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[原创]非弹性衍射散射与格点

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发表于 2012-4-24 11:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
[watermark]三、非弹性衍射散射与格点
结构函数传奇与总结话分两头。侯振挺教授的马尔可夫链研究是取数据,和用数学方法计算数据。刘路教授在组合数学和反推数学中的西塔潘猜想研究,涉及的拉姆齐数也是取数据,还有“拈错”。但遵循“卢瑟福散射”的理念和方法的还有图像。
评论曹俊教授等大亚湾中微子实验的结果解释,是否是“拈错”?我们来看刘路。他否定西塔潘猜想,是“拈错”。但刘路的“拈错”像伽罗华一样,是开辟了与下面两者“拈错”在关键点分道扬镳的标度、度规、规范。一如不少“家科”和“公科”的拈错,是老想着和前沿科学主流领域的国际权威“打架”;二如杨本洛教授的拈错,是类似说遵循“卢瑟福散射”理念和方法的约定论、理性、逻辑全是错的。
1、 从模具谈识弦
《圣经》“创世记”神话说,人类语言相同,听懂可齐心协力联合建造通天的巴别塔。上帝迁怒,令人间有万种语言。说不同的语言,人类相互之间不能沟通,自此通天塔计划失败,各散东西。但把通天塔故事移植到量子粒子结构函数,这里的“上帝”不是用多种语言,而是用“单模具”离间,让一些家科、公科只看好自己的“模具”各抱着与别人“打架”。齐心协力能造通天塔者们的后裔,即使如黄志洵、谭暑生、张操、艾小白、杨本洛、杨新铁、马青平、董晋曦、曹盛林、郭汉英、宋文淼、阴和俊、陈绍光、林金、 郝建宇、王汝涌、刘显钢、雷锦志、江兴流、季灏等教授能人,也为血统的“单模具”论所困。当然这不是微观“上帝”不作美。
这是量子世界本身就用“公钥密码体制”打造基本粒子在使然,即使遵循“卢瑟福散射”理念和方法收集的数据和图像的明文,到高能物理学家手里也还是密文。即使人人都知道一点,但一些家科和公科仍只想用非实验的“以太”解密。当然即使多模具能理解,但也有模具自身的修补与模具之间衔接的整合。其实“单模具”在家科和公科手里集中起来也是“多模具”,模具的约定、理性和逻辑在哪里?
我们把杨本洛和刘路教授作比较,就清楚如何来平衡?如何来拈错?杨是上海交大的教授,刘按正常上课才是中南大学的学生,且比杨小近40岁?杨本洛教授认为自己是不需要“大学先修课”的,但正是刘路教授成功地运作的“大学先修课”,能说清楚什么是对应杨本洛的约定、理性和逻辑?中国的震源在哪里?
刘路和南京大学丁德成教授等研读的“大学先修课”,其中反推数学有类似:如果知道X = 3这一条件,那么可以推出x2= 9 ,这是通常的数学。但如果知道x2= 9,要问什么条件可以保证这个结论成立?那么可选择就很多:X = 3 可以;X = -3 也可以;X + 1 = 4;X - 1 = 2等等都可以。不过或许| X | = 3更合适,因为求证的套路少,而其余的则差些。但也容易发现 X = 3 和x2= 9 两个陈述其实有所差别,当然这与语境有关:如是在全体整数或者实数的范围中考虑。如果是在正数的范围中考虑,那么这两个陈述的蕴意,没有差别,则恰好相当。也许这个“大学先修课”很简单,即陈述很简单,蕴意比较起来很容易。如果陈述是实数的确界定理和闭区间套定理,那么要判断这两个陈述的蕴意就要麻烦一些,对于可能更复杂的两个陈述,判断起来则更不容易。
对应杨本洛的约定、理性和逻辑,上面的X和x2= 9类似约定;X = 3、X = -3、X + 1 = 4、X - 1 = 2类似理性、逻辑和模具。但到底那类模具好?| X | = 3感觉好一些。但这也有语境、逻辑前提。对应杨本洛的“大学先修课”具体到反推数学,是要探讨在一个基本体系中,一个陈述的证明论强度的精确蕴意,既不能多一点也不能少一点。
为求精确,约定用一些符号:如存在一个基本体系S以及一个陈述T (它不能被 S 所证),目标是要在 S 上添加适当的公理(也有可能是一些规则),使得新的体系S’恰好能证出T,“恰好”体现为一则 S’要能证出 T ,二则同时 S 和 T 本身就蕴含 S’。这里的拈错道理和遵循“卢瑟福散射”的理念和方法十分密切,也才奠定了国际高能物理领域主流的权威和地位的。例如核理论的发展要藉助于各种模型,在粒子对撞中,所有粒子都沿着某一特定方向被加速并发生对撞,产生的等离子体从一开始就不是各向同性的。这种性质的差异,取决于观察者所处的不同角度。这必然会出现多模具论。
例如费米液体就是科学家们用来作模具,解释原子甚至亚原子粒子之间复杂的相互作用的两类量子液体之一。费米子广泛存在于原子核、金属、半导体和中子星内,包括夸克、电子、质子和中子等。这类互作用受到名为“量子多体物理学”的量子力学的支配。而且即使用液体模具,看待对撞产生的等离子体,如说蜂蜜,是高粘滞度液体显得比较浓,具有较高的内部摩擦系数;如是超流体液氦的量子液体,则显示出极低的粘滞度。又如分别由不同的人提出的夸克和部分子,在各自手里是个单模具,但盖尔曼和费曼不相互打架,为什么不像杨本洛、梅晓春、周天龙等拿起自己的模具,就大吵大闹?
