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为什么生活总在与我们作对?
byzantine123 2020-5-27 20:15
如果成功如此简单,铁王座上早已人满为患 1 诚然,团结就是力量,可是从来没有人告诉过你,这力量的代价就是失去部分的自我,离群会使人无助,但同时也可以带来智慧,所谓:居不隐者思不远,身不佚者志不广。 2 大部分的人生规划都是失败的,正如大部分的投资者都会亏损,而那些最终的成功者并不会轻易放弃,他们会顽强地活下去,依靠最底层的阳光和露水积累力量,默默地等待机会,一旦翻盘,就能迅速长成一棵参天大树,庇佑百年。 3 世界上的资源是有限的,而每个人的欲望却是无限的,这就导致了一个无奈的真相,也就是最大逆境:生活总是在跟我们作对,永远都只有极少数的人能够获得成功,而大部分的人,无论怎么努力,都只能充当那个庞大的分母,顺着人潮移动是不费力的,然而你所能够获得的资源,永远会比你预期的要少,那是因为资源总量是固定的,而你永远不知道,有多少人和你一样,正在赶来的路上,这也就是我们经常所说的:“求之上者,得其中,求之中者,得之下,而求之下者,无所得”,一般来说,成功只会降临在两种人身上;一种是把细节做到极致,一种是把科幻变成现实。而无论哪一种途径,必然都会经过痛苦而艰辛的拼搏,才能把握住常人所见不到的机遇,所以说成功之路遍布荆棘,通往皇宫的大道上,浸透了无数失败者的鲜血。那些只想活成普通人的,最后一定连普通人都不如。PS:如果你想活成一个幸福的普通人,一个简单的办法就是:1.立下目标成为精英阶层中的一员,并朝之奋斗。2.结果当然是失败了,接受现实,你就成为了一个幸福的普通人。 4 长远来看,股价和实体经济成正比,可是具体到每一个交易日,你会发现股价在一个区间内以毫无规律地上下起伏。如同这个世界,从宏观来看,严格遵守相对论与经典力学,日月星辰各司其道。可是一旦到了微观尺度,由于普朗克常量的存在,导致任何粒子,它们的能量与位置不可能同时被精确测定,这就像你永远无法预言某个股价出现的准确时间,你只能预言股价在一段时间内可能处于的价格区间,那是因为在一个小的时间段, 决定股票价格走势的主要是投资者的心理波动。比如家人生病了,接受到虚假市场信息都会导致个人账户的变化,这就告诉我们,每一个看起来简单有序的系统,当你靠近去观察,就会看到更加丰富的维度,以及截然不同的运行规则。 5 现代生物学表明,所谓精神,或者说我们的思维活动,无非是一团更有秩序,更加精细的物质,通过千万个神经元触稍,更加灵敏地把握物质世界细微的变化。宇宙从一片混沌中诞生出秩序,就像雪花拥有精美的六角形结构,其目的就是为了对抗变化而存在,因此我们可以认为生命的存在就是与无序相抗争。那么宇宙本身呢,如果虚空是无序的,那么这个宇宙本身是又是一种有序,如果我们把宇宙看成是一个生命,那么宇宙之外是否有新的宇宙,而每一个生命内部,是否同样孕育了一个宇宙,彼此无限循环下去。 6 大部分的父母,生命中的大部分时间,都是在失败以及尝试失败中度过,因此对于下一代的成长教育,除了生活最基本的常识上,其实并没有多大优势,大家都在共同探索这个世界,称职的父母会和下一代共同成长,并且乐于承担必然的试错成本,而不合格的父母,则是以失败者的视角去为下一代规划人生,试图证明自己当年并不是那么愚蠢,而只是运气不佳,殊不知,一个人的成长是由天赋、家庭环境、投入资源、社会机遇所共同决定的结果,脱离了任何一点去谈人生规划,都是痴人说梦。 7 讲一个故事,一群羊在一片广袤而贫瘠的草原上生活,每当有羊发现新的草场时,羊群就会集体活动,一拥而上,直到把这片草地啃得只剩泥土,然后再去下一个草场。 每个新的草场,刚被发现时充满了不确定的因素:可能会遇上饥饿的狮子,低洼的水池可能藏有鳄鱼,然而在饥饿的驱使下,探路羊们不断地进入这片草场,在喂饱了饥饿的食肉动物后,这片草原彻底地成为安全的食物来源,羊群大部队开始蜂拥而入,有限的草地很快被庞大的羊群所吃完,那些最后进场的羊群,跋山涉水地来到了传说中肥沃的草原,结果只看到一片啃得只剩下泥土的山丘,池塘里也堆满了排泄物,无法饮用,羊群已经向远处转移,等待这些最后入场者的,只有被饥饿缓慢折磨而死,极个别强壮的羊,可以待在这里直到再次长出青草的那一天。 对于这个问题,我们可以用一个精确的模型来描述: 假设羊群数量为y,对于一片固定的草原,青草存量为x,每过一小段时间t长出新的青草量为at(a是青草的生长速度,是一个常数),假设羊吃草的速度为b(b是一个常数),那么很显然,数量为y的羊群在时间t内吃掉青草的数量就是b*y*t,这样我们就得到x对于t的微分: (1)dx/dt=a-by。 而草场上现有羊群的数量y并不是固定不变的,我们可以假设,存在一个青草存量的平衡点,当草的数量恰好等于C(c是一个常数),羊群会维持在一个恒定值,而当x大于或者小于c时,羊群会逐渐聚集或者逐渐离开这片地区,假设这个聚集和离开的速率为q,那么我们就得到y对于t的微分: (2)dy/dt=q((x-c) 这样我们就得到了一个二元非线性常微分方程,我们将方程组(1)和(2)输入数学程序Matlab中,通过设定a,b,c,q的值,就可以得出x及y的解,输入公式如图所示: 解的形式以一个复杂的三角函数表示,就不放在这里了。通过程序Matlab,将f(t,x)及f(t,y)的图形生成在一个坐标系上所得到的图形如下: 虽然模型比较粗糙,但我们起码可以从中看出一些基本的规律: 1. 羊群的数量变动总是滞后于青草数量的变动,当羊群数量最多的时候,其实每只羊能分得的青草已经不多了,而当青草的数量达到最低点,因为没有食物,羊群的数量呈现负数,也就是说这时尚停留在该区域的羊会出现大量死亡。 2. 当一个周期结束,青草再次生长茂盛,羊群又会逐渐被吸引前来。 3. 一只聪明的羊会在青草生长周期开始后,等待探路羊试出所有风险后,进入草场,而在羊群数量达到峰值即准备离开。 8 再讲一个故事,饥饿的狮群数量不断地增长,而每次偷袭警惕的羊群却并不容易,天生懒惰而狡猾的狮子想出了一个更好收割羊群的办法,它们找了一个隐秘的山谷,从外部根本看不出山谷内部是否有草原,狮群抓了几只探路羊,威逼利诱,让它们回去带话,宣传这里有鲜嫩的草原,慢慢地有一些胆大的羊进入了山谷,这时,狮群并没有立即下口,而是躲在山洞里静静地观望,随着时间的推移,每天有更多的羊进入了这片山谷,开始纵情地享用,食物并不多但善良的羊并没有产生怀疑,终于有一天,狮群觉得数量够了,便开始了血腥的屠杀,露出了雪白的獠牙,并且封锁住了山谷的每一个出口,这一次猎捕,几乎抵得上过去半年的收获。 等到狮群再次饥饿,便使出同样的办法,再次围猎一波,而每一次贪婪而愚蠢的羊群总还会上钩。 