熱力學宇宙的自然選擇(修正版)

1、熱 力 學 宇 宙 的 自 然 選 擇（修正版）統(tǒng)一的物理相互作用方程程卓剛關鍵詞 熱力學 宇宙 對稱 電 磁 場 熵 基本粒子 自然選擇 相互作用 統(tǒng)一場 摘要 熱力學對稱具有明確的選擇性。熱力學宇宙的發(fā)育過程就是熱力學動力選擇過程，選擇的累積結果造成對稱失衡的物質宇宙。電荷與磁荷是基本粒子相對論動能的熱力學形式。熱力學基本相互作用包括引力、電荷相互作用、磁荷相互作用、電磁復合相互作用。由熱力學、量子統(tǒng)計學以及相對論共同決定的統(tǒng)一場方程表達熱力學物理相互作用的基本形式。進化論認為自然選擇是推動物種進化的主要力量。宇宙物質是否也存在某種形式的進化遠離熱力學平衡的變化？正反物質并非對稱存在、宇稱

2、不守恒等物理發(fā)現(xiàn)表明（1、2），宇宙物質構造過程中確實存在某種形式的選擇。它的選擇機制和選擇條件是什么？根據空間激發(fā)相變原理，物理空間的穩(wěn)態(tài)相和激發(fā)相可以分別表示為能量系統(tǒng)的熵（3），它們的物理實像形式為：S02 = e 2 + Se2=(ei)j2+(Sei)j2。（1）其中，S0表示穩(wěn)態(tài)物理空間的熵，Se表示量子結構的熵，e表示自由量子能量。e =hf，h普朗克常數(shù)，f量子頻率。對于一個具體的能量構造體，E=(ei)j，Sm=(Sei)j。根據愛因斯坦質能等價關系，E=(ei)j=mc2，m為物體質量。根據熱力學原理，穩(wěn)態(tài)物理空間具有最大的熱力學熵，Sm< S0，當e > 0時

3、。設：Sm=·S0。當e > 0時，0 < < 1。根據方程（1），有：S02 =(ei)j2+(Sei)j2=(mc2)2+Sm2=(mc2)2+(·S0)2。整理后得到：S02·(1-2)=(mc2)2，S0 = ±mc2/(1-2)1/2。（2）愛因斯坦給出（4）運動物體的相對論動能Ev=mc2/(1-v2/c2)1/2，與方程（2）比較后發(fā)現(xiàn)，若 =v/c，物體動能可以表示為該物體的熱力學熵。在相對論速度域( 0, c )內，0 < v/c < 1，與0 < < 1一致。S0 =±mc2/(1-

4、v2/c2)1/2=±mc2/，=(1-v2/c2)1/2。（3）根據方程（3）可以分別得到：dS0 =(c2·dm+mv·dv/)/2，（4）dS0=-(c2·dm+mv·dv/)/2。（5）方程（4）當dm > 0、dv > 0時，dS0 > 0，物理空間的熵S0隨質量或速度的增加而變大，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。同樣條件下，方程（5）物理空間的“負熵”隨質量或速度的增加而變大，耗散降低，系統(tǒng)穩(wěn)定性增強。顯然，后者具備獨立的、系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)育的熱力學條件。這是自然選擇在宇宙發(fā)育中的作用，選擇的結果使得S0 = -mc2/成為可持續(xù)的優(yōu)勢

5、表達形式，同時使得S0=mc2/表達困難或不能持續(xù)表達。觀測證實，目前宇宙還在膨脹，宇宙發(fā)育并未停止（5、6）。根據“大爆炸”理論（5、6、8），物理空間狀態(tài)在宇宙創(chuàng)生早期可能十分不穩(wěn)定，但是對于目前宇宙而言或者至少對于具體的物理學實驗區(qū)域而言，物理空間是充分穩(wěn)定的，否則我們無從定義一個具體的物質結構的穩(wěn)定性，比如原子結構。對于穩(wěn)態(tài)物理空間：dS0 =±(c2·dm+mv·dv/)/2=0，dm/dv=-mv/(c2-v2)。（6）由方程（3）定義的物質形式當dS0 =0時，質量的變化量與速度變化量的比值dm/dv是一個確定量，該結構具有確定的動量mv。這樣的結構

6、當然存在，比如電子。依據已知的物體運動形式與物理特性的關系，方程（3）可以作為定義物質粒子電、磁性質的基本形式。稱通過方程（3）定義的基本物質結構形式為基底粒子。基底粒子包括：正電荷基底粒子：Se+ =mc2/e，e=(1-v2/c2)1/2，v線性速度。 負電荷基底粒子：Se=-mc2/e。顯然，方程（3）對于粒子的自旋速度v同樣成立。定義：正磁荷基底粒子：Sm+ =mc2/m，m=(1-v2/c2)1/2，v自旋速度。負磁荷基底粒子：Sm=-mc2/m。若使基底粒子獲得最大程度的熱力學發(fā)育條件，粒子必須同時攜帶負電荷與負磁荷，它的線性運動方向與自旋方向之間的關系可以用“手征”表達。方程（6

7、）定義一組這樣的基底粒子，它們共同的物理特性滿足：dm/dv=-mv/(c2-v2)，dm/dv=-mv/(c2-v2)，擁有確定的質量和速度（包括線性速度和自旋速度），攜帶確定的電、磁荷，具有相同“手征”。稱攜帶負電荷與負磁荷的基底粒子為“穩(wěn)態(tài)基底粒子”，簡稱“基定子”，表示為d，電子是d族粒子的典型代表。電荷與磁荷的負載關系還可以產生其他三類基底粒子：a.正電荷+正磁荷；b.正電荷+負磁荷; c.負電荷+正磁荷。習慣上稱a為正電子，被作為反物質的代表形式。顯然，三者中a的熱力學發(fā)育最不穩(wěn)定，即使存在也必定短壽但是攜帶能量；b與c的熱力學穩(wěn)定性可能決定于實際物理場的性質或狀態(tài)。統(tǒng)稱這三類基底

