张一方

(云南大学 物理系，云南 昆明 650091)



粒子物理学中的基本原理及7大问题和量子理论的发展

张一方

(云南大学 物理系，云南 昆明 650091)

摘要：粒子物理中的基本原理是必须区分已经检验的实验事实和优美的理论假说.由此提出粒子理论中的7个重大问题：标准模型中的矛盾；夸克模型源于部分子的而迄今没有发现任何自由夸克，可能它们仅是具有某种对称性的幻粒子；点粒子、高能和相互作用；Pauli不相容原理的可能破缺和某些基本原理及相应的QCD发展；中微子和中微子的振荡及质量；测不准关系及其新进展和超弦；量子力学叠加原理的发展和纠缠态.此外，讨论了量子理论某些可能的发展，并且某些基本原理可能彼此相关.

关键词：粒子物理；理论；实验；标准模型；夸克；相互作用；Pauli不相容原理；中微子；测不准原理；叠加原理

1粒子物理中的基本原理

目前粒子物理学中理论杂多，并相应得到各种结论.它们包含粒子结构中的夸克和相应的分数电荷、色及各种特性，夸克的禁闭，重整化及反常，磁单极子等，以及非常热门的超弦及相关的众多理论等等.面对如此纷纭繁多的理论和实验，在此提出粒子物理中的基本原理是：必须区分第一性的实验已经证明的更基本的事实和理论，及第二性、甚至第三性的优美的理论假说.例如著名的“标准模型”，其中三代轻子是实验证实的，而三代夸克则尚未最终确定.

Gordon Kane在《Supersymmetry》中提出标准模型的两个基本原理[1]：第一，“理论在粒子对换(interchange)下不变”，即粒子对换不变性.第二，有粒子就有相应的相互作用场.而且Higgs物理修正对换不变性，由此产生粒子质量.但是，第一代夸克特殊I=1/2，与第二、三代不对称.对此粒子对换不变性不成立.而二是现代物理的常识.并且他对标准模型提出“粒子物理十大谜”[1]：1)真空能量(宇宙常数).2)暗能量(宇宙正在加速膨胀).3)暴涨理论.4)宇宙物质的不对称.5)宇宙中1/4的冷暗物质.6)Higgs粒子.7)标准模型的量子修正将使Higgs粒子及其他粒子质量增大.8)引力相互作用.9)夸克、轻子的质量起源.10)世界由第一代组成，这已经完整，却有三代.为此许多科学家提出“新物理学”，其主要是试图超越标准模型[2-5].本文在此基本原理的基础上尽可能区分不同理论，并探讨其中的某些问题.

2粒子物理中的7大问题

在此笔者不再复述别人已经说过若干遍的杰出意见和发展前景[1-4]，而是提出现代理论物理，主要是粒子物理前沿中的7大问题，并探讨可能的解决方案：

(1)标准模型中的矛盾.目前标准模型描述粒子是比较成功的.但其中仍然存在某些问题，例如夸克质量m(u)=1.7-3.3 MeV和m(d)=4.1-5.8 MeV等就无法确定[6].笔者已讨论过粒子物理中的标准模型包含某些对称性矛盾：三代夸克-轻子偏离SU(3)对称性，按此它们应该组成对称的6个SU(2)群.如果对称性完全成立，类似于u-d是I=1/2的同位旋二重态，c-s和t-b及三代轻子(νe-e,νμ-μ,ντ-τ)也应该是I=1/2的同位旋二重态.但这与s和c夸克是两个I=0的同位旋单重态不同[7].此外，夸克-轻子有代，胶子及W±,Z0也应该有不同代.因此标准模型还不是基本理论.

(2)夸克假说.从SU(3)到SUc(3)×SU(6)等实验显示出强子具有极好的对称性，特别低能时的SU(3)对称性.目前这些粒子的对称性、特性和相互作用是被归为各种夸克.实际上许多实验证明的是质子和所有强子内部存在更小的组分，称为部分子.部分子间在近程、高能时相互作用可以忽略，即渐近自由.这是深入一层的粒子组分及其性质，是夸克-部分子模型(QPM)的实验基础.但迄今已经40多年一直未发现任何一种自由夸克.为此必须假设夸克被禁闭，但它的前提是夸克必须存在.如果夸克永远被禁闭，则何以证明其存在呢？这应该引起人们的思考，用三种夸克的实体来解释SU(3)对称性是否是一种唯一的、最好的方法？夸克模型是最简单的，但可能不是真实的.

