物理常数及时空本质

物理常数及时空本质胡良深圳宏源清有限公司深圳市罗湖区金田工业区D栋,518004摘要：引力是产生时空相对性的内在原因；引力越大，对时空相对性的影响越大。能量特征常数理论的三条基本公设：第一条：光速不变原理在所有惯性系中，真空中的光速都相同，与光源运动无关，并且是宇宙中的最大速度。C表示光速（一维空间速度），量纲是[L^(1)T^(-1)],是宇宙中最大的一维空间速度（物理常数）。3C表示三维空间光速，量纲是[L^(3)T^(-3)]，是宇宙中最大的三维空间速度（物理常数）。具体来说，最大的三维空间速度（三维光速）是一个常数,量纲是L^(3)T^(-3),大小是3C。第二条：普朗克空间普朗克空间是宇宙中的最小空间，是一个常数，量纲是L^(3).普朗克空间,用pV表达。第三条：能量特征常数能量特征常数(用uH表达),量纲是L^(3)*[L^(3)T^(-3)],是一个物理常数，大小等价于3*pVC，即3*upHVC。能量特征常数(uH)是最小的能量单元，等价于基本粒子的能量。关键词：普朗克空间，光速，能量，量纲，物理常数，对称性Pacs:03.30.+p;98.80.-k;04.60.Cf;11.90.+t;r05.45.Jn;06.30.Dr;06.30.Gv作者简介:男,总工程师,E-mail:[e-mail]。0前言量子化，对称性及时空相对性是理论物理学的三大基石。薛定谔方程有三大不足之处，与相对论不太符合，不适合应用静止质量为零的粒子及不能够描述原子光谱的精细结构[1]。狄拉克方程能够描述原子光谱的精细结构，并推导出电子的自旋量子数。推导狄拉克方程的过程，其系数方程是没有实数和复数解的，但是狄拉克想到了用矩阵解及采用一种待定系数法[2]。狄拉克方程在量子电动力学中也面临一些困难。但是，量子电动力学用相当复杂的数学处理解决了。狄拉克方程是基于薛定谔方程推导出来的。这两个方程的推导方法都是依靠数学类比和算符代换[3]。而具有普遍意义的物理方程应该是通过底层的公理基础完成的。1能量特征常数理论能量特征常数理论的三个基本公设：第一条：光速不变原理在所有惯性系中，真空中的光速都相同，与光源运动无关，并且是宇宙中的最大速度。C表示光速（一维空间速度），量纲是[L^(1)T^(-1)],是宇宙中最大的一维空间速度（物理常数）。3C表示三维空间光速，量纲是[L^(3)T^(-3)]，是宇宙中最大的三维空间速度（物理常数）。具体来说，最大的三维空间速度（三维光速）是一个常数,量纲是L^(3)T^(-3),大小是3C。第二条：普朗克空间普朗克空间是宇宙中的最小空间，是一个常数，量纲是L^(3).普朗克空间,用pV表达。第三条：能量特征常数能量特征常数(用uH表达),量纲是L^(3)*[L^(3)T^(-3)],是一个物理常数，大小等价于3*pVC，即3*upHVC。能量特征常数(uH)是最小的能量单元，等价于基本粒子的能量。能量特征常数将量子理论与相对论统一起来了。从偏微分方程角度来看，能量特征常数可用方程式表达为:2223***pxyzVCttt（1）或222**uxyzHttt（2）对于N个基本粒子组成的惯性体系来说,222***uxyzNHttt（3）该方程的右边体现为总能量；该方程的左边，体现了空间标量及波矢，体现了基本粒子的相互影响的综合效应。该方程完美体现了能量的量子化属性；体现了能量的对称性属性；体现了相对论的本质。根据不同的边界条件，有不同的解。对于二个惯性体系来说,第一个惯性体系(具有1N个基本粒子)可表达为:2221111***uxyzNHttt第二个惯性体系(具有2N个基本粒子)可表达为:2222222***uxyzNHttt而对于这二个惯性体系,相互间的影响可表达为:22222211122221(**)(**)xyzxyzNNtttttt如果这二个惯性体系复合为一个更大的惯性体系则有：22222211122212****()*uxyzxyzNNHtttttt从另一角度来看,222***uxyzNHttt等价于(**)*[(**)8]*uxyzxyzNHttt（4）该方程中，(x*y*z)实际上是该惯性体系的惯系体系空间。如果用V表达(x*y*z),即V（x,y,z)表达(x*y*z).则***/8(,,)uxyzNHVxyzttt（5）2能量特征常数理论的应用之一根据能量特征常数理论,方程，222***uxyzNHttt.在不同的边界条件，可演变为如下几种情况.第一种情况:三维空间在一个维度破缺，量纲为[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)]方程222***uxyzNHttt转化为：薛定谔方程，如果考虑另一个惯性体系引力场的影响，则转化为狄拉克方程.对于二个惯性体系来说,与量纲[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)]相对应的镜像量纲是[L^(3)T^(-1)]*[-L^(2)T^(-2)]*[-L^(1)T^(0)].这意味,量纲[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)],体现了动能属性,正电荷属性.量纲[L^(3)T^(-1)]*[-L^(2)T^(-2)]*[-L^(1)T^(0)],体现了负动能,负电荷属性.第二种情况:三维空间在二个维度破缺，量纲为[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*[L^(2)T^(0)]，方程222***uxyzNHttt等价于***/8(,,)uxyzNHVxyzttt转为万有引力方程。可见万有引力是超距的。量子纠缠本质上是微观的万有引力。对于二个惯性体系来说，与量纲[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*[L^(2)T^(0)]，相对应的镜像量纲是：[L^(3)T^(-1)]*[-L^(1)T^(-2)]*[-L^(2)T^(0)]。