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木蟲博士
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電磁與引力的統(tǒng)一場(chǎng)理論
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《電磁與引力的統(tǒng)一場(chǎng)理論》一書簡(jiǎn)介 關(guān)于電磁場(chǎng)與引力場(chǎng)統(tǒng)一的最新的研究論文集。 本書共分七章，其中的每一章均為獨(dú)立的研究論文。 第一章以哲學(xué)的觀點(diǎn)分析和綜述了在這之前的各個(gè)時(shí)期，許多物理學(xué)家在統(tǒng)一場(chǎng)論方面的各種努力，進(jìn)而引出了本書中的統(tǒng)一思想。 從第二章起以理論物理學(xué)特有的研究思想和方法提出了六篇研究論文。其中： 第二章 建立模型——建立統(tǒng)一場(chǎng)方程，并從這個(gè)統(tǒng)一場(chǎng)方程很自然地分解出Maxwell方程組和Einstein引力場(chǎng)方程。雖然在統(tǒng)一場(chǎng)方程中加入Lorentz力成份的理由有點(diǎn)兒?jiǎn)伪。珡脑摲匠趟玫降囊院蟾髡碌囊恍┯幸娴慕Y(jié)果足以證明，加進(jìn)Lorentz力成份不僅沒有錯(cuò)，而且還是非常必要的。 第三章 利用統(tǒng)一場(chǎng)方程不僅導(dǎo)出物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程，而且還得到了統(tǒng)一場(chǎng)的時(shí)空度規(guī)和球?qū)ΨQ電磁度規(guī)。 第四章 說(shuō)明一個(gè)繞核運(yùn)動(dòng)的電子具有角動(dòng)量不守恒、“軌道”進(jìn)動(dòng)和電磁度規(guī)對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子的影響。這與經(jīng)典理論具有相同的結(jié)果。這也足以證明該理論的正確性。 第五章 利用統(tǒng)一場(chǎng)理論，從全新的角度重新探討了光的本質(zhì)問題，也得到了引力波與電磁波之間根本沒有什么區(qū)別，而是具有相同效果的合波的結(jié)論。也考慮到了引力的量子化問題。并討論了電子頻移。 第六章 從統(tǒng)一場(chǎng)度規(guī)出發(fā)，得到了比較準(zhǔn)確的Hubble定律，也得到了Klein—Gordon方程，同時(shí)，也解釋了為什么在氫原子能級(jí)間存在著躍遷，而太陽(yáng)系中行星之間沒有“躍遷”的存在問題。這些在一定程度上已經(jīng)證明了“應(yīng)該從一個(gè)經(jīng)典的、統(tǒng)一的場(chǎng)理論和那個(gè)理論的需要出發(fā)，它要求量子的法則應(yīng)該作為它本身的約束而出現(xiàn)”（引自《“上帝難以捉摸……”——愛因斯坦的科學(xué)與生活》一書，P.539.）的事實(shí)。 第七章 利用統(tǒng)一場(chǎng)方程研究了行星的固有磁場(chǎng)，也得到了行星內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所應(yīng)滿足的磁感應(yīng)方程。同時(shí)，也為行星物理學(xué)中的行星固有磁場(chǎng)問題找到了理論基礎(chǔ)。 本書并沒有引用太多的參考文獻(xiàn)，且所用參考文獻(xiàn)均為通常的科學(xué)文獻(xiàn)書籍或教科書，并從最普適的物理學(xué)理論出發(fā)的。這給我們一種具有很堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 本書可供廣義相對(duì)論方面和行星物理學(xué)方面的研究人員參考，特別是也許能為進(jìn)行統(tǒng)一場(chǎng)論方面研究的人員提供更為有益的方便。 E-mail：hung0088@163.com E-mail：hung0088@sina.com Introduction of《The unified field theory for electromagnetism and gravitation》 The book be writed by Sheng Lieh Hung, be published by Yanbian people publishers, a latest research article gathers for electromagnetism field and gravitation field unifying theory. This book is divided into totally seven chapter, among them each chapter is all for independent research articles. Chapter 1. Analyze