宇宙的第三種猜想epub

2019年10月20日15:27:09 評論 9

宇宙的第三種猜想 內容簡介

《宇宙的第三種猜想》主要是量子物理及四大基本作用力知識的普及。書中對現代大型粒子對撞機的實驗成果提出了新的思考角度,發現的那些粒子是創造的?還是本身存在的?在普及了引力子與引力波,相對論知識的同時,探索了萬有引力的本質,時間的本質,光的本性,時空彎曲與空間,時間之間的關系。普及了暗物質與暗能量的知識,探索了萬有引力可能的方向錯誤,提出了力弦粒子概念。普及了分形幾何,卡門渦街等知識,并通過大量列舉物理學現象,形成了一種力弦粒子多層聚合的模型。并指出力弦粒子與四大基本作用力之間的關系。普及了宇宙大爆炸的模型,及宇宙大爆炸的證據,同時探索了聚合旋轉宇宙的模型及證據,并對宇宙大爆炸的證據用新的物理學知識進行了解釋。普及了物理學與生命學之間的聯系。書中對很多物理學未解之謎做出解釋之后。

本書并不完美,還有遺憾,缺乏數學模型,如果你喜歡物理,好奇世界,如果你希望有所成就,本書提出的理論體系,可以為你帶來啟發的同時,也可以讓你在尋找相對論新解,提出新的理論物理計算中獲得足夠的方向。

宇宙的第三種猜想 目錄

前 言

第一章 為什么是物理哲學

第一節 物理學未解之謎

第二節 為什么歸于哲學

第三節 愛因斯坦與哥德爾的旋轉宇宙

第二章 愛因斯坦的滑鐵盧

第一節 愛因斯坦的滑鐵盧

第二節 統治物理界的兩大理論系統

第三節 也許愛因斯坦和玻爾全都錯了

第三章 宇宙背景的時空深度

第一節 需要重塑量子力學嗎?

第二節 科學解釋的極限

第三節 現有的宇宙模型未必正確

第四節 宇宙的背景——時空深度

第五節 聚合而生的宇宙

第六節 宇宙的宏觀與微觀背景深度

第七節 惠勒的質樸性原則與萬物生于無

第八節 新宇宙模型——圓轉無窮的宇宙

第四章 微觀粒子世界

第一節 量子的智慧選擇

第二節 粒子世界

第三節 大統一理論

第五章 相對論的相對性錯誤,去除時間維度

第一節 相對論的時空觀

第二節 萬有引力定律的局限

第三節 回歸三維空間——時間的本性

第六章 萬有引力弄錯了方向,力弦粒子

第一節 萬有引力不是宇宙的決定力量

第二節 弦理論與回圈量子引力

第三節 力弦粒子,萬有引力的方向錯誤

第七章 多層聚合運動,力弦粒子統一四大基本作用力

第一節 分形幾何、卡門渦街與物理學原理

第二節 多層聚合而生的萬物,黑洞本質

第三節 力弦粒子統一四大基本作用力

第八章 聚合宇宙——終結宇宙大爆炸理論

第一節 宇宙大爆炸的證據

第二節 關于宇宙大爆炸學說的疑問

第三節 聚合而生的宇宙

第九章 圓轉聚合的九層宇宙學假說

第一節 宇宙有多大

第二節 宇宙的最小物質有多小

第三節 簡潔的新質樸宇宙觀

第四節 力弦粒子的宇宙學聚合

第五節 九層宇宙

第六節 關于宇宙中的其他問題

第十章 從量子到生命的聚合發展過程

第一節 生命中間體

第二節 量子感知的世界

第三節 “人造生命”的三個要素

第十一章 理想與批判的自我邏輯

第一節 如何理解未解之謎

第二節 理想與批判的自我邏輯

第三節 人類文明需要被重新思考與定義

宇宙的第三種猜想 精彩文摘

現有的宇宙模型未必正確

霍金在他的新書《大設計》里用魚缸里的金魚為例,對人類解釋宇宙終極思想的模型進行了說明,并針對宇宙大爆炸學說,指出宇宙大爆炸學說只是恰當的解釋了很多現象,雖然很多人懷疑宇宙大爆炸學說,但是沒有也無法找到更好的模型來解釋所發現的現象,而用新的模型來解釋宇宙,只要合理就完全是可以的。