9 最后一个故事,有一天,草原上搬来了一位神仙姐姐,她既不忍心看着残忍的狮群收割善良的羊群,但同时也意识到缺少狮群的控制,愚蠢而泛滥的羊群会吃光所有的青草,并且腐烂的死尸会污染环境,导致生态永久性的蜕化,于是想了一个办法,她在山谷的入口竖立了一块牌子,每天在牌子上更新进出山谷的大型食肉动物数量以及进出山羊的数量,这样羊群看一眼牌子,就知道山谷内有多少掠食者在等着自己,已经有多少同类在分享资源。同样,掠食者也能知道山谷中猎物的数量。这样猎物与掠食者之间达到了一个动态的平衡,在这场游戏中,只有那些足够聪明的羊和头脑清醒的狮子才可以生存下来,它们携起手,组建了更强大而稳定的草原生态系统。 10 如果每一片树叶都是一枚钱币,每一朵被吹落的花朵都是一个凋零的梦境,每一棵树木,都是一个追逐的理想,那么在这个妖娆的季节里,我们有多少华丽的青春可供购买,有多少灵魂正哀叹高歌,而那些强者,却高踞在云端,俯视着这一切 … 11 历来小国攻打大国,多用火攻,大国打小国则多用水淹。为何 ?水能制敌,而不可伤敌,火 则能直接进行杀伤。 12 资本和财富所产生的作用,往往比我们想象中的更大,而智慧与学识所发挥的作用,往往比我们想象中小得多,那是因为我们容易忽视机会的成本,而拥有更多财富的人,无疑会拥有更多试错的机会。 13 当前的热门职业,等你终于学成出师之后,它一定没那么热门了,如五十年前的军人,二十年前的土木工程,当前的IT码农。所谓常人看当下,达者看百年。 14 我们在法律和道德上大力宣扬人人平等,那不过是因为,社会上的财富,无时无刻不在从大众向少数精英汇集,所以提倡平等,还真的挺重要呢。 15 人生的经营就像投资,各种风险与收益的资产要合理配置,既有稳定收益的读书打工主线任务,也需要适当加入游历,冒险,投机,任侠等高风险高回报的支线剧情,保证风险的可控,精心布局,等待时机的到来。这样你既不会沦落街头成为笑柄,也不至于回首往事时,感慨时光全在琐事中虚耗,这就是中庸之道。 16 青春总是那么张扬,梦想也是那么有诗意,乘着这烟花三月,牧马江南,且放红袖三千,赚取声名无数。 最后,愿你戎马半生,归来 仍是少年
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二零一九年诺贝尔物理奖
wozaikx 2019-12-29 12:56
The most incomprehensible thing about the world is that it is at all comprehensible. -Albert Einstein 七律 • 二零一九年诺贝尔物理奖 陈晨星 遂古之初谁传道, 亘天何处觅生灵? 微波辐射究堂奥, 大尺构形释渺溟。 移谱寻行飞马现, 度光掩日火蛾经。 质能冷暗盈九五, 探索无疆问未停!
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宇宙之心在哪里
liu005777 2019-8-21 18:17
—— 刘全稳 宇宙的中心在哪里?宇宙膨胀时其中心部位有新物质产生吗? 宇宙是什么?宇宙是一截时空集合体。“宇”为空间,如地质上的“宇、界、系、统、组”;“宙”为时间,地质上有“宙、代、纪、世、期”。如“侏罗纪”表示 地质时代 中距今年龄在 199.6 - 145Ma 的一段地质历史时期,而“侏罗系”则表示 地层年代 中的一段地层,为侏罗纪形成。侏罗系指的是填充了地层的一段空间,侏罗纪指的是历史长河中的一段时间。(至于“时代”与“年代”区别,“地质年代”“年代地层”区别,非地质专业人士不必较真)。 宇宙大爆炸所说的其实就是时空大爆炸,认为,宇宙起源于一个奇点的一次大爆炸,爆炸之前,啥也没有,时间为 0 ,空间也为 0 。 大多数学者认为,宇宙大爆炸理论是俄裔美国科学家伽莫夫在 1948 年提出来的。伽莫夫认为,宇宙开始是个高温致密的火球,它不断地向各个方向迅速膨胀。当温度和密度降低到一定程度,宇宙发生剧烈的核聚变反应。随着温度和密度的降低,宇宙早期存在的微小涨落在引力作用下不 断增大,最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。 霍金认为,明确提出宇宙起源于大爆炸观念的人是天主教牧师乔治 · 拉玛特,是他给予了信仰创世纪的宗教领袖们说教依据,他把这种状态称作“太初原子”。 但是,真正赋予宇宙 —— 时空大爆炸以完整的理论依据和使这一激动人心的模型被广大人群欣然接受的人,当属史蒂芬 · 霍金,是他把爱因斯坦的广义相对论和费因曼的多重历史思想结合成能描述发生在宇宙中的一切完备的统一理论。 霍金的宇宙大爆炸理论主要推理部分依据有三:一是广义相对论——时空弯曲 , 二是谱线红移——宇宙膨胀,三是光锥——时空梨形。这 3 部分理论的集合,形成了逻辑性很强的大爆炸理论。显然,伽莫夫的大爆炸理论没有时间起点,基于红移现象的膨胀理论,也没有起点,更无法上升至爆炸。 1929 年,哈勃发现星系光谱的红移现象的时候,就推断提出了整个宇宙处于膨胀状态的思想。但膨胀是一种宇宙现有状态,离宇宙大爆炸理论还差十万八千里。 霍金自认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。他很看重宇宙大爆炸理论这一点。 从“方程式般的‘物理证明’是科学研究的最高境界”这一点来讲,霍金的宇宙大爆炸理论,属于科学与艺术的集合体,没有达到最高境界,所以,终其一生,霍金没有获得诺贝尔奖。 本文所要表述的是:既然宇宙起源于一次大爆炸,大爆炸中心就是宇宙中心,那么,宇宙中心在哪里?给个方向也行。 图 1 是采用艺术形式展现的宇宙大爆炸科学观,原著写的是时间梨形,本文改作时空梨形,因为在我们的宇宙中,目前还不存在负的时间,但空间可以定义成负的。望远镜是人通过过去的空间观看早先时间里形成的时空相。由于光线传播有速度限制、宇宙一直在膨胀,所以,现在看到的宇宙相肯定是密度比较高的早先时刻的宇宙,按照时空弯曲理论,人们观察的光线在触及早先宇宙时一定发生了弯曲,当光线触及到初始宇宙时,所有的光线就会汇聚在一起,形成时空梨形,从而诞生了宇宙起源于一点,一个没有时间、空间、物质、质量的奇点。 图 2 表示的是我们地球上位于银盘两侧的望远镜形成的两组时空光锥分布。图 3 是 坐落在北半球我国贵州省平塘县城西南部 50km 处的克度镇,于 2016 年 9 月 25 日正式启用的世界最大单口径射电望远镜 FAST ,其观察所得代表图 2 中向上的光锥。图 4 是位于南半球澳大利亚的望远镜密集阵列,其观察所得代表图 2 中向下的光锥。 图2 通过银盘两侧的时空光锥获得宇宙信息 图3 贵州平塘天眼 (引自互联网) 图4 澳大利亚望远镜密集阵列 (引自互联网) 如果说我们通过“时空光锥”观察推理得到了我们的宇宙诞生缘于一次大爆炸,我们是在从现在到过去领略宇宙的中心,那么,处在银河系螺旋臂中的我们所观察的目标,无疑应该处在宇宙的边缘(图 2 ),我们应该是从宇宙中间某一点往宇宙外缘体会宇宙的初始状态,那就是说,宇宙过去的中心在宇宙的边缘,宇宙现在的中心在宇宙的中心。 这一段文字有些拗口,但细思可明。 由 FAST 观测到的宇宙大爆炸奇点一定是在银盘的上半部分,而由澳大利亚的望远镜观测到的宇宙大爆炸奇点一定是在银盘的下半部分。也就是说,不同的地方的望远镜得到的宇宙中心处在不同的方向。 我们的银河系肯定不是宇宙中心,我们通过望远镜观察遥远的星空边际,所获的宇宙中心一定是在遥远的地方。 原来,我们的宇宙中心在遥远的地方,将我们包围。 将我们包围的是我们观测推理到的 150 亿年前我们宇宙的初始点。这一点现在以一个球面分布在我们宇宙的边际,地球上任何一个地方的望远镜向着任意一个方向,都可以领略到它。 那么,现在的宇宙中心在哪里? —— 在我们心里。
