评《通向量子引力的三条途径》[注1]
全文概要: 本文根据笔者在"大爆炸形成多宇宙时空"方面的研究结果,对李 . 斯莫林 教授[注2]在《通向量子引力的三条途径》一书中阐述的大多数论点进行了佐证式的评论,又对书中五个观点提出了异议,对书中提及的温鲁定律及霍金的黑洞温度和熵公式提出了修正意见,还对当前的"暗物质"探索提出了独立的见解。 Text summary: According to my results researched into"The big bang formed spacetime of multiverse",the text had commented on the substantial evidence type for mass contentions expounded by Smolin,Lee Prof ,on the 《Three roads to quantion gravity 》, and had dissented from five contentions of the book 。 Again the text had advanced amendment ideas for Unruh's law and Hawking's entropy and temperature expressions about a black hole in the book ,and had advanced unique idea toward nowaday quest for dark matter 。
(一) 我不喜欢采用"自然单位制",采用自然单位制的关系式,形式是简洁了,但量纲不平衡,物理意义反含糊了。过去认为是常数的某些物理量,现在看来,有的与时空状态有关(光速C),有的与运动状态有关(引力常数G)。我还是坚持使用MKSA制(或CGSE制)。书中第56页第十行公式我认为应为:kBΔT =2лa h / C 。kB是玻尔兹曼常数,C 是光速,h =h / 2л,h 是普朗克常数,它的确是与运动和时空状态无关的常数。a 是运动物体的加速度。 发动机消耗的能量 = 火箭动能的增加 + 火箭体温度升高所需增加的能量 + 对所在空间的激发能; 火箭质量的改变既包括燃料带走的质量,又包括速度增加引起质量的增加。 书中第65页的黑洞温度公式:T = k / m,据我的理论推算,该是黑洞的视界温度公式,k=hC3/4GkB 。此公式可改写为:TR=K/ n ,TR 是黑洞的视界温度,K=hC3/4GkBMo=2 . 427*10-6 K0 ,Mo 是太阳的质量;n是黑洞质量与太阳质量的比值。黑洞内部的温度公式为:Tr =RhTR/r,Rh是黑洞的视界半径,r是黑洞内离黑洞中心的距离。可见,离中心越近温度越高,r为普朗克长度时,温度达到普朗克温度的一半。普朗克温度:TPL=h vPL / k =ht PL/k =0.89*1033 K0 。另外,黑洞中心也是物质极端密集之处。因而,白洞不是黑洞的另一端,而是在黑洞的中心孕育起来的!黑洞内越靠近中心,物质密度越大,温度越高,压强越大。黑洞与恒星、中子星一样,内部是有结构的,具有不同的物相层次。说"黑洞是非常简单的物体,一旦形成,它是没有特征的。"是不正确的!最早人们认为黑洞是时空的无底旋涡,可史瓦西告诉我们:黑洞是个球体,克尔和莱斯纳指出:黑洞也可能是个旋转椭球体(我的理论推算显示:黑洞在三度规时空内,初期是克尔型的,晚期才是史瓦西型的)。很长时期来,人们认为黑洞是漆黑一团,只有物质、信息被吞噬,没有任何物质和信息可探测的;而霍金指出:黑洞具有温度、熵和辐射。黑洞实际是亮的。人们对黑洞的认识是不断深化的。 不同的物相具有不同的物态方程,其熵的计算不会一样。因而,霍金的黑洞熵公式的合理性是应该怀疑的。霍金将黑洞的视面积与普朗克胞元表面积之比视为黑洞的熵,普朗克胞元表面积:APL=4лLPL2 =2hGC-3 =3.28*10-65 cm2 ,黑洞的面积为A,视面积为:A / 2,于是熵:S=A / 2APL= A / 4hGC-3 。当黑洞周围为星际物质包围时,黑洞吸入物质的质量远大于霍金辐射损失的质量(黑洞质量一般远大于太阳的质量,黑洞表面温度近乎绝对零度,故其霍金辐射是很弱的),黑洞质量增大,视界半径及视面积增大,按霍金的熵公式,这是个熵增大的过程,也就是自发的不可逆过程。