with the philosophic standpoint with the overview before this each period, every kind of effort of many physicists at unified field theory, then derivation unifying of this book inside thought. From chapter 2 beginning, with the special research thought and the method in theories physics to put forward six research articles. Chapter 2. Establish the model——establish unified field equation, from the unified field equation to resolve very naturally to Maxwell’s set and Einstein’s gravitational field equation. Although at unified field equation a trifle son in a reason for joining Lorentz’s force composition in the equation weak, but from that equation income to of hereafter each of some beneficial result good enough to proof add into the Lorentz’s force composition to not only has no mistake and still very necessary. Chapter 3. Make use of the unified field equation not only deduce the motional equation for matter, but also still have get the spacetime metric of the unified field and spherically symmetry electromagnetic metric. Chapter 4. An electron that it revolves around atomic nucleus has non-conservation of angular momentum and precession of “the orbit”, and the particle in motion is affected by the electromagnetic metric. It enough proof that theoretical accuracy. Chapter 5. Make use of the unified field theory, have discussed a problem in essentiality of light from the all new angle, final, have arrived a conclusion that light is made up of the composite waves. At the same time it considered the problem that the quantum of the gravitation, and discussed a problem for electron of the frequency deviation. Chapter 6. From the unified field metric set out, got the accurate the Hubble’s laws, also got Gordon-Klein’s equation, at the same time, explained to exsits between the hydrogen atomic energy levels why the level-crossing, but a problem of esse for having no "the level-crossing" in the solar system between the planet. These are already proof "should from a classic of, the unified a theory sets out with that theoretical demand on the certain degree, it request the stipulation that the rule of the quantum should be used as it oneself but the fact that appear" (lead from《" the God is hard to catch to touch ……"—— Einstein's