第八部分   物理学4种力的来源

 

  四种力的统一是物理学界追求已久、梦寐以求的事，本部分从几个参照系及新的物理概念阐述力的来源和自然界普遍存在的现象，并着重用统一场论分析力来源于运动，或力与运动同时存在于交换的特点，为4种力的统一和理解打下基本的物理属性。最后，在阐述黑洞定律的论述里指出4种力来源是不同量化黑体运动产生的结果。

  在物质结构里指出引力来源于地球内量化黑洞的运动。核力、弱力来源于原子黑体的运动，电磁力来源于电子的集合运动。而且这个运动是相对于宇宙中心的运动。对这几个力所对应于不同黑体运动所产生的关系要看完后面的黑洞定律、物质结构、宇宙中心模型等章节后，才能给出整体深刻的理解。本部分只为所有力来源于运动提供自然属性的基本关系。

 

              8.1   物理学4种力的来源、力与九维空间的关系

 

  力与运动互为来源，这是贯穿于本书的一个基本点。因此有经典的四种基本自然力都是来源于运动。而这个运动要以整个宇宙同步场的相对运动为参考系。力和运动的不可分割就如时空的不可分割，而力、运动、空的不可分割是实体宇宙的基本属性。因此，力和运动不可分割被包含在力、运动、空不可分割的具体九维空间之内。

  在第12节里已经对万有引力有较详细的说明。至于电磁力、强力、弱力也在书中也有过简要陆续的分析。关于电磁场的电力和磁力是等效于力场和运动场。只要选择好参照系，结合经典的电磁学理论和众多的电磁实验不难得出电磁力源于电子运动的结论。因此，本节着重用统一场理论和方程对强力和弱力的基本机理作简要的介绍。

  宇宙空间三个存在性具体参量是 、 、 ，物理统一方程是在吸收和总结经典理论，分析前人的经验和方法，细致观察事物的普遍特性,并借助现代科学实验的结果和新的理论，勇敢地先舍弃经典方程，创造一整套全新自洽的体系。但仍然要吸取前人好的研究方法、加入合理创造的同时要经得起时间和实践的验证。

  根据普适定理，在不同系统可以作相应的普适等价定义。对物质质点统一场的理想方程式模型（18）式 = 进行经典变换并列出任意点力的简图如下。

                               =                       (6.4)

                                       =                   

                                                             

                                                        

                              图8.1a

上式、图表示一无限小的理想(粒子体积忽略不计，整体同性质且不带自旋运动，自旋时 和 要用微分几何处理)粒子整体运动时所产生的任意点对称力场,该方程的几何模型是3维球坐标。宏观的由万有引力现象，微观的由氢的电子云图，及空间反演不对称的实验可以推出。任一点 的方向是指向运动着的粒子(关于 的指向有更多的实验和理论来证明，理想模型场 的指向总与运动方向无关,光子另文分析），实际的粒子是理想粒子的几何积分，积分的结果必然存在不同自旋粒子的力场有不同的有向性。也由此得出“质量的方向性”问题。因为粒子由物质组成、自旋运动存在着不确定性,也即质量的指向也存在不确定性，因此有近代物理学的一系列描述：能级、轨道、势阱、不确定性关系（测不准原理）、波粒二性、薛定谔方程、波函数原理、乃至Yang-Mill的质量缺口。力场的有向性就是质量的有向性,它的数学模型可以和数学的弦论或波函数有某些概率、统计方面的衔接。物质有向性以极端方式存在的实例是磁性体。公式(6.4)的模型也是在上文提到的从微观、具体的方式来证明数学千禧难题之5：Yang-Mills存在性和质量缺口的基本模型。宏观、微观及科学的互通性在这里得到有效的统一。有趣的是，这个力场 = 与人类定义的经典时间 = 在形式上竟然是倒数关系。因此，统一的关系与力等效于加速度 = ；这些等式变换需要在合适的参照系下取得一致的等价，这里暂不分析。

  上面已经提到，力场是与运动的粒子或物质同时存在、同步运动的。这也是物质存在的另一个基本属性,也是物质运动的一个必然属性，也类似于量子力学所提到的内禀特性。再这里力场被认为是一种非粒子“势力”的自然属性。方程（18a）是宇宙3个存在性具体物理参数在宇宙参照域内的存在、统一关系式。然而，宇宙的复杂在于巨量粒子运动场的叠加性和各种粒子的自旋、形态所产生的力场叠加的复杂性，这种复杂性的精确度是人类目前的科技难以达到的。或许根据这个新的存在性原理可以设计出更高精度的仪器设备来为人类的科学实证服务。

  由力的叠加原理可以推论出宇宙任一点的向量合力场:

                          =                          (6.4h)

存在性的合力场是万有引力、重力的来源,也是人类对物质用抽象的名词“质量”描述的来源。就像人类用抽象的名词“时间”来描述运动中的空间一样。所有的经典公式都是方程（18b）的逼近、叠加和抽象的变形描述。由粒子的运动 及同时伴随的场 的即刻不同量级将产生一系列从牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、粒子物理、量子学、热力学及所有物理学的逼近关系式和理论。一切物理的有关统一方程模型和经典方程的逼近联系方面将另著专辑介绍。对理想方程（6.4）更进一步的现实逼近。微观的，可以给出实际粒子用极坐标表达的关于存在性参量的物理统一的现实方程式模型如下：

                     =K              （8.1a）            

                    =K              （8.1b）

                                         

                                      

                                  

                          

 

                             图8.1b

上式K为运动粒子v关于动态形体的积分常数。当K值为1，是理想标准方程，为常数时，是稳定的物质。而放射性、核聚变、核裂变、衰变、核反应等情况发生时K是变量。可以和量子理论取得一致的规律性。

