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玻尔对巴尔末公式再发现是必需转向量子弦论
[ 2014-5-5 11:15:00 | By: yetiaoxin ]
 


1、2012年是粒子物理迎来革命的转折之年
科学是一种类似手术和自手术的现象。人类做工程、做实验,是对自然的一种手术或他手术行为。而自然本身的大风暴、大地震,微观粒子的衰变、嬗变等现象,则类似自然自身的自手术行为。其次,人类头脑对归类收集到的工程、实验、自然现象等信息,进行分析、计算、设计、预测等理论指导,也类似一种自手术行为。
从科学是一种手术和自手术现象的意义上说,2012年是一个转折之年:欧核中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)测“上帝粒子”,大亚湾测中微子,北京等地环保测PM2.5粒子,等等,前两者是非常之不容易。作为科学是一种手术和自手术,如何快速、低廉、准确地测量基本粒子?LHC的“手术”更是不容易。
2012年7月,欧核中心发布LHC的两个实验合作组CMS(超环面仪器)和ATLAS(紧凑缪子线圈),分别发现了质量为125.3±0.6GeV~126.5GeV的疑似希格斯玻色子或称“上帝粒子”的新粒子。但在2012年11月有环球网报道,据来自LHC底夸克探测器(LHCb)的实验物理学家说,现在还不能对该现象进行反驳,但也无法进一步支持。还说在LHC紧凑μ子线圈工作的物理学家多里戈讲:在此之前与实验观测较为相符的超对称理论,很好地解释了标准模型框架下亚原子粒子的行为,但新粒子的发现,因对超对称理论构成打击,被受到质疑。可见对LHC的“自手术”也不容易。
而且反相反量群体中有人还说,LHC的粒子相撞,就像打碎瓦片,除瓦片碎片,没有原子,没有分子,什么也没有一样,LHC的方法不对。又有人说,门捷列夫周期表是错的,对元素>18核外电子排列按周期性排列是跳跃式排列,元素没有周期性。
与以上“自手术”观点不同,我们认为2012年欧核中心LHC既发现了上帝粒子又发现了超对称!为什么?高能粒子对撞是一个特殊的研究对象。LHC不是像打碎瓦片一样,LHC作为是一种手术与自手术行为,有严密的规律和要求,如LHC的粒子相撞是沿着从卢瑟福的“原子对撞机”就开始继承,并一直延续下来的。从卢瑟福到LHC实验的辐射粒子相撞,都是自然粒子自身有衰变的“自手术”,人类才能对此自然物质进行手术。在LHC的世界里,粒子对撞都处于激发态,它们质量谱如何分布?
对卢瑟福“原子对撞机”实验的辐射粒子相撞的手术现象,玻尔在“自手术”中提出了“核式弦图”,说明了有巴尔末公式类似的量子勾股数的规律。在上世纪60年代以前,中国历史上没有西方式大型粒子对撞机的手术与自手术行为,但中华民族的科学也没有离开是一种手术和自手术的现象,而且类似的“核式弦图”的勾股数的规律,即中国“商高定理”比西方的“毕达哥拉斯定理”的发现,早得多。即中国“弦图”比西方的“弦图”早得多。没有大型粒子对撞机类似的手术与自手术,中华民族历史上,除依靠实用的工程技术和实验的实践外,还主要是对自然全息现象的重视。
1)中科院高能研究所所长王贻芳教授对《中国科学报》采访他的记者吴益超说:“国外的科研环境和体系要比中国成熟得多,中国的体系不是自己长出来的,是学来的,硬生生地嫁接到中国的人文社会环境中,自然就会变异,发生一些显然有违科学本意的事。这一点,我们只能通过长期的努力去改变,使得我们的科研体系和科学思想更深入人心”。王贻芳教授讲的“深入人心”,就是要懂得科学是手术与自手术。
2)我们研究统一基本粒子系和原子系弦学之桥的目的,是因为巴尔末公式已为我们提供了一种减少基本常量的重要方法,学基因测序也要在向快速、低廉、准确地测量基本粒子进军;因为联系弦图,我国已有3070多年的历史。所以说,作为科学是一种手术和自手术的现象,在中国民间即使科研环境和体系不够成熟,但也不一定是硬生生地从国外嫁接到中国的民间社会环境中的。中国研究统一基本粒子系和原子系弦学之桥的体系,是自己长出来的,当然也有学来的。这一点,其实在我国也有基础。
3)问题的尖锐性还在于,弦论、弦学、弦图,在国外的科研环境和体系中,已发展成了一种统一的科学理论。即使在国内,怀疑的人更多,但反对科学是一种手术和自手术,其行为无异乎是一种科学的自杀。其实辩证地看,这类“自杀”也是一类“自手术”,是目前中国科学手术和自手术另一面的荣誉与尊严。例如,“弦图”一词,中国最早已经出现在公元3世纪三国时期的赵爽,作“勾股圆方图”注释《周髀算经》一书中。而《周髀算经》卷上,又最早记载西周开国时期,周公与大夫商高讨论勾股测量对话,就提到勾股定理的特列。可见“弦图”用于工程测量,这本身就一种手术与自手术行为,在西周开国时期的统治者和贵族也很重视。
4)但无可讳言,科学作为一种手术与自手术,后来在中国的科研环境和体系中没有深入人心。典型的就是中医的内科强于外科;西医强于中医,也是外科强于中医。虽然三国时是中医的华佗,有对他刮骨疗伤、开颅止痛手术功夫的传说,但照当时的普通条件去实践,检验还不行。现代西医外科强于中医,这已是铁的事实。所以王贻芳所长说的,作为手术与自手术的科学体系,近代是硬生生地嫁接到中国的人文社会环境中,不是自己长出来的,也是有事实根据的。19世纪末20世纪初,人类开始走进微观世界,国外的科研环境和体系中提出了许多关于原子机构的模型,都来自卢瑟福的“原子对撞机”类似手术的实验,以及玻尔的“自手术”类似其粒子是连续和不连续运动的弦路进行的。中国能成为弦论、弦学、弦图的世界大国、强国吗?
