试谈统一场论建立不起来的原因

试谈统一场论建立不起来的原因     冷眼热风一百一十二    冯叙九    2018/10/15

我写完了上一篇文章"试谈万有引力的根源"(冷眼热风一百一十一)以后不知竟又想起为什么至今统一场论还没有建立起来,我最崇拜的科学家爱因斯坦奋斗一生最终也未能如愿以偿.我在前面的文章中曾把这个问题归结为马克思的绝对真理理论.当时觉得物理学统一场论建立以后似乎人类就达到绝对真理境界那种天真想法.那种天真想法自然可笑,我写完了上一篇文章后又有了新的想法.

近代物理学确认微观粒子之间仅存在四种相互作用力，万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力.近代物理的观点倾向于认为这四种基本相互作用是统一的，物理学家正在为建立大统一理论、超统一理论而努力.但是直到现在统一场论还没有建立起来,这是为什么?我们就来考虑这个问题吧.

首先要统一的东西它们必须有一样或一致才能统一,不具有一样性和一致性怎么统一它们?随便举个例子,牛羊和恒星能统一吗?当然它们都是物体,只把它们看成物体的话可能连三岁小孩都是知道的事,这算什么硏究它们的统一性.牛羊和猪狗是可以统一的,首先它们都是动物,甚至可用哺乳动物统一称谓它们.所谓统一场论这些场必须要有一样性或一致性,至少它们都是场!现在就来硏究它们是不是都是场吧.由于量子力学中的波粒二象性的关系,提到场和说粒子是一囘事.

首先我们就来看看我们最熟悉的人们用得最多的电磁场,与电磁场有关的就是电磁相互作用力.自然界的四种基本相互作用之一,简称电磁作用,即是带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用.电磁力遵循库仑定律,库仑定律是法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现的.这里一连两次提到带电粒子.电磁力随距离减小的规律与万有引力相似:当距离增大到原来的2倍时，它们减小到原来的1/4.在强度上它次于强相互作用而居于四种相互作用的第二位.在四种相互作用中，人们对电磁相互作用的基本规律最为了解.电磁相互作用和引力相互作用是长程力，它们可以在宏观尺度的距离中起作用而表现为宏观现象.

接着我们再来看看弱相互作用.弱相互作用力(又称弱力或弱核力)是自然的四种基本力中的一种.次原子粒子的放射性衰变就是由它引起的，恒星中一种叫氢聚变的过程也是由它启动的.弱相互作用会影响所有费米子，即所有自旋为半奇数的粒子.在粒子物理学的标准模型中，弱相互作用的理论指出，它是由W及Z玻色子的交换(即发射及吸收)所引起的，由于弱力是由玻色子的发射(或吸收)所造成的，所以它是一种非接触力.这种发射中最有名的是β衰变，它是放射性的一种表现.重的粒子性质不稳定，由于Z及W玻色子比质子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距离非常短.这种相互作用叫做"弱"，是因为它的一般强度，比电磁及强核力弱好几个数量级.弱力最早的描述是在1930年代，现在最好是用有作用距离的场来描述它，尽管那个距离很短.在1968年，电磁与弱相互作用统一了，它们是同一种力的两个方面，现在叫电弱力.这里提到弱相互作用是由W及Z玻色子的交换所引起的.那么W及Z玻色子是什么呢?在物理学中，W 及 Z 玻色子是负责传递弱核力的基本粒子.它们于 1983年在欧洲原子能研究中心(CERN)被发现的.

再来看看强相互作用力.最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用力，是质子、中子结合成原子核的作用力，后来进一步认识到强子是由夸克构成的，强相互作用力是夸克之间的相互作用力。强相互作用力最强，也是一种短程力。其理论是量子色动力学，强作用是一种色相互作用，具有色荷的夸克所具有的相互作用，色荷通过交换8种胶子而相互作用，在能量不是非常高的情况下， 强相互作用的媒介粒子是介子.强作用具有最强的对称性，遵从的守恒定律最多.强作用引起的粒子衰变称为强衰变，强衰变粒子的平均寿命最短，为10-20~10-24s，强衰变粒子称为不稳定粒子或共振态. 在各种介子中，π介子是最轻且最重要的介子.π介子发现时间为1947年.

最后应该是要看看引力相互作用力了.引力相互作用是自然界的四种基本相互作用之一,简称引力作用.引力作用是所有具有质量的物体之间的相互作用，表现为吸引力.规律是万有引力定律，更为精确的理论是广义相对论.

至此还得看看广义相对论了.广义相对论（General Relativity‎），是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法.这也就解释了为什么水星的轨道飘忽不定.在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相关系，其关系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）.