霍金在《大設計》一書中指出:“對于同一物理的運動,如果人類與魚缸里的金魚本身屬于兩個參考系統,金魚的實在圖像和人類觀察的不同,但金魚仍然可以表述制約它們觀察到的在魚缸外面物體運動的科學定律。例如,由于變形,我們觀察到的在一根直線運動的一個自由物體會被金魚觀察成是沿著一根曲線運動。盡管如此,金魚可以從它們變形的參考系中表述科學定律,這些定律總是成立,而且使它們能預言魚缸外的物體的未來運動。它們的定律會比我們參考系中的定律更為復雜,但簡單性只不過是口味而已。如果一條金魚表述了這樣的一個理論,我們就只好承認金魚的風景是實在的一個正確的圖像。”如果存在兩個都和觀測相符的模型,正如金魚(眼中)的圖像和我們(眼中)的圖像,那么人們不能就因此確定這一個比另一個更真實。在所考慮的情形下,哪個更方便就用哪個。

而人類的思維與對所處環境的觀察,主要來自人本身的反映,并不一定是宇宙世界的所有。人類對于宇宙的認識,必然受限于自己觀察的工具、介質與本身的感觀能力。當然光進入人的視線也是經過一個透鏡效應的,通過視網膜的接收而進行對外觀測,感受一束光然后讓人有所反映,對該束光產生一種認識。

霍金書里說道“在某種情形下,單獨的物體甚至并沒有獨立的存在,而僅作為眾多系統的部分而存在。如果一種稱為全息原理的理論被證明是正確的,我們以及我們的四維世界可能是一個更大的五維時空在邊界上的影子。在那種情形下,我們在宇宙中的狀況就類似于金魚的狀況了。

徹底的現實主義者經常論證說科學理論描繪實在的證明在于它們的成功,但不同理論可以通過全異的概念框架成功地描述同樣的現象。事實上,許多已被證明成功的理論后來被其他基于全新的實在性概念之上的同等成功的理論所取代。

依賴模型的現實主義使現實主義和反現實主義的思想學派之間所有這類爭議變得毫無意義。按照依賴模型的現實主義,去問一個模型是否真實是毫無意義的,只有是否與觀測相符才有意義。如果存在兩個都和觀測相符的模型,正如金魚的圖像和我們的圖像,那么人們不能想當然的認為這一個比另一個更真實。在所考慮的情形下,哪個更方便就用哪個。例如,如果一個人處于金魚缸內那么金魚圖像會是有用的,但對外界的人們而言,在地球魚缸的參照系里去描述從遠處星系來的事件就會非常地笨拙,尤其是因為魚缸隨著地球圍繞太陽公轉并圍繞著自己的軸自轉而在運動。”

霍金書里繼續說道:“我們永遠觀察不到夸克。它們永遠以三個一組(質子和中子)或者以夸克反夸克對(π介子)存在,并且它們正像由橡皮帶連接在一起似的。

自夸克模型首次提出之后的年代里,人們一直在爭議著“如果永遠不能分離出一個夸克,那么認為夸克真的存在是否有意義”的問題。一些次核粒子的不同結合構成了某些粒子的思想,提供了一種編組原理,由此對其性質給予簡單而引人的解釋。但是,盡管物理學家已習慣于接受那些粒子,它們也只從有關其他粒子散射的數據統計中推斷其存在。對許多科學家而言,將實在性賦予一個在原則上也許不能被觀測到的粒子太過分了。

然而,這么多年來隨著夸克模型導出愈加正確的預言,反對的聲音也隨之消退。某種擁有十七只手臂、紅外眼以及習慣從耳朵吹出濃縮奶油的外星生物會進行與我們相同的實驗觀察,但不用夸克描述之,這是完全可能的。盡管如此,根據依賴模型的現實主義,夸克存在于一個和我們對次核子粒子如何行為的觀察一致的模型中。”