这里盖尔曼的夸克,是着眼于从整体,分析多个实验积累的粒子数据提出的。而费曼的部分子,则是抓住一些具体实验的深挖。盖尔曼和费曼的理性、逻辑显示给我们的是什么?他们的理性、逻辑和模具不是立足于前进中的实验吗?因此自然能接受多模具和谐论,各自发展得很好,并有共同的超弦后来人。炒作以太的多如奶娃的哭闹。
以费曼对照,费曼的部分子和比约肯及斯坦福直线加速器中心(SLAC)加速器的传奇,都因SLAC是做实验,并与卢瑟福所做的验证原子核式模型的实验贴近。即如像卢瑟福由于大量α粒子的大角度散射现象的观察,预言原子中有核存在一样,SLAC由前所未料的大量电子的大角度散射现象,证实核子结构中有点状组分,这种组分现在被理解为夸克。而在1964年盖尔曼己预言过夸克的存在。
1962年始建的SLAC大型直线加速器,后来能量可达50GeV,还建造了两个能谱仪,一个是8GeV的大接受度能谱仪,另一个是20GeV的小接受度能谱仪。那时物理学主流认为质子没有点状结构,所以预想大角度散射将会很少。在SLAC做的实验之前,没有人能拿出令人信服的动力学实验,证实质子和中子中有夸克存在。当时理论学家对夸克所扮演的角色还不清楚,且夸克假说不是唯一的模型,如叫靴袢的“核民主”模型,就是一个,它是弦模型的前身。但SLAC的理论家比约肯,是特别强调实验及数据对高能物理学发展所起的作用。他虽然运用流代数研究过中微子散射,没有结构。
流代数也可说是弦模型的前身,也类似刘路研究的反推数学,是属抽象代数。比约肯用流代做非弹性散射研究,这是1961年盖尔曼把流代数引进场论,抛弃了场论中的某些错误而保持了流代数的对易关系;非弹性散射研究质子中瞬时电荷分布的方法,理论说明了电子非弹性散射怎样给出原子核中中子和质子的动量分布。而阿德勒用定域流代数,还导出了中微子反应的求和规则。比约肯花了两年时间用流代数研究高能电子和中微子散射,以便算出结构函数对整个求和规则的积分,并找出结构函数的形状和大小。他用了许多并行的方法,其中最具有思辩性的是点状结构。流代数的求和规则暗示了点状结构,但并不是非要求点状结构不可。如液体模具仍可发挥作用。
比约肯就是根据这种暗示,结合“雷诺数”极点等其它一些使求和规则收敛的强相互作用概念,自然地得出了结构函数标定无关性。但很多人不相信。他们认为比约肯说的只是一大堆废话。在SLAC的实验中,实验者已用各种理论假设来估算计数率,但这些假设中没有一个包括组元粒子。其中一个假设使用了弹性散射中观察到的结构函数,但实验结果和理论计算相差一个到两个数量级。有人建议去找夸克。
因为如果把电子-质子深度非弹性散射和电子-质子弹性散射以及电子-电子弹性散射分别进行比较,就会发现随着散射角增,电子-质子弹性散射截面急剧下降,而深度非弹性散射截面与电子-电子弹性散射截面之比却变化不大。这表明,电子以极大的能量深入到质子内部时,遭遇到的不是“软”的质子靶,而是和电子类似的点状“硬”核。但包括发明夸克的盖尔曼和整个理论界,并不这么看。这主要是因为夸克的点状结构与它们在强子中的强约束有矛盾,夸克理论不能完全唯一地解释实验结果。
即实验表明质子还包含有电中性的结构,不久发现这就是“胶子”。在质子和其它粒子中,胶子把夸克胶合在一起,所以物理学界接受夸克用了好几年的时间。但在1967年末和1968年初,关于深度非弹性散射的实验数据已开始积累,按照旧方法描出的图,数据很散,就象鸡的爪印一样布满坐标纸;而按比约肯的标度无关变量方法处理数据时,能用一种强有力的方式集中起来,如同巴尔末发现氢光谱的波长被绝对精确的拟合,即是说遵守比约肯的标度无关性。所有这些分析结果,直到今天仍然是正确的。
可见弦论是从粒子对撞实验中发展起来,不是空穴来风。弦联系液体模具描述粒子对撞,粘滞度定量和分出区间后,仍是可变的,所以是多模具论,有多个分支。如果说弦论是跟随实验发展在变化,也是多模具的,那么反弦论者把类似人童年在妈妈怀里吃奶吃的行为,当成“弦学”是不可变的科普,不是很可笑吗?比约肯从中微子散射转而研究电子-质子深度非弹性散射,运用流代数求和规则对实验结果作了分析,并提出的标度无关性,实际是“弦学”的先声,也对SLAC实验的结果作出很好的解释。