8、粒子為“非穩(wěn)態(tài)基底粒子”，簡稱“基伴子”，表示為C。C群粒子包括Ca族、Cb族和Cc族粒子。非穩(wěn)態(tài)基底粒子若要取得穩(wěn)定的熱力學性質，必須通過某種形式與穩(wěn)態(tài)基底粒子或其他“基伴子”形成結構關系，結構的原則就是使系統(tǒng)的“負熵”增大，從而獲取其本身在結構中的熱力學穩(wěn)定性。考察兩個獨立的基底粒子Se+ = m1c2/e和Se-= -m2c2/e。離散狀態(tài)下，S =Se+ + Se-=m1c2/e-m2c2/e=(c2/e)·(m1-m2)。它們的結構形式為：Sc =Se+ · Se-=-(m1c2/ce)·(m2c2/ce)=-m1m2c4/ce2?；谒俣鹊南鄬π裕鼈?/p>

9、擁有共同的ce=(1-vc2/c2)1/2。對于離散狀態(tài)，顯然可以要求m1m2，S =Se+ + Se-0，而Sc =-m1m2c4/ce20。因此當m1m2 > 0時，恒有Sc < 0S，結構獲得“負熵”，系統(tǒng)穩(wěn)定。稱基底粒子通過物理相互作用形成的物質結構形式為基底結構系統(tǒng)，或稱次級基底粒子。vc表示基底粒子在結構中的線性運動速度。比較Sc1 =-m1m2c4/ce12，Sc2 =-m1m2c4/ce22，|Sc1|/|Sc2|=ce22/ce12。當ce2 > ce1、vc1 > vc2時，|Sc1|>|Sc2|，基底粒子在基底結構系統(tǒng)中相對運動速度越快，結構

10、系統(tǒng)負熵的絕對值越大，系統(tǒng)更穩(wěn)定。比較Se-= -mc2/e、Sce-= -mc2/ce。若vc > v，則|Sce|>|Se|，只要穩(wěn)態(tài)基底粒子在基底結構系統(tǒng)中的速度大于其自由狀態(tài)速度，甚至穩(wěn)態(tài)基底粒子本身的穩(wěn)定性也可以通過基底結構得到提高，意味著基底結構系統(tǒng)對于構成該系統(tǒng)的各個粒子的穩(wěn)定性具有普遍的貢獻，表達為負熵絕對值的增量。從熱力學角度上，穩(wěn)定的基底結構系統(tǒng)必須滿足：系統(tǒng)負熵原理：基底結構系統(tǒng)的熵小于零。最小熵值原理：基底結構系統(tǒng)的熵值小于或等于構成該系統(tǒng)各個基底粒子的熵值。擁有最小系統(tǒng)熵值的基底結構系統(tǒng)最穩(wěn)定。根據Sce =Se+ · Se-=-(m1c2/ce

11、)·(m2c2/ce)=-m1m2c4/ce2，有：dSce =-(c4/ce4)·(ce2m1·dm2 + ce2m2·dm1 + 2m1m2·vcdvc/c2)?；纂姾山Y構系統(tǒng)不但容受基底粒子的質量、速度增量，而且熵值減小，系統(tǒng)更穩(wěn)定，具有可持續(xù)發(fā)育的熱力學和動力學條件?；状藕山Y構系統(tǒng)的情況相對復雜，因為它們可以分別具有不同的自旋速度?；状藕山Y構系統(tǒng)形式為：Scm =Sm+ · Sm-=-(m1c2/m1)·(m2c2/m2)=-m1m2c4/m1m2。對dScm展開形式分析的結論與dSce一致。由于基底電荷結構與

12、基底磁荷結構的結構原因不同，所以兩者共同作用產生的結構形式為：Sc=Sce+ Scm=(-m1m2c4/ce2)+(-m1m2c4/m1m2)=-m1m2c4·ce2 + (m1·m2)1。在Sce < 0、Scm < 0的條件下，Sc < Sce，Sc < Scm，系統(tǒng)熵值進一步減小，系統(tǒng)結構更為穩(wěn)定。作為基底粒子之間的直接結合形式，Sce=Se+ · Se-與Scm=Sm+ · Sm-提出物質結構取得熱力學穩(wěn)定的基本條件和基本原則，但是顯然兩者都不能全面反映物理空間激發(fā)相變的整體動力學物理形式，即由量子結構、量子場和量子“勢”

13、共同構成的動力學形式（3）。注意到S02 =e 2 + Se2只是量子結構“熵”Se、激發(fā)能量e與物理空間“熵”S0之間的相變關系，并未直接給出相變產生的量子場、量子勢的熱力學形式，但是根據定義（3），“量子場是物理空間對局域相變產生的低能態(tài)響應形式”，顯然量子場的熵Sf應當滿足：S0 > Sf > Se。量子場的能量有序程度以相變區(qū)域為中心與離散距離成反比，形成量子勢。或者說量子場的能量有序程度從物理空間向相變區(qū)域收斂，所以量子勢的方向從物理空間指向相變區(qū)域，與量子場的時間方向重合。如果S02=mc2+Se2=E 2+Se2=(ei)j2+(sei)j2，則同樣有Sf 2 =(s

14、fi)j2。因此，對于一個基底粒子的物理場而言，在距離粒子r處物理場的“熵”Sf =S0/r。其中，1> > 0，r > 0。因為r是Sf 遠離S0的距離，所以r具有矢量性質，f =S0/。將物理場和物理場的“勢”概念分別導入基底電荷粒子表達形式和基底磁荷粒子表達形式，則有：Se+ =Sef+·r/e=m1c2/ce，Se=Sef·r/e=-m2c2/ce，Sce=Se+ · Se=-(Sef+·r/e)·(Sef·r/e)=Sef+·Sef·r2/e2=-m1m2c4/ce2。Sfe = Sef

