产生引力波的量子跃迁机制

·92·中华中医药杂志（原中国医药学报）                                                                   2005年第20卷增刊

产生引力波的量子跃迁机制

张建新

（江苏省兴化冷冻厂 江苏 兴化 225700）

   摘要：二十世纪八十年代，钱学森等指出，中国传统医学与气功若能跟现代科学和辩证唯物论结合在一起，必将引发一场深刻的科学革命。经历十六年的艰辛探索，笔者得出：①不同种类干细胞巢的有序分布构成中医经络系统等一系列的结论[1-2]。②气功外气中出现的“异常引力现象”暗示了广义相对论对引力波产生的描述是待商榷的。

    受轻子、夸克家族两大奇异特征等的启发，本文给出：①引力波产生的量子跃迁机制[3]；②类似于植物叶绿体的光合作用，动植物也能吸收宇宙中的中微子能量（低能中微子背景），这是气功锻炼中出现“辟谷食气”的生理基础［4］；③宇宙的演化不是大爆炸学说描述的不符合辩证唯物论的、难以想象的爆炸膨胀图像，而是辩证统一的、简洁优美的、无穷变迁的围棋棋谱图像，后者也揭示了伏羲八卦台在生殖细胞中的分布分类规律；④光子与中微子是构成轻子、夸克的两基本结构单元，三代中微子分别对应于三代轻子与夸克，藉此可以形象化地理解狭义相对论的本质；⑤美国《科学》杂志2004年评选的十大科学进展之首认为，宇宙中大部分的物质能量是暗物质（23%）和暗能量（73%）,这暗示了存在待验证的两种新粒子及其对应的两种基本相互作用，将与丁肈中发现J粒子一样开辟粒子物理学发展的新纪元。笔者谨以此文纪念爱因斯坦发表狭义相对论、光量子论等100周年，献给2005世界物理年。

   关键词：气功外气  引力波  中微子  辟谷食气  宇称不守恒  天人之学  辩证唯物论

   中图分类号：          文献标识码：          文章编号：

1 产生引力波的量子跃迁机制

    基本粒子家族的两大奇异特征和引力波的产生存在深刻的联系：（1）三代轻子与夸克之间的区别仅仅在于静质量不同，第二代、第三代的β衰变可以用它们有多余的质能来解释。（2）中微子有极其微小的静质量；中微子全是左旋粒子，反中微子全是右旋粒子，这与李政道、杨振宁揭示的弱相互作用中宇称不守恒有着深刻的联系。

轻子夸克的升代跃迁、正反中微子湮灭与引力波的产生

γ     γ          γ   　 γMγ    \    /     　    \  　  /       e→μ            μ→τ                /      \\γMγ /      \\γ ve   　  ve~    vμ      vμ~    γ+e（d、u）+ve →μ（s、c）+ve~+γ+γMγ γ+μ（s、c）+vμ→τ（b、t）+vμ~+γ+γMγ	ve                             e     \                 　　\    γ→◎→虚态的γ-e-z→γMγ     /                       \        γ+e+ve+ ve~ → e+γMγ ve~                   　　　 e   ◎反衍射环，是DNA、RNA与蛋白质中主要由π键构成的笨环状构象，高效地使宇宙背景中的低能正反中微子汇聚。
第一代、第二代和第三代正、反轻子与夸克的“抽象的中微子数”规定为1与-1、3与-3和9与-9。 引力波M运动方向与双光子运动方向反向。升代跃迁前后：中微子与轻子、夸克的量子自旋角动量严格相同。

    图表说明：只有12种升代跃迁是现实存在的（2×2×3 ：2为正、反两大类物质，2为轻子、夸克的第一次与第二次升代跃迁），升代跃迁远比规范的弱电作用复杂，遵守着更多的自然律，例如抽象的中微子数守恒定律和弱同位旋守恒定律。

    根据中微子二分量理论与弱相互作用中宇称不守恒，确定中微子、光子的入射方向以及反中微子的运动方向。引力波运动方向取优势作用方向：第一代向第二代升代跃迁时，电磁相互作用占据优势，引力波运动方向与入射光子反向；第二代向第三代升代跃迁时，弱相互作用占据优势，引力波运动方向与入射中微子反向。

    升代跃迁的实质是，第一、第二代轻子与夸克的动能转换为第二、第三代轻子与夸克的质能，入射的中微子、光子起着媒介子作用。若轻子、夸克的动能稍稍低于质能转换之需，入射的高能中微子、高能光子仍能以一定的量子几率诱发升代跃迁；倘若轻子、夸克的动能远低于质能转换之需，入射的更高能量的中微子、光子则只能诱发规范的弱电作用过程。