但比约肯的弦学直到今天也未全被人们理解。1968年费曼来到SLAC实验小组,他对比约肯的标度无关性“弦学”解释很感兴趣。因为费曼图本身也就联系“弦学”,把弦理解为“粒效团”,即把质子看成是“粒效团”部分子的复合体,把电子--质子深度非弹性散射看成是电子与部分子发生弹性散射,经过计算,可证明标度无关函数正是部分子的动量与质子动量之比。费曼就这样从深度非弹性散射和标度无关性,找到了“弦学”扩容成部分子模型的重要证据。可见弦论或量子色动技术是一种操纵夸克、中微子、希格斯粒子等物质族基本粒子的科学。费曼弦学贴近微观高能物理实验是靠粒子对撞,而各种探测器输出的是数据或图像,如大亚湾反应堆中微子振荡实验,测量最后一个未知的中微子混合角theta13,所利用大亚湾核反应堆强大的电子反中微子和地下大型液态闪烁体探测器,精确测量电子反中微子随距离和能量的振荡,就实为弦学的运用。
费曼弦学分支的正宗,是早在上世纪60年代初,费曼就用直观的弦线图像来描述高能强子之间的相互作用。弦线图像描述相互作用是通过交换强子内部的组成部分来完成的,他把这些“粒效团”组成部分称为部分子。费曼弦模具一方面直观简练,另一方面它实际是因类似夸克-胶子等离子体产生的粘滞度,其行为表现极其复杂,因而需要应用到一些极为复杂的方法,有的无法进行直接计算。不用弦论,扩容改说“液态”,原先物理学界对粒子对撞造出的流体极限存在有约定。但目前欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)的实测,却又分出粘滞度最低的“完美”液体、粘滞度高的液体和粘滞度低的液体弦学。这不空穴来风,早在2004年采用弦理论给出的方法,理论界就给出量子液体粘滞度更低的下限阈值,这是液体粘滞度相比熵密度的最低值预计,即使超流性液氦的相关数值也高于此极限阈值,可以达到ħ/4π。
费曼弦学部分子模型,能较好描述有关轻子对核子的深度非弹性散射、电子对湮灭、强子以及高能强子散射等高能过程,并在说明这些过程中逐步丰富了强子结构的费曼图像。费曼弦学部分子模具和盖尔曼球面夸克模具,从不同角度用不同方法达到了相同的自然。但盖尔曼并非拒绝弦学,1962年他针对电子-质子深度非弹性散射实验,提出可能存在电中性粒子的“胶子”模具,表明他也在贴近实验扩容弦论。到1979年丁肇中小组,首先找到支持盖尔曼弦学胶子模具的证据。弦论扩容的量子色动力学(QCD),还能解读轻子对强子深度非弹性散射的异常现象、喷注现象以及夸克的色禁闭问题。
QCD弦论解读夸克由于带色荷而产生强相互作用,夸克之间交换胶子。这与量子电动力学解读电磁相互作用不同,那里光子是不带电荷的,而胶子是带色荷的,因此胶子之间还可直接有强相互作用。所以一种模具并不需要完善了才能出场;不完善也并不意味该模具就一定死亡。因为模具也能做自身的修补,和与别的模具之间的衔接整合。例如QCD就是一个至今仍然没有被完善的模具。弦学有多模具和谐论助力,不像“窝里斗”家科、公科。完善QCD提出了许多处理方案,如手征微扰理论。但其中最直接有效的还是肯尼斯•威尔逊的格点场论。因为贴近深度非弹性散射实验,弦学原子核的核子内部,也具有弥散的、不连续的、带电的部分子“粒效团”结构。对应夸克模型,弦学原子核的核子,是由3个价夸克和称为海夸克的虚的夸克-反夸克组成的;传递核子间相互作用的介子,是由价夸克和价反夸克及海夸克与胶子组成的。
2、散射与格点
完善QCD的中国方案称为“三旋理论”,三旋类圈体“粒效团”的旋束态,能量发散的圈量子就联系着海夸克、夸克海、胶子海、电子海等真空能量海。SLAC的电子非弹性散射实验,显示的夸克的点状行为,只是QCD“粒效团”实验的一个基础。盖尔曼早在1972年第16届国际高能物理会议上就挑明说:“理论上并不要求夸克在实验室中是真正可测的,在这一点上象磁单极子那样,它们可以在想象中存在”。即模具也一种想象存在,这也刘路否定西塔潘猜想和反推数学走出,找到了物理学根据。