15、+· Sef=-m1m2c4·e2/ce2·r2。（7）Sm+ =Smf+·r/m=m1c2/m1，Sm=Smf·r/m=-m2c2/m2，Sfm = Smf+·Smf=-m1m2c4·m2/m1m2·r2。（8）令：He=c4·e2/ce2，Hm=c4·m2/m1m2，則分別有：Sfe = Sef+·Sef=-Hem1m2/r2，Sfm=Smf+·Smf=-Hmm1m2/r2，Sfc=Sfe+Sfm=-(m1m2/r2)·(He+Hm)。（9）方程（9）是物理空間

16、相變動力學在基底結構系統(tǒng)中的完備表達形式，或者說基底粒子之間通過特定形式“場空間”實現(xiàn)基底系統(tǒng)構造的方式是由空間相變原理決定的。為方便理解，在物理空間相變動力學形式與基底系統(tǒng)結構動力學形式之間建立以下等效類比關系：量子結構基底粒子，量子場物理場，量子勢與距離的平方反比關系，量子的相干波動基底粒子之間的“場空間”相互作用。場結構原理：基底粒子之間以特定形式的物理空間（場）作為媒介實現(xiàn)基底系統(tǒng)結構，產生次級基底粒子。因為對于自由量子e =hf，普朗克常數(shù)h被視為穩(wěn)態(tài)物理空間的狀態(tài)函數(shù)f(P0)，h=f(P0)，所以He=c4·e2/ce2、Hm=c4·m2/m1m2中的e、m也

17、應被視為相應的物理“場空間”狀態(tài)函數(shù)，即：e=f(Pef)，m=f(Pmf)，He=c4·f 2(Pef) /ce2，Hm=c4·f 2(Pmf)/m1m2。其中，Pef表示電“場”狀態(tài)，Pmf表示磁“場”狀態(tài)。根據基底粒子電荷、磁荷負載分類，它們之間可以產生圖1所示的6種基底結構模式，對應6類次級基底粒子。圖1 基底結構系統(tǒng)（次級基底粒子）生成模式示意圖圖1所示6種基底結構模式中，d·Ca與Cb·Cc等效，d·Cb與Ca·Cc等效，d·Cc與Ca·Cb等效，因此，基底結構系統(tǒng)只產生三個次級基底粒子群。A群：d&#

18、183;Ca結構模式。因為A群結構同時涉及電荷、磁荷相互作用，故稱之為強作用模式，表示為Ae+m。B群：d·Cb結構模式。因為B群結構電荷相吸，磁荷互斥，故稱之為電荷作用模式，表示為Bem。C群：d·Cc結構模式。因為C群結構電荷互斥，磁荷相吸，故稱之為磁荷作用模式，表示為Cme。一般認為，磁荷之間的相互作用較弱，所以又稱Cme為弱作用模式。次級基底粒子按照系統(tǒng)負熵原理和最小熵值原理可以進一步通過相應的物理場結構產生三級以下等級結構粒子。以Sce=Se+·Se=-m1m2c4/ce2為例。若要定義Sce=Se+·Se的電荷負載，就必須回到基底粒子的電荷定

19、義形式，Se+ =mc2/e，Se=-mc2/e。設Se+=·Se， > 0，則有：Se+·Se=·(Se)2=-m1m2c4/ce2，Se=±(c2/ce)·(m1m2/)1/2·i。無論定義Se+=·Se，還是定義Se=·Se+，結果都只能得到“虛”電荷，意味著次級基底粒子攜帶“虛”電荷與“虛”磁荷。同性“虛”電、磁荷之間的結構關系可以產生系統(tǒng)“負熵”，滿足系統(tǒng)負熵原理，生成新的構造形式和粒子。在這里，所謂“同性相吸，異性相斥”的傳統(tǒng)說法不能成立。問題是“虛數(shù)”形式的物理意義何在？有什么必要的理由要求基底

20、結構系統(tǒng)發(fā)生這樣的變化。如果說Sce=Se+·Se=-m1m2c4/ce2是基底粒子之間的結構形式，那么，Se=±(c2/ce)·(m1m2/)1/2·i對于三級構造的意義就只有一個，就是基底結構系統(tǒng)的“解構”形式，意味著次級基底粒子結構并不穩(wěn)定，或者說在某種結構原則下次級基底粒子不穩(wěn)定。這個原則是什么？回答是必要的，因為沒有這樣的“解構”就不會產生三級以下的結構粒子，而基底粒子和次級基底粒子看起來不足以建立物質宇宙。一個當然的原因來自宇宙本身。目前宇宙還在膨脹甚至加速膨脹，表明宇宙發(fā)育并未停止。只要宇宙還在發(fā)育，自然選擇機制就還在執(zhí)行，可能影響到微觀物

21、質結構。但是前面的分析表明，符合系統(tǒng)負熵原理的基底結構系統(tǒng)可以容受基底粒子的質量和速度增量，系統(tǒng)的熱力學穩(wěn)定性還將因此增強。另一個更深刻的原因可能來自系統(tǒng)本身，因為最小熵值原理可能要求基底結構系統(tǒng)具有自發(fā)的、謀求系統(tǒng)最大穩(wěn)定性的傾向。如果存在這樣的傾向，次級基底粒子的自發(fā)衰變將是不可避免的。當然，最穩(wěn)定的結構具有最大的自然選擇優(yōu)勢。有理由提出這樣的假設，因為如果物理“作用量”總是與系統(tǒng)的熵增相聯(lián)系，那么系統(tǒng)的最小熵值就與最小作用量相聯(lián)系，而最小作用量原理是物質運動的普遍規(guī)律（1）。設：Sm1=±(c2/cm1)·(m1m2/1)1/2·i，Sm2=±(c

22、2/cm2)·(m3m4/2)1/2·i。Scm=Sm1·Sm2=-(c4/cm1cm2)·(m1m2m3m4/12)1/2。（10）盡管形式復雜，但是系統(tǒng)取得“負熵”，或許還有“負熵”增量。實際上，Scm=(Sm1·Sm2)=±(c4/cm1cm2)·(m1m2m3m4/12)1/2，但是“熵增”結構形式Scm=(c4/cm1cm2)·(m1m2m3m4/12)1/2不穩(wěn)定。推論: 系統(tǒng)負熵原理和最小熵值原理導致宇稱不能守恒。根據空間相變原理（3），-Se·i =S0 - e。若Se=-(c2/ce)&