个人分类: 自然科学|3967 次阅读|3 个评论
关于“暗物质”的想法
王铮 2019-8-19 15:38
申请不了项目,闲下来,闲者就会无聊,无聊就会担心自己可能得抑郁症,只好写篇无聊的博客。题目本来想写“唯物论的胜利”,也不怕犯什么忌讳,毕竟许多糊里糊涂的卫道士还不少。我在美国有些许质疑上帝创造世界而相信进化论,被一个讲上海话的牧师纠缠了一个晚上。于是我只好说,莺会歌燕会舞,都是上帝创造的。问题的秘密在于在于让莺歌燕舞,需要人类维护。 我为什么这么说呢?因为自然科学基金委网站的题目是“暗物质可能在宇宙大爆炸之前就已存在”,这是有科学根据又不联系实际问题的,按照孔老夫子“非礼勿视”的祖训,它不是非礼,所以可以视一下。 这个题目下的报道不长,全文抄录如下: “什么是暗物资,暗物质是现代物理学中最难以捉摸的谜团之一,研究人员认为暗物质约占宇宙质量的 · 霍普金斯大学的一项最新研究表明,暗物质可能在宇宙大爆炸之前就已存在。”于是我想到,这是唯物论的胜利。暗物质既然有质量,我们就可以广义地哲学地称它们为物质,既然质能关系存在,暗能量也能视为物质。世界不就是物质是唯一的存在。这不是“唯物论”的胜利是什么?对此,我们也就可以“理论自信”了,那么暗物质是什么?   “尽管人们对暗物质的起源知之甚少,但天文学家已经证明,暗物质在星系和星系团的形成过程中发挥着至关重要的作用。虽然不能直接观测到,但通过它们对可见物质在空间运动和分布的引力作用,可以知道有暗物质存在。报道说:长期以来,研究人员认为,暗物质是大爆炸的遗骸。而最新研究作者、约翰 · 腾卡能说: ‘ 蛛丝马迹 “ 标量 scalars )的粒子。迄今为止,科学家只发现了一种标量粒子 “ 如果它与任何标量粒子有关,它可能比大爆炸还要古老。真是大爆炸之前,暗物质、暗能量的聚集,才有了“蓄 之 愈久,其发必烈 “的宇宙大爆炸。不知之前暗物质、暗能量没有有得到泄露,泄露是形成些小宇宙?“世界”也就分裂为多宇宙,太深奥了,我有点理解不了。不如,我就认为霍普金斯大学的新理论正确,省事。因为它证明了辩证唯物论是超越宇宙(宇宙是大爆炸产生的,大爆炸前是没有宇宙的)的真理”,我喜欢。 说到真理我突然想到基督教说,在宇宙创造出来后,上帝说“要有光,要有真理”,于是宇宙有了光,有了规律,尊重自然规律的就是真理。基督教前的公众大概就是估计自己的经历弹出了“光与真理”,缺一不可,这一思想。把这个思想赋给了上帝粒子这种宇宙的创造者们。不过我想,如果这些粒子完全作无规则的布朗运动,就不会有相互作用,没有真理,不让真理发言,宇宙的相互作用就不会发生,我碰巧作了了数学工作,发现只有粒子是有生命周期,相互作用才会发生和衰减。发生与衰减,对立统一。按辩证法,事物总是对立统一的。 算我胡思乱想了,让物理学家们笑话了。还是聊点本行吧。今早有个朋友问我:“王老师各个艰苦边远地区怎么脱贫”我回答她说,这正是我想问也想通过研究回答的。等明年回答你。
个人分类: 为科学而科学|6633 次阅读|0 个评论
万事万物的本质是什么?
热度 9 Lincbacon 2019-8-15 19:40
宇宙间万事万物的本质是什么 史蒂芬 ·霍金 说 , 我们的 宇宙之所以是这种样子,是因为否则的话,我们就不会在这里如此观测它。 138亿年前,在奇点爆炸后的一秒钟那一刹那,宇宙的密度称为宇宙的初始密度。现代物理学认为,如果这一初始密度大上 一 万亿分之一,那么宇宙就会在大爆炸十年后收缩回成为一个奇点。如果这一初始密度小了一万亿份之一,那么宇宙就早已消失得无影无踪,根本不会有人类或高等智慧在此时此刻此地来问这个终极的问题了。 天地四方为宇 , 囊括万物; 古往今来为宙 , 延展万事 。宇宙 包含 万物万事。我们生存其间的这个宇宙,有无一个终极的统一理论?如有 终极之道 ,究竟是什么 , 我们能否用一个 统一的理论 来描述 或解释 ? 目前为止,所有的规律,都被发现了例外;所有的 “真理”,在科学论著中,都是以假说的形式存在。也就是说,目前为止,还没有真正的真理存在。如果说,我们把“人类的主流认知”定义为“对”的,那么,“地心说”对了几千年,“日心说”对了几百年,而“大爆炸说”,才对了几十年。因此,不是说,谁“对”的时间长,谁就掌握了“真理”。人类自己已经把“地心说”否定了,又把“日心说”否定了,以后一定会把“大爆炸说”也否定了。因为,这些统统都是假说 , 假的 ,错误的 。人类到目前为止,从来没有掌握一 个 真理。 如有一 个 “真理”存在,它一定只在首先发现它的那个人的 心 里。 史蒂芬 ·霍金是 个 天才 的 存在, 还 只是轮椅上的一坨肉 , 这本不重要。但他 的那句话,我们是否可以理解为,真理如果存在,那也是人类认为其需要存在,或者说人类的认识活动需要一个称为 “绝对真理”的锚点。如果没有人类这种“智慧生物”,这世上就没有什么真理,也不需这个智慧的锚点,更没有什么绝对真理相对真理之分。 宇宙其实就是人的内心中那个小小的我,而那个小小的我其实就是整个宇宙。 这颇有些 论证的 自我循环 。 但 在一定角度上讲 , 难道不 也 是现代哲学对于王阳明 “心外无物”说的逻辑印证 : 高级智慧 的 内心 活动决定 了 我们这个宇宙的样子 ; 这也就不正是释迦摩尼 “我心即我佛”的逻辑印证 。 佛 说, “空即是色,色即是空”。色就是物质,譬如一张桌子。我们用手去探索它,会认为它是硬的,冷的,实在的。如果我们有一个超级显微镜,去观察它的显微结构,会 认为 它是由原子组成的分子构成的。最简单的原子,像氢原子,据 那些 物理学家说, 它的核里是一个质子,半径约为 1.8x10^-15米。如果不计原子核周围的空间,地球上所有的人肉 和在一起 只有一调羹那么大。 我们的宇宙是一大锅无穷无尽的 原 子汤,其中原子占 4.5%,暗物质占22.5%,暗能量占73%。 暗物质暗能量看不见摸不着, 以 “可见的” 原子为例,在原子核之外, 单个电子围绕质子核 极高速 旋转,其轨道半径约为质子核半径的十万倍。如果我们想象把质子核扩大到乒乓球大小,电子就像一颗微小的尘埃,它的轨道在其 500米处。 因此, 由 大量原子组成的桌子,竟然 绝 大部分( 99.99999999 ...% )都是空的。 