一种采用互联网控制城市各交叉路口交通的智能网的制作方法

文档序号:28970172发布日期:2022-02-19 15:27阅读:144来源:国知局
一种采用互联网控制城市各交叉路口交通的智能网的制作方法

1.本发明涉及网络技术、信息技术、计算机技术和人工智能等。
2.本发明“一种采用互联网控制城市各交叉路口交通的智能网”(以下简称:交通智能网)将通信、信息、自动化控制等现代先进技术高度融合集成。它用智能管理城市和乡村的红绿灯系统;使按照预定速度行驶的运输车辆,能够在城市和乡村的道路运行中一路畅通。


背景技术:

3.本发明任务是采用网络互联技术与计算机技术等,组建现代统一的有效性和可靠性的交通智能网。它采用互联网自动控制技术,使按照规定速度行驶的运输车辆,能够在城市和乡村道路的各个交叉路口上避免遇到红灯,而畅通无阻。
4.当前城市和乡村的交叉路口上的红绿灯控制技术,以各个交叉路口的红绿灯系统为各个单独的系统。各个交叉路口的红绿灯系统之间没有互相联系。一个交叉路口的红绿灯系统,只能指挥该路口的运输车辆的通行;而没有把其前、后、左、右的各个交叉路口的红绿灯系统联系在一起;没有通过互联网计算,控制整片地区的各个交叉路口的红绿灯系统的交通运行情况。现有的城市和乡村的交通控制,没有涉及其他交叉路口层面的红绿灯系统。因此,现有的红绿灯系统,达不到使城市或乡村的整个区域的各个交叉路口获得最佳的汽车通行目的。


技术实现要素:

5.本发明任务是采用互联网技术,控制任意一个城市或乡村的各条交通道路的交叉路口的红绿灯系统,将整个区域的交叉路口的红绿灯控制系统,通过互联网互相连接而构成交通智能网;指挥各个交叉路口的汽车避开红灯;一路畅通。
6.交通智能网把城市或乡村中各条道路的各个交叉路口的红绿灯控制系统联系在一起;通过互联网,控制整片地区的各条道路的各个交叉路口的红绿灯系统的运行,控制各条道路交叉路口的红绿灯;使交通运输汽车在城市或乡村的整个区域的各个交叉路口能够避免红灯,而获得最佳的汽车通行目的。《物理公理化》是本发明“一种采用互联网控制城市各交叉路口交通的智能网”的基础理论。我们定义了惯性系、模态、真静系、漂、份额联和自旋等。粒子本性的两个物理定律,阐明漂的特点和能量或动量或角动量的平均值守恒。物体本质的两个物理定律,揭示物体模态和吸引规律。粒子出入理论推导局域规范原理。我们尝试使物理公理化。1.引言我们除新定义的物理概念外,其他概念没有改变。物理公理化的基本物理量是时间、长度和力。质量分为准确定义:原质、模态和象征。真静系和份额联分别是绝对时空和波函数的物理意义。
粒子相对任何惯性系漂速为某个常量。光子漂速为光速。粒子的出入理论探求四力的统一规律。微观物理的粒子本性两定律开创的新微观物理,抛弃量子、隐变量、波粒二象性和波函数坍塌。宏观物理的物体本质两定律开创的新宏观物理,抛弃以太、引力质量、洛伦兹变换和时空弯曲等。2.物理概念的新定义和新的物理概念2.1定义:外合力为零时相对宇宙微波背景做惯性运动且时间均匀流逝的系统,称为惯性系。定义:惯性系中作用于物体、使它无新旋转的两个不同方向外力的交点,称为物体的质点。定义:物质的数量,称为原质。微观世界中的物体,称为粒子。定义:惯性系中时间t,物体质点所受力f对加速度a的变化率df/da,称为物体的模态m。即:m(t)=df(t)/da(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)定义:惯性系中物体动量p对其速度v的变化率dp(t)/dv(t),称为物体的象征b(t)。定义:瞬间存在的正、反粒子对,称为虚粒子。物体象征创生和湮灭虚粒子的力,称为吸引。定义:两物体相对于惯性系处于静止状态且距离相同时,其中吸引最小的惯性系,称为真静系。定义:真静系中物体的象征,称为物体的吸引载。方向为吸引方向的吸引载,称为吸引载矢。定义:单位吸引载的两个物体离开单位长度时在它们的连线方向的吸引力,称为吸引常量。定义:惯性系中某时刻作为零时间、以此时的粒子质点为原点且其速度方向为z轴、与x轴和y轴形成的右手直角坐标系,称为粒子坐标系。其中起点为原点而终点为点r的矢量,称为径矢r。定义:粒子的坐标系中,通过点r并且分别平行于x轴和y轴的单位长度相同的实轴和虚轴所形成的复平面,称为粒子的点r的矢量面。定义:点r的矢量面中时刻t,用复数a exp(iθ)表示的粒子物理矢量,称为粒子的抖动s。s(r,t)=a(r,t)exp[iθ(r,t)]≠0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中实函数θ(r,t),称为粒子的相位。函数a(r,t)>0,称为粒子的振幅。定义:粒子的抖动的有限的定义域,称为抖动的域ω。体积的微分为:dτ=dr=dx dy dz。定义:时间t粒子抖动s或它们线性叠加∑
n=1kcn
sn的长度,称为粒子或多粒子的尺度度或
定义:粒子抖动的相位θ对时间t的偏导数称为点r时间t的粒子角频率ω(r,t)。定义:方向为点r的粒子抖动的相位的切线方向、大小为该相位θ对径矢r的偏导数的矢量,称为时间t在点r的粒子的相数k(r,t)。定义:角频率ω和相数k为常量且相位为[k
·
r-ωt
±
φπ/2]的粒子抖动,称为粒子的谐音。ξ(r,t)=a(r,t)exp[i(k
·
r-ωt
±
φπ/2)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中φ=0,1,2,3或4,称为粒子的性状。
±
φπ/2,称为粒子的初相位。π是圆周率。定义:粒子的谐音ξ(r,t)除以其尺度,称为粒子的漂ψ(r,t)。它的定义域为ω。从(3)式得,谐音的尺度又从(4)式得漂:其中漂振幅:η(r,t)=a(r,t)/|[∫
ω
ξ*(r,t)ξ(r,t)dτ]
1/2
|
ꢀꢀꢀꢀ
(6)定义:时间t,漂相位相差2π的距离,称为漂长。点r的漂相位变化2π的时间,称为漂周期。定义:以几率出现粒子漂中不能测量的粒子,称为该粒子的隐粒子。它的漂,称为粒子的子漂。定义:时间t,相位θ的漂的终点构成的曲面,称为粒子的漂-面θ。最前面漂-面,称为漂前。定义:漂-面θ中,径矢r(θ,t)对时间的变化率dr/dt,称为漂-面θ中粒子漂速v(θ,t)。定义:惯性系中光子漂速,称为光速c。其中物体速度v和光速之比,称为物体的速比λ。定义:真静系中衰变粒子数的变化率-dn(t)/dt除以总粒子数n(t),称为物质衰变常数μ。定义:物体弹力f与其相反方向的形变量x之比,称为劲度常量k(即胡克定律f=-k
·
x)。2.2定义:光子的角频率ω和其能量e之比,称为漂-粒常量b(b=ω/e=2π/普朗克常量)。定义:粒子固有值为[(φ/2+1)φ/2]
1/2
/b的角动量类矢量,称为粒子自旋σ(φ为粒子性状)。定义:粒子的自旋方向与粒子坐标系z轴的夹角为(-φ/2+ns)/b(弧度)之一的物理标量,称为粒子的切触σz(即自旋第三分量)。该ns=0,1,

,或φ,称为粒子的磁数。其中z轴方向与自旋在该z轴的投影方向相同或相反,则该切触σz为正值或负值。定义:切触σz为正值或负值的粒子,称为右旋或左旋的粒子。定义:漂-粒常量b、粒子的动量、能量和切触的组合量b[p
·
r-et+πσz],称为粒子的势头。定义:系统中ψn漂的数量的正平方根,称为ψn漂的根rn。漂总数正平方根,称为漂总根rd。定义:ψn漂的根rn乘以该ψn漂,称为该ψn漂的份额:rnψn≡rn(r,t)ψn(r,t)。
定义:系统中各ψn漂的份额相加,称为份额联φ。份额联中的漂集合{ψn},称为系统的漂集。φ(r,t)=∑
n=1krn
(r,t)ψn(r,t)。其中n=1,2

,k(可为无穷大)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)定义:份额联φ除以其多粒子的尺度称为单位份额联。即:其中以下w代表任意一个不包括时间的物理量。规定:w
n-1<wn。定义:系统中任意一种物理量w都在有限区间[w1,wj]。把它分成j个平均区间(w
n-1
,wn];n=1,
…ꢀ
j,w0=w
1-(w
j-w1)/(j-1)。当j

