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1、 论证 10 维空间1 论证 10 维空间 On 10-dimensional space 作者： 张树润Abstract: The three dimensional space of macrocosm and the three dimensional space of microcosmos is the two spaces of not same nature. This paper demonstration the existence of three dimensional space of the microcosmos. Microcosmic three dimensi

2、onal space and four dimension times，is called as ten dimension spaces.提要：宏观世界的三维空间和微观世界的三维空间是两种性质不同的空间。本文论证微观世界的三维空间的存在。宏观三维空间、微观三维空间和四维时间，统称为10 维空间。关键词：宏观三维空间、微观三维空间、粒子的自旋、强相互作用、德布罗意波正文：微观世界三维空间是客观存在的另一种空间，微观三维空间和宏观三维空间是两种性质不同的空间。过去人们只是知道经典力学和量子力学的适用范围，不知道经典力学和量子力学是两种空间的问题。人们只是知道如果一个体系具有与 相比拟的作用量时，

3、该体系的运动必须用量子力学，如果一个体系具有比 大得多的作用量时，该体系的运动必须用经典力学。在客观世界中，其实存在两种空间。宏观世界的三维空间和微观世界的三维空间的性质是不同的。宏观世界的“时-空”受物体的运动和引力场的影响，也就是说爱因斯坦的相对论适合于宏观世界。微观世界“时-空”的性质：第一、时间不变，过去、现在和将来都一样，单位时间间隔不受任何影响，永远不变。第二、速度不变，微观世界中的运动速度是光速 C。第三、尺度不变，微观世界中的尺度不受引力场和宏观物体运动的影响。例如：电子的半径不受宏观物体的运动而缩短或变长。（一）微观世界的三维空间存在的证明：在经典相对论和量子力学中，能量式有

4、：E2（m 0c2） 2 （CP ） 2 1，2，3 11式除 C2得：P 2（m 0c） 2P 2 2其中 P 对应宏观世界三维空间 X、Y、Z，或写成 X1，2，3 ，m 0c 的概念是动量，C是三维发散性速度。m 0c 应写成 m0C ，对应 X4，5，6 其中 4，5，6。在经典的四维“时-空”相对论中哈密顿-雅可比方程是：（S/x） 2+（S/ y） 2+（S/ z） 2 1/c2（S/t） 2 （mc） 2 3(3)式是正确的，但不完整，是没有写完的哈密顿-雅可比方程。我过去的七维“时-空”的哈密顿-雅可比方程是：（S/x ） 2+（S/ x ） 2+（S/ c t0） 2 （m

5、0c） 2 4论证 10 维空间2 （4）比（3）式有了进步。3和4式的区别在于，在经典的四维“时-空”相对论中哈密顿-雅可比方程中的质量是 m，而我过去的七维“时-空”的哈密顿-雅可比方程中的质量是 m0 。老哈密顿-雅可比方程的条件是物体运动速度 VC，动量 Pmc。基本上 m m0因为 S/x m0c 其中 4，5，6。 S 为作用量。所以 10 维“时-空”的哈密顿-雅可比方程是：（S/x ） 2（S/ x ） 2（ S/ x ） 2（S/ c t0） 2 0 5用缩写： （S/ x ） 20 其中 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10 6（5）式是非常完整的哈密顿-雅可比方程。这

6、里一定要强调 m0c 的概念是动量，C 是三维发散性的速度。m 0c 应写成 m0c 。空间 X4，5，6 其中 4，5，6 它是微观世界的空间。总之,过去动量有四维：P 1、P 2、P 3和 mc，P 1、P 2、P 3对应三维空间 X、Y、Z，或写成 X1、2、3 。mc 解析为 X4、5、6 ，这时空间为 6 维。X 1、2、3 描述宏观世界，X 4、5、6描述基本粒子,如描述电子就得用 X4、5、6 空间。6 维空间加 4 维时间共计 10 维“时-空” 。图 1 所示。 ,x1,23ot0原 时 ， 现 在 宏 观 空 间微 观 空 间时 间 图在 7维“时 -空”中，x 1，2，3