电子这个粒子,个子极小,速度极大,飘忽极端无定,以致无人可以观测到它疏忽的身影。也就是说, 如果我们智慧生物的显微观察能力进一步加强,到了亚原子层级,再进一步,我们发现,量子或基本粒子在某处的存在,竟然无法进行确定。能确定的,最多只是一种可能性 , 量子总是测不准的。也就是说, 某个 基本 粒子的存在 状态 ,会随智慧生物群体中的科学家观察与否发生改变。 如果没有智慧生物去观察它,量子是否还存在呢? 如存在,它的本质是什么呢? 质子中子由夸克组成,夸克由什么组成? 目前被 “科学界”“广泛接受”的关于基本粒子的弦论,认为物质的最终存在只是一小段能量波。 也就是说,宇宙间所有的粒子,以及由所有粒子组成的所有实物,其本质不过是波而已。奇点之外更无它物,漫无边际的虚空之外,还是漫无边际的虚空。 人类对宇宙的认识,大致经历了 “地心说”,“日心说”,一直到“大爆炸说”。“大爆炸说” 说 ,我们的宇宙有始有终。最初,它只是一个没有时间和空间的 “奇点”。之后,它发生剧烈的爆炸, 产生了能量,还 有了无数的粒子 、 原子和分子,经过演化, 遂 有了万事万物。 能量是波, E=mc^2,质量也是波。 万物是波, 万物相演为 万事 , 万事 当然也都 是波。 光子的运动为光波,声音的传输为声波; 社会发展的形态是波,股市的变化是波;之江的蜿蜒曲折是波,大海的潮起潮落是波;细胞的分裂凋亡是波,动物的生老病死是波;膜上的通道开合是波,胞内的钙起钙伏是波,人生的悲欢离合是波。心跳是波,脑电是波;智慧心中的记忆,也是波。 宇宙间万事万物看起来形态各异,其共同的本质是:波。我们宇宙的统一理论,如果有,一定是 关于 波的理论。 哪里有什么波粒二相性?哪里有什么物质与精神的区分呢?我们宇宙的本质就是波 : 宇宙的起源是波,宇宙中除了波没有其他。 首 之 波,生了亿万的小波;亿万的小波,相干相涉,相消相融,相聚相离,加减乘除, 生成 了世间 虚幻 的万事万物。 既然如此,当我们 春风得意 时,又有什么 可 傲的呢?因为 我们 知道, 一切为波, 辉煌之后一定要走向幽暗的谷底。当我们 悲痛欲绝时 ,又有什么 必要 呢?因为我们知道,一定会迎来 徐徐 上 扬 的清风。 起落交替, 谷至峰起。 一切为波,起落 升降 ,更无旁因。
个人分类: 闲情和逸志|9250 次阅读|10 个评论
人生、生命、宇宙和科学
Zhanglincn 2019-8-10 12:03
任何人的一生都是一条有始有终的线段,区别只是长短。如果说这条线段还有其他维度的话,那就是这条线段上所发出的振动。所以人生有些人追求长度,有些人追求亮度。 著名的斯蒂芬.霍金教授曾经有一部通俗的作品,叫做《时间简史》,他用理性的思维描述了人类所认识的宇宙历史。根据霍金教授的贡献,他更像是一个哲学家,他相信宇宙和生命一样,一定有时间的起点,至于有无终点他还不敢断言,然而他默认的就是热力学第二定律所预言的那个终点:死寂的宇宙。所以宇宙也是生命,也是人生,也是一条线段。 只可惜,这仅仅是霍金的猜测,是不是事实谁也不知道。然而任何人都不能否认自己的生命是一条忽然开始然后必然结束的线段。而人类也是,宇宙大概也是。这就是我们人类所面临的生存现实。 面对人生的线段,有些人看穿了人生的荒谬,却又追问人生的意义?然而答案很简单,没有意义,如果非要说意义,核心意义就是活着。而其他附属的意义就是人类社会长期存在所赋予的,目的无非是为了人类种族的生存。生活在线段之间的人们,或急迫、或沉沦、或随遇而安,那都是个体面对人生的态度。有些人希望活得糊涂,不去思考那个虽然会来但终究还是没有发生的终点,活在今天就好;有些人则把这个问题交给上帝或宗教,听从上帝、佛祖或安拉的安排,愉快地活着,坦然接近终点就好;而有些人却希望更多地认识自己、认识生命、认识这个宇宙,希望在明明白白的情况下面对自己的命运。诚然,人生的选择没有对错,只有选择的不同,无论怎样走,只要你的心灵安详就好。 也许生命的公平就是让人类在复杂的社会关系都有一个简单平等的结局:死亡。只有面对死亡,所有的灵魂都是一样的平等。 然而对于理性的人来说,却只相信科学的答案,无法接受人文和宗教的安慰去获得心灵的安宁,就如同霍金一样,他始终不相信上帝的存在,他是在对生命和宇宙的思考中去平衡自己人生的种种不幸。然而,人作为生命都是不幸的,因为人懂得自己的不幸,明白自己的不幸而又无能为力的人生,就是悲剧。 霍金的心灵平衡于人、生命和宇宙都是有始有终的观念,这就是世界存在的固有属性,任何企图通过多重、多维或十维的其他宇宙去揭示生命存在的其他意义,最后都应归属于一种精神的安慰。科学再发达,也逃不脱其为人类服务的宗旨,而对人类而言科学是客观的规律,客观的规律只能是:任何存在的实体,无论在哪个维度里的存在,都逃不脱有始有终的定义。至于这条线段可以被拉伸到何种程度,这才是人类信任科学的意义。 然而,这是霍金的科学还是霍金的哲学,或者更确切地说这是数学的构架还是物理的现实,现在依然不是共识,但基本已经接近共识,而共识到底是不是事实,依然不能肯定。 霍金可以深刻地思考人生、生命和宇宙之间的关系,是因为霍金曾经经历过肉体和精神的较量和冲突,他是坐在轮椅上活着的生命,其生命和科学的结合在他身上最为紧密,所以他的思考不会停止也不会不深刻!经过思考的霍金教授说:宇宙是有起点的,它就是时间简史的起点,而这一点也已经基本达成共识,这就是宇宙大爆炸的Big Bang理论。 首先,相对静止的宇宙被人类的认知所抛弃,因为确切观察的一个反例就是哈勃定律,不管可观测范围内宇宙膨胀的速率是多少,这是个抛弃静止宇宙的直接证据。所以面对运动的宇宙,只有两个答案:不断膨胀的宇宙和一会儿膨胀一会儿收缩的呼吸的宇宙。然而霍金毅然抛弃了宇宙的呼吸模式是因为:时间是单向的,不允许呼吸宇宙的存在。所以今天宇宙大爆炸成为在科学框架下唯一能说服人类自己的认知共识。 但不管人的宿命如何,有很多人不想认命,试图去理解人死亡后彻底寂灭的状态到底是什么,所以依然期望科学给予生命另外的去处,那就是平行宇宙和多维宇宙。令许多人惊喜的是,这个平行和多维的宇宙已经在数学的构架中找到了不以人意志转移的答案,它的推理是严格的,结果又那么完美,就如同爱因斯坦所说:它那么美,不可能不存在。 科学,把人生、生命和宇宙结合在一起,放在了人类面前,在这一条不断产生线段又不断擦除线段的人类历史长河中,我们的心灵到底能归宿到何处?是像牛顿一样,开始相信科学最终畈依宗教,还是像霍金一样,始终否认上帝的存在而在科学里构造自己的答案?或者对于我们芸芸众生而言,仅仅是坦然接受这个弦一样的人生线段而努力地活着? 我们期待科学解决人生、生命和宇宙的终极问题,我们是否还能始终相信科学而不需要宗教的关怀?人,就是宇宙中一团聚合在一起的矛盾体:渺小的肉体支撑着装得下整个宇宙的精神。 2018年3月14日霍金离世,生命最终归于宇宙,然而300年前的今天伽利略去世,而又是1879年的同一天爱因斯坦出生,请问这种巧合到底是上帝的安排还是科学的推论?