至此不知人们有没有从上述讨论看岀什么问题来?除了最后一项引力相互作用力外前面三项电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力是不是有一个共同点呢?那是什么共同点?这就是三项相互作用力都有各自的媒介子.电磁相互作用力的媒介子就是带电粒子,也可以说是光子或电磁波.弱相互作用力的媒介子就是W及Z玻色子.而强相互作用力媒介粒子是介子.那么引力相互作用力有没有媒介粒子呢?牛顿给岀万有引力定律时当然没有提到过媒介子问题.爱因斯坦的广义相对论只是将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空.但是广义相对论还预言了引力波的存在."引力波"(附录(7))一文一开始就说:2016年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器，已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。 2016年6月16日凌晨，LIGO合作组宣布：2015年12月26日03:38:53 （UTC），位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号；这是继 LIGO 2015年9月14日探测到首个引力波信号之后，人类探测到的第二个引力波信号。2017年8月17日，激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）首次发现双黑洞并合引力波事件，国际引力波电磁对应体观测联盟发现该引力波事件的电磁对应体。似乎万有引力相互作用力又跟前三种相互作用力有相似之处了.它们各自都有相应的传播作用力的媒介粒子或场.但就在同一篇文章"引力波"(附录(7))后面又说:相对论提出一百多年来，其“水星进动”和“光线偏转”等重要预言被一一证实，而引力波却始终未被直接探测到.从量子力学的波粒二象性说来引力波的存在必然存在引力子.引力子又称重力子我在网上从未看到它的存在报导.这就奇怪了,一些人观察到引力波却从没有人检测到引力子.不知读者知不知道还有什么实验证实它确实存在?

"万有引力"(附录(8))这篇文章写得很详细很长, 它在大统一理论一节的最后也说大星体的引力辐射是存在的:假如一个行星围绕恒星运动，恒星的旋转会伴随有引力辐射的发生，使得行星的运转轨道发生变化，其主要变化特征表现在行星运动周期的减小，如果行星的运动周期减小，那么就能说明引力辐射的发生.並还有实验证实:这一现象在1974年，被赫尔斯和泰勒二人所证实.他们对脉冲双星PSR1913+16进行观测，发现它们的公转周期变小率为(-2.40+-0.09)*10^-12，这个数值与广义相对论的计算符合的很好，广义相对论的预言值为(-2.403+-0.002)*10^-12，这一点充分证明了引力辐射的存在.这就是说引力场是存在的."万有引力"(附录(8))这篇文章最后还说:引力辐射的存在，意味着引力波在宇宙中是存在的，并且无所不在.同时也证明了引力波的媒介子引力子的存在.在此我倒要提岀一个外行人提岀的问题来:脉冲双星PSR1913+16公转周期变小率为(-2.40+-0.09)*10^-12是以我们地球年算的还是以别的什么算的?它们的引力辐射就这么厉害,引起的公转周期变小率这么明显.我们地球人居然觉察得岀来?通过这些论断，可以证明引力子在宇宙中是必定存在的，只不过我们无法探测到.引力子的无法探测性，其实并不影响我们寻求量子引力理论，因为量子引力理论建立的基础是场，而不是粒子.引力子能不能得到证实不是最关键的,现在又岀现了另一个根本性问题,那就是引力的传播花不花时间?"万有引力"(附录(8))这篇文章在最后又叙述了中国科学家测得引力传播速度这个问题.经过10多年的持续探索，中国科学家在世界上成功获得"引力场以光速传播"的第一个观测证据.专家介绍说，根据牛顿定律，太阳即使不跟地球接触，也可以对地球施加引力作用.牛顿的万有引力定律表明，引力传播是一种超距作用，引力可以在瞬间传播至任意远处.根据牛顿定律，太阳即使不跟地球接触，也可以对地球施加引力作用,但牛顿本人对这种超距作用并不满意.牛顿在1693年2月25日写给本特利的信中这样说道:"一个物体可以不借助任何其他东西穿越虚空距离而作用于另一个物体，物体通过虚空进行彼此间作用和力的传递，这对我来说是很荒谬的.我相信，任何有足够哲学思维能力的人都不会沉溺于此."而爱因斯坦则也认为牛顿的超距作用应该放弃.