依賴模型的現實主義能夠為討論諸如以下問題提供框架:如果世界是在有限的過去創生的,那么在那之前發生了什么?一位早期的基督教哲學家圣·奧古斯丁認為其答案不是上帝正為問此類問題的人們準備地獄,而是時間是上帝創造的世界的一個性質,時間在創生之前不存在,他還相信創生發生于過去不那么久的時刻。

這是一個可能的模型,盡管在世界上存在化石和其他證據使之顯得古老得多(它們被放在那里是用來愚弄我們的嗎?),那些堅持《創世紀》中的敘述確實是真的人很喜歡這個模型。”

何時需要新的模型

霍金在《大設計》里認為一個好的模型需要滿足如下條件:首先,它是優雅的,優雅是指理論的形式,但它與缺少可調整元素緊密相關,由于一個充滿了修補的因素的理論不很優雅。引述愛因斯坦的話,一個理論應該盡可能簡單,但不能更簡單了。優雅就不是容易測量的某種東西,但科學家們非常珍視它,因為自然定律是意味著把許多特殊情況經濟地壓縮成一個簡單公式。其次,它包含很少任意或者可調整的元素。再次,它和全部已有的觀測一致并能解釋之。最后,它對將來的這種觀測做了詳細的預言,如果這些預言不成立,觀測就能證偽這個模型。關于這一點,當新的令人震驚的預言被證明正確時,總給科學家留下深刻的印象,另一方面,當一個模型發現做不到這一點,一種普遍反應是說實驗錯了。如果證明不是那種情形,人們經常仍然不拋棄這個模型,而試圖通過修正來挽救它。盡管物理學家執著地努力拯救他們贊美的理論,隨著改動變得做作而且繁瑣,理論因此而變得“不優雅”,人們修正理論的熱情也就消退了。

霍金繼續提問何時需要新的模型,許多已被證明成功的理論后來被其他全新的理論取代,十九世紀的時候很多人因為看不見原子而拒絕接受。如果容納新的觀測所需的修正過分雕琢,這就標志著我們需要新模型,穩態宇宙的觀念是老模型迫于新觀測而撤退的一個例子。十九世紀二十年代,多數科學家相信宇宙是靜止的,或者在尺度上不變,后來埃德溫·哈勃于1929年發表了他的觀測顯示宇宙正在膨脹。哈勃觀察到由星系發射出的光,但并未直接觀察到宇宙在膨脹,那些光攜帶特征記號或于每個星系成分的光譜,如果星系相對于我們運動,光譜就會改變一個已知的量。因此,哈勃由分析遠處星系的光譜能夠確定它們的速度,他原先預料會找到離開我們運動的星系數目與靠近我們運動的星系一樣多。相反,他發現幾乎所有的星系都離開我們運動,而且處在越遠的地方,它們就越快地運動。哈勃得出結論,宇宙正在膨脹。

但其他人堅持早先的模型,試圖在穩態宇宙的框架中解釋他們的觀測。例如,加州理工學院的物理學家弗里茨·茲威基建議,也許因某些還未知的原因當光線穿越巨大距離時慢慢地損失能量,這種能量減小會對應于光譜的改變。茲威基提議的這種改變能夠模擬哈勃的觀測。在哈勃之后的幾十年間,許多科學家繼續堅持穩態理論,但最自然的模型是哈勃的膨脹宇宙模型,而它已被接受。

我們的宇宙模型正確嗎

根據現代物理學、弦理論和現代物理觀測等,有證據證明我們的宇宙不是唯一的,在我們宇宙之外,還有很多與我們宇宙一樣的宇宙,物理學家稱之為平行宇宙。那么我們的宇宙在眾多宇宙中應該是什么樣子的呢?宇宙之外的世界是如何誕生的呢?

假如我們突然有了神通,我們自己無限的變大、變大,最后這個我們所在的137億光年的宇宙在我們這些巨人手中,就像一個雞蛋一樣大小,被我們審視、觀測,那我們會發現什么?放在我們手中的宇宙,將是什么樣子的呢?

