强力法则与引力法则的区别
引力和强力是我们认知的自然界两种基本力,根据现有物理学测量结果,如果把强力定为1,引力的强度大概有10^-39,两者相差极大。没有人会考虑两者能统一到一个系统里,也没有人认为这两个力是一种力。今天,我们从数学角度分析一下两者的统一关系。
接触过[量子空间]理论的朋友知道,该理论给出强力,引力,电磁力都是源于正反空间元之间互耦的应力,数学推导出其应力达到普朗克力10^44N,这是一个很大的力,对应着就是一个很大的能量密度。
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这么强大的能量密度,就是真空之所以拥有巨大能量的量子场论的基本观点。真空不空,在极微观区域内由于规范对称的破缺,空间具有巨大的能量和真空场,当测量一个宏观范围的真空时,由于正反空间元的耦合,彼此做了抵消,导致真空能平滑均匀,出现强规范对称性,真空体现出零点能的特征,似乎所有能量消失不见了。这么强大的空间元能量场的振荡,根据场论和质能关系是可以产生物质的,并理应是质量很大的粒子。现代物理学观测到真空可以产生粒子反粒子对,就是证明。应该进一步设计实验去观测大粒子的产生。
在这里,我们不讨论电磁力,因为电磁力和引力的数学形式虽然表面相像,但内部原理有极大不同,虽然[量子空间]给出这些力的源头都是空间元的张力,但这里我们只讨论强力和引力。
原子核之所以存在,说明有一个力把能量紧紧聚合在一起形成实态的核,很明显,这个力是矢量,指向核子内部几何中心的,否则解释不了核子的存在。既然力是指向核子中心的,就说明核子中心是力源。那里只存有一个我们能理解的存在,就是普朗克空间。根据现代物理学的认知,聚合夸克胶子等的力是强力,且十分强大,而力源又是普朗克空间,因此,非常明显的表明普朗克空间那里有巨大的力束缚住能量形成核子。根据[量子空间理论],引力源是反空间,强力源是正空间,力的性质不同,但力的量级和力矢相同,它们都是正反空间元之间的张力--普朗克力,并力矢向内指向结构中心。所以作用表现形式相同,即使能量性质不同。强力凝聚能量形成物质态,引力凝聚能量形成反物质态。
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弱力在现代物理学里定义为四种基本力之一,但[量子空间]理论认为弱力是源于引力波对粒子体积的挤压作用而出现的能量溢出,而不是粒子内部本身具有的力,所以,弱力很特殊,比如,引力强力电磁力都是强规范性对称的力,(因为都是源于正反空间元的应力),但是弱力宇称不守恒,这其实说明了力源的性质是不同的,(弱力源于引力波的挤压),宇称不守恒说明粒子内部受力分布不是均衡态,这里不做展开讨论,至于为何电弱统一理论获得了诺奖,暂时不予评价,未来会有结论。也许会有更进一步的对电弱理论的解释。至此,我们笼统的看了一下四种力的大概情形,下面我们聚焦引力和强力来展开分析。
首先我们先看一下幂函数曲线图 y=1/x^2
在x(0.5)以后衰减斜率很低(像不像引力和电磁力?),而y(0.8)以后增强斜率很高(像不像强力?),但它们遵循相同的函数关系,即 y=1/x^2,如果我们把y做为同源的力,x做为距离,看看引力强力它们是否有相同的函数关系。
引力F=GMm/r^2,电磁力也类似,即力F和距离r^2成反比关系,函数曲线坐落于x轴,平滑度很高,作用距离很远。
再看强力。现代粒子物理学对强力的精确数值是没有的,因为在一个非常微小的距离上很难去测量它们相互作用的强度,只能做一个大概的推算,估计强力是10000吨,更不要说能给出强力计算公式。但是,对强力的作用范围可以给出较为清晰的数据,即10^-15m------10^-20m,如果我们取一个中值10^-17.5m并把它做平方
(10^-17.5m)^2=10^-35m
熟悉不?对,是普朗克长度!我们追究到了空间最小结构空间元,而且,这个距离的平方r^2和空间元的力源之间展现出了我们上面给出的函数关系y=1/x^2,引力电磁力强力都表现出了r^2反比关系。这是一个强烈暗示,它们可能遵循相同规律并受力于同一个力源,只是还不清楚这个力的量级是否相同?
我们再往下分析。强力的作用范围中值是10^-17.5m,质子半径是10^-16m,普朗克长度lp=10^-35m,为了计算的方便,我们采用单位制,把lp定为一个“步长”,这个作用距离就等于r=10^17.5倍~10^19倍(步长),普朗克体积所拥有的普朗克力Fp=10^44N为力源,按照上面的函数曲线计算,强力就是
F强力=Fp/r^2=10^6N~10^9N
取一个中值得出强力=10^7.5N
根据现代物理学对强力的估值是一万吨,即10^7kg,一般搞物理的常用公斤和牛顿做换算,N是衡量力大小的单位,因其和kg是固定的换算关系,所以常把两个量当作等价关系来使用。公式计算结果和物理实际测量符合的很好。(从上面函数曲线可以看出,x变量一个微小变化都会引起y的剧烈变化,所以现代粒子物理学在计算粒子能量相互作用时是运用指数来运算量级的,而不会像计算电磁和引力那样精确,毕竟,实验精度达不到,且测不准原理给出强限制)。
可以看到,我们按照同一个函数曲线,得到了引力电磁力强力同等的结果,在分析强力的时候,我们分析了强力的作用距离和引力电磁力的作用距离规律是一样的,都是1/r^2关系,并根据该关系还计算了强力与普朗克力的数值,其结果较好符合了现代粒子物理学所得实验结果。三个力都坐落在函数y=1/x^2曲线上。
现代粒子物理学对引力电磁力已经做得很精细,但尚不能对强力的作用范围和力的强度做出精确测量,所以无论是实验和理论都会存在公差,这是数据来源决定的。目前现代物理对强力的估算可能不很准确,根据上面函数曲线推论,一切力源是普朗克力,即正反空间元之间的张力,所以可以合理推测强力和引力的耦合等于空间元张力(普朗克力)
F强×F引=1
强力和引力是倒数关系,如果把强力定为1,引力强度应该为强力的10^-44,而不是10^-39,两者存在 士6% 的公差。如果引力为强力的10^-44,则与普朗克单位得到了很好的统一,对量子力学起到很好的启发作用。我们对强力的认识还不太精确。
推开窗户,天晴了,天空出现了y=1/x^2曲线,贴上来纪念这篇文章的完成
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