宇宙大统一理论

2017-09-14谭天龙

科学中国人 2017年24期

谭天龙

宇宙大统一理论

谭天龙

引言

从20世纪初很多科学家致力于寻找一种统一的理论来解释所有相互作用力。最著名的就是爱因斯坦，这一工作几乎耗尽他后半身的精力以致于一些史学家断言这是爱因斯坦的一大失误。但是，在爱因斯坦的哲学中，“统一”的概念深深扎根于他的思想中，他越来越确信“自然界应当满足简单性原则”。霍金在他的《时间简史》中坦言，当今世界上可能会有些人在有生之年，发现大统一理论。

无论是相对论还是量子理论虽然已被大多数人接受，但在一些领域仍有不足，以致于现在很多实验都在验证这2个理论的合理性。

与爱因斯坦同时期另一位伟大的科学家尼古拉.特斯拉，也曾提出大统一理论，但他并不赞同爱因斯坦的观点，他认为：“不承认以太的存在以及它必不可少的作用，想解释任何关于宇宙的现象都将是不可能的”。

万物存在联系，大统一理论将以物质为基础，从中找到物质，时间，以及万物运动的联系，适用于一切物理，化学，天文，地理现象。

一、概述

1组成宇宙的元素只有4种，能量（体现为物体的质量和温度的变化），以太（产生强相互作用力和万有引力），电和磁。

2时间是物质运动产生。没有物质的运动就不会有时间的存在。时间的快慢是物体周围以太密度决定的，时间不会倒流。

3以太的密度决定物体的相对质量。

4整个宇宙是一片充满以太的海洋，每个星球都是一个以太的漩涡,以太是万有引力传播的介质，以太是一种超级流体。

5光是以以太作为介质传播，在以太密度小的空间传播快，以太密度大的空间传播慢。

6万有引力是因为以太分布不均匀产生。

7万有引力不仅只有吸引力，在特定的条件下产生排斥力。

8强相互作用力是因为电（正电荷）作为一种物质占据以太的空间，从而加剧了这种排斥和吸引力。

9能量产生以太场。

10大统一理论不会违背任何自然现象。

11大统一理论的结论都是可以通过实验去验证。

二、时间

时间的本质是物质的运动，时间停止运动也会停止。我们周围的物体，包括我们自己都是由原子，分子构成。而影响原子，分子运动的是他们的惯性，影响惯性的是质量。我们所感知的时间是物质的相对质量决定的。相对论把物体运动的动能加在物体的质量上面，得出高速运动的物体时间变慢。也说明影响时间快慢是物体的质量。时间的快慢只有相对比较才能感觉到。

三、以太

1以太

一个在地上的物体，我们把它拾起来，在这个过程我们对这个物体做了功，并且消耗了能量。根据能质方程，我们对这个物体做的功将以质量方式存在，这个物体拿起后它的质量因为我们做的功而增加了，那么是什么影响了物体的质量。

物体的质量影响物体的惯性，以及组成物体的各种粒子运动也会发生变化，从而影响时间的快慢。时间影响着一切物理，化学变化。光速也会因为时间变化发生改变。那么在拿起这个物体的后它所在的空间存在一种物质改变物体的质量，光传播的速度，和时间。这种物质就是以太。

整个宇宙是充满以太的海洋，每个天体是一个以太的漩涡，银河系是个大的漩涡，太阳系是大漩涡中的小漩涡，地球是太阳系中的漩涡。以太的密度从漩涡的内部向外逐渐变大。光以以太为介质传播，在真空中以太的密度决定着光速的快慢，光在以太密度小的空间传播比在以太密度大的空间传播速度快。

光从低密度以太空间向高密度以太空间传播时光波会发生红移，从高密度以太空向低密度以太空间传播发生蓝移。恒星发出的光向外传播时因为以太场的变化不断的红移，就会产生远处的星系不断后退的错觉，感觉宇宙在膨胀。实际上宇宙是平衡的。大爆炸理论是不成立的。

这种红移现象并不会一直持续下去，由于观察者自身所处的以太场的影响，超过一定距离的星系发出的光就会逐渐从红移变成蓝移。

物体从低密度以太区域向高密度以太区域运动的时候会对外吸收能量或者降低自身的温度。反之则会释放能量或升高温度。

2以太产生的作用力

图1

作用力与反作用力是相等的，作为一个形成以太漩涡物体会受到高能区域的作用力或向更低能量区域的作用力。两个以太漩涡靠近的时候中间区域以太分布会受到以太密度叠加和以太密度减少两种效果的影响。