第一,我們的宇宙應該是旋轉的!在多宇宙狀態中,我們的宇宙必然是旋轉的。如果我們的宇宙是靜止的那么將違背萬物皆有運動的真理。因為無論是夸克、原子核、光子、電子、還是分子、地球、太陽、銀河系還是星團都在自我旋轉,如果我們的宇宙擁有其他伙伴宇宙,那么我們的宇宙應該擁有一定的自我旋轉速度,至于證據我會在后面章節里提到。我們將會發現,我們手中的宇宙必然是一體的,如果這個宇宙是松散的,那么宇宙將無法保持穩定。無論是地球,還是原子、電子,還是太陽系、銀河系,它們都有自己的結構,無論對于任何獨立宇宙構成單元來說,就是在外部必然有一個某種形式的外殼,以區分內部與外部的關系。

第二,當前流行的宇宙大爆炸也必然受到置疑。在這個旋轉的宇宙體中,當物質只占不到4%、暗物質占有23%、暗能量占73%時,宇宙大爆炸還是正確的嗎?因為萬有引力在目前宇宙理論中太重要了,但是事實是真正決定宇宙的更像是暗物質與暗能量,所以我們必須存在疑問,宇宙是大爆炸形成的嗎?萬物的生長,比如大樹有一個小的種子,通過太陽的照射,不斷獲取外面的能量、水分、營養才能長大,而人們難以想象我們137億光年的宇宙是有無限小的點爆炸而變成的,并且缺乏合理的邏輯。雖然有不少科學界公認的側面證據證明了宇宙大爆炸,但是一個聚合的宇宙完全也可以解釋這些證據,關于這一點在我們后面的章節中也會講到。當然我們也可以認為推動宇宙膨脹的那些力量,本身就是宇宙的旋轉能量,甚至有一部分屬于多宇宙狀態外來的能量。

第三,光速度真的不可超越嗎?量子糾纏被愛因斯坦認為是鬼魅般的現象,有證據證明,量子糾纏傳播速度最少達到光速的萬倍以上。而我們的宇宙是像氣球一樣不斷膨脹的、擁有外殼的宇宙,那么我們將面臨著如下問題。在這個137億光年的宇宙中,如果萬有引力是決定宇宙的最后力量,在當前萬有引力傳播速度為光速的前提下,在一個多平行宇宙模型中,我們必然要面臨一個問題,就是喪失結構性,它必然支離破碎。一個破碎的宇宙很難是平穩的,也就很難呈現出宇宙的穩定性,破碎的宇宙不是我們目前宇宙的實際情況。那么很明顯,我們宇宙還存在一個結構,這個結構足夠維持宇宙137億光年的秩序,很顯然這個結構的整體傳播約束力與速度只有滿足可以大大超過光速才能束縛并保持我們的宇宙形成結構。我們的宇宙除了萬有引力之外,還應該有其他力參與。在沒有確實證據的時候,我們可以假設暗能量與暗物質的一部分屬于超光速微粒子。

新宇宙模型——圓轉無窮的宇宙

圓轉無窮的聚合運動—宇宙第一推動力

這是非常有意思的一件事情,難道宇宙萬物的邏輯,要歸結于道家的“萬物生于有,有生于無,道生一,一生二,二生三,三生萬物”的邏輯嗎?

在周易正義二七則里,《論易之三名》講到:“舍字制音,呼之為“倫”。“倫”者輪也,言此書義旨周備,圓轉無窮,如車之輪也。”

圓轉無窮,如車之論,(如007圖)是宇宙的樸素之理,也是宇宙深層的簡單哲學。但是這個簡單的圓轉無窮,恰恰是構成宇宙的萬物之理,形成了宇宙第一推動力,也是宇宙的內在秉性。

簡單的邏輯是微觀與宏觀宇宙的聯系紐帶,使宇宙從無到有,然后有生萬物,符合“萬物生于有,有生于無”的物理哲學,也是宇宙的本質,宇宙的第一推動力。在這里,我們把這種現象暫時稱為“聚合運動”。

萬物生于有,有生于“無”。這個“無”并不是真正的無,它無法以微觀粒子衡量,它是宇宙中的微觀基本元素,卻擁有非常快的速度,單個的“無”元素因為速度等于或者超越量子糾纏,也許能量也非常大,也許非常小,由于聚合運動,無中開始生有。