23、#183;(m1m2/)1/2·i，則有：Sc=(Se)·(-Se·i)=-(c2/ce)·(m1m2·Se/)1/2。Sc是最簡單的“負熵”結構三級粒子，Se為自由量子的熵。若Se=h（普朗克常數(shù)），則：Sfc =(Sef)·(-Sef ·i)=-(hc2/ce)·(m1m2/r2)1/2。（11）方程（11）顯示量子漲落在基本物質結構中的意義。現(xiàn)在，熱力學基本粒子族群譜上已經有基底粒子、次級基底粒子以及三級以下結構粒子，但是傳遞物理相互作用的“信使”仍然不見蹤跡。它們在哪里？以負電荷定義形式Se-=-mc2/e

24、，e=(1-v2/c2)1/2為例。dSe-=-(c2/e2)·(e·dm+mv·dv/ec2)。穩(wěn)態(tài)物理空間dSe= 0，因此：e·dm+mv·dv/ec2 = 0。改寫方程形式為：dm/m + v·dv/(c2-v2)=0。方程積分后得到：lnm - ln(c2-v2)1/2 + C = 0。v = 0時，C=-ln(m/c)。lnm -ln(c2-v2)1/2 + C=lnc/(c2-v2)1/2=0，c/(c2-v2)1/2 =1，v = 0。為滿足c > v > 0，視C為“信使”，C=-ln(m/c)=-ln(

25、mc2)+lnc3。電子靜止質量m=9.109558×1031kg，mc252.114keV?！靶攀埂蹦芰縠 =-ln(mc2)-10.86eV。因為C決定于電子的靜態(tài)質量，所以e-10.86eV既是靜態(tài)電子向物理真空傳遞“負電荷”的信使，也是傳遞“負磁荷”的信使。C=-ln(m/c)=-ln(mc2/c3) 僅對靜態(tài)電子成立，對于運動電子則：C =- lnm/(c2-v2)1/2=- lnmc2/c3·(1-v2/c2)1/2=- ln(mc2/ec3)。分別定義電子的電荷與磁荷的信使作用量：Cqe =- ln(mc2/e)，Cqf =lnc3，e=(1-v2/c2)1/

26、2，Cq = Cqf + Cqe。Cme =- ln(mc2/m)，Cmf =lnc3，m=(1-v2/c2)1/2，Cm = Cmf + Cme。自由電子信使作用量的完備形式為：C = Cq + Cm= Cqf + Cmf + Cqe + Cme = Cqe+ Cme+ 2·lnc3。注意到mc2/e、mc2/m正是自由電子的相對論線性動能和自旋動能，所以Cqe、Cme的表達形式滿足相對論效應。Cq =- ln(mc2/ec3)，(mc2/ec3)=eCq，mc2/e=c3·eCq。Se-=-mc2/e=-c3·eCq，Sm-=-mc2/m=-c3·e

27、Cm。e自然對數(shù)。我們定義電子攜帶單位電荷，Se-=-1，因此：c3·eCq =1，e Cq =c3，Cq = lnc3。因為實際Cq =Cqf + Cqe，Cqf =lnc3，所以電子電荷的經典定義形式是對電子電荷信使的不完全定義，不能反映電子電荷的信使能量Cqe。電子電荷的場空間矢量效應Cqf =lnc3=3·lnc58.5558ms1在電子運動方向上擴散，形成電荷作用量Cqe激發(fā)空間相變的自反饋機制（3）。準確地說，Cqf 58.5558ms1是自由電子在其運動前方產生的、可以被測定的“沖擊波”。同理，電子自旋方向上Cmf = Cqf58.5558ms1。由于信使作用

28、量Cqe激發(fā)空間相變，因此Cqe的物理表達形式為光速量子eq，Cqe=eq=- ln(mc2/e)。假定自由電子的線性速度v =0.9c，則e=(1-v2/c2)1/20.4359，eq = - ln(mc2/e)-11.6915eV。根據空間相變原理，正是eq =-11.6915eV與空間的結合力使自由電子線性運動，該機制使得eq不能被直接測得。對于Sfe=Sef+ · Sef=-m1m2c4·e2/e2·r2表達的、通過“場空間”結構的電荷相互作用，則有：dSfe=-(c4·e2)·d(m1m2/ce2·r2)=0。整理后可以得到

29、：(ce2·r2)(m2·dm1+m1·dm2)+2m1m2·(r2·vcdvc/c2-e2m1m2·rdr)= 0。dm1/m1+dm2/m2+2vc·dvc/(c2-vc2)-2dr/r=0。方程積分后得到：ln(m1·m2)-ln(c2-vc2)-lnr2+C=0。vc=0時，C=-ln(m1m2/c2r2)。視C為信使，則C與參與作用的粒子的質量乘積成正比，反比于電荷作用距離的平方。顯然，信使C的形式對于磁荷相互作用同樣成立，在這個意義上，電荷與磁荷擁有相同的物理“力場”電磁場。C=-ln(m1m2/c2r

30、2)是對電磁相互作用遵從平方反比定律的最直接的證明。電荷相互作用信使的實際形式：C=-lnm1m2/(c2-vc2)·r2=-ln(m1m2·c2/ec2c4r2)，ln(m1m2·c2/ec2)=ln(m1c2/ec)+ln(m2/ec)=ln(m2c2/ec)+ln(m1/ec)。顯然，相對論質量m1=m1/ec，m2=m2/ec。因此定義：Cqe1=eq1=-ln(m1c2/ec)，Cqe2=eq2=-ln(m2c2/ec)，Cqr=lnr2=2·lnr，Cqf =lnc4，Cqm1=-ln(m1/ec)=-lnm1，Cqm2=-ln(m2/ec)