数学与物理学异曲同工之妙,威尔逊的格点场论表现在张英伯教授的《对称中的数学》一书中。如果把张英伯讲的格点与平移、带饰与面饰等研究,联系今天高能物理实验外在的表现如此单一和集中,即只能通过粒子探针与弹性、准弹性、非弹性以及深度非弹性散射等过程,提取大量有关量子物质结构与各类粒子的高品质、高亮度、高能量分辨率的粒子束流信息,那么内在的表现却十分多彩和丰富。这不靠测量的数据计算,就能直接从粒子束流散射的图像照片中,有效初选出部分可识别认知的是何种粒子。
这门“大学先修课”,张英伯教授也许能提供启示的,是一些司空见惯的对称现象中的人体、蝴蝶、拱桥、裙子花边、旋转对称的风车和凤凰卫视台标等,其实这正对应着海夸克、夸克海、胶子海、电子海等真空能量海包围着的各种基本粒子和亚原子粒子。
张英伯教授从中分析定义出的“格点”既深奥,又贴近实践:“平面加法群形式的离散子群称为格点”。子群的生成元叫做格点基。这与最简单的初中格点,把在平面直角坐标系中横纵坐标均为整数的点称为格点,或如果正方形网格中的每一个正方形边长都是1,这每个小格的顶点叫格点的定义不同。但格点具体运用也很直观,可把平移、带饰、面饰与粒子对撞散射的图像照片联系。可见格点是现代弦学的又一扩容和分支。
弦学格点扩容带饰,指一个平面夹在两条平行直线中间的部分中图形。带饰具有在横轴方向的平行移动,与粒子对撞散射的轴向移动不同,但单独一条轨迹看,也相似之处。如带饰单位指带饰一部分,经过平移可以生成全部带饰.使带饰不变的动作也就是带饰的对称,组成带饰的对称群。其特点或性质如有:①只有平移是对称;②对于横轴的反射也是对称;③对于一纵轴的反射是对称,因此也就有无穷多个线轴也是反射轴;④有对称中心;⑤前面的各种对称都具有;⑥有滑动反射;⑦前面的③④和⑥都具有。其次对于带饰所在的平面还可引进反射的对称,组合成群的可能共有31种。通常在花带上、在花边上,以至于在敦煌壁画卷首彩图上都可看到。
弦学格点扩容面饰,指平面中图形,由一面饰单位(即单位格子)经过两组不相平行的平移n a和m b得来。面饰特点或性质如有,平面中使一面饰不变的动作(包括平移,旋转,反射)组成面饰的对称群。除去平移不计,旋转以及反射都使单位格子不变,因此是绕定点的旋转,这种可能性是有限的,不变单位格子的动作共10种,此外没有其他可能性。不变面饰的动作,还可以加上:①平移;②滑动反射。面饰和它的对称群共有17种。如再加平面的反射,就有80种;③绕过中心的轴的旋转。平移和旋转相合,得螺旋运动。面饰如晶体的外形,或不变单位格子的对称群,共有32种。晶体的内部构造,或不变空间格子的对称群,共有230种。
带饰、面饰与晶体,在结构上集对称之大成。而探究弹性、准弹性、非弹性以及深度非弹性散射图像,用以确定识别是何种粒子,就是跳过具体图案的丰富性,捉住“无限图形”本质特征类似为通过平移不变性来实现的无限延展性的拼嵌与堆砌的“点阵+基元”规范。这里它的最小平移单元是,可以分解成更小的重复单元,这是一个轴对称图形。粒子空间群平移单元对称群与带饰群、面饰群的基本重复单元,能够通过对称群的迭代,在生成整个图形的粒子的整体与局部的,以及与不是二者“同形”的对比中,也许可发现认知结论。这类似科学家们通过分析粒子碰撞的“碎片”,来探究物质的结构、空间和时间,是天经地义的事一样不可更改,只能配合。
例如对电子费米子液体使用散射技术,科学家们观察到了高频率的、波长非常短的密度波----零声波振荡。在费米氦液体中发现这类高频密度振动,这将有望让高温超导研究大受启示。又如从顶夸克的发现、W玻色子质量的精确测量到τ中微子的发现等取得过许多重要成果的,已关闭的美国费米国家加速器实验室始建于1983年的万亿电子伏特加速器(Tevatron),在1/4世纪里是世界能量最强的原子对撞机----质子和反质子对撞机。加速器轨道将质子和反质子按相反方向,在真空管中加速到光速的99.99999954%,然后在两个5000吨的探测器中对撞。这种接近光速的高能量碰撞,产生了大量全新的亚原子粒子,然后很快衰变。这里核“环境”从粒子散射“格点”构图的新观点看,核内核子的夸克和胶子的密度分布在“格点”构图上,有什么样的影响?能统一处理大尺度时夸克作用核子的部分子图像和夸克图像吗?
