统一物理学理论-姜放-发言稿.ppt
自我简介姜放：1963年6月生于辽宁省沈阳市,出身无线电世家，7岁学习无线电，无线电爱好者。1981年毕业于沈阳一中，1985年毕业于中国人民解放军电子工程学院，雷达工程系。2002年中国科技大学研究生院,通信与信息系统专业研究生进修班结业。1985-1998在研究所从事雷达及光电科研工作，1998-2008分别在朗讯科技、摩托罗拉等国际著名企业从事无线电科研工作。少年时期即对电子的构成、空间的“真空”、UFO等未知事物极其感兴趣，揭开宇宙的奥妙成为终身的梦想。“构造宇宙的空间基本单元统一的物质与统一的力”一文，就是作者基于近30年的思考积累以及40年的无线电实践经验基础上，结合当代最前沿的科技和实验的发展尤其是宇宙微波背景辐射这一伟大发现，探索性的揭开了宇宙统一的物质属性以及统一的物理规则的奥秘。,第一章 宇宙空间基本单元的历史背景及假说第二章 宇宙空间基本单元与宇宙暗物质候选者-轴子第三章 宇宙空间基本单元与电子的合成第四章 宇宙空间基本单元与中微子第五章 1595819个空间单元的集合与夸克、介子、粒子的构成第六章 空间单元的集合构成质子、中子的假设第七章 空间基本单元与原子合成第八章 质子和空间单元素数集合能量的康普顿波长与玻尔半径第九章 电究竟是什么?电依然是质子能量的延伸第十章 磁究竟是什么?磁依然是质子能量的延伸第十一章 核力-从空间基本单元理论的统一的电磁力公式中推演第十二章 万有引力-从空间基本单元理论的统一的电磁力形式中推 演第十三章 统一的物质与统一的力,今天的话题 由于物理学自身的统一贯穿着整个物理学体系 所以时间有限今天只讲2个统一题目-第一二章节的题目,统一物理学理论之-2.725k空间背景辐射,空间基本单元与暗物质2.725k空间背景辐射,空间基本单元 与电子构成 姜放EMAIL:QQ:1349471538博客:http:/,第一届物理科学研讨会,宇宙空间存在2.725k的微波背景辐射 遵循这个线索,我们发现了当代物理学的自身的成就本 身就证明了宇宙物理学理论的统一性,这个统一性包括:物质的统一和力的统一 今天介绍物理学统一于空间基本单元的2个章节,宇宙空间微波背景辐射尽管人类历史中有很多的宇宙构成理论，但是最著名的理论仍然是近代的“宇宙大爆炸理论”，这个理论是由俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。该理论认为：宇宙开始于高温、高密度的原始物质，最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降，宇宙开始膨胀。随着温度和密度的降低，宇宙早期存在的微小涨落在引力作用下不断增大，最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。如果宇宙起始于某次大爆炸，这种爆炸理应在宇宙太空中留下某种遗迹，大爆炸的遗迹果真被找到了。1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特威尔逊(Wilson)在一次检测天线噪音性能的实验中偶然发现了太空中存在波长为7.35cm的微波辐射，并且是一个各向同性的讯号。这个信号既没有周日的变化也没有季节的变化。这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射，对应到约为3K 的宇宙空间黑体辐射。彭齐亚斯和威尔逊也因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。根据1989年11月升空的宇宙背景探测者（COBE，Cosmic Background Explorer）测量到的结果，宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合温度为 2.7260.010K 的黑体辐射谱 继COBE之后，比COBE角分辨率高近70倍的WMAP（Wilkinson Microwave Anisotropy ProbeNASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）于2001年进入太空，对宇宙微波背景辐射进行更精确的观测，WMAP测量到的结果显示宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合温度为 2.7250.002K 的黑体辐射谱，因此WMAP的功劳在于清晰地确认了COBE的成果。见下图，我们的理论就从这个实验结果开始。,空间存在2.725k背景辐射,说明宇宙空间存在物质及 热运动,我们称之为空间基本单元.,宇宙空间的物质属性尽管物理学界还没有科学的确定宇宙空间及构成宇宙空间的最基本单元是什么？