（1）第一种吸引力

（如图1）O1b=O1c，当两个形成以太漩涡的物体相隔稍远的时候中间区域的以太密度受以太密度减少效果影响较弱，而受以太密度叠加效果变强，使中间c点区域的以太密度大于离在中间O1点距离相等的b点区域的以太谜底，以太密度大小依次是c＞b＞a。这时两个物体有向高能区域c点移动的作用力，从而产生吸引力。在太阳系的行星、行星的行星环、太阳系的小行星带等都是受到这种吸引力。

（2）排斥力

形成以太漩涡的物体逐渐靠近的时候的，以太叠加效果减弱，以太减少效果增加。当c点以太密度小于b点并大于a点的时候，以太密度大小依次是b＞c＞a，这时物体N受到b点的高能区域吸引，与物体M产生排斥力。

以太产生的排斥力是宇宙各种天体运行的动力，是维持宇宙运转的重要作用力。太阳系的行星、小行星带，行星的光环都是在各自的排斥带上面运行的。以太产生的排斥在原子之间是很明显的，比如强相互作用力。

一般普通的航天飞行器质量和大小与太阳系小行星带和木星光环的物质大致相同。航天飞行器飞到小行星带下方或者木星下方的时候都可以感受到这种排斥力。

（3）第二种吸引力

如果克服排斥力继续靠近，以太减少效果继续增加，c点的以太密度会降到比N表面的以太密度更低，此时以太密度的大小依次是b＞a＞c,物体N相对于c点区域为高能区域，高低相互吸引这时N和M又会产生吸引力。处于地球表面的物体、原子核内部的粒子等都是受这种吸引力。

排斥力和吸引力的转变不会逐渐改变，而是当距离超过某个点的时候受力突然改变，并且发生改变时排斥力几乎和吸引力相等。

（4）完全排斥力

当2个物体产生以太场而不是产生以太漩涡以太的密度从物体表面向外逐渐降低时。那么这2个物体只会产生排斥力，并且这种作用力影响距离非常远。气体之间的作用力就是这种排斥力。

（5）一个物体产生以太漩涡一个物体产生以太场，这2个物体之间只有吸引力。

（6）以太作用力的关系

2个物体受自身的质量、温度、和所携带的电荷影响受到排斥力的范围不同。两个以太漩涡在条件不变的情况下都会出现一个排斥带，而对于原子来说因为受电荷影响可能出现多个排斥带。物体受到排斥力向高以太密度区域运动的时候会对外吸收能量，太阳系中的行星都运行在各自的排斥带上，行星在运行中受到能量损失和速度降低进入排斥带，受到排斥力吸收能量并获得加速使行星不不会和太阳靠的太近。正是这种排斥和吸引使行星能够稳定的运行在各自的轨道上几十亿年都不会发生太大的变化。这种排斥和吸引在原子更加明显，围绕原子核运行的电子受到吸引力靠近原子核的时候释放能量，再受到排斥力对外吸收能量并获得加速。所以我们周围的物体都有一定的辐射。对于温度较高的物体释放能量较多而吸收能量较少，低温物体吸收能量较多释放能量较少，这种吸收和释放能量使物体和周围环境环境不断发生能量交换并达到热平衡。

图2

图3

当我们从地面上拿起一个物体的时候，因为以太场的变化，这个物体将会对外吸收能量达到能量的平衡，如果无法即时吸收能量将会降低自身的温度以达到能量平衡，水蒸汽在上升过程中会不断的向周围吸收能量，使周围温度降低，所以越往上空气温会越来越低，在夏天的早上地表温度较低，能量产生以太场，这时地表的以太密度相对于上空以太密度变化率较大，水蒸汽在上升过程中会吸收较多的能量在上空中形成冰晶，到下午的时候地表附近温度升高地表的以太密度相对上空以太密度变化率较小，如果这时上空中的冰晶落下来会因为以太的变化率不够而无法释放足够的能量使自身融化从而成冰雹，又随着降水增加地表温度降低逐渐变成降雨。所以冰雹总会发生在夏天午后气温最高天气突然变化的时候，并且持续时间不会太长。