这意味，量纲[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*[L^(2)T^(0)]，体现正万有引力属性。而量纲[L^(3)T^(-1)]*[-L^(1)T^(-2)]*[-L^(2)T^(0)]体现负万有引力属性。第三种情况:三维空间在三个维度破缺，量纲为[L^(2)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*[L^(3)T^(0)]方程222***uxyzNHttt体现为自旋及体现了广义相对论方程的测地线.自旋体现了惯性体系的收敛性.基本粒子的自旋是最小惯性体系空间(普朗克空间)的自旋.第四种情况:三维空间没有破缺，量纲为[L^(2)T^(-1)]*[L^(2)T^(-1)]*[L^(2)T^(-1)]，等价于[L^(3)T^(0)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(-1)]，等价于[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-1)]*[L^(1)T^(-1)]。方程222***uxyzNHttt转化为：麦克斯韦方程。体现了惯性体系空间的发散属性.此外，与量纲[L^(3)T^(0)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(-1)]相对应的镜像量纲是:[L^(3)T^(0)]*[-L^(2)T^(-2)]*[-L^(1)T^(-1)]。这意味，量纲[L^(3)T^(0)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(-1)].体现动能属性。量纲[L^(3)T^(0)]*[-L^(2)T^(-2)]*[-L^(1)T^(-1)].体现负动能属性。具体来说,电磁波是动能及负动能时刻处于动态平衡之中。3薛定谔方程的推导方程222***uxyzNHttt等价于(x*y*z)*[(əx/ət*əy/ət*əz/ət)*8]=N*Hu.该方程中，(x*y*z)实际上是该惯性体系的惯系体系空间。如果用V表达(x*y*z),即V（x,y,z)表达(x*y*z).则***/8(,,)uxyzNHVxyzttt可见，该惯系体系（N个基本粒子组成）的惯性空间越大，则该惯系体系（N个基本粒子组成）的惯性体系三维空间速度越小。该惯性体系含有的基本粒子数（N）越多，则惯性体系的的三维空间速度越大。换句话说：N/V越大，则惯性体系的三维空间速度越大；N/V越小，则惯性体系的三维空间速度越小。例如：对于氢原子来说，原子由一个质子及一个电子组成。这样第一个惯性体系就是质子，具有相对的稳定性。而第二个惯性体系就是电子，可吸收（或辐射）光子。影响电子运动的因素有:第一：二个惯性体系之间的距离，即，质子与电子之间的距离。第二：二个惯性体系原来含有的基本粒子数量;即，质子含有基本粒子的数量及相应的惯性体系空间，电子含有基本粒子的数量及相应的惯性体系空间。第三：电子吸收光子的数量;当电子吸收M个光子而被激发时，激发态的电了含有的基本粒子数量是（N+M）。第四：电子自旋的速度。当由N个基本粒子组成的一个惯性体系（例如，电子）吸收一个光子时，222**(1)*uxyzNHttt当电子吸收二个光子时，222**(2)*uxyzNHttt基态的电子是由轨道子，自旋子及空穴子组成，含有三个基本粒子，即N=3。而处于激发态的电子（吸收了M个光子）是由（3+M）个基本粒子组成的。换个角度来看，对于电子来说，电子是由N个基本粒子组成的惯性体系；当电子吸收M个光子时，则有222**()uxyzNMHttt其物理意义是在某一时刻，在某一空间，找到电子的概率。而二个惯性体系（质子及电子）的平衡点是平均每个基本粒子占有的惯性体系空间相等。这样，在一定边界条件下，可推导出薛定谔方程。在经典力学中，质点的状态由r,p描写，其运动体现为牛顿定律；而量子体系的状态，由(,)rt表达，其决定(,)rt随时间的变化规律。由于三维空间在一维空间破缺，自由粒子的量纲为[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)]。根据方程：***/8(,,)uxyzNHVxyzttt自由粒子体现为平面波性质，Z是常数，从而**/8(,)uxyNHVxytt(/)()(,)ihprEtrtAe（6）将平面波（6）式分别对t及x.y.z求偏微商得：iEth（7）再将平面波（6）式对座标求偏微分商，可得222222222pxyzh（8）对于自由粒子，动能与动量的关系是：22pE（9）这样，自由粒子波函数的偏微分方程：222hiht（10）而,Eihpiht（11）单粒子体系的哈密顿量：2(,)2pEUrt（12）从而可得：薛定谔方程：22(,)2hihUrtt（13）4能量特征常数理论的应用之二根据能量特征常数方程式，2223***pxyzVCttt任何一个惯性体系具有三要素：该惯性体系的最小空间，量纲是L^(3），用Vs表达；该惯性体系的最大三维空间速度,量纲是[L^(3)T^(-3)]，用νL^(3)表达；该惯性体系含有的基本粒子总量,用N表达。该惯性体系能量大小是L^(3）*[L^(3)T^(-3)]，等价于Vs*νL^(3)；从而，Vs*νL^(3)=Vp*C^(3)*N从另一角度度来看，一个惯性体系具有三要素：该惯性体系拥有的实际惯性空间，量纲是L^(3），大小用V表达；该惯性体系拥有实际的三维空间速度,量纲是[L^(3)T^(-3)]，大小用ν^(3）表达；该惯性体系含有的基本粒子总量,用N表达。该惯性体系能量大小是L^(3）*[L^(3)T^(-3)]，则有：V*ν^(3）=Vs*νL^(3)=Vp*C^(3)*N或[