四维时空位置矢量

问：你这矢量中的“线”是什么意思？
答：矢量就是有方向的物理量。

在各维参考系最简单的，具有与该参考系相同维数的基本矢量，就是1-线矢多个1-线矢的各种叉、点乘积就组成各相应的多线矢。

各多线矢的线数，及其组合形式的不同，就决定各多线矢的不同维数和性质。

这种“线”的特性主要在“4维以上”的参考系，突出地反眏出来，而通常3维的矢量就并不显现，而被忽视。

问：通常3维空间矢量与4维时空矢量的差别何在？
答：通常3维空间矢量是由X、Y、Z，3个空间分量表达，而4维时空矢量就还要加上一个T的时间分量。

问：通常3维空间矢量，也与时间T有关吧？
答：通常3维空间矢量的3个空间分量，X、Y、Z，还都是时间T的函数，因而，也与时间T有关。

而4维时空矢量就还要加上一个时间轴的分量。

因此，也就在性质上完全不同。

问：为什么要加上这个时间轴的分量呢？
答：这是由于迈克尔逊实验，表明：对于光，经典力学的伽利略变换不成立。

洛仑兹提出运动物体有所谓“长度缩短、时间延迟”的观点，导出洛仑兹变换，而能符合实验结果。

但却引出一系列悖论。

爱因斯坦采用4维时空位置矢量的“闽可夫斯基矢量”，就可不用所谓“长度缩短、时间延迟”的不实设想，而直接导出能符合实验结果的洛仑兹变换。

再加上大量高能粒子的实验设计和结果分析。

因而，认识到：对于高速运动物体，必须采用4维时空矢量表达。

问：那么多线矢的维数如何表达呢？
答：对于两个4维1-线矢的叉乘，得到的2-线矢的维数，就是从1-线矢的4维中取两个的组合数，C42=6。

对于3个4维1-线矢的叉乘，得到的3-线矢的维数，就是从1-线矢的4维中取3个的组合数，C43=4。

对于两个6维2-线矢的叉乘，得到的，2,2-线矢的维数，就是从2线矢的6维中取两个的组合数，C62=15。

，……，等等。

问：这样，叉、点乘，就要重新定义了。

答：是的!
是在现有矢算基础上，分析包括“4维以上”矢量的普遍特性而定义的。

对于通常的3维矢量，两个1-线矢的叉乘，得到的2-线矢的维数，C32仍然=3，可由右手定则确定的，与该两个1-线矢正交的赝1-线矢方向作为它的方向。

而“4维以上”的矢量，就没有这样的方向，而只能分别由它们各自的组合矢量表达。

这也是将这种普遍定义用于通常的3维矢量时须要注意的。

问：这些只是数学形式吧？
答：但是，它们都是，也应是，具体反映：实际存在的各种各类多线矢的客观特性和客观规律。

问：能举个2-线矢的实例吗？
答：例如：4维时空的电磁势1-线矢的旋度，就是有6维的电磁场强度2-线矢。

而通常是作为一个3维的电场强度1-线矢加一个3维的磁场强度1-线矢。

过去，曾认为电和磁分别是两种东西，后来，知道，它们都是带电粒子的运动同时表现的特性。

电磁场强度2-线矢就反映了这种特性。

问：你说，电子与正电子，不可再分，恐怕不合辩证发展的观点？
答：只是说，在现有能量范围内，电子与正电子是没能再分的最基本的粒子。

这是客观事实。

但是，并非绝对不可再分。

在更高的能量条件下，也还可能再分、变化、发展。

问：那现在还已有“夸克”是更基本的吧？
答：现有主流观点，确实认为：“夸克”是更基本的粒子。

所有的介子、核子都是由两个或3个相应的“夸克”禁闭地组配成团形成的。

但是，它们只是：按量子场论推演得出的“拟粒子”。

实际上，却既没有观察到任何单个的“夸克”，也不能证明它们确能在时空中被禁闭。

因而，并不能肯定它们的客观存在性。

而按《时空可变系多线矢物理学》，与所谓“夸克”有关的那些事实，就可合理地解释为：相应高次、线多线矢物理量的各复合维分量。

问：“波、粒2象性”的观点还都是可用的吧？
答：确实，“波、粒2象性”也，甚至，是现有的主流观点。

但是，它本身就不能自圆其说。

能量和质量集中于其内的单个粒子，怎能同时又是能量和质量在时空分布、传播的波呢？
实际上，所有的波，都是大量粒子的集体表现(例如：水波、振动波)或时空统计结果(例如：光波)。