也許就像弦理論中描述的那樣,這些“無”元素像燃燒的煙絲,或像跳動的琴弦——無窮的看不見的絲弦充滿宇宙,跨越宇宙空間,跳動、纏繞,多層的蜷曲,在宇宙深處與宇宙糾纏一體。

“萬物生于有,有生于無”與惠勒的質樸性原則如此接近的時候,一個新的描述宇宙的假想誕生了,混沌深層的宇宙深處,宇宙成為一體(道生一),宏觀與微觀(一生二)成為宇宙的兩個特性,通過多層聚合運動(二生三),形成萬物(三生萬物),簡潔的宇宙觀呈現在人們面前,中國傳統哲學的質樸、深度,再次熠熠生輝。

多宇宙狀態下的物理環境

多宇宙已經被科學界認為是想當然的事情,在多宇宙狀態中,我們的宇宙就像是太陽系中的地球、銀河系中的太陽系、宇宙中的銀河星系團一樣。沒有太陽,地球毫無意義;沒有銀河系,太陽系就不會孤立存在;如果沒有宇宙的懷抱,銀河系必然不是現在的樣子。多宇宙環境中必然不是絕對真空的環境,有其“粒子,磁場,或者特殊的環境”,有其物理學規則。

如果說我們的宇宙與多宇宙世界的環境是沒有影響、沒有互動的,這其實看起來就是荒謬可笑的,就好比說人類沒有空氣環境、魚類沒有海洋照樣能夠生存一樣,多宇宙環境必然產生我們宇宙與多宇宙的互相影響。

按照銀河系——太陽系形成的物理學原理,多宇宙環境對于我們宇宙的誕生具有決定性的意義。宇宙有奇點大爆炸的假說必然要接受顛覆性的討論,而且在宇宙73%的物質為暗能量、23%的物質為暗物質的環境下,萬有引力決定宇宙的觀點也必須被給予顛覆性的重新討論。甚至我們地球人所謂的萬有引力,根本是有局限性的。地球上的人對于太陽系之外,根本沒有單獨的引力,人只是地球系統中的一部分。

當宇宙是有更大范圍內聚合而來的時候,那么很多基本粒子,甚至包括光、電子、質子,也許早在我們宇宙誕生之前就已經存在。宇宙在聚合之后,在聚合足夠縮小的時候,由于內部壓力就會出現爆炸行為,或者不爆炸的空間反彈擴展。

很顯然,基本粒子在我們137億光年宇宙誕生前如果就存在,那么宇宙的時間就必須重新定義,那么廣義相對論存在問題、宇宙大爆炸自然不成立。

剎那空間,一個有感知的宇宙嗎?

惠勒提出“萬物源于比特”。他認為物理世界的所有單元,在最根本、最基礎的意義上,歸根結底產生于“是-否問題”的問題。也就是說所有的物質性及事件,如果究其根源,都是來源于“是與否”這個簡潔的“理論上的信息”。這就相當于中國傳統哲學上的“萬物生于有,有生于無”。

無論多么遠的距離,量子糾纏都可以超過光速瞬間傳播。針對量子對于雙縫干涉做出的觀察后的反映,在玻姆理論里,像電子這樣的基本粒子中心發散出一種勢場,這種勢場能達到宇宙的邊緣。當一個電子向一個雙縫進發時,它的量子勢會在它到達之前便感應到雙縫的存在,從而指導它按照標準的干涉模式行動。

按照道家質樸哲學“道生一,一生二,二生三,三生萬物”的道理,結合惠勒的信息宇宙中的現代信息計算機模式“是-否”邏輯。是否可以這么設想:宇宙(道)充滿這種信息(一),宇宙這種基本信息單元有兩性,一個是自我屬性(道生一),一個是宇宙屬性(一生二)。然后宇宙與基本單元做旋轉運動(二生三)。

宇宙沒有充滿的“基本信息”單元,不能稱為宇宙。基本信息單元在宇宙中,與宇宙互相作用,屬于超光速的量子糾纏行為,可以產生瞬時反映。在宇宙深層領域,我們把這種行為簡稱為“宇宙的感知”,理想的稱謂是“有感知的宇宙”。

