建立引力場中的麥克斯韋方程組并實現引力場量子化

謝兆帥

(費縣兆帥多層板發展有限公司，山東 臨沂 273411)

1 引言

根據戰略思維，近二千年的物理學發展史就是一部由點到面，由面到體的統一過程。統一是整個物理學發展史的終極目標,是物理學的發展規律，也是整個物理理論自洽性的內在要求，物理分支理論的融合統一是物理學自成一體的屬性要求。每一次的理論統一都會引發物理學革命，并大大推動人類科技跨步前進。以大視野展觀物理學的未來，宇宙四大力一定能統一。我建立數學模型：

A代表電磁力，B代表萬有引力，C代表弱力，D代表強力。我拓寬渠道，引入慣性力E為第五大力，這樣統一五大力就是物理學含金量最高的課題。我假定五大力統一，逆向思維推導，進而將（1）式擴展為：

稱（2）式為物理學發展史方程，可預見的物理學未來近500年的發展，都是以引、電、弱、強、慣五大力場統一為電量電場、時空彎曲場、簡諧運動場來進行的。根據（2）式中A=k1B可知，萬有引力就是電量電場作用力，所以我們可以建立引力場中的麥克斯韋方程組并實現引力場量子化。根據A=k1B=k4E，放棄質量引起時空彎曲確立電量引起時空彎曲，對愛因斯坦場方程實現電量化改造，預測電子（正電子）的重力加速度為9001ms2，預測質子（反質子）的重力加速度為4.91ms2。根據A=k1B=k4E，建立慣性力場麥克斯韋方程組，并建立反引力場愛因斯坦場方程。反引力質量：

產生“鐘快尺長”的反引力場效應。

2 深入探討萬有引力和電磁作用力之間的關系,確立物體總電量與質量之間的關系式

根據物理學未來發展史方程（2）式，和引力學的發展史可以得出兩個重要的結論：[1]由于質量無正負之分，所以萬有引力與電荷的正負無關，只與正負電荷的電量大小有關，所以萬有引力就是電量電場作用力。[2]萬有引力是電量電場作用力，而在現實生活中萬有引力確實與物體的質量有關，這說明在某一精度范圍內，物體的總電量（引力母體電量）與質量之間是正比例的關系，而且在這一精度范圍內物體的總電量除以某一常數必須恰好等于物體質量的大小。設這一常數為λ，得出，q是總電量，q*是引力電量。

任何物體都是由原子構成。原子由質子、中子、電子組成。自由中子可衰變成質子和電子?？烧J為中子由質子和電子組成，中子的虛擬電磁電量為質子（電子）電磁電量絕對值的2倍 。e0為電子（質子）的電磁電量的絕對值，則中子的虛擬電磁電量為 2e0。原子核中的一個質子和原子核外的一個電子組成一個系統為類中子。則這個類中子的總電量顯然為 2e0。那么任何原子都是由中子和類中子組成的。根據大質量天體會收縮為中子星，強大的引力會將原子核外的電子壓縮到原子核中，與原子核中的質子結合為中子。在這個過程中天體的質量幾乎沒有損失，但是質子的電磁電量和電子的電磁電量消失，轉化為中子的虛擬電磁電量，所以類中子產生的引力作用，與原子核中一個中子產生的引力作用完全相同，所以我們以中子的質量m中子和類中子的總電量 2e0作為基礎進行分析。

物體的電磁電量和總電量之間的關系：帶正（負）電物體其本質是物體丟失（獲得）了電子，物體的電磁電量一定是基本電荷e0的整數倍。由于電子的電磁電量和質量之比，比常數λ大的多，所以帶電物體的總電量和質量之比發生了變化。

根據上面圖1、圖2示意圖得到物體的總電量和它的電磁電量滿足下面的公式

圖1 丟失電子變成帶正電物體

圖2 獲得電子變成帶負電的物體

q、m、Δq、、m電子分別是物體的總電量（引力母體電量）、物體的質量、物體的電磁電量（帶正電取正號，帶負電取負號）、電子電磁電量的絕對值（常數，是正的）、電子的質量（常數m電子=9.10956 ×10?31kg，是正的）。令λ電子代表電子的總電量和質量之比，則，λ電子和λ的單位一樣都是C kg，但是當物體的總電量參與萬有引力時，根據物理意義，λ電子和λ沒有單位或者說單位是1，這樣才能與電磁理論融合。