由此在一定程度上也支持笔者提出的夸克可能只是反映了存在某些具有对称性的亚稳定束缚态的幻夸克[8]，并提出相应的模型：假设所有粒子都由数目众多的砂子(sandon)组成，砂子源于佛经上所言“如恒河砂数”.它们发生相变时就形成不同层次的前前子(prepreons)、亚夸克、夸克、粒子.随着粒子的能量增大，这些层次不断开放，又可以表现为多种状态.这就是多层次-状态模型(MSSM)[8].进一步，基于高能时统计性的砂子和低能时对称性的夸克提出粒子新的对称-统计二象性.而且目前粒子的理论、模型等似乎都分为这两类.它可能是波粒二象性的发展，具有更广泛的意义[8].

我们也可以讨论砂子-软物质(sandon-soft matter)模型，其中众多砂子形成粒子的软物质，相应于流体模型.流动的晶粒类似孤子，相应于夸克-部分子，即砂子流动或运动时形成夸克.可能夸克类似于磁极，特别在弦模型中.已知磁是电荷运动或电场变化的结果，夸克可能也是某种运动状态，如在动力学模型中.这样磁极和夸克都是幻的，二者彼此类似，但都不存在，各源于电流和砂子的对称结构或某种运动状态.

夸克起源于James Joyce的小说《芬尼根彻夜祭(Finnegans Wake)》“对着马斯特马克的三声夸克”(鸥的叫声).这是一种听得见，摸不着的声波，一种运动状态.笔者相信这是一个充满智慧和预言的名字.实验似乎证实夸克模型是其创始人Gell-Mann最初从强相互作用粒子的靴带(bootstrap)模型出发，基于场论得到的数学模型[9]，夸克实际上可能并不存在.笔者的观点是无夸克(无法测到)；无色(简洁性)，则无QCD，对应电荷的是强荷，即色荷简并[8].QCD化为QSD.这又与靴带、动力学有关.

夸克的基本特征是禁闭和渐近自由.但是渐近自由与距离大是强相互作用，而距离小是弱相互作用完全不一致.总之，三者是彼此不同的.除非认为它正好是强弱相互作用转化的临界点.

Einstein曾把光子波场看成一种“幻场”(phantom field).这完全类似夸克只是一种“幻粒子”.夸克可能是基本动力学的唯象表示，是一种亚稳态，一种在一定能量标度时出现的几率(probabilistic)粒子.它反映对称性，反映粒子内部物质的密度.这是Born波函数几率解释和Einstein光子场的一种推广和一般化.夸克稳定则应当存在；夸克不稳定则其不能作为真正的基元，基元的量子数应该守恒.可能夸克类似以太，只表示我们关于目前粒子物质的知识[5].

起码二、三代夸克-轻子应该是激发态.粲等相应也是激发量子数.当然，只要夸克有不变的电荷，而又有可变的质量，则夸克模型就可以是一类结构，或夸克是一种数学符号或部分子，并且可以统一各种强子.

(3)点粒子、高能和相互作用.目前的相互作用理论主要都是基于汤川型的相互作用.虽然笔者探讨了相互作用的几何统一，并且提出了5维时空及其5种具体情况，其中第5维可以是与h相关的微观特性，或与质量m等相关，并联系于SU(5).进一步讨论了一般的高维统一理论，并指出其中柱形卷曲空间的光速是可变的.以后探索了广义相对论和量子论的统一，非欧和非阿几何的统一.讨论了对称、反对称和超对称性及其统一.一般的矩阵及相应的各种理论都可以分解为对称和反对称部分之和，并联系于超对称性[10].

量子力学、量子场论都基于点模型、定域相互作用，以前一直试图对此有所发展.现在已经发现质子和所有强子及重质量轻子都有结构，点模型已被突破.因此，理论已经，而且应该发展.笔者探讨了其中的相互作用统一和规范场，场、粒子及其方程的统一，低高能时的统一，统一和非线性理论的关系等.并提出它们也许可以统一到统计性[11].

