[论文解读] Electron as a Complex-Dynamical Interaction Process

Andrei P. Kirilyuk|ArXiv.org|Oct 28, 2004

Quantum Mechanics and Applications参考文献 30被引用 3

一句话总结

本文提出，电子源于两个初始均匀场之间自持的非线性动力学相互作用，导致混沌的、周期性的空间脉动（‘量子拍’），表现为具有质量、局域化的粒子。该理论从统一的动力复杂性框架中推导出质量、波粒二象性、量子力学与狭义相对论，无需额外假设，为基本物理提供了基于相互作用过程的因果性统一解释。

ABSTRACT

A system of two initially homogeneous, physically real fields uniformly attracted to each other is considered as the simplest basis of the self-developing world structure. It is shown that the system is unstable against periodic cycles of self-amplified, essentially nonlinear squeeze of its extended part to a small volume around randomly chosen centre, followed by the reverse extension. The resulting spatially random pulsation, or "quantum beat", is observed as (massive) elementary particle such as the electron. The property of mass is then universally and consistently defined as temporal rate of such dynamically chaotic and essentially nonlinear quantum beat, without introduction of any additional entities. The obtained picture can be considered as complex-dynamical completion of the "double solution" concept of Louis de Broglie. The dynamically emerging wave-particle duality, quantum discreteness, indeterminacy, space, and time lead to the equations of special relativity and quantum mechanics, providing their causal explanation and explicit unification. The elementary particle structure, its intrinsic properties, quantum and relativistic behaviour are obtained thus all together, within the unified analysis of the unreduced interaction process leading to the universal concept of dynamic complexity. The same complex-dynamical process accounts for the universal gravitation and general relativity. The electromagnetic, weak, and strong types of interaction between particles also constitute integral, dynamically unified parts of quantum beat processes inside elementary particles. The classical, dynamically localised behaviour emerges in a closed system as a higher complexity level corresponding to formation of elementary bound systems (like atoms).

研究动机与目标

• 基于基本场相互作用，提供电子结构与性质的因果性统一解释。
• 通过单一动力学过程推导出量子力学与狭义相对论，不引入任意实体。
• 通过非线性、自组织的空间脉动机制，在因果性、非概率性框架下解决波粒二象性与量子不确定性的难题。
• 将电磁力、弱力、强力与引力相互作用统一为同一动态过程的内在组成部分。
• 建立一个框架，使经典行为作为束缚系统（如原子）中更高层次复杂性的表现而出现。

提出的方法

• 建立一个由两个物理真实、初始均匀的场构成的系统，彼此相互吸引。
• 分析系统因不稳定性导致的周期性、自增强的非线性压缩过程，将扩展场压缩至小体积，随后发生反向膨胀。
• 将质量定义为该混沌非线性量子拍过程的时间速率。
• 利用所得的动力复杂性推导出波粒二象性、量子离散性与不确定性作为涌现属性。
• 证明该过程通过几何与时间约束可导出狭义相对论与量子力学方程。
• 将该框架扩展，使电磁力、弱力、强力与引力相互作用作为量子拍过程内部动力学的统一组成部分。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不假定点状粒子的前提下，从基本场相互作用中自然涌现出电子的质量与稳定性？
• RQ2 在因果性、非概率性框架下，波粒二象性与量子不确定性的动力学机制是什么？
• RQ3 能否从单一、统一的非线性相互作用过程中推导出量子力学与狭义相对论？
• RQ4 电磁力、弱力、强力与引力相互作用如何作为同一动态结构的内在组成部分出现？
• RQ5 在此动力复杂性框架中，束缚系统（如原子）的经典行为起源为何？

主要发现

• 电子并非点粒子，而是由非线性场相互作用产生的动态自组织、空间随机脉动。
• 质量被普遍定义为混沌非线性量子拍过程的时间速率，无需额外假设。
• 波粒二象性、量子离散性与不确定性自然地从相互作用过程的动力复杂性中涌现。
• 狭义相对论与量子力学方程作为底层动力结构的推论被导出。
• 电磁力、弱力、强力与引力相互作用统一为量子拍过程内部动力学的内在组成部分。
• 在更高复杂性层级，束缚系统（如原子）形成时，经典局域行为作为涌现现象出现。