物理学的终极逻辑胡良深圳市宏源清实业有限公司摘要：对于物理学来说，传统的方法是，第一，观测物理学现象；第二，建立理论模型，并根据模型进行预测
（预言）新的物理学现象。第三，对新的物理学现象进行验证。第四，根据验证的结果，来确认理论的正确性或进一步改进。关键词：基本粒子，光
子，电子，质子，自旋，磁场，背景空间，不确定性原理作者：总工，高工，硕士，副董事长1物理学的简约性物理学的核心逻辑，因果律，时间，
空间，信号速度，纠缠态，量子化，相位，对偶性，镜像，普朗克空间。物理学的核心概念，相对质量，零质量，引力质量，惯性质量，空间曲率，
能量，电场，磁场面，电荷，磁荷，波函数，背景空间（环境），不确定性原理，基本粒子，熵及温度。Thecorelogicofp
hysics,causality,time,space,signalspeed,entangledstate,qu
antization,phase,duality,mirrorimage,andPlanckspace.Theco
reconceptsofphysics,relativemass,zeromass,gravitationalm
ass,inertialmass,spacecurvature,energy,electricfield,magn
eticfieldsurface,electriccharge,magneticcharge,wavefuncti
on,backgroundspace(environment),uncertaintyprinciple,elemen
taryparticles,Entropyandtemperature.真正的大统一理论，必须解读牛顿力学，分析力学，热力
学，统计力学，电磁学，电动力学，广义相对论，量子力学，粒子物理学及天体物理学等的内在逻辑。Thetruegrandunifi
edtheorymustinterprettheinternallogicofNewtonianmechanic
s,analyticalmechanics,thermodynamics,statisticalmechanics,e
lectromagnetics,electrodynamics,generalrelativity,quantummec
hanics,particlephysicsandastrophysics.也就是说，现有的有价值的物理学理论只是大统一理
论（量子三维常数理论）在某一方面的具有应用。Inotherwords,theexistingvaluablephysi
cstheoryisonlytheapplicationofthegrandunifiedtheory(qu
antumthree-dimensionalconstanttheory)inacertainaspect.对于物理
学来说，传统的方法是，第一步，观测物理学现象。第二步，建立理论模型，并根据模型进行预测（预言）新的物理学现象。第三步，对新的物理学
现象进行验证。第四步，根据验证的结果，来确认理论的正确性或进一步改进。Forphysics,thetraditionalm
ethodis,Thefirststepistoobservephysicalphenomena.Theseco
ndstepistoestablishatheoreticalmodelandpredict(predict)
newphysicalphenomenabasedonthemodel.Thethirdstepistov
erifythenewphysicalphenomenon.Thefourthstepistoconfirmt
hecorrectnessofthetheoryormakefurtherimprovementsbasedo
ntheresultsoftheverification.由于，对于一个完全创新的理论，许多人并没有能力较快地理解及判断
该理论是否正确；因此，验证结果对理论是否被大家接受具有重要的意义。Asforacompletelyinnovativet
heory,manypeopledonothavetheabilitytoquicklyunderstand
andjudgewhetherthetheoryiscorrect;therefore,theverificat
ionresultsareofgreatsignificancetowhetherthetheoryisac
ceptedbyeveryone.值得注意的是，量子三维常数理论的逻辑具有简约性，统一性及因果律；并且，物理观测及预测也已被全
部验证。这意味着，量子三维常数理论（真正的大统一理论）提供了一个创新的思路，从底层逻辑进行数学推导也能够建立完善的物理学体系。It
isworthnotingthatthelogicofthequantumthree-dimensional
constanttheoryhassimplicity,unityandcausality;moreover,ph
