粒子波动性物理机制及其应用研究简介

内容提要：量子力学以粒子波动性为基础，但是粒子波动性还存在未解之谜。本文从物质相互作用（符合动量守恒定律和能量守恒与转化定律）方面，把物质粒子内在的周期性因素与其空间广延性的形成联系起来，在理论分析和推导及实验观测的基础上，提出物质粒子辐射空间本底量子新概念，并从6种途径分别给出质量时变关系：dM=－HoMdt，由此探讨了粒子波动性物理机制，阐明了时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成以及惯性起源与引力机制，系统地推导出爱因斯坦–德布罗意关系、薛定谔方程、克莱因–戈登方程、普朗克长度、牛顿第二定律、牛顿万有引力定律（经5种方式推得）与哈勃定律（用6种方法推得），得到宇宙膨胀及加速膨胀模式和星系旋转曲线与观测相符，推得空间本底量子质量(用4种方法推得)与哈勃宇宙质量等82个物理公式，其研究结果和几十项推测，目前已有一部分得到了相关理论与许多事实及实验观测的检验验证。

关键词：粒子波动性；质量；时间之矢；万有引力；宇宙膨胀及加速膨胀

   The research on physical mechanism of

     matter particle volatility and application

Abstract: Quantum mechanics is based on the wave-particle duality of matter, however it remains an enigma why particles exhibit this volatility. From the perspective of particle interaction (consistent with momentum and total energy conservation),this paper establishes a connection between the intrinsic periodic factors of matter particles and the formation of their spatial extensiveness. It introduces the new concept of "radiative space background quantum of matter particles" and  presents the mass variation over time relationships through multiple methods (6 in total): dM=－HoMdt, Consequently, it delves into the physical mechanism behind  particle wave-particle duality, elucidatesthe material basis of the time's arrow, the quantum composition of space background, and the origin of inertia, and the mechanism of gravitation. The paper systematically derives the Einstein-De Broglie formula, the Schrodinger equation, the Klein-Gordon equation, the Planck length, Newton's second law, Newton's law of universal gravitation(derived through 5 approaches), and Hubble's law(derived through 6 approaches). Furthermore, the paper provides equations for cosmic expansion and accelerated expansion, galactic rotation curves( in alignment with observed findings), obtains a series of physical equations related to the space background quantum mass(derived through 4 approaches) and the Hubble universe mass(totalling 82). The research findings and certain speculations are supported by theories and a substantial body of experimental evidence. Whilst some others remain yet to be examined and tested.

Keyword: particle volatility; mass; time-arrow; universal gravitation; cosmic expansion and accelerated expansion

一、引言

        经典力学以粒子模型为基础，但在粒子模型的前提下，一直未能给出引力、惯性和时间之矢的起源，也难以明晰空间本底构成。量子力学以粒子波动性为基础，但是粒子为何具有波动性现在还不清楚，相对论无法阐明光速极限性和惯性质量为何等于引力质量。宇宙学方面，至今还很难说清究竟是什么原因导致了宇宙膨胀和加速膨胀以及星系旋转曲线疑难现象。在这些理论之间，存在着粒子波动性和惯性认识上的相互矛盾，存在着时间反演不变性与宇宙膨胀演化及热力学现象不可逆性等矛盾，存在着由量子理论得到的宇宙学常数竟比实际观测值大120个数量级问题。

       通过实验观测结果分析和理论广泛深入研究，或仅以现有理论推导，提出物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系dM=－HoMdt(亦可通过把德布罗意提出的物质粒子具有内在的周期性因素，与爱因斯坦晚年总结一生时空探索阐释的物体具有动态的空间广延性新观念联系起来，结合牛顿关于引力可能来源于物体质量中发射精气的猜想，依照物理现象背后应有产生现象的原因，设想物质粒子内在的周期性因素与其空间本底量子辐射相生相伴，符合动量定理、动量守恒定律、功能原理和能量守恒与转化定律而得)，由此探讨了粒子波动性物理机制，并应用在深化质量与时间和空间本质认识以及解决惯性起源与引力机制和宇宙膨胀问题，系统地推导出爱因斯坦—德布罗意关系、薛定谔方程、牛顿第二定律和牛顿万有引力定律以及哈勃定律，推得宇宙加速膨胀模式和星系旋转曲线与哈勃宇宙质量公式、星系持续退移红移量随时间变化关系、星系自转周期和天体公转周期与自转周期随时间变化关系。推得并进一步阐释了质能关系、康普顿波长、普朗克长度、光速是粒子运动速度极限、引力质量即是惯性质量，赋予哈勃常数普遍意义，其研究结果和一些推测得到了理论上的支持和实验观测的检验验证。

二、相关研究背景及综合分析

三、粒子波动性物理机制

四、在深化质量与时间和空间认识方面的应用

五、在解决惯性起源与引力机制方面的应用

六、在解决宇宙膨胀及加速膨胀与星系旋转曲线方面的应用

七、狭义与广义相对论物质基础和相应时空坐标变换

八、与空间本底量子相关的一些特征量关联式及其对应关系

九、主要推测和推广及相应检验证

十、讨论

十一、结语

           通过实验观测结果分析和理论广泛深入研究，或仅以现有理论推导，提出物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系，其系统性研究主要结果如下：

    1) 揭示了量子力学基础的粒子波动性的物理机制，阐明了康普顿波根源，自然地推导出德布罗意物质波以及薛定谔方程与普朗克长度。

    2) 揭示了经典力学基础的惯性起源与引力机制，自然地推导出牛顿第二定律和万有引力定律。

    3) 提升经典力学数学化的绝对时间和绝对空间为物理化和物质化及其动态量子化的时间之矢与空间本底，展现粒子波动演生时空新图景。

    4) 揭示狭义相对论理论基础的光速极限性，推导出洛伦兹变换与质能关系和质速关系。

    5) 揭示广义相对论基础的惯性质量等于引力质量的物理根源，推导出适合广义相对论的坐标变换，给出爱因斯坦引力场方程与哈勃宇宙特征引力和特征惯性力以及微观普朗克特征力的全息关联性；预计普朗克时空之下，还有10^–104秒的时间间隔和10^–96米的空间间隔；物质粒子辐射空间本底量子新概念物理图景与广义相对论物质质量和能量存在导致时空弯曲、物质粒子在某种加速运动中，产生时空涟漪和引力波相对应。

    6) 推导出哈勃定律，推得宇宙膨胀尺度随时间的变化关系与暗能量居于主导地位情形下的弗里德曼的解一致，与德西特时空一致；按由此揭示的引力机制，于1996年预测并阐释了宇宙加速膨胀，且能自然地解决星系旋转曲线疑难问题。

    7) 能够阐释量子场论计算的宇宙学常数比实际观测大120个数量级问题。

    8) 给出哈勃常数普遍性意义、给出引力常数与哈勃常数和光速的关联公式、给出精细结构常数和黑洞新的物理含义。

    9) 把微观、宏观和宇观一些核心的基本物理定律联系和统一起来。

   10) 把经典力学、量子力学、狭义与广义相对论和宇宙膨胀理论及地球膨胀学说联系协调起来，给出这些基础物理理论与学说以共同的物理基础和物质基础，表明物质粒子波动性与惯性和引力以及宇宙膨胀及加速膨胀乃至星系旋转曲线，背后有相同的物理本质，均根源于物质粒子空间本底量子辐射，为探索创立量子引力与演化物理学开辟了一种新的途径。

    11)可推得一系列新的物理公式，并尝试系统解决一些物理学及其相关疑难问题，所作出的几十项预测目前已有一部分得到了观测等方面的检验验证。