但是我们可以先总结已经被人们确认的宇宙空间的属性：1,宇宙空间是物质的：由于光、电磁波、引力均由空间传播，所以宇宙空间一定是某种性质的物质，这一点在现代物理学中已经没有异议了。2,宇宙空间自身存在2.725K的辐射（除粒子性的辐射外）：由于辐射是物质热运动的一种直接表征，这也说明了空间的物质属性。根据以上描述的宇宙空间所表现出的物质属性，我们假设存在这样的宇宙空间的基本单元体，并由这种基本单元体构成所有宇宙中的衍生物质，小的如电子、质子、中子、中微子等基本粒子，大的如行星、恒星、星系、黑洞等，当然也还要包括我们苦苦寻找的暗物质等等。居于这种假设，我们自然就会联想到（或确认）宇宙空间存在相当于2.7k左右的电磁辐射就是由于这种宇宙空间基本单元的运动引起的。类似于空气分子的运动导致声音在空气中的传导，由此，我们进一步假设，空间单元的运动导致了光、电磁波、引力在空间的传输，由于它们在空间传播的速度都是光速，就自然而然的引起我们这样一种假定：空间单元的运动速度也是光速。,宇宙空间基本单元理论根据上一节推理，我们基于基本的物理学常识和经验，做出以下三个假设：假设1：宇宙空间是物质的并且存在基本单元体，我们称为空间基本单元(以下简称空间单元)，这种空间单元体以不同的能量状态形式构成了宇宙的所有形态的物质,并假定空间单元处于基本能量态的质量(确切的讲是能量的等效质量)为。宇宙空间是物质的，这一点很早就已经被现代物理学所认可，但是一直没有任何学说和理论试图给出明确的空间基本单元的量化值和确切的理论依据。假设2：由于这种空间单元的热运动（或其它形式的能量交换形式），导致宇宙空间有2.725k(实际测量值)左右的电磁辐射。既然我们认定宇宙空间微波背景辐射源于宇宙空间，同时我们的理论也认为空间存在基本单元，所以我们自然而然推论，这个宇宙空间微波背景辐射源于宇宙空间基本单元。假设3：空间单元的运动速度(均方根速度，之所以采用均方根速度的原因在于：均方根速度是能量传递的速度)或能量交换速度为光速：（基本光速C=299792458m/s）。由于均方根速度(root mean square velocity)是空间单元运动速度平方的平均值，可表示空间单元的平均动能。,基于以上三个假设，由经典的气动理论的粒子运动速度(均方根速度)与温度的关系有（见:Physics：Calculus，Eugene Hecht，p525）：,其中c=299792458m/s，K为波耳思曼常数，m0为空间单元的等效质量。由此而来，我们就有了由宇宙微波背景辐射测量结果以及经典的分子热力学理论推导来的宇宙空间单元的等效质量：,其能量折合电子伏为:,kg,图1-2 空间基本单元想象图,想象中的空间单元形态或许更近似于当代物理讨论的弦或类球型的形态，其等效质量1.255827668*10-39Kg,约0.704467meV。空间基本单元的质量与形态同空间单元的能量状态是直接相关，并且处于基本能量态的空间基本单元不具有自旋角动量属性。,宇宙空间基本单元与宇宙暗物质候选者-轴子,现代宇宙物理学发现：我们的宇宙可见物质仅仅占总宇宙物质的4%左右，大概96%的物质是不可见的，也称暗物质、暗能量,物理学界展开了大规模的暗物质搜索工作。轴子作为暗物质最有可能的侯选者，吸引了全世界物理界的关注。轴子(axion)的概念是在70年代为了解決量子物理中CP守衡问题所提出的一个假设粒子。其最简单的模型是：预测存在一种自旋为零的、叫做“标量”的粒子（“Scalar”articles”）的基本粒子。如果真有轴子存在的话，那么轴子应该是不带电荷、跟強作用力及弱作用力的耦合极弱同时质量极小。但是轴子被认为在强磁场下可以与光子耦合进而改变光子的偏振方向。这个性质被用来作为寻找轴子是否存在的检验方式。,由空间基本单元理论：空间基本单元是包括光波在内的所有无线电波的载体，当这个载体发生偏转和扭曲时势必影响到载波的属性。由此可见,轴子的概念(自旋为零、标量的、不带电荷、基本粒子等)与本文的空间基本单元的假设属性完全相同。,寻找轴子的实验数据-PVLAS和BFRT实验目前在全世界几十个搜索轴子的实验中，最著名的有意大利的和美国与意大利合作的实验，其基本原理是：将一束直线偏振的激光照射到一个具有強磁场(磁场强度为2-5.5T)的真空中，然后观测激光穿越磁场后的偏振变化并根据这一变化来测量暗物质的质量。,1993年美国物理评论(Phys.Rev.D47，1993)3707-3725，发表的BFRT(Brookhaven-Fermilab-Rochester-Trieste)的轴子质量(以能量形式表示)的实验测量结果为:0.8meV，详细实验数据见图2-2。