这里组分夸克和流夸克是不同的两种概念,“大学先修课”也许被低看的大多数家科和公科,是否知晓?因为类似弦的流夸克概念出现在组分夸克之后,且不同于组分夸克。核子结构函数的标度无关性揭示,部分子就是流夸克和胶子的总称。核子中可以激发出无数个流夸克,其中有3个具有组分夸克相同的量子数,称为价夸克,其余的则称成为海夸克。一般设想组分夸克周围“凝聚”了海夸克和胶子后,形成的准粒子。这种凝聚与QCD真空有关,真空中弱力和强力各自的相互作用衰变,都存在分解与聚合两种虚的类似夸克-反夸克等准粒子生成的变化,这不同于核裂变和核聚变。
部分子比夸克更能表达出“粒效团”的含义。1979年丁肇中小组发现,电子-正电子对撞过程中除了两个主强子束外,有时还有一个或两个较小的强子束,呈现三喷注或四喷注现象。这里,小的强子束可能是由胶子发展形成的。实验上发现的这种喷射现象,对夸克-部分子模型是一个有力支持。且从部分子通过强作用发展形成的强子束,也是可见的。按照夸克-部分子模型,核子是一个孤立子,其中包含着许多部分子。
轻子和核子的深度非弹性散射,可以分解成轻子与组成核子的各夸克部分子的弹性碰撞过程;当轻子能量足够高时,每一次碰撞可以看成是轻子与原子核中的一个核子碰撞,这就是所谓的脉冲近似。在轻子与夸克部分子弹性碰撞以后,该夸克部分子再与其他夸克部分子或袋碰撞,形成许多终态粒子。借助弦理论,夸克-胶子等离子体的量子场论可以被和更高维度下的黑洞物理相联系起来。因此现在所做的是尝试解决弦理论中给出的方程,将得到的结果应用到夸克-胶子等离子体物理中。
这里原始的作用,是通过夸克-部分子进行的。比如在高能电子-正电子对撞过程中,首先通过电磁作用产生一对部分子,而后通过强作用发展成为两束强子。根据动量守恒定律,一对部分子应当向两个相反方向射出去。因此,由这一对部分子发展成的强子将形成明显的向相反方向射出的两束,这叫做喷射或喷注。如果不是通过部分子对这个中间阶段,强子应当向四面八方飞出,很难设想会形成方向相反的两束。
在电子--质子深度非弹性散射实验中,代表过程发生概率的散射截面只与一个量有关,这个量是电子传递给粒子的能量和传递给离子的动量之比,而以往能量低于深度非弹性散射的轻子与核子碰撞实验的散射截面,与传递的能量和动量都有关。比约肯把轻子与核子深度非弹性散射截面的这种特征称为无标度性,并认为无标度性反应出电子轰击质子时撞到了其中一些点状结构中的一个。费曼认为这些点状结构就是夸克。
这是电子探测到的小尺度区域的质子内部空间。无标度性表现的是夸克相互无关的自由态。而量子电动力学,是标度依赖的。比约肯认为的那个既不具有质量的单位,又不具有能量的单位,是一个无量纲的数值,是直接包含在结构函数当中的。比约肯指出,在小尺度空间,能量和光子的波长互相纠缠,结构函数依赖于同入射电子经由光子传递给质子的能量有关。其实,这个模具虽是小尺度空间的无标度性的无量纲的数,但也是有宏观大尺度空间液体模具的“雷诺数”为基础的,即雷诺数也是一个无量纲的数值,是流体的密度、流体的速度、涉及的某些固有长度的乘积,再除以流体的黏滞度。
3、从中国弦说与中微子
微观粒子需要模具,是天经地义的,并且可以是多种的,这可举希格斯粒子。
1964年英国粒子物理学家希格斯写了两篇论文,《物理评论快报》用了第一篇不用第二篇。南部阳一郎看了第二篇,建议希格斯用模具解释他的“希格斯场理论”。于是希格斯说:“希格斯场的激发,将会犹如海洋中的波浪一样,产生一种新的粒子”。
这篇被修改为“希格斯玻色子”或“希格斯粒子”的文章,发表了,但到1993年英国科学家要钱还是很难向政府解释希格斯所描述的这一现象时,于是发起了对希格斯场最好最通俗解释的全国竞赛的寻找。获胜者中米勒的模具比喻是:在一个房间内正在举行政治团体的聚会,当一个普通人走进时,不会引起注意,他会没有任何阻力地在房间走动。但如果走进来的是英国首相撒切尔夫人,情况会大变;许多人会走上来围起,使得撒切尔放慢脚步,这像给了撒切尔一种“质量”,而惯性正是质量的物理属性。
获胜者中埃利斯的模具比喻则为:把希格斯场想象成一片雪地,如果徒步穿越,会陷入雪地,且要花很长时间才能走出。若是穿上雪鞋,速度将加快。如果使用雪橇,则可以轻松快速地穿过雪地。对应到物理学上,粒子的质量来源于某种基本的物理属性,意义上等同于雪鞋或雪橇,这种属性直接影响到粒子穿过希格斯场的方式。希格斯粒子是希格斯场的“海洋”中掀起的“波浪”的这些模具,赋予的自然全息的这种属性,只是说明决定一个粒子是如光子一样,在空中轻松飞行还是像笨重的质子那样的运动。