2 引力波与水面波一样是横波和纵波的迭加

    引力波的本质必须重新认识：引力波与水面波一样是横波和纵波的迭加。广义相对论揭示的是引力波中的横波，与双光子偏振态的横波相对应；引力波中的纵波由弱电统一场中赝矢量流转化而来（根据正反中微子湮灭机制），一般是引力波能量的主要部分[4]。

    远离引力波源以光速传播的，是产生引力波的双光子量子体系，双光子的量子自旋正是2h。双光子量子体系携带着未知能量流，并且将未知能量流连续性地转化为引力波[2]。真空中的引力波，相速度为光速，群速度逼近光速，作为连续性的、波动性的引力场在传播过程中不断地稀释延长。

    引力波运动方向与双光子量子体系运动方向相反，引力波自内而外连续地生成，以光速不断地延长。若双光子量子体系被破坏或被吸收，引力波便不再转化产生，理解为双光子量子体系携带的未知能量流同时被吸收。引力波产生时总是向其引力波源运动，这是迄今未能探测到引力波的原因之一。

3 双光子量子体系的手征性可以直接验证引力波的产生

    致密恒星核（如中子星等的内核）分为两大类：第一类只能发生第一代轻子、夸克向第二代的升代跃迁，升代跃迁壳层的质量较小，约定称为黑洞型，主要特征是引力波的运动方向指向星核引力场方向，导致星核附近小区域内引力作用剧烈地增强。

    第二类只能发生第二代轻子、夸克向第三代的升代跃迁，升代跃迁壳层的质量较大，约定称为白洞型，主要特征是引力波的运动方向背向星核引力场方向，极大地抵减了恒星核附近小区域内相对论性引力作用。

    由绝大多数含有黑洞型恒星核的第一类恒星等构成的星系约定称为黑星系；已观察到的银河系及其附近星系大多数属于此类星系。由绝大多数含有白洞型恒星核的第二类恒星等构成的星系称为白星系；类星体即是此类星系的活动星系核，后者是由白洞型致密恒星核密集分布构成的。

    天鹅X-1是第一个黑洞候选者，有着甚强的引力与X射线辐射。目前公认其甚强的引力为相对论性引力，X射线源自于吸积气体的热辐射；根据X射线辐射在极短时间内的剧烈变化，确定其主要部分来自扁平吸积盘最里面的极小区域。

    天鹅X-1的X射线辐射主要是产生引力波的双光子辐射，甚强的引力中含有引力波的贡献，由恒星核发射的双光子量子体系能够传播至比较大的区域，不会被吸收而消失。必须注意：国外科学家研究报告称，不同大小的黑洞竟然发出相同相似频率的声波（引力波中的纵波使活动在引力波中的氢、氦等物质也表现为声波）；另外一些科学家正在研究黑洞附近若存在引力波，必然会对X射线辐射有波动性影响。

    双光子量子体系中两个光子具有相同的能量、独立的偏振态、相同的量子自旋态，其中相同的量子自旋态为标志性特征。检验来自天鹅 X-1等X射线的量子自旋态：若取向凌乱无序，则证伪了升代跃迁假说；若取向存在高度的一致性，则证明了升代跃迁假说。

4 升代跃迁假说的推论与狭义相对论的启示

    盖尔曼指出中子、质子等是由夸克组合而成的，夸克在强子中是相对独立的和渐近自由的。升代跃迁假说暗示了轻子、夸克含有光子、中微子两基本结构单元：现代粒子物理学对波粒二象性中的“粒子性”并没有很好的解释（超弦理论除外），一般看作是量子场中“奇点”（数学上的）；光子与中微子各具有“一个”奇点；轻子与夸克同样仅有“一个”奇点，是由前两个奇点组合而成的，是一个不可分割的整体，量子自旋的取向是整体性的，不是局域性的，显然“奇点”依然是有“内在结构的”，中微子的“奇点”在自旋轴上同样是前后不对称的，这里显然与盖尔曼的夸克组合理论存在本质区别！

    狭义相对论告诉我们越是逼近光速运动的粒子，其能量、动量等的描述就越“象”光子，换言之越能清楚地“看”到粒子中的光子结构。有人问，为什么中微子的运动也遵循狭义相对论？这暗示了光量子场的“奇点”结构与中微子场的“奇点”结构存在某种对称性，极可能与人们熟知的超对称性有着紧密联系，笔者认为并不存在理论预言的超对称性粒子。

    由光子与中微子之间相互对称的角度推测：中微子之所以遵循狭义相对论，是因为具有类似于光子的内禀特性——光子为玻色子，能够产生一种虚态的或实态的玻色子，约定称为“微光子”，意义为“中微子产生的光子”（如同电子产生光子一样），微光子是不带电的、量子自旋为h的玻色子，静质量小于电子；反之，光子同样具有类似于中微子的内禀特性——中微子的静质量不为零，能够转化为一种虚态的或实态的玻色子，约定称为“光微子”，意义为“光子产生的中微子”，光微子是不带电的、量子自旋为h的玻色子，静质量小于微光子，但大于中微子。