但当黑洞吸光了周围的物质,成为裸黑洞时,即使仅有霍金辐射,黑洞的质量将不断地减少,表面温度升高,使霍金辐射更为强烈,表面温度上升得更快,这种正反馈将使黑洞质量越来越快地减少,黑洞越来越快地变小,这也是个自发的不可逆过程,然而按霍金的黑洞熵公式,这是个 熵减少 的过程!在这里究竟是热力学第二定律不再适用,还是霍金的黑洞熵公式不合理?!有人会说裸黑洞的辐射不是孤立的封闭系统,而是开放系统;那么,黑洞吸入周围物质时,黑洞是孤立的封闭系统么?我认为非裸黑洞是个非平衡态的耗散结构系统,它从黑洞外吸收物质(质能),一方面辐射部分质能,一方面增加其内能和负熵,其质量、半径和视面积增大,而视界温度则降低。内能与质量成正比,视界温度与质量成反比,故 S = Q / T =M C2 /TR =AkB / 2лAPL(熵与玻尔兹曼常数是应该同量纲的),与黑洞质量的平方成正比,于是负熵值与视面积成正比,霍金的熵公式代表黑洞外流的总熵或黑洞本身的负熵的值仍有效[注3]。根据我的理论,黑洞和其周围的星际物质的总质量为MX ,当黑洞质量M < 0.89MX 时,三度规空间内黑洞是旋转椭球体,其短轴半径 Rh = 2GMC-2 ,长轴半径RZ = C∞ Rh / 2C ;M ≈ 0.89Mx 时,黑洞为球体,Rz = GM /2C∞2 ,这时光速 Ch = Cz = C∞ / 2 = 4*108 米/ 秒。距黑洞中心为普朗克长度 LPL 处温度已达到 2TPL /3 了。成为裸黑洞时,M = MX ,R=2GMX /C∞2 ,距黑洞中心为普朗克长度LPL 处温度达到4TPL/ 3 ,已超过了普朗克温度,白洞的胚胎已在黑洞中心孕育成熟了!裸黑洞 表面光速C = C∞ ,一切相互作用被屏蔽,成了孤立系统,无新质能的补充,非平衡的耗散结构系统无法维持下去,黑洞走上了衰亡之路。在黑洞半径达到R Z 之前,它是不断增大的,霍金把它作为无边界来处理,是可以的。此时,黑洞内无反射波,没有驻波震荡。在黑洞半径达到 R Z之后,它开始不断收缩,那是有边界的。此时,黑洞内有反射波,发生驻波震荡,振荡频率越来越高,不仅有霍金辐射,还有更为强烈的驻波震荡辐射。此时,黑洞的负熵减少,故是个熵增大的过程,热力学第二定律仍然适用!在裸黑洞蒸发变小的过程中,黑洞的收缩能(负能)不断减少,距黑洞中心为普朗克长度LPL处温度是保持不变的。也就是说,白洞的膨胀能(正能)不变。当膨胀能高于收缩能时,黑洞爆炸 ,白洞否定了黑洞,新的宇宙大爆炸发生了,旧的宇宙毁灭了,新宇宙在烈火中开始重生了!
(二) 我完全赞同书中的下述观点: 1,"世界不只由粒子组成,也由场组成,场也是物质;" 2,"纵然使用最完美的望远镜(或任何探测器),我们只能观察到所有存在的一小部分。世界上的每一个观察者只能看见这个世界的不同部分。不必相信通晓万物的精灵的存在。" 根据我的理论研究,我们所在的宇宙只是宇宙大爆炸形成的多宇宙时空中的一小部分,其它的部分或者与我们的宇宙只有一个切点(拉格朗日点),而难以发现它;或者与我们的宇宙还隔着一个中心黑洞,那就是反物质宇宙。中心黑洞与各个正、反宇宙都只有一个切点,它的中心就是大爆炸始点。因而,对我们而言,它们都是观察不到的暗物质。我们所在的宇宙是有层次结构的:我们处在星系空间相,其外是氢云空间相,再外面是等离子空间相,更外面是中微子与光子空间相,最外面是光子空间相。由于宇宙至今在膨胀(还是加速膨胀!),那里的光子都是背向星系空间朝外运动的,没有射向星系空间的反射光波。因而,光子空间相是我们看不到的,那是我们所在的宇宙里的部分暗物质。中微子与光子空间相中的中微子与光子也都是背向星系空间朝外运动的,这些物质也是我们所在的宇宙里的部分暗物质。但由于中微子是以该相的相光速运动,它会发生切仑可夫辐射,中微子在该相中逐步蜕变为光子。辐射激波的尾迹是射向星系空间的,这些光子部分穿透过等离子空间相和氢云空间相,在星系空间相中传播,有些到达了我们的观察器而被观察到。等离子空间相和氢云空间相对光有强烈的漫反射,当反射光到达了我们的观察器,也就被我们看到了。星系空间相是物质形态和物相最丰富多彩的物相。恒星就有多种多样,其中冷却了的褐矮星是难以发现的。