中国弦“家科”对希格斯粒子也有大量子论的两种模具解读,也经历过的类似超弦的两次革命。当然这不是直接遵循“卢瑟福散射”理念和方法,收集的数据和图像。但其很多结果,可以说是和超弦殊途同归。这发生在上世纪五十年代末六十年代初。
国际上,科学家通过宇宙线和加速器已发现大批新粒子,希望通过类似元素周期表规律性的排列和组合,对数百种粒子找到它们之间有何联系?何种更基本?量子中国声东击西,外围形式奇特,是以物质无限可分的古代庄子之问,来科普提高人民对量子兴趣的氛围。作为中学生是通过老师把这种氛围传达给了我们,参与进行排列和组合的探索。那是大跃进中的1959年,一方面因初中物理课告诉的平移和圆周运动有加速度的区别,得到理论武装,增强了我们从密码学方向找元素编码微观粒子的想法。另一方面
当时大片农村恰遇大饥荒,从争吵分吃东西的撕裂,使我们想到时空撕裂元素,结合物理学而联系上了三旋类圈体图像自旋的这种编码元素。其实这就是三旋“环量子”。
今天看,量子电动力学和阿贝尔群是以球量子图像的电子自旋为基础,设想的同位旋,而统一了质子和中子。以此类推,QCD和非阿贝尔群又以量子电动力学同位旋的球量子图像为基础,增加编码元素,设想色荷同位旋,而统一了夸克费米子和胶子玻色子。这里质子和中子的同位旋,夸克费米子和胶子玻色子的色荷同位旋,虽说自然意义是真实的,但从数学上舍弃三旋类圈体,在球面自旋图像上并不能表现QCD。
为从大量的图片中初选出有价值的信息,从粒子散射构图寻求“格点”类似三旋环量子识别神秘难测的粒子,这种创新比对构图着色、变声的识别更能智能程序化。例如LHC对撞机是以可怕的每秒4000万次的速度处理数据,以彩色图像的形式输出数据。它模拟“宇宙大爆炸”后的散射状态,之先是对以不同方向喷射的彩色粒子作拍摄,之后又将生成的海量数据图像转换为声音。然而目前也并不能从这些声音了解到确切的希格斯粒子的质量信息。类圈体有着面旋、体旋、线旋等三大类62种自旋状态的旋束态量子图像的结构信息,能对应QCD和非阿贝尔群,而比球量子图像的色荷同位旋更真实,可以统一描述量子电动力学和量子色动力学联系的同位旋。
这可以说是量子中国以物质无限可分普及以来的第一次中国弦革命。西方的弦论可简化为量子图像研究费曼图,如(1)通过交换光子能传递简单的量子电动力学相互作用的费曼图;(2)在QCD理论中也存在交换胶子的等价过程的的费曼图;(3)QCD理论的这种过程还包含夸克颜色的交换费曼图。但这三类费曼图其交换的相互作用力或衰变产生的虚粒子,也可以看成是加入的旋束态。所以这三类费曼图可以等价于无标度性的旋束态量子隧道图。隧道是一种类圈态,第一次中国弦革命主要借助自然全息的模具。
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 楼主| 发表于 2012-4-24 11:23 | 显示全部楼层

[原创]非弹性衍射散射与格点

如果把这种量子隧道无标度性量联系三旋,可分析类似电子传递给粒子的能量和传递给离子的动量之比。如果再把旋束态量子隧道存在的能量和动量,与使风筝在天空飘荡起来的气流对应。这种对应,可联系时空包含有大量弃物似的量子色动能量。这是把
自然全息模具延伸到QCD和海夸克、电子海、胶子海,对应在大面积天空无风,但有的地区无中生有的气流也能使风筝飘荡起。把这看成类似“风筝隧道”,反过来对应时空废弃的能量流,即有如狄拉克说正电子像负电子海洋中的空穴类似的模具比喻。
由此可见第一次中国弦革命,就开进了“大学先修课”高速公路的快车道。有两点可说明。自然全息模具取的是人感受的直观性,而不直观一般称模型。相对论和量子论是20世纪物理学的基石,反相者多认为相对论的光速不变,采用的洛仑兹变换不对。确实洛仑兹变换不如伽利略变换直观。伽利略可举河里行舟作模具,洛仑兹说的却不是模具。但伽利略变换也不是唯一性的模具。反相者坚持伽利略变换的唯一性,是中单模具论的“毒”。自然全息是多模具论,它解释光速与声速不同,还可联系惯性定律:动者恒动,静者恒静。这从坐车,人可直观感受,说明惯性定律具有模具性。