而且，还因此而导致“因果论”、“决定论”等一系列错误的哲学观点。

所以，还是应该排除它。

问：“弱作用下，宇称不守恒”不对吗？
答：这是在现有理论得到并由相应实验证实了的客观事实。

但是，按现有理论，不能说明：为什么“弱作用下，宇称不守恒”？
而按《时空可变系多线矢物理学》，就可表明：这是把实际是n=12等的高
次、线多线矢的弱力，混为多个n=4的1线矢，错误地分析其守恒量，才出现的现象。

如果重新按其实际的多线矢特性，具体地分析其守恒量，就应该还是守恒的。

问：“大爆炸宇宙论”对吗？
答：这也确实是现有的主流观点。

但是，却不能回答对它的许多离奇结论的质疑。

仅举如下一点：
它的主要根据是分析观测到不同星球频率红移而得到：“它们的速度与距离在一定的范围内是成正比”的所谓“哈勃公式”。

而现今分析星球频率红移量与其运动速度成正比的通常的“都卜勒公式”，是只适用于惯性牵引运动系，而各星球的相互运动并非都是惯性牵引运动。

按《时空可变系多线矢物理学》，已导出包括非惯性牵引运动系的普适“都卜勒”公式，它却是与相应的距离、速度、加速度等的复杂函数。

就得不出“哈勃公式”，也就得不出“大爆炸宇宙论”。

仅由此，已可见，“大爆炸宇宙论”的主要根据就是用错误的公式得出的错误结果。

问：在不同航天器，甚至落塔，检测“本理论”在不同参考系的变换公式，因速度太小，怎能办得到？
答：通常得到的洛仑兹变换，与牵引速度有关，确实会因牵引速度太小，而不能检验。

但是，“本理论”得到的是包括非惯性牵引运动系的普适公式，它们都是相应的距离、速度、加速度等的复杂函数。

即使某些与速度有关的项可以忽略，也还是仍能有效检验的。

附：简介报告稿
《时空可变系多线矢物理学》简介
中国科学院力学研究所吴中祥
提要
《时空可变系多线矢物理学》是在“相对论”所表明的，高速(3维空间速度与真空中光速相比，不可忽略)运动物体，必须由4维时空表达，和非惯性牵
引运动系，必须计及时空弯曲，的基本特性，以及“量子力学”及其场论基础上，针对其存在的、必需要解决的，能演绎矢算地研讨各种物理问题，而发展、创建的，在时空可变系各类多线矢及其矢算基础上的广义协变物理学；以及各类多线矢的统计力学，并以此，排除了本身就不能自圆其说的所谓“波、粒2象性”的错误观点，而对量子力学及其场论，进行改造与发展。

其在惯性条件的特例就简化为狭义相对论的相应结果。

其在低速(3维空间速度与真空中光速相比，可以忽略)和小时空范围(时空弯曲的影响可以忽略)非惯性牵引运动的近似就是通常经典物理的相应结果。

将它用于实测证明迄今唯一已有的非惯性牵引运动理论，广义相对论，的正确性重要依据的，“3大验证”问题，也都与Einstein的结果完全一致，并与已知的实测结果完全相符。

由各类多线矢的统计力学得到的明显含时的最可机分布函数，在通常时空1线矢条件下，就是通常“量子力学”及其场论的“波函数”。

因而，排除所谓“波、粒2象性”的错误观点，并使有关的一切错误哲学观点，不攻自破。

而对量子力学及其场论的改造与发展，都与客观实际相符，而其在相应简化条件下的特例，就是通常的量子力学及其场论。

以上的各项结果，当然也证明了本文在相应条件下的正确性。

形成了解决各种宏观和微观物理问题的《时空可变系多线矢物理学》新理论体系。

解决了现有理论尚未，或不能，解决的，诸如：统一场论、基本粒子等等问题。

1．创建时空可变系多线矢物理学的必要性实验事实和相对论，已充分表明：高速运动物体，必须由4维时空表达，和非惯性牵引运动系，必须计及相应的时空弯曲。

通常的经典物理，只是相对论在3维空间的低速(其在3维空间的运动速度与惯性的牵引运动系真空中光速相比可以忽略)和非惯性牵引运动系在较小时空范围内(时空弯曲的影响可以忽略)的近似。

而各种4维时空1-线矢物理量就会形成各种更高次、线的n维多线矢物理量。

通常的3维矢量和矢算又无法表达和解决它们的各种矢算!
而通常采用的张量，P-形式，Vierbein，或由“点集符号”，“纤维丛”等表达相应的流形等，对于这各种高次、线 (包括2-线) 的物理量多线矢、纤维
丛矢和矢量场，也都仅能形式地表达其各相应分量“模长”的集合，或它们间变换矩阵的各“元”。

