張一方

(云南大學(xué)物理系，云南昆明650091)

泛相對(duì)論，物理中的各種方向性和多世界

張一方

(云南大學(xué)物理系，云南昆明650091)

首先簡(jiǎn)要介紹相對(duì)論的檢驗(yàn)和破缺，其次引入泛狹義相對(duì)論和泛廣義相對(duì)論，探討了物理中的各種方向性，然后探索多世界及空間與幾何，進(jìn)而把電磁廣義相對(duì)論應(yīng)用于粒子物理，并計(jì)算了電子磁矩，最后對(duì)相關(guān)理論的可能發(fā)展進(jìn)行討論.

相對(duì)論;空間;粒子;方向性;幾何;多世界①

0 引言

眾所周知，相對(duì)論是20世紀(jì)以來最偉大的科學(xué)進(jìn)展之一.秦榮先和閻永康比較系統(tǒng)地論述了廣義相對(duì)論與引力理論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)［1］.最近，Abdo等從Gamma-射線暴GRB090510沒有證據(jù)發(fā)現(xiàn)Lorentz不變性破缺［2］.但近期出現(xiàn)某些不符合狹義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的理論探索.最著名的是超光速［3］和糾纏態(tài)［4，5］.因此相對(duì)論中仍有一些值得探索的問題.

1 泛相對(duì)論

已知狹義相對(duì)論時(shí)空相對(duì)于運(yùn)動(dòng)和不同的參考系，有多種時(shí)空坐標(biāo).筆者定量證明，狹義相對(duì)論的基本原理應(yīng)該更準(zhǔn)確地重新定義為:一.狹義相對(duì)性原理或各種等價(jià)原理.二.假定理論中不變的速度ch是真空中的光速.因?yàn)橛上鄬?duì)性原理必然導(dǎo)致一個(gè)不變的速度ch，所以只要原理一成立，就仍然導(dǎo)出僅以ch代替c的泛Lorentz變換(LT)、G(推廣)LT和普適的ch恒定定理，而形式完全相同的泛狹義相對(duì)論［4，5］.原理二只是使ch具體化.即使新的事實(shí)對(duì)其有所否定，理論的框架仍是泛狹義相對(duì)論.如果ch不僅可以是真空中的光速，也可以是任意別的不變速度;即在不同條件下ch可以是多種不同的恒定速度，時(shí)空性質(zhì)可能是多樣性的，不變速度不是唯一的、統(tǒng)一的.我們稱之為多時(shí)空體系.這不僅在純理論上，而且在實(shí)際上都是可能的［4，5］.推廣到對(duì)任意物質(zhì)和場(chǎng)，泛狹義相對(duì)論相應(yīng)的各種場(chǎng)都是平直時(shí)空;對(duì)應(yīng)慣性系，具有絕對(duì)性.相應(yīng)于真空，在幾何上就是一種統(tǒng)一的Euclid幾何.

已知廣義相對(duì)論時(shí)空相對(duì)于質(zhì)量及其運(yùn)動(dòng)，不同時(shí)空點(diǎn)不同.筆者基于泛等價(jià)原理，類比于Einstein的推導(dǎo)方法，根據(jù)任何非慣性系都是時(shí)空彎曲的Riemann幾何等，于是任何場(chǎng)、力、相互作用都可以化為各種時(shí)空彎曲的Riemann幾何，或者比之更簡(jiǎn)單或更復(fù)雜的其它幾何.這樣，不同的場(chǎng)、力、相互作用都可以是各種不同的時(shí)空幾何，即存在本質(zhì)特征不同的多時(shí)空體系.它是泛狹義相對(duì)論中不變速度ch各不相同的多時(shí)空體系［4］的推廣.它既是一種廣泛的幾何統(tǒng)一場(chǎng)論，又是廣義相對(duì)性原理的進(jìn)一步推廣，而且根據(jù)各種場(chǎng)的對(duì)應(yīng)原理和相應(yīng)的數(shù)學(xué)、物理?xiàng)l件，可以導(dǎo)出各種場(chǎng)方程.我們稱為泛廣義相對(duì)論［6，7］.

在廣義相對(duì)論中，一方面廣義相對(duì)性原理包括了狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理;另一方面等價(jià)原理又使廣義相對(duì)論僅僅局限于引力場(chǎng).只有廣義相對(duì)性原理加上廣義等價(jià)原理(所有非慣性系與某種場(chǎng)，包括廣義場(chǎng)彼此等價(jià))［6，7］，即發(fā)展為泛廣義相對(duì)論才能完全包括狹義相對(duì)論.如此理論可以推廣到一般場(chǎng).這類似力學(xué)中的虛力.