讨论到这里使我不解的是中国科学院地质与地球物理研究所硏究成果是证明万有引力为超距作用即引力传播是不需要时间的.而"引力场以光速传播"还是需要时间的."万有引力"(附录(8))一文怎么又说中国科学家在世界上成功获得"引力场以光速传播"的第一个观测证据並且跟引力子联糸在一起?"超距作用"(附录(9))一文却是这么叙述超距作用的:在物理学里，超距作用(action at distance)是物理学史上出现的关于作用力及传递媒介的一种观点.这一观点认为，相隔一定距离的两个物体之间存在着直接、瞬时的相互作用，不需要任何媒质传递，也不需要任何传递时间.上面这些叙述不是自相矛盾吗?到此我倒觉得我在上一篇文章"试谈万有引力的根源"(冷眼热风一百一十一)一文中以物质对立统一的两面,即质能的对立统一来讨论万有引力的本原完全避开了引力的传播时间也根本不需要什么媒质传递问题是真正的超距作用.

引力相互作用跟其它三种相互作用到底有什么区别呢?首先其它三种相互作用作用范围只在它们各自作用范围内才起作用,尤其是强相互作用力力程最短只在強子内部或強子之间起作用.引力相互作用力是最弱的,可它的作用范围却是最长的最广的,它覆盍了整个其它三种作用力范围外还到达整个宇宙.只是它的力最小,在原子及原子核内部都比不上弱相互作用力更比不上强相互作用力.要建立统一场论首先必需从万有引力岀发才行.但是万有引力场存在不存在引力波和引力子还是个迷,也就是说引力波或引力子到底存在不存在到今日还没有完全确定,怎么就能一下子用引力理论或精确的说怎么能用爱因斯坦的广义相对论来统领所有作用力呢?

至此在我陷入迷茫之际在网上搜索到《XX统一场论》.这个大作,我暂不给岀它的全名,因为它在国内外的来头不小.早些时候，1991年6月份，新华社向全世界发布过重要新闻.紧接着，《人民日报》、《科技日报》、《光明日报》、新华社《经济信息》、《市场报》、《经济日报》、《中国机电报》、《中国电子报》、《中国技术市场报》、《中国地质报》、《中国消费者报》、《电子商报》、《中国职工技术导报》等10余种全国性的报刊和近百种省市报刊及香港《中国经济》、美国《侨报》、美国《世界日报》等许多海外报刊以及中央电视台、中央人民广播电台也都进行了报道.作者还在南京上海等地作过报告,不仅如此他还曾进入中南海及人民大全堂作过报告.除此之外还得到全国政协原副主席、中国科学院原正副院长的题词等等.《XX统一场论》是真正的"大道至简，高功最易"吗?我对不对这篇大作给不给岀分析评论待这里的"统一场论建立不起来的原因"讨论完了我深思熟虑了以后再说吧.说实话的的其实那篇大作不敢恭维,它里面的乱七八糟的东西实在太多太多了.有一些问题其实我在前面的"三人成虎"(冷眼热风四十九)、"逻切特谎言和外星人故事"(冷眼热风三十一)、"能否实现星际航行？"(冷眼热风十七)、"再论能否实现星际航行？"(冷眼热风二十)等文章里已经涉及过了.我对《XX统一场论》中的许多话语确不认同,但当我阅读到后面他的实践部分得到一点宽慰.我觉得他的什么全息仪等倒是利用现代科技帮助人们实现了老子在《道德经》第16章中说的:"致虚极守静笃。万物并作，吾以观复。夫物芸芸各复归其根。归根曰静，是谓复命；复命曰常，知常曰明。不知常，妄作凶。知常容，容乃公，公乃全，全乃天，天乃道，道乃久，没身不殆。"特别是头一句话,对人们健身确有好处.

新的发现:没有发射引力波或引力子的基础和根源.

就在试谈统一场论建立不起来的原因几乎进行不下去之时在网上搜索到"引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(一)"(附录(10))和"引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(二)"(附录(11))姊妺篇.

在继续讨论下去之前必须说明一个问题,那就是科学是严肃谨慎的一件事,来不得半点马虎疏忽.任何理论要经得起考验,任何实验也要经得起千百次重复.

在"引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(一)"(附录(10))和"引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(二)"(附录(11))姊妺篇中提到一个大家都特别熟悉的问题,那就是超重和失重问题.这个问题不仅宇航员亲身体验过以及在大型游乐场中玩过超级秋千、云霄飞车和勇敢者转盘等游乐项目的人也都体验过超重和失重的感觉.即使比较敏感的人在最初乘电梯,当电梯突然快速启动下降时会有点失重之感的.至于电梯上升由于加速度不是太快人对超重感倒不是那么敏感的.超重和失重是由于地球的万有引力作用的结果这点没人怀疑吧.

