粒子内部时空的特殊性

作者 苟文俭
量子场理论中，粒子都被认为是类点存在物。我们知道，由于引力势或库仑势U ∝ r-1，粒子如果是一个点，因它的半径 r → 0，则就有∣U∣→ ∞，表明使粒子裂解的能量将会是无穷大；这决不允许。因此，真实的粒子决非是几何点，它们都应当是有大小的延展体，都有其各自的内部空间。
粒子内部时空，是指在物理理论中，我们对粒子组成成分在内部空间运动及相互作用描述时，所使用的时间与空间概念。
作者在《粒子及其质量计算》一书表述的I-V模型中，把粒子内部的时空就称为P时空，把粒子外部空间不考虑真空涨落的理想条件下的时空，也称是普通时空。
（一）
该书的第二章第九节指出（p68），我们实际进行的测量，都开始于粒子的个体存在。也就是说，实际测量都不可能深入到粒子内部。因此，我们对P时空的认识只能依赖于以下两个方面：
1、在粒子内部存在与粒子个体行为相关联时，通过粒子个体行为实现对P时空做测量；如粒子寿命，就是对不稳定粒子P时空中的一种P时间所做的测量。
2、通过对粒子组成的认识，用其组成成分实现存在的具体方式，来认识P时空。
在量子场理论中，由于我们并不能对粒子的构成做任何有意义的理解，所以它就总是视粒子为“点”结构。I-V模型认识了组成粒子基元V实现存在的具体方式，即认识了V存在内容，粒子组成成分实现存在的具体方式非常清楚（p80），也就可以十分清楚地认识到P时空的具体情形。该书第七章第六节认识到P时空中，P时间与P空间有如下多种形式。
1、I-V模型中，根据时间是客体某种存在内容在客体事件中变化过程的理解，P时间就有这四种不同形式：（1）粒子运动物体存在方位周期性变化形成的Pc时间；（2）粒子在特定环境中质量增加而变化形成的Pi跃迁时间；（3）粒子衰变质量减少变化形成的Pi衰变时间；（4）粒子物质内部轨道转动过程形成的Ps时间（p250）。
2、根据I-V模型中、关于空间是客体在客体事件中以某种方式实现广延性存在的理解，P空间就也有这三种不同形式：（1）由静止质量物质可动性在粒子内部实现广延性存在的Pi空间；（2）由构成粒子运动物质可动性在粒子内部实现广延性存在的Pc空间；（3）由构成粒子自旋或转动物质的可动性、在粒子内部实现广延性存在的Ps空间（p251）。
（二）
对粒子外部的普通空间，由于不考虑真空涨落，容易理解它有以下三个特征：
1、客体在普通空间中位置的相对移动是确定的，都具有经典运动学的确定意义。
2、普通空间中不同的点位置的每一个方向，以及每一个位置都不可区分。
3、对任何粒子外部，普通空间均可以延展到全宇宙。
上述第一个特征是现代物理理论描述的重要基础。根据上述第2、3两个特征，再考虑实际理论总是使用了运动学时间，所描述客体在某一普通时空域中运动及变化的规律，必将满足以下一些变换规则：
1、对任意空间位置及不同方向的变换，均不会有什么变化。
2、在相反方向做运动学时间的等效变换，有时间变换的不变性。
描述客体运动及变化的规律满足上述变换规则，再加之普通时空中光速是客体运动的极限，这也就构成了现代物理理论所称四维时空的洛仑兹不变性。即在粒子外部普通空间，客体可动性都具有经典运动学的确定意义，运动时间是可逆的，客体在普通空间受力与运动的物理规律，也都满足洛仑兹不变性。
根据对三种形式P空间的具体分析，该书也还得到了这样的分析命题（p251）：
在对粒子组成的表述中：对构成粒子静止质量单位的相关规律，不具有在Pi空间平移变换的不变性；在粒子内部对实现广延性存在方向有关的规律，也不具有在Ps空间或Pc空间旋转变换的不变性。P时空粒子内部存在内容与普通时空粒子个体存在内容，不仅遵循的规律不同，表述方法也各不相同。
（三）
粒子个体在普通时空中遵循的规律，就称是粒子个体规律，而粒子组成成分在P时空的规律，也称是粒子构成规律。
规范理论的标准模型把常规物理规律、通过类推演绎用来描述P时空的对象，其实质就是用相同的逻辑前提、用来描述粒子在普通时空与P时空的存在内容，这就必然构成了以下两个显而易见的弊端：
1、完全混淆了普通时空与P时空中、在粒子事件中表现的粒子不同存在内容的根本差异，所以如该书第一章第六节所述，标准模型对粒子存在的描述，就具有了表述不确定性和定义域缺陷（p30）。
2、由于没有以粒子在P时空实现存在的客体化存在为依据，因此对与粒子内部存在有关事件的理解，以及对粒子的组成存在内容，就只能凭猜测与想像，其结果就只能把面临了困境的表述粒子构成的理论带进死胡同。
以下事实，就为P时空粒子构成规律、与普通时空粒子个体规律，它们完全不具有类推的可演绎关系提供了充分证据。
1、粒子自旋反映了粒子内部空间转动，但它既不满足狭义相对论运动规律，也无法用量子力学理解；这就是在Ps空间的粒子构成规律，完全不同于普通空间粒子个体规律最直接的实验证据。
2、大量稳定粒子的弱衰变中，它们过去与现在均各不相同，该过程并不具有可逆性；这就是Pi衰变时间不能与运动学时间做等价变换最典型的实验证据。
3、验证弱作用宇称不守恒实验中，当外磁场把放射性核磁矩排列起来时，β衰变中β电子沿磁场方向和反磁场方向飞出的数量并不相等，表明作为实验粒子的中子具有某种内部“螺旋”。这也就是与粒子内部实现广延性存在方向有关的粒子构成规律，在Ps空间或Pc空间不具有旋转变换不变性最直接的实验证据。
【注】：该文编辑于作者新著《粒子及其质量计算》第七章第六节的部分内容；本文所称的该书即是《粒子及其质量计算》，文中相关句子后面括号内的p加数字，如（p68），指的是该处所论述的内容出自该书的第68页。期待网友通过本文的介绍能够对作者的I-V模型感兴趣。
完成于2009-6-15