    自然界中存在六种基本相互作用：第一为强力，胶子为媒介子，作用强度为1；第二为电磁力，光子γ为媒介子，作用强度为10-3；第三为弱力，W与Ｚ为媒介子，作用强度为10-１２；待验证的第四种与电磁力存在某种紧密联系，光微子A为媒介子，作用强度可能为１０－２1～１０－２2；待验证的第五种与弱力存在某种紧密联系，微光子H为媒介子，作用强度可能为１０－30～１０－31；第六为万有引力，是最早认识的，由广义相对论描述，作用强度为10-40。

5 宇宙演化的中国围棋模型

    光微子即是宇宙中暗能量的主体：恒星发出的可见光等在传播过程中，与光微子发生弹性碰撞，丧失了部分能量、动量而发生哈勃红移，但并不因此改变传播方向；光子与光微子在无限的宇宙中相互作用，形成了精美的微波背景辐射黑体谱，就是说无限的宇宙中不会出现奥伯斯提出的光度佯谬；哈勃定律的线性关系与微波背景辐射的存在，反映了光微子呈弥漫态均匀地分布在无限的宇宙之中。

    微光子即是宇宙中暗物质的主体：因为中微子与微光子之间的耦合作用极其微弱，所以小部分能量较高的微光子呈弥漫态均匀地分布在宇宙中，大部分在万有引力作用下集中地分布在星系、星系团内致密恒星核、星系核所处的较小区域中。微光子与光微子占据了星系、星系团的绝大部分质量，两者构成的“看不见的”云团就象“雪花”一样成片地、成团地分布在星系中，雪花之中总能找到由轻子、夸克构成的致密星核即为“尘埃”；没有尘埃，宇宙中弥漫气体状分布的微光子、光微子就不会高效地“结晶”形成雪花。

    中微子具有的物质能量在宇宙中仅次于光微子、微光子列为第三位：类似于光子的哈勃红移，恒星核反应等产生的高能中微子将动能传递给微光子，同样形成低能中微子背景，具有精美的黑体谱；微波背景辐射可以被宇宙中弥漫态的氢氦吸收转化为动能，同样低能正反中微子主要是在白矮星处发生湮灭，转化为氢氦等物质的动能，实现能量转换的循环往复。

    建立在天文观测基础之上的现代恒星演化理论认为，不同星系中恒星的主要演化形态均为主序星、白矮星、中子星（脉冲星）与黑洞。主序星：能量来源于氢H→氦He等的核聚变，甚小质量的致密星核对主序星的演化并无实质性的影响；致密星核因附近的核聚变和吸积释能等获得的能量使得升代跃迁e→μ等成为可能，而μ→e等规范性衰变是自然发生的，这就实现物质能量转换的循环。

    白矮星：是宇宙中正反中微子湮灭的主要场所，尤其是在其致密星核所处的极小区域；根据升代跃迁的费曼图，光子γ是不能从内向外穿越升代跃迁壳层（注意其量子自旋态），只能被反射回去（产生光压）或吸收转化，可以形象理解为形成一个“光子腔”；白矮星质量的增大意味着光子腔的相应增大，出现更多的高能光子被吸收同时产生光微子，因此白矮星是光微子产生的主要场所。

    中子星：能够有效地吸积宇宙空间中的光微子和微光子；致密星核内增加了光微子腔（产生光微子压），向外即是光子腔；光微子腔中部分高能光微子被吸收同时产生微光子，因此中子星是微光子产生的主要场所。此外，根据升代跃迁的费曼图，中微子是不能穿越升代跃迁壳层（注意其正反特性），部分高能中微子与升代跃迁壳层碰撞反射时产生微光子。

    黑洞：致密星核内又增加了微光子腔（产生微光子压），向外是光微子腔与光子腔；微光子、光微子与中微子三类“看不见的”物质占据了黑洞的绝大部分质量；由轻子、夸克构成的物质只占据黑洞的一小部分质量，并且大部分分布在一个较大的很薄的球壳上，如果将主序星、白矮星的致密星核形象地比喻为小的玻璃球，中子星的就象乒乓球，黑洞的就象足球。

    黑洞的质量通过吸积邻近的各种物质可以不断地增大，但不是不受限制的，当逼近某一临界点时，就象原子弹的链式核裂变一样，空球内的高能微光子高效地被球壳内的轻子、夸克吸收，巨大的能量转化使球壳中的致密物质成为向外膨胀的超高温等离子体，导致宇宙中最剧烈的、最壮观的爆炸——一颗超新星出现了：宇宙大爆炸学说针对宇宙演化而言是错误的，针对黑洞大爆炸而言其部分描述是完全正确的，最重要的是最初几分钟内中子与质子经核聚变形成氦，从而决定了宇宙中氢、氦的相对丰度。