第一个问题就来了,"什么是引力波?引力波是光速吗?"(附录(12))一文明确说了引力波的传播速度就是光速.如果引力是由引力波传播的话,不管宇宙飞船还是游乐场中玩过超级秋千、云霄飞车和勇敢者转盘等速度都是不很大,远远不能与光速相比.在如此低速下人体怎么就能感觉到引力波或引力子到达身体的差别的呢?

第二个问题,如果摒弃引力波引子概念如何解释人体超重和失重现象呢?我苦苦思索终于有了答案.上文不是多次提到万有引力是超距作用吗?牛顿本人对这种超距作用并不满意,爱因斯坦也认为牛顿的超距作用应该放弃.当然超距作用也不能对人体超重和失重现象作岀合理解释.那怎么办呢?我又陷入困境.这时我突然想到爱因斯坦的狹义相对论来,尽管万有引力是瞬时的但在对地球作相对运动系统中失去了同时性,尤其相对地球作相向和相背运动的系统更是有明显不同.

那么超重和失重的实质是什么呢?要弄淸这个问题,我们就来用弾彉称在加速升降的电梯里做称重物体的试验.一物体在不动的或只均速升降的电梯里只有mkg重.当电梯以g₁加速度上升时该物体重量就变成m₁kg重了,而电梯以g₂加速度下降时该物体重量就变成m₂kg重了.这里m₁数值肯定是大于m的,而m₂数值肯定是小于m的.再看这个物体质量並没有任何改变而它的重量却改变了.这是为什么呢?我们还是用上一篇文章"试谈万有引力的根源"(冷眼热风一百一十一)一文里物质最基本的属性来说明吧.物质最基本的属性不就是它的凝聚性吗?一个物体在相对于地球以加速度g₁上升的电梯里上升,在地球看来你这物体要加速离开我.因此地球对该物体施以更大的吸引力阻止那物体离开.这个超重效应就等效于引力常数G变大了.反之一个物体在相对于地球以g₂加速度下降,在电梯里物体重量变小就等效于引力常数G变小了.这个引力常数变大和变小是可以计算岀来的,它们分别为(G+g₁)和(G-g₂).如果一物体以很大的加速度离开地球的话,那引力常数也就变成很大的了.引力也变成很大了,你这物体还能离开地球远去吗?这里又联想到霍金的宇宙大爆炸论中所说的宇宙中所有星球正加速退行,这符合事实吗?有道理吗?反之,一物体以很大的加速度奔向地球的话,地球热力欢迎.这时引力常数有可能变成零,让你这物体完全自由.一物体以自由落体飞向地球是最节能的,若它下落时以超过地球引力常数加速下降反要开动发动机而耗能.这里引入了一个十分深刻的问题,那就是引力常数的改变对广义相对论有何影响,也就是在广义相对论表达式

R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv中引力常数g的改变是不是也引起时空曲率的变化?　

"引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(二)"(附录(11))一文中说:超重和失重现象在航空领域普遍存在.火箭升空时,加速度可以达到重力加速度的10倍,即10g,导弹则可以达到30g.一般人对超重的承受力为3.8g,飞行员由于经过训练,可以承受4.6g.

这里讨论过程中跟引力波或引力子没有任何联系.当然也不能就此否定引力波和引力子的存在.那么现在我们就来看看引力波或引力子有没有产生的基础和根源吧.其它三种作用力电磁作用通过电磁场交换光子，弱相互作用通过中间玻色子场交换W±和Z0粒子，强相互作用通过胶子场交换胶子.那么似乎万有引力是通过引力场或引力波交换引力子了,但是细细分析一下可以发现引力子由什么来发射?物质的数量属性就是质量.物质已经把质量全部分发给质子、中子、电子了,它们都有质量的.甚至连62种基本粒子也都有各自相应的各不相等的质量,那么它们都发射引力波和引力子吗?是由电子还是由中子质子发射引力波和引力子?亦或是由其它62种基本粒子发射引力波和引力子?亦或所有粒子都发射引力波和引力子?62种基本粒子之间是真空绝不会发射引力波和引力子的.其它三种相互作用力都有相应的粒子专门发射各自的粒子和场,而唯独物质本身因为分散了没有专门的粒子来发射引力子或引力波.我得岀的结论就是没有引力波也没有引力子!由此本人也就大胆地认为宇宙统一场论是建立不起来的,因为正像本文开头所说万有引力相互作用与其它三种相互作用不具有一样性和一致性.这就是引力相互作用不具有媒介子!万有引力不是什么引力场,它完全是十足的超距作用.当然万有引力是随距离的增加而递減的,它也不可能一下子伸到无限远去.这就是宇宙如此不均匀的根本原因.

现在有一些报导说发现了引力波,这些观察或实验属实的话应该经得起多次检验.如果将来证实引力波和引力子确实存在的话那这里的错误当是本人的,本人毫不推御责任.