science and life》, P.539.). Chapter 7. Make use of the unified field equation studied intrinsic magnetic field for planets, got that the magnetic induction equation is satisfied with the motion of planetary inside matter. At the same time, also found out the theories foundation for the intrinsic magnetic field in planet in the planet physics. This book has no adduction to consults many references, and using consulting references all for usual science references book or textbooks, combining from the most widespread suitable for physics theories sets out. This give us a kind of having the very solid theories foundation. This book can be provided to consults for the researcher in general relativity and the planet physics, especially and perhaps it can offering more beneficial convenience for researcher of the proceeding the unified field theory. E-mail：hung0088@163.com E-mail：hung0088@sina.com 《電磁與引力的統(tǒng)一場(chǎng)理論》這本書的目錄： 第一章 關(guān)于電磁與引力統(tǒng)一的哲學(xué)思想 §1、Einstein及其他物理學(xué)家的統(tǒng)一場(chǎng)論思想 §2、利用量子的方法能建立統(tǒng)一場(chǎng)嗎？ §3、電磁與引力的統(tǒng)一思想 參考文獻(xiàn) 第二章 統(tǒng)一場(chǎng)論模型 §1、由Hamilton原理得到場(chǎng)方程 §2、能量動(dòng)量的守恒及方程（2.7）的物理意義 參考文獻(xiàn) 第三章 物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程與弱場(chǎng)近似下的統(tǒng)一場(chǎng)論的時(shí)空度規(guī) §1、由統(tǒng)一場(chǎng)方程導(dǎo)出物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程 §2、弱場(chǎng)線性近似及Newton近似下的統(tǒng)一場(chǎng)論的度規(guī)考察 §3、球?qū)ΨQ統(tǒng)一場(chǎng)的時(shí)空度規(guī) 參考文獻(xiàn) 第四章 利用球?qū)ΨQ電磁度規(guī)得到的一些結(jié)果 §1、一個(gè)帶電粒子在球?qū)ΨQ電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程 §2、一個(gè)繞核運(yùn)動(dòng)電子軌道的“進(jìn)動(dòng)” §3、電磁度規(guī)對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子的影響 參考文獻(xiàn) 第五章 關(guān)于光的本質(zhì)的啟發(fā)性的觀點(diǎn)及電子頻移 §1、在弱場(chǎng)近似下，統(tǒng)一場(chǎng)波的基本性質(zhì) §2、重新討論光的本質(zhì)問題 §3、氫原子核電磁作用下的運(yùn)動(dòng)（“傳播”）電子頻移問題 §4、小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第六章 利用統(tǒng)一場(chǎng)論及球?qū)ΨQ度規(guī)對(duì)空間物理結(jié)構(gòu)的考察 §1、關(guān)于Hubble定律的統(tǒng)一場(chǎng)論解釋 §2、關(guān)于統(tǒng)一場(chǎng)波的量子考察 §3、氫原子能級(jí)間存在躍遷的因果解釋 §4、小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第七章 關(guān)于行星固有磁場(chǎng)的初步探討 §1、方程的建立 §2、方程（7.12）的物理意義及行星磁感應(yīng)方程 §3、小結(jié) 參考文獻(xiàn) contents Ⅰ. On philosophical thinking of the