廣義相對(duì)論引入彎曲時(shí)空，而目前認(rèn)為電磁場(chǎng)可以應(yīng)用狹義相對(duì)論.但電磁場(chǎng)對(duì)荷電體產(chǎn)生非慣性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)狹義相對(duì)論已經(jīng)推廣F=ma了.它們都是非慣性系，這可以認(rèn)為已經(jīng)是彎曲時(shí)空.而且普適的非慣性系運(yùn)動(dòng)要求推廣廣義相對(duì)論到一切力、場(chǎng)和相互作用.

根據(jù)等價(jià)原理，引力場(chǎng)也可以是其他非Euclid幾何，只要這一幾何在一個(gè)小區(qū)域中是Euclid幾何.例如對(duì)開放宇宙是Lobachevsky幾何.這樣對(duì)這些幾何就可以得到一系列別的場(chǎng)方程及其結(jié)果等.并且可以都推廣為電磁場(chǎng)等的泛理論.它們與目前的廣義相對(duì)論應(yīng)該有所不同.進(jìn)而，任何等式都是一種泛等價(jià)定理.無場(chǎng)時(shí)mv=p，在有力場(chǎng)時(shí)推廣為:

這可以類似廣義相對(duì)論而發(fā)展.類比于引力場(chǎng)，電磁場(chǎng)也可以引入宇宙項(xiàng)，以表明電磁相互作用的局域性.而且，這又聯(lián)系于重光子理論.

泛狹義相對(duì)論的唯一基礎(chǔ)是狹義相對(duì)性原理，其中不變速度具有多樣性.其和泛廣義相對(duì)論都導(dǎo)致多時(shí)空體系.泛廣義相對(duì)論基于廣義的泛等價(jià)原理和非Euclid幾何，結(jié)合對(duì)應(yīng)原理，極限近似時(shí)化為廣義相對(duì)論、電磁理論等.這是普適的幾何統(tǒng)一理論.

對(duì)最一般的情況，引入普適的相互作用場(chǎng)荷q，則在經(jīng)典物理中F=ma=qH(場(chǎng)強(qiáng))，這是假設(shè)牛頓力學(xué)成立，加速度a=(q/m)H與場(chǎng)荷-慣性質(zhì)量比有關(guān).相應(yīng)的場(chǎng)對(duì)相應(yīng)的荷起作用，使相應(yīng)的時(shí)空彎曲.特殊情況為:1).對(duì)引力場(chǎng)，q=m就是廣義相對(duì)論.2).對(duì)電磁場(chǎng)，q=e就是電磁廣義相對(duì)論.3).q=0時(shí)，a=0就是真空態(tài)，相應(yīng)于時(shí)空平直.此時(shí)，加速度與場(chǎng)強(qiáng)成正比，也聯(lián)系于空間曲率.

假設(shè)時(shí)空彎曲，

這表示最一般的Riemann幾何及其推廣.而平直時(shí)空是特例，gμν=ημν.短程線方程成立

其中都不出現(xiàn)q/m.泛廣義相對(duì)論(Einstein張量場(chǎng))近似時(shí)化為泛電動(dòng)力學(xué)(Maxwell矢量場(chǎng))，此時(shí)相應(yīng)于平直時(shí)空的引力理論，對(duì)應(yīng)于速度場(chǎng).再近似時(shí)化為泛萬有引力(牛頓標(biāo)量場(chǎng)).對(duì)引力場(chǎng)

對(duì)一般場(chǎng)為

聯(lián)系于各種相互作用，則引力場(chǎng)相應(yīng)于張量場(chǎng)，其余電磁場(chǎng)、強(qiáng)弱相互作用都相應(yīng)于矢量場(chǎng).