∞,(w
n-1
,wn]称为离散或连续的物理量wn。定义:惯性系中时间t的粒子系统,离散或连续物理量wn的粒子,称为时间t的w
n-粒子。定义:系统中w
n-粒子数量(或总粒子数)的正平方根,称为w
n-粒子根r
wn
(或粒子总根rw)。wn‑ꢀ
粒子根r
wn
除以粒子总根rw,称为w
n-粒子的定额ρ
wn
≡ρ(wn,t)=r
wn
(wn,t)/rw。定义:w
n-粒子定额ρ
wn
乘以其ψn漂,称为w
n-粒子的动态ξn≡ξ(wn,t)=ρ(wn,t)ψn。定义:性状φ是奇数的粒子,称为实子(费米子)。性状φ是偶数的粒子,称为空子(玻色子)。定义:名称和自旋都相同的实子或空子,称为同名实子或同名空子。定义:仅把w
m-粒子的数量am变为
±am1/2
(a
m-1)的符号,称为w
m-粒子的湮灭符号
ǎm。定义:仅把w
m-粒子数量am变为(am+1)
1/2
(am+1)的符号,称为w
m-粒子的产生符号
ǎ
+m
。定义:作用系统粒子的漂等于其物理量wn乘以其漂的运算符号称为物理量w的物理算符。定义:粒子漂相位的单项式中两物理量,称为共轭物理量。它们的物理算符称为共轭物理算符。定义:初相位φπ/2变为零的粒子的漂ψ,称为粒子的简漂ψ’(r,t)。2.3定义:n维正交复坐标系中,元素为ψm漂旋转的矩阵[lm]n×n的群,称为漂的群su(n)。定义:能够线性构成su(n)中各元素的最小数量的矩阵组[lm/n]n×n,称为基本矩阵[τm]n×n。n=1或2或3。m=1,2,

,y。因su(n)有单位矩阵。故基本矩阵数量y=max(n
2-1,1)。定义:结构常数λ
abc
为:下标两符号相同,值为零;下标循环排列,值为1;否则,值为-1。定义:满足对易关系[τ
ma
,τ
mb
]=iλ
abc
τ
mc
的基本矩阵τm,称为生成元。a、b、c=1,

y。定义:两粒子产生和湮灭虚空子的现象,称为粒子出入。研究它的规律,称为粒子的出入理论。定义:两粒子产生和湮灭虚空子的几率密度为0.219或精细结构常量或4.38
×
10-5
的粒子出入,称为强或电或弱的相互作用。该几率密度的正平方根,称为粒子的强载gs或电
载ge或弱载gw。定义:振幅为强载gs或电载ge或弱载gw的粒子抖动,称为粒子强载矢gs或电载矢ge或弱载矢gw。即(其中k=s或e或w)。反粒子的载是-gs或-ge或-gw。定义:参与强或电或弱或吸引作用的虚空子,分别称为胶子或虚光子或虚弱子或吸子。定义:两粒子的载矢g和g创生和湮灭虚空子而产生的作用力,称为粒子的载力f(t)。定义:点r单位载1/g受到载矢g的载力f,称为载矢g的载强度ε(r,t)=f(r,t)/g。定义:载矢g使载g从无穷(势能=0)到点r的负功,称为载矢g作用在载g的载势能-h(r)。定义:载矢g作用在点r的单位载1/g的载势能-h(r)/g,称为载矢g的标量势-a(r)。定义:载矢g作用在点r的单位载1/g的载动量p
l
(r)/g,称为载矢g的矢量势q(r)。定义:各种w
m-粒子的漂相位[θm]除以载g乘以相应生成元[τm],称为w
m-粒子的涡动矩阵定义:各种w
m-粒子的涡动乘以其相数称为这些w
m-粒子的结果[qm]。3.粒子的两个基本定律建立了取代量子论的微观物理学漂(横波之一)取代了物质波。根据漂速的定义,有:漂速漂速定理:相对于任何惯性参考物,任何粒子的漂速是某个常量(它的角频率除以它的相数)。从(4)、(5)、(6)和(8)式,可得粒子的谐音方程为:算符定理1:物理算符作用于粒子的谐音(包括漂)等于其相应的物理值乘以该谐音。推论1:粒子的物理量只能是它的漂方程的特征值。设两个粒子的谐音分别为ξm和ξn。它们的尺度分别为和它们的漂,分别为ψm和ψn。从(5)和(6)式得:和又从(11)式得:所以从(11)式得:由于ψn漂的根rn为实数常量。由(7)和(8),同理可以得到:为实数常量。由(7)和(8),同理可以得到:
推论2:作用于份额联(包括漂)的物理算符,是自共轭(即厄米)和线性的算符。假设物理值分别为和的两个粒子的谐音,分别为ξm和ξn。从(11)式可得:从(11)和(12)式可得:从(14)和(15)式得:从(3)、(4)、(5)、(6)和(16)式得:当∫
ω
ξ*mξndτ=∫
ωam2
(r,t)dτ。否则为零。
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)当∫
ω
ψ*m(r,t)ψn(r,t)dτ=1。否则为零。
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)漂的性质定理1:定义域分别为粒子坐标系的各个坐标轴上[-l/2,l/2]的粒子的漂为:ψ(r,t)=l-3/2
exp(i[k
·
r-ωt
±
φπ/2])
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)从(3)、(7)和(18)式得,份额联的尺度为:尺度定理:任何系统中,任何一个份额联的尺度平方是漂(或粒子)的总数量r
2d
(或r
2w
)。从单位份额联(类似于归一化波函数)的定义和(20)式,得:从粒子事件的概率意义及其作用方式,可得:几率和的定理:粒子事件以各种同等方式发生的几率是每种方式的粒子的漂之和的绝对值平方。几率积的定理:粒子事件以系列相继步骤发生的几率是每个步骤的粒子的漂之积的绝对值平方。3.1粒子本性第一定律(或公理):粒子的漂振幅为其位置几率密度正平方根,漂相位为其势头。即:振幅η(r,t)=|p
1/2
(r,t)|>0;相位(k
·
r-ωt
±
φπ/2)=b(p
·
r-et+σzπ)。其中p(r,t)是粒子位置的几率密度。b是漂-粒常量。由式(5)可知,具有动量p、能量e和切触σz的任意粒子的漂为:ψ(r,t)=η(r,t)exp{i[k
·
r-ωt
±
φπ/2]}==|p
1/2
(r,t)|exp{ib[p
·
r-et+πσz]}
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)由于漂的定义域中具有无穷数量的位置r和时间t。所以,漂的性质定理2:ω=be和k=bp和
±
φ=2bσzꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)普朗克的假设和德布罗意公式,都是漂的性质定理2的特例。根据漂和子漂的定义以及粒子本性第一定律,可得:漂的性质定理3:漂是无原质、无模态、无能量、平方可积的周期性和叠加性的粒子物理矢量。粒子和它的隐粒子的物理量(包括它们位置的几率密度)相同。所以,从子漂的定
义可得:子漂定理:粒子的子漂的振幅、角频率、相数和初相位,与该粒子的漂中对应物理量相同。根据漂的性质定理3、子漂定理和漂-面的定义,可得:漂-面定理:子漂叠加构成新漂;相位相同的子漂的包络面构成新的漂-面(惠更斯-菲涅耳原理)。从exp[
±
i(φ/2)π]=exp[
±
i(φ/2)(π+4π/φ)]和(22)式,可得,漂不变定理:围绕粒子坐标系原点,粒子的漂旋转弧度为4π除以其性状φ;则该漂不变。从(22)式得:|ψ(r,t)|2=ψ*(r,t)ψ(r,t)=p(r,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)漂的性质定理4:任意粒子的漂的绝对值平方是它的位置的几率密度(替代玻恩统计解释)。多缝干涉实验:每个粒子在每个缝的子漂,通过狭缝后相互干涉。该粒子随机穿过其中一个狭缝。如果狭缝后添加观测仪。则每个缝的子漂,受观测仪影响,不会相互干涉,就没有干涉图像。光延迟选择实验:每个光子的两个子漂,分别沿着实验设备中两条路径传播。光子只能沿着其中一条路径跃迁。如果该两个子漂,重新汇合互相干涉就有干涉图像。否则该两个子漂,不能干涉。漂振幅最大的断面,称为漂腹。漂振幅为零的断面,称为漂节。节点不移动的漂,称为驻漂。推论3:在氢原子的最小半径的驻漂中,电子的平均的速比是精细结构常数。驻漂定理:驻漂中电子的平均能量和动量没有变化。所以,该电子不发射能量体(光子)。电子的漂就是“电子云”。原子定理:各电子的漂相互作用,形成各种形式的原子。用归纳法,从粒子本性第一定律、尺度定理、推论3和(7)式可证,份额联定理1:单位份额联是有界、单值、连续、平方可积的(否则其尺度没有物理意义)。根据w-粒子的动态(即量子论中表象)的定义、尺度定理和(18)式,可得:|ξ(wn,t)|2=|ρ
wn
ψn|2=|r
wn
ψn/rwψ2=r
2wn
/r
2w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)漂的性质定理5:w
n-粒子的动态绝对值平方,是系统中w
n-粒子数量与总粒子数量之比。漂的性质定理6(相位对称定理):系统中粒子的漂相位变化不改变其中w
n-粒子的数量几率。从(18)和(21)式:推论4(或漂几率定理):单位份额联中漂相位变化不改变ψn漂的数量与漂总数之比(ψn几率)。
从(21)式得:令粒子动态之和为:ξ(w)≡∑
n=1k
ξ(wn,t)=∑
n=1k
ρ(wn,t)ψn(r,t)设w和v为一对共轭物理量。可得:一对共轭物理量。可得:漂的性质定理7:系统中单位份额联和粒子动态之和ξ(w),互为傅里叶变换。设cj为任意复常数。在时间t,w
jn-粒子的ψ
jn
漂的根为r
jn
。从(7)式得,系统中第j个份额联为:φj=∑
n=1k(j)rjn
ψ
jn
(j=1,2,