现在简单的说说广义相对论.本人在求学时就仰慕广义相对论,为此还自学了黎曼几何作为学习广义相对论的前期准备.可惜后来投入工作主要是没有时间当然也不很有真正能力自学广义相对论(最近搜索到"斯坦福大学公开课《广义相对论》"(附录(13),但本人自觉没有这种精力学习它了).现在只对广义相对论有一点皮毛了解,但是本人在牛顿理论的基础上还是能理解广义相对论一些预言的.例如广义相对论说光线在引力场中的弯曲,1919年日全食期间，英国皇家学会和英国皇家天文学会派出了由爱丁顿（A.S.FEddington）等人率领的两支观测队分赴西非几内亚湾的普林西比岛（Principe）和巴西的索布腊儿尔（Sobral）两地观测。经过比较，两地的观测结果分别为1″.61±0″.30和1″.98±0″.12。把当时测到的偏角数据跟爱因斯坦的理论预期比较，基本相符。我一下子就接受了.从牛顿的万有引力定律来看,我是这样理解的,光子虽然没有静止质量但它总有一点点运动质量的.光子在经过太阳附近时总会被太阳引力吸引过来一点点而引起路线弯曲.再就是我在讨论没有发生宇宙大爆炸论初期对恒星的光谱红移的本质还不甚了解,但当我一旦了解那是广义相对论预言的引力红移也可以从牛顿理论来理解.尤其看了那个解释引力红移小视频以后更坚定了哈勃他们说的光谱红移是多谱勒红移是彻底错了,他们说的所有星球正在加速退行也错了.最近又看到一则报导说宇宙学家观察到一星球密集区光线透镜效应,我从牛顿万有引力观点也能理解.我曾用我父亲留下的凸透镜在太阳光下把纸烧着过.广义相对论只是将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空,这种宇宙时空弯曲在大的恒星附近有大的弯曲.在小的星球附近有小的弯曲.在远离所有星球的地方就是准平直的.广义相对论本身就否定了力的存在,我个人认为它是很难统领所有作用力的.在这里我无意要否定广义相对论的強大作用的.不过牛顿的万有引力定律也是很不错的理论,只是牛顿理论没有能力像广义相对论那样有那么多预言而已.但是爱因斯坦的广义相对论与牛顿的万有引力理论相比它有个致命缺陷,那就是广义相对论把宇宙看成是有限的.因而引起许多奇怪的概念来,宇宙奇点论及宇宙大爆炸论便是由此引起的.还有什么暗物质暗能量及跟广义相对论的几何特性有关的什么弦、虫洞等等不可理解的东西可能也是由此而生.牛顿的万有引力理论只讲两个物体之间的相互作用,它根本涉及不到物质密度问题,根本与宇宙整体性无关因而没有这些奇怪的概念.

写到此处突然想到上帝粒子 即 希格斯玻色子来,统一场论可能由希格斯场来完成了."上帝粒子"(附录(14))一文中说:“宇宙是不存在的”,本人绝不赞同.我们人类在哪儿?在数学上我是无这个能力进行统一场论演算的,现还是把这篇文章先发表了吧.

附录(1)：电磁相互作用   网址：https://baike.so.com/doc/49630-52000.html

附录(2)：弱相互作用   网址：https://baike.so.com/doc/6295139-6508657.html

附录(3)：W及Z玻色子   网址：https://baike.so.com/doc/5509081-26650886.html

附录(4)：强相互作用力   网址：https://baike.so.com/doc/6298445-6511968.htmll

附录(5)：引力相互作用   网址：https://baike.so.com/doc/4955756-5177491.html

附录(6)：广义相对论   网址：https://baike.so.com/doc/2317788-2451670.html

附录(7)：引力波  网址：https://baike.so.com/doc/6114747-6327888.html

附录(8)：万有引力   网址：https://baike.so.com/doc/5375232-5611306.html

附录(9)：超距作用   网址：https://baike.so.com/doc/5881555-6094432.html

附录(10)：引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(一)   网址：https://www.toutiao.com/a6517120167376323080/

附录(11)：引力场理论与牛顿万有引力定律的根本区别,在这方面(二)   网址：https://www.toutiao.com/a6517120720454025741/

附录(12)：什么是引力波?引力波是光速吗?   网址：https://www.sohu.com/a/209399100_100027647

附录(13)：斯坦福大学公开课《广义相对论》   网址：http://www.tingvoa.com/html/20130204/1412.html

附录(14)：上帝粒子   网址：https://baike.so.com/doc/7091685-7314576.htm