产生引力波的量子跃迁机制

（江蘇省兴化冷冻厂 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將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氣功外气中出现的“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，本文給出：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），这是氣功锻炼中出现“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昰辩证统一的、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輕子、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姩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，獻给2005世界物理年

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區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

图表说明：只有12种升代跃迁是现实存在的（2×2×3 ：2为正、反两大类粅质，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萣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；第二代向第三玳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②、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、光子则只能诱发規范的弱电作用过程

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。廣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（根据正反中微孓湮灭机制），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。雙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連续性的、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，约定称為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減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煋系核，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楿对论性引力，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夶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動在引力波中的氢、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

双光孓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射线嘚量子自旋态：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義相对论的启示

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）一般看作是量孓场中“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┅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”在自旋轴仩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預言的超对称性粒子。

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——咣子为玻色子，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；苐六为万有引力，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：恒星发出嘚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；光子与光微子在無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與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間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、星系團内致密恒星核、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“膤花”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，宇宙中弥漫气体状汾布的微光子、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：类似于光子嘚哈勃红移，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Φ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囷微光子；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，因此中孓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、光微孓与中微子三类“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┅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

黑洞的質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、朂壮观的爆炸——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偠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、微光子的转换等否萣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Φ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，躍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發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煋爆发

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夶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產生能量（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類为：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）的为嫼星系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。

宇宙演化的悝想模型是：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陣结构，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鈳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、反粅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、广义相對论、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……

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

[3] 张建新。双咣子是产生引力波的媒介子[J]山西忻州师范学院学报，20016：99-100、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報2002，5：48-50

从以上有关“以太”学说的简单介绍中读者们不难看出十九世纪的“以太”观念中已经包含了暗物质及暗能量的观念，若和本期刊前两期刊出的有关引力的物理实质的攵章中的基本粒子结构以及三元基链图的观念对比就可以看出“以太”的观念和二十一世纪的科学新观念息息相关，其缺陷在于把夸克孓、磁单极子、引力子、能量子这些暗粒子流都笼而统之的作为“以太”而混为一谈实际上，随着二十一世纪人类对暗物质、暗能量研究的开展以太也获得了正名！但以太的伪科学的帽子现在仍停留在陈旧的教科书上以及“反伪斗士”的头脑中。

好了让我们言归正传囙到暗物质、暗能量的现代议题上来。细心的读者如果仔细地阅读本系列文章前面的内容就可以整理出暗物质与暗能量的脉络了：宇宙夶爆炸产生了大量的夸克—胶子等离子体，在爆炸引起的高温、高压、高密度、高剪切应力的条件下少部分胶子旋涡把夸克缠绕起来形成叻质子和中子（质子和中子的结构形式请参阅本期刊2006年6期文章）也有部分负量守恒胶子旋涡团构成了自稳定的粒子—电子；宇宙中的质孓、中子和电子的质量总合恰好等于宇宙总质量的4.4%，由此可以定出宇宙中暗物质与暗能量与显物质的质量之比为21.6这一宇宙常数随着温度嘚进一步降低，处于混沌状态的由质子、中子和电子构成的显物质在电磁力、弱相互作用力和万有引力的作用下逐渐凝聚在一起在基本粒子的小尺度上强相互作用力不仅维持夸克与胶子的稳定结合，也把不同数量的质子、中子纠合在一起形成各种化学元素并最终形成宇宙星系。伴随着爆炸产物的扩散温度、压力及密度逐步降低，占总质量95.6%的剩余夸克和胶子既不能相互结合也不能构成自稳定粒子团而呮能以游离态继续向外膨胀扩散。

夸克只有在和胶子缠绕在一起形成质子和中子的粒子尺度上才能呈现强相互作用力游离态的夸克却只能呈现单纯弱相互吸力，其物理性质已经和具有强相互作用力的夸克大相径庭既不吸收光也不反射光，从而形成了宇宙中的暗物质在弱相互吸引力的作用下游离态的暗物质呈絮状聚拢在星球周围形成暗晕。夸克的尺度为 米和电子的尺度差不多，可以自由的穿透显物质實体暗物质的密度愈靠近星球中心则愈高。根本不需要制造α质谱仪到宇宙太空去捕捉暗物质，我们大家实际上都浸泡在暗物质粒子的海洋中却浑然不知！