,m;n=1,

,k(j))其中k(j)为第j个份额联φj中各种类型的w
jn-粒子的总数。从(8)式得,算符定理2:作用于份额联的物理算符是厄米的和线性的算符。设复数常量:份额φj=r
jn
η
jn
exp[iθ
jn
(r,t)]。粒子的漂:ψ
jn
=η
jn
exp[iθ
jn
(r,t)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)则设份额联φ’j
=cjφj。则φj和φ’j
中的漂的集合,都为{ψ
jn
}。φ’j
的尺度为:单位份额联为:份额联定理2:份额联乘以复常数不改变其中w
n-粒子的定额(或w
n-粒子数的几率)。推论5(数学归纳法可证明):系统中份额联φj线性叠加∑
jmcj
φj,不改变w
j-粒子的定额。份额联定理3(叠加原理):系统中份额联的线性叠加不改变w
n-粒子数与总粒子数之比。3.1.1从物理算符的定义、推论1、推论2、算符定理1和算符定理2,可得:算符定理3:每种物理量对应于一个线性的和厄米的物理算符(即量子论的算符公理)。系统各w-粒子的漂ψn为基矢。它们的动态组成列矩阵。它们物理量组成线性厄米矩阵[wnk]。其中推论6:w-粒子的物理量形成线性厄米矩阵、它的动态形成列矩阵;则漂方程变为矩阵方程。3.1.2把(27)式两边的左边,分别乘漂ψ*n(r,t),并在漂畴(ω)积分。又从(18)式得:
即:从(8)式得:从定额的定义、(34)和(35)式,得物理量w平均值:物理平均定理:粒子系的平均物理量为(即量子论平均值公理)。3.1.3系统中把每个粒子和它的漂ψ
nj
视为一个分系统。每个分系统中,单位份额联:并且平均值《w
nj
》=w
nj
。从物理平均定理、(8)和(36)式得,每个分系统都有:被积分的函数的左边分别乘ψ
nj
,可得:物理算符和物理值,与被积分函数和其自变量范围无关。得:算符定理4:每个粒子的物理量只能是它的相应物理算符的本征值(即量子论的测量公理)。3.1.4系统中,令不同w
n-粒子的两个动态集合,分别为{ξa(w
an
,t)}和{ξb(w
bn
,t)}。它们的定额集合,分别为{ρa(w
an
,t)}和{ρb(w
bn
,t)}。它们的漂的集合,分别为{ψn}和从(27)式得:和设单位份额联又从上式得:把上式两边的左边,分别乘并在漂畴(ω)中积分。又从(18)式得:ρb(w
bj
,t)=∑
n=1kwjn
ρa(w
an
,t)。其中物理量wb的矩阵的元素:推论7:w-粒子动态从{ξa(w
an
)}转变为{ξb(w
bj
)}。物理量矩阵[w]转变为[w’]=[s
+
][w][s]。其中幺正矩阵[s]的元素为:推论8:系统中w-粒子的动态,能从一种转变为另一种。3.1.5假设系统的漂的集合为{ψn}。满足份额联定理1的复函数为φ(r,t)。从(3)式得它的尺度为:它的单位份额联为从(29)式得,每种w
n-粒子的动态ξ(wn,t)。其绝对值是w
n-粒子的定额ρn。
从(27)式得:复函数φ可展开为w
n-粒子的漂的线性叠加。份额联定理4:满足份额联定理1的复函数,可表示为系统中w
n-粒子的漂的线性叠加。3.1.6假设漂ψ1(r1),

,ψj(rj)形成的份额联为ζ(r1,

,rj)。从几率积的定理可得,两个粒子的份额联:|ζ(r1,r2)|2=|ψ1(r1)|2|ψ2(r2)|2或|ζ(r2,r1)|2=|ψ1(r2)|2|ψ2(r1)|2则ζ(r1,r2)=
±
ψ1(r1)ψ2(r2)或ζ(r2,r1)=
±
ψ1(r2)ψ2(r1)
ꢀꢀꢀꢀ
(37)因为粒子的性状φ=0,1,2,3或4。所以,从简漂的定义、(22)和(37)式得,两个粒子的份额联ζ为以下四种之一:ζ1≡ζ1(r1,r2)=ψ
’1(r1)exp(
±
iφπ/2)ψ
’2(r2)exp(干iφπ/2)或ζ2(r2,r1)=ζ1ζ3≡ζ3(r1,r2)=ψ
’1(r1)exp(
±
iφπ/2)ψ
’2(r2)exp(
±
iφπ/2)或ζ4(r2,r1)=
±
ζ3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(38)3.1.6.1任意实子的性状:φ=1或3。从(38)式,两个同名实子的初相位分别为φπ/2和-φπ/2的份额联为:ζ1(r1,r2)=ζ2(r2,r1)=ψ
’1(r1)ψ
’2(r2)从(38)式,两个同名实子的初相位都为φπ/2或-φπ/2的份额联为:ζ3(r1,r2)=ζ4(r2,r1)=-ψ
’1(r2)ψ
’2(r1)。两个粒子的份额联ζ1(或ζ2)和份额联ζ3(或ζ4)出现的几率相同。从几率和的定理,可得φ’a

±

’1(r1)ψ
’2(r2)-ψ
’1(r2)ψ
’2(r1)]。该份额联的尺度为2
1/2
。φ’a
乘以或得两个同名实子的单位份额联为:3.1.6.2任意空子的性状:φ=0,2或4。同理可得,两个同名空子的单位份额联为:从(39)和(40)式,采用数学归纳法可证明:份额联定理5:系统中同名实子或同名空子的单位份额联是反对称的或对称的复函数。3.1.6.3从(39)和(40)式,采用数学归纳法可证明:全同粒子定理:系统中同名实子或空子交换,单位份额联乘以-1或1(即量子论全同性公理)。3.1.6.4两个全同实子ψ1(r2)ψ2(r1)=-ψ1(r1)ψ2(r2)。从(39)式,单位份额联为零漂。实子不相容定理:一定范围的时间和空间中,最多只能有一个实子(替代泡利不相容原理)。两个全同空子:ψ1(r2)ψ2(r1)=ψ1(r1)ψ2(r2)。从(40)式得,单位份额联可以证明,
空子相容定理:一定范围的时间和空间中,可以有任意数量的全同空子。3.1.7为简便,把w
m-粒子的漂ψm(r,t)=ηmexp[ib(pm·r‑‑em
t+σmπ)]记为

wm>。其中wm为漂的相位中任意一个物理值。令am为w
m-粒子数。粒子份额

|a
m1/2
|wm>≡|a
m1/2
|ψm(r,t)。从湮灭符号和产生符号的定义,可得:
ǎ
mam

|a
m1/2
|wm>=
±
|a
m1/2
|(a
m-1)

|a
m1/2
|wm>
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(41)
ǎ
+mam

|(am+1)
1/2
|wm>=|(am+1)
1/2
|(am+1)

|(am+1)
1/2
|wm>
ꢀꢀꢀꢀ
(42)空子或实子的份额

|a
m1/2
|wm>为对称或反对称的复函数。它在(41)式取正号或负号。得:
ǎ
+m
ǎm[am↑
|a
m1/2
|wm>]=
ǎ
+m
[
±
|a
m1/2
|(a
m-1)

|a
m1/2
|wm>]=
±am
[am↑
|a
m1/2
|wm>]。数量算符定理1:先湮灭符号后产生符号的指令,是w-粒子的数量am的物理算符。同理可得:
ǎmǎ
+m
[am↑
|(am+1)
1/2
wm>]=(am+1)[am↑
|(am+1)
1/2
wm>]。数量算符定理2:先产生符号后湮灭符号的指令,是w-粒子的数量am和1之和的物理算符。3.1.8令δ是kronecker符号。从(41)和(42)式可得:对易关系:实子只满足对易关系[
ǎ
m1