unified electromagnetism and gravitation 1. Thinking of the unified field theory for Einstein and other physicists 2. Making use of quantum method, can we build the unified field 3. The unified thinking for electromagnetism and gravitation References Ⅱ. Model of the unified field theory 1. Making use of Hamilton’s principle, the field equation are given 2. Conservation of energy-momentum and physical significance of equation (7) References Ⅲ. The motional equation of matter and spacetime metric of the unified field theory under approximation to weak field 1. The motional equation of matter is derived from the unified field equation 2. Under linear approximation to weak field and Newton’s approximation conditions, the metric of the unified field theory are explored 3. Spacetime metric of spherically symmetric unified field References Ⅳ. Making use of spherically symmetric the electromagnetic metric, have arrived at some conclusion 1. The motional equation of a charged particle in spherically symmetric electromagnetic field 2. An electron in revolving round nucleus exists the precession of the orbit 3. The particles in motion are affected by the electromagnetic metric References Ⅴ. On the enlightened viewpoint for essentiality of light, and electronic frequency deviation 1. Under approximation to weak field, basic nature for the waves of the unified field 2. A rediscussion problem for essentiality of light 3. An electron in motion (“propagation”) is affected by the electromagnetic field in hydrogen atomic nucleus, exists the problem in the frequency deviation 4. Summarize briefly References Ⅵ. Making use of the unified field theory and the spherically symmetric metric, space physical structure are explored 1. On making use of the unified field theory, explain Hubble’s law 2. On making use of quantum, exploration the waves of the unified field 3. Making use of the causality, explain that level-crossing are existed hydrogen atom between energy levels 4. Summarize briefly References Ⅶ. On preliminary exploration the intrinsic magnetic field for planets 1. Buildup equation 2. Physics significance of the equation (7.12) and the magnetic induction equation for planets 3. Summarize briefly References 這本書的觀點(diǎn)比較新穎，而且很有見地，數(shù)學(xué)推導(dǎo)流暢，也提供了在這方面繼續(xù)研究的可能，是一本不可多得的好書！ [ Last edited by userhung on 2006-10-18 at 17:52 ] |