个人分类: 心灵故事|4094 次阅读|0 个评论
我对宇宙的新认知
jiangjiping 2019-4-22 09:23
我对宇宙的新认知 蒋继平 2019年4月22日 人类从诞生以来, 就一直在探索宇宙的奥妙和真谛, 现有两种宇宙诞生的理论, 一种是神创论, 另一个是大爆炸理论。我对两种理论都不赞同, 我认为宇宙是一种自然的客观存在, 既不是创造的, 也不是爆炸形成的。 我现在避开宇宙诞生的话题, 来对宇宙的本质进行我的独特解读。 我认为宇宙是由三大要素组成, 分别是: 时间, 空间和物质。 时间是一个矢量, 既没有质量,也没有容量(体积),只能前行, 不能转弯和倒退。时间只能用前后来度量。 空间是一个容量,既没有质量, 也没有矢量,只有正值, 没有负值。空间是用大小, 高低等单位来表达的。 物质是一个质量,是实体的客观存在, 能量也是物质的一种形态,物质可用各种各样的数量和单位来度量和表达。 宇宙就是这三个要素构成的一个体系。 时间无始无终, 空间无边无际, 物质无穷无尽。这三个没有限量的要素构成了一个永恒的宇宙。 因为时间代表的是正直,空间展示的是宽容, 物质显示的是真实和丰富多彩, 所以,由这三个要素构成的宇宙系统的主旋律是正直, 宽容,真实和丰富多彩的世界。
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黑洞诔,宇宙殇
leiyian 2019-4-11 07:52
几十亿颗太阳 死了 带着几十亿度的光芒 还有寄居的生命或文明, 几十亿年的发展,演化,智慧,争夺,爱恨,…… 大厦必然倾覆,不管蝼蚁们知道不知道,喜欢不喜欢,恐惧不恐惧 是祈求,还是自救 灭亡是必然 宏大,辉煌 几千万光年之外的智慧生命将一窥盛况 并提前看见自己的结局 伟大的先驱 集体的智慧和努力 让我们看到了 何必恐惧先进的外星文明? 就算领先一百亿年又如何? 只不过提前一百亿年等待灭亡 就像已经灭亡的百亿智慧文明一样 造物主造出盛大的宇宙 设定了几个自然常数 第一刻就决定了它如何死亡 让万亿以求生为本能的生命出现, 再让它们必然死亡 无论是个体,物种,还是第几型的文明 仁慈,还是残酷? 重要吗? 结局已定。 当我们蒙昧蛮荒 一次一次的大灭绝临降 当我们已经智慧自觉 却告诉我们宇宙的结局是死亡 生命 宇宙演化某一阶段的某些能量耗散模式, 只是短暂一瞬 能量将耗尽 黑暗将降临 此后 永久 无尽
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关于暗物质与暗能量之我见
ychlaoli 2019-3-22 21:22
暗物质集群与黑洞只是宇宙大爆炸(及一系列次级爆炸)后的残骸,其中质量超级无穷大的为暗物质集群,质量次级无穷大的为黑洞。黑洞之所以不发光,是因为其无穷大的质量,把质量无穷小(不是质量为零)的光子吸住了。暗物质集群之所以什么也不发射,是因为其超级无穷大的质量把人类目前已知种类的射线都吸住了,但是不等于它们什么都不发射,相反它们发射着许许多多种类的射线。不过这些射线我们都不认识,不知道,所以发现不了,好似它们什么也不发射,从而被人类误当做了暗物质集群。脱去暗物质集群的神秘外衣,可以称其为墨洞,意为比黑洞更黑的超级黑洞。暗物质作为一种完全不同于已知物质的神秘物质,是不存在的。梳理一下,宇宙大爆炸的原点,即宇宙中心,是最大的墨洞,不妨另行命名为漆黑洞。大爆炸抛出的超级无穷大质量的物质团发生次级爆炸,爆炸后经过种种演变形成大星系团(许许多多星系团的集团),大星系团的中心是墨洞。次级爆炸抛出的无穷大的质量团又发生再次级爆炸,爆炸后经过种种演变形成星系,星系的中心是较小的墨洞或黑洞。这里大大小小的“洞”,其实整体形状不是洞,而是团块。 暗能量是什么?暗能量是为了解释宇宙大爆炸后138亿年,为什么还在加速膨胀而有人提出的假说。其实,如上所述,墨洞发射着许许多多种类的射线。还要补充说明的是,由漆黑洞与无穷多个墨洞发射的射线流虽然为人类所不认识,目前尚无法检测,其总强度却是超级又超级无穷大的。正是这股射线流在推动大大小小的星球、星系与大星系团做加速运动。因此,暗能量只是墨洞发射的目前尚且未知的射线流的能量,如果作为一种完全不同于已知能量的神秘能量,是不存在的。换句话说,未知的是这许许多多射线是什么,而凡是射线都具有能量是已知的。故而,不是要去寻找暗能量,而是要去寻找墨洞发出的未知射线。现在,有一种寻找暗物质的方法是寻找高能粒子射线,既是白费力气,也是歪打正着。
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骑着地球去旅游
jiangjiping 2019-3-3 21:54
骑着地球去旅游 蒋继平 2019年3月3日 几年前,我在一个夜晚做了一个奇怪的梦。 在梦中, 地球变成了一个在宇宙之间自由飘动的球, 我坐在这个球的顶端, 驾驶着这个球在宇宙中自由翱翔。 坐在地球的顶端, 在茫茫宇宙的空间中慢慢地飘移, 我看到了许多星系。 宇宙空间非常美, 其情景也像在地球望天空一样, 有蓝天白云。 不过, 那白云是星云。 比如说, 银河系就是一朵白云。幸好我没有靠近黑洞, 要不然可能会被黑洞吸进去, 那就出不来啦。 我感到宇宙空间很冷, 冷的使我将双手紧紧地抱着自己的胸口。不料地球在那个时候突然加速并且掉换飞行方向, 使我从上面掉下来了。这个时候我惊醒了, 原来我盖的被子滑落了, 浑身裸露, 所以, 感到很冷。 这个梦一直在我的记忆中时隐时现, 难以忘却。 最近在中国上演的【流浪地球】使我更加怀念那个奇怪的梦。 因而, 借此博文把它记录在案。
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黑洞应该称为黑球才对
jiangjiping 2019-2-18 09:05