7、 三维时间和 X1，2 ，3 宏观三维是镜像对称关系，在 10 维“时- 空”中，x 1，2，3 三维时间和 X4，5，6 微观三维也是镜像对称关系。（二）微观世界三维空间的实质一、测不准原理1、在微观世界中，空间 X4，5，6 是非相对论性的，也就是说相对论不适用于微观世界。在空间 X4，5，6 人们建立了量子力学。在量子力学中的空间不是宏观世界中X1，2，3 ，在宏观世界中，体积等于 XYZ 或者写成 X1X2X3 ，在微观世界中不存在无限小的空间 X YZ 的概念,只有“相空间” ，每个能量要占有一份固定论证 10 维空间3 的“体积”px = 。 是一个基本的极限，它决定了势空间的不连

8、续性，我们称这个极限为测不准原理，它的物理量纲是时间 能量 =长度 动量 = 角动量， 称普朗克常数。2、测不准原理是微观空间的“时-空”镜像对称式。我们回顾一下“时-空”镜像对称原理， “时-空”镜像对称式：-（ dX） 2 = dX2可写成： -（ dX） （ dX）= dX dX 7方程右边为实物，方程左边为镜中虚像。所谓镜像对称是动态对称，就是说镜外实物怎样动作，镜内虚像也同样动作，它们的关系是标积也可是矢积。在方程右边拿出一项变成： S/X = P P 为动量在方程左边拿出一项变成： S/ X = - P 换成量子 - P = - /X方程 1 式写成：-（- /X） （ dX）=

9、P dX 8因为 2 等于-1，方程 8 式是在微观空间发生的事物，所以方程 8 式为：- =X P 是 P 的倒转，+ =X P 是 P 的正转。现代认为： /4 =X P = /2 见图 2：D.h镜 面图由 X P 围成的相面积等于 /2。如：电子的 P = m 0C X = /2 m0CX 叫电子相半径。电子的自旋为 /2，光子的自旋为 。微观空间 X4，5，6 的限制应在：P4 X4 /2论证 10 维空间4 P5 X5 /2P6 X6 /2区域之间。这是一个空心球体，就像一个薄皮气球。如图 3 所示：这个球和庞加莱猜想：“在一个三维空间中，假如每一条封闭的曲线都能收缩成一点，那么这

10、个空间一定是一个三维的圆球”不一样，微观空间 X4，5，6 的球是有界限的空心球，是非连续性的同心空心球。 xp56 q h/2微 观 空 间 三 维 空 心 球 体R0图 3（三）量子物理学：1、粒子的自旋本文不同于过去量子物理学。首先从镜像对称开始，如图 4 所示。镜 子 像 实 空 间虚 空 间 图镜子右边为实像，镜子左边为虚像。看样子好像一样，如果想把两个像字相重合，必须把其中的一个翻转过来，这时两个字才能重合。这个道理奠定了“时-空”镜像对称的数学基础。根据“时-空” 镜像对称原理，我们有：-（ x1，2，3 ） 2 x4， 5，6 2 9时间对称、空间对称是不对的。时间反演是影片倒

11、放。只有空间和时间的镜像对称。论证 10 维空间5 按“时-空” 镜像对称原理，我们可以写出： p4，5，6 /（ x 1，2，3 ） / x4，5，6 p4，5，6 10画出图 5 表示： ,4,56,镜虚 空 间 实 空 间1,23图把 10式左边颠倒变成/ x1，2，3 p4，5，6 / x4，5，6 p4，5，6 11把11方程右边/ x 4，5，6 移到左边有变成 x4，5，6 ：x4，5，6 / x1，2，3 p4，5，6 p4，5，6 1212式称为标准镜像对称式。我们因用 p4，5，6 m 0c 12式右端 p4，5，6 0/c 代入11式中有：x4，5，6 / x1，2，3

12、m0c 0/c 13因为/ x 1，2，3 c 2 0所以 x4，5，6 m02 0 0/c 自旋是 x4，5，6 m0c /2 14质子、中子、电子和中微子都具有自旋量是 /2。粒子的半径是 x4，5，6 /2m0c 15如果时间方向取负值 x1，2，3 则自旋为 /2，称反物质。粒子自旋速度为光速 C。2、拉莫尔定律x4，5，6 / x1，2，3 eA4，5 ，6 /c 0/c 因为 / x1，2，3 eA4，5，6 /c eH /c所以 x4，5，6 eH4，5，6 /c 0/cx4，5，6 0/ eH4，5，6 1615式等于16 式论证 10 维空间6 0/ eH4，5，6 /2m0