太阳之外的恒星周围的行星除了近而大的外,也是我们所看不到的,更不用说那些行星周围的卫星了。原来以为黑洞是看不见的,是完全黑的。霍金指出黑洞具有类似黑体的量子辐射,而且越小辐射越强。事实上,非裸黑洞周围的星际物质高速落入,一方面这些近光速运动的物质因切仑可夫辐射而有电磁波辐射,还因相互碰撞磨擦而有声激波辐射和热辐射。落入黑洞的物质,一半转化为黑洞的内能,一半以辐射能传给黑洞外的空间。而裸黑洞 不仅有霍金辐射,还有更强烈的驻波震荡的激波辐射。因而,黑洞毕其一生是很明亮的,是宽频的电磁辐射源,从γ、X射线、可见光、红外线到微波、中低频电磁波。但非裸黑洞被周围浓厚的星云所遮蔽,通常难以看到它。但M≈0.89M X 时(在三度规时空内黑洞已由克尔型变为史瓦西型)遮蔽它的星云已很稀薄了,人们将能发现它,那就是第一类类星体 。裸黑洞是第二类类星体,黑洞爆炸后成为第三类类星体。第一类类星体的辐射是物质落入黑洞而产生的,是宽频的电磁辐射,还有黑洞收缩产生驻波的激波辐射,且望远镜能见到稀薄的星云,长期观测会看到星云逐渐消亡;第二类类星体见不到有星云,其辐射无频率低于红外光的,长期观测会发现其辐射频率逐渐增高,强度增强;第三类类星体其周围有星云,长期观测会看到星云在膨胀,其星云内可能有大量微黑洞和一些黑洞型伴星。微黑洞是爆炸将周围星际物质压缩而成的,有很强的霍金辐射,故星云呈现颇强的辐射,而类星体本身的辐射经长期观测会发现频率和强度逐渐在降低;黑洞型伴星是爆炸后残留的原黑洞碎片形成的。类星体是星系或星系团黑洞的产物,有极强的引力场,故其辐射谱线的红移是引力和多普勒效应的综合。以其辐射谱线的红移仅为多普勒效应来推算它离我们的距离,是不正确的。还应扣除一个相当于引力红移的附加退行速度因子。还有一颗离我们最远的、引力最大的类星体,因而其辐射谱线的红移最大,孤零零地在中微子与光子空间相的外边缘,它就是宇宙的中心黑洞。我们所在宇宙的物质落入中心黑洞发生的辐射有可能穿过等离子空间相和氢云空间相及星际空间的漫漫途径,而被我们探测到。在星系空间相中,星体间空间和星系间空间都不是真空,除了稀薄的星际尘埃和气体外,充斥着中微子、电磁场(从γ、X射线、可见光、红外线到微波、中低频电磁波)和引力场,即使是可见光,没有投射到地球或人造飞船、卫星上,仍是看不见的,对我们来说它们也是暗物质 。这也是为何星空的背景是黑的原由。不管今后人类的技术发展到何等地高超,我们绝不可能看到宇宙的全貌。根据现在的技术获得的宇宙照片计算出的宇宙尺度肯定比实际的偏小(据我的推算,我们所在的宇宙现今的尺度为138 .59亿光年,而美国测得为137亿光年) 。我们把在星系空间相中测得的光速视为真空光速,实是历史的谬误,它实是星系空间相中的相光速 。只有宇宙大爆炸的波阵面处才是真正的自由真空!所谓暗物质只不过是需要在近处或其投射方向上才能观测到的物质,并非是与我们已知的物质完全不同的奇异物 。物理学不需要"以太 "之类的神秘物。我也不认为除了暗物质以外还有什么独立的暗能量。能量、质量、动量都是物质的属性,不存在独立于物质的能量。场也是物质,场的能量就是场物质的能量。说宇宙中有暗物质之外,还有暗能量,这既不严肃,也不科学。 3,"系统的态不仅仅是系统在某一给定时间的性质,而且包含了当前系统之外的某些因素,与它的过去或者当前的相互关系有关。" 的确如此,我们所在的宇宙今天星系空间相中测得的光速为3*108 米/ 秒,是由于中心黑洞的视界光速为3*108 米/ 秒之故;随着中心黑洞的视界光速的增大,我们所在的星系空间相中测得的光速也将随同增大。我们所在的宇宙如今还在加速膨胀(事实上还有平动和转动),是那些与我们所在的宇宙相切的宇宙对我们的引潮力和反物质宇宙对我们的反引力以及中心黑洞对我们的引力共同作用及其历史积累的的结果(当然,我们所在的宇宙对它们的反作用也正在使它们加速膨胀)。 4,"量子宇宙方法的方程描述无限多个宇宙,存在无限多个自洽世界。对同一宇宙有许多量子描述(我称之为宇宙的"貌"),量子描述总是对观察者位于其外的宇宙的某一部分的描述。没有观察者能描述他们自身。""未来我们会知道更多","许多观察者看同一个宇宙 "。 "观察者对宇宙所做的陈述至少可分为三组;一组是我们可判断为真的,另一组是我们可判断为伪的。此外一组的真伪性我们至今仍无法决定。" 