黑洞应该称为黑球才对 蒋继平 2019年2月18日 我虽然不是职业天文学家, 但是, 我的一个业余爱好就是比较关注天文现象。媒体上经常有关黑洞的报道。 我曾经花了大量的时间来学习这方面的知识, 收集有关信息资料。 我读了有关黑洞的科学概念, 查看了专业天文学家们提供的图像, 进行认真的研究分析, 又凭着自己丰富的想象力, 得出目前科学界对黑洞的定义和概念是错误的, 或者至少给读者一个误导的倾向, 使人们认为宇宙中的一些黑体部分是一些黑洞, 而不是实体。 在人们的概念中, 洞是中心空的空间维度, 而不应该是一个实体。 我说黑洞是黑球的主要依据如下。 首先, 根据广义相对论的信息, 宇宙中的一些恒星在寿命达到一定时限后, 因为其本身的能量几乎用尽, 星体塌缩形成一个质量密度非常高的天体。 这个高质量密度的天体具有超强的吸引力, 使光子不能逃逸它的引力场, 从而使外界只能看到一个黑体的存在。 从这点上来看, 黑洞实际上是一个实体, 而不是空心的天体。 其次, 根据专业天文学家们提供的黑洞图像, 许多看起来就是一个黑球, 而不是黑洞。 再者, 宇宙空间在各个星球之间本身就是真空。 众所周知, 所谓洞, 必然要有周壁。 在宇宙真空中, 为何会有四壁?是什么物质构成了黑洞的四壁?科学家们有没有想过这样的问题? 最后,据说两个黑洞可以碰撞和合并。大家知道, 洞是空的, 空就是“没有”, “没有”如何碰撞? “没有”如何合并? 鉴于此, 我个人的对黑洞的认知坚持认为科学界对黑洞的定义和概念是错误的。 黑洞应该称为黑球才对。
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人类对太阳系的探索
richor 2018-12-12 12:53
旅行者 2 号,飞出日光层,开始探索星际空间。 http://www.uux.cn/viewnews-92932.html 目前距离地球 180 亿公里。 1977 年 8 月发射,旅行者 1 号 9 月发射,二者轨迹不同。 1 号成就:近距离拍摄土卫六。 2 号成就:首次造访天王星、海王星。比 1 号更多发现,更成功。 太阳风信号: 以太阳风信号作为太阳系的边界: 日球层顶 (heliopause) termination shock(边界激波),heliosphere(太阳风区域) heliosheath(日鞘)
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“宇宙年龄138亿年”- 逻辑错误得出的“创世”谬论
池顺良 2018-12-10 22:32
“宇宙年龄 138 亿年” - 逻辑错误得出的“创世”谬论 历史事实证明,对天空和宇宙研究得出的认识不仅影响着人们的世界观,还有深刻的社会影响。我们记得,因为宇宙学说认识上的分歧,宗教裁判所对布鲁诺和伽利略的处理。“现代大爆炸宇宙学”得出“宇宙年龄138亿年”的结论深 受教会欢迎,大力宣扬宇宙学此类观念的霍金因此被教皇授勋。 科学曾经证明我们不需要上帝来解释宇宙。为什么霍金作为一名科学家会承认上帝的存在?“宇宙学观测的‘革命性’发现-宇宙有一个开始”,已经影响到人们的信仰。 对宇宙年龄 138 亿年的说法,国内科学界并无反对意见陈述。由此,在各种传媒宣传和“科普”下,宇宙年龄 138 亿年的说法已印入大众脑海。 那么“现代宇宙学”给出的“宇宙年龄”有科学根据吗?据笔者分析,这是宇宙学研究中一连串逻辑错误 导致的谬论。 科学研究,尤其是探索性很强的前沿科学问题,研究过程中得出的结论并非都是真理。科学就是在虚假与真实,真理与谬误的对立中发展的。研究中得出错误的结论往往难免。问题是不能让错误误导大众。 在现代宇宙学中,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到现时刻的时间间隔。 哈勃发现星系退行速度与距离成比例,得出宇宙在膨胀的结论。但当时并不清楚膨胀是加速还是减速。 现代宇宙学建立在引力理论基础上,根据运动方程膨胀必定是减速的。 减速膨胀演化曲线时间上反推必定会与时间轴相交于“奇点”而得出“宇宙年龄” 。 注意:若膨胀不是减速而是加速, 演化曲线时间上反推就 不会与时间轴相交,也就不会有“宇宙年龄”一说。当时宇宙学家都认为膨胀一定是减速的,还用 “减速因子”参数 q 0 描述速率的降低。没有人认为膨胀会是加速的。 然而,上世纪未的观测却得出宇宙膨胀是加速而非减速,完全出乎宇宙学家的意料。 现代宇宙学宣称宇宙年龄138.2亿年,是在 没有膨胀是减速观测证据情况下,认定宇宙膨胀一定是减速的,减速膨胀时间上反推宇宙必定曾处于宇宙 标度因子为零的 “奇点”状态,由此得出 “宇宙年龄”… … 这 一连串逻辑错误导致的谬论 。 ( 近日在《北京时间网》上,看到“科学终于找到了上帝存在的证据”的报道,其中写道:“科学家突然承认上帝的存在,主要有三项革命性的发现 : 第一项是:宇宙有一个开始……科学无法告诉我们谁导致宇宙的开始。但一些人认为它清楚地指向造物主。许多科学家者声称,对大爆炸发生的唯一解释是神的力量。” https://item.btime.com/m_2s21p2936fj ) 笔者将自己的观点写成“ 宇宙学的缺憾源于正反物质不对称引力斥力不平衡”,投学术刊物《天文与天体物理》以正视听。编辑部送多位专家审稿,专家意见不一,再次另请专家审稿后给以发表。 此文的 PDF 文档可在网站上免费下载 : http://www.hanspub.org/journal/AAS/ 以下是文章的 DOC 版本: 宇宙学的缺憾源于正反物质不对称引力斥力不平衡 作者: 池顺良 1,2* 1 中国科学院计算地球动力学重点实验室,北京 2 河南省鹤壁市地震局,河南 鹤壁 摘 要 现代宇宙学存在超视界均匀性原因不明、加速膨胀斥力来自何方、为何没有反物质星系等重大疑难。宇宙加速膨胀的发现,让只有引力无“与之相当”斥力宇宙理论的片面性暴露出来。物质间相互作用的牛顿引力定律与电荷间相互作用的库伦定律有相似形式。差别是库伦定律中的电荷有正也有负,相互作用有吸引也有排斥;牛顿定律中的质荷只有正没有反,相互作用只有吸引没有排斥。爱因斯坦的引力理论-广义相对论同样只有吸引没有“与之相当”的排斥。复旦大学倪光炯教授指出,从爱因斯坦场方程可导出正、反物质间“同性相吸、异性相斥”定律。红移巡天发现星系密度随距离周期性变化,揭示了正、反超星系团可能类似晶体中正负离子的相间分布。正反物质超星系团相间分布,“异性相斥”产生“宇宙负压强”驱使膨胀加速;“负压强”自动调节物质密度大尺度不均匀,超视界均匀性源于 G 值同一性。欧州核子中心正积极准备作反氢原子在地球引力场中下落还是上升的实验,计划在 2018 年底得到结果。实验结果有可能导致标准宇宙模型的基本观念发生重大变化,我们期待实验结果对本文观点的判决。 