推廣到泛廣義相對(duì)論中各種物質(zhì)量時(shí)空都是彎曲的;特例是，引力場(chǎng)在質(zhì)量時(shí)空中是廣義相對(duì)論;對(duì)應(yīng)非慣性系，具有相對(duì)性.其與電磁及四種相互作用、各種場(chǎng)、各種物質(zhì)有關(guān)［6-8］.相應(yīng)于場(chǎng)時(shí)空，在幾何上對(duì)不同物質(zhì)量可以有多種不同的非Euclid時(shí)空幾何及量子分立時(shí)空等;它們可以對(duì)應(yīng)多種物理場(chǎng).但對(duì)于不同物質(zhì)又有不同真空，場(chǎng)時(shí)空及其幾何也不同，這又是相對(duì)的.電磁場(chǎng)及強(qiáng)弱等微觀相互作用可能是別的幾何.也許對(duì)不同群、不同相互作用對(duì)應(yīng)于不同幾何.對(duì)場(chǎng)方程，k變或不變，多時(shí)空等有何修正都應(yīng)該繼續(xù)研究.

2 物理中的各種方向性

在重新討論Dirac的負(fù)能態(tài)的基礎(chǔ)上，筆者提出負(fù)物質(zhì)，并認(rèn)為它就是一種最簡(jiǎn)單的暗物質(zhì)，且對(duì)此進(jìn)行了多方面的論證［9-13］.正反物質(zhì)、正負(fù)物質(zhì)湮滅都不違反能量守恒;反之，正負(fù)物質(zhì)的對(duì)偶世界可以由零、無產(chǎn)生，由負(fù)引力(斥力)能產(chǎn)生，經(jīng)漲落和放大而形成.每種物質(zhì)量(m，e等)都可以由其正負(fù)量(±m(xù)，±e等)產(chǎn)生.

按照現(xiàn)代理論，如果虛空能量可以轉(zhuǎn)化為正的物質(zhì)能量和負(fù)的物質(zhì)或引力場(chǎng)能量，相應(yīng)于質(zhì)能時(shí)空關(guān)系，它們各是dt＞0和dt＜0，熵增和熵減;則引力對(duì)應(yīng)熵減，及一般的孤立系統(tǒng)中有內(nèi)部相互作用時(shí)的熵減［14-19］.進(jìn)一步，能量經(jīng)dE/T=dS引入熵，則物質(zhì)、能量、dt、dl的關(guān)系就發(fā)展為熵、信息與dt，dl等的比例關(guān)系，如此二者都有方向.如果溫度T不變，則dS=dQ/T正比于dt，所以dt＞0及dS＞0.此時(shí)引入了溫度，對(duì)時(shí)間有方向性、不可逆.如果時(shí)空具有對(duì)稱性，則應(yīng)該推廣得到空間也有方向、不可逆.并且能量、動(dòng)量的變化也應(yīng)該有方向性.而目前僅是熵有方向.分岔導(dǎo)致混沌時(shí)，時(shí)間-空間增大對(duì)應(yīng)能量-動(dòng)量增大.

非線性、分岔-混沌表明時(shí)間甚至在經(jīng)典力學(xué)中都是不可逆的.這也是一種統(tǒng)計(jì)性、隨機(jī)性.它與各種時(shí)間箭頭密切聯(lián)系.時(shí)間流逝速度只能化為時(shí)間間隔.空間的非對(duì)稱性(手征性)對(duì)應(yīng)于，可能還起源于時(shí)間不可逆性.其以后不斷擴(kuò)大而導(dǎo)致前者.

溫度、熵對(duì)應(yīng)于電動(dòng)力學(xué)的電勢(shì)，流體力學(xué)的力勢(shì)，但勢(shì)都是從高到低與通常孤立系統(tǒng)的熵變方向相反.這樣就可以引入不可逆量dS對(duì)應(yīng)dV.不可逆性對(duì)應(yīng)于半群、亞群和序，都可以聯(lián)系于非對(duì)易的q數(shù).不可逆則非對(duì)易;但非對(duì)易不一定不可逆.熵S也許可用q數(shù)表示.

已知時(shí)間-空間對(duì)應(yīng)能量-動(dòng)量.空間各向相同(包括宇稱P守恒)對(duì)應(yīng)角動(dòng)量M守恒;P不守恒則M不守恒.時(shí)間兩向相同則宙稱守恒，熵不變;時(shí)間不可逆則宙稱不守恒，對(duì)應(yīng)于熵dS=dE/T，對(duì)應(yīng)于有溫度、熱量時(shí)的流動(dòng)方法.動(dòng)量、角動(dòng)量?jī)H適用于力學(xué)，可能熱力學(xué)中即對(duì)應(yīng)于熱量Q、S.按照形式M=p×r，對(duì)應(yīng)Qt.但時(shí)間不可逆，所以Qt不守恒;如t→1/T，則對(duì)應(yīng)S=Q/T，r對(duì)應(yīng)1/T.