    广义相对论预言：一定质量的物体被压缩至引力半径时将形成黑洞。笔者认为存在视界与奇点、可以捕获光线的黑洞是不存在的：轻子、夸克的升代跃迁和光微子、微光子的转换等，否定了一定质量的物体被压缩至引力半径的可能性。

    致密球壳在黑洞大爆炸后成为膨胀的弥漫星云，剩余的绝大部分高能微光子、光微子与中微子失去球壳的束缚与强大的引力束缚后四处逃逸，融进宇宙海洋之中，大爆炸后灰烬中剩下一个、两个或数个甚小质量的致密星核，跃迁为紧邻的哈勃类型或者与其母体相同。尘埃变小了，雪花则融化同步地变小了。笔者认为，我们的太阳系就是远古时期的一个黑洞大爆炸后部分弥漫星云经过引力收缩后演化形成的。

    超新星：爆发机制分为引力塌缩与黑洞爆炸两大类。白矮星的质量逾越钱德拉塞卡极限发生引力塌缩形成质量较小的中子星，大质量恒星演化末期铁核塌缩形成质量较大的中子星或者黑洞。中子星向黑洞的转化不会产生超新星爆发。

    星系核：天文观测表明有的星系核心（如M87）存在巨型黑洞，有着巨大光度的类星体就是星系核。笔者认为，巨型黑洞是由数量巨大的小质量黑洞组成，微光子压、光微子压与中微子压以及其外围广大区域中质量更大的三类看不见的物质和可见物质的万有引力作用等，使得巨型黑洞内的小黑洞相对静止地分布在一定区域之中（更一般地说，这是与质量无关的普适规律）。类星体不是通过吸积可见物质产生能量（吸积盘的尺度太小了），而是主要通过吸收部分高能光微子长期稳定地维持自身光度。

    根据星系形态、观测特征给出的哈勃分类为：①椭圆星系（E）内致密星核中的升代跃迁为黑星系u→c和白星系c→t；②棒旋星系（SB）的为黑星系d→s和白星系s→b；③旋涡星系（S）的为黑星系e→μ和白星系μ→τ；④不规则星系（Irr）和透镜星系(SO)有的处于前三者之间的过渡阶段，有的源自于星系之间的碰撞融合。

    宇宙演化的理想模型是：正、反黑白（2×2）四种规则星系团排列组合成片层状结构模型——中国围棋模型，后者叠合形成整体为静态的正方体晶格点阵结构，规则星系团分布在晶格点上，星系和不规则星系团（星系长城）游离在紧邻的规则星系团晶格点之间的最短连线上；正反规则星系团之间不存在明亮的星系长城，可能存在几乎不含弥漫气体的、主要由中子星、黑洞和巨型黑洞构成的黑暗星系。无限宇宙永恒的演化可以生动形象地理解为，黑、白规则星系团立体棋谱无穷无尽的演绎变迁。

    宇宙大爆炸理论中，第二、第三代轻子、夸克存在与否，对宇宙的演化没有任何影响，出现违反量子力学的“奇点”，解释宇宙的视界与平坦性的暴胀学说则把相对论原理完全抛在一边，认为正、反物质在某种对称性破缺方式中正物质幸存下来，不存在反物质星系，等等。

    宇宙演化的围棋模型中，三代轻子与夸克、正反物质、暗物质（微光子）、暗能量（光微子）、白矮星、中子星、黑洞、超新星爆发（氢氦的生产）、哈勃红移、微波背景辐射、狭义相对论、广义相对论、量子力学、中微子二分量理论、弱电统一理论、升代跃迁假说等等必须熔于一炉，一以贯之，才能描绘出辩证统一的、简洁优美的、无穷变迁的无限宇宙……

参考文献

[1] 张建新。经络是干细胞系——兼论物种的起源与干细胞系的进化[J]。中国中医基础医学杂志，2001，4：17-20。

[2] Zhang Jianxin. Adult Stem Cells and Their Committed Stem Cells Constitute Meridian System in Traditional Chinese Medicine: with Concurrent Discussion on Origin of Species and Evolution of Stem Cells Line. U.S. Chinese Health and Hygiene Journal, 2003,12:65-68.

[3] 张建新。双光子是产生引力波的媒介子[J]。山西忻州师范学院学报，2001，6：99-100、46。

[4] 张建新。弱电统一场中赝矢量流可以转化为引力波[J]。山西忻州师范学院学报，2002，5：48-50。