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5.其他曲面

除了一般類型的極小曲面,還存在其他類別的代數曲面。這些曲面有物理解釋嗎?

在一個曲面X上,我們通常可以“拉開(blowup)”一個或多個點。得到的曲面將不是極小的,因為按照定義,一個曲面是極小的,如果它不能從別的曲面通過拉開一些點得到。拉開一個點會使c2增加1,且h010004減少1。在我們的模型里,這等價于把N增加1并保持P不變。換句話說,這等價于引進一個中子。在拓撲上,拉開是一個局部過程,并等價于粘上(通過連通和)一個h010016。這會引進一個二維閉鏈,它的自相交數為-1,但和其他任何閉鏈都不相交。相交形式的秩(維數)會增加1;對角線多出一個-1,且多出來的行和列里其他的元素為0。這自動使相交形式變成奇的,因此原來任何一個偶形式現在都可對角化了。

物理上的解釋似乎是這樣的:一個中子被引進來,且它和所有其他的質子及中子分開得很遠。這樣就會增加一個相對較高的能量,比在原子核上束縛一個額外的中子所需的能量要高。極小代數曲面,尤其是帶有偶相交形式的曲面,應該對應于擁有更低能量從而更加束縛的原子核或原子。

最簡單的例子是在CP2上拉開一個點。這樣得到的是希策布魯赫(Hirzebruch)曲面H1,一個CP1上的非平凡CP1叢。它的相交形式是h030002。希策布魯赫曲面和二次曲面都是單連通的且擁有相同的貝蒂數,h010017;或相應地,P=1,N=1。但是,希策布魯赫曲面的相交形式是奇的,而二次曲面是偶的。我們的提議認為,希策布魯赫曲面表示一個分離的質子、中子、電子體結構,而二次曲面代表氘原子——一個由束縛態質子和中子構成的原子核,并被電子所環繞。

勒布朗關于里奇曲率(Ricci curvature)L2范數的不等式[25,26]可以支持這個物理解釋。如果曲面上的一些點被拉開,那么范數會增加,并且增加的值是拉開的點數的常數倍。這表明,里奇曲率的范數和數量曲率的范數都應該是物理能量的組成部分,盡管他們可能有不同的系數。

到目前為止,我們還沒有考慮過可以表示單獨一個中子或者一簇中子的曲面。類型VII的曲面可以作為候選,這些曲面滿足h010018為正;或等價地,P=0,N為任意正整數。這些曲面是復的,但不是代數的,沒有凱勒度量,也不是單連通的。單中子的模型是非常重要的。關于“拉開”的討論暗示我們h010016是另一個可能的模型。在這種情況下,一個中子對應于一個自相交數為-1的2-閉鏈;它的鏡像描述是CP2中一個質子對應于一個自相交數為+1的2-閉鏈。

一個自由的中子幾乎是穩定的,它的壽命大概是10分鐘。物理上對成簇的中子非常感興趣。類似于雙質子共振,也存在雙中子共振(dineutron resonance)。最近還有一些關于四中子共振(tetraneutron resonance)的實驗證據[28],這表明四個中子趨于束縛在一起。八中子共振(octaneutron resonance)也被討論過,不過并沒有確鑿的證據表明它們存在。中子星的構成包括數量眾多的中子和可能存在的少量其他粒子(質子和電子),但它們只有在將引力補充進來后才是穩定的。標準的牛頓引力對于原子核來說當然是可以忽略的。

兩個虧格大于或等于2的黎曼曲面(代數曲線)的乘積是一般型極小曲面的例子,但它們顯然不是單連通的。這些曲面作為原子的解釋是有必要研究的。其他的曲面,例如直紋面(ruled surfaces),可能有一些物理解釋,但是我們的公式在這種例子里會給出負的質子數和中子數。它們也不是反物質的模型(即反質子、反中子、正電子的組合),因為反物質最有可能由描述物質的曲面的復共軛所建模。另外,質子和反中子構成的束縛態,對應于正P和負N,好像不存在。

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