目前的实验发展方向是能量越来越高，这应该相应于可以探测到越来越小的空间和粒子.但高能粒子，特别是介子可能是无穷的，因为介子对应各种强相互作用，能量越高，粒子(介子)越大，而且越多.不断提高能量只是反映出这些粒子的质量及寿命谱的规律.高能粒子碰撞类似越来越大的集团碰撞，只能产生更多的粒子和新的更重的粒子，这只是导致中间过程的复合态，似乎并不能反映和导致粒子内部的结构.正如原子核越来越大，无助于了解核子和原子核的结构.

而且小距离上的量子涨落会越来越多地影响粒子之间的相互作用，从而引起紫外发散.弦论中就认为能量增高时大多数能量是消耗在加大弦的尺度上，能量越高只是探测到一个更大的空间.这就是“紫外-红外对应”.部分子的实验说明用光子、中微子、电子碰撞核子、强子，由此探测强子结构可能更合理.如果铌球的分数电荷实验是真实的，则它有力地说明低能时才有分数电荷，即作为粒子基元的夸克等应该是小质量.而高能时基元互相凝聚，反而无法出现.实验表明近30年对粒子的发现主要基于光子、电子等轻子的电磁相互作用可以探测.另一种发展方向可能是弱信息探测器.

粒子物理中还存在短程的强、弱相互作用与作用距离等基本矛盾[7].为什么强相互作用不能阻止弱相互作用导致的粒子衰变？按照弱、中强、极强相互作用粒子质量的递减关系m(W,Z)>m(K)>m(π)应该假设在短距离强相互作用有极大的吸引力，而在较小的距离变为中强相互作用，在更小的距离则强相互作用变为互相排斥的弱相互作用.但距离再变短时夸克之间又变为很强的相互作用.Singleton讨论了弱相互作用在10 TeV时变强的可能性[12].实验上，目前粒子越分越大，并出现自旋可变等奇异现象.这些才是应该认真研究的.

(4)QCD 和Pauli不相容原理.QCD是Yang-Mills(YM)规范场结合夸克、胶子、色，是夸克旋量场经胶子矢量场相互作用，其中色守恒，具有SU(N)对称性.色是一个假想的并假定其严格守恒的量.如果在一定条件下，Pauli不相容原理(PEP)不成立[13-17]，则夸克模型保持简单性，色可以不用.这样QCD也许可以化为或发展为强相互作用的无色夸克交换胶子的理论，色荷即守恒的夸克(B=1/3).由此推广QCD为一般的费米子(重子)场经矢量场(对标量场、张量场等相应修改)相互作用，其中费米子数(重子数B)守恒.这是强子及强相互作用理论.这也具有(起码近似具有)SU(N)对称性.此时困难主要在于如何对应于胶子.其退化时是光子，可以是Higgs粒子，或必须引入新粒子.这可能类似弱相互作用，是矢量粒子，结合Higgs场，然后粒子有质量.这是完全保持QCD的形式.或者QCD本身又推广，场量子可以是任意秩的张量粒子.已知介子有多种自旋不同者，而QCD中统一为八种矢量胶子.第一步可以引入幻夸克、类夸克，但无色而另外引入一个守恒量，如夸克数等.

动力学模型[8,18]更试图发展为色荷对应于守恒重子数的强相互作用理论，夸克B=1/3.但此时介子有静止质量m0，对称性已经破缺.目前的理论是，1)Abel群，粒子m0=0，QED.2)Non-Abel群，量子m0=0，QCD.3)m0不为0，必须Higgs机制，对称性已经破缺，只能是Non-Abel群.Non-Abel群是非线性理论.强、弱、引力相互作用及QFD只能是2)或3).

PEP破缺的可能性如果是高能，则也就对应于小时空；这又联系于非线性理论.而且高能时已经是超密度态，联系于等离子体、超固态、核态、黑洞、中子星等.奇异原子对高密度核的“等夸克-胶子体”(quagma)中PEP应该不成立.此外，PEP不成立可能与结构有关.在深度非弹性散射，特别高能时还可能与相互作用有关.无相互作用的粒子可能是统一的Γ分布，有相互作用的粒子是PEP不成立.渐近自由趋于无相互作用，所以可以有很多相同粒子，这与Pauli相容是一致的.

已知σ模型中紫外发散的反常使经典守恒定律不成立.这相应于高能(相应于紫外)时反常使Pauli原理不成立.非线性σ模型具有一些与强相互作用场论共同的特性，它在四维时空中不可重整化，可能PEP不成立等也不可重整化.这可能类似非线性σ模型联系于经典Heisenberg模型.非线性量子理论对应非线性σ模型，都破缺PEP.反常是重整化的产物，渐近行为联系于反常量纲[19].