31、=-lnm2，Cq= Cqf + Cqm2 + Cqr+ eq1=Cqf + Cqm1 + Cqr+ eq2 。（12）如果m1、m2之一為固定點，則：Cq= Cqf + Cqm+ Cqr+ eq。以由電子和質子構成的氫原子為例。視質子為固定點，電子圍繞質子運動。如果電子的軌道速度vc=0.99c，則ec=(1-vc2/c2)1/20.1411，質子(m1)向電子輻射信使量子ece=-ln(m1c2/ec)-20.33eV，而電子的相對論質量m2=m2/ec對于信使作用量的貢獻為：Cqm =-ln(m2/ec)67.21kg，Cqm為軌道電子的離心作用量。Sfe=-(c4·e2)&#

32、183;(m1m2/ce2·r2)，C=-ln(m1m2/ec2c2r2)，Sfe=-(c4·e2)·(m1m2/ce2·r2)=-c6e2·eC。令：c6e2=A（常數(shù)），則：Sfe=-A·eC。即：電磁結構系統(tǒng)的“熵”Sf是電磁相互作用量C的函數(shù)。因為Sfe=-A·eC=-A/e C，若要取得最小的系統(tǒng)熵Sfe(min)，則需要取得0 < (e C)min< 1，因此要求最小作用量Cmin，即：Sfe(min)Cmin。|Sfe|=|-A·eC|=A·eC=A/e C。在1 > e

33、C > 0范圍內，|Sfe|可以取得最大值|Sfe|(max)，|Sfe|(max)=A·eC(min)，C(min)=- 。因此有：Sfe(min)=-A·e 。對于Sfe=(c4·e2)·(m1m2/ce2·r2)，C=ln(m1m2/ec2c2r2)，顯然有：Sfe=A·e C，Sfe(min)=A·e C(min)，Sfe(min)Cmin。對于形如Sfe=(c4·e2)·(m1m2/ce2·r2) 的“正熵”結構，C(min)=- ，因此有：Sfe(min)=A·e C

34、(min)=A·e。物質結構系統(tǒng)的最小熵值與該結構的最小物理作用量正相關。物質結構系統(tǒng)的熵與該結構物理作用量的基本關系滿足：Sf =±A·e ± C。Sf 結構系統(tǒng)熵值，C物理作用量。（13）如果電荷相互作用的信使形式滿足方程（12），則電磁波在四維空間（c4）而不是三維空間（c3）傳播，但是fce=lnc4=4·lnc。依照方程（12）的方法可以分別定義電磁相互作用中磁荷信使作用量的各個分量形式。上述處理視電磁場狀態(tài)函數(shù)e=f(Pe)、m=f(Pm)為常數(shù)。電、磁結構系統(tǒng)的一般形式Sfe=Sef+·Sef=-m1m2c4·

35、e2/ce2·r2要求同時處理物理作用距離r和物體線性運動速度vc（或自旋速度vc），但是海森堡“測不準”原理表明不可能同時得到兩者的準確值，在這個意義上，所謂場空間狀態(tài)函數(shù)f(Pef)、f(Pmf)就是結構系統(tǒng)“熵”Sf的概率值，由量子統(tǒng)計力學給出，表達形式為“幾率幅”e2、m2。事實上，根據設定形式，1> e > 0，1> m > 0，符合概率的統(tǒng)計特征。對于Sfw=(Se)·(-Se·i)=-(c2/ce)·(m1m2·Se/r2)1/2，視、Se為常數(shù)：dSfw =-(hc2/1/2)·d(m1m2/c

36、er2)1/2=0，cer2·(m2·dm1+ m1·dm2) + m1m2·(r2·vcdvc/cec2-2ce·rdr) = 0，C=-lnm1m2/r2(c2-vc2)1/2。C=-ln(m1m2c2/c3·cer2)=-ln(m1m2c2/ce)+lnc3+lnr2。（14）C=3·lnc+2·lnr-ln(m1c2)-ln(m2/ce) = Cef + Cer+ Cqe+ Cwm。方程（14）的電磁波動空間為c3空間，靜態(tài)粒子m1輻射信使作用能量Cqe=-ln(m1c2)，粒子m2的相對論質量產

37、生作用量Cwm=-lnm2，或者說m2=m2/ce本身就是信使粒子。Sfw =-(hc2/1/2)·(m1m2/cer2)1/2，C=-ln(m1m2/ccer2)，Sfw =-hc3·eC/1/2=-Aw · eC，Aw = hc3/1/2。事實上，弱相互作用中的信使作用量既包含光速量子也包含質量粒子，比如電子、介子等（1）。方程（14）與弱作用模式吻合。那么，是否存在傳遞引力相互作用的信使引力子呢？注意到電荷與磁荷只是運動物體相對論線性動能和相對論自旋動能的熱力學形式，是熱力學熵的物理表達形式。電荷與磁荷必須依賴基底粒子的運動速度。在粒子速度v = 0和v =

38、 0的條件下，立即得到場空間構造的基本形式：Scg =Sgf+·Sgf=-m1m2c4·g2/r2。令：c4·g2=G，則：Scg =Sgf+·Sgf=-Gm1m2/r2。dScg=-(G/r4)·(m1r2·dm2+m2r2·dm1-2r m1m2·dr)=0，m1r2·dm2+m2r2·dm1-2r m1m2·dr=0，dm2/m2+dm1/m1-2dr/r=0。方程積分后得到：ln(m1·m2/r2)+C=0，C=-ln(m1·m2/r2)。若要得到與電磁相互

39、作用一致的c4形式，C=-ln(m1m2c4/c4r2)，因此定義：Cg = Cgf + Cgr + eg1+ eg2。 （15）Cge1=eg1=-ln(m1c2)，Cge2=eg2=-ln(m2c2)，Cgf =lnc4，Cgr=lnr2。Scg =-Gm1m2/r2，C=-ln(m1·m2/r2)，Scg =-Gm1m2/r2=-G · eC =- c4g2 · eC。物體內稟能量（mc2）產生靜態(tài)引力作用量Cge=-ln(mc2)，與物理空間相變原理“作為能量的構造形式，質量同時承載著能量與空間的結合力”（3）一致。根據E=mc2=(ei)j，任何自由量子

