宇宙九维力时空的统一数理实证             　　

江一泉                                    　　

  （中国福建泉州凯杰科技 福建 362000）                  　　

[摘要]近年来，由于许多宇宙和自然现象运用爱因斯坦相对论得不到完整的解释和测算，在这个情况下，经过不断的研究，发现相对论提出的假设及其相应的结论是错误的。因此，通过长期的研究建立起一套完整的理论：九维力时空统一理论，它完善了相对论时空可变的论点，并最终推导出力时空共点的突破性理论，并由此提出了安全极限物理值的观点。该理论将对宇宙学、天文学、航天技术和人类科技安全发展起到补充和推动的作用。                               　　

[关键词]  时空观  力时空观  相对论  宇宙学  统一论                      　　

[中图分类号]O41    文献标识码： A                                    　　

           1． 经典时间的定义和来源                           　　

时间在基础物理学的地位是极其重要且倍受争论的一个物理参数，牛顿、爱因斯坦分别有各自的观点，目前国际上对时间的定义也是一种人为的规定，以下是三种经典时间的不同描述。                                                              　　

1） 牛顿的绝对时空观是长度和时间的测量与参考系无关。根据伽利略坐标变换式给出时空变换公式：    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   　 　　　  　 　　　，  　　　　                   　　

2） 爱因斯坦的时空观是建立在狭义相对论的两个基本假设，即：               　　

光速不变原理和物理规律对所有惯性系都是一样的、不存在任何一个特殊的惯性系。 　　

　　　　因此推导出时间延缓      △t＝           (　 　　　为固有时间)       （1）      　　

　　　　长度收缩                　 　　　=　 　　　           (　 　　　为固有长度)                   　　

3）在国际单位制SI中，1秒是銫的一种同位素¹³³C_s原子发出一个特征频率的光波周期的9192631770倍　 　　　。                                                           　　

从3）规定中知，时间是描述匀速动态，是人为规定的，并是以地球为参考系的，这样规定是用来描述物质运动速度快慢的一个参数。因此，上面三种固有时间在加速度时刻的非惯性系内和不同的引力系内，时间的固有值是不变的。              　　

        2． 三维时间的观点和六维时空、九维力时空推论                　　

从上面描述的三种时间定义可知，牛顿和爱因斯坦对于时间这个物理量是不考虑参照系的。而国际单位制是在地球上，按物质匀速运动规定时间的。这三种时间都是不考虑惯性系的改变、时间随之改变的因果关系。针对这三种经典时间描述存在着不完整性，因此，本文提出如下新的论点。       　　

1）新论点：时间在不同的加速系或引力系中，其物理时间值是不一样的。当存在加速度时，对于该时刻的时间就发生变化。重力加速度不同的参照系，其固有时间也不同。　　

2）由1）可知，t与加速度a或重力加速度g是函数关系，即在非惯性系里时间是一种变量。因此，可得出时间变量是关于加速度的函数关系而不是关于速度的函数关系，所以爱因斯坦相对论的公式（1）时间变量关于速度的函数关系式是错误的。                         　　

3）因　 　　　=(a_x，a_y，a_z)是三维的，所对应的时间也是三维的。即　 　　　=(t_x，t_y ，t_z ).  （2）　　

4）引力在每个星系是不同的，因此从宇宙系统来考量，宇宙的引力系是一个非惯性系，因而不同的星系有不同的固有时间,其物理规律也因此不同，所以相对性原理:“不存在任何一个特殊的惯性系”的假设是错误的。                          　　

因为宇宙是动态的，所以宇宙空间每一点的引力也是动态的，因此，根据上述推论，空间每一点的质点时间是不同的。故空间质点和时间质点一一对应，构成六维时空共点。并与该力点构成九维共点力时空。九维力时空是人类追求已久的大统一理论模型。它的成立将使国际单位制SI的规定得到统一，并产生科学的新时空观、力时空观、宇宙观、唯物的哲学观。宇宙的一些物理参数将由新的九维数学函数表达式客观完整的描述。九维力时空观将对宇宙学、物理学的发展和推动具有理论性的指导意义。　　

        3． 地球、星球三维时间的数学模型　　

上面是用物理学的概念对九维力时空的推论，下面用数学的方式把这种推论应用到实际星系的一个例子。选地球为参考系，根据上面九维推论的结果在此给出地球、星球三维时间的一般数学函数式，演绎如下：（为清晰起见，下述省略单位）　　