粒子數(shù)N→∞時(shí)系統(tǒng)才趨于長(zhǎng)程有序.對(duì)時(shí)間即周期振蕩，對(duì)空間即有特殊方向.二者各是時(shí)間、空間中對(duì)稱性的破缺.熵基于統(tǒng)計(jì)，基于概率，只要有大的時(shí)空間，多的事件就可以成立.熵基于內(nèi)在等的隨機(jī)性，如此則只需要非線性系統(tǒng).

筆者討論時(shí)間和空間，以及時(shí)空與四矢的對(duì)稱性.進(jìn)而研究各種力場(chǎng)中時(shí)鐘快慢與某些效應(yīng)，探討時(shí)空的相對(duì)-絕對(duì)性.并且討論量子時(shí)空、時(shí)空的多樣性和時(shí)空對(duì)稱性的破缺［20］.目前時(shí)空不對(duì)稱，要對(duì)稱必須時(shí)間三維，這就是高維時(shí)間［21，22，8，20］.進(jìn)一步完全對(duì)稱，則tx，ty，tz相應(yīng)于x，y，z軸及其運(yùn)動(dòng)速度.否則就是對(duì)稱性破缺.目前時(shí)空統(tǒng)一，但不對(duì)稱.同時(shí)，橫質(zhì)量、縱質(zhì)量應(yīng)該發(fā)展為質(zhì)量、能量都是三維矢量.并且時(shí)空、質(zhì)能(它們又成一定比例)還可以發(fā)展為張量、旋量;分維、復(fù)維等.根據(jù)狹義相對(duì)論，時(shí)間與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān);即對(duì)x，y，z等方向有不同時(shí)間，時(shí)間具有多維性.

熵發(fā)展為信息，信息是否有方向性值得研究.有則二者一致，無則時(shí)間對(duì)稱性的破缺又有所恢復(fù)，又具有可逆性.

動(dòng)能恒正;對(duì)各種吸引相互作用，場(chǎng)中勢(shì)能為負(fù)

g是相互作用強(qiáng)度，假設(shè)速度v=0，E＜0必須

如果v≠0，r必須更小.這與勢(shì)能場(chǎng)中可以產(chǎn)生粒子對(duì)的條件:勢(shì)場(chǎng)變化

完全相同.可以認(rèn)為這是可逆性的表現(xiàn).具體對(duì)引力場(chǎng)

所以r＜GM/c2比黑洞半徑r=2GM/c2小時(shí)才可逆.這表明黑洞內(nèi)時(shí)間也許可逆，類似黑洞發(fā)射粒子.對(duì)電磁場(chǎng)g2=eQ，對(duì)電子質(zhì)量，氫原子

令g2/Gm2=k，則r≤kGm/c2是相應(yīng)Schwartzld半徑的1/2.對(duì)最小的強(qiáng)相互作用粒子可逆半徑與電子半徑同數(shù)量級(jí).對(duì)強(qiáng)、電磁相互作用僅在r為1f左右時(shí)可逆.對(duì)弱相互作用，放射性衰變都是不可逆的.

3 多世界

EverettIII提出無觀測(cè)者的量子力學(xué)方案［23］，其多宇宙(many universe)解釋，粒子循其波函數(shù)描述的所有路徑運(yùn)動(dòng)，但卻在不同的宇宙中.這在概念上消除測(cè)量時(shí)奇怪的波函數(shù)編縮.Dicke(1961)、卡特(1968)都認(rèn)為存在非常多的宇宙.Gell-Mann和J.B.Hartle發(fā)展為多歷史解釋.Wigner證明分裂為多世界必須與時(shí)間不可逆相聯(lián)系［24］.這對(duì)應(yīng)分岔-混沌，對(duì)應(yīng)非線性及分形理論(多個(gè)相似世界)，天文學(xué)中的多世界.筆者在簡(jiǎn)要介紹分形和自相似性的基礎(chǔ)上，討論分形的推廣，包括筆者提出的復(fù)數(shù)維［21，22］.進(jìn)而探討分形的某些應(yīng)用，包括應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)和文學(xué)，研究分形中的若干基本問題，特別是分維、分形中量綱的奇異性，D維分形物體的量綱是不同的(cm)D.并且探索宇觀-微觀分形、泛量子理論和對(duì)分形的展望［25］.Tegmark討論了萬有理論［26］.Garriga等研究了多世界［27］.