ǎ
+m2
]=-δ
12
。空子只满足反对易关系[
ǎ
m1

ǎ
+m2
]+=δ
12
。3.1.9系统中粒子可观测的物理量的方差为:根据对易关系,可推导:(或(替代海森伯不确定原理)。共轭定理:两个共轭物理量(或物理算符)的标准差之积(或)不小于1/2b。3.1.10设光偏振器偏振方向与光子的漂的夹角为υ。则该光子在偏振方向的漂振幅是ηcosυ。光偏振定理:光子的位置能够通过偏振片的几率为η2cos2υ(根据粒子性质第一定律)。3.1.11具有磁矩的粒子所受的力与其自旋的垂直分量成正比。当它们穿过垂直方向的非均匀磁场,被分割成上下两束。同理,具有磁矩的上下两束粒子分别穿过水平方向磁场,都分成左右两束。3.2粒子本性第二定律(或公理):惯性系中粒子的总能量、总动量或总角动量的平均值守恒。根据w
n-粒子的定额的定义和(18)式可得,物理量w的平均值为:《w》=∑
n=1k
ρ*(wn,t)wnρ(wn,t)=∑
n=1k
ξ*(wn,t)wnξ(wn,t)
ꢀꢀꢀ
(43)径矢r、能量e、动量p、势能u的物理算符分别为p、本征值分别为3.2.1当粒子的位置在点r时,它的本征值为即因为粒子的漂满足:它对任意时空点都成立。则所以,3.2.2令w-粒子的动量为pn,其漂为ψn=ηnexp[ib(pnr-et+πσz)];得
又根据(18)、(27)、(34)、(35)和(43)式,可得动量平均值:从(36)式得:从(45)和(46)式得:被积函数的左边乘,右边乘以得:(47)式中两边被积函数是物理算符,与积分的自变量和范围无关。可得,动量算符:从(48)式可得:3.2.3同理,能量算符:和3.2.4从(44)和(48)式得,推论9:角动量算符3.2.5从(36)式得势能u的平均值:3.2.6从(44)和(48)式得:推论10:对易关系式3.2.7低速粒子系统(包含单粒子)的能量:e=p2/(2m)+u。从粒子本性第二定律得,它们的总能量平均值:设单位份额联为把(36)代入(53)式,得:各个被积函数的左边乘得:把(27)和(35)代入(54)式,又从(35)、(49)、(50)和(51)式得:又从(35)式,得:
把(49)、(50)和(51)代入(55)式之后,又从(27)式,得:上式的各个被积函数的右边分别乘以可得:(56)式称为低速漂方程。当系统:时,(56)式为薛定谔方程(即量子论的波动方程公理)。3.3推论11:物体中每个粒子某物理量减去其平均值,可相互抵消。所以物体没有微观特征。从两个粒子本性定律可得,薛定谔的猫和epr解释错误。3.4粒子本性二大定律以严格逻辑建立新微观物理学,剔除位移电流、纠缠和场量子化等。4.物体的两个基本定律建立了取代相对论的宏观物理学动量的定义为dp(t)=d[m(t)v(t)]。我们撤销它的另一定义dp(t)=f(t)dt。从公式(1)得,惯性系中模态:m(t)=df(t)/da(t)(牛顿第二定律)。如果f=0。则a=0。不受力的物体处于静止或匀速直线运动状态(牛顿第一定律)。两物体的外力不变;则它们之间作用力只能是绝对值相同、方向相反的作用力(牛顿第三定律)。惯性系中静止物体的模态,称为它的静模态m0。物体运动所产生的模态,称为其动模态mm。物体的静模态m0引起的动量m0v,称为静动量p0。其动模态mm的动量mmv,称为动动量pm。物体的静模态m0引起的能量,称为其静能量e0。其动模态mm的能量,称为其动能量em。物体的总模态m=m0+mm。总动量p=p0+pm。总能量e=e0+emꢀꢀꢀꢀꢀ
(57)物体总模态平方减去其静模态平方的正平方根,称为物体的纯模态m
p
。m
p
=|(m
2-m
02
)
1/2
|。物体纯模态m
p
引起的动量m
p
c,称为纯动量p
p
。纯动量p
p
引起的能量p
p
c,称为纯能量e
p
。4.1物体本质第一定律(或公理):真静系中物体总模态对其速比的变化率为总模态乘以速比。令m(λ)表示在真静系中速比为λ的物体总模态。当λ=0时,真静系中物体静模态为m0。则:dm(λ)/dλ=m(λ)λ可得真静系中物体的总模态:m(λ)=m0exp(λ2/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(58)在真静系中,物体本质第一定律的模态-速度公式为:m(λ)/m0=1+λ2/2+λ4/(2!22)+λ6/(3!23)+