伽利略变换联系惯性,说明也是模具性的。但说它不是唯一性,是因为惯性定律有两个速度,静者速度为0是一个极限,动者速度的极限是什么呢?如动者属极限速度类型,如光子,那么即使放进真空中恒动,不违反能量守恒定律吗?即光子可不消耗能量违反守恒吗?由此看来,能量守恒定律也只是从人类活动的环境中总结出来的,人类活动的环境并不是正反宇宙的全部。当然正反宇宙也是有模具可循的,如人的生与死是虚实两个界,活人不能说清楚人死后的感受。我们假设存在一种点内空间,是虚数出没的地方,如大脑梦幻与现实的重叠,类似虚数与实数的叠加,由此能联系上量子论。
量子也是出没于点内或点外空间区间的物质。可见能量守恒定律要保持,就必须说明光子在真空运动何有“加油站”?其实惯性定律本身就已说明有“加油站”,只是人们不愿把惯性动者的极限速度,和类似人的生与死这种虚实两个模具联系起来,具体一种量子物质上。诚然,量子起伏效应和卡西米平板效应可验证真空“加油站”,道理如前面量子隧道无标度性,联系风筝气流对应的海夸克、电子海、胶子海的说明。这也如鸽子能飞上天空,是地面空间本身就有空气。鸽子没有空气是飞不起来的。由此我们说相对论的光速不变原理坚实,是有鸽子模具,而不是洛仑兹变换。
而和伽利略变换模具不矛盾。
例如我们设鸽子在天空放飞的速度为光速C符号,人在地面行走的速度为小速度v符号,火车在轨道行走的速度为大速度V符号。人带着鸽子行走的速度,鸽子不动,速度为v,合符伽利略变换。鸽子放进火车行走,鸽子不动,速度为V,合符伽利略变换。而人走放飞鸽子,鸽子速度为光速C,合符相对论原理。火车开着放飞鸽子,鸽子速度为光速C,合符相对论原理。可见洛仑兹变换的基础是类似的“鸽子模具”,而和伽利略变换模具不矛盾。可见20世纪以来的冷战、恐怖,说相对论与量子论有不可调和的矛盾,是坚持单模具思维挑动起来的。其实广义相对论的时空弯曲,也是在为能量守恒找模具。而圆周运动加速度从里奇张量看是协变的,由此存在对点内空间的缩并收缩力,其点内空间反作用就是超光速的虚快子。爱因斯坦却忽视了这一点。
存在就是一种破缺。量子物质有“加油站”可从真空中显现,透露出前沿科学大有用武之地,弦论不是没有应用,而是早在应用。特别是庞加莱猜想的运用引来的第二次中国弦革命,这是到2006年庞加莱猜想获证后才公开说的。1962年,从川大数学系分配到四川盐亭县中学教初中的赵本旭老师,把当年川大一些数学导师带他研究的空心圆球内外表面不破,能翻转的难题,转而传达给了我们来攻坚,由此后来自学,也才发现中微子振荡与庞加莱猜想有联系的。第一次中国弦革命,类圈体的三旋模型,实物手工不能做出来,但目前邱嘉文先生做的“三旋动画集”的视频,却能直观地表达出来。
同样第二次中国弦革命,根据庞加莱猜想的变换和共形变换,球与环对应的“开弦”和“闭弦”为第一类的规范变换,产生的第二类规范变换,如“开弦”产生的“杆线弦”及“试管弦”,“闭弦”产生的“管线弦”及“套管弦”,用动画集视频也能表达出来。再从杆线弦、试管弦、管线弦、套管弦到泰勒桶、泰勒涡柱的形态结构,用动画集视频也能表达出来。中微子之间的振荡联系福井谦一的前线分子轨道理论与伍德沃德和霍夫曼分子轨道对称守恒理论,可用一杯水的模具比喻:放在水平的桌面上,杯子里的水溶液界面,类似前线轨道;液面低水就流不出来。但如果倾斜水杯,前面的水就倒出来了。中微子的振荡联系上面水杯倾斜,溶面低的前头的水也能倒出来。
把此唯像图形联系中微子作两次“微分”。第一次在物质族中,把中微子看成是基本粒子前线轨道前头的“水”。 第二次把三种中微子看成是三个水杯,因为它们存在两两组合之间相互变换的θ12、θ23、θ13三种标识的振荡,前面我们说过,已知θ12对应的是太阳反映的中微子测量,θ13对应的是大亚湾核电中微子的测量,剩下的θ23已知对应的是穿越大气的中微子测量。最小的轻子味混合角theta(13),是基本粒子物理学的重要参数之一。它类似包括电子和它的姐妹,以及与它们相关的中微子情侣的轻子之间,相互转化的可能性和程度,或者说就像情人之间在多大程度上能够腻歪到你中有我、我中有你的境界。那么大亚湾实验测到的θ13是经验公式的数据,还是理论推证出的数据?并没有解释。有人说,人类目前尚未得到一个单个的电子,何况光子、中微子乎!所以要拿出证据告诉人家,你是怎么切割出单个的光子的?