40、都可以作為引力作用的信使能量引力子。如果按照定義形式，eg1=-ln(m1c2)、eg2=-ln(m2c2)，對于大質量天體而言，引力信使作用量子引力子的能量應該非常大，容易檢出，但實際上無論微觀還是宏觀，目前都沒有直接發(fā)現(xiàn)引力子，所以引力作用量可能根據C=-ln(m1·m2/r2)直接定義：Cg = Cgr + Cge1+ Cge2，Cgr=2·lnr，Cge1=-lnm1，Cge2=-lnm2。（16）方程（15）顯示靜態(tài)引力的信使能量就是作用量Cge1、Cge2，但是沒有引力子eg=-ln(mc2)，因此也沒有引力波Cgf =lnc4=4·lnc。Scg =

41、-G·eC ，C=-ln(m1·m2/r2)，當m1·m2/r2 > 1時，Scg =-G·e C。當m1·m2/r2時，Scg(min) = - G·eC - 。當m1·m2/r2 < 1時，Scg =-G·eC=-G/e C。當m1·m2/r2 1時，Scg(max) = - G/e C - G 。顯然，- G > Scg > - ，引力系統(tǒng)取得最大系統(tǒng)穩(wěn)定性的終極結果會導致引力作用距離無限縮小，引力質量無限增大。所以,當m1·m2/r2 < 1時, 引力系統(tǒng)通

42、過增大作用質量減小作用距離以取得較小熵值(-Scg),滿足(-Scg) < -G。動態(tài)引力系統(tǒng)中物體運動速度增大可以增加物體的相對論質量。太陽系行星軌道速度與軌道半徑的關系滿足這樣的引力作用形式。增大質量減小距離的結果總會產生m1·m2/r2 > 1，進入Scg(min) = - G·eC - 模式。根據熱力學對稱形式，顯然存在：Scg =Sgf1+·Sgf2+=Sgf1·Sgf2=Gm1m2/r2=c4g2m1m2/r2 > 0。其中，Sgf1+=m1c2·g/r，Sgf2+=m2c2·g/r。在Sgf1+ >

43、; 1、Sgf1+ > 1的條件下，Scg > Sgf1+，Scg > Sgf2+。按照最小熵值原理或最小作用量原理，既然Scg 不能產生系統(tǒng)負熵，Sgf1+、Sgf2+則要求保持自己原有的熵值不變，因此Gm1m2/r2m1c2·g/r + m2c2·g/r，Sgf1+與Sgf2+相互排斥，函數(shù)關系Scg =Gm1m2/r2即反引力方程形式。這樣的結果對于熱力學電磁相互作用同樣成立，表明物質結構之間的排斥作用同樣是執(zhí)行最小熵值原理的結果。反引力的物理作用量C=ln(m1m2/r2)。Scg =G·e C ，C=ln(m1·m2/r2)，

44、當m1·m2/r2 > 1時，Scg =G·e C。m1·m2/r2時，Scg =G·e C 。反引力通過增大距離減小質量的方式取得低熵。相鄰星系的反引力作用關系當滿足m1·m2/r2 > 1時會導致彼此退行。當m1·m2/r2 < 0時，Scg =G·e C =G/e C。當m1·m2/r2 1時，Scg =G/e CG > - G。反引力的最小熵值Scg(min)=G。反引力是對抗引力的直接力量，成熟的宇宙體系將保留反引力系統(tǒng)的最低熵值G。因為物理單位不同，經典力學難以處理m1·

45、;m2 > r2的定量關系。但是作為積分常數(shù)，C與物理單位無關。C =-ln(m1·m2/r2) < 0等價于：C=-lnm1-lnm2+2·lnr=Cg1 + Cg2 + Cgr 。以概率統(tǒng)計值表達物理作用量的大小是量子理論的基本特征，而概率統(tǒng)計值與物理單位無關。以方程（14）為例。質子質量m1=1.672614×1027kg，Cme=-ln(m1c2)-18.3766(eV)。假定電子速度v=0.9c，電子相對論質量m2=m2/2.09×1030kg，信使作用量Cmm=-lnm268.34(kg)，Cmf =3·lnc58.55

46、58(ms1)。有：C=3·lnc+2·lnr-ln(m1c2)-ln(m2/cm) =58.5558+2·lnr+68.34-18.3766。若使C < 0，則2·lnr+108.5192 < 0，r < 2.725×1024(m)。C < 0滿足Sfe =-A·e |C|，質子 + 電子中子。如果r > 2.725×1024(m)，則C > 0，滿足Sfe =-A·e|C|，中子質子+ 電子。兩種方式都是系統(tǒng)執(zhí)行最小熵值原理的結果。比較，A·e |C|/A·

47、;e |C|=e 2|C|，若e 2|C|> 1，則|C|> 0，無條件地對于C0成立。所以只有當C=0時，A·e |C|/A·e |C|=1。比較的結果顯示中子的產生具有選擇優(yōu)勢，同時表明在C=0的條件下可能出現(xiàn)中子衰變，也就是C =-ln(m1·m2/r2) = 0，m1·m2=r2。在電子速度v = 0.9c的條件下，弱作用距離r = 2.725×1024(m)。弱作用的實驗距離決定于對電子線性速度以及自旋速度的精確測定，后者還將輻射磁荷作用量子。結構系統(tǒng)謀求最小熵值導致r 1的傾向對于電磁相互作用同樣成立，以r = 2.72

48、5×1024(m)為臨界條件，中子衰變是概率事件?；诜匠蹋?3）結構系統(tǒng)熵與物理作用量的函數(shù)關系，確認：力的熱力學形式就是物質結構系統(tǒng)的熵。物理相互作用的熱力學形式只有4種：引力相互作用、電荷相互作用、磁荷相互作用以及電磁復合相互作用。引力相互作用存在于后三種相互作用中，是最基本的物理相互作用。方程（9）就是“負熵”結構統(tǒng)一場方程的一般表達形式?？紤]到力的普遍形式，經典統(tǒng)一場方程的基本表達形式為：F = Sf = Sfe ± Sfm =±(m1m2/r2)·(He±Hm)He=c4·e2/e2，Hm=c4·m2/m1m2，