我们认为,此路只有一条,中国也要一心一意,挖空心思打造弦论。
2、学习玻尔挖空心思打造弦论
中国科学的自强,当然只能依靠靠我们自己。如果这条道路是沿着3070多年前开辟的实用弦图,打造实用弦论,这像基因测序的美国基因学家文特尔,创立塞莱拉基因公司开发霰弹枪法测序新技术,单挑“国际人类基因组计划”,追上多国合作小组一样,我们也能单挑LHC既测上帝粒子又测超对称!这行吗?我们来看玻尔的成功。
重庆出版集团出版库马尔的《量子理论》一书中说:当年类似搞LHC测粒子的卢瑟福,是玻尔的导师。1913年青年的玻尔,没有完全按照导师卢瑟福的“原子对撞机”类似的实验及其粒子是连续运动的弦路前进,而是标新立异,搞量子弦原子类似的把围绕轨道弦旋转的电子的角动量量子化,使核原子稳定了下来。
众所周知,人们做礼炮礼花烟火早就知道:明火的颜色与蒸发的金属有关:明黄色的是钠,深红色的是锂,紫色的是钾;每个元素都有自己独一无二的一组光谱线,在光谱中有固定的位置。每一种特定元素的原子所产生的光谱线的数量、间隔和波长都是独一无二的,像光的指纹一样可以用来指认这一元素。所以玻尔一看到巴尔末的公式后立刻就明白:这是电子在不同的允许轨道之间跃迁,从而导致原子释放出这些光谱线。由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为,原子的可能状态是不连续的,因此各状态对应能量也是不连续的。这些能量值就是能级。
1)卢瑟福的核式模型,能很好地解释自己的实验现象,因而得到许多人的支持;但是该模型与经典的电磁理论有着深刻的矛盾。按经典电磁理论,电子绕核转动具有加速度,加速运动着的电荷(电子)要向周围空间辐射电磁波,电磁波频率等于电子绕核旋转的频率,随着不断地向外辐射能量,原子系统的能量逐渐减少,电子运动的轨道半径也越来越小,绕核旋转的频率连续增大,电子辐射的电磁波频率也在连续地变化,因而所呈现的光谱应为连续光谱。
由于电子绕核运动时不断向外辐射电磁波,电子能量不断减少,电子将沿螺旋形轨迹逐渐接近原子核,最后落于核上,这样,原子应是一个不稳定系统。实验事实:原子具有高度的稳定性,即使受到外界干扰,也很不易改变原子的属性;且氢原子所发出的光谱为线状光谱,与经典电磁理论得出的结论完全不同。
2)原子核的能级,是原子核所处的各种能量状态。它们直接反映核子间的相互作用以及原子核多体系统的运动规律。目前对于核能级的性质已有了一定的理解,特别是对低激发能级的性质已有了较好的理解。能级的标定:原子核能级的性质决定于核子间的相互作用,后者主要包括强相互作用(即核力)及电磁相互作用。在一个多体系统中,粒子间的相互作用所具有的不变性,能为这个多体系统提供了好的量子数。
由于核力和电磁力都具有转动不变性及空间反射不变性,所以角动量I和宇称π都是原子核的好量子数(即守恒量量子数),它们是除能量以外标定能级的最基本的量子数。此外,核力还较好地满足同位旋空间转动不变性,但电磁力不具有这种不变性。所以在后者所起的作用不大的情况下,例如在轻核中,同位旋T仍是一个近似的好量子数,用它来标定能级是有意义的。能级的激发性质从原子核的衰变、反应性质和核结构理论可判定某一能级的激发性质。典型的激发有两类:一类是单粒子激发,如奇核子从一个单粒子态跃迁到另一个单粒子态。另一类是集体性质的激发,它是由许多单核子激发的相干叠加而成的激发。
玻尔在1913年提出了自己的原子结构假说,认为围绕原子核运动的电子轨道半径只能取某些分立的数值,这种现象叫轨道弦的量子化,不同的轨道弦对应着不同的状态,在这些状态中,尽管电子在做高速运动,但不向外辐射能量,因而这些状态是稳定的。原子在不同的状态下有着不同的能量,所以原子的能量也是量子化的。
在正常状态下,原子处于最低能级,电子在离核最近的轨道弦上运动的定态称为基态;原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级,电子在较远的轨道上运动的定态称为激发态。一群氢原子处于量子数为n的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为:N=n(n-1)/2;辐射出的光的频率v由hν=E决定,其中h为普朗克常量。
