设为首页
加入收藏
期刊导航
网站地图
首页
期刊
数学与物理
地球与环境
信息通讯
经济与管理
生命科学
工程技术
医药卫生
人文社科
化学与材料
会议
合作
新闻
我们
招聘
千人智库
我要投搞
办刊
期刊菜单
●领域
●编委
●投稿须知
●最新文章
●检索
●投稿
文章导航
●Abstract
●Full-Text PDF
●Full-Text HTML
●Full-Text ePUB
●Linked References
●How to Cite this Article
Astronomy and Astrophysics
天文与天体物理
, 2015
,
3(4)
,
35-38
Published Online
October
2015
in
H
ans
.
http://www.hanspub.org/journal/aas
http://dx.doi.org/10.12677/aas.2015.34006
文章引用
:
陈方培
.
物质场起源问题的再讨论
[J].
天文与天体物理
, 2015, 3(4): 35-38.
http://dx.doi.org/10.12677/aas.2015.34006
The Further Discussion on the
P
roblems
for
Origin
of
Matter Field
Fang
p
ei Chen
School of Physics and Opto
-
Electronic Technology
,
Dalian University of Technology
,
Dalian
Lia oning
Received
:
Nov
.
6
th
, 2015;
accep ted
:
Nov
.
20
th
, 2015; published:
Nov.
24
th
, 2015
Copyright © 201
5
by author and Hans Publishers
Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
http://creativ ecommon s.org/l icens es/by/4.0/
Abstract
F
rom the Noether theorem of local Poincare
’
transf ormati on
g rou p
for a p
hysical system,
the co
n-
servation laws of energy
-
momentum tensor density have been deduced in this paper;
it is the L
o-
rentz and
L evi -
Civita conservation law
s
of energy-momentum tensor density
,
which is more co
n-
ducive to the study for the origin of matter field
. This
paper
also points out
the difficulty of the
problem for the origin of matter field
research unresolved.
Keywords
Lagrangian, Matter Field, Gravitational Field, Energy-Momentum Tensor Density, Conservation
Law, Origin of Matter
Field
物质场起源问题的再讨论
陈方培
大连理工大学物理与光电技术学院,辽宁
大连
收稿日期:
2015
年
11
月
6
日;录用日期:
2015
年
11
月
20
日;发布日期:
2015
年
11
月
24
日
摘
要
由物理体系的
Poincare’
群局域变换的
Noether
定理,推出了该物理体系的能动张量密度守恒定律,它就
陈方培
36
是
Lorentz
及
Lev i-C ivi ta
能动张量密度守恒定律,这个定律的存在更有利于研究物质场的起源问题。本文
也指出了对研究物质场的起源问题尚待解决的困难。
关键词
拉氏量,物质场,引力场,能动张量密度,守恒定律,物质
场起源
1.
前言
作者在天文与天体物理杂志上发表《能动张量密度守恒定律与物质起源问题》
[1]
一文之后,再经深
入研究,对物质场的起源问题,又获得进一步的认识。这表现在,我们已由
Poincare
’
群局部变换下的
Noether
定理导出了
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律。
Noether
定理具有普适性,故
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律也具有普适性。这些关系的存在更有利于研究和讨论物质场的起源
问题,本文第
2
节将简要说明由
P oincare
’
群局部变换下的
Noether
定理导出
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张
量密度守恒定律的过程。
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律表明,当一物理体系的物质场之能动张量密度增加时,
该物理体系的引力场之能动张量密度必有相应的减少,而当一物理体系的物质场之能动张量密度减少时,
该物理体系的引力场之能动张量密度必有相应的增加。但两者总量不变。这意味着物质场之能动张量密
度可由引力场之能动张量密度转化而来。在特殊情况下,当物质场能动张量密度为零时,如果上述能动
张量密度转化仍然存在的话,则与此相应,体系在该处时空中,可从没有物质场能动张量密度的状态转
变为具有物质场能动张量密度的状态。有物质场能动张量密度的状态相当于存在物质,没有物质场能动
张量密度的状态相当于不存在物质。上述分析告诉我们,该处时空有可能从原先没有物质场变为有物质
场。这里有个问题,物质场的能动张量密度是否可等同于物质场?作者的看法是,这两者不相同,但密
切相关。能动张量密度以及能量必须有个承载体,可以认为,这个承载体就是真空
(
它可看成是一种新型
“
以太
”
)
,也即是
Minkowski
时空。当物质场完全不存在时就只出现真空,若真空承载了正值能量及相
应的能动张量密度时,便出现了物质场。
2.