在我的理论研究中,宇宙大爆炸二十多亿年(以我们现在的时钟算是十多亿年)后形成一个以中心黑洞为中心的多宇宙时空,我们所在的仅是其中之一的宇宙。中心黑洞的中心就是大爆炸的爆心,是绝对静止坐标系的原点,是宇宙原钟(标准钟)所在地。它在中心黑洞周围的众多宇宙之外,故那些宇宙中不存在绝对静止坐标系,故我们所在的宇宙内只有相对运动坐标系。我们所在的宇宙内有许多物相,我们仅生活在星系空间相中的银河系的太阳系中的地球上。每个人在不同时间、不同地点看到的是同一宇宙的不同的貌;不同的人看到的貌又是不同的。可以说,宇宙有无穷多的貌 。客观实在≈所有貌的并集。其中少了我们还没有看到或没有认识到的部分,多了我们的错觉或不正确的描述。 5,"两个同时产生的光子以光速分别朝两个相反的方向运动,对其中任何一个光子作全面的描述都牵涉到另一个光子。作加速运动的观测者所探测到的每一个光子都跟另一个在他视界之外的光子相关联。这意味着,如果他想对他所见到的每一个光子都进行完整的描述,那么总有一部分不可缺少的信息他是得不到的,因为这部分信息是处于他视界之外的光子所携带的。" 说得非常正确!这些不可见的--视界之外的光子携带着观测者所在宇宙的整体运动的信息。我们得不到这部分信息,所以不知道我们所在的宇宙有整体的运动。 6,"空间的连续外观跟物质看起来是光滑的那样,是一种错觉。时间和空间外观上的平滑是假象,隐含在其后的是,世界是由一系列可数的分立事件组成。使世界的分离结构变得明了的时间和距离的尺度称为普郎克标度。在基本的普朗克尺度上,我们所观测到的每一件事都仍是令人难以置信的复杂。空间的体积是量子化的。" "量子引力应该产生于相对论和量子理论这两种理论的统一。量子引力描述时空的尺度称为普朗克尺度。" 的确,量子引力理论应该实现相对论和量子理论的统一,应该实现引力、电磁力、弱力、强力这四种相互作用的统一。但相对论和牛顿力学一样,是连续时空的力学;牛顿力学是三维空间的力学,相对论是四维时空--单度规时空的力学;而量子理论是离散(分立)时空的力学,是无穷维时空(但时间仍是一维的)的力学,如何将它们结合起来呢? 那就是要把握相对论最基本、最核心的思想:一切相互作用以有限的速度传递,最高不超过自由真空的光速;对于相对运动和引力场而言,同时性被破坏;物质的存在和密集会改变时空的状态。 对于最后一点,爱因斯坦说是使空间弯曲和时钟变慢;而我认为是使光速变慢,从而导致尺度变短和时钟变慢。 如果飞船以108 米/ 秒、1.5*108 米/ 秒、2*108 米/ 秒速度相对地球飞行时,地球观测者会发现这三种速度下,飞船的时钟快慢是明显不同的,所测得的飞船长度也是不同的;反之,飞船观测者在这三种速度下发现地球时钟快慢也是明显不同的,并且都比地球观测者自己的时钟慢。对地球尺度测量的结果也是不同的,三种速度下尺度一个比一个小,都比地球观测者自己测得的尺度要短。而且,发现地球的质量也不一样,都比地球观测者自测的重!如果,我们将探测器内的光电子钟与地球的同类钟校正,测长仪也如此。而后将其发射到某颗中子星上,我们将发现,探测器内的光电子钟走慢了,测长仪测的尺度变短了;探测器看到的光子轨迹是弯曲的,空间是弯曲的。探测器将认为地球上的时钟走快了,尺度则是长了。因而,宇宙在大尺度范围内不能用单度规的一把尺子、一只时钟来描述。宇宙在高密度的微观范围内,光速是低的,而粒子速度的麦克斯威分布,部分是远低于光速的,部分是接近光速,甚至超相光速的!β=(1 - v2 / C2 )1/2 是各不相同的,不能用单一的尺度、时钟及质量量度来描述。因而,相对论隐含地表明:宇宙是多度规时空。仅在非致密的、相对运动速度变动不太大的宇宙范围内(例如,地球周围不太大的宇宙空间内),单度规时空的描述才是可行的。量子理论和现在的超弦理论都把观测者的时钟作为系统的单一时钟,甚至作为宇宙原钟,而宇宙原钟应在大爆炸的爆心,它并不在我们所在的宇宙内,从而要做到与相对论 的真正统一是不可能的。多度规时空才是相对论与量子理论统一的时空几何!多度规时空 具有度作用,也即不同度规之间、不同自由度之间的交互作用。度作用以自由真空光速传递,一般它快于相光速。所以,看起来它不符合因果律,显示统计规律的作用,并在某些量子现象中显现超光速的特征。 按照量子理论,粒子和物质波具有波粒二象性,它们是"非平凡的",它们是波函数 ,是量子化、频谱化的;而作用力场倒是"平凡的"、连续的。