3)但是探测器中捕获的撞击、散射、交换、吸引、排斥、衰变、嬗变和湮灭的基本粒子或粒子碎片粒子的质量谱,与粒子波动的光谱线系列的波长谱是相同的吗?也许玻尔他们当时给出的科学创建和发展,是分波动面或动量(或粒子质量)面进行的。这类似从两种角度θ摆置的同样弦图。
例如先说太阳系的弦图,这类似是无穷大∞,难以看清摆置的是椭圆面、双曲面、抛物面还是平面,就不去说它。这也类似相对原子系的波动面的角度θ的三角函数值系数为1,质量面的角度θ的三角函数值是0;但波动面的波长和动量面的质量则有对应性。这里有称为“三旋理论”新弦学的实践,其量子数质量谱公式也称“物质族基本粒子质量谱计算公式”。库马尔《量子理论》书中的巴尔末公式和玻尔对巴尔末公式转向量子弦论的再发现分析,可对比《三旋理论初探》、《求衡论---庞加莱猜想应用》两书。后者也得到了一种类似的结论:决定一个粒子在三旋规范夸克立方周期编码全表中的位置的是基本粒子量子数的弦数,而不是基本粒子的质量(能量或希格斯场)。量子数与量子弦性质相同,普朗克常数是量子弦的单位。这样原子系中的放射性元素,对应等价基本粒子系的超对称粒子现象就不足为怪;在当时的条件下,门捷列夫周期表的认识,就像初期物质族基本粒子质量谱公式一样。
4)如果把巴尔末公式λ=b[m2/(m2-n2)]中m和n看成链式量子数,那么m和n为何物?如果一个具体的基本粒子的量子弦数,是由三旋规范夸克立方周期编码全表中的位置,即就是它的基本粒子量子数决定的,而不是它的希格斯场的质量在作决定,那么这不也类似门捷列夫元素周期表中原子系的放射性同位素模式。这里m和n,就类似三旋规范夸克立方周期编码全表中激发态分类的代数的起点和终点位置。
如果说这也是受玻尔对巴尔末公式必需转向量子弦论的再发现分析的启发,那么玻尔确实也是在有意忽略卢瑟福的核式模型的原子核从旁经过的阿尔法粒子的任何影响,而把注意力集中在原子的电子量子弦数上。对应LHC中的质子对撞所产生的粒子能量,如何办?是否也应是由它和夸克中的量子弦基本振动模式所代替?
5)现在来看LHC测粒子中有没有局限性?我们认为,对LHC所产生粒子和它们的量子弦进行思考,注意的是解释质子粒子是如何与夸克中量子弦进行互动的理论,才会揭示测量LHC中粒子产生的真实结构,把LHC中产生的基本粒子分析转变到对量子弦式粒子的分析:所有粒子都是振动的基本模式决定,而不是粒子连续释放的。这种超弦说法,超越被奉为经典的标准模型的领域,架构了波动面的波长和动量面的质量有对应性和等量性,是连接了巴尔末公式和新量子数质量谱公式之桥;因为这很清楚,LHC是以某种方式受到量子弦论的调节。
巴尔末公式λ=b[m2/(m2-n2)]中,m代表电子跃迁从激发态起点的轨道弦层圈的编号,n代表电子激发态跃迁到落脚点的轨道弦层圈的编号。所以埃斯特伦发现并测量和分别取名为阿尔法、贝塔、伽马和德尔塔的四条光谱线,并不是元素原子的核外希格斯海能量层级轨道环圈的弦线,而是粒子激发态跃迁那段看不到的间断时空中的希格斯海能量弦的振动或波动。弦论使波粒二象性统一,光谱线使虚拟的弦模型得以间接的实在验证。所以玻尔挖空心思打造弦论,被卢瑟福说成:他们一起导演的量子弦化的原子,是思维对物质取得的一次胜利。
参考文献
[1][英]曼吉特?库马尔,量子理论----爱因斯坦与玻尔关于世界本质的伟大论战,重庆出版集团重庆出版社,包新周等译,2012年1月;
[2]王德奎,三旋理论初探,四川科学技术出版社,2002年5月;
[3]孔少峰、王德奎,求衡论---庞加莱猜想应用,四川科学技术出版社,2007年9月;
[4]王德奎,物质族基本粒子质量谱计算公式,大自然探索,1996(3);
[5]G?Feldman.、斯坦博格,物质族的数目,科学(《科学美国人》中文版)1991(6);
[6]陈蜀乔,引力场及量子场的真空动力学图像,电子工业出版社,2010年7月;
[7]][英]安德鲁?华生,量子夸克,湖南科技出版社,刘健等译,2008年4月;
[8][美]布赖斯?格林,宇宙的结构,湖南科技出版社,刘茗引译,2012年4月。
 
 
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