在惯性系中,狭义相对论的质量-速度公式为:m(λ)/m0=1+λ2/2+3λ4/(2!22)+3
×
5λ6/(3!23)+

推论12:速比平方精度内,物体本质第一定律的模态-速度公式和相对论的质量-速度公式相同。微分:dexp[v
·
v/2c2]=exp[v
·
v/2c2]d(v
·
w2c2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(59)其中v为真静系中物体的速度。微分:d(v
·
v/2)=(dv
·
v+v
·
dv)/2=v
·
dv又从(1)、(58)和(59)式得,真静系中物体的动能量em的微分:dem=f
·
vdt=mv
·
dv==mc2d(v
·
v/2c2)==m0c2exp[v
·
v/2c2]d(v
·
w2c2)==m0c2dexp[v
·
v/2c2]==d[m0c2exp(v2/2c2)]==d[mc2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(60)令m0为物体静止时模态。则em=(m0+mm)c2+x。由于mm=0。则em=0。有:x=-m0c2。从(57)和(60)式:em=mc
2-m0c2=e-e0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(61)如果m0=0。则e0=0。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(62)从(61)和(62)式得总能量:e=mc2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(63)从(61)和(63)式得静能量:e0=m0c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(64)从(57)、(63)和(64)式得动能量:em=mmc2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(65)从(58)、(63)、(64)和(65)式得,物体速度定理:真静系中速度v物体的模态、能量或动量是其静止态的exp[v2/(2c2)]倍。模态和能量定理:物体的静能量和静模态、或动能量和动模态、或总能量和总模态之比为c2。4.1.1从(58)和(63)式得,真静系中速度v物体的总能量:e=mc2=m0c2exp(v2/2c2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(66)总模态的平方:m2=(m0+mm)2=m
02
+m
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(67)从(66)和(67)式,得真静系中有:m2c4=(m0c2)2+(m
p
c2)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(68)总能量定理:e=
±
(m
02
c4+p
p2
c2)
1/2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(69)4.1.2在不混淆时,可将纯动量p
p
记为p。则纯能量e
p2
=p2c2。从(69)式,真静系中有:e2=m
02
c4+p2c2=e
02
+e
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(70)能量平方定理:粒子的静能量平方和它的纯能量平方之和,是它的总能量平方。4.1.3 w
n-粒子的定额为βn、其静质量为m
0n
的静能量:e
0n
=β
nm0n
c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(71)它的定额为αn的动能量:emn
=αn·epn
=αn·
pnc(分量α
ni
、p
ni
,i=1,2,3)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(72)物理算符pn、αn、m
0n
、βn等价于推论6的线性厄米矩阵[p
ni
],[α
ni
](i=1,2,3),[m
0n
]和[βn]。从(57)、(71)和(72)式得它们总能量:e=cα
·
p+βm0c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(73)又从(70)、(73)式得:[αi][αi]=[β][β]=单位矩阵[i];反对易[cαi·
pi,βm0c2]
+
=δ
12
。对于物质:定额αi和β为二阶泡利矩阵。对于物质和反物质:定额αi和β为四阶狄拉克矩阵。设系统中的载势能为u(r,t)。又从粒子本性第二定律和(73)式得,粒子的平均能量方程:粒子的漂和单位份额联,分别为ψn(r,t)和根据(36)式和上式,同样可得:其中四个单位份额联的列矩阵:把(74)式被积分函数的左边分别乘又从(27)、(35)、(49)、(50)和(51)式,可得:又从(27)、(35)、(49)、(50)和(51)式,可得:把(49)、(50)和(51)式代入(76)式,又从(27)式得:(77)式右边分别乘以得漂方程为:方程的解是性状为1的实子的份额联。(78)式.称为实子的漂方程(即拓展的狄拉克方程)。4.1.4空子的静能量e0=m0c2,纯能量e
p
=pc。它们满足(57)和(70)式。用4.1.3节中相同方法,同样可得空子的漂方程为:方程的解是性状为0的空子的份额联。其中c为光速。上式称为零自旋漂方程(即拓展的克莱因-戈登方程)。空子定理:相对于任何惯性系,空子的漂速为真空中光速c。4.1.5光子做不连续的跃迁运动。光子的漂速是真空光速。光子的漂速和系统中物体的速度是不同种类的速度。在相对论中,把它们相加是不正确的。根据漂速定理和粒子本性第一定律,可得:光速c=光子的漂速c=光子的角频率/它的相数=光子的能量e/它的动量p。
光速定理:相对于惯性系和其中匀速运动观察者,真空中光子漂速为常量c(相对论原理之一)。从上式可得,系统的总能量平方为:e2=p2c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(80)从(79)式得:方程的解是性状为2的空子的份额联。式(81)称为壹自旋漂方程(即拓展的proca方程)。光子无原质,有模态和能量等。取代“电磁波”的光子的漂,无原质、无模态、无能量等。所以,粒子速度定理:力可以改变任意粒子(包括光子)的运动速度(包括方向),不能改变粒子漂速。任何惯性系中光子(或吸子)的漂速相同。也就是说,它只能在其自旋方向以光速运动。所以,切触定理:光子(或吸子)的切触σz只能是
±
1/b(或
±
2/b)之一。4.1.6满足粒子本性第二定律的漂方程(例如(56)、(78)、(79)、(81)式)的解为份额联。其中,每个粒子的位置几率密度可以不同。但它们的位置分布的几率保持不变。各种w
m-粒子位置的几率密度之和为一。所以漂方程的解,应当为单位份额联。漂方程必须满足粒子本性第二定律。否则它在自然界不存在。漂方程存在定理:由粒子本性第二定律推导的漂方程,必然有单位份额联的解。4.1.7真静系中,从衰变常数μ的定义得:dn(t)/dt=-μn(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(82)真静系中时间t,静物体的总模态为mr(t)。其中每个粒子的总模态为常量mr。粒子数nr(t)=mr(t)/mr。从(82)式,可得:d[mr(t)]/dt=-μrmr(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(83)设时间t速度v物体的总模态为mv(t)。其中每个粒子的总模态为常量mv。同理可得:d[mv(t)]/dt=-μ
vmv
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(84)又从(82)式得,衰变常数都是常数,与粒子的速度无关。即:d[mv]/dt=d[mr]/dt。又从(83)和(84)式得:μrmr=μ
vmv
。从(58)式得:mv=mrexp(v2/(2c2))。粒子平均时间(寿命)t=1/μ。令静止粒子寿命为tr。速度v的粒子寿命为tv。可得:
它大于相对论计算的加速度-gam/r2为:δa=gam(v2/c2)/r2|v|=|(δar2c2/gam)
1/2
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(94)根据(23)和(63)式得,粒子的总能量e和总模态m的关系为:m=ω/(bc2)=e/c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(95)又从(89)式,光子的吸引载:1=2m=2ω/(bc2)=2e/c2ꢀꢀꢀꢀꢀ
(96)从(93)式,可得:fa=-galm(1+v2/c2)r/r3==-galm0exp[v2/(2c2)](1+v2/c2)r/r3==-galm0r/r
3-[3v2/(2c2)]galm0r/r
3-[5v4/(8c4)]galm0r/r3+
…ꢀꢀꢀꢀ
(97)吸引常量ga≈牛顿引力常量gn=6.6726
×
10-20
km3/kg
·
s2。太阳的吸引载l≈其静模态m0(=1.99
×
10
30
kg)。推论13:经典引力≤物体本质第二定律的吸引≤广义相对论的引力。4.2.1 1998年9月26日,英国《经济学家》周刊“一个奇特的宇宙现象”报道:先驱者10号、11号、尤利西斯号和伽利略号等航天器的加速度,比广义相对论计算的多|δa|=8
×
10-8
cm/s2。航天器的额外加速度|δa|是相对论轨道计算中它相对于真静系的缺少的加速度。航天器绕太阳平均半径r=1.49
×
108km。从(94)式得,航天器相对于真静系的速度:|v|=|[|δa|r2c2/gam0]
1/2
|=|[8
×
1.492×
2.9982×
103/(6.6726
×
1.99)]
1/2
|=109.6km/s。航天器在垂直太阳运动方向的速度分量相抵消。太阳系中物体相对真静系的平均速度都相同。我们预言:太阳系相对于真静系的速度为109.6km/s。光速为299800km/s。地球相对真静系的速度为109.6km/s。因此,地球近似于真静系。设gn为地球上测量的牛顿引力常量。ga为本文定义的吸引常量。则ga=gn/(1+109.62/2998002)2=0.99999973271gn=6.672598
×
10-20
km3/kg
·
s2μ介子产生于地球高空并飞向地球。因为地球接近真静系。它的运动近似为相对真静系的运动。根据寿命定理得,速度v的μ介子的平均寿命是其平均静止寿命的exp[v2/(2c2)]倍。设孪生子a驾驶航天器以速度v=0.99c做匀速直线运动。飞船飞行很长时间后,调头并继续以速度 v作匀速直线运动,飞回地球的孪生子b处。因为地球接近真静系。所以孪生子a更年轻。4.2.2模态m、吸引载l、半径r的星球与地球相距r。星球的光子到达地球的总能量变化为:
δe=gall/r-gall/r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(98)另外从(23)式得,光子的总能量变化为:δe=δω/b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(99)其中r远远小于r。采用标量计算。从(96)、(98)和(99)式得,吸引红移为:δω/ω=2gal/(c2r)-2gal/(c2r)≈2gal/(c2r)≈2gam/(c2r)
ꢀꢀꢀ
(100)(100)式是相对论的引力红移公式gam/(c2r)的两倍。如果采用(100)式的光谱吸引红移。则:有的星球的光谱是蓝移,有的星球的光谱是红移。这否定宇宙爆炸、宇宙加速膨胀。围绕星系中心的星球速度比相对论计算的慢,并符合物体本质第二定律。这否定暗物质。物体本质第二定律计算的星系运动学模态≈其光度学模态加不发光天体模态。这否定暗能量。4.2.3在本节中,我们以真静系为参考物。太阳的速比为3.653
×
10-4
。其模态m≈其吸引载ls。从太阳中心到物体(包括光子)质点的距离矢量为r。令m为物体或光子的模态。其静模态为mo。物体绕太阳运动的速度v(t)。它对太阳的加速度为a (t)。它对太阳吸引或向心力为fa(t)。物体运动方向的垂直分量分别为v

或fa⊥
或a

。从(58)和(89)式得它的吸引载为:l
p
(t)=b
p
(t)=m(t)(1+v2/c2)=mo(1+v2/c2)exp(v2/2c2)
ꢀꢀꢀꢀ
(101)4.2.3.1令光子的吸引载为i。它的模态为m。从(93)和(96)式得光子所受太阳的吸引:fa=galsir/r3=2galsmr/r3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(102)以太阳中心为原点、与太阳附近光线平行的直线为x轴的平面直角坐标系,称为光子坐标系。光子的径矢为r(t)。它与x轴的正方向的夹角为θ(t)。可得,得:光子移动的距离为ds=cdt则:因为sinθds=rdθ;r sinθ=ro(即经过太阳附近的光子到太阳中心的距离。它是太阳的半径)。所以,令σ为光子从x=-∞移动到x=+∞时的总偏转角。则在dt时间内太阳对光子的偏转角度:所以
把太阳的半径ro=6.9
×
105km等各个参数代入上式,可得:σ=4
×
6.672
×
10-20
×
1.99
×
10
30
/(2.9982×
10
10
×
6.9
×
105)=8.5675
×
10-6
弧度=1.7672