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第一章 關(guān)于電磁與引力統(tǒng)一的哲學(xué)思想 [摘要] 本文從各個(gè)時(shí)期，物理學(xué)家們的各種針對(duì)統(tǒng)一場(chǎng)論的研究思想入手，詳細(xì)分析、討論了他們的統(tǒng)一思想，最后歸納出可行的統(tǒng)一方案，并得出有益的結(jié)果。 [關(guān)鍵詞] 統(tǒng)一場(chǎng)論、度規(guī)張量gik、電磁張量Fμν、能量動(dòng)量張量Tμν、統(tǒng)一場(chǎng)方程 Einstein說(shuō)過(guò)：“廣義相對(duì)性原理實(shí)際上并非以任意選擇的方式導(dǎo)向純引力場(chǎng)的理論”。[1]基于這種思想，我們有理由認(rèn)為，在引力作用的同時(shí)也許還存在著電磁成分的影響。任何工作的開始都有其背景，在這里我想論述一下，建立統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí)的思維方式，以便使人們了解該理論的建立機(jī)制，對(duì)該理論作出公正的評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)研究。 §1、Einstein及其他物理學(xué)家的統(tǒng)一場(chǎng)論思想 在本世紀(jì)初，廣義相對(duì)論建立之后，有人就提出建立統(tǒng)一的電磁力與引力的思想。這在當(dāng)時(shí)引起許多物理學(xué)家的注意，有的甚至為之忘我的工作，提出過(guò)不少的統(tǒng)一的方案。 1923年之后，在別人工作的影響下，Einstein試圖進(jìn)一步推廣相對(duì)論，企圖建立一個(gè)既包括引力場(chǎng)又包括電磁場(chǎng)的統(tǒng)一場(chǎng)理論，用以解釋物質(zhì)的基元結(jié)構(gòu)。他先后提出過(guò)不少方案，在1929年、1945年和1954年曾取得了一些進(jìn)展，但都只停留在數(shù)學(xué)的表述形式上，沒有得到有物理意義的結(jié)果。[2] 有趣的是，Rainich于1927年實(shí)現(xiàn)了部分幾何化——廣義相對(duì)論與經(jīng)典電磁學(xué)僅借助一個(gè)幾何量Rμν即可表達(dá)出來(lái)，而物理內(nèi)容一般并不改變。60年代初又經(jīng)Wheeler和Misner所發(fā)展。[3] 另一個(gè)統(tǒng)一場(chǎng)論的早期嘗試，是Kaluza的五維空間法——在平常的三維空間中，我們有兩個(gè)不同的向量長(zhǎng)，即電場(chǎng)與磁場(chǎng)。而在四維空間中，此二場(chǎng)不再是各自獨(dú)立的，共同構(gòu)成一個(gè)單一的張量場(chǎng)Fμν。若推廣此概念，我們希望在四維空間中，由度規(guī)張量gμν所代表的引力場(chǎng)及電磁張量Fμν所代表的電磁場(chǎng)，可以在一個(gè)比較高維的空間中，構(gòu)成一個(gè)單一的“統(tǒng)一場(chǎng)”。可是Kaluza與Einstein的為之努力，并沒有得到多大的進(jìn)展。 此外，就是Sachs的理論。他保留Einstein的概念，只將gμν代以兩個(gè)四元數(shù)的乘積。該乘積可得到十六個(gè)獨(dú)立無(wú)關(guān)的函數(shù)。這多產(chǎn)生的六個(gè)函數(shù)，可以用來(lái)描述電磁場(chǎng)的六個(gè)方程式。Sachs發(fā)現(xiàn)，他的理論果然可以導(dǎo)出Einstein的引力方程式及電磁場(chǎng)方程式來(lái)。[4] 我國(guó)的束星北早年也從事過(guò)相對(duì)論研究，探索引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的統(tǒng)一理論。雖然他沒能得到有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，但他的有關(guān)研究在當(dāng)時(shí)還是有啟發(fā)性的。Einstein對(duì)引力場(chǎng)幾何化的成功，立即導(dǎo)致這種希望：類似的純幾何概念也可以用于描述電磁場(chǎng)。這個(gè)思想導(dǎo)致Weyl、Eddington和Einstein本人對(duì)Riemann幾何提出修正，以便為電磁場(chǎng)讓出位置。由于相同符號(hào)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)彼此相吸，而相同符號(hào)的兩個(gè)電荷彼此相斥，所以利用因子i＝ ，就可以在形式上做到這一點(diǎn)。