但度作用理论认为 ,粒子和物质波是"平凡的",由于度作用的存在,四种基本力场(即物质的场空间)被量子化 、频谱化了,即物质空间是"非平凡的"、离散的,在这种空间运动的粒子和物质波才呈现出波粒二象性。度作用耦合在四种基本力场上,使场空间"非平凡化"、离散化才是客观世界的本质,量子理论的原子能级就是核电磁场非平凡化、离散化的实例,元素周期律就是核电磁力频谱化的表现。原子核的壳层结构和核幻数就是核力场非平凡化、离散化,即核力频谱化的表现。而太阳系行星轨道的非随意性、非连续性正是太阳引力场频谱化的表现。粒子和物质波的波粒二象性只是客观世界的表象。普朗克常数h 就是度作用力常数,而量子理论中的测不准关系是由于多度世界的Δs ≠ 0(绝对 0 空间是不可进入的!)决定了的。量子理论是度作用的表象理论。引力、电磁力、弱力、强力加上度作用力就是宇宙中物质运动、演化五彩缤纷的原由。统一场理论 就是这五种力统一的理论。 7,"许多星系,其中心似乎都存在着一个巨大的黑洞 。太空中一小部分恒星会以黑洞的形式来结束自己的生命。黑洞的视界内部是一片仍然保持着因果规律的时空区域。" "视界是由恰好不能传播到观察者的光线所组成的,它是一张光子编织成的光帘。在黑洞外部运动的光线则有可能远离黑洞。处于黑洞视界之外并且朝着远离黑洞的方向运动的光子将会传播到我们这里。可是,它到达我们这里的时间会延迟。光子开始运动的地方距离视界越近,它到达我们这里的时间会被延迟得越长。随着时钟距离视界越来越近,我们所听到的(时钟)声音的音调越来越低了。一个从黑洞不远处开始运动的光子,在向我们飞来的过程中也要消耗一定的能量,光子开始运动的地方距离视界越近,它到达我们这里所要消耗的能量就越大,到达我们这里的频率就降得越低。" 我的理论分析揭示了黑洞视界内部,密度、压强、温度随离中心的距离越近而越高的规律,光速随离中心的距离越近而越低的规律,充分表明了黑洞的视界内部是一片仍然保持着因果规律的时空区域 。黑洞视界内部是具有物相分层结构的,其视界处的确是一张光子编织成的光帘。对于克尔型黑洞,不同纬度的光速是不同的,极点处光速最低,赤道处光速最高。对于史瓦西型黑洞,视界处的光速是处处相同的。光子在传输过程中因消耗能量而频率降低,是因为在它的传输过程中它对周围的时空付出了激发能。光子越密集,周围的时空获得的激发能越大,电磁场的场强越高,对光子的运动阻力就越大,光速就越低。故强电磁场能使光速降低。 8,"当你环顾四周,你正在回首宇宙的历史,你所见到的任何事情都是通过一个过程传递给你的一小段信息,此过程是那段历史的一小部分。" " 宇宙似乎是在有限的时间以前创生的。" 当我们环顾四周时,我们看到的不是宇宙的实时景象,而是宇宙的历史展示,距离越远,历史越久远;同一球面上的信息是同一时刻发出的,不同距离的球面上的信息虽是不同时刻发出的,而在同一时刻到达我们的眼睛(或探测器),因为我们(或我们的探测器)是位于这些同心球面的球心处。任何时候,在任何地方,用任何技术手段,我们都无法看到宇宙的实时全景!对于声音也是这样,我们听到的是不同距离的球面上的声源虽是不同时刻发出的声音,而在同一时刻到达我们的耳朵(或声探测器)的。这都是因为,无论是声音还是光,其传播速度都是有限的,经过不同的传播距离需要不同的时间;反之,在同一时刻我们接收到的不同距离的信息(无论是声的还是光的),只能是不同时刻发出的(只有同一距离的球面上的信息才是同一时刻发出的),距离越远发出的时间越早。这些信息不仅携带着发射源的信息,还夹带着传输过程中沿途情况的信息。需要进行认真的分析,才能搞清,哪些是反映信息源的特征的,哪些是传输过程中沿途情况的信息。宇宙的信息往往对于观测者(或观测器)是各向同性的,这种情况常常让人误以为自己是位于宇宙的中心。也有人解释为:我们的宇宙是个膨胀气泡。我认为这些都是不正确的。根据我的理论分析,我们所在的宇宙迄今为止是个三度规时空的旋转椭球体,长短轴之比最初为5:1,现在是4:3 。其中央是尺度最宽广、物相最丰富的星系空间相,我们就在其中的银河星系的一条旋臂中的太阳系的一颗行星--地球上,地球的自转和公转,以及太阳系绕银河中心的旋转,银河绕更大的星系团的中心的旋转,以及我们这个宇宙体绕中心黑洞的旋转,恐怕还不是宇宙信息对我们是各向同性的根本原因,在星系空间相之外的氢云空间相和更外的等离子空间相对光有强烈的漫反射,这种旋转椭球面对光的漫反射可能是宇宙信息对我们是各向同性的根本原因。 