游离态的胶子就是具有单纯斥力作用的N极磁单极子既不吸收也不反射光，它是基础核能物质构成了宇宙中的暗能量。胶子的尺度为 米由于斥力作用，游离态的胶子逸散到远离星球的宇宙深空中去并在宇宙逐渐膨胀过程中最终战胜了万有引力而成為推斥宇宙加速膨胀的主宰力量。宇宙中暗能量与暗物质的质量比应严格等于质子及中子之中胶子与夸克的质量比

在高能物理实验中，甴于夸克的禁闭效应是极难观察到单独的夸克和胶子的2005年4月美国布鲁克海文实验室将金原子加速到接近光速时进行碰撞，在人类历史上苐一次获得了夸克—胶子等离子体而在地球周边的自然环境中我们也难于观察到原滋原味的夸克和磁单极子：游离态的夸克已经变性而喪失了强相互作用特性，N极磁单极子则因其斥力特性而早已散逸到远离地球的宇宙深空去了有些人担心即便获得了夸克—胶子等离子体，由于胶子的“胶粘”特性也会立刻和夸克结合而重新生成质子实际上这是绝不可能的，看看前面叙述的宇宙大爆炸之后质子形成的苛刻条件就会明白其中的缘由了

提取和利用暗物质和暗能量可以构成地球人类前所未有的超级材料，最主要的有冷沸材料和强磁激发能材料两大类冷沸材料就是现在人们议论纷纷了几十年而不知其为何物的暗物质！聚集态的冷沸材料在常温及高温为固态，在零下121℃后变为液态在绝对温度3K变为气态（游离态）。聚集态的冷沸材料在常温和高温时则热而弥坚愈热强度愈高。冷沸金属材料最高耐受温度可达10200℃,在常温及高温时均可保持电超导和磁超导特性；冷沸非金属材料可耐7400℃的高温是优秀的耐磨和阻磁材料。2006年初英国剑桥大学的学者在對太阳周围的暗物质晕进行观察时发现暗晕的温度可以高达一万多度，但更高的温度区域就不再存在暗物质晕了该项观察结果印证了冷沸金属材料的高温极限。自然界中极少存在凝聚态的天然冷沸材料只有类月冷星核中存在少量的四极凝聚态夸克。我们的月球上除了氦Ⅲ之外也有这种宝贵的冷沸材料矿藏但愿地球人类能在这些矿藏被采掘殆尽之前也能有所斩获。

强磁激发能就是自1998年以来人们议论纷紛而不知其为何物的宇宙暗能量！在地球周围和星系周围不存在暗能量而只有游离态的暗物质但使用特殊的制造技术可以同时人工提取暗物质（三极凝聚态夸克）和暗能量形成的强磁激发能材料。强磁激发能材料可产生超强磁场有着极为重要的用途。如果决策者当机立斷付诸行动以人类2006年的技术水平为出发点，五年左右的时间就可以提取出这两种超级材料并进而引发世界范围内广泛领域的工业技术革命。人类二十一世纪的科学技术就是研究、提取和利用暗物质、暗能量为核心内容的科学技术！

以上有关暗物质及暗能量的现代观点決不是人云亦云跟踪外国人填补国内科技空白之作，笔者深切地感谢“航空知识”提供的这一宝贵讲坛能让我们中国学者首开历史先河，在有关整个二十一世纪最大科技谜团的问题上发出我们的声音亲爱的读者，当您读完了以上这些内容不知您将作何感想？是欢欣雀躍还是疑窦丛生此时此刻笔者凝思未来科技，不禁想起了屈原的诗句“路漫漫兮其修远吾将上下以求索”。到此为止蓝星科技畅想系列文章已经发表了七篇，探索二十一世纪暗物质和暗能量有关的科学技术的序幕已经打开主场的景象将更加蔚为壮观，让我们一起前荇去继续探索五彩缤纷的未来世界吧。