法国的Double Chooz反应堆实验、日本的T2K加速器实验、美国的MINOS加速器实验和韩国的RENO反应堆实验,都在紧锣密鼓地寻找这个神秘的小角。由于人类不能控制中微子,发出者和接收到的根本就不是一回事,接收者张冠李戴,欧核中心的超光速中微子实验已是证明。这种说法不是没有道理,在北京大学和中科大内部都有质疑能测量到单个光子或电子之说的物理学教授。事情的真相外人难知,但单个光子或电子的操作测量技术外国时有报导,然也是模糊。如:
(1)瑞典查尔姆斯理工大学的“量子麦克”探测器是一种压电耦合单电子晶体管,这种晶体管中通过电流时,一次只过一个电子。探测灵敏度在单个声子水平,频率为932兆赫兹,其性质像是光。但没有说明是否就对应单个光子。
(2)美国堪萨斯大学说能直接“看”到电子的运动并测出电子的速度。这是高能激光器发出的用人眼看不见的红外激光脉冲,照射在一种包含有移动电子的纤薄的砷化镓晶体材料上时,会产生人眼可见的红光,这正是二次谐波产生过程出现的信号。通过朝整块晶体施加电压,让电子以特定的速度在晶体内流动。而红光的亮度与电子的速度成比例,也就是说电子运动速度越快,红光越亮;而当电子没有直接运动时,没有红光出现。通过探测红光,能精确测量电子的速度。但也没说明是针对单个电子的测量。
(3)美国普渡大学研制出一块能将连续激光转变为大量超短脉冲的连续波激光器,即单频激光器的微环光梳生成器,其发出的红外光通过一根光纤进入芯片,随后被波导引导入该微环设备中,并被转化为包含多种频率的高频脉冲,其频率范围为每秒数千亿次。这些不同频率的高频脉冲被称为“梳状线”,因为当它们出现在一个图形中时,就像梳子上的梳齿。而激光在微环内会遇到“非线性交互作用”,产生新频率的光梳,并可通过另一条光纤从该设备中发射而出。对于光梳的产生来说,利用非线性,能获得拥有很多频率的光梳,其中包括起源光的频率,其余则是微环中产生的新的频率。使用“光任意波形技术”对这些频率进行了处理,能控制每个光谱线(光谱镊制机或分光计在焦平面上捕捉到的狭长状图形)的波幅和相位,从而了解到存在两类光梳----“高相干”和“部分相干”。但这也只是希望能提取单个光梳线的相位。
然而问题不在这里。因为如果原子、电子、中子等概念只是一种物质实体的客观存在的粒子,那么和“量子”的概念就不一样。单个光子或电子之说的“量子”概念,不是指一种粒子,而是一种观念。类似隐形传态提到“量子”时,实际上指的是微观世界的一种倾向:物质或者说粒子的能量和其他一些性质都倾向于不连续地变化。即类似“粒效团” 概念。如说一个“光量子”,是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位,光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。单个光子仅类似“粒效团”操作,其他的粒子情况也是类此。
但这说法终究有矛盾。例如,宏观中,一个粒子可以在一段距离连续移动,在微观中也应存在。但这也可以说如电磁波的圈套圈,是在交换与变换中,连续又不连续式移动。即如角动量也不再是连续变化的。这里的圆周运动因可以引进里奇张量、缩并、协变、点内空间、虚数超光速、量子隐形传输。所有这一切微观唯象,直观是看不见的,所以和经典物理学的观点是截然不同的。但这不意味着背叛了经典物理学。
大亚湾的实验是测量中微子三个混合角中的一个,如果能给出精确的数值,可以对中微子质量给出更严格的限制,可能会否定一些关于中微子质量方面的模型。而中微子实验有许多问题需要研究,如“中微子拥有质量”这一发现只在实验中得出,标准粒子物理学模型并未预测这种现象。其次中子是一特别的粒子,中子衰变放出的电子能量可以不符合量子力学,这样,中微子的存在问题需要重新确认。
但从反推数学来说,我们有电子中微子、μ中微子和τ中微子的质量的准确理论推算公式,这是 1996年在《大自然探索》第3期发表《物质族基本粒子质量谱计算公式》的论文,和2002年出版的《三旋理论初探》与2007年出版的《求衡论---庞加莱猜想应用》的两本专著中,都有详细地论证。只要6种夸克和8种胶子的质量数据准确,电子中微子、μ中微子和τ中微子的质量数据。根据质量超弦时空撕裂公式:
        M=Gtgnθ+H                            (3-1)
  m上=BHcosθ/(cosθ+1)                  (3-2)
  m下=B-m上                             (3-3)
B=K-Q                                (3-4)
就能计算得出。由此可比较大亚湾实验等处测到的θ13的数种数据,求出最佳候选者。
参考文献
[1]曹俊,大亚湾中微子实验结果的简单解释,caojun的个人博客,2012-3-11;
[2]张英伯,对称中的数学,科学出版社,2011年6月;
[3]王德奎,三旋理论初探, 四川科学技术出版社, 2002年5月;
[4]孔少峰、王德奎,求衡论---庞加莱猜想应用, 四川科学技术出版社, 2007年9月;[5]王德奎,解读《时间简史》,天津古籍出版社,2003年9月;
[6]桂杰,22岁研究员刘路:我坚持了自己的兴趣,中国青年报,2012年4月8日;
[7]刘月生、王德奎等,“信息范型与观控相对界”研究专集,河池学院学报2008年增
刊第一期,2008年5月。
发表于 2012-4-26 10:52 | 显示全部楼层

[原创]非弹性衍射散射与格点

不错谢谢老师~~~
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