出于這種考慮束星北研究了復(fù)數(shù)Riemann線元，其中實(shí)數(shù)與質(zhì)量（引力）相關(guān)，虛數(shù)與電荷（電磁）相關(guān)。這樣得到的理論就特別簡(jiǎn)單，Maxwell方程和Lorentz作用力定律兩者就作為Riemann幾何的本質(zhì)上相同的結(jié)果而出現(xiàn)在一級(jí)近似之中。而且，電荷、電流密度和電磁勢(shì)之間的關(guān)系立即變得清楚明了。[5] Einstein認(rèn)為：我們的任務(wù)是要為總場(chǎng)找到場(chǎng)方程。所求的結(jié)構(gòu)必須是對(duì)稱張量的一種推廣。它的群一點(diǎn)也不應(yīng)當(dāng)比連續(xù)坐標(biāo)變換群狹小。如果能夠做到類似于從狹義相對(duì)論到廣義相對(duì)論所采取的步驟，把群再一次擴(kuò)充，那該是最美的了。 因此他作出，代替對(duì)稱的gμν（gμν＝gνμ），引進(jìn)非對(duì)稱的張量gik。這個(gè)量是由一個(gè)對(duì)稱的部分sik和一個(gè)實(shí)數(shù)的或純虛數(shù)的反對(duì)稱部分aik相加而成的。所以 gik＝sik＋aik 從群的觀點(diǎn)看來(lái)，s和a的這種組合是任意的，因?yàn)閺埩縮和a各自具有張量的特征。但是，從整體來(lái)看，這些gik在建立新理論中起的作用，很象對(duì)稱的gμν在純引力場(chǎng)理論中所起的作用。 空間結(jié)構(gòu)的這種推廣，從我們的物理知識(shí)的觀點(diǎn)來(lái)看，似乎也是很自然的，因?yàn)槲覀冎�，電磁�?chǎng)同反對(duì)稱張量Fμν有關(guān)。 在引力理論中，對(duì)于一個(gè)既定的對(duì)稱的gμν場(chǎng)，可以定義一個(gè)場(chǎng)，它的下標(biāo)是對(duì)稱的，從幾何學(xué)上來(lái)看，它支配著矢量的平移。與此類似，對(duì)于非對(duì)稱的gik，可以按照公式 gik,l－gsk －gis ＝0 （A） 來(lái)定義一個(gè)非對(duì)稱的 ，這公式同對(duì)稱的g的相應(yīng)關(guān)系是符合的，自然只是在這里才有必要注意g和Г的下標(biāo)位置。 正如在gμν是對(duì)稱的理論中一樣，可以由Г形成曲率 ，并由此形成降秩的曲率Rkl。最后，運(yùn)用變分原理以及（A），可以找到相容的場(chǎng)方程 ＝0 [ ＝(1/2)(gik－gki) ] （B1） ＝0 [ ＝(1/2)(Гsis－Гssi)] �。˙2） ＝0 �。–1） ＋ ＋ ＝0 （C2） 其中 表示Rkl的對(duì)稱部分， 則是它的反對(duì)稱部分。因此，如果（A）得到滿足，兩個(gè)方程（B1）、（B2）中的每一個(gè)就是另一個(gè)的結(jié)果。 在 ＝0時(shí)，這些公式就簡(jiǎn)化成（A）和（C1）——純引力場(chǎng)的情況。[6] 受束星北的影響，本人也曾考慮過(guò)利用泛復(fù)變函數(shù)的數(shù)學(xué)工具進(jìn)行統(tǒng)一場(chǎng)論的研究，但也以失敗而告終。 §2、利用量子的方法能建立統(tǒng)一場(chǎng)嗎？ 有些物理學(xué)家也曾提出過(guò)用量子的手段統(tǒng)一電磁與引力的想法，但這在很大程度上是不太可能的，因?yàn)橐环矫嬉υ诹孔訔l件下，已經(jīng)是微乎其微的了，無(wú)法顯示其應(yīng)有的價(jià)碼，只有把它放到天體之間時(shí)，才能顯示出其威力無(wú)窮，所以研究引力必須是大質(zhì)量的物體之間。另一方面，引力場(chǎng)本質(zhì)上是彎曲的時(shí)空，并為其它物質(zhì)即行星等提供充分的“表演”舞臺(tái)，而當(dāng)對(duì)它要進(jìn)行量子化時(shí)，物理學(xué)家們又要把它當(dāng)作“演員”來(lái)處理，同一個(gè)引力場(chǎng)，在物理世界里要面對(duì)兩種互相矛盾的角色，這從哲學(xué)的角度考慮是可以辯證理解和對(duì)待的，但從物理世界里的角度進(jìn)行具體操作時(shí)，它卻存在著無(wú)法克服的巨大困難。這顯然是一件很不愉快之事。這樣，雖然引力與量子兩者的結(jié)合，還存在著時(shí)空概念本身的困難，但也許把已有的引力理論進(jìn)行量子化還是有可能的。因?yàn)橛袝r(shí)放小研究不行的東西，可以放大了研究其內(nèi)在的作用機(jī)理之后，再將其“小型化”——量子化。再一方面，由于在量子條件下，引力與電磁作用相比之下的非常微弱，不足以表現(xiàn)引力的影響效果（也許“弦論”可以例外），所以有可能導(dǎo)致唯心主義理論，與實(shí)際脫節(jié)。所以不妨把電磁與引力在宏觀條件下進(jìn)行統(tǒng)一，之后再進(jìn)行量子化，應(yīng)用于基元結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)科學(xué)的向前發(fā)展，還是可以辦到的。 §3、電磁與引力的統(tǒng)一思想 由于Einstein的引力場(chǎng)與Maxwell的電磁場(chǎng)都是從宏觀物質(zhì)存在總結(jié)出來(lái)的，且均為宏觀物質(zhì)實(shí)體，所以統(tǒng)一場(chǎng)論思想也應(yīng)從宏觀存在入手。另外，應(yīng)力作用影響實(shí)在空間的幾何形狀，而與引力相類似的電磁力作用同樣也應(yīng)該影響實(shí)在空間的幾何形狀。因?yàn)榭臻g和時(shí)間的客觀意義在于：四維連續(xù)區(qū)是雙曲面型的，因此，從每一點(diǎn)出發(fā)，都有“時(shí)間的”（即ds2＜0）和“空間的”（即ds2＞0）線元。[7]從這一點(diǎn)，統(tǒng)一場(chǎng)論理所當(dāng)然地也應(yīng)從宏觀存在的空間的幾何變形入手。基于以上兩點(diǎn)，從微觀世界尋找統(tǒng)一場(chǎng)的考慮就不存在了，這也符合Einstein的統(tǒng)一思想。 如果接受Einstein的有引力場(chǎng)的對(duì)稱度規(guī)張量gμν和電磁場(chǎng)的反對(duì)稱電磁張量Fμν考慮的一個(gè)對(duì)稱部分sik和一個(gè)實(shí)數(shù)的或純虛數(shù)的反對(duì)稱部分aik之和而形成的表示度規(guī)的非對(duì)稱張量gik的思想的話，那么，我們將走入誤區(qū)。因?yàn)橐?chǎng)的度規(guī)張量gμν為對(duì)稱張量，且每個(gè)元素是非矢量的協(xié)變分量和逆變分量的集合——純幾何量構(gòu)成的；而電磁場(chǎng)的電磁張量Fμν只能表示電磁張量，其中的每個(gè)元素是由只具有幾何特征的純電磁場(chǎng)量構(gòu)成的，并非表示電磁場(chǎng)的空間度規(guī)成份——電磁場(chǎng)引起的空間的幾何變形。因此，電磁場(chǎng)的空間度規(guī)，不一定非為反對(duì)稱張量aik不可——由電磁張量不能確定電磁度規(guī)的結(jié)構(gòu)，也許與引力場(chǎng)相似它也是對(duì)稱張量。 如果接受束星北的電磁與引力間的復(fù)數(shù)形式的結(jié)合的話，雖然滿足了相同符號(hào)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)彼此相吸，而相同符號(hào)的兩個(gè)電荷彼此相斥的結(jié)論，但這也許得到電磁與引力之間毫無(wú)相干這樣的結(jié)果，盡管這對(duì)從總場(chǎng)分解出電磁與引力的各分場(chǎng)有利，但和電磁與引力也許是一個(gè)統(tǒng)一的相互影響的整體的可能性相矛盾。 也許Kaluza的五維空間法是一個(gè)很不錯(cuò)的方法，但要注意的是電磁張量Fμν并不代表空間的幾何變形，要重新尋找電磁的度規(guī)表示。這樣，也許才能在更高維的空間中構(gòu)成一個(gè)單一的“統(tǒng)一場(chǎng)”。 綜上所述，二場(chǎng)的統(tǒng)一，一方面要在宏觀世界上進(jìn)行，另一方面，還要相互和諧，不能是簡(jiǎn)單的合并，要符合物理的實(shí)在同一性，也要符合物理意義。 Einstein曾指出：“我設(shè)法去找在形式上有點(diǎn)類似于真空引力方程而又同總場(chǎng)有關(guān)的東西，把它作為總場(chǎng)方程�！盵8] 在宇宙物質(zhì)的場(chǎng)方程中，曲率張量的出線應(yīng)該說(shuō)是由于受到某種或者是引力或者是電磁力的作用而引起的，即由于物質(zhì)儲(chǔ)備了能量動(dòng)量而引起了周圍時(shí)空的曲率張量。這樣，我們?nèi)绻治鯡instein的引力場(chǎng)方程就會(huì)知道，方程的左邊是空間的幾何變形量，我們不妨叫它“幾何能量動(dòng)量張量”（因?yàn)樵谄街笨臻g的基礎(chǔ)上，幾何變形應(yīng)該說(shuō)是“蓄能”的過(guò)程）；而右邊是物體的能量動(dòng)量張量形式。因?yàn)閺淖饔昧Φ慕嵌葋?lái)考慮，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力與兩個(gè)異種電荷的引力在本質(zhì)上的作用機(jī)理是相似的——都是吸引力，所以電磁作用同樣會(huì)引起與引力作用相似的空間幾何變化，也許變形的程度有所不同罷了。若對(duì)兩個(gè)同種電荷質(zhì)點(diǎn)的相斥來(lái)說(shuō)，由于引力引起空間變形的事實(shí)，斥力也應(yīng)該會(huì)引起空間幾何形狀的變化。從能量輻射的角度來(lái)說(shuō)，引力輻射會(huì)引起空間形狀的改變，那么電磁輻射也應(yīng)該影響空間形狀，只是影響的形狀或程度不同罷了，Einstein本人在1923年發(fā)表的《仿射場(chǎng)論》一文中也得到了類似的結(jié)果。