以地球为参考系，g_d为地球重力加速度，取g_d=9.8，并怱略g_d的变化。地球表面某三维时间点来源于公式(2)。即：　 　　　_d=(t_x,t_y,t_z)   　　

  为延续人们的习惯性，把目前SI规定的时间1秒作为地球固有时间基本单位t_d。 　　

t_z是t_d用坐标式表达的符号，即：t_z=t_d=1秒。t_x 为地球水平时间，t_y地球垂直时间。 　　

并定义a=　 　　　 。在图1中，代入g_d、 t_d数值可得：　　

　　　　　　　　t_x=　 　　　=　 　　　　　　　   水平时间（3）              t_y            　 　　　加速度矢量     　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　t_y=　 　　　= 　　　　　　　　  垂直时间（4）  △t_{z     △}t_z         t_x

                          t_z            　　

 t_z=1秒(地球固有时间的基本单位)                                               　　

                    图1，地球三维时间示意图                　　

图中，　 　　　为地球表面某点的加速度，　 　　　为　 　　　与地球水平面的夹角。              　　

按三维时间的推论，地球任意一时间点坐标表达式与a的函数关系式是：   　　

　　　　_d =(t_x,t_y,1)= 　　　　 = 　　　　 　　

这个函数关系是在理想状态下的导出式，它不考虑g_d的变化及其它微观因素等问题。如果把它推广到宇宙的某个i星球，则三维时间的一般函数表达式如下：　　

　　　　_i =(t_xi,t_yi, t_i)= 　　　　                       （5）　　

上式为i星球的三维时间函数表达式。　 　　　、　 　　　分别为i星球的固有引力和固有时间。　　

以上完成了三维时间数学模型的建立，它是忽略了引力g值的变化而建立的数学模型，如果考虑了g值的因素，将产生九维力时空的数学模型。一般地，有三维空间点、三维时间点、六维时空、九维力时空共点的一般表达形式如下：                       　　

　　　　_d=(x,y,z)；-------- 三维空间　　

　　　　_d =(t_x,t_y,t_z)；------ 三维时间　　

(　 　　　_d , 　　　　_d) =[ (t_x, t_y, t_z)，（x, y, z）]； --------六维时空共点  　　

　　　　=[ (f_x, f_y, f_z), (t_x, t_y, t_z),(x, y, z）]；-------九维力时空共点表达　　

九维统一论的结果是考虑宇宙力点的三元九维不可分割，即力、时、空之间的存在、变化、转换的统一关系，由九维的数学模型给出的所有函数关系式将在以后的文章中继续。同时，可以通过以上的方法，由九维导出的所有数学函数式集合成统一论。　　

4．   六维时空的几何数学模型　　

上一节阐述了三维时间的数学代数模型，下面用几何模型来描述六维时空。并由此产生三维时间几何体和代数式的物理意义。　　

     1)  六维几何归纳示意图：                                                          　　

                     空间线        空间面        空间体    　　

　　　　　　　　     　 　　　=　 　　　  --------- 式（6）                                                            

             时空共点           米           米²        米³

　　　　　　　　　　　　　　　　                 ●            　　　　            s            v 　　

　　时间线                       (l_x,l_y,l_z)   　 　　　  　 　　　           　　

   t    　 　　　(t_x,t_y,t_z)秒                     　　

时间面　　                                                         　　

                    a    a=　 　　　2                　　

时间体　 　　　              　　

j    j =　 　　　3    j定义为时间体的符号和单位  　　

图2，六维时空示意图　　

2） 代数解析　　

在式（6）中，因为　 　　　与　 　　　成正比，空间面积、体积的数学式表现为积分形式，所以面积的单位为（米²），体积的单位为（米³），而t与　 　　　是成反比，数学表现为导数关系，所以时间面积的单位为（米/秒²），时间体积的单位为（米²/秒³ ）。　　

