1、非平衡系統(tǒng)超越完備過程的全拓展狹義相對論基礎(chǔ)李宗誠蘇州大學交叉科學研究室(籌 215000lzc5851521cn. com摘 要 本文將主要導入并分析非平衡系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 和非理想 性超越完備過程;,t w P c 。;,t w P c 過程涉及兩個方面:一方面是超越 運動過程,另一方面是超越發(fā)展過程;,t c v P ;,t W P ;,t w P c 過程 涉及另外兩個方面:一方面是非慣性超越運動過程,另一方面是非線 ;,t c v P 性非平衡性超越發(fā)展過程;,t W P 。關(guān)鍵詞 非平衡態(tài)超越完備系統(tǒng),全拓展狹義相對論物理,超越完備群1.引 言在文1 15 建立

2、非線性非平衡態(tài)量子場交叉分析物理基礎(chǔ)上,文16 主要從物質(zhì)的基本類完備過程方面建立全拓展狹義相對論基本理論。文17 28 建立的交叉分析物理和超越完備量子結(jié)點物理可推廣應用于量子場。本文試圖進一步全面拓展狹義相對論基礎(chǔ)。本文及后續(xù)文將主要導入并分析非平衡系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 和非理想性超越完備過程;,t w P c 。;,t w P c 過程涉及兩個方面:一方面是文1 16 已導入的超越運動過程,另一方面是文1 16 已導入的超越發(fā)展過程;,t c v P ;,t W P ;,t w P c 過程涉及另外兩個方面:一方面是文1 16 已導入的非慣性超越運動過程,另一方面是文1

3、16 已導入的非線性非平衡性超越發(fā)展過程;,t c v P ;,t W P 。對于任意兩個伴隨自身線性非平衡性發(fā)展過程和整體慣性運動過程;t P L ;t v P 的類完備系統(tǒng);,t v P ,我們可以在基本變換(類完備群L 和超越變換(超越完備群,L 之間建立新的相對性假設(shè);在非線性平衡性完備信息量子的極限時變率和非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率之間建立新的不變性假設(shè),從而使得時空不僅與系統(tǒng)的基本完備過程c w ,;,t w P c 相聯(lián)系,而且進一步與系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 相聯(lián)系。本文的主要研究對象仍然是由文17 28 引入的“自身處于線性非平衡性穩(wěn)定發(fā)展過程而整體處

4、于慣性穩(wěn)定運動過程的系統(tǒng)”、“自身處于線性非平衡性穩(wěn)定發(fā)展過程而整體處于慣性不穩(wěn)定運動過程的系統(tǒng)”以及“自身處于線性非平衡性不穩(wěn)定發(fā)展過程而整體處于慣性穩(wěn)定運動過程的系統(tǒng)”和“自身處于線性非平衡性不穩(wěn)定發(fā)展過程而整體處于慣性不穩(wěn)定運動過程的系統(tǒng)”。換言之,本文的主要研究對象是對于由整體慣性超越運動,SN IS S ,SN INS S ,NSN IS S ,NSN INS S ;t c v P 和線性非平衡性超越發(fā)展;,t W P L 共同形成的超越完備系統(tǒng)過程;,t w P c 。我們可以將本文對于系統(tǒng)超越完備過程;,t w P c 提出的相對性假設(shè)簡稱為超越完備相對性假設(shè),將本文對于完備信息

5、量子極限時變率和提出的臨界逼近假設(shè)簡稱為超越完備臨界性假設(shè)。在這兩個基本假設(shè)之下,通過系統(tǒng)超越完備過程的變換式,我們可以揭示系統(tǒng)超越完備過程中的復雜時空行為。c w c w , 2.非平衡系統(tǒng)超越完備過程及其時空坐標系和基本變換在自然領(lǐng)域,非平衡系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 包括兩個基本方面:一方面是非平衡系統(tǒng)以非線性非平衡性演變光子的類運動速度為極限的超越運動過程;另一方面是非平衡系統(tǒng)以非線性非平衡性完備信息量子的極大時變率c W 為極限的類發(fā)展過程。前者可簡稱為超越運動過程,記作;后者可簡稱為超越發(fā)展過程,記作;,t c v P ;,t W P 。對于非平衡系統(tǒng)的超越完備過程,需要