根据我的理论计算,我们所在的宇宙形成于大爆炸后二十多亿年(以宇宙原钟计),那时光速为 8万公里/秒,到如今又历时二百多亿年(合计约231亿年,以我们现在的时钟计为二百亿年),达到今天我们所见的宇宙,光速为30万公里/秒,尺度约为138.59亿光年,已绕中心黑洞转过了30 度,并已有相当于37个银河星系质量的物质为中心黑洞所吞噬。约再过2.35*108年,我们所在宇宙的 89 % 的物质为中心黑洞所吞噬,但尺度达到了最大,并成了球形,光速为40万公里/秒,又绕中心黑洞转过了15度(其它宇宙体也如此)。再过近0.56*108百亿年,我们所在宇宙全为中心黑洞所吞噬,中心黑洞初裸,宇宙"毁灭"。如果,宇宙以二百亿年为一岁,那么它的寿命约为1.45亿岁。可见,今天的宇宙才是个一岁的娃娃,它的长寿才是万万岁的。宇宙不仅在大爆炸初期有过暴涨,在我们所在的宇宙形成后的二百多亿年(以我们现在的时钟计约一百八十多亿年),也即宇宙的一岁吧,也有过快速膨胀,光速增了近三倍,在三度规空间中转过了30 度;而在今后的一亿多岁中,光速只不过增加了三分之一,在三度规空间中转过了15 度而已。难怪我们感到光速似乎是个不变的常数。如果我们的测量精度能达到10-17 以上,那么相隔一、二十年重测一次光速,就应该发现光速是否在增大了。宇宙的演化完全是自然规律的使然,是五种力作用的结果,演化至今天这个形态也是自然而然的事,决不是什么"人择原理"的结果!人择原理的实质是神择原理 。只能说,人类在宇宙的暴涨期结束之初在地球这个环境中繁衍起来,智能发展起来,是个历史机遇而已。 9,"全息原理将成为物理学基础的一部分。世界必须是全息图的网络,每一个全息图均包含关于其它全息图之间关系的编码信息。" 全息原理是宇宙的拟对称性表现的理论概括。所谓拟对称性是具有拟似的、非全同的对称性,包括:自发破缺的对称性,映射对称性和超对称性。例如,星系的结构与宇宙的结构是拟对称的:星系的主体是恒星系及恒星集团组成的,其外围是氢云层,再外面是等离子层,更外面是中微子与光子层;恒星系与星系的结构是拟对称的:恒星系的主体是恒星(单星或双星或多星)及周围的行星、行星周围的卫星,小行星及彗星,在这些星体之外也有氢云层包围,氢云层外也是等离子层,更外面是中微子与光子层;恒星本身也具有类似宇宙的拟对称的结构:高温高压的星体外层是氢气层,外面是密度较低的等离子气体层,更外面是恒星辐射区,其中主要是中微子与光子,夹有其它的基本粒子辐射。就是地球也一样,地球大气层的上层也是氢气层,外面是密度较低的等离子气体层,更外面是地球的红外辐射层。微观而言,原子类似于恒星系,分子类似于星系。黑洞的结构与其外的宇宙又具有拟对称性 。宇宙是全息图的多层次网络,是拟对称性和自组织机理的综合结果。
(三) 我对书中如下的观点不能苟同: 1,"过程而非事物构成宇宙 。" 错!没有了事物,就没有了过程!过程是事物运动、演化的过程,而非无事物的"过程"!应该说,是具体的事物及其运动变化的具体过程构成了宇宙,不是脱离过程的静态事物构成宇宙,也不是与具体事物不相关的"过程"构成宇宙。 2,"任何物质都不能以超过光速运动。" 应该说是:任何物质都不能以超过真空光速运动,只有无静止质量的物质才有可能以真空光速运动,有静止质量的物质是决不可能以真空光速运动的,它们在达到真空光速之前早已崩溃、蜕变,逐步地、最终地蜕变为无静止质量的物质。在同一物相中,有静止质量的物质以该物相的相光速运动,甚至超相光速运动仍是可能的,不过会发生切仑可夫的激波辐射,或者因而减速,或者因而蜕变。例如,有静止质量的中微子以同相光速运动,而发生激波辐射,并发生蜕变:て中微子 → u 中微子 + 光子 , u 中微子 → e 中微子 + 光子 ,e 中微子 → 光子 。 3,"如果温度升高到普朗克温度之上,所有分子都将坍塌成黑洞 。" 错!如果温度升高到普朗克温度之上,所有分子都将坍塌成白洞!根据黑洞的温度公式 , 我们看到,黑洞表面的温度是极低的,其内部的温度是越靠近中心才越高,仅在中心的普朗克尺度内温度才是普朗克温度级的,其外的绝大部分的区域的温度远低于普朗克温度。