多層聚合宇宙

本書作者認為:玻姆的隱含秩序在說明物理與意識的深層實在性和決定性之后,隱含秩序的非定域性與定域性世界是聯系的。雖然因果關系能夠維持在一個特定“定域性”的區域內,但是也會受定域性之外的物理世界影響。

惠勒提出質樸性原則的“變易性”原理里提出古老的從物理學結構上產生變異性的彈性定律。每一條物理定律,都在某種物理條件的極端狀態下被突破、被超越。按此邏輯,惠勒認為所有的定律都具有變易性,都不可能是永遠不變的。

我們的宇宙在各級粒子形成后,由于本體宇宙的聚合,就會產生內部的粒子壓力,各級粒子也必然做出相應的調整。比如氣體,在密封罐中的壓力之下就會變成液體。原子力是具有穩定結構的單位,但是原子核分裂、輻射,原子就會改變性質。

宇宙如果存在多層聚合,那么就不難理解目前的宇宙狀態、地球系統、太陽系、銀河系、宇宙、多宇宙環境(等)存在不同的宇宙單元的組合與壓力。而且多宇宙環境中,我們宇宙之外還可能有宇宙。越是最微觀的單元越容易受到更大范圍宇宙因素的影響,比如宇宙信息單元受宇宙的互相影響,那么越大的宇宙范圍,越是與微觀環境產生互動。

宏觀與微觀的關聯超對稱:就像弦理論認為的那樣,宇宙中粒子宇宙也存在著超對稱性,R與1/R的宇宙定律是相同的。比如,我們的宇宙范圍大約有1026米的大小,但與10-26米的微觀物理存一樣的物理定律。當然作者本人不這么認為,R與1/R的宇宙世界應該存在關聯性,正如本書對時間的定義一樣,不同的宇宙物質層級里,具有不同的定律表現,時間也會體現在不同的物質世界里。正如生物社會一樣,單細胞聚集,逐漸演化為多細胞動物,雖然個體細胞能夠完成單獨作用,但表達的集體卻意義不一樣。

在質樸性原則的“物質和定律的物理學”里,惠勒認為麥克斯韋時代的物理學是建立在尋找構成物質世界的基本粒子單元之上的物理學,比如發現夸克等。而此后的物理學則是定律的物理學,具體的物理粒子成為理論本身的導出結果,而不再是基本不可變的粒子。這體現在他說的“沒有物質的物質”和“沒有電荷的電荷”,這些理念都是試圖通過最基本,簡單的定律,推出其他定律及粒子來。

如果有多層聚合宇宙的解釋,樸素的宇宙單元只具有信息的簡單的兩面性,一個是自我屬性,一個是宇宙屬性,最后還要表現出所在層級宇宙的屬性。由于多層聚合運動,就會形成不同的宇宙要素,比如原子核、電子、光、地球、太陽系、銀河系、我們所在的宇宙等。電荷只是宇宙多層聚合壓力之下的粒子屬性的一種物理表現。

宇宙時間的本質是一種粒子表現

惠勒在“推出時間、量子和連續性”提出既然物質和電荷都可以從物理學自身的結構中給出。惠勒大膽地猜想,現在從物理學之外給入的時間將來也可以從物理學中推導出來,由絕對的量變成近似的量,由基本的量變成導出的量。正如光速曾經是外來的、絕對的量,后來則成為導出的量,近似的量。事實上,惠勒希望把所有外來的量,乃至把物理學本身建立在觀察之上,希望從最質樸的觀察出發,給出量子的定義,時間的定義,并解決數學連續性和物理的分立之間的矛盾問題。這就是所謂的物理學的質樸性。

本質上來講,上面在多宇宙環境里講到我們的宇宙在多宇宙環境之中,我們所在宇宙的很多超壽命的粒子,比如光子壽命為永恒(相對論這么認為),質子壽命為1030年以上,遠遠大于宇宙預期的壽命,宇宙的時間是相對的,宇宙誕生于更大范圍內的粒子聚合。我們所在宇宙的時間,是完全因為聚合而創造出來的。本質上來講,我們認為的時間,是我們的一種感知,深層講,就是一種多層宇宙下的粒子表現。

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