統一場論【百度統一場論6版可以搜到】指出,物理是人們對幾何世界【由物體和空間組成】運動的描述,沒有我們人的描述,就不存在物理,很顯然,在沒有人這個觀察者的情況下仍然存在著幾何世界。
所以,物理上任意一個現象,我們總是可以找到幾何上對應景象。人類現在已經發現,物理上的守恆性對應著幾何上的對稱性。特別是德國女物理學家、數學家艾米·諾特(Emmy Noether)在這個方面的突出貢獻。
本文結合統一場論理論,對於具體的物理現象對應著的幾何景象給予糾正和重新解釋。
幾何對稱性在日常生活中是司空見慣的,例如一條直線以一個點為對稱,一個平面以一條直線為對稱,一個正方體以一個平面為對稱。正六邊形具有六角對稱,一個平面正方形具有軸對稱,一個球形以中心點對稱。人體具有左右對稱,還有鏡像對稱等等……。
物理上的守恆性主要有動量守恆【包括角動量守恆】,能量守恆,質量守恆,電荷守恆等。
諾特定理指出,如果運動定律在某一變換下具有不變性,必相應地存在一條守恆定律。物理定律的每一種對稱性,都對應地存在一條守恆定律。
運動定律的空間平移對稱性導致動量守恆定律,時間平移對稱性導致能量守恆定律,空間旋轉對稱性(空間各向同性)導致角動量守恆定律。
按照諾特定理和現在主流科學家的看法,在一處空間觀察一個物體的運動規律,再把這個物體移動到另一處空間觀察其運動規律,發現沒有區別,這種空間平移對稱性【又叫空間平移不變性】導致了動量守恆。
我們今天做一個物理實驗,觀察一個物體的運動規律,明天再重複這個物理實現,發現不會有什麼區別,這樣導致了能量守恆。
打個比方,我們今天用一度電向一個高處抽水1噸,明天在同樣地方用一度電可以抽水兩噸,這樣,我們可以在這個地方抽水、防水來無中生有的發電。這個實際上是不可能做到的,原因就是能量守恆。
因此,能量守恆意味著時間平移對稱性【又叫時間平移不變性】,也就是今天做一個物理實驗和明天做一個物理實驗沒有什麼區別。
對於角動量守恆定律,產生的原因就是我們做物理實驗,轉動一個角度,不會影響實驗結果。
結合統一場論,以上的諾特定理和主流科學家對物理守恆性對應幾何對稱性的解釋是膚淺的。
對於質量、能量守恆,統一場論認為質量和能量本質是物體周圍空間以物體為中心、以光速向四周輻射式運動造成的,質量和能量反映了物體周圍光速運動空間位移的條數。對於質量、能量守恆,是空間光速運動以物體為中心的球形對稱分布造成的。
質量反映的是物體周圍光速運動空間的矢量位移條數,這種空間本身運動位移是矢量性的,從物體指向周圍無限遠處的空間,是一種發散運動,以一個點為中心,對稱分布,數學上可以用散度場表示。
能量反映了物體周圍空間波動運動的波動速度的條數,這種速度不是矢量,是標量,也是一個點為中心,對稱分布,數學上可以用梯度場表示。
質量和能量有聯繫,也有區別的。
由於一個物體的質量可以隨物體運動速度增加而增加,可以隨時間變化而變化,所以,在人們印象中,只有靜止物體的質量是守恆的,而物體的能量無論是運動和靜止都是守恆的。
在統一場論中,靜止物體有一個靜止動量m』C【m』是物體靜止質量,C是矢量光速,矢量光速方向可以變化,模是標量光速,模是不變的】,當物體以速度V運動的時候,動量變成了m(C﹣V),物體運動的時候,質量m的增加是以原來光速C減少作為補償,所以,動量mC和mV【牛頓力學和相對論力學動量公式】都是守恆的。
動量mC和mV中,V和C是物體在空間中或者周圍空間運動速度矢量,m的意思是在垂直V或者C分布的曲面的大小,可以說動量關於一個平面【或者無限小曲面】對稱。
而質量和能量關於一個點為中心的球對稱。質量和能量反映了物體周圍空間整體運動情況,動量反映了物體周圍局部運動情況。
無論是質量、能量、動量的守恆性,其本質都是物體在空間中【或者物體周圍空間本身】運動位移矢量的連續性,就是我們用一個曲面截住這個矢量位移,穿進去的矢量位移條數和穿出來的條數是嚴格相等的,任意一處空間中不會無中生有的多出若干條矢量位移,已經存在的矢量位移也不會在某一處空間突然莫名其妙地消失。這個實際上就是物理守恆性的本質。
對於角動量守恆,也是關於平面對稱,這個平面就是旋轉平面。這個旋轉平面是有方向的,就是我們用右手四指指向旋轉方向,大拇指是旋轉曲面的正方向。
在統一場論中,空間從正電荷出發,以光速向負電荷匯聚,所以,電荷的守恆,也是以電荷粒子為中心,球對稱分布。
統一場論中還有光速守恆性,也就是物體靜止時候,周圍空間光速運動,當物體以速度V相對於我們運動的時候,周圍空間光速運動可以寫成C﹣V,和V合成後仍然是光速,這個背後原因是矢量光速以一個點為對稱。
統一場論認為宇宙任何物體【包括觀察者的身體】周圍空間都以光速向四周輻射運動,空間這種運動給我們觀察者的感覺就是時間,所以,時間的本質是光速運動空間,關於時間的對稱背後原因仍然是關於空間的對稱。
說能量是關於時間的對稱是不徹底的,統一場論找到能量的幾何形式方程,指出了能量的幾何對稱形式,真正的的認識到能量守恆背後的奧秘。