另外,分子内是原子,原子内有原子核,原子核内有中子、质子,中子、质子内越往其中心温度也越高,在其离中心普朗克尺度内温度也是接近于普朗克温度的数量级的。 4,"世界上脱离真实事物的空间是没有意义的 。" 否!绝对真空仍是有意义的 。我把真空分为 绝对真空和相对真空两类,它们又各分为绝对0真空和 绝对∞真空 ,它们是数 0 和∞的物理时空的对应物; 相对0真空和 相对∞真空 ,它们是数 →0 和 → ∞的物理时空的对应物。 绝对真空是不存在物质及其运动、演化过程的宇宙相,也是物质不能进入的宇宙相。在绝对0真空相中,空间的尺度为零,时间为零,一切运动速度(包括光速)为零(不存在物质运动),而温度为 ∞ --也就是说,只有动能达到 ∞ 的物质才能进入,而这是不可能的;在绝对∞真空相中,空间的尺度为 ∞ ,时间为 ∞ ,而温度为绝对温标零度,一切运动速度(包括光速)为零(不存在物质运动)。相对真空是物质能进入的极限宇宙相。在相对0真空中,一切运动速度(包括光速)→0 ,空间的尺度和时间 →0 ,温度为 → ∞ ;在相对 ∞ 真空 中,光速为 C∞ ,温度 →0K0 ,但总是 > 0K0。 相对 ∞ 真空的时空尺度是变化的,大爆炸之初,为普朗克尺度的;在大爆炸后 T= TZ =2 .35*108 百亿年时,它是尺度为RZ 的球面,这是宇宙最大的空间尺度。RZ =2.35*108 百亿光年,但此一光年=1.2615*1016 米 。中心黑洞之外的宇宙存在的最长时间为 T= TX=2.62*108百亿年,故物质存在的 时空区间是( 0 ,∞),是有限而无界的,这里的 ∞是指 → ∞ ,是指与绝对 ∞真空邻接而已,并非大小是∞或 → ∞ 。同样,这里的 0 是指 →0,也即与绝对0真空 邻接而已,并非大小是 0 或 →0 ,它是白洞的内边界,尺度可能是 L PL = 0.2624*10-35 米 ≈0.16 L plo , t PL = 0.3282*10-44秒 ≈ 0.0609 t plo , L plo 与 t plo 是现今大家公认的普朗克长度与时间。可见,0 和 ∞ 都是物质及其运动、演化的过程不能达到的境界。 数 0 和 ∞ 是数学上真实存在的数,→0 和 → ∞ 是数学上真实存在的过程;空集也是集合论中真实存在的事物;无相对于有也是客观存在的既对立又统一的事物 。绝对真空 既然都是物质及其运动、演化的过程不能达到的境界,不能进入的宇宙物相,它的客观实在性,我们就不能不承认它。承认了它,也就必须承认与它接壤的既对立又统一的事物--相对真空的客观实在性 。接受了这两个事物,我们就能明白,在这之前,我们为什么老是陷入量子理论的发散困难和奇点的困境!因为我们错误地把 0 和 ∞ 这两个物质及其运动、演化的过程不能达到的境界,认为是物质及其运动、演化的过程能够达到的境界,不承认物质及其运动、演化过程不能进入、不能存在的绝对真空是宇宙的客观实在! 绝对0真空与绝对 ∞ 真空正是超弦理论所说的尺度 R与 1/R的时空物理特性具有对偶性:0 = 1/ ∞ ,1/ 0 = ∞ ,尺度、时间、温度都如此,而二者都是物质及其运动、演化过程不能进入、不能存在的宇宙相。 在绝对真空 和相对 真空 的观念下,量子理论中的积分区间不再是 [ 0 ,∞ ],而是( 0 ,∞ ),奇点0 和 ∞ 被剔 除,甚至是 [ r3 ,RZ ] 或 [ t PL ,TX ],因而不会再有发散困难和奇点的困惑。在这种观念下,每个基本粒子的中心是空心的,都有一个绝对 0真空和相对 0真空;越趋近于中心,温度越高,高到普朗克温度级。于是,绝对0真空有 ∞ 个:0=Σi=0∞0(i),i = 0 的那个就是中心黑洞中心的绝对0真空,其余的就是每个基本粒子中心的 绝对0真空 。对于相对 0真空,情况与之相同。绝对0真空与绝对 ∞ 真空是被物质时空分隔开的,是永不相接的。 5,"加速除了能产生引力效应外,还能产生另一个效应,他所携带的粒子探测器就能探测到有粒子存在 。在真空中没有任何东西能 产生非零的温度,而现在温度计却产生了一个非零的读数。温度跟他的加速度成正比 。" 首先,没有任何物体、物质能进入绝对 ∞ 真空 ,只有在那儿温度才是绝对温标零度的,在 相对 ∞ 真空 中,温度 →0 K0 ,但总是 > 0 K0 。