ysicalobservationsandpredictionshavealsobeenfullyverified
.Thismeansthatthequantumthree-dimensionalconstanttheory(t
herealgrandunifiedtheory)providesaninnovativewayofthink
ing,andmathematicalderivationfromtheunderlyinglogiccanal
soestablishacompletephysicssystem.2孤立量子体系第一种情况，光子根据量子三维常数理论
，光子（玻色子）可表达为，。这意味着，光子（玻色子）具有五种基本类型；也可理解为有五种基本类型玻色子。第一类型光子（玻色子），，
自旋是零，信号速度（真空中的光速）；第二类型光子（玻色子），，自旋是壹，规范玻色子，光子，电磁场力的传递者；第三类型光子（玻色子）
，，自旋是壹，规范玻色子，W玻色子，弱相互作用力的传递者；第四类型光子（玻色子），，自旋是壹，规范玻色子；Z玻色子，弱相互作用力的
传递者；第五类型光子（玻色子），，自旋是壹，规范玻色子，胶子，强相互作用力的传递者。值得注意的是，光子还具有四种特殊类型，第一类特
殊类型光子，，等价于，中子；第二类特殊类型光子，，等价于，中微子之一；第三类特殊类型光子，，等价于，中微子之二；第四类特殊类型光子
，，等价于，中微子之三。显然，通过实验，可探测到中微子具有极微小的相对质量属性。值得注意的是，对于由N个基本粒子构成的孤立量子体系
来说，。第二种情况，根据量子三维常数理论，电子（轻子）可表达为：。对于内禀自旋（电子自旋）来说，需要转两圈才能够回到原先的状态（三
维空间的一个特性），体现为镜像对称（手性对称），镜像对称（手性对称）与相位有关。例如，第一步，手的初始状态（A），伸出左手，保持手
掌心朝向上方。第二步，手的中间状态（B），一直保持手掌心向上（自上朝下看着你的手掌心），将手掌顺时针方向旋转一周（360度）；此时
，手的中间状态（B）与手的初始状态（A）是不相同的。第三步，手的最终状态（C），再沿着顺时针方向旋转手掌一周（360度）；此时，手
的最终状态（C）与手的最初状态（A），就会完全一样了；也就是说，手掌顺时针方向旋转二周（720度）后，就能够回到手的最初状态（A）
。自由电子的表达式：，其中，，表达一个负电荷，量纲（收敛属性），[-L^(3)T^(-1)]；，表达电场，量纲（发散属性），[L^
(3)T^(-2)]。此外，自由的正电子可表达为：。自旋的电子（内禀属性）表达式，，其中，，自旋的电荷（磁荷），电子的自旋（内禀属
性），量纲（收敛属性），[-L^(3)T^(-2)]；，表达磁场，量纲（发散属性），[L^(3)T^(-1)]。此外，自旋的正电子
可表达为：。电子的自旋算符电子内禀自旋（）可定义为：。这意味着，自旋算符的对易关系，可表达为：，其中，，表达自旋算符，量纲，[L^
(3)T^(-2)]；，量纲，[L^(3)T^(-1)][L^(2)T^(-1)]，或，[L^(3)T^(0)][L^(2)T
^(-2)]，或，量纲，[L^(3)T^(-2)][L^(2)T^(0)]；，普朗克长度，量纲，[L^(1)T^(0)]。而，；
；。显然，其平方算符，可表达为：。在空间任何方向上的投影只可能取两个数值，因此，三个算符的本征值都是两个，；其平方都是：；显然，。
假设，；其中，，自旋量子数，量纲，[L^(0)T^(0)]。也就是说，自旋的基态电子可表达为：。吸收一个光子的自旋激发态电子可表达
为：，而，。从另一个角度来看，自旋的基态电子吸收光子就转化为激发态电子，可表达为：。而当研究自旋性质时，系统的空间部分波函数是量子
化的常数。第三种情况，质子的内禀属性根据量子三维常数理论，质子（重子）可表达为：。自由的质子自由的质子可表达为：，自由的负质子可表
达为：。自旋的质子自旋的质子（重子）可表达为：，自旋的负质子可表达为：。中子的内禀属性根据量子三维常数理论，中子（重子）可表达为：
。自由的中子可表达为：；而，自旋的中子（中微子）可表达为：。3粒子之间的相互转化自旋的正电子可表达为：；自由的质子可表达为：；而，
，这意味着，自旋的正电子，在一定边界条件下，可转化为自由的质子。此外，，这意味着，自由的质子，在一定边界条件下，可转化为自旋的质子
。光子，电子及质子之间的转化正方向运动的光子可表达为：；反方向运动的光子可表达为：。正方向光子与负方向光子相互碰撞，可转化为，一对
正负电子，或，一对正负质子，或一对中子。而，当光子的频率相同（相当于宏观的共振）及动能较大时，就更容易形成其它基本粒子（电子，正电
子，质子，负质子，中子）。例1，；这意味着，一对光子相互碰撞可形成一对正负电子。例2，这意味着，一对光子相互碰撞也可形成一对正负质
子。例3，。这意味着，一对光子相互碰撞也可形成一对中子。4夸克的内涵夸克是强子（属于基本粒子）的内部组成部分，可揭示强相互作用的原
理。显然，夸克不能够被分离出来（夸克禁闭），只能在强子内部找到。对夸克的观测只能通过对强子的观测，进行间接了解。强子（由夸克构成）