某个力点固有时间等效于时间线，加速度a=　 　　　2等效于时间面积，加速度的导数　　

　　　　3等效于时间体积。更详细的说明将在后续的一些文章具体说明。    　　

5． 宇宙九维力时空的模型　　

现在，在前述的所有理论和数学模型基础之上，把九维理论推广、应用到宇宙星系中。实例具体如下。　　

1）星系的固有引力、固有时间、固有长度示意图                               　　

　　　　　　　　　　                           t_y      光系                               　　

　　 　 　　　　　　　 (g_g,t_g,l_g)                  　　

　　　　　　　　                              月亮         (g _y,t_y, l _y)                      　　

                          地球                                      　　

　　　　　　　　                              (g_d,t_d,l_d)                   t_x

　　　　　　　　　　                   太阳                                            　　

　　                       (g_t,t_t,l_t)                             　　

　　　　　　　　          暗星系                                                      　　

　　　　                  (g_a,t_a,l_a)                                                　　

　　　　黑洞                                 　　

　　　　　　　　　　　　             (g_h,t_h,l_h)        　 　　　宇宙某点的三元九维不可分割表达　 　　　    　　

 t_z                　　

图3，宇宙九维力时空分布示意图                                        　　

上图中，(g_h,t_h,l_h) (g_a,t_a,l_a) (g_t,t_t,l_t) (g_d,t_d,l_d) (g _y,t_y, l _y) (g _g t_g, l _g)分别代表黑洞、暗星系、太阳、地球、月亮、光波系的固有重力加速度、固有时间、固有长度。　　

用极限的概念分析,宇宙每点的重力加速度、固有时间、固有长度都是不同的。因为宇宙是动态的,因此宇宙每一点的重力加速度、固有时间、固有长度也是动态的。 　　

2）星系的物理特性　　

当g=g_h时，则形成黑洞，黑洞的物理特性与其质能相关。              　　

当g=g_a时，其物理特性按暗星系的物理特性运动。　　

当g =g_t时，其运动规律按太阳的运行法则进行，太阳表面按光波(TEM、TE、TM)运行规律运行。                        　　

当g =g_d时,按目前时空的物理经典公式基本能满足运行法则，要求精确时，按六维时空论。更高要求时，按九维力时空统一论，即考虑了g值分布的因素。 　　

当g =g_y时，月亮上面的运动定律按g_y的物理定律运动。　　

更多更细的分析将单独对各个相应g值的星系作相应的描述　 　　　。                    　　

6．   总结　　

在经典的时空观阐述上，牛顿认为时间是不可变的（t＝ 　　　　），是一维的；爱因斯坦相对论认为时间和长度是可伸缩的，它是准二维时间。而本文提出了三维时间这样一种新的观点，并将其加以推广应用。创新之处在于：               　　

1）三维时间点与三维空间点[ (t_x, t_y, t_z)，（x, y, z）] 构成不可分割的六维时空,说明了物质和运动不可分割的基本事实。　　

2）考虑到引力点时，将形成九维[ (f_x, f_y, f_z), (t_x, t_y, t_z),(x, y, z）]力时空共点。　　

3）统一论把九维力时空的物理关系用数学函数式一一列出。说明了物质、运动、存在是不可分割的基本事实。即　 　　　=[ (f_x, f_y, f_z), (t_x, t_y, t_z),(x, y, z）]是统一论的基本数学模型。因此　 　　　、s、v、 t、a、j、g、m、f等都是相互存在和转换的。有关这些物理参数的相互转换函数式将在以后文章论述，它将对宇宙有了本质的认识，所有的函数表达就是对宇宙结构的抽象描述，由此将产生一门创造性的新兴学科《统一学》。它可以给人类为揭示宇宙的自然规律提供新的理论依据，并为人类的高能物理实验提供各种安全极限值　 　　　。                        　　

 [参考文献]                          　　

[1] 张三慧编著.-北京：大学基础物理学清华大学出版社，2003.8　　

[2]江一泉著.三维时间 六维时空. -河南青年导报新闻周刊 2008.5.6　　

[3]引自网址：http://yqjiang7.blog.163.com　　

[4]引自网址：http://www.hnqnw.cn/info/200859/47023553.html 　　

作者简介:　　

姓名:江一泉.出生年月:1959.6. 性别:男.学历:大学.研究方向:基础物理学、宇宙学　　

E-mail:kjjyq@sina.com.      tel:0086-0595-22726227　　

本论文刊登于中国科学论坛,CN62-3699/N,ISSN1883-036X,并获得优秀论文一等奖.　　

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