狄拉克 (P.A.M.Dirac)的基矢量 (左、右矢) 也只相当于某种多线矢和相应的倒易矢，都没能表达它们各分量与各相应1-线轴矢间的矢
量结构和方向关系，都未能确切, 整体，矢量地表达它们。

这就导致，迄今尚无时空各类多线矢的确切表达和矢算法则，对于非惯性系，甚至不得不放弃使用矢量。

使现有物理学理论受到很大局限，而必然导致物理学理论必需的进一步创新发展。

因而，必须创建能反映时空弯曲特性的各类多线矢物理量及其矢算的物理学。

量子力学及其场论，都是按物质具有“粒、波2象性”的观点，采用“波函数”表达各运动态，由算符建立运动方程，或由所谓“2次量子化”，和利用经典力学的3维空间的，或推广到4维时空的，正则运动方程，建立起量子电动力学。

并由各相互作用粒子的相应拉格朗日(Lagrange)量，及其对称性的特点，按规范场理论，研讨相互作用前、后各粒子的特性、变化规律和发展。

但是，“单个粒子既是粒子又是波”这种观点本身就是无法自圆其说的矛盾，还因此而导致哲学上关于“因果论”、“决定论”等一系列争论。

虽然早有将微观粒子的波函数解释为：“在已知时间和地点找到该粒子的机率”，提出了应是对大量微观粒子作统计描述，解释微观粒子的波函数，的正确观点。

但是，通常的统计力学只是从3维空间的位置1-线矢和动量1-线矢组成的“相宇”出发建立的，通常的量子统计力学也还是以通常量子力学解得的各量子态，在3维空间的统计，仍然不能对此作出具体的说明。

因而，必须创建能具体说明有关问题的统计力学。

2．时空可变系多线矢物理学的创建
2．1．在相对论基础上，创建时空可变系“多线矢”及其代数和解析“矢算”
由于，通常3维的矢量和矢算，以及张量等各种现有数学工具，都不足以表达4维以上时空的各种矢量和矢算。

按相对论，可将3维空间的各种1-线矢物理量扩展为4维时空的各相应的1-线矢物理量。

由扩展定义的叉、点乘积以及旋度、散度，各种4维时空1-线矢物理量可形成各种更高次、线的n维多线矢物理量。

理论上，各种多更高次、线的线矢可至无穷多种。

但是，由于相互作用距离增大，特别是相互屏蔽的效应，过高次、线的多线矢的作用强度，实际上已可忽略不计，而不必考虑。

因而，也仅须计及有限次、线的多线矢。

对于因相互作用力而有时空弯曲的Riemann时空，创建以牵引位置1线矢各方向余弦表达的变换矩阵表达的可变系基矢。

既能反映时空的弯曲特性，又可作适用于任意牵引运动，时空可变系“多线矢”，及其代数和解析“矢算”的，连续演绎运算。

具体导出各次、线多线矢的表达式，和它们的微分、时间导数、偏微分，和相应各种积分，以及各矢量场的梯度、散度、旋度等等物理量。

以及黎曼时空的度规张量、曲率张量等表达式。

并可具体证明、判定：牵引运动系是惯性的 (平直时空) 或非惯性的 (弯曲时空)。

由时空可变系“多线矢”统一、区分地表达，演绎矢算推导、运算：包括惯性和非惯性牵引运动系，各种速度(包括3维空间速度与真空中光速相比，可以忽略的低速和不可忽略的高速)的，实物粒子、光子，以及各种场和波的，宏观、微观运动。

研讨相应的广义协变力学，演绎地推导出包括非惯性牵引运动系的电动力学方程和光子动量变换的“都卜勒(Doppler)”公式。

2．2．创建时空可变系“多线矢”的统一场论由4维时空位置1线矢表达的引力标量势和电磁场矢量势，以及高次、线的多线矢力，的近程、远程或过渡(时空距离1线矢的“时轴”与3维空间分量，分别为远大于、远小于或彼此相当)的不同条件，统一表达、区分全部4种自然力。