。它在误差范围内与观察值1.775

相符合。太阳对光线的偏转,证明物体本质的二个定律正确。4.2.3.2以太阳中心为原点、行星椭圆轨道的长轴和短轴分别为x轴和y轴的平面直角坐标系,称为行星的坐标系。其中行星位置的径矢为r。它与x轴的正方向所形成的夹角为θ。行星的吸引载i
p
,模态m。相对于真静系,行星速度v:太阳速度v。令太阳引力参数为:其中ga为吸引常量。太阳的吸引载ls是常数。从(93)和(108)式得,行星的吸引加速度:行星围绕太阳运动的向心加速度:a=v2/r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(110)从(109)和(110)式得和由于δfn/fn=v2/c2是一个非常小的分数。行星近日点的进动可用一阶差分法计算。从(93)式得行星吸引:fa=-galsir/r3=-galsm(1+v2/c2)r/r3=fn+fnv2/c2=fn+δfaꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(112)该力和牛顿引力fn的差分为δfn=-fnv2/c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(113)行星的额外进动是其吸引载大于其模态的差分δls(相当太阳吸引参数的差分)产生的。太阳吸引载的差分为:δls=lsv2/c2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(114)太阳吸引参数的差分为:从(109)式得行星围绕太阳的向心力:fn=mv2r/r2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(117)从(111)和(117)式得:取(118)式的差分:δr=mv2δfn/f
n2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(119)把(111)、(113)和(117)式,代入(119)式,可得行星径矢r的差分:
其中负号表示:行星的吸引增加;它的径矢r减小。把(111)、(115)和(120)式代入(116)式,可得行星的向心加速度的差分:它是行星所受的吸引和牛顿引力的差分所引起的。同时,它会导致行星速度的额外变化。在行星的坐标系中,行星围绕太阳从x轴的正方向(a点)运动到y轴的正方向(b点)。则投影在x轴上的向心加速度差分δa(来自公式(121)),对时间积分,是其速度差分δv
x
:δv(t)=δv
x
=δa∫
ab
cosθdt=δa∫
0π/2
cosθd(rθ)/v=(r/v)δa
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(122)令t为行星绕日的周期。则:v/r=2π/t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(123)令σ(t)为单位时间行星径矢扫过的角度。把(121)和(123)代入(122)式得σ的差分:其中由速度差分δv引起的行星在单位时间内扫过的径矢的角差分δσ(t)是牛顿力学中缺失的行星额外的吸引δfn所产生的单位时间的额外进动增量。把行星的轨道半径r的平均值a(1-ε2)和太阳吸引参数代入(124)式,得百年进动增量:δσo=219150πgals(1+v2/c2)/(a(1-ε2)c2t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(125)其中a是行星轨道半长轴。ε是轨道的偏心率。t(天)为行星公转周期。百年=365.25天。进动常数:水星轨道半长轴a=5.791
×
10
10
m,偏心率ε=0.206,周期为t=87.969d。v=47.89km/s。从(125)式,可得水星百年进动增量:ζ=219150πlsga/c2=219150π1.989
×
6.672
×
103/2.99792=1.016595
×
109。则:δσo=1.016595
×
109(1+v2/c2)/(a(1-ε2)t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(126)本文计算的水星百年进动增量:δσo=1.016595
×
109(1+47.892/3000002)/(5.791
×
10
10
(1-0.2062)
×
87.969)=2.084356
×
10-4
弧度/百年=42.99

/百年。实测水星的进动增量:δσo=42.9
″±
0.45

/百年。物体本质的两个定律比牛顿定律增加的吸引δfa所引起水星的额外进动,符合观察值。水星是离太阳最近的行星。水星的这种额外进动最明显。这有力地证明物体本质的两个定律的正确性。其他行星的额外进动很小。(97)式右边第一项相当牛顿引力fn。
太阳和其他行星摄动吸引的进动为5557

/百年。广义相对论计算的光线的引力偏转量和水星进动量,与本文相同。但它们的物理意义不同。4.2.4如果天体的吸引使附近光子偏转为围绕它做椭圆运动的光子环或被它俘获。它就是黑洞。4.2.5物体本质的两大定律,也适用于微观的粒子。但是,这两条定律对微观粒子的影响很小。4.3我们抛弃相对论中“横向质量”m0/(1-λ2)
1/2
和“纵向质量”m0/(1-λ2)
3/2
,否定两个相对性原理和等效原理。4.4快速火车中,光子的漂速(即光速)以及扣除漂的多普勒效应的光子能量,对于火车中观察者和地面上的观察者是相同的。4.5本文中物体本质的两定律以严格逻辑建立新宏观物理学。5.粒子进出的理论推导统一四种自然力的局域规范原理夸克(或基本粒子)的强载(或弱载)以及物体的电载(或吸引载)会产生和湮灭胶子(或虚弱子) 以及虚光子(或吸子)。这种粒子的出入产生了强(或弱)力以及电磁力(或吸引力)。根据具体物理条件和粒子本性二大定律,可用统一的数学方程描述四种自然力。设粒子坐标系的轴为μi。i=0(即:时间),1,2,3(即:空间)。设第m个虚空子的漂为根据几率积的定理,同时出现y个虚空子的单位份额联δ(r,t)为:其中而y为su(n)份额联的生成元的数量。空间的维数n,只能为1或2或3。假设出入前,实子的单位份额联的矩阵出入后,实子的单位份额联的矩阵又从几率积的定理、(128)式和空子的正宇称,可得:即:从(9)和(132)式,得:推论14:元素为单位份额联的矩阵的转置,再取它的复共轭,是其逆矩阵:满足粒子本性第二定律的漂方程都获得以下相同结论。所以本文只以实子漂方程(78)式为例。设gm为第m种粒子载。对粒子作用的势能为能量改写为四维动量分量p0。则(78)式:其中γ
μ
≡(γ0,γ1,γ2,γ3)为狄拉克矩阵。
b是漂
‑ꢀ
粒常量。m
om
为第m种全同粒子的静模态。c为光速。等价势虚空子定理:粒子出入的前和后,虚空子的总动量和总能量(其总模态为零)分别相互抵消。光子和吸子,具有动模态;但没有静模态。根据共轭定理得:可观察粒子的两个共轭物理量的标准差之积为δeδt≥1/2b。则不可观察的虚空子的两个共轭量的标准差之积是:δeδt≤1/2b。虚空子的总模态为δm。它的寿命的标准差:δt≤1/(2bδmc2)。其中,其静模态的标准差为δmo。其静寿命的标准差为:δto≤1/(2bδmoc2)。它的出入范围(或半径)的标准差:δr≤1/(2bδmoc)。粒子出入过程的物理算符:动量
·
总能量静能量moc2。如果单位份额联的自由粒子创生和湮灭单位份额联[∧]m的虚空子时,系统载势能h=0。粒子出入过程中所有虚空子的模态抵消为零。从粒子本性第二定律、(10)、(132)和(134)得:根据标量势a的定义得:-h(r,t)=a(r,t)
·
g。从粒子本性第二定律的(134)式得:从(135)和(136)式,得:∑
m=1k
[a
μ
]
mn
×n=∑
m=1k
(c/b)∑
j=1y
[q

]
mn
×n[τj]-1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(137)从(10)、(132)和(137)式得:(138)式中和都满足(134)式。其中d
μm
称为第m种w
m-粒子的出入偏导数。从(137)、(138)和(139)式得,出入偏导数为:从(136)式可得,w
m-粒子出入之前:w
m-粒子出入之后:把(141)和(142)代入(138)式,可得:
(132)和(143)式称为相位不变定理(或局域规范原理);不需要假设各个虚空子的模态为零。定义:对易关系式(i/g)[d

