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科技创新 视界物理

四种力的统一

在物理学中,存在四种自然作用力:引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用。爱因斯坦毕生希望将四种力统一起来,实现大一统理论,但是局限于时代的限制,他没能完成。后来在量子力学体系中,除了引力之外的三种力通过对称性破缺机制,被统一了起来。但是,引力却一直没能跟电磁力统一起来。

在漩涡时空场的模型中,四种作用力都可以在漩涡场中得到统一,他们只是漩涡场的分量作用在不同的尺度上而已。所有的力本质上都是几何的微分分量。下图是漩涡场形成的时空扭曲,也就是挠场。



图1: 漩涡的挠场和力的形成

在漩涡场,或称为挠场中,存在两种原始的信息力,即向内聚焦和向外辐射的两种螺旋力。这两种螺旋力在古籍中被成为原力、普拉纳(Prana)等,也被称为爱和斗争的力量。

挠场的螺旋力,或者叫爱和恨的原力,在径向的分量就形成了引力;而横向的分量,则形成了电磁力,并产生了横波的光。在时间观察者的文章(及论文)中,我们阐述过,所有的力都是观察者在观察几何的过程中而形成了空间和时间信息,时空的微分形成了力的分量。经过时空方程的计算,漩涡场中向心加速度公式如下:

其中,rs是中心黑洞半径,f是在观察者观察黑洞的频率,等于光速除以观察者距离中心的半径距离。向心加速度a表现为引力。

时空观察者在漩涡场中看到的横向分量,表现为漩涡在该处的角速度,其计算值为:
其中,ξ为能量参数,由黑洞大小决定。r是观察者距离中心的半径距离。角速度造成了自旋,以及光的激发。

在电子层面,电子的质量半径和电荷半径产生了分化,如下图:漩涡场引力经过宇宙精细结构常数α分化后,形成了电荷,从而产生了电磁力。


其中,a0是玻尔半径, λe是电子的康布顿半径。基本电荷的这些半径都围绕着α常数形成精妙的比例关系,因为几何分量造成了引力和电磁力的分化。引力和电磁力的本源是一致的,都是漩涡场运动造成的,两者的区别在于前者是径向分量,而后者是横向分量。两者的数值差精确等于精细结构常数的倒数,137倍。这是引力和电磁力的统一关系。

当我们把漩涡场动力学公式用在核子尺度上的时候,也就是采用质子或中子的半径,我们得到在核子尺度上的向心力大小。这个核子层面的向心力等于强相互作用。原来,引力和强相互作用是同一种力,它们之间的区别仅仅在于尺度不同而已。这就是引力和强力的统一关系。

距离 r 倍数于
  rp
观察频率
 f=c/r (Hz)观察
向心加速度
 a=rsf2/2 (m/s2)
库伦力
 F=kq2/r2 (N)
电磁排斥加速度
 a=F/mp (m/s2)
引力/电磁力比率

比率/2
 
(精细结构常数 α-1 )
0.5
7.1274E+23
2.1367E+32
1304.0
7.7963E+29
274.07230
137.03615
1
3.5637E+23
5.3419E+31
326.0
1.94907E+29
274.07230
137.03615
1.1887
2.9979E+23
3.7803E+31
230.7
1.37932E+29
274.07230
137.03615
1.5
2.3758E+23
2.3742E+31
144.9
8.66255E+28
274.07230
137.03615
2
1.7819E+23
1.3355E+31
81.5
4.87269E+28
274.07230
137.03615
2.5
1.4255E+23
8.5470E+30
52.2
3.11852E+28
274.07230
137.03615
3
1.1879E+23
5.9354E+30
36.2
2.16564E+28
274.07230
137.03615
4
8.9093E+22
3.3387E+30
20.4
1.21817E+28
274.07230
137.03615
5
7.1274E+22
2.1367E+30
13.0
7.7963E+27
274.07230
137.03615
6
5.9395E+22
1.4839E+30
9.1
5.4141E+27
274.07230
137.03615
7
5.0910E+22
1.0902E+30
6.7
3.9777E+27
274.07230
137.03615
8
4.4546E+22
8.3467E+29
5.1
3.04543E+27
274.07230
137.03615
9
3.9597E+22
6.5949E+29
4.0
2.40626E+27
274.07230
137.03615
10
3.5637E+22
5.3419E+29
3.3
1.94907E+27
274.07230
137.03615
表 1.1 质子的漩涡场引力和库仑力的比较

上表展示了质子半径上的漩涡引力计算,它与强力的大小是完全匹配的。而且,这个强力/引力的大小,又是电磁力的137倍,等于精细结构常数的倒数。

综合起来,我们得到结论:引力和强力是一种力,区别仅仅在于宏观尺度和微观尺度上的不同表现而已。它们都是电磁力强度的137倍。而电磁力和弱相互作用是统一的,那么,四种力都在漩涡场中得到了统一。四力合一。


为什么我们以前以为引力非常微弱呢?在经典力学中,引力为什么会表现出来远远小于强力,不可同日而语?这个疑惑源于对质量的感知概念的误解。原来,中心黑洞的质量M和从外部测量粒子所感受到的质量m是成反比关系。这个反比关系造成了引力和强力不可调和的假象。

 
图 3.1观察不同大小的两个粒子

经过论证,黑洞质量M与外部感知质量m的关系如下,其中ml为普朗克质量:
以前,我们没能理解引力和强力是同一个力的原因,正是不知道上面这个质量感觉的反比关系,造成了我们的错觉。

如今,经过漩涡场的计算,四种力得到了统一。


2022-02-11 08:13
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