地球表面附近的物体所产生的以太漩涡影响距离很小，对于一些体积稍大的物体无法与地球所形成的以太漩涡产生排斥力，但是空气中的尘埃颗粒产生的以太漩涡影响的距离相对于自身的体积比例加大，能够与地球形成排斥力而悬浮于空中，尘埃能够悬浮空中与尘埃的密度没有多大关系，而受尘埃的体积，温度和所带电荷影响。在夏天的时候气温较高，物体受温度的影响物体产生以太漩涡影响距离更小，只有一些体积很小的颗粒才能悬浮于空中。在冬天温度影响降低，物体受电荷影响加大，所以冬天更容易起静电。并且使物体产生以太的漩涡影响距离加大，使一些体积较大的固态或者液态颗粒更容易悬浮，所以在冬季经常产生雾和雾霾，并且随温度的降低而加大。大气污染也是由南向北逐渐加重。

四、强相互作用力

自然界的作用力就两种，一种是电磁力，一种是因为以太分布不均匀产生的排斥和吸引。强相互作用力是因为电荷做为一种物质占据了以太的空间而加剧了排斥和吸引。

五、大统一理论的应用

1光的折射、反射、衍射和散射

（1）光的折射

行驶中的汽车如果一侧的车轮转速比另外一侧快，那么这个汽车不能直行。一束光从以入射角小于90度从一种介质射入另一种介质，当一个光子一部分进入另一种介质而一部分还没有进入时，如果光在这两种介质中传播速度不一样，那么这个光子两端的速度就会不一样，这个光子就像汽车转弯一样使传播方向发生改变。

（2）光的反射

图4

电荷占据以太的空间，使以太密度减少。在物体的表面因为原子所带的电荷，使物体表面的以太密度由外到内逐渐减弱。当光照射在物质表面的时候，光波靠近介质的一端传播速度始终大于另一端，并改变光的传播方向发生改变。并且速度改变的对称关系使光的入射角等于反射角，入射角越小越容易被反射。

（3）光的衍射

光的衍射同样也是因为光在不同密度的以太场传播的速度不一样产生。处于地球表面的物体产生的以太场影响距离比较小。当物体靠近形成缝隙或者小孔的时候，对以太的分布就会产生影响。光通过小孔或者缝隙的时候传播方向发生改变从而产生衍射。

太空中的物体比地球表面附近的物体以太漩涡影响的距离大，在地球上直径稍大不能发生衍射的小孔在太空上也会发生衍射。

（4）光的散射

光是由电磁波组成，而电场会影响以太的密度。一束光在传播中其自身电场对以太场的影响使光线中心的速度大于边缘的速度，使光不断的向四周扩散，发生散射。

光的散射从光束的边缘逐渐向中心延伸，太阳光可以看作完全的平行光。找一块很大的有色镜子，使镜子中心一小块可以反射不同颜色的光，并使镜子两部分反射阳光的强度大致相等，再找一块和镜子中心一样的镜子作为对比，用这块大镜子去反射阳光，在短距离内中心一小块镜子反射的光不会散射。当光的散射还没有延伸到中间部分的的时候，中心部分反射光会出现以太密度互补从而没有以太密度的变化就不会发生散射。

2粒子的组成

最基本粒子组成是由粒子中心的能量产生以太场，一段电磁波围绕以太场中心传播，形成一个首尾相接的共振体系，以振动的频率和封闭的波段不同形成不同的粒子。而球形闪电则是这种结构的放大版。因为组成粒子的是一段封闭传播的电磁波，当物质所处的空间的以太场密度发生改变的时候，直接影响组成这些物质的粒子波动的频率。

图5

能量产生以太场，单纯的能量产生的以太场非常不稳定，能量外层的电磁波让能量不至于发散，使粒子对外表现为以太漩涡。中子因为质量很大不带电荷对外表现为以太场，虽然质子和电子之间有电磁吸引力，但是游离态的中子却非常不稳定。处于原子内部的中子受质子产生的电场影响而变得非常稳定。