可能PEP破缺相应于统计性的发展和统一的统计性[13].另一方面，孤立系统中可能的熵减必须有某些内部相互作用，特别对于吸引过程[22-25].热力学的基础是统计性，其中各子系统之间的作用必须被忽略.PEP的基础是FD统计，其条件也是不考虑粒子间的作用.PEP表明有斥力，其破缺应该出现引力，如超导中的Cooper电子对.如果某些系统中有引力，可能熵减，PEP也可能破缺，并且FD和BE统计性统一.两方面都联系于黑洞[14]和白洞.PEP的破缺和熵减应该是一致的，并联系于相互作用和非线性[22].

(5)中微子及其振荡和质量.中微子物理不仅与轻子物理有关，具有相对论的极限速度，而且联系于大爆炸宇宙、暗物质和新物理学[26]等.按照汤川相互作用，无质量的中微子交换质量巨大的W-Z玻色子，这是令人惊讶的.迄今第4类轻子和τ→μγ还没有被发现.

为了解释“太阳中微子失踪”问题，而提出中微子振荡假设.这必须中微子有静质量(Dirac或Majorana质量)，并且三类中微子νe,νμ,ντ静质量不同，它们是具有不同质量的|ν1>,|ν2>的线性组合：

|νe>=cosθ|ν1>+sinθ|ν2>,

(1)

|νμ>=-sinθ|ν1>+cosθ|ν2>.

(2)

由此必须假设三种轻子数不守恒而互相转变.某些实验和理论对此进行了探索.这还联系于具有族对称性的超对称大统一理论[27]，和极大的额外维等.Gonzalez-Garcia和Nir讨论了中微子质量及其混合，真空和物质中中微子振荡的现象，并探讨了新物理的存在等[28].最近Delepine等在新物理内部应用标准量子场论计算了中微子振荡时CP的不对称性，且应用标准模型的超对称推广在下一代中微子实验中产生可观察的 CP不对称性[29].笔者具体讨论了中微子和光子的各种问题及其方程，如中微子的静质量等[30].

笔者认为质量相差极大的中微子的振荡是困难的.按照轻子对称性，三代中微子也许不能振荡，而应该是衰变ντ→νμ→νe，正如τ→μ→e.即使μ和电子e也不能振荡，而只能μ衰变为e.

(6)测不准原理及其新探讨和超弦.Heisenberg测不准关系目前在理论上似乎已经不仅仅是原理，甚至成为一种信仰.据此认为(小)x定量等价于(大)p，二者成反比.

ΔpΔq=Δ(Ev/c2)Δq≥ћ,

(3)

cΔ(mv)=Δ(Ev/c)≈ћc/Δq.

(4)

高速时v≈c，ΔE≈ћc/Δq.核子碰撞时Δq≈10-13cm，ep相互作用时距离小于部分子的尺度Δq≈10-14cm，QED可用的实验中是Δq≈10-16cm，所以

ΔE≈1.97328×102(103,105) MeV,

(5)

能量不确定值竟如此大.总之，高能、大动量时Δq极小，ΔE极大.实验结果是渐近自由及偏离，其似乎仅表现为标度性.p→∞，有效耦合常数→0，这可能对应于h→0.

量子纠缠态和量子传递已经被实验证实.其难点之一在于测不准原理.但该原理在一定条件下也可能被突破.对Popper 实验，Kim等从光子纠缠对讨论了测不准原理的可能破缺，Unnikrishnan讨论了测不准原理、信号的位置和动量守恒，Short讨论了条件测不准关系.Rigolin研究了纠缠态的测不准关系.Shih研究了量子成像与印刷术和测不准原理.Li等对纠缠态的测不准原理进行了实验研究.Pedram对弦理论、环量子引力、黑洞物理等具有最小长度测不准的非微扰量子力学提出新方案，即“推广的(引力)测不准原理(GUP)”.Darabi等用弱测量法研究了Heisenberg精确极限的实验破缺.2012年测不准关系可能破缺的研究和实验取得引人注目的进展，其包括Popper实验和条件测不准关系[31]，纠缠态的测不准关系[32]及与熵和量子涨落相关的实验等[33]，发现与标准的Heisenberg测不准关系有所偏离，而更符合与量子涨落相关的Robertson不等式发展得到的联系于噪声(noise)ε-扰动(disturbance)η的新的测不准关系[34]：

紧元音/ɝ/根据其单词，将之进一步细分为单音节和多音节词（双音节或者三音节等）。这样的划分一为便于对语料进行归类分析，二为便于发现不同的排列组合方式是否对学生的发音准确度造成影响。

(6)

其附加两个涨落的项.