  在宏观表达方面，对上式进行从小到大的叠加，将从粒子模型叠加到宇宙天体,该模型仍然与牛顿定律，麦克斯韦电磁理论等经典公式的结果能在普适定理的参照系变换下取得统一的规律。在这里采用笛卡儿3维随v改变的动态坐标系,z轴指向叠加重心(图略，不指向运动体重心坐标系一般公式表达不在这里展开),其公式表达如下：

                            =K                               (8.1c)

  =K =K =0  （ ， 强力的数学表达）    (8.1d)

 

           =K =0  （ ， 弱力的数学表达）      (8.1e)

上面某点力场的3个式不存在加速度问题，所以 、 恒为零。它和第1部分的固有时间、水平时间、垂直时间是有相对应的联系，关于这个问题及一些方程式的推导另有专稿用数学来理论。当这个场内有新的物体时，两个物体产生的力场发生相互作用。发生在实际的物体上，这就是牛顿著名万有引力来源的内部机理，前文已经推导过。牛顿把力场的叠加 = 等效为万有引力及抽象的质量是一种粒子集合的宏观整合。而不同组成的物质有不同的力场，不同的（相同）物质在相同的（不同的）力场有不同的引力。可以认为，这些微观的问题都在系统内被叠加处理。如磁铁是一种可测性很强的极化力场，在量上是远远超过普通物质的力场值，应用万有引力公式对2块磁铁来运算肯定不适合，因为万有引力的引力常数是恒值。说明万有引力公式没有考虑磁性物质这种内部运动对外部的不同力场情况。然而，用公式（8.1c）用自旋极化运动与力场的存在同时性就可以揭示力场的合力为磁力，对可被极化物的场力和不被极化的场力有巨大的差别，这种差别可以通过常数K值的不同给以体现。总之，磁力是运动有向性（电荷运动）极端的表现。统一方程式（6.4h）叠加不仅能和牛顿3大定律及经典力学相容，也能给予电磁力、强力、弱力的统一关系，并且能揭示了经典力学、万有引力的内部机理。

  前面简要的阐述了统一方程与牛顿经典力学的相容性，下面简要谈谈统一方程与麦克斯韦电磁理论的统一相容关系及与经典力学的差异特点。

  统一理论认为，粒子或物质运动与场同步、同时。因此，容易理解电子流通过导线或通过任何媒介将有力场与之同步，这个动态的力场就是磁场。磁场与力场本质上是一致的，区别在于磁场的力度、方向性的强度明显高于一般运动的物质产生的力场，这是磁体内部自旋方向的一致性引起的，而一般物质的基本粒子自旋的不一致，场在内部相互抵消，整体静态力场很小而已。磁体内部自旋运动和磁体整体宏观直线运动的两个运动的力场相互切割,结果产生相互垂直的力场,也就是我们经典的电磁场。两者的差别在于普通的力场是近似于中性的粒子流，力场没有极化现象。而电子或离子运动是带电荷的运动，也即带自旋的离子流,流速场切割自旋场,力场取得最大的极化及垂直交互传播。也就是我们通常认识的电磁场或电磁波及电磁感应理论。极化是粒子运动在方向、速度上的极端，通常被称为磁场。本质上仍然是运动和场的同存。地球自转和公转在不好的天气（相当于形成闭合导体切割磁力线）产生雷电也与这电磁运动的交换特性有关。这样，力场的运动方式和电磁理论也是相容的。统一理论同样揭示了电磁理论的基本内在机理。仍然是运动、与运动同步的场产生电磁转换和电磁力是最根本的物理事件。

  最后，谈谈这个统一理论对强力和弱力的统一关系。强力、弱力是在实际的粒子上被定义的。由于实际粒子运动是含有粒子内部无限微分点 的自旋集合，因此，不存在 ， 的点，极端的当 ， 时，从(8.1d)、(8.1e)式可得 和 分别为强力和弱力，根据自旋的情况，强力构成核，弱力构成电子与原子核依存的稳定性。也即物质的稳定性，可以推论出，力场是构成宇宙所有物质的平衡和稳定。一但这种平衡被破坏，微观的现象是物质特性的整合、衰变、转化，及一切物理、化学现象。宏观的现象是星际的大爆炸或脱离其运动轨道，而地球的地震等自然灾害的发生也是力场的不平衡引起的现象。所有这些现象都是自然界在构建新的平衡。

  值得一提的是，经典的弱力指的是在粒子间的某些衰变、转化等反应的一种相互作用，是以“中间玻色子”的粒子作为传递媒介的。无论现代物理对强力、弱力的现象如何表征。通过式(8.1d)、(8.1e)理想模型来表达粒子相互作用模型，当 在取值适当时，总有与强力、弱力对应的关系。

  上面简要的描述了经典4种力的统一理论是建立在统一方程(6.4)式的3个物理具体参量关系式的分析上。这个关系式是宇宙物质运动的必然、普遍规律，也是对人类观察物理世界现实结果的归纳。它去掉了对物质运动的抽象参数，是一种对物理的实事、实时的描述。而由物质运动的即时性因此得出物质占空 、运动 与场 的瞬时共存性。宇宙一切事物的变化都是3个具体参数的交换，这种交换用几何描述就是九维空间宇宙，我们所处的地球表面体现的力、运动是两个常数维，因此，日常所见仅是空间三维可变的几何描述。由此可知，经典的守恒定律以宇宙为参照系在统一理论里也得到成立。这个理论将能揭示物理世界很多尚未得到完满解释的宏观、微观现象。