49、c光速。e=(1-v2/c2)1/2，vm1與m2的相對線性速度。m1=(1-v12/c2)1/2，m2=(1-v22/c2)1/2，v1 m1的自旋速度，v2 m2的自旋速度。e2 Sfe的幾率幅，m2 Sfm的幾率幅。r F的作用距離，一般被視為m1與m2之間的測量距離。當v=0，v1=0，v2=0時，F(xiàn) = Sfg = ±(Gm1m2/r2)。引力常數(shù)G=c4·g2，g2 Sfg的幾率幅。與力的普遍形式相對應，傳遞物理相互作用的信使作用量分為：基底粒子作用量（型）：C =± lnm/(c2-v2)1/2。電磁相互作用量（型）：C=±lnm1m2/(

50、c2-v2)·r2。弱作用作用量（型）：C=±lnm1m2/(c2-vc2)1/2·r2。引力相互作用量（型）：C= -ln(m1·m2/r2)。實際上，方程（13）就是最具普遍意義的物理相互作用方程：F = ± A · e ± C其中，C包含所有由相對論和量子力學定義的物理相互作用量。常數(shù)A決定于物理相互作用模式。模式不同則A不同?；琢Ｗ幽Ｊ剑篎=-c3·eC。電磁波動空間：c3。e自然對數(shù)。電磁相互作用模式：F=-(c6e2)·eC。電磁波動空間：c4。弱作用模式：F=-(hc3/1/2)·

51、;eC。電磁波動空間：c3。引力作用模式：F=-(c4g2)·eC =-G·eC。電磁波動空間: 0或c4。F =±A·e ± C的物理意義在于以作用量形式詮釋力學方程。基底粒子的物理狀態(tài)決定于熱力學動力形式?；琢Ｗ拥奈锢頎顟B(tài)決定統(tǒng)一場的方程形式，而不是相反?；琢Ｗ邮亲罨镜?、非場空間結構的質量粒子。討論從不同的角度上解釋宇宙和宇宙物質會產生不同形式的方法和結論，形成不同的理論模式，但是歸根結底，宇宙起源于一個奇點的“大爆炸”，宇宙物質的產生和形成是一個長時間的熱力學過程，它們最終還是需要得到合理的熱力學詮釋。這樣的詮釋始于物理空間的相變機

52、制，S02 = e 2 + Se2將自由量子與代表系統(tǒng)熱力學穩(wěn)定性的“熵”聯(lián)系起來，為我們認識熱力學過程中物質結構及其運動形式的內在約束條件提供了一根雖然纖細卻有足夠穿透力的邏輯探針。沒有什么可以妨礙我們通過一個個計數(shù)核反應釋放的自由量子數(shù)和它們能量的方法來證明愛因斯坦方程E=mc2的正確，意味著質量可以看作是自由能量的累計形式，E=(ei)j，這種累計同時也是自由量子“負熵”的累計，但是穩(wěn)態(tài)物理空間的“熵”不會因為這樣的累計而變化，即：S02 =e 2 + Se2=(ei)j2+(Sei)j2=(mc2)2+Sc2。物理空間相變機制始終認為物理空間在測量意義上具有最大的系統(tǒng)熵S0，其他任何耗

53、散結構的熵Sc都必然小于S0，Sc =S0， 1 > > 0。S02=(mc2)2+Sc2的貢獻在于程式熱力學對稱，它的相對論表達形式S0=±mc2/(1-v2/c2)1/2在滿足1> =v/c > 0的條件下成立。在這里，比值v/c等價于比值Sc/S0，海森堡“測不準”原理表達的意義是兩個熱力學熵的比值不能被精確測定，所以是一個概率值。與其他任何力學理論的對稱不同，熱力學關于熵的對稱具有明確的選擇性：獲得“正熵”的熱力學系統(tǒng)不穩(wěn)定，而獲得“負熵”的熱力學系統(tǒng)穩(wěn)定。如果宇宙是一個恒穩(wěn)態(tài)宇宙，物理測量將顯示宇稱絕對守恒，正、反物質共存，引力與反引力共同作用，這個

54、宇宙空寂無物。幸好“大爆炸”創(chuàng)造的宇宙是一個具有熱力學動力過程的宇宙，宇宙的熱力學成長使得熱力學“負熵”系統(tǒng)得以保留，隨著宇宙的發(fā)育而發(fā)育，而熱力學“正熵”系統(tǒng)因為缺乏熱力學動力穩(wěn)定性而被淘汰，這就是宇宙發(fā)生、發(fā)育過程中的自然選擇。熱力學對稱本身蘊涵選擇，只是選擇的結果需要一個動力學累積過程才能得到顯著地表達。我們目前所知的宇宙和宇宙物質正是“大爆炸”宇宙經過熱力學動力選擇累積表達的結果。在這個意義上，標準宇宙模型與熱力學動力選擇模型具有完美的互證關系，或者二者皆錯，或者兩者都對。宇宙現(xiàn)狀本身是對后者的證明。熱力學關于“熵”的對稱創(chuàng)造出分別關于電荷與磁荷對稱的4種基底粒子，其中只有“基定子”具

55、有完備的熱力學穩(wěn)定性，而“基伴子”卻只具有部分或完全喪失熱力學動力穩(wěn)定性，它們尋求穩(wěn)定的方式就是以物理空間為媒介結構“基定子”或其他“基伴子”，生成次級基底粒子，結構的結果通過基底結構系統(tǒng)“負熵”的增量得以表達。如果粒子在結構中的速度充分大，這種結構甚至可以提高“基定子”的穩(wěn)定性，提供雙方受益的共生環(huán)境。應該說，經過自然選擇的物質宇宙的物理標志就是自由電子，而不是自由正電子。物質宇宙其實蘊藏所有的反物質結構材料，只是它們在各個物質結構層面謀求獨立表達反物質的企圖都會因為缺乏熱力學穩(wěn)定性而衰變，在可持續(xù)發(fā)育的、熱力學穩(wěn)定的物質結構面前曇花一現(xiàn)。不管其他力學理論如何定義電與磁，電、磁的熱力學定義形