3温度

组成物质的原子与分子在温度升高的时候，能量对原子或分子的以太场由外到内逐渐影响。物质依次由固态，液态，气态变化，然后分子分解，原子电离。当温度达到极高的时候原子核会分解。在地球内部达到的温度可以使岩石熔化，太阳表面产生的温度可以让原子完全电离并发生核反应，宇宙中一些更大的天体，像控制一个星系中心的天体产生极高的温度能够分解原子核，宇宙中的能量是不断循环的。恒星以聚变的方式向周围释放能量，并使原子的序数依次变大，而一些更大型的天体不断吸收能量把原核分解成低序数的原子补充给恒星或者产生新的恒星。

在以前理论中热是一种运动，而大统一理论中热是一种物质，如果热是一种运动，那么就不会出现晶体有固定沸点熔点，气体不会出现不可压缩温度，一些化学反应只会在特定的温度发生。热运动只是我们观察到的结果，而本质是能量的改变引起以太场的改变从而使作用力发生改变，晶体的固定熔点和沸点等都符合以太作用力的特点。

4太阳系

在太阳系中，太阳以自转产生的离心力使能量延黄道面射出，能量产生以太场，处于黄道面的以太密度增加，而太阳系的行星作为一个以太的漩涡受到高能区域的吸引，使太阳系的行星都被吸引到黄道面上或附近区域。地球自转产生的离心力使能量延赤道面射出，赤道面与黄道面两个高能区域产生排斥力使赤道面和黄道面形成一定的夹角。

5聚变与裂变

对于原子序数较小的原子发生聚变形成原子序数较大的原子的时候，原子序数大的原子所携带的电荷增加，电荷占据更多的以太空间，使原子周围的以太密度相对原子序数小的原子减少，使聚变后形成的新的原子的质量比聚变前2个原子的质量之和减少，减少的质量以能量对外释放，从而释放巨大的能量。

随着原子序数的增加，原子的质量,体积和所携带的中子数增加，能量对以太场的影响不断加大，能量对原子周围的以太密度影响达到一定值以后，就不会再以聚变释放能量，而以裂变释放能量。原子的稳定性也逐渐减弱，当能量对以太场影响的距离完全超过电荷对以太场影响的距离就不会再形成新的原子。

6以太变化对气候的影响

对于现在全球气候变化现象。较主流的观点是全球变暖，主要是由于温室气体如二氧化碳的增加。如果因为是温室气体增加那么就应该经常出现暖冬，冬天的气温相对会增高，而实际上有时候冬天更冷。

从大统一理论出发地球气候发生恶劣的变化是因为地球内部的温度升高。地球内部的温度升高会给气候带来一系列的影响。

（1）地球内部温度升高直接影响到地球内部活跃，使地震和火山喷发增加。

（2）使地球表吸收更多的阳光。

图6

地球产生的以太漩涡使太阳光照射到地球上产生和物体表面一样的反射现象，并随着入射角变小被反射的光越多，不同波长的光波传播的速度不一样，波长较短的光更容易被反射。当日落的时候太阳光的入射角变小，大部波长较短光被反射，剩下波长较长的红光。所以在日落的时候太阳呈红色，并且会产生放大的效果，使太阳看起来比正午的时候大。

在海拔较高的地区因为以太的变化率相对海拔较低的地区小，对阳光的反射较弱，所以在高原地区紫外线更强。

能量产生以太场，而地球内部的温度升高使地球产生以太漩涡的变化率变小，使地球表面接受到更多的阳光，照射到地球表面的紫外线更多。这种现象对温带和寒带影响很大。

（3）因为地球产生以太漩涡的变化率变小，使空气中的水蒸汽更容易上升，上升水蒸汽会带走更多能能量，所以就会出现天晴的时候气温升的很高，长时间的阴天或下雨天气会使气温降的更低，使气温更容易出现两极化。