,d
mv
],称为影响强度f
mμv
。从(140)式得,影响强度:载g对粒子的载g的标量势为-a(r),矢量势为q(r)。g受到的势能为-ga,载动量为gq。设粒子的其他的能量为e和动量为p。从(22)式得,它的漂为:ψ(r,t)=|p
1/2
|exp{ib[(p+gq)
·
r-(e+ga)t+πσz]}根据载强度ε、标量势和矢量势的定义可得,载强度定理:载g(r)的标量势-a(r)的梯度为载g的载强度ε(r,t)。电磁强度定理:电载矢g(r)的矢量势q(r)的旋度为载g的磁力强度b(r,t)。从低速漂方程(56)式或壹自旋漂方程(81)式,可以推导麦克斯韦方程、黑体辐射公式、能量和角动量的离散值、动量的连续值、任意粒子的隧道效应等。5.1设夸克和点r间的距离为s。夸克之间通过强力f相互作用。从定义得,r点单位强载的载势能为:-h=-f
·
s。根据载强度ε和标量势a的定义,得载势能为:-h(r,t)=g
·
a(r,t)=gs
·
ε(r,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(144)所以,a(r,t)=s
·
ε(r,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(145)胶子也有强载。它可产生新胶子。所以,强子内各点胶子的几率密度(即载强度ε)相同。从(144)得:渐近自由定理:强子内任意两个夸克的强载势能-h(r,t),与它们之间距离成正比。5.2电流的速度是其中的电子创生或湮灭的虚光子的漂速(光速)。设电载的最小基本单位为1。则电载为三分之一或三分之二的夸克不能单独存在(夸克禁闭)。5.3基本粒子的弱载,产生于它的切触。中微子只有左旋的切触。从粒子本性第二定律的角动量平均值守恒和中微子必然参与弱作用,得弱作用中宇称不守恒。5.4从定义得,强、电或弱的作用中载g为虚空子的几率密度的正平方根。所以它们是守恒量。载守恒定理:强载(重子数/3)、电载(精细结构常数正方根)、弱载(轻子数)或吸引载守恒。5.5(134)式中,载势能它可展开为载g的泰勒级数。
从定义可得,物体在强、电、弱或吸引的相互作用中的载的平方,就是相应虚空子的几率密度。吸引子(或虚光子或虚弱子或胶子)位置的几率密度g
a2
≈6.20
×
10-39
(或g
e2
=精细结构常量或 gw2≈4.38
×
10-5
或g
s2
≈0.219)是吸引(或电或弱或强)载的最小相互作用顶点。强载gs≈0.468。电载ge≈0.0854。弱载gw≈6.618
×
10-3
。吸力载ga≈7.87
×
10-19
。根据几率和的定理、几率积的定理、推论4、推论5和漂的性质定理6,可获得粒子出入的最小相互作用顶点的描述和计算。每个粒子携带能量和动量。它的漂,没有能量和动量。因为系统中粒子数是一个有限值。因此,这些计算不可能出现无穷大。6.结论粒子决定它的漂形态。漂引领它的粒子运动。两粒子相互作用是它们出入相应虚空子的结果。光速是光子漂速;不是其速度。单位份额联是无原质、无模态、无能量和无动量的所谓量子场。粒子本性的二大新定律,推导量子论全部公理和原理,从根本上变革人们对粒子本性的认识。量子论和粒子物理不能推导微观物理的粒子本性两个更基础新定律。我们建立新微观物理学。从物体模态的定义,可推导伽利略变换。我们摒弃相对性原理、等效原理和广义相对性原理。从物体本质的二大新定律和航天器的加速度,可获得在真静系中太阳系的速度为109.6km/s。物体本质的二大新定律,推导经典物理所有定律和原理,从根本上变革人们对物体本质的认识。经典物理和相对论不能推导微观物理的物体本质两个更基本新定律。我们创建新宏观物理学。因无限小的虚空子不会产生作用于物体或粒子的力。所以传递力的各种虚空子的能量是有限值。粒子出入理论推导局部规范原理,阐述了粒子进出所产生相互作用力,排斥超距离力。我们尝试从定义、四个新定律和粒子出入理论建立物理公理化。希尔伯特物理公理化不容置疑。以上《物理公理化》是本发明《一种采用互联网控制城市各交叉路口交通的智能网》的基础理论。
[0007]
交通智能网对城市或乡村中交叉路口的红绿灯系统的控制功能是分散化和层次化的;即各个控制对象位置分散、控制动作分散;同时控制功能又相对集中、统筹兼顾。
[0008]
交通智能网使交叉路口的红绿灯系统依赖于互联网系统。它将交叉路口的红绿灯系统控制技术、网络技术和管理技术有机结合,实现实时监控交叉路口的红绿灯系统的需求和运行。
[0009]
交通智能网中每个交叉路口的红绿灯网络中具有特定功能的一个芯片,称为主
芯。这种交叉路口指挥车辆运行的红绿灯控制网络,称为路口网络。
[0010]
交通智能网采用局域网技术,将城市或乡村中某个片区的各个路口网络,组成交叉路口的红绿灯系统的安全可靠的路口局域网。
[0011]
分别与一个路口网络和互联网连接的并且能控制它们之间安全和精确地互操作的控制器,称为路口控制器。它能够控制连接到互联网的不同路口网络中的各个芯片之间,通过互联网安全和精确地进行互操作。这个独特的交通指挥网络系统,也称为交通通行网。
[0012]
这种网络互联技术,使路口控制器处于路口网络和互联网的唯一通道上。通过路口控制器控制输入/输出(i/o)接口的隔离功能,实现与其相连接的路口网络和互联网之间的物理隔离;又通过路口控制器控制其输入/输出接口的连接功能,实现两个路口网络之间进行安全、可靠的信息互操作。
[0013]
各个交叉路口的红绿灯系统分散于某城市或乡村中不同地理位置的各个路口网络,分别通过路口控制器,与互联网相连接,形成该交叉路口的红绿灯系统的路口网络。
[0014]
路口控制器是路口网络中各个芯片及其路口红绿灯系统跟另外的路口网络之间的第一道隔离屏障。它保护全部路口网络中各个芯片及其路口红绿灯系统。路口控制器需要安装操作系统和配置的标准程序。
[0015]
该系统在互联网上传输的信息是经过路口控制器加密处理、完整检查和身份认证的。这就保证信息的保密性、完整性和真实性。路口控制器还可以带有抵抗黑客通过互联网攻击路口网络的能力。
[0016]
交通智能网利用芯片仿真分析,控制系统动态性能,关键需要:建立描述控制系统动态性能的数学模型(建模)和选择适当的算法编制仿真程序(软件)。其中建模方法有传递函数法、状态空间法、功率键合图法等;软件开发有matlab软件、工具箱toolbox和simulik 仿真工具。
[0017]
当交通智能网中某个路口网络发生故障时,可以及时与交通智能网断开而运行于孤岛模式。当交通智能网某个路口网络的故障消失,可以重新连接到路口网络。
[0018]
现有的片区交通路网的各个交叉路口的红绿灯系统缺少互联互通的功能;在各个交叉路口的红绿灯系统中还没有可靠地操作许多分布式的路口网络。
附图说明
[0020]
图1交通智能网中路口红绿灯系统控制原理的示意图。交通路口控制器由微波天线、反射调制器、编码器、微处理器、内存和显示器(一般为液晶显示器)等组成。在交通路口控制器的存储器中存储被识别物的有关技术参数和识别信息,还含有一定的附加信息;使该网络是互联互通的独立网络。
[0021]
图2交通智能网中识别路口交通状态器的示意图。无线电射频装置是微波产生、发射和接收的路口红绿灯系统。它主要由射频振荡器、功率放大器(射频处理器)、射频接收器、检波解调器和前置放大器等部分组成。它产生的信号经过射频振荡器变成高频的载波信号,再经功率放大器(或射频处理器)放大后,通过天线发射出去。图3控制城市各交叉路口交通的智能网结构图。
具体实施方式
[0022]
交通智能网分为两个不同功能和结构的系统:路口网络和控制它的交通通行网。路口网络具有能够能监视交叉路口的红绿灯系统(如红外图像等)的交通智能组件和操作交叉路口的红绿灯系统的交通路口控制器(图1)。它可以提供该路口红绿灯系统的正常状态可视信号。这种信号可以通过交通智能网远程传输到监视主站中心。
[0023]
交通路口控制器由微波天线、反射调制器、编码器、微处理器、内存和显示器(一般为液晶显示器)等组成(图1)。各道工序的标签和阅读器,分别有射频天线、无线收发模块、滤波器、放大器等组成的射频收发的相关电路。收发的射频信号需要进行滤波和放大。滤波的目的是保证只让频带内的信号通过,抑制频带外的噪声;放大的目的是提高功率准备发射或者放大接收到的微弱信号;将射频信号转成中频数字信号。各个交叉路口的红绿灯系统中的单片机,含有识别和控制软件;液晶显示器的数字输入接口接收tmds发送器输出的tmds数字信号;送到液晶显示器主板中的tmds接收器;其输入的时钟信号送到时钟发生器。数字信号经解码送往主控电路的图像缩放处理器(scaler)进行处理。在液晶显示器主控电路中经过处理的行同步信号,送往锁相环式时钟发生器电路,使其产生的时钟脉冲与输入行同步信号锁定;另一路送往屏显电路(osd)。数字信号经过液晶显示器的主控电路的图像缩放处理器(scaler)处理,使之能够适合液晶板物理分辨率的数字信号,连同数字行/场同步信号,送往液晶板接口电路,将数字视频信号转换为符合液晶板接口电路要求的数字视频信号。液晶板接口电路将转换后的数字视频信号送往液晶板的定时电路和驱动控制电路;驱动液晶显示器;在其上显示字符、图像(图1)。
[0024]
网络系统的识别路口交通状态器(图2)中的阅读器和显示器软件,都具有加密、加码、调制和解密、解码、解调等相同软件。识别路口交通状态器还具有对显示器的安全加密算法的加密和解密软件。它采用标识码(pin)来识别产品的身份。显示器中的重要数据,经加密后还增加信息识别码mac。识别路口交通状态器检验识别码,可辨认显示器是否被篡改,并在识别路口交通状态器的液晶显示器上显示。
[0025]