Martin Rees(2003)提出多重宇宙(multiverse)有四種平行宇宙，其中1)空間無限在1010128米處才有出現(xiàn)相同宇宙的幾率.2)后爆炸時(shí)期形成的不同泡泡(R.C.Tolman最早提出循環(huán)宇宙).各個(gè)常數(shù)可能不同.這相應(yīng)于泛理論，可以有多種時(shí)間［4，8］.3)量子多重世界在一個(gè)所有可能狀態(tài)組成的抽象領(lǐng)域中，世界可能有的每一種狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的宇宙.“如果各個(gè)平行宇宙包含了所有可能物質(zhì)排列，則時(shí)間只是一種將這些宇宙排成序列的方式.”它們是靜止的，變化只是幻覺.這聯(lián)系于量子多重時(shí)間和Feynman量子路徑方法.許多預(yù)測(cè)方法都只是從多重宇宙、時(shí)空看到它們的順序.4)其他的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和科學(xué)規(guī)律形成各種宇宙.越高的層次越簡(jiǎn)單.

量子宇宙學(xué)導(dǎo)致宇宙波函數(shù)，因?yàn)橛卸喾N可能解就導(dǎo)致無限多個(gè)平行宇宙(多世界)，其中時(shí)間和物理定律可能不同，對(duì)應(yīng)泛量子理論［28-31］.蟲洞可以發(fā)展和連接這些宇宙.筆者的定量理論可能還揭示了其他恒星-行星系統(tǒng)存在“類人”的各種條件［29-31］:如行星-恒星距離，恒星的質(zhì)量與他們的身高、體重等的關(guān)系;特別假設(shè)其原子組成相同時(shí).這也是人擇原理的檢驗(yàn).多世界數(shù)學(xué)上相應(yīng)于1956年J.W.Milner在7維球面上找到28種不同的微分結(jié)構(gòu)和1982年以后S.Donaldson等證明4維Euclid空間可以有無窮多種微分結(jié)構(gòu).

4 空間和幾何

強(qiáng)相互作用規(guī)范群SU(3)包含弱相互作用規(guī)范群SU(2)，所以強(qiáng)場(chǎng)時(shí)空應(yīng)該包含弱場(chǎng)時(shí)空.Weinberg-Salam弱電統(tǒng)一群U(2)包含電磁場(chǎng)U(1)，所以其時(shí)空應(yīng)該是電磁理論和狹義相對(duì)論的推廣.而SU(2)及U(2)對(duì)應(yīng)的幾何值得研究.Isham-Salam-Strathdee統(tǒng)一強(qiáng)引力相互作用的SL(6，C)［32，33］包含引力場(chǎng)的SL(2，C)，所以其及筆者提出的統(tǒng)一四類相互作用的最簡(jiǎn)單的規(guī)范群GL(6，C)［4，34］相應(yīng)的時(shí)空應(yīng)該是廣義相對(duì)論及Riemann幾何的推廣，應(yīng)該研究它們對(duì)應(yīng)的幾何.

對(duì)比數(shù)學(xué)、物理之間的空間:0維點(diǎn)(相應(yīng)質(zhì)點(diǎn))，123維線面體(3維相應(yīng)剛體).以后空間維數(shù)在數(shù)學(xué)、物理兩方面都在發(fā)展.1)整數(shù)維:3維→復(fù)4維(狹義相對(duì)論)→n維(相空間，統(tǒng)計(jì)力學(xué))→無窮維(Hilbert空間，量子力學(xué)).2)時(shí)空彎曲，非Euclid幾何(廣義相對(duì)論).3)分維、非整數(shù)(實(shí)數(shù))維(Hausdorff空間，混沌運(yùn)動(dòng)，奇異吸引子).4)復(fù)數(shù)維［21，22，8］(酉空間).5)附加時(shí)間等內(nèi)稟維數(shù)(可以+1或+T)，其性質(zhì)有所不同;如相對(duì)論，高維(Kaluza-Klein理論，超弦).6)規(guī)范場(chǎng)對(duì)應(yīng)纖維叢.這結(jié)合超復(fù)數(shù)，非標(biāo)準(zhǔn)分析(NSA)就是無窮大維和無窮小維，類似超弦中小的7維，而此時(shí)的無窮小維是相對(duì)的，所以對(duì)應(yīng)于單子和量子化時(shí)空.這又可以結(jié)合標(biāo)量、矢量、張量(n維)、旋量(1/2維)、扭量(復(fù)數(shù)維)等.如此二者都可以發(fā)展.分?jǐn)?shù)維時(shí)空可以推廣為實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)、四元數(shù)等維［21，22，35，36，8］.