,2005年第9届天文粒子物理国际会议(TAUP)上发表的PVLAS 的轴子质量(以能量形式表示)的实验测量结果为:0.7meV2meV,详细实验数据见图,图2-2和图2-3 摘自于:A.Ringwald,“Axion interpertation of PVLAS Data”,TAUP 2005。综合BFRT和PVLAS二者实验得出的轴子质量（能量）范围为：0.7meV2meV&0.8meV 可以得出同时满足BFRT和PVLAS实验结果的轴子的质量（能量）范围为：0.7meV0.8meV 而基于空间基本单元理论推导出的空间基本单元的质量（能量）为：m0=0.7044677meV,一个是依据宇宙微波背景辐射测量结果以及经典的分子热力学理论而推导来的宇宙空间基本单元等效质量，一个是在利用现代高科技的众多实验中寻找空间最基本暗物质轴子的质量结果。空间基本单元与轴子二者不仅仅相关属性一致而且双方质量(能量)在小于0.1meV的范围相接近，不能说这仅仅是一种巧合。,空间基本单元与电子的合成,除轴子外，我们还需要找到更多的证据来证明空间单元的存在及其质量的合理性。就我们所知的，宇宙空间可以直接以光速传播的就是光波（电磁波的一种）、电磁波。而发出这种波的物质就是电子，并且只有伴随着电子的运动才产生光波。电子质量为：kg，电子应该是宇宙中最普遍、最简单的、能量最低的稳定粒子。电子与空间的密切程度以至于狄拉克把空间设想为电子海，在施加能量足够大的情况下，电子可以由空间激发产生。同样正负电子湮灭时放出光子（目前物理界的称谓），如同声音在空气中传播一样，其实光子就是空间基本单元的波动的表现。令为电子半径，则根据据经典物理得出的电子半径为：电子康普顿波长：由于我们提出空间基本单元的假设，就是认为：存在这样的基本单元，它构成宇宙的一切物质。,假设4:电子也是由空间单元组成的。鉴于正负电子湮灭时，仅放出光子，并没有其它物质出现（经典物理理论是这样认为的），基于我们的第三个假设：空间基本单元的运动导致了光的传播（目前称光子），我们可以依此解释正负电子湮灭时，释放了大量的具有电子自旋角动量属性的空间单元。因此这些空间单元必然具有与总释放能量相对应的波动即光波。这个假设也同时导致了我们不得不推出的第五个假设。,假设5：空间单元的半径（或者说空间单元受激发后可构成的最初级的稳定体的半径）接近（受能量影响，空间单元体积有变化可能）或同经典电子半径相同。这样提出的原因也很简单,经典电子核是空间能量最低的、最稳定的核，当然电子内部是没有核的结构的,这里所讲的电子核是指电子中心区域的空间(也就是经典物理学所谓的电子半径区域)。并且既然物理学认定为空间中也可以激发出电子，那么构成电子的核半径也应该与空间基本单元(受激发的空间基本单元)相关，即：电子的核心也应该就是一个完整的空间基本单元。当然这一核心的尺寸也会因为受到更大的能量影响而变化。,空间单元受激发后可能构成的最小稳定体(想象图)空间单元的自旋使其具备类球形的体积并接近等于经典 理论中的电子核半径,如果空间单元是构成宇宙所有粒子（物质）的基础的话，电子也应该是由空间单元构成的。并且是最首先容易构成的稳定团体。由于电子能量较小,我们在不考虑空间单元体积受电子的能量密度影响而变化的情况下，电子的空间能量密度(以电子的康普顿波长为半径的球形体积与电子能量比)同被激发后的空间单元的能量密度(空间单元体积与空间单元的能量)之比应该相等。既：电子与被激发的空间基本单元应该有相同的空间能量（质量）密度。,638327600个空间基本单元构成电子,638327600个空间基本单元构成电子,由于电子的康普顿波长和经典电子核半径精度均为:根据这个体积比在精度上接近整数这一结果，我们有十分的理由确定电子体积与空间基本单元体积比为638327600，即：电子可以认为是由638327600个被激发的空间单元组成的，经过能量激发的空间单元半径为：同时 的整数性也支持假设1、2、3、4、5的成立，并且这一整数性结果似乎揭示了一个更大的秘密，我们来看：由空间背景辐射推导出的空间单元的质量：,和同用体积关系推导出的空间单元的质量：,是在同一个数量级别上，并且有极大的相似性。两者的相对误差仅为:12%,基态空间基本单元构成电子还需要内稟自旋能量,基态空间单元增加自旋后的总等效质量与由电子体积关系推导的构成电子的空间单元的质量相对误差为：,由于宇宙空间背景辐射（2.7250.002K）的精度也是在数量级上，所以上述精度是合理的并足以说明假设4的合理性,既电子是由赋予了自旋功能的空间单元组成的。,电子分解成空间基本单元（类球形态）后，空间基本单元辐射温度示意图,http:/,所讲内容全部摘自作者的书构造宇宙的空间基本单元-统一的物质统一的力.并以下连接中可以看到,