相应地创建迄今唯一的统一场论。

例如：
远程引力(吸力)1-线矢就是通常的引力。

远程电磁力(同性为吸力；异性为斥力)1-线矢就是通常的电磁力。

近程引力(斥力)1-线矢以及电荷符号相同粒子的近程电磁力(斥力)22,1-线矢, 近程自旋力(斥力)(22,22)2,1-线矢,…,等都相当于通常所谓“弱力”。

近程自旋力(吸力)22,1-线矢以及电荷符号相反粒子的近程电磁力(吸
力)22,1-,(22,22)1-线矢,…,等相当于通常所谓“强力”。

合理解释：永远彼此禁闭地组配成团的所谓“夸克”应是相应高次、线多线矢物理量的各复合维分量。

所谓“弦论”的“弦”和“模”等都只是各相应“4维时空常模长多线矢”的弹性力方程在经典近似条件下, 各分量的解，相应的谐振子多线矢，表现出的“弦”、“膜”或相应“高次、线”类的特性。

2．3．创建时空可变系，各种“多线矢”的统计力学对于单个物体的运动，能根据其初始和边界条件，给出其运动轨迹。

对于大量粒子，不可能具体确定其中每个粒子的具体状态和变化轨迹，除了对于某些宏观特性和状态可以宏观地作热力学的处理外，还可以，也只能，联系其某些宏观状态、特性和规律，通过分别由3维空间或时空多线矢组成的“相宇”进行统计，求得相应的最可几分布函数，确定其在各种运动状态的几率和变化规律。

由3维空间“相宇”进行的统计就是通常的统计力学。

由时空多线矢“相宇”进行的统计求得的相应最可几分布函数，是相应的明显含时的，时空几率分布，相当于相应的波函数。

因而，可排除本身就不能自圆其说的，单个粒子有所谓：“波、粒2 象性”的观点，而对通常量子力学、量子场论进行改造和发展。

对于4维时空的“相宇”，就已具体表明：通常量子力学、量子场论实际上就是大量粒子的统计结果，并非单个粒子的特性。

高次多线矢的统计,还分别反映相应多线矢取向的最可几分布，例如电磁场强度、动量矩、自旋等2线矢的最可几分布，当以点阵结构的坐标系具体分析，能有效研讨有关磁性和超导等问题。

所谓“测不准关系”，实际上是表明大量相互匹配成对的各类(n维)多线矢或矢量场,相应各分量模长的均方差不能同时为零。

它反映的只是这大量相互匹配成对的各类(n维)多线矢或矢量场的一种统
计规律，并不是个别相互匹配成对的各类(n维)多线矢或矢量场，各分量模长误差间的相互关系。

并不表明“个别(无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的)相互匹配成对的各类(n维)多线矢或矢量场，各分量模长不能同时测准”。

不表明“个别(无论是单个粒子的还是从大量粒子群中挑选的)两个相互匹配成对的“各类(n维)多线矢或矢量场各分量模长”之一，必不可知或不能决定”。

“最可几分布函数”只是描述大量粒子在时空的统计分布；只能表明各相应粒子在相应条件下，在各相应时空位置出现的几率。

因而，甚至在单个粒子不能出现的地点，例如：穿过某种通常不可逾越的、或在通常应为真空的位置，也可能以一定的几率出现 (隧道效应、或量子真空能量涨落)。

而且既是对大量粒子的统计结果，就容易理解多个粒子的统计分布彼此关联、相互影响而产生的所谓“粒子缠结”以及各种“起伏现象”等，而不致将其误解为来自单个物质粒子的“不确定性”。

因此，那些由于将大量粒子统计结果和集体表现的“波动性”当作单个粒子具有“波、粒2 象性”，和将大量相互匹配成对的各类(n维)多线矢或矢量场相应各分量模长的均方差不能同时为零的统计效应，“测不准关系”，当作单个物质粒子具有“不确定性”，而产生的诸如：“颠覆认知哲学”，“不确定的世界”等，否定“因果论”、“决定论”的一切错误哲学观点，也就不攻自破了。

2．4．时空可变系各多线矢的对称性，及其相应的守恒律和守恒量
对于4维时空各次、线的多线矢，都有各自不同的多种对称性，都可由变分法推得必有相应的各自不同的守恒律和守恒量。

1956年杨振宁和李政道合作，却发表理论分析文章，并于1957年1月，由吴健雄和她的合作者们实验验证了，在弱相互作用下，宇称不守恒。

其后，南部阳一郎(Yoichiro Nambu)用所谓“重整化”解决场论中所谓标准模型中强力作用的高次展开项反而出现无穷大的问题时，又提出了所谓自发破缺对称机制。

但是，他们都没能说明，为什么会有宇称不守恒？!和自发破缺对称机制？
按本理论体系的以上结果分析，可知：
按变分法导出，时空可变系各多线矢，分别有不同的对称性，及其相应的守恒律和守恒量。