测不准原理是分形测度粒子运动，处处连续，处处不可导.布朗运动D=2；Δx→0，Δp→∞，即粒子作布朗运动，对应砂子(sandon)[8].而Δx有下限，则D也有下限，有区域.测不准关系类似引力、电磁相互作用势V=q/r，即Vr=q(m)类似ΔEΔx≈cħ.而超强相互作用却是渐近自由，与此相反.应该研究电磁(引力)相互作用与波动性测不准关系的关系，可能它们是最典型的(线性)波.进而研究高能相互作用时的测不准关系.

已知超弦太小尺度为Δx≅10-35cm.按照测不准关系，超弦相应的动量的不确定值将达到Δp=h/Δx≅6.626×108gcm/s，如果超弦的速度近似为光速，则它的动质量可达宏观标度5.618×1026MeV/c2=2.209×10-2g[7].因为有10-15cm时的弱相互作用及相应的排斥力等，所以粒子也许根本不可能分解为夸克等更小的粒子，何况超弦.超弦能标已大大超过大统一等的能标.因此超弦可能只是一种优美的可以广泛应用的数学.

而突现弦可以产生不同尺度的弦.笔者由一般的具有振动和转动两种运动状态的突现弦可以得到粒子的GMO质量公式及其修改的完全符合实验的更精确的质量公式[13,8,35]：

(7)

并导致对称的强子寿命公式[8,35].进一步，我们还可以探讨生物弦及生物弦-膜理论和相应的Calabi-Yau流形[36,37].

Ψ(x,y)=∑cnγn(x)φn(y).

(8)

von Neumann的基本假设之一是：

=a+b+...

(9)

及算符量R+T+…成立.这些都表明线性叠加关系，并导致可加性假设，还与对易性相关.Bohm和Bub也有相同的表述.对此G.Hermann (1935)和Jammer(1974)都提出过质疑，他们认为“本征值一般不是按线性组合的”.D.Bohm等认为以非线性关系为基础建立隐变量理论是可能的；并具体提出修改的运动方程是：

(10)

对连续谱，

(11)

方程不仅是非线性的，而且是非局域的，一个复合系统必须永远是一个不可分割的整体.但Jauch和Piron(1968)反对他们对运动方程的修正.

虽然叠加原理的表述各不相同，但都要求“从态的叠加原理，波函数满足的一切方程必须对ψ保持线性”.而实际上，许多波函数方程已经是非线性的了，例如在某些相互作用时.在一定程度类似粒子，并具有波粒二象性的孤子解也不符合线性叠加原理，而是服从Backlund变换.这些已经显示出叠加原理必须发展[40].进而笔者基于非线性叠加原理发展非线性算符，提出非线性理论及非线性的Klein-Gordon方程、Dirac方程和Heisenberg方程[8,41].目前许多理论、模型和现象都是非线性的.并且笔者还讨论了非线性量子理论某些已知的和可能的检验[41].

Bell重新考虑了von Neumann等人的实例，证明量子力学和隐变量解释是矛盾的[42].Bell的讨论[39]也是基于可加性假设，并且最后他指出，量子力学传递的“信号必须是瞬时的，因此这样的理论不可能是Lorentz不变的”，即相对论、量子力学具有根本性的矛盾.

量子非局域性、纠缠态和量子传递的新实验显示出粒子纠缠态是一种强度和距离都是中等的新的第五种相互作用[41,43].非线性叠加原理可能联系于相关性和纠缠态.

3讨论

此外，以下基本问题都应该研究：1)重整化是理论自洽的条件，但目前的理论是否自洽，是否能自成封闭体系？2)波动性和二象性.根据夸克模型，粒子内部非相对论，因此波动性比较可能成立，但粒子碰撞时是否有衍射？反之对高速、相对论及其结构呢？4)暗物质和暗能量是当代物理学的一个热门.对此笔者提出由Dirac负能态推广得到的负物质是一种最简单的暗物质[43-45].