6、進一步全面拓展力學基礎(chǔ)。進一步全面拓展力學基礎(chǔ),一方面,應當在慣性超越運動系統(tǒng)的力學中將時空關(guān)系同物質(zhì)的外部超越運動過程密切聯(lián)系起來;另一方面,應當在非平衡性超越發(fā)展系統(tǒng)的力學中將時空關(guān)系同物質(zhì)的自身超越發(fā)展過程;,t c v P ;,t W P 密切聯(lián)系起來。在交叉分析領(lǐng)域,“事件”不僅指物質(zhì)的整體運動過程和整體超越運動過程,而且指物質(zhì)的自身發(fā)展過程和自身超越發(fā)展過程。在非平衡系統(tǒng)的超越運動過程中,非線性非平衡性光子系統(tǒng)的類運動速度既是對經(jīng)典物理光速c 的超越,又是對所有運動速度v 的臨界限制;而在非平衡系統(tǒng)的超越發(fā)展過程c ;,t W P 中,非線性非平衡性信息熵的極限變化速率W 既是對線

7、性非平衡性信息熵的極限變化速率W 的超越,又是對所有發(fā)展速率的臨界限制。將這兩方面結(jié)合起來,我們可得出這樣一個基本推斷:在非平衡系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 中,非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率既是對線性非平衡性完備信息量子的極限時變率的超越,又是對所有完備速率的臨界限制。c w ,c w 在新型時間-空間中,我們可以將本章前面導入的一系列極限時變率關(guān)系作出如下歸納: (I 在類運動時空中,將線性非平衡性完備信息量子的極限時變率和線性非平衡性信息熵的極限變化速率(t v x R ,c w W 結(jié)合起來,可確定線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度c ,并有如下關(guān)系:(cWw c w

8、 W w c c c cc =, (1 (II 在類發(fā)展時空中,將線性非平衡性完備信息量子的極限時變率和線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度c 結(jié)合起來,可確定線性非平衡性信息熵的極限時變率(t R ,c w W ,并有如下關(guān)系:(cWcw W w c w W W c cc =, (2 (III 在類完備時空(t u R ,中,將線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度c 和線性非平衡性信息熵的極限時變率W 結(jié)合起來,可確定線性非平衡性完備信息量子的極限時變率,并有如下關(guān)系:c w (WwW c w cW c w w c c c c +=, (3 (IV 在超越運動時空中,將非線性非平衡性完備信息

9、量子的極限時變率和非線性非平衡性信息熵的極限變化速率(t v x R ,c w ,W 結(jié)合起來,可確定非線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度,并有如下關(guān)系:c (W c W w c w W w c c c cc =, (4 (V 在超越發(fā)展時空(t R ,中,將非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率c w ,和非線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度結(jié)合起來,可確定非線性非平衡性信息熵的極限時變率c W ,并有如下關(guān)系:(c W c w W w c w W W c cc =, (5 (VI 在超越完備時空(t u R ,中,將非線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度和非線性非平衡性信息熵的極限時變

10、率c W 結(jié)合起來,可確定非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率,并有如下關(guān)系:c w , (W w W c w c W c w w c c c c +=, (6 在交叉分析空間(,;r u D 中,我們可以將文1 16 的一系列新型坐標系作出歸納: (I 與非平衡系統(tǒng)的類運動過程相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為類運動時空坐標系,記作或;t v P X x (II 與非平衡系統(tǒng)的類發(fā)展過程相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為類發(fā)展時空坐標系,記作;t P X 或;x (III 與非平衡系統(tǒng)的類完備過程;t P 相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為類完備時空坐標系,記作X 或x ; (IV 與非平衡系統(tǒng)的超越運動過

11、程相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為超越運動時空坐標系,記作或;,t c v P ,X ,x (V 與非平衡系統(tǒng)的超越發(fā)展過程;,t W P 相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為超越發(fā)展時空坐標系,記作X 或; x (VI 與非平衡系統(tǒng)的超越完備過程;,t w P c 相聯(lián)系的時空坐標系,可稱之為超越完備時空坐標系,記作,X 或,x 。 這里應有如下關(guān)系:(x x x d x x x d dx xx X X :,=, (x x dx x x x d x d x x X X =:, (xx x d x x dx x d x x X X :,+=, (x x x d x x x d dx x x X X :,=

12、, (,:,x x x d x x x d x d x x X X =, (x x x d x x dx x d x x X X :,+=。 我們可以在建立類完備時空坐標系x 的基礎(chǔ)上建立超越完備時空坐標系,x 。類完備時空坐標系x 可看作是類運動時空坐標系與類發(fā)展時空坐標系的交叉,而超越完備時空坐標系x x ,x 可看作是超越運動時空系與超越發(fā)展時空坐標系的交叉。,x x 現(xiàn)將文1 16 建立的一系列基本變換歸納如下:(I 由一個類運動時空坐標系到另一個類運動時空坐標系的變換為類運動坐標基本變換,這種變換具有如下形式:x x , (7 a x x +=式中和是常數(shù),且(c 為經(jīng)典物理光速。a