通常的量子场论中，是把实际是n=12等的高次、线多线矢弱力和强力分别与多个n=4的1线矢混为一团，错误地分析其守恒量，才出现所谓“宇称不守恒”、“自发破缺对称性”等问题。

从而，明确了通常的量子场论中，出现所谓“自发破缺对称性”和弱作用条件下，“宇称不守衡”等问题的实际原因。

2．5．合理解释导体中电流以光速传播导体中，下能带通常都被电子占满，而最上的能带(导带)未被电子占满，而有高能态的电子在导体中传播。

但是，这种电子传播的过程，实际上，是激发态的原子，在电动势的作用下，辐射出相应的光子，成为非激发态原子，而其导带的电子从高能态跃迁出回到低能态。

邻近非激发态的原子吸收辐射的光子，而成为激发态原子，而其导带的稳态电子就从低能态跃迁到高能态。

因而，只是原子的激发态，或其高能态的电子(即导电子)，在相邻的原子间转移。

而电流，实际上，就是由光子在原子间交替传播导电子，而使导电子以辐射的光速，在导带中进行传播的。

电子只是在相邻原子间交换高、低能态，它们的运动速度是不可能达到光速的。

2．6．具体研讨宇宙论的问题利用演绎推导出的非惯性牵引运动系电动力学方程和光子动量变换的“都卜勒(Doppler)”公式，具体表明：迄今用以确定“哈勃定律”的“都卜勒(Doppler)”公式是只实用于惯性的牵引运动，对于非惯性牵引运动，就会有根本的差别。

因而，能具体纠正现有宇宙论中关于“宇宙从大爆炸诞生”、“反引力的暗物质”等等的不实观点，合理解释类星体和黑洞的性质、形成和运动规律。

2．7．具体研讨各种基本粒子的结合、转化、衰变演绎、推导、研究得出：由电子、正电子到中微子，到各种介子，到各种超子，到质子，到中子，到各种原子的，各种基本粒子的转化变换规律。

这些事实具体表明：一切实物粒子都是由电子和正电子逐次结合、转变而成，而电子和正电子就是现有已知能量范围内，最基本的粒子。

这些都全面符合能量、动量守恒定律，并都与实际观测结果相符。

3．现有的各种理论都是本理论体系在相应条件下的各简化特例和验证
本理论体系的各个普适公式，在与现有其它理论相应条件下的，各简化特例都与现有的其它理论结果和相应的实测检验数据相符。

例如：
在满足惯性牵引运动条件的各种位置和速度的合成公式都蜕化(简化)为狭义相对论的有关公式。

在满足惯性牵引运动条件的光子在4维时空各不同“轴矢系”间的“动量
1-线矢”的变换公式就蜕化(简化)为通常已知的、在惯性牵引运动系的“都卜勒效应”表达式。

其在低速(3维空间速度与真空中光速相比，可以忽略)和小时空范围(时空
弯曲的影响可以忽略)非惯性牵引运动的近似就是通常经典物理的相应结果。

在满足惯性牵引运动条件的各电动力学方程都蜕化(简化)为通常已知的(例如：马克斯威尔(Maxwell)方程组、洛仑兹(Lorentz)力、能量动量张量等)相应形式。

用本理论体系，由演绎矢算推导、研讨迄今唯一已有的非惯性牵引运动理论，广义相对论，的“3大验证” (水星 (并扩大到九大行星) 近日点的“进动”，光子在引力场的“红移”，光子在引力场的“偏折”) 问题，也都与已有理论和实测结果完全相符。

当3维空间的运动速度与真空中光速相比可以忽略时，本理论体系在3维空间的各普适公式的近似就是经典力学的各相应公式。

演绎推导得到的电子与正电子逐次结合、转变成为一切实物粒子的基本粒子的具体结果。

也都与相应各基本粒子结合转变的已有实验、观测事实相符。

这些都已验证了本理论体系在相应条件下的正确性。

4．对于本理论体系迄今尚无其它理论给出的那些结果的可行验证
对于迄今尚无其它理论给出结果的那些普适公式，还可采用现今可行的技术，对本理论体系各普适公式中各不同牵引运动系 (例如分别在地球和不同航天器
或“落塔”上，建立的参考系) 的各相应有关物理量进行实测，分析，予以验证。

还可将按本理论体系具体计算一些基本粒子的相互作用和运动规律，及其在近程和远程条件下的简化近似的结果, 也能预言一些迄今尚无的结果，分别与相应的已有或专门设计的实验或实测的结果，进行比较、分析，予以验证。

5．参考文献：
[1]《时空可变系多线矢世界》吴中祥博士菀出版社 2004年11月
[2]/u/可变系时空多线矢主人/。