量子理论和广义相对论中都存在无穷大，如广义相对论在黑洞内部坍缩到奇点时就是无穷大.这可能类似狭义相对论中无穷大说明存在速度的极限：光速.二者可能说明存在时空标度(大小)的极限，如为Planck长度和时间等.而且粒子物理中可以类比于统计光学中已经应用的信息等概念.总之，某些基本原理可能彼此相关[17].

参考文献：

[1] Gordon Kane, Supersymmetry[M].The MocGraw-Hill Companies, Inc.,2003.

[2] Rajpoot S.Neutral-current interactions beyond the standard SU(2)×U(1) model[J].Phys.Rev.,1984, D30(7):1559-1569.

[3] Langacker P, Luo M, Mann A K.High-precision electroweak experiments: A global search for new physics beyond the Standard Model[J].Rev.Mod.Phys.,1992, 64(1): 87-192.

[4] Hurth T.Present status of inclusive rare B decays[J].Rev.Mod.Phys,2003,75(4): 1159-1199.

[5] Chang Yi-Fang.Ten Puzzles in Particle Theory and Quarks as Only Possible Magic Particles with Some Symmetries[J].arXiv, 2009,0908.0566.1-15.

[6] Particle Data Group, Nakamura, K, et al.Review of particle physics[J].J.Phys.G.,2010, 37(7A): 075021.25-88.

[7] 张一方.粒子标准模型中量子数的对称性矛盾和新的组合量子数[J].信阳师范学院学报,2003, 16(2):157-160.

[8] 张一方.粒子物理和相对论的新探索[M].昆明：云南科技出版社,1989.Phys.Abst.,93,No1371.

[9] Gell-Mann M.A schematic model of baryons and mesons[J].Phys.Lett.,1964,8(2):214-215.

[10]张一方.相互作用的几何统一、五维时空和超对称性[J].商丘师范学院学报,2012,28(6): 41-46.

[11]张一方.粒子和场方程的统一[J].商丘师范学院学报,2012,28(12):39-45.

[12] Singleton Jr R.Do weak interactions become strong at 10TeV?[J].Nucl.Phys.,1990, B343(3): 541-553.

[13] Chang Yi-Fang.High energy behavious of particles and unified statistics[J].Hadronic J.,1984,7(5):1118-1133.

[14] Chang Yi-Fang.Some possible tests of the inapplicability of Pauli’s exclusion principle[J].Hadronic J.,1984,7(6):1469-1473.

[15] 张一方.在激光导致的高激发态原子中检验泡利不相容原理的适用性[J].自然杂志,1988,11 (8):635-636.

[16] Chang Yi-Fang.Test of Pauli’s exclusion principle in particle physics, astrophysics and other fields[J].Hadronic J.,1999,22(3):257-268.

[17] Chang Yi-Fang.Unified quantum statistics, possible violation of Pauli exclusion principle, nonlinear equations and some basic problems of entropy[J].International Review of Physics,2013,7(4):299-306.

[18]张一方.粒子的动力学模型的应用和强子的质量[J].商丘师范学院学报,2013,29(6):28-33.

[19] 依捷克森 C,祖柏尔J-B.量子场论(下册)[M].杜东生,等.译.北京：科学出版社，1986:243-320.

[20] Koures V G, Mahanthappa K T.Spontaneous parity violation in a supersymmetric nonliner sigma model in 2+1 dimensions[J].Phys.Lett.,1990,B245(3-4):515-518.

[21] Ellis J, Hagelin J S, Nanopoulos D V, Srednicki M.Search for violations of quantum mechanics[J].Nucl.Phys.,1984,B241(2):381-405.

[22] Chang Yi-Fang.Possible decrease of entropy due to internal interactions in isolated systems[J].Apeiron,1997, 4(4):97-99.

[23] Chang Yi-Fang.Entropy, fluctuation magnified and internal interactions[J].Entropy,2005, 7(3): 190-198.

[24]张一方.负温度的谬误和熵变化对称性的恢复[J].商丘师范学院学报，2009,25(9):58-62.

[25] Chang Yi-Fang.“Negative temperature” fallacy, sufficient-necessary condition on entropy decrease in isolated systems and some possible tests in physics, chemistry and biology[J].International Review of Physics,2012,6(6):469-476.