13、 1=c (II 由一個類發(fā)展時空坐標系到另一個類發(fā)展時空坐標系的變換為類發(fā)展坐標基本變換,這種變換具有如下形式:x x , (8 b +=式中和是常數(shù),且b 1=W (W 為平衡態(tài)信息熵的極限時變率。(III 由一個類完備時空坐標系x 到另一個類完備時空坐標系x 的變換為類完備坐標基本變換,這種變換具有如下形式:, (9 c u Vu +=式中和是常數(shù),且(為平衡性完備信息量子的極限時變率。c V1=c w c w (IV 由一個超越運動時空坐標系到另一個超越運動時空坐標系的變換為超越運動坐標基本變換,這種變換具有如下形式:,x ,x , (10 a x x +=式中和是常數(shù),且(為非線性非

14、平衡性演變光子系統(tǒng)的類運動速度。a 1=c c (V 由一個超越發(fā)展時空坐標系x 到另一個超越發(fā)展時空坐標系x 的變換為超越發(fā)展坐標基本變換,這種變換具有如下形式:, (11 b +=式中和是常數(shù),且b 1=W (W 為非線性非平衡性信息熵的極限時變率。 (VI 由一個超越完備時空坐標系,x 到另一個超越完備時空坐標系,x 的變換為超越完備坐標基本變換,這種變換具有如下形式:, (12 c u V u +=式中和是常數(shù),且(為非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率。c V1,=c w c w , 3.關(guān)于非平衡系統(tǒng)超越完備時空關(guān)系的兩個基本假設(shè)現(xiàn)在,我們可以將文1 16 對于相對性所提出的一系

15、列假設(shè)作出進一步歸納。(I 類運動相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類運動基本變換群(一個特定的類運動時空坐標變換群是不變的。x x L :(II 類發(fā)展相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類發(fā)展基本變換群x x L :(一個特定的類發(fā)展時空坐標變換群是不變的。(III 類完備相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類完備基本變換群x x L :(一個特定的類完備時空坐標變換群是不變的。(IV 超越運動相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越運動基本變換群(一個特定的超越運動時空坐標變換群是不變的。,:x x L (V 超越發(fā)展相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越發(fā)展基本變換群x x L :

16、(一個特定的超越發(fā)展時空坐標變換群是不變的。 (VI 超越完備相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越完備基本變換群,:x x L (一個特定的超越完備時空坐標變換群是不變的。此外,我們可以將文1 16 對于極限不變性所提出的一系列假設(shè)作出進一步歸納。(I 類運動相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類運動基本變換群(一個特定的類運動時空坐標變換群是不變的。x x L :(II 類發(fā)展相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類發(fā)展基本變換群x x L :(一個特定的類發(fā)展時空坐標變換群是不變的。(III 類完備相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于類完備基本變換群x x L :(一個特定的類完備時空坐

17、標變換群是不變的。(IV 超越運動相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越運動基本變換群(一個特定的類運動時空坐標變換群是不變的。,:x x L (V 超越發(fā)展相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越發(fā)展基本變換群x x L :(一個特定的類發(fā)展時空坐標變換群是不變的。 (VI 超越完備相對性可歸結(jié)為如下原理:自然定律對于超越完備基本變換群,:x x L (一個特定的類完備時空坐標變換群是不變的。現(xiàn)在,對于非平衡系統(tǒng)過程,我們可以建立兩個基本假設(shè),其內(nèi)容可概括如下:1. 基于交叉分析坐標(,r u 而取作超越完備變換形式,:x x L 的物理定律對于由整體慣性超越運動;,t c v P 和線性

18、非平衡性超越發(fā)展;,t W P L 共同形成的超越完備系統(tǒng)過程;,t w P c 保持不變。我們可將這一性質(zhì)稱為非平衡系統(tǒng)的超越完備相對性。2. 基于交叉分析坐標(,r u 的非平衡系統(tǒng)完備時變率/(dt du u=&以線性非平衡性完備信息量子的極限時變率為第一臨界逼近量,而以非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率為第二臨界逼近量。我們可將這一性質(zhì)稱為非平衡系統(tǒng)的超越完備臨界性。c w c w ,今后,這兩個假設(shè)可以提升為兩條基本原理,以作為進一步全面拓展狹義相對論的基礎(chǔ)。 下面對這兩個基本假設(shè)作進一步解釋和推論:將“慣性超越運動系統(tǒng);t c v P ”和“線性非平衡超越發(fā)展系統(tǒng);,t