（4）以太的变化率变小会使空气中固态或液态颗粒更容易悬浮不易沉降，更容易起雾，雾霾，沙尘暴等天气，并随着空气温度降低而加剧。

（5）更容易发生干旱,暴雨和洪水等恶劣天气。

因为对水蒸汽的悬浮能力增强，可能会使原本多雨的地区降雨量减少，而把降水带到少雨的地区。悬浮能力的增加使天空中能够悬浮更多的水蒸汽，并形成更大更强的降雨。

（6）使云层和地面间的电势减少，减少闪电的发生。

（7）地球自转的时候延赤道面释放的能量增加，与太阳的黄道面形成更强的排斥力，使地轴更倾斜。

（8）影响地球自转的速度。

7光速

在相对论中光速是不能超越的，但是在大统一理论中光速是可以被超越。在乘坐飞机的时候无论飞机的速度多快，在飞机内部说话产生的声波不会受飞机飞行速度所影响，因为飞机携带传播声波介质空气前进的，机舱内部和外面相对于声波是2个独立的体系互不影响。物体的质量是因为能量在以太环境中产生的惯性，物体或者天体包括原子、分子、星球和星系的运动都无法携带以太运动，物体在高速运动的时候穿越了更多的以太而使质量增加，导致了速度越快质量越大。如果能使物体周围的以太封闭，使物体周围的以太能够随着物体一体运动，那么这个封闭体系内的物体对外是没有质量的，一个没有质量的物体只需要很小的推力就能产生极大的加速度，在这个封闭体系内部不会感觉这种加速度，并且可以在瞬间加速超越光速。所以只要能够实现以太封闭就能制造出宇宙飞船。

六、以太理论的发展历史

以太是古希腊哲学家亚里士多德所设想的一种物质，在亚里斯多德看来，物质元素除了水、火、气、土之外，还有一种居于天空上层的以太。在宇宙学中，有时又用以太来表示占据天体空间的物质。

17世纪的R.笛卡尔是一个对科学思想的发展有重大影响的哲学家。他最先将以太引入科学，并赋予它某种力学性质。在笛卡儿看来，物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力。

后来，以太又在很大程度上作为光波的荷载物同光的波动学说相联系，惠更斯提出，荷载光波的媒介物质（以太）应该充满包括真空在内的全部空间，并能渗透到通常的物质之中。除了作为光波的荷载物以外，惠更斯也用以太来说明引力的现象。

17世纪时，法国哲学家R.笛卡尔建立了以太旋涡说。

牛顿虽然在光学上提倡射流说（微粒说），但他也借助以太的稀疏和压缩来解释光发射和折射，甚至假想以太是造成引力作用的可能原因。牛顿曾警告，不可用此发现把宇宙看成只是机器，犹如一个大时钟。他说：“重力解释行星的运行，但不能解释谁使行星运行。

18世纪是以太论没落的时期。随着引力的平方反比定律在天体力学方面的成功以及探寻以太未获实际结果，使得超距作用观点得以流行。光的波动说也被放弃了，微粒说得到广泛的承认。到18世纪后期，证实了电荷之间的作用力同样是与距离平方成反比。于是电磁以太的概念亦被抛弃，超距作用的观点在电学中也占了主导地位。整个18世纪，人们以为空间是空虚的。以太观念处于沉寂时期。

19世纪，以太论获得复兴和发展，首先是从光学开始的，这主要是T.杨和A.菲涅耳工作的结果。杨用光波的干涉解释了牛顿环。

否定以太存在的实验有迈克尔逊-莫雷实验的零结果。以太说认为以太是光媒介质，那么地球在以太中运动，在地球上各个方向的光速与地球运动应该符合伽利略变换，即C+V和C-V。迈克尔逊-莫雷实验正是测量C+V和C-V中的V，得到结果为零。这一结果让当时的科学家不解。这个实验失败的主要原因是因为忽视了时间，以太的密度决定着时间，决定光速和一切物理量的变化。

在19世纪末20世纪初，虽然还有些科学家努力拯救以太，但在1905年爱因斯坦大胆抛弃了以太说，认为光速不变是基本的原理，并以此为出发点之一创立了狭义相对论。之后“以太”被主流物理学家所抛弃。

相对论也是忽略了以太对时间的影响而得出的结果，光速不变是因为时间发生了变化，光速虽然不变但是会蓝移或者红移。在相对论中把时间看着一个固定参数而得出了空间是变化的。物体在以太环境中高速运动，穿越了更多以太，相当于这个物体周围以太密度的增加。从而使这个物体的质量增加，相对时间变慢。相对论只以速度来论证时间的变化得超光速时间可以倒流的结论是不对的，相对论也没有指出什么原因使物体在高速运动时质量增加，增加的这部分质量从何而来。相对论虽然很片面，但是爱因斯坦的能质公式在大统一理论中是一个非常重要的公式。