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暗物质与宇宙87-量子场本质

已有 103 次阅读 2024-7-25 21:13 |个人分类:暗物质与宇宙模型-第二版|系统分类:科研笔记

暗物质粒子由正反粒子构成,暗物质与正反粒子可以相互转化,这是解开现代物理与现代天文的唯一正确路径。

量子场本质

在量子场论看来,场也是物质存在的基本表现形式,每一种粒子都可以看作是一种独特场的量子化表现形式。也就是说,量子场论描述了一个场与粒子统一的物理图景,在整个宇宙空间,同时充满着各种场,各种场相互重叠。每一种粒子对应着一种特殊的场。

要想走出一种粒子对应一种场的困境,那就必须先弄清量子场的本质。实际上,场是场态粒子规律对称性破缺产生的势,这种势能是通过粒子交换光子相互作用形成电磁波来传递。

显态粒子具有天然的对称性破缺特性。不同对称性破缺诱导场态粒子产生相应的规律对称性破缺。相同对称性破缺粒子间通过场态粒子的规律对称性传递并相互耦合作用。

那么只需关注各种粒子的对称性破缺特点就能很好地理解场的产生机理和传播机制。所有的场都有相同的产生机制,内在机理相同,仅仅是表现形式不同。根据量子场的本质,可以对场进行全面统一,放弃一种粒子对应一种场的思想。

引力场是场态粒子通过相互作用交换光子的电磁波传递,但由于场态粒子的密度分布不均匀,密度梯度引起受力不均匀,即引力场是密度分布不均匀形成的差值,这个差值与密度梯度相关,因此引力远远小于电场力和磁场力。

归根到底,各种场都是场态粒子积聚的各种对称性破缺势能形成了恢复对称性的势。电场是场态粒子规律极化产生的电场势,积聚了电势能;磁场是场态粒子内部对称粒子运动轨迹规律偏转形成的磁场势,积聚了磁势能;引力是场态粒子分布密度梯度规律变化形成的引力势,积聚了引力势能。

粒子间的相互作用都是通过交换光子来实现。这种作用既包括显态粒子间的相互作用,也包括场态粒子间的相互作用,更包括显态粒子和场态粒子间的相互作用。可以说,所有粒子间的作用都是通过相互交换光子实现,粒子间的各种作用本质上都是交换光子,只是表现形式不同。

粒子间的直接作用力,实际上是微观力。如果没有场态粒子,显态粒子之间的相互作用范围十分有限。场主要是宏观的长程力,场态粒子的短程力不断以电磁波的形式传递,这能够解释长程力或超距力的宏观产生机理与传递机制。

运动电荷属于电荷运动对称性破缺粒子,会产生磁场。无论静止电荷还是运动电荷,都属于电荷分布对称性破缺粒子,都会产生电场。

各种场的变化都是通过交换光子传递的,这里就能更好地理解为什么电场变化同时伴随着磁场变化,磁场变化也伴随着电场变化。另外,一般情况下,场态粒子密度梯度较小,场态粒子通过密度规律性变化传递引力波。由于场态粒子密度很少突变,且密度变化传递的电磁波差值是体波,能量衰减更快,因此,引力波很难探测到。

场态粒子或显态粒子的对称性破缺积聚的势能变化一定伴随着粒子的相互作用,这种作用都是通过交换光子的相互作用传递。交换光子实际上是粒子间的相互作用交换能量,如果没有交换光子,粒子的运动状态或摆脱束缚能力不会改变,场的势能状态也不会发生改变。由于电荷分布对称性破缺而进行的能量交换以电磁波的形式传递,光子就成为相互作用而传递能量的虚拟粒子。

光子在微观层面上是各种粒子间的相互作用,宏观上主要表现为电磁波传递能量。但这种相互作用在量子层级上主要通过交换能量来表现,宏观上主要表现为场的变化,即表现为显态粒子与显态粒子的超距相互作用。所有的场都是通过场态粒子以不同的作用形式传递的,因此,显态粒子的相互作用是不能超距的,只能通过场态粒子以电磁波的形式传递。

总之,量子场是显态粒子某种对称性破缺诱导场态粒子相应规律对称性破缺而形成的各种恢复对称性的势。电场是显态粒子电荷分布对称性破缺诱导场态粒子规律极化而形成一种恢复电荷分布对称性的势。磁场是显态粒子电荷运动对称性破缺诱导场态粒子内部电荷轨道偏转而形成恢复电荷运动对称性的势。引力场是显态粒子质量分布对称性破缺诱导场态粒子整体密度梯度分布而形成恢复密度均匀分布的势。各种恢复对称性的势意味着积聚了不同的势能,电场、磁场和引力场均是如此。各种势的变化通过粒子间相互交换光子产生此起彼伏的电磁波传递。各种势均积聚不同的势能,传递的过程中伴随着电势能与电磁能的相互转化。运动电荷属于电荷运动对称性破缺粒子,会产生磁场。无论静止电荷还是运动电荷,都属于电荷分布对称性破缺粒子,都会产生电场。这就能更好地理解为什么电场变化同时伴随着磁场变化,磁场变化也伴随着电场变化。而可见物质积聚的势能通过改变这种势实现能量转化,最常见的是势能与动能相互转化。

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