19、 W P L ”結(jié)合起來,可以建立基本超越完備系統(tǒng);,t w P c ,其中,基本完備時變率一方面與慣性運動的勻速度有關(guān)v ,另一方面與線性非平衡性發(fā)展的時變率L 有關(guān)。在全拓展狹義相對論中,假設(shè)超越完備時空具有4,R 的交叉流形結(jié)構(gòu)。假設(shè)在超越完備時空中存在一類可稱為基本超越完備過程的過程;,t w P c ,它一方面與系統(tǒng)的整體慣性運動;t c v P 有關(guān),另一方面與系統(tǒng)的自身線性非平衡性發(fā)展;,t W P L 有關(guān)。進一步假設(shè)基本超越完備過程的觀察者可以建立起交叉測量的剛性格子,在交叉格點上放置校準了時鐘,在超越完備時空中每一個時間可由交叉格子坐標和這一事件的時鐘讀數(shù)t 來標志,由超越

20、完備時空向321,u u u 4,R 的這種交叉映射可稱為基本超越完備坐標系。由(23322221200,u uu uu uu u I += (13 所定義的兩個事件和u u 之間的基本超越完備時空間隔對所有基本超越坐標系具有相同的數(shù)值,并因此可看作是超越完備時空內(nèi)稟性質(zhì)的表示。由方程 (13 ,我們可以用(baab du du =3,(14 去定義超越完備時空度規(guī),其中= diag ( 1, 1, 1, 1 ,是任何基本超越完備系統(tǒng)。由此而得到的張量場是與基本超越完備系的選擇無關(guān)的。 ab,ab,ku ab,在超越運動過程中,有。在第一臨界逼近量c 和第二臨界逼近量之間,非平衡系統(tǒng)的類運動速

21、度v 一方面是對線性非平衡性演變光子的極限速度c 的超越,另一方面是對非線性非平衡性演變光子系統(tǒng)的極限速度的逼近。c v c <c c 在超越發(fā)展過程中,有W W <。在第一臨界逼近量W 和第二臨界逼近量W 之間,非平衡系統(tǒng)的類發(fā)展速率一方面是對線性非平衡性信息熵的極限時變率W 的超越,另一方面是對非線性非平衡性信息熵的極限時變率W 的逼近。在超越完備過程中,有下列三種可能性存在: (a 當c v <0,W W <時,c c w w ,< (b 當c v c <,W <0時,c c w w ,< (c 當,c v c <W W <時,

22、c c w w ,<。在第一臨界逼近量和第二臨界逼近量之間,非平衡系統(tǒng)的完備時變率一方面是對線性非平衡性完備信息量子的極限時變率的超越,另一方面是對非線性非平衡性完備信息量子的極限時變率的逼近。在超越運動過程中,事件B 可以用運動坐標和時間表示,即。類似地,事件A 表示為,事件,(1,1,1,z y x 1,t ,(1,1,1,1,t z y x B ,(0,0,0,0,t z y x A B 表示為。A 與B 之間若能以光子信號聯(lián)系,則滿足下列方程:,(2,2,2,2,t z y x B 。 0(20,1,220,1,20,1,20,1,=+t t c z z y y x x 類似地,

23、B 與A 之間有0(22,0,222,0,22,0,22,0,=+t t c z z y y x x 。在超越發(fā)展過程中,事件B 可以用發(fā)展坐標1,和時間表示,即1,t ,(1,1,t B 。類似地,事件A 表示為,(0,0,t A ,事件B 表示為,(2,2,t B 。A 與B 之間若能以光子信息體系聯(lián)系,則滿足下列方程:0(20,1,220,1,=t t W 。 類似地,B 與A 之間有0(22,0,222,0,=t t W 。在超越完備過程中,事件B 可以用坐標和時間表示,即。類似地,事件A 表示為,事件,(1,1,1,z y x u u u 1,t ,(1,1,1,1,t u u u B z y x ,(0,0,0,0,t u u u A z y x B 表示為。A 與B 之間若能以完備信息量子體系聯(lián)系,則滿足下列方程:,(2,2,2,2,t z y x B 。 0(20,1,2,20,1,20,1,20,1,=+t t w u u u u u u c z z y y x x 類似地,B 與A 之間有0(22,0,2,22,0,22,0,22,0,=+t t w u u u u u u c z z y y x x 。在超越運動過程中,當