识别路口交通状态器将要发送的信息,经加密后调制在某一频率的载波信号上,通过天线向外发送。进入该装置工作区域的显示器接收此脉冲信号。显示器中的有关电路对此信号进行调制、解密和解码,然后对命令、密码、权限等判断。若为读命令,显示器从存储器中读取有关信息,经编码、加密、调制后,通过天线再发送给识别路口交通状态器;识别路口交通状态器对接收到的信息进行解调、解密、解码后,送至其微型芯片进行处理。若为修改信息的写命令,有关控制信号引起的内部电荷泵提升工作电压,擦写eeprom中的内容以进行修改。若经判断其对应的密码和权限不符,则返回出错信息。
[0026]
非接触式识别路口交通状态器主要由射频天线、无线收发模块、输入按键和含有单片机的液晶显示器等组成。
[0027]
不带高能电池的非接触式显示器,可由识别路口交通状态器通过无线方式供电,再经过显示器内的稳压电路产生芯片工作所需的直流电压(2~3伏特);并通过射频接口电路接收来自(或发送至)识别路口交通状态器无线信号。
[0028]
内装高能电池的非接触式显示器在查检时,识别路口交通状态器不用配备电池,由显示器通过无线方式供电。射频芯片中的电路由接口电路、存取控制和存储器三个模块组成。
[0029]
无线射频识别技术通过显示器与相距十米至几十米的显示器间的无线通信;自动化读取过程无需人工干预;可工作在各种恶劣环境中;一般污垢覆盖在显示器上,不影响其中存储信息的识读。无线射频识别技术可识别高速运动物体,可同时识别多个显示器;保密性强。
[0030]
交通智能网中识别路口交通状态器(图2)主要由射频振荡器、功率放大器(射频处理器)、射频接收器、检波解调器、前置放大器和阅读器等部分组成。它产生的信号经过射频振荡器变成高频的载波信号,再经功率放大器(或射频处理器)放大后,通过天线发射出去。阅读器在接收识别路口交通状态器发出的载波信号后,被该查询信号激活,迅速进入工作状态,将阅读器内编好的识别信息反射回识别路口交通状态器。识别路口交通状态器的天线接收由阅读器反射回来的信号,射频接收器进行收发分离,然后检波解调,再通过前置放大器放大,送至阅读器进行处理。阅读器实质是读出芯片。天线是阅读器和无线电射频装置之间数据传输交换的发射和接收装置。
[0031]
识别路口交通状态器可以采用多处理器结构系统。该系统由通过某种物理拓扑(星型、环状、树形和总线等)结构线路连接在一起的一个以上微处理器组成。每个处理器承担交通识别路口交通状态器的不少于一个的功能。它既能独立运行汇编程序等,又能通过通信介质线路或者共享的存储器与其他处理器交换信息,协调步骤,实时完成交通识别路口交通状态器承担的任务。
[0032]
交通智能网中路口红绿灯系统控制(图1)和识别路口交通状态器(图2)之间的数据传输是通过空气介质以无线电波的形式进行的。
[0033]
识别路口交通状态器的硬件结构根据cpu的数量,分为单处理器结构和多处理器结构。
[0034]
处理器结构系统由中央处理器cpu、内存储器、输入/输出接口等三部分以及将它们连接起来的信号线(一般为总线)组成。该系统中只有一个微处理器,集中控制整个交通智能网路口红绿灯系统,处理实时的编程、管理和输入/输出等任务。它是专用的软件通过分时共享或中断技术来实现实时多任务的控制。
[0035]
交通智能网的装备需要对各种产品参数测量和各种开关量控制。网络系统环节参数值属于动态信息,不仅数据量大、名目繁多且形式复杂。这些网络系统参数具有对质量跟踪等功能,保证数据准确和及时更新。所以数据反馈可以由非接触式实时数据采集系统完成;以保证数据采集的实时、准确和数据反馈的及时。
[0036]
自由、开放式的交通智能网能够整合各种芯片平台上交通信息,可以与其他系统的网络互联、互通、互操作,并且能够给交叉路口的红绿灯系统提供一种统一风格的交互方式。
[0037]
路口控制器的标准程序:
[0038]
《检查程序的程序》功能:源端或宿端的路口控制器接收到明文信息后,对信息进行检查,发现其中的任意程序或指令代码之后,把它们排列在一起,并且暂时存储在外存储器中,同时将第一道程序或指令呈现在指定芯片的显示屏上。如果它们是允许其访问的合法程序或指令;则在第一次出现提示时,选择“以后都允许”复选项,路口控制器以后碰到这些程序时,不会再次询问,并允许其访问。在一定时间内没有答复或者选择“不允许”复选项,路口控制器就丢弃它们。源端和宿端路口控制器运行该程序;防止病毒攻击路口控制器
保护网络。
[0039]
《源端加密程序》功能:交叉路口的红绿灯系统源端路口控制器把欲通过互联网发送的明文信息后面,添加对称加密的秘钥;将此组合数据输入单向散列函数,得出散列(hash) 值(称为源端散列值);然后将明文信息(不包含密钥)后面添加源端散列值,用密钥进行加密,变成密文;最后将该密文送行宿端路口控制器。
[0040]
《宿端解密程序》功能:宿端路口控制器用交叉路口的红绿灯系统事先约定的共享的密钥,将接收的密文解密变成明文,得到明文信息和源端散列值;把明文信息(不包含散列值)后面添加密钥;将此组合数据,输入事先约定的单向散列函数,得到散列值(称为宿端散列值);该宿端散列值与接收到的源端散列值相比较;如果这两个散列值相同;则确认该信息是从合法源端路口控制器发出的,接受该信息;否则丢弃该信息。
[0041]
路口控制器通过访问控制列表来进行身份验证。用户名和密码数据库列表简单地对不同类型的源端被保护网络(以其路口控制器ip地址为代表)身份进行识别。
[0042]
身份验证和授权新办法,是建立一个用户名、ip地址、密码和授权权限数据库。
[0043]
路口控制器访问控制列表,进行用户名(指其他企业、合作伙伴或远程客户或者组织)身份验证。该列表对不同类型的源端(用户名)路口控制器ip地址和用户名的密码进行身份识别。只有用户名、ip地址和用户名的密码,与该访问控制列表中相同时,基于地址的身份验证才保证生效。
[0044]
两个被保护路口网络通过互联网进行安全和精确的通信如下:
[0045]
源端路口控制器装有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等,能够加密各种信息,并且只允许该源端被保护网络中的芯片的信息,经过加密之后,进入互联网。
[0046]
宿端路口控制器装有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等,能够解密从互联网进来的各种信息,并且只允许交叉路口的红绿灯系统或者合作伙伴指定的源端网络中的芯片信息,经过解密之后,进入到该宿端的接收芯片。
[0047]
《检查程序的程序》、《源端加密程序》和《宿端解密程序》集成在一起,安装在路口控制器上。路口控制器运行时能够自动做出相应的选择,即可保证路口控制器在互联网上安全保密传输信息。
[0048]
路口控制器的隔离域名技术,将路口网络的域名服务器与交通通行网的域名服务器隔离,以隐蔽路口网络中各个主机的ip地址;从而更进一步保护路口网络。
[0049]
交通智能网具有抵抗黑客通过互联网攻击该网的能力;在网络的反芯片病毒、加密处理、完整检验和身份认证中,路口控制器可以采用各种各样的方法。例如:
[0050]
路口控制器装有《检查程序的程序》,可以防止各种各样芯片病毒的攻击。
[0051]
装有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等的路口控制器,可以在互联网协议栈的各层,特别是应用层,采用信息加密体制、数字签名和访问控制策略;保证在互联网上信息和数据传输的安全性和精确性。
[0052]
红绿灯又称为交通信号灯,是以规定之时间上交互更换之光色讯号,通常设置于交岔路口或其他特殊地点,用以将道路通行权指定给车辆驾驶人与行人,管制其行止及转向之交通管制设施。
[0053]
交警支队要求,各交警大队严格落实道路交通安全法律、法规、规章及有关技术标准关于交通技术监控设备执法取证的要求,对不按规定通行交通违法的证据严格审核把
关。
[0054]
交通智能网通过强大的高速芯片处理了各种传感器的实时监测数据,可以利用专家诊断系统提供控制信号给路口红绿灯系统外,还将为运行人员提供信息。自主动作可以持续在本地运行;也可以扩展到其他区域或整个交叉路口的红绿灯系统。交通智能网可以支撑高级控制所需要的高速性能和广泛的覆盖功能;同时它还能提供安全可靠的开放式信息网络框架。
[0055]
交通动态额定技术是在交通路口的线路杆上安装数据采集终端,对交通参数进行监测,信号通过交通信息主干网或者交通智能网,传送到监控管理平台,根据数学模型运算,调控交通网的运行。
[0056]
十字路口红绿灯交替的变换一般顺序是:直行,右转,左转,二种:直行,同时左右转,不同的城市,不同的路口,稍有差别。遇红灯时道口有直行道,右转道,左转道,直行加右转,直行加左转,有的道口还有右转加调头。总之你是直行的必须在直行道或停在直行加左(右)转,左右转时必须在左右转道,在没有调头标记的道上决不能调头。
[0057]
路口的红绿灯是有相位的。它是一个路口的两个方向的直行和左转都完成后所用的时间和过程。
[0058]
相位是根据各个路口的车流量经过计算后来定的。所以每个路口的相位不一样。
[0059]
开始先是测算流量,测算一个时间段内各个方向的各种交通流量(行人、非机动车、机动车)的流量以及最高峰流量。然后根据交通流量的规律来计算它们运行所需要的时间,然后才确定每个路口红灯和绿灯的时间,进而确定相位。
[0060]
路口红绿灯分别间隔时间,与路况以及车流量相关。一般来说是根据该地的流量,也包括人流量,要是国道的话一般是30秒。要是城市交通要道,则是10秒,要是分岔十字路则是两种情况:那边人多则是15秒,人少的则是10秒。
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