[26] IceCube Collaboration, Abbasi R, et al., Determination of the atmospheric neutrino flux and searches for new physics with AMANDA-II[J].Phys.Rev.,2009,D79(10):102005.1-15.

[27] Dermisek R, Raby S.Fermion masses and neutrino oscillations in SO(10) supersymmetric grand unified theory withD3×U(1) family symmetry[J].Phys.Rev.,2000,D62(1):015007.1-9.

[28] Gonzalez-Garcia M C, Nir Y.Neutrino masses and mixing: evidence and implications[J].Rev.Mod.Phys.,2003,75(2):345-402.

[29] Delepine D, Macias V G, Khalil S, Castro G L.Quantum field theory results for neutrino oscillations and new physics[J].Phys.Rev.,2009,D79(9):093003.1-6.

[30]张一方.强子结构、重子的磁矩公式和光子-中微子[J].商丘师范学院学报,2015,31(12): 22-29.

[31] Short A J.Popper’s experiment and conditional uncertainty relations[J].Found.Phys.Lett.,2001, 14(3):275-284.

[32] Rigolin G.Uncertainty relations for entangled states[J].Found.Phys.Lett.,2002, 15(3):293-298.

[33] Li C F, Xu J S, Xu X Y, et al.Experimental investigation of the entanglement- assisted entropic uncertainty principle[J].Nature Phys.,2011,7(6):752-756.

[34] Ozawa M.Universally valid reformulation of the Heisenberg uncertainty principle on noise and disturbance in measurement[J].Phys.Rev.,2003, A67(4):042105.1-5.

[35] Chang Yi-Fang.From emergence string to mass formulas of hadrons and symmetric lifetime formulas of hadrons[J].International Review of Physics,2012,6(3):261-268.

[36] Chang Yi-Fang.Extensive quantum theory of DNA and biological string[J].NeuroQuantology,2014,12(3): 356-363.

[37] Chang Yi-Fang.Calabi-Yau manifolds in biology and biological string-brane theory[J].NeuroQuantology,2015,13(4): 464-474.

[38] Abers E S.Quantum Mechanics[M].Pearson Education, Inc.,2004.

[39] Zichichi A.Symmetries in Elementary Particle Physics[M].Academic Press,1965.

[40] 张一方.非线性量子力学叠加原理的发展及其检验[J].自然杂志,1997,19(3):183-184.

[41] Chang Yi-Fang.A possible development of nonlinear quantum theory and its tests[J].International Journal of Modern Mathematical Sciences,2014,11(2):75-93.

[42] Bell J S.On the problem of hidden variables in quantum mechanics[J].Rev.Mod.Phys.,1966, 38(3):447-452.

[43]张一方.量子力学和相对论的结合,不相容及发展[J].云南大学学报,2008,30(1):41-46.

[44]张一方.相对论与量子力学的关系及理论的发展[J].商丘师范学院学报,2008,24(12):57-61..

[45] Chang Yi-Fang.Negative matter, dark matter and theoretical test[J].International Review of Physics,2011,5(6):340-345.

[责任编辑：徐明忠]

Basic principle in particle physics and seven important problems, and developments of quantum theory

CHANG Yifang

(Department of Physics, Yunnan University, Kunming 650091, China)

Abstract:The basic principle in particle physics is that the fact tested by experiments and some dainty theoretical hypothesis must be distinguished.We propose seven important problems in particle theory: 1) Contradictions in the Standard Model.2) Quark model, whose origin is parton, but so far any free quark is not discovered, they are possibly only these magic particles with symmetry.3) Point particles, high energy and interactions.4) The possible violation of the Pauli Exclusion Principle and some basic principles, and corresponding development of QCD.5) Neutrinos and their oscillations and masses.6) The uncertainty principle and new progress, and superstring.7) The developments on the superposition principle of quantum mechanics and the entangled states.Moreover, some possible developments of quantum theory are discussed.Some basic principles are possibly related each other.

Key words:particle physics; theory; experiment; the Standard Model; quark; interaction; Pauli exclusion principle; neutrino; uncertainty principle; superposition principle.

中图分类号：0320

文献标识码：A

文章编号：1672-3600(2016)06-0030-07

作者简介:张一方(1947-)，男，云南昆明人，云南大学教授，主要从事理论物理的研究.

基金项目：国家自然科学基金资助项目(11164033)

收稿日期：2016-01-23;修回日期：2016-02-04