由
Noether
定理导出
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律
[2]
在
Poincare
’
群局域变换
[3]
下,时空坐标变换为
( )( )
xxxx xxxx
µµµµµµ νµ
ν
δερ
′
→=+ =++
(1)
物质场变换为
( )()
( )( )
( )
1
2
xx xxSx
µν
µν
ψψψδψε ψ
′′
→=++
(2)
群参数
( )
x
µ
ν
ε
(
或
( )
x
µν
ε
)
、
( )
x
µ
ρ
均为变量。既然
( )
x
µ
ν
ε
、
( )
x
µ
ρ
均为变量,两者难以区分,可令
( )( )( )
x xxx
µµ νµ
ν
ξε ρ
= +
,于是式
(1)
可写为
( )
xx xxxx
µµµ µµµ
δξ
′
→=+ =+
(1’)
以后我们就用
( )
x
µ
ξ
来表示
( )
xx
µ
δ
。
在
Kibble
引力规范理论
[4]
中,于
Poincare’
群局域变换下,由
Noether
定理可算得下述恒等式:
陈方培
37
( )( )( )
,, ,
,
,,
0
i ij
i ij
gL gLgL
h gL
xh
λσ
λµλµλ λ
σ
σ
µσ µσ
ξψ δ
ψ
∂− ∂−∂−
∂
++Γ −−=
∂
∂∂ ∂Γ
(3)
( )( )( )
( )( )
,, ,,
,
,,
,
,,
0
i ij
i ij
i ij
i ij
gL gLgL
h gL
h
gL gL
h
xh
λσ
σλµλµλ λ
σ
µσ µσ
λσ
σµλ λ
ν
µν µν
ξψ δ
ψ
ξδ
∂− ∂−∂−
++Γ −−
∂
∂ ∂Γ
∂− ∂−
∂
++ Γ=
∂ ∂∂Γ
(4)
( )( )
,
,,
0
i ij
i ij
gL gL
h
h
λ
µν λλ
µν µν
ξ
∂− ∂−
+ Γ=
∂ ∂Γ
(5)
由于参量
( )( )( )
,,
,,
xx x
λλ λ
σ µν
ξξξ
是彼此独立的,故式
( 3)
、
(4)
及式
(5)
可分别独立存在。我们可以定义
( )
( )
( )
( )
( )
(
)
(
)
MM M
(M),,,
M
,
,,
i ij
i ij
gL gLgL
gTh gL
h
σσ
λλµλµλ λ
σ
µσ µσ
ψδ
ψ
∂− ∂−∂−
−=++Γ −−
∂
∂ ∂Γ
为综合物质场的能动张量密度,可定义
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
() ,,,
,
,,
GG G
i ij
G
G
i ij
gL gLgL
gTh gL
h
σσ
λλµλµλ λ
σ
µσ µσ
ψδ
ψ
∂− ∂−∂−
−=++Γ −−
∂
∂ ∂Γ
为纯引力场的能动张量密度。由于参量
( )
( )
( )
,,
,,
xx x
λλ λ
σ µν
ξξξ
表征时空的平移,这样定义是恰当的。于是由式
(3)
得到
( )
( )
( )
M
0
G
gT gT
x
σσ
λλ
σ
∂
− +−=
∂
(6)
由式
(4)
,
(5)
得到
( )
( )
M
0
G
gTgT
σσ
λλ
− +− =
(7)
式
(6)
,
(7)
就是
Lorentz
与
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律。
由
Lorentz
与
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律就很容易解释物质场的起源问题,这在作者研究这
个问题所写的论文中,例如文献
[5]
,以及作者在科学网的博客中已作过多次阐述。
3.
建立物质场起源理论的展望
虽然
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量密度守恒定律的存在更有利于研究物质场的起源问题,但要建
立物质场起源的理论,除了需要实验和观察事实的支持,还必须先解决
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能动张量
密度守恒关系的量子化问题。这是由于具体的物体是由许多基本粒子按一定的规律组成的,要直接创生
出一个具体的物体基本上是不可能的,直接创生的应是一些基本粒子。大家知道,按照量子场论,粒子
的存在是场的量子化结果。可是,引力场的量子化问题,至今尚未解决。而且,
Lorentz
及
Levi
-
Civita
能
陈方培
38
动张量密度守恒定律的普遍成立,还增加了一些要求,即:物质场和引力场必须同时量子化,并且两者
能动张量密度的总和为
0
,以及物质场的能量密度为正,引力场的能量密度为负;这必然要增加量子化
的困难,以致当前物质场起源的理论尚难建立。
参考文献
(References)
[1]
陈方培
.
天文与天体物理
,
2015,
3:
13.
[2]
C
hen
F
P.
The Symmetries of Kibble’s Gauge Theory of Gravitational Field, Conservation Laws of Energy
-
Momen
-
tum
Tensor Density and the Problems about Origin of Matter Field
,
2015
.
http://figshare.com
[3]
陈方培
.
时空与物质
-
物理学的基本概念和基本规律
.
北京
:
科学出版社
,
2014.
[4]
Kibble T W B.
J.
Math.
Phys
, 1961,
2
:
212.
http://dx.doi.org/10.1063/1.1703702
[5]
陈方培
.
引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用
I
.
中国科技论文在线
,
2008, 20080256.