T對(duì)偶性(大小對(duì)稱)是粒子分形的基礎(chǔ).對(duì)應(yīng)于泛量子論［28-31］，其不同對(duì)應(yīng)不同的量子常數(shù)，相應(yīng)于對(duì)偶宇宙.這可以定量計(jì)算、推廣，如1/r=1/10-13等，即大數(shù)定理、人擇原理等.

三層空間對(duì)應(yīng)于三代夸克-輕子.不同空間層次:一是宏觀空間，對(duì)應(yīng)基態(tài)夸克-輕子(u，d;v，e);二是奇異空間，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu);三是極小微觀空間.后二者不穩(wěn)定.

幾何從度量幾何(Euclid幾何、非Euclid幾何)到非度量幾何(射影、拓?fù)鋷缀?.物理從度量空間(牛頓、相對(duì)論空間)應(yīng)發(fā)展為非度量空間，如射影、拓?fù)淇臻g;可能對(duì)應(yīng)相空間、量子波函數(shù)幾率空間及各種隱空間.現(xiàn)在各種物理(廣義相對(duì)論、粒子物理等)中都新出現(xiàn)一些拓?fù)湫再|(zhì)，如規(guī)范理論和纖維叢.分維空間可能介于度量(維數(shù))與非度量空間中.時(shí)間也應(yīng)相應(yīng)的由度量發(fā)展到非度量時(shí)間，如射影時(shí)間、拓?fù)鋾r(shí)間等.這些可以在各個(gè)領(lǐng)域中討論、發(fā)展.

發(fā)展到高的(D＞4)分維、復(fù)維時(shí)空，可以聯(lián)系于1)電磁場(chǎng)等各種相互作用.2)J= 1/2的費(fèi)米子等各種自旋粒子，如超弦.3)手征空間.4)各種統(tǒng)一(特別高維復(fù)數(shù)時(shí)空)［37，38］.5)各種矢量、張量、旋量、扭量等時(shí)空間.

對(duì)時(shí)空概念，數(shù)學(xué)上的每一次發(fā)展都導(dǎo)致物理上的發(fā)展.反之亦然.如時(shí)間原是純物理概念，數(shù)學(xué)中引入就表明幾何圖形的演化.

5 電磁廣義相對(duì)論應(yīng)用于粒子物理

在μ組成的Ross模型［39］中引力、電磁相互作用混合，μ=e+波動(dòng)子.在de Broglie理論中γ=ˉ.這可以推廣為小粒子組成大粒子.

已知電子磁矩是1.0011596521859(38)［40］，量子電動(dòng)力學(xué)(QED)的結(jié)果是

度規(guī)有4π的差別［39］.假設(shè)一般

r=re則A=;r=rB=reα-2則A=π2α=0.07204;這必須乘以4.56=0.328，才符合實(shí)驗(yàn).2)如果k=1043GN=6.7087×104?c5(GeV)-2，則

3)按照Ross模型［39］r=，又強(qiáng)相互作用強(qiáng)度αS=，所以r=;

αS=15則A=0.328987.問題是αS=15，而且應(yīng)該是電磁相互作用.這樣由電磁廣義相對(duì)論可以精確得到電子磁矩.

6 討論和展望

Nesvizhevsky等報(bào)道了地球引力場(chǎng)中中子量子態(tài)在多種現(xiàn)象中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)［41］.這說明引力量子化，G是基態(tài).進(jìn)而G可以有不同值，如光速c有不同值［4，5］.但G、c是否也量子化?這是泛引力，廣義相對(duì)論也相應(yīng)發(fā)展.又結(jié)合電磁廣義相對(duì)論［6，7］，即G有所不同.它在微觀領(lǐng)域中已經(jīng)檢驗(yàn).對(duì)宇觀成立則引力不同.符號(hào)相反則有斥力，對(duì)應(yīng)膨脹.它可以定量化，如果大10倍，則可以解釋暗能量等.應(yīng)該確定G變化的條件和范圍，對(duì)微觀粒子及宇宙極早期成立的條件.對(duì)廣義相對(duì)論、電磁廣義相對(duì)論、泛廣義相對(duì)論［6，7］改變的都是物質(zhì)量及其系數(shù).