將（4）式展開得：

（6）式即為物體總電量（引力母體電量）、電磁電量、質量三者之間關系式。

運用（6）式必須注意以下六點。

(1)物體必須是由質子、電子、中子排列組合而成的。物體有正的電磁電量、負的電磁電量、沒有電磁電量時都成立。物體沒有電磁電量，即 Δq=0，比如一個氫原子，（6）式轉化成q=λm。

(2)物體是小于中子的物體時，除了質子和電子外，其余基本粒子不成立。必須單獨考慮物體的總電量和質量比，只能用公式來計算引力電量。如中微子、π±介子、Ω?超子等。

(3)Δq滿足電磁學的規律，遵守帶正電取正號，帶負電取負號的原則。如一個物體帶負電 1.6 ×1 0?12C,則Δq=?1 .6 × 10?12C。

（6）式除以λ得引力電量q*：

我稱（7）式為引力電量和質量關系式。（7）式除以m，并令，則（7）式轉化為：

k就是物體引力電量和質量之比系數，主要用于有電磁電量物體的重力加速度等物理量替換計算。只要我們知道一個物體的質量和電磁電量就可以輕松地計算物體的總電量和引力加速度。下面舉例證明，根據（8）式得出任意帶電體在地球表面的重力加速度計算公式：

(4)電子在地球表面的重力加速度。將電子的電磁電量 Δq=?1 .6 ×1 0?19C，電子的質量m電子=9.1 ×10?31kg代入（9）式得：g電子=9002ms2。正電子的重力加速度也是9002ms2。

(5)μ子在地球表面的重力加速度，可以直接用重力加速度的定義式。將，將μ子的質量mμ子=1.8746 ×10?28kg代入上式得：gμ子=43.69m s2。

(6)質子在地球表面的重力加速度。質子的電磁電量 Δq=1.6 ×1 0?19C，質子的質量m質子=1.67 ×10?27kg 代入（9）式得：g質子=4.9ms2。

3 建立引力場中的麥克斯韋方程組

根據愛因斯坦場方程確定出引力場真空介電常數εg和引力場真空磁導率μg。

根據（2）式，五大力場就是電量電場，五大力場同時也是時空彎曲場。所以可以建立包括五大力場的麥克斯韋方程組和建立包括五大力場的廣義相對論場方程。所以我們可以仿照廣義相對論的推導過程，找出引力真空介電常數εg和引力真空磁導率μg。引力場麥克斯韋方程組中的εg和μg是常數，一定對應廣義相對論場方程的常數。對照廣義相對論場方程能動張量前面的常數系數（選取不同的單位，也可以是或8πG），它是愛因斯坦對比泊松方程 ?2U=4π Gρ中質量密度ρ前面的系數4πG推導出的，仿照泊松方程，推導出的引力真空介電常數。根據引力波的傳播速度為光速，即，得出引力真空磁導率。μg與廣義相對論場方程的常數系數有二倍關系，用引力子的自旋為2可以解釋，同時說明時空彎曲是引力電場的磁場效應。在電磁學中規定閉合曲面由內到外的法線方向為正方向，引力通量與電通量相反。

建立引力場中的麥克斯韋方程組

引力場中的麥克斯韋方程組微分形式為：

下面我們仿照根據麥克斯韋方程求解電磁波的速度為光速，求解引力波的速度為光速。引力波在空間中傳播時無源頭ρ*=0,j*=0，只是引力電場和引力磁場相互激發，所以。根據矢量分析式：，又因為：

顯然這是引力波的波動微分方程，速度就是光速c。通過引力場麥克斯韋方程組微分形式（11）式，可以求解出光速，意義重大，這表明狹義相對論的基本假設之一光速不變原理不再是假設，而是可以證明的基本定理，也是洛倫茲協變性的體現，也充分說明了我們建立的引力場麥克斯韋方程組是正確的。同時也滿足規范對稱性，從而繼承所有的電磁理論成果，實現引力場量子化和將規范對稱性推廣到引力場。