56、式都不會改變?；琢Ｗ拥碾姾?、磁荷定義形式顯然是特定并且相當狹義的。我們不能想象地球、太陽甚至更大的天體按照Se=-mc2/e擁有巨大的電荷負載。但是約束的原因或條件是什么？注意到電子電荷的定義形式取決于自由電子的三維電磁波動c3，而引力作用量的定義形式對于電磁波動并無必然要求，靜態(tài)引力可以完全不產生電磁波，因此沒有電荷負載，也沒有引力子。另一方面，天體自轉與實際物理空間的關系可能是地球或其他天體磁場的熱力學機制。以dSg=-(G/r4)·(m1r2·dm2+m2r2·dm1-2r m1m2·dr)=0為例，物理相互作用距離r對于系統(tǒng)的穩(wěn)定具有雙重意義。

57、如果r > 1，r4對系統(tǒng)穩(wěn)定性產生顯著的負面影響。如果1> r > 0，r4對系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有顯著貢獻。所以，在宇宙顯著膨脹階段，物質結構將選擇盡可能小的作用距離以謀求最大的系統(tǒng)穩(wěn)定性，導致物質的最初結構只能在極小的尺度上形成微觀基本結構。即使那時已經出現(xiàn)引力，那時的引力也必然是短程力，不足以抗衡宇宙膨脹。對弱相互作用作用量的分析顯示，有量子漲落參與的弱作用距離r2.725×1024(m)，這可能是場空間結構的最小臨界距離。弱作用是次級基底粒子通過量子漲落（±Se·i）實現(xiàn)電荷、磁荷實數(shù)化的過程，所以弱作用不完全屬于電磁相互作用。穩(wěn)態(tài)物理空間d

58、Sg=0，物質結構之間以及物質結構與物理空間之間的相互作用通過不同的信使作用量表達，由此形成物理理論的重大轉折。量子理論通過對作用“量”的處理深入到物質結構最隱秘的核心，而經典力學和相對論卻只能程式物理相互作用的輪廓，它們之間的差異就是F=±(m1m2/r2)·(He±Hm)與F=±A·e ± C之間的差異，它們的統(tǒng)一當然也是兩種方程形式的統(tǒng)一。毫無疑問，后者具有最普遍的物理意義，但是前者是建立后者函數(shù)形式的基礎。如果稱F=±(m1m2/r2)·(He±Hm)為統(tǒng)一場方程，那么F=±A·

59、;e ± C就應當被稱為統(tǒng)一的物理作用方程，它標志著熱力學、量子力學、相對論的完全統(tǒng)一。就數(shù)學形式而言，它也是量子統(tǒng)計方法與傳統(tǒng)微積分在物理學研究領域實現(xiàn)統(tǒng)一的成功嘗試。只有在穩(wěn)態(tài)物理空間中信使才能傳遞確定的、物理相互作用的“作用量”。物理作用量主要包括能量作用量、電磁波動作用量和距離作用量。其中，能量作用量涵蓋所謂信使量子（光速量子）、弱作用中的輻射（或吸收）粒子等能量形式，甚至軌道電子相對論質量、引力質量等都可以提供相應的能量作用量。可以說，包括光量子在內的一切已知能量形式的運動或結構都可以產生不同形式的作用量。比如，光量子本身運動產生的耗散能量就是它自己的作用能量，使之以光速運

60、動；以速度v=0.9c運動的自由電子，它的能量作用量e =-11.6915eV作用于物理空間使自身運動?，F(xiàn)在我們不能再將真空中光和電子的運動看作是無動力的自在現(xiàn)象，它們的運動都有完備的動力學機制，物理空間是物質能量世界最基本的組成部分。因為自由電子的能量作用量e =-11.6915eV與電子不可分割，所以不能直接測得，但是它的波動作用量Cqf =3·lnc58.558ms1卻被作為單位負電荷（傳統(tǒng)上被認為一種能量形式）的定義基礎。因為電磁波動c3的三維空間性質，所以三維空間內的自由電子電荷與測量方向無關。電子的電磁波動在電磁場中具有四維空間c4形式。雖然我們的知覺經驗難以理解，但是c

61、4的存在可以通過實驗證實。例如，在自由物理空間中向檢測裝置發(fā)射電子，如果裝置足夠敏感，它可以在電子擊中裝置之前檢測出電子的沖擊波，波速為58.558ms1。同樣的實驗在電磁場中進行，電子沖擊波的波速v=4·lnc78.0744ms1。電子沖擊波的波速與電子本身的運動速度無關。同一原理也可以用來證明是否存在引力電磁波動c4，間接證明是否存在引力子。如果缺失動力，熱力學對稱的選擇將無法執(zhí)行，也不會產生累積結果。盡管宇宙的“大爆炸”起源說為宇宙的熱力學選擇提供了一個有說服力的動力過程，但是“大爆炸”很難對宇宙目前的加速膨脹給予合理的解釋。與之相比，最小熵值原理可以為熱力學對稱選擇提供恒久不

62、竭的動力。反引力執(zhí)行最小熵值原理要求作用距離r，大尺度上將導致宇宙膨脹。反引力Sce(min)=F(min)=G，只要G恒為常數(shù)，宇宙將以確定的加速度膨脹。熱力學選擇是對結構形式的選擇，不穩(wěn)定結構在“解構”時會釋放它的作用量。微觀物質結構中，反作用釋放的作用量使得弱作用距離到達臨界值r2.725×1024(m)，引起中子衰變。反引力通過宇宙膨脹釋放它的作用量。因此，一個充分發(fā)育的膨脹宇宙必定保留反引力的最低熵值G。因為引力系統(tǒng)的最大熵值scg(max)=-G，-G > scg > -，所以引力與反引力共存空間的熵值Sg=G+(-Scg)=G - Scg < G，但是這不會改變膨脹宇宙的背景G值。作為引力常數(shù)，G的存在毋庸質疑，但是作為膨脹宇宙的背景熵值，G會產生相應的溫度，通