关键词 宇宙,膨胀加速,万有引力,反物质,超星系团 1. 引言 现代宇宙学从伽莫夫( Gamow )提出早期宇宙是一团温度高达 10 10 K 的粒子气体开始,经过 80 年探索,已经能够描绘出一幅相当清晰的演化历史,无疑是很震撼人心的成就。在看到它已取得成就的同时,应当看到遗留的未决问题不仅不少,而且都是些相当重大的问题。下面列出三个未决问题: (1) 观测已发现宇宙在加速膨胀。膨胀的加速需要有斥力,斥力来自何方?一定来自没有物质载体的真空能吗 ? (2) 宇宙中至今没有找到大块反物质,是原初宇宙中重子比反重子多亿分之几的结果吗?这微小的差异又是怎么产生的?是反物质世界离我们太远,尚未发现? (3) 微波背景辐射观测到宇宙整体上超视界均匀性,超视界意味着任何物理原因不可能解释它,有人用猜测性的暴涨理论解释超视界均匀性,可是用什么来证实暴涨确实发生过?真的是没有任何物理原因能够让宇宙整体上呈现均匀性? 上述问题本身都是源于肯定事实的真问题,但都还没有明确的答案。 宇宙加速膨胀的发现,让只有引力而无“与之相当”斥力宇宙理论的片面性暴露出来。除了设想中没有物质载体的真空能,还有其它物理作用可以产生与物质间引力相抗衡的斥力吗? 2. 牛顿引力和爱氏引力定律的扩展 牛顿和爱因斯坦在正物质世界中总结出的“万有引力”理论,是否适用于正反物质同存的世界需由实验判决。作为一种有根据的猜测,不少学者将“万有引力”定律扩展成既有吸引,也有排斥的相互作用。 众所周知,万有引力定律 ( 1 ) 中两个物体的引力质量 和 都是正的,因而它们相互吸引的势能总是负的: ( 2 ) 另一方面,狭义相对论中爱因斯坦方程 ( 3 ) 给出粒子能量 与其惯性质量 的严格正比关系,物体的能量和质量总是非负的。但在相对论量子力学中,负能量和负质量是不可避免的。当( 1 )式中的引力荷 与 可以取正值,也可取负值时,牛顿“万有引力定律”就变成“同性物质相吸异性物质相斥”,有吸引也有“与之相当”排斥的“物质相互作用定律” ( 4 ) 复旦大学倪光炯教授指出 , ( 4 )式也可由爱因斯坦场方程对物质能量 - 动量张量 的扩展得出。 爱因斯坦场方程 ( 5 ) 左端的 Ricci 张量 ,度规张量 和曲率标量 都是坐标 的函数,右端的 是在 点处的物质能量 - 动量张量,它与粒子质量 成正比。当作质量反演变换 → 时,方程右端变号而左端不变。说明( 5 )式只适用于不含反物质的物质系统。 为了能够平等地处理正反物质共存问题,文献 将( 5 )式右端 作如下修改: → ( 6 ) 右式第二项的上标 “ ” 表示它是描写反物质的能量 - 动量张量。正反物质的能量-动量张量形式完全一致,在质量反演变换 → 下, → ,而 → 。 在弱场近似下,从方程( 5 )加( 6 )可推出( 4 )式,当 m 1 与 m 2 中有一个是反物质时,在它们的能量 - 动量张量乘积前面会出现一个负号,表示正反物质之间的力是排斥。 ( 4 )式中负号适用于 与 都是正物质或都是反物质的情形,而正号则适用于其中之一是反物质的情形。这就是说,同种物质之间是引力,异种物质之间是斥力。扩展后的牛顿定律( 4 )成为既有有吸引又有与之相当的排斥, “ 同性相吸、异性相斥 ” 的相互作用。 物理是实验科学,文献 由 假设或数学推演得出正反物质间相互排斥的结论,尚需实验来验证。若实验结果正反物质间不是吸引而是排斥,当前建立在爱因斯坦引力理论基础上的宇宙学必将发生重大变化。对建立在“等当性原理”基础上的广义相对论也是重大冲击。 3. 宇宙中的反物质及其分布 在粒子物理中,正粒子与反粒子是完全对称的。然而,天文观测已确定,在我们周围 10Mpc ( Mpc 百万秒差距)范围内没有反物质星系。“按粒子物理已经知道的相互作用,正反物质没有可能作大尺度的分离。基于这个道理, 10Mpc 范围内没有反物质星系,几乎等于肯定了全宇宙没有反物质星系。” 这是原初宇宙中重子比反重子多亿分之几的结果?但这微小的差异是怎么产生的?理论家一直在努力寻找对称性可能遭到破坏的理论根据而无果 。正反重子湮灭转化成的辐射,之后仍要产生反重子,这些反重子的去向仍需交代。用原初宇宙中重子比反重子多亿分之几的假设并不能真正解开为什么没有反物质之谜。 既然正反粒子是完全对称的,为什么我们周围没有反物质构成的天体? 有没有可能是反物质世界离我们的距离远超 10Mpc ,现有技术发现不了?-其前提自然是宇宙中存在能够将正反物质分离的相互作用。 存在能让正、反物质分离的相互作用吗? 倪光炯教授提出的正反物质间“同性相吸、异性相斥”相互作用,正是能够将正反物质分离的相互作用。 宇宙中是否存在反物质和反星系,已进行多年探索至今没有结果。寻找反物质星系的困难在于正反物质发出的光子属于镜面粒子,光学及射电望远镜不能分辨发光体是正物质还是反物质。 但下面这项看似与反物质探测没有直接关系的观测,却给出了宇宙中反物质星系位置的线索。 为探讨宇宙在非常大尺度上的结构和演化,近年来 Broadhurst 等几个小组开展了对遥远星系的红移巡天。巡天通常选取若干方向上很小天区内(~ 1°×1° )的星系作为样本,而巡天都达到前所未有的深度。 这些观测发现,星系表现出在空间上很强的成团性。令目前所有的模型和理论无法解释的是,星系密集的峰的出现似乎存在规律性,或者说星系密集区间的距离似乎是周期性的。 图 1 中显示的是观测的 396 个样本星系中任意一对星系与我们距离之差的分布。虚线标出了 128Mpc (约 4.2 亿光年)整数倍的位置,可以看到,分布的确是在 128Mpc 整数倍处呈现明显的峰。 这种星系红移分布中的规则性更是目前任何模型或理论无法解释的。加州大学伯克利分校的著名天体物理学家 Davis 说:“如果星系分布的确是周期性的,我们对早期宇宙的了解可以说比零还少。” 图 1. 样本星系对按距离差的分布(虚线是 128Mpc 整数倍位置,距离差在 128Mpc 整数倍处呈现明显峰值)。 图 1 中星系密集区密度比稀疏区密度要高一倍以上绝非观测误差所能解释。将每个星系密集区视为一个超星系团中心,星系密度从中心向外逐渐减小,在两个超星系团交界区星系密度达到最小; 星系分布位置的周期性表明 这些超星系团中心之间保持 128Mpc 倍数的间距。这些特征,现有宇宙学理论无法给予解释。 