簡單求解引力磁場

原則上（10）式可以直接求解引力磁場。但是（10）式適用于穩恒引力電流形成的引力磁場，使用不方便。我們將（10）式第四式轉化為一個運動電荷形成的引力磁場，再根據疊加原理計算引力磁場會更加的方便。轉化為：

4 建立慣性力場（反引力場）中的麥克斯韋方程組

在物體慣性加速度不大、場點物體與源點物體距離足夠遠、源點物體速度遠低于光速的前提下，用（13）式代入（10）式得出慣性力場麥克斯韋方程組的積分形式：

用（14）式代入（12）式得出慣性力場麥克斯韋方程組微分形式為：

為了便于理解和研究，設一個物體為薄薄的圓盤面，質量很小，這樣我們可以忽略其引力場，所以只考慮其慣性加速度產生的引力效應。設物體表面積大小為S0，物體在運動的過程中物體不發生形變,面積S0始終保持不變，物體以加速度做勻加速直線運動，是一個矢量平面，其大小是物體在垂直運動方向的投影面積。所以等效表面積，θ為圓盤表面的法線方向與運動方向的夾角。物體會由于慣性加速度碰撞真空中的引力子，使得物體前方的引力子濃度增加，物體后方的引力子濃度變少，在慣性的作用下，引力子的濃度要恢復到真空中的濃度，從而激發正弦引力波（球面簡諧波），并以光速對外傳播，引力波在傳播過程中，會將遇到的物體推向遠方，不是吸引物體，這可以在地球表面實現失重現象或者是隔空推物，十分神奇，這就是真正的反重力物理原理。

5 量子化的引力電場算符和引力磁場算符

由于引力場可以建立引力場中的麥克斯韋方程組，說明引力場就是電量電磁場。和電磁場的量子化完全相同的推導思路，得出量子化的引力電場和引力磁場。

量子化電磁場的電場和磁場的算符如下：

根據對比計算和代換關系將（20）式中的ε0、μ0換成引力場中的介電常數εg和引力場中的磁導率μg得到，量子化引力場的引力電場和引力磁場的算符如下：

將（17）式的右邊添加負號“-”，得到量子化慣性力場的引力電場和引力磁場的算符。如下：

（18）式與（17）相比沒有了負號“-”，所以可以將慣性力場中產生的引力電場和引力磁場的正負號當做正電荷質子處理即可。至此和電磁場的量子化一樣，完成引力場的量子化。

6 確立質量不變原理、電磁電量不變原理、運動方向電場電量變小原理、垂直運動方向磁場電量變大原理

根據（2）式，五大力場既是電量電磁場又是時空彎曲場，說明引力質量、慣性質量、電磁質量成正比例的關系。實際上根據等效原理，引力質量和慣性質量是1:1的正比例關系，進一步延伸得出引力質量、慣性質量、電磁質量滿足1:1:1的正比例關系，這就是在任意參照系都成立的質量不變原理。同理，引力場電磁電量、慣性力場電磁電量、電磁場電磁電量成正比例的關系，進一步得出電磁電量不變原理。在任意五大力場，該力場的電磁電量的平方等于電場電量的平方加上磁場電量平方。

質量不變原理。

最大動能為：0.414m0c2。據（19）式，動能泰勒展開并取前兩項近似得：

2.電磁電量不變原理，本質是物質不生不滅規律的基本體現，在任意參考系物體的電磁電量都保持不變。但是物體的電場電量和磁場電量可以發生改變，但電磁電量保持不變。其關系如下：

質量不變原理、電磁電量不變原理（第（28）式）、運動方向電場電量變小原理（第（21）式）將使真空極化、電子自能、頂角修正等不會出現無窮大現象，從而徹底解決量子發散困難，真正的促進量子重整化理論的發展。根據（23）式得出電磁理論的核心：變化的電場產生磁場：。變化的磁場產生電場:。根據（24）式得出：電磁場電磁電量（引力場電磁電量）q0是洛侖茲標量，在任意參考系都保持不變，滿足：電磁電量的平方等于電場電量的平方與磁場電量平方之和。但是電場電量q//和磁場電量q⊥在不同的參考系或不同的速度有不同的取值。

運動方向電場電量變小對電場勢能或重力勢能的影響

根據（27）不會出現無窮大的動能、勢能、總能量，進一步修改分析力學。