个方面： 1、IV模型自动得到了如真空零点能、隐物质，粒子左、右手性，波动性及普朗克量子，及宇宙大结构及生命现象等现实世界的所有一切，也还有粒子质量、p-ν碰撞的弱中性流几率、引力恒量、宇宙可观测半径等一系列数量化成果，并还有可以在通常能量条件下验证或证伪的一系预言，满足了《(SB1)》中描述的有效性标准 2、全面理解、消除和解决了包括粒子左右手性、物质惯性、自旋、电荷、物质波是什么，宇宙为什么只有正物质星系，星系为什么普遍具有旋转性，宇宙学红移、类星体是什么等等这些当代物理理论无法解答的所有疑难，满足了《(SB1)》中解决问题的有效性标准。 3、包含了量子力学、相对论、量子电动力学、量子色动力学、电弱统一理论等所有现存物理理论中、与描述对象实际相符的表述内容，为所有这些理论提供了构成于基元V的、具有内在逻辑一致性的描述依据和形式化表述的逻辑起点，可以为所有有意义的数学演绎输入明确的边界条件、及计算的初始条件，避免了在力作用计算中量子场的微扰形式，使力作用理论既直观而又非常简洁，满足了《(SB1)》中理论继承的有效性标准。 在《粒子及其质量计算》一书中，作者计算了包括所有稳定与不稳定常见粒子在内的、共77种有不同质量的粒子质量，都与实验测量值准确相符。如μ重轻子质量，计算值为105.658369Mev，实验测量值也就是105.658367Mev。对所有粒子质量，都有统一的计算公式，而且每个粒子质量计算都有由Vca状态分析的统一的初始条件，都只使用了由V0存在决定的四个实验常数，都异常简洁。 我们知道，SM的粒子质量计算都是非常复杂的非线性运算，尽管使用了不知源于什么的二十多个自由参量，却仍然只能近似估算与这些自由参量相关的粒子质量，使粒子质量的计算成了最具根本性的世界难题，但这对IV模型却是水到渠成的简单问题。 IV模型能够准确而又非常简洁地计算所有粒子质量，这决非偶然巧合。 (四) 对《粒子及其质量计算》下面都称是“原著”，它共有约110万字。通过最近两年的进一步学习思考，发现原著表述的IV模型还有许多不足与缺陷，作者准备明年出原著的修订本，对IV模型的修正主要有如下四个方面： 1、对原著使用的部分概念，从定义到表示方式，将进行更合理的修正。如对原著的I对称要素，更名为I要素，并定义它是粒子组成中、使Vc状态发生一次变化的所有多余a实现存在的单位；又如把V的结构自由度的表示，由原著的i变成了f，增加了Vc状态、个体I要素等等，涉及的概念有20多个。 2、定义V0状态，修正原著在《(SB1)》中所述的有效性方面逻辑性不强的缺陷。 3、修正原著中计算粒子质量的统一公式，明确每一个粒子质量计算都有由Vc状态分析构成的初始条件，修正原著对粒子质量的计算思路不明确的缺陷。 4、注意结合数学公式，对IV模型是现存物理理论的实在性的形式化表述平台做具体论述，从而修正原著在这方面不具体的缺陷。 另外，准备明年出修订本中还要增加实验预言内容，而且会更简洁，与原著相比估计文字可以缩减一半。 现实世界的所有一切，包括我们能够观测到的宇宙及我们自身，都会有一个共同的起源；而且这个起源只能是具有实在性的简单存在物。这就是一切基元V的原始基态V0；它没有给人类缔造的“神”留任何机会。这就是IV模型最具根本性的实际意义。 最终完成于2012-09-16 [ Last edited by gwjian on 2012-11-2 at 12:10 ] |
2楼2012-11-02 12:07:59