根据其自旋可分为重子（自旋是半奇数）及介子（自旋是整数）。所有的重子（质子或中子）都是由三个夸克组成。例如一，自旋的质子可表达为：
；自旋的质子可表达为：由两个上夸克及一个下夸克组成。例如二，自旋的中子可表达为：中子是由两个下夸克及一个上夸克组成。例如三，介子都
是由一对正-反夸克构成。5光子，电子，质子，中子，夸克，同位旋第一大类型，光子根据量子三维常数理论,光子（玻色子）可表达为：；或，
。建立了真空光速(C)与普朗克常数(h)之间的内在联系。第二大类型，电子电子（带一个基本负电荷）的表达式为：；其分量就体现为各种夸
克。例如，电子可表达为：。更进一步来说，第一种情况，，表达自由的电子，其中，，表达负电荷（束缚态）；，表达电场（发散属性）。第二种
情况，，表达自旋的电子，其中，，表达，内禀自禀的电荷（相当于磁荷，收敛属性，束缚态），同位旋守恒；可分为两大类，第一类，具有负手征
性（左旋），第二类，具有正手征性（右旋）。，表达，磁场（发散属性）。值得注意的是，一个左旋的电子与另一个右旋的电子，可相互结合成稳
定的电子对，可表达为：第三种情况，，其中，，表达，自旋的电荷（相当于磁荷，大小具有可变属性），同位旋不守恒；，表达，磁场（大小具有
可变属性）。第三大类型，质子质子（带一个基本正电荷）的表达式为：，或，，其分量就体现为各种夸克。例如，质子可表达为：。更进一步来说
，第一种情况，，表达自由的质子；其中，，表达，正电荷（收敛属性，束缚态）；，表达，电场（发散属性）。第二种情况，，表达内禀自旋的质
子；其中，，表达内禀自旋的质子（相当于磁荷，收敛属性），同位旋守恒；可分为两大类，第一类，具有负手征性（左旋），第二类，具有正手征
性（右旋）。，表达磁场（收敛属性）。值得注意的是，两个自旋的质子，可相互结合成稳定的质子对，可表达为，。第三种情况，；其中，，自旋
的正电荷（相当于磁荷，大小具有可变属性），同位旋不守恒；，磁场（发散属性）。第四大类型，中子中子（不带电荷）的表达式为：，其分量就
体现为各种夸克。例如，中子可表达为，。更进一步来看，例如，第一种情况，自由的中子，可表达为，；其中，，表达普朗克质量（内禀属性）；
，表达普朗克质量的引力场（类似电场）。第二种情况，自旋的中子，可表达为，；其中，，自旋的内禀质量；，表达相应的中性磁场（类似磁场）
。例如两个自旋的中子，可相互结合成稳定的中子对，可表达为，。同样的道理，一个中子也可与一个质子相互结合在一起，可表达为：。也就是说
，原子核可由质子及中子通过强核力（本质上，也是电磁力）结合在一起。第五大类型，夸克从同位旋与夸克的联系来看，费米子（电子，质子及中
子）是由夸克组成的，夸克不能够直接被观测到（或是被分离出来），而只能在强子（电子，质子及中子）里面找到，体现为强相互作用。夸克互相
结合，形成费米子（强子），而质子及中构成原子核，原子核与电子再构成原子。由于强子（电子，质子）的电荷为组成它的夸克的电荷的总和，因
此，所有强子的电荷均为整数。夸克可以带正电荷，负电荷，也可不带电荷；电荷如何分布与场源电荷有关。电子的场源是，；质子的场源是，，中
子的场源是，。同位旋（跟强相互作用相联系的量子数）。对于强力相同，而电荷不同的粒子来说，可视为处在不同电荷状态的相同粒子（同位旋表
达这种状态）。值得注意的是，同位旋（同位旋守恒是味守恒的一种）并不是自旋，其不具有角动量的单位，而是无量纲的一个物理量。在强相互作
用过程中，同位旋保持守恒，而在弱相互作用（或电磁相互作用）中，同位旋则不一定守恒。强子的同位旋体现了组成强子的上夸克及下夸大克之间
的对称性。同位旋是粒子的属性之一，核力具有电荷无关性（质子与质子，质子与中子，中子与中子之间的核力是相同的）。在强相互作用过程中，
同位旋的量子数守衡；弱相互作用（或电磁作用）过程中，同位旋的量子数不守衡。由量子分子动力学通常应用的动量相关公式出发，引入同位旋自
由度后得到了在量子分子动力学中可用于数值计算的同位旋依赖的动量相关作用，并用这个公式比较系统地研究了在它的作用下同位旋分馏比的入射
道效应和它们的动力学机理。弱同位旋是一个与弱相互作用相联系的量子数。从相位的角度来看，有负手征性（左旋）的费米子；也有正手征性（右旋）的费米子。质子与中子除电荷不同造成的差异外，性质非常类似。也就是说，当忽略核子之间的电磁相互作用时，质子与质子之间的强相互作用，跟中子与中子之间的强相互作用完全相等，这意味着，核力大小与电荷无关。换句话说，对于强相互作用来说，质子与中子是完全相同的。质子与中子的这类内部对称性质，用同位旋表达。对于强子（质子，中子）来说，其强相互作用的同位旋转动具有不变性。换句话说，强相互作用在同位旋空间的转动不变性，意味着能级与同位旋的第三分量取值无关。核力大小与电荷无关，实际小就是强相互作用的同位旋转动不变性的结果（同位旋转动不变性保证同位旋守恒）。值得一提的是，电磁相互作用不具有同位旋空间的转动不变性（破坏了同位旋守恒），此外，弱相互作用也破坏同位旋守恒。这意味着，同一同位旋多重态中的质量差异就是由电磁作用（或弱力作用）引起的。1物理学的终极逻辑 |
|