其次,在我们所在的宇宙中,没有任何有静止质量的物体、物质能进入光子空间相,只有光子和引力子才能进入那儿,那儿也总是 > 0 K0 。我们过去所说的地球周围的太空是真空,那是一种错误的观念。太空即星系空间充斥着电磁场、引力场、中微子、各种高能粒子、星际气体和尘埃,即便飞船作匀速运动,他所携带的探测器也能探测到多种粒子,温度计(要有足够的精度)也能测到非零的读数!飞船本身在其周围具有它自己的引力场。不过,加速运动增强了它的引力场,因为加速运动增大了它的速度和质量。加速运动还要对周围空间付出激发能,使飞船和周围空间温度增大,其温度的增量ΔT 与它的加速度成正比!激发能也能将引力子激发为光子,将光子激发为其它有静止质量的粒子,只要这激发能足够地大! 就象从γ、X射线、紫外线、可见光、红外线到微波、中低频电磁波都是电磁波,都是光子一样,引力子、光子、胶子也都是同一种物质,只是内禀宇称不同,频率不同,能量级别不同,色温不同罢了。在黑洞中的白洞范围内,三者合而为一(光子的宇称[- 1] + 引力子的宇称[ 2 ] = 胶子的宇称[ 1 ] ,宇称守恒仍成立),就是四种相互作用已经统一了的胶子。 根据我的计算,由于热膨胀的离心压力的平衡,仅仅靠引力的向心压力,物质不可能被压缩到近十一倍普朗克尺度内(在当前的光速下)!在此尺度内,红(R) 、绿 (G) 、兰(B)三色或反红 ( R ) 、反绿 ( G ) 、反兰 ( B )三色胶子,由于色电相互作用首尾相接,形成色电屏蔽的无色胶子环 。三色胶子不同序列的首尾相接,将呈现不同的色磁极性,就如三相交流电任意颠倒两相相序磁场倒向那样。由于色磁耦合形成色磁屏蔽的层迭,这种层迭纽合而成的胶子球结构具有层状、蓄色电、色磁屏蔽的特征。在此胶子球内不是单个胶子活动的对称态,而是对称自发破缺的有序的无色胶子环凝聚态。因而,在11倍普朗克尺度内,时空是量子化的,最小单位是圈量子--超弦闭环--三色胶子首尾相接的无色胶子环!类似于高温超导,胶子凝聚态是各色胶子间的色电、色磁自由度间复杂的非线性强相互作用(强力、度作用力)造成的。这种强吸引力是如此之强,造成的收缩压使物质能凝缩到普朗克尺度内,在此尺度内 1033 K0的高温扰动也不足以破坏胶子球的这种有序结构。所以,量子引力理论适用范围至少是整个白洞,并非只是普朗克尺度之内。在白洞的内表面尺度处,表面张力、热膨胀的离心压力与引力及胶子的色电、色磁收缩压相平衡。所以,物质不可能被压进及占据绝对 0空间 !大爆炸后,各种各样的物质从最初的胶子球逐步演化出来,演化到我们今天所看到的五彩缤纷的宇宙世界,最后又会被中心黑洞所吞噬,其中部分被压缩到白洞尺度内,最终又被转化为胶子。黑洞在驻波震荡辐射和霍金辐射下,最终崩溃,其中心的白洞爆炸, 大爆炸"创生"新世界的过程重又开始。所以,黑洞并不是宇宙的坟墓,它既是旧世界的毁灭者,又是新世界的孕育者! 物质是不断运动、演化的客观存在的客体,能量、质量、动量是它的属性,这三者又是互相关联的。物质是既不会创生 ,也不会消灭的 。但物质的存在和运动形式的演化是层出不穷的 ,其存在和运动形式的转化,就是旧形态的"消灭"和新形态的"创生"。物质本身不可能"无中生有",但其存在和运动形式却是可能"无中生有"的!
注1:《通向量子引力的三条途径》[美] 李 . 斯莫林 著 李新洲 翟向华 刘道军 译 《Three roads to quantion gravity 》 Smolin ,Lee 上海科学技术 出版社 2003年3月第一版第一次印刷 本文是由笔者的著作《大爆炸形成多宇宙时空》中"读《通向量子引力的三条途径》"一文作文字增添而成。 注2:李 . 斯莫林(Smolin ,Lee)原为美国宾夕法尼亚州立大学引力物理和几何中心教授,据说现在加拿大佩里米特理论物理研究所。他在书中明显地支持超弦理论,但据说现已加入否定超弦理论的学者行列。但本人始终认为,现在的超弦理论对时空的认识有欠缺(单一时钟),但仍不失为统一场理论的一种有效的探索途径,如引入多度规时空观,可能成功。 注3:包含白洞的正熵和黑洞其余部分的负熵,黑洞的熵公式为:S=(4π6kB/45)ln(βr2/r3)-(9 kBA/32πAPL)[1 - a4β4(1 - 4ln[aβ])]。其推算见《大爆炸形成多宇宙时空》中P52~53。 |