[9]此外，Einstein的廣義相對(duì)論的結(jié)論也與電磁場(chǎng)情況相對(duì)應(yīng)——具有與電荷在其周圍引起靜電勢(shì)一樣的引力勢(shì)，即“電”分量；也有做圓周運(yùn)動(dòng)的電荷具有磁矩及磁矩與磁矩之間的作用相類似的旋轉(zhuǎn)的物體會(huì)有引力“磁”矩，而且兩個(gè)旋轉(zhuǎn)物體之間會(huì)有引力“磁”矩的相互作用。[10]這樣，我們應(yīng)該考慮到有把Einstein引力場(chǎng)方程修改為統(tǒng)一場(chǎng)方場(chǎng)的可能。從形式上看，Einstein的引力場(chǎng)方程應(yīng)該說(shuō)是能量動(dòng)量守恒的一部分，因?yàn)樵趶V闊的宇宙之中，除了引力的能量動(dòng)量之外，還有電磁的能量動(dòng)量部分。由于在Einstein引力場(chǎng)方程中左邊已經(jīng)是“幾何的能量動(dòng)量”形式了，所以可以認(rèn)為兩種場(chǎng)的合作用所引起的合幾何變形歸因于這個(gè)“幾何的能量動(dòng)量”形式，而右邊的物體的能量動(dòng)量形式應(yīng)該變?yōu)殡姶排c引力共同作用下的物體的能量動(dòng)量形式，其中由于Lorentz力是電磁作用的另一種形式，它同樣會(huì)引起力效應(yīng)和電磁輻射，所以為了包含所有客觀的二場(chǎng)作用，也考慮根據(jù)物體的能量動(dòng)量守恒情況，在方程的右邊也應(yīng)考慮到Lorentz力作功的情況，基于這些思想，在不修正Riemann幾何的情況下，左邊的幾何形變應(yīng)該是兩種能量動(dòng)量張量和Lorentz力作功的合作結(jié)晶。這樣，統(tǒng)一場(chǎng)方程可以寫為[11] Gμν＝8πGμ02ε02(Tμν＋∫FμνJνdxν) 其中Gμν為Einstein張量，G為Newton引力常數(shù)，Jν為電流密度，Tμν為引力與電磁能量動(dòng)量張量之和。在這個(gè)方程中可以看到，電磁與引力是不可分的統(tǒng)一整體，只是存在的環(huán)境不同，哪種成份表現(xiàn)的更強(qiáng)與更弱的問題——在大尺度宇宙空間中，引力更強(qiáng)一些，相對(duì)地電磁力可以忽略，而在我們生活的空間（比如實(shí)驗(yàn)室）和微觀世界里，電磁作用更強(qiáng)一些，引力可以忽略。當(dāng)然，這個(gè)方程與Einstein的引力方程相似，同樣包含有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程。而且從這個(gè)方程中很自然地可以分解出Maxwell電磁場(chǎng)方程組和Einstein引力場(chǎng)方程，這也許對(duì)引力場(chǎng)的量子化有好處，能提供一個(gè)引力場(chǎng)的量子化方法，因?yàn)殡姶艌?chǎng)可以量子化，那么用同樣的方法對(duì)統(tǒng)一場(chǎng)量子化，即可得到引力場(chǎng)的量子化。 參考文獻(xiàn) [1]許良英、趙中立、張宣三編譯 愛因斯坦文集（第三卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1979年 P.392. [2]范岱年、趙中立、許良英編譯 愛因斯坦文集（第二卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1977年 P.2. [3]韋伯著 陳鳳至、張大衛(wèi)譯 廣義相對(duì)論與引力波 第1版 北京 科學(xué)出版社出版 1979年 P.139. [4]吳大猷著 理論物理第四冊(cè)——相對(duì)論 第1版 北京 科學(xué)出版社出版 1983年 P.224. [5]戴念祖主編 20世紀(jì)上半葉中國(guó)物理學(xué)論文集粹 第1版 湖南 湖南教育出版社出版 1993年 P.566. [6] 許良英、范岱年編譯 愛因斯坦文集（第一卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1976年 P.40～42. [7] 許良英、趙中立、張宣三編譯 愛因斯坦文集（第三卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1979年 P.421. [8] 許良英、趙中立、張宣三編譯 愛因斯坦文集（第三卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1979年 P.470. [9] ]范岱年、趙中立、許良英編譯 愛因斯坦文集（第二卷） 第1版 北京 商務(wù)印書館出版 1977年 P.397. [10]方勵(lì)之 天體物理學(xué)前沿鳥瞰 第1版 上海 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社出版 1989年 P.30. [11]請(qǐng)參閱第二章《統(tǒng)一場(chǎng)論模型》一文。 寫于1998年11月01日 |
5樓2005-12-29 09:50:14
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