廣義相對(duì)論產(chǎn)生宇宙膨脹和紅移.電磁廣義相對(duì)論［6，7］也應(yīng)該產(chǎn)生強(qiáng)大得多的宇宙膨脹.Nodland和Ralston提出光的偏振不僅有額外轉(zhuǎn)動(dòng)，這與星系到地球的距離成正比，而且轉(zhuǎn)動(dòng)程度與星系在空間中的方向有關(guān)，所以宇宙不一定是完美、對(duì)稱和各向同性的［42］.這表明PCT不一定成立.

泛廣義相對(duì)論［6，7］就是把場(chǎng)作為時(shí)空，所以幾何化.而時(shí)空幾何化是普適的，所以對(duì)場(chǎng)的描述是統(tǒng)一的，是泛廣義相對(duì)論的.這是任何物質(zhì)、任何相互作用都以各種方式改變時(shí)空的幾何特性.它又聯(lián)系于多時(shí)空體系［4，5］.經(jīng)典力的場(chǎng)論，Euclid時(shí)空有各種力場(chǎng);泛廣義相對(duì)論統(tǒng)一場(chǎng)論有各種非Euclid時(shí)空，無力場(chǎng).有力、有場(chǎng)就是非慣性系，對(duì)應(yīng)曲線運(yùn)動(dòng)，等價(jià)于時(shí)空彎曲.兩方面等價(jià)，力場(chǎng)和時(shí)空彎曲等價(jià).力場(chǎng)(時(shí)空)又對(duì)應(yīng)流體媒質(zhì)，后者又屬于力學(xué).可以聯(lián)系于進(jìn)一步的統(tǒng)一.而溫度的，即形變的幾何學(xué)也應(yīng)是度規(guī)可變的Riemann空間.

廣義相對(duì)論的各種新的形式或各種推廣(如Dicke、Yilmaz理論等)，完全統(tǒng)一的電磁廣義相對(duì)論及泛相對(duì)論都可以相應(yīng)的表述和推廣.反之，電磁理論的各種推廣或發(fā)展，例如非線性電動(dòng)力學(xué)，完全統(tǒng)一的引力理論也應(yīng)該可以相應(yīng)的推廣、發(fā)展，并由相應(yīng)的引力理論近似時(shí)導(dǎo)出.并可能具有各種相應(yīng)的量子效應(yīng).

Titius-Bode定則及其推廣［28-31］后的度規(guī)，對(duì)應(yīng)于Bohr模型及泛量子力學(xué)度規(guī).這還可以結(jié)合規(guī)范場(chǎng)、Rosen-Ross介子模型.可以認(rèn)為量子時(shí)空和量子化場(chǎng)等價(jià)，并且四種相互作用中起碼長(zhǎng)程的引力、電磁相互作用可以是Riemann幾何，但短程強(qiáng)弱相互作用對(duì)應(yīng)的幾何值得研究，可能相應(yīng)于非Archimedes幾何.反之，什么幾何具有短程性?進(jìn)一步，弱電統(tǒng)一理論應(yīng)該發(fā)展為廣義相對(duì)論形式.而弱電統(tǒng)一最直接、最簡(jiǎn)單的是輕子(v，e)統(tǒng)一.

此外，可以推廣為泛Brans-Dicke標(biāo)量-張量組合場(chǎng)、泛矢量-張量組合場(chǎng)、泛張量-張量組合場(chǎng)等各種引力理論，及泛超弦、超對(duì)稱、超環(huán)等各種泛量子引力理論.

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［責(zé)任編輯:閆昕］

Extensive Relativity，Various Directivities in Physics and Many Worlds

YI Fang-chang
(Department of Physics，Yunnan University，Kunming 650091，China)

First，the tests and violations of relativity are discussed briefly.Next，the extensive special relativity and the extensive general relativity are introduced.Third，various directivities in physics are researched.Then，the many worlds，space and geometry are searched.Further，the electromagnetic general relativity is applied to particle physics，and the magnetic moment of electron may be calculated.Finally，the possible developments of relative theories are discussed.

relativity;space;particle;directivity;geometry;many worlds

O412.1

A

1004-7077(2015)02-0001-08

2015-01-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):11164033).

張一方(1947-)，男，云南人，云南大學(xué)物理系教授，主要從事理論物理研究.