设想这些 超星系团有的是正物质集聚组成,有的由反物质集聚组成,“同性相吸异性相斥”相互作用使它们之间保持一定间距,形成 如晶体中正负离子那样 相间 分布 。 现代宇宙学存在的“加速膨胀的斥力来自何处、宇宙整体上为何超视界均匀、反物质星系在何处”三大疑难也许能同时找到答案。 4. 正反物质间“同性相吸异性相斥”使宇宙膨胀加速、整体超视界均匀 1917 年爱因斯坦提出静态宇宙模型,为使之能够保持静态,他在引力场方程中加入一项具有斥力性质的“宇宙学常数” ,以对抗引力。 1929 年哈勃发现宇宙膨胀,爱因斯坦感慨“这是我一生所犯下的最大错误。” 1948 年伽莫夫建立“太初核合成”理论、 1965 年 Penzias 和 Wilson 发现宇宙微波背景辐射,宇宙学研究取得一系列重要进展。 “标准宇宙学模型”认为,在“万有引力”支配下宇宙膨胀必然是减速的,模型中有“减速因子”参数 q 0 。出乎意料的是, 1998 年 Schmidt 等三位科学家的观测发现膨胀并非减速而是加速。膨胀加速需要有斥力,被爱氏抛弃的“宇宙学常数” 又被重新捡起冠以“暗能量”的称谓解释膨胀加速。 在正反物质对称,“同性相吸异性相斥”的宇宙中,膨胀及膨胀的加速是自然发生的。 将宇宙看成由星系作“分子”构成的“气体”。用( 1 )式所示的“万有引力定律”计算无限介质中任意质元所受到的引力势,出现西利格引力悖论。 用既有吸引又有排斥的( 4 )式计算这团宇宙“气体”中“分子”的相互作用势能,则不会出现发散困难。 计算中假定: 1 )“分子”(超星系团)的质量均相等, 2 )正反“分子”的数量相等。 3) 在足够大空间中正反“分子”密度相同。由此,任一分子的位能 (求和中除去 一项)。 其中 在正反物质超星系团按氯化钠晶体中正负离子分布的模式 ≈ ( 7 ) 式中 为临近超星系正反物质团中心间距, A 为马德隆常数, A ≈1.7。在这里,势能为正值而非负值,这团气体具有“负压强”而膨胀。 正反物质同时存在的宇宙中,在物质“同性相吸异性相斥”相互作用控制下,分别集聚成正、反物质团,相间分布的正反物质团间的斥力驱动宇宙整体开始膨胀,因为有斥力驱动膨胀是加速的。 如图 2 所示,在“万有引力”控制下的“大爆炸宇宙模型”中,距离尺度随时间演化曲线②是上凸的 ;文献 提出的“正反物质对称、物质同性相吸异性相斥宇宙模型”的演化曲线①则是上凹的 。这篇 1978 年发表的文章,明确提出“ 宇宙膨胀是逐渐加速的” 。当时宇宙学家都认为膨胀是减速的,直到二十年后的 1998 年由观测发现膨胀并非减速而是加速。 膨胀减速的演化曲线②沿时间回溯,必定与时间轴相交,宇宙缩小成一个“奇点”。出现奇点意味着这个理论存在根本性缺陷。奇点必然导致无穷大,如光辐射理论出现无穷大,所谓紫外灾难。 引入量子概念消除了无穷大,量子力学诞生。 宇宙学没有意识到只以吸引为基础的物质理论存在重大缺陷,却由此得出宇宙由一点中创生于若干亿年前的结论。 膨胀加速的观测事实表明:“宇宙曾缩小成‘奇点’状态”并无根据;‘奇点’状态不存在,所谓的宇宙年龄自然无意义。 此种由逻辑错误得出的“创世”谬论,受教会欢迎。霍金因此被教皇跪着授勋。 图 2. 曲线 ① 是 “ 正反物质对称、物质同性相吸异性相斥模型 ” 加速膨胀演化曲线;曲线 ② 是 “ 大爆炸模型 ” 膨胀减速演化曲线。曲线 2 必定与时间轴相交,整个宇宙成为一个奇点。 宇宙学一直没有意识到这一逻辑错误,致使“年龄矛盾”一直伴随着“现代宇宙学”。 1929 年,由测得的哈勃常数计算“宇宙年龄”为 20 亿年。根据放射性蜕变测得地球古老岩石的年龄为 40 亿年,这是明显的矛盾。对此,爱因斯坦感叹:“宇宙的年龄,按这里所用的意义,当然必须超过由放射性矿物推断的坚实地壳的年龄。因为由这些矿物确定的年龄在各方面都是可靠的,所以如果发现这里提出的宇宙学理论和任何这类结果相抵触,它就被推翻了。在这种情况下,我看不到合理的解答。” 宇宙学用不断修改哈勃常数的方法来克服“年龄矛盾”。直到大幅度修订了哈勃常数,“宇宙年龄”被增大到 130 亿年,“年龄矛盾”才暂时 勉强 避免了。 宇宙学研究为什么会出现“奇点”?其逻辑链条是:只有引力没有斥力的演化曲线必定是减速的 ―― 膨胀减速曲线沿时间回溯必然与时间轴相交。“奇点”出现的根源就在这个只有吸引没有排斥的“万有引力”! 将片面、不充分的“万有引力”拓展为“同性相吸异性相斥”物质相互作用,演化曲线就可以不与时间轴相交,就不会出现“奇点”。 在现代宇宙学中,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到现时刻的时间间隔。观测发现膨胀是加速的,就不会出现宇宙标度因子为零的时刻。 现代宇宙学宣称宇宙年龄138.2亿年,是在没有膨胀是减速的观测依据,凭宇宙中只有引力的错觉,主观认定膨胀一定是减速的,减速膨胀时间上反推宇宙必定曾处于“奇点”状态…这一连串逻辑错误导致的谬论。 Gamow 提出早期宇宙是一团温度高达 10 10 K 的粒子气体。高能辐射粒子碰撞产生正反粒子对,温度降低到约 4000K 时,以等离子体状态存在的物质开始结合成中性原子。 正反粒子对产生过程的同时,正反粒子对湮没过程也在进行。如果正反粒子之间也是万有引力,在这种混沌状态中,正反粒子或原子物质的产生与湮没几率相同,正反物质的混沌状态将会长时间持续下去。当物质之间的相互作用是“同性相吸、异性相斥”时,正反物质原子之间碰撞几率发生变化。同类物质因引力聚集成团,异类物质因斥力彼此分开。经过漫长的时间最后形成尺度十分巨大的正、反物质超星系团,它们在宇宙空间中形成周期性相间分布。超星系团的大小已远超 10Mpc ,位于某个正物质超星系团内部的我们,用现有的观测设备无法观测到远超 10Mpc 外反物质存在的踪迹,产生出宇宙可能不对称,没有反物质星系的猜想。 这团正反物质混合组成的巨大物质团,运动演化中某处物质密度有所降低,周围物质就会向此处补充,反之亦然。正、反物质团相间分布产生的“宇宙负压强”能自动调节、抹平大尺度不均匀性。微波背景辐射观测到宇宙整体上超视界的均匀性由物质相互作用常数 G 值在时空中的同一性保证。 用“万有引力”定律研究宇宙,只有引力的宇宙因存在“引力矛盾”,宇宙的无限性被质疑;在爱氏宇宙理论中,又用有限无界封闭弯曲宇宙避免“引力矛盾