13、c 0 eH4，5，6 /2m0c 17磁场对于电子轨道的作用，授予此轨道一个进动，它的角速度是 0，15式称为拉莫尔定律。3、洛伦兹力x4，5，6 eH4，5，6 /c p4，5，6 18对18式进行微分：d（x 4，5，6 eH4，5，6 /c ）/dt p4，5，6 /dte（V H） / c + eEF 19F 称为洛伦兹力。以上推导详细过程见我的四维时间的意义4、薛定谔方程薛定谔方程是量子力学中最基本方程，过去人们无法证明它的正确性。实际上它是微观空间中总能量 E 等于动能 T 加势能 V 的表达方式。在宏观空间 X1，2，3 引力场中，有一个距离地面高度为 H 的小球体自由降落至距

14、离地面高度为 h 时，它的总能量 E 等于动能 T 加势能 V。宏观空间 X1，2，3 中势能和动能是连续性的。E = 1/2mu2 + mgh=P2/2m + V 20在微观空间 X4，5，6 中，势能 是非连续性的。不能直接用 20 式。在势能是非连续性空间，首先必须量子化，再有就是波态化。我们讲解在非连续性空间 20 式：在经典物理学中，作用量的空间微分等于动量 S/X1，2，3 = P，作用量的时间微分等于能量，S/ t = E；其中 S 是作用量。作用量的虚空间微分等于- P，过去人们不知道它的真实意义。所谓薛定谔方程就是一个能量 E 等于动能 T 加势能 V 的问题，E = T +

15、 V 。S/ X1，2，3 = - P1，2，3 在四维时间中的 X1，2，3 是不变的时间坐标,它的单位是 秒，所谓不变就是不受物体的运动和引力场的影响 ,闵可夫斯基早年就写出30 万公里 = 1 秒。在数学上 X1，2，3 是众所周知的虚空间，它的物理意义是另三维时间。在虚空间坐标 X1，2，3 上有一个光波速 C 就是 1 秒。因为在微观空间中，空间和时间也是镜像对称的，必须用 代替宏观经典的 S，- P 等于- /X4，5，6 ，细究起来它是速度等于 C 波的动量的概念，对于实部来讲它是速度等于 C 的能量 CP。- /X4，5，6 可写成- ，论证 10 维空间7 （- ） 2 =

16、-22 ，其中 2 = 2/X42 +2/X52+2/X62在经典物理学中，动能等于 T = P2/2m，在微观世界中，侧是 T = -22/2m总能量 E 等于动能 T 加势能 V，动能 P2/2m = EV = -22/2m上式乘波函数 （x，t）-22/2m（x，t）=（ EV X）（x，t） 20在经典物理学中，作用量的时间微分等于能量。在量子力学中，能量等于： /t = E这时有：-22/2m（x，t）+ V（X）（x，t）= /t（x，t） 21（20）和（21）式叫薛定谔方程微观空间 X4，5，6 把量子物理学的抽象变成实在，过去人们只知道量子物理学是在由无限大到零的宏观尺度中的

17、极小的尺度的事物，如果事物是这样，相对论就适应于量子物理学。实际上相对论不适应于量子物理学，量子物理学是非相对论的。如果把经典物理学的规律直接运用于量子物理学中也不行，必须量子化，也就是把各种物理量换成 。表现成非连续空间。（四）微观空间实例根据“时-空”镜像对称原理，公式 X4，5，6 P4，5，6 /2 从镜中像可以清晰地看到它是基本粒子的自旋，它的实像必然是个空心球体。如图 6 所示实 物 粒 子 x6图1、基本粒子的自旋空心球的界限。在经典量子力学中自旋量有：0，/2， ，3/2，2，-论证 10 维空间8 我们对 /2 感兴趣，电子具有 /2 自旋，通过实验证明有些基本粒子（质子，中

18、子）也具有 /2 自旋。在图 -2 中，我们取空心球界 X4，5，6 P4，5，6 = /2， X4，5，6 P4，5，6 = /2，是矢积符号，我们有 X4，5，6 P4，5，6 = X4，5，6 P4，5，6 ，X 4，5，6 为基本粒子的半径，X4，5，6 P4，5，6 = /2 就是基本粒子的自旋。这时基本粒子的外皮等于空心球的界限，基本粒子的外皮和空心球的界限之间没有间隙，所以基本粒子的自旋在宏观空间中作任何运动也不会改变。2、德布罗意波实物粒子的波动性理论是由德布罗意提出来的。过去人们认为实物粒子具有二象性，既有粒子性又有波动性，实物粒子的波叫德布罗意波。过去人们错误地认识德布罗意

19、波，德布罗意波和光波有本质上的区别。光波的速度在任何情况下都等于 C，电子的康普顿波长的波速也是 C，德布罗意波的速度等于变速 V。我们必须正确认识德布罗意波。实物粒子是静止质量不是零的粒子，有分子，质子，中子，电子，介子，原子等。德布罗意波是实物粒子在界限是 X4，5，6 P4，5，6 = 的空心球中沿球壁作旋转运动所产生的，如图 6。在图 7 中，首先，一个实物粒子在宏观空间 X1，2， 3 受外力作用后，获得动能m0V2/2，在宏观空间 X1，2，3 沿 X1 向由 A 点到 B 点以速度 V 作匀速运动，这时m0C2 + m0V2/2 ，换成质量 即是：m0/（1- V 2/C2） 1

20、/2=mX1= Vt = n 其中 为德布罗意波长。其次，这个实物粒子 m0 在微观空间 X4，5，6 中，由于受空心球壁的限制，只能沿球壁作圆周运动，10 维空间的德布罗意波见图 8 所示。实物粒子在微观空间作圆周运动，它投影到宏观空间中就是个余弦波。从理论上、数学上和实验的基础上电子科技大学赵常德老师得出：实物粒子作环绕运动一周走过的周长正好等于一个波长与匀速运动的粒子在这段时间内平动走过的距离相等。 也就是说实物粒子在宏观空间中获得动能后，该实物粒子在微观空间空心球中作圆周运动，走过一周正好等于一个波长。论证 10 维空间9 AB0rvnt2r0xx1,231,234,56 1,23宏

21、观 空 间微 观 空 间时 间 t宏 观 空 间实 物 粒 子 图 7图 8用数学表示：u =A cos（t +） 其中：u 为扰动大小，质点离开平衡位置的距离， 为角速度， 为初相，t 为时间，取 x1，2，3 不变时间， 30 万公里 = 1 秒。A 为波的振幅，取 r0，因为波长 =2 r 0 = /m v，所以 A = /mv。德布罗意波是实物粒子在微观空间的空心球中作圆周运动的结果。2、原子核外电子分布中国的张宏先生发现电子摆线分布法，用微观空间的空心球解释：电子的康普顿波长 =2R 1 = /m0 cR1 = /m0c 电子基圆半径其中 m0 是电子的静止质量 431势 能 等 于

22、 电 子 的 动 能56X电 子 的 康 普 顿 波 长圆 周 长电 子 液 膜图图 9 是微观空间 X4-X5 平面电子分布图。论证 10 维空间10 Rn = n R1 n = 1，2，3 ，4，-n第 3 层能容纳 3 个电子，第 4 层能容纳 4 个电子，第 n 层能容纳 n 个电子。第 4层能容纳 4 个电子摆线，第 n 层能容纳 n 个电子摆线。这种电子层半径必须是电子基园半径 R1 = /m0c 的正数倍。电子距原子核的距离是电子的势能和动能的大小而定在量子力学中，一维线性谐振子的势能：E = 1/2m 0 2X2在原子系统中， 为角速度，R 为电子层半径。E = 1/2m0 2 R2E = 1/2m0V2电子层大圆势能等于电子在该点的动能，图 10 是势能分布表示图。 E3动 能 与 势 能 之 和势 能 势 能1区 域 区 域3区 域势 能 图图 10 表达微观空间的非连续性。4、核力的介子理论核子之间的相互作用是通过交换粒子而实现的。我们可以根据核力作用范围来估算出这种场粒子的质量。 tXab粒 子 粒 子图 1核子之间的相互作用如 11 所示。粒子（a）放出场粒子，经过 X 距离后被粒子（b）吸收，场粒子的寿命为 t。这个过程完全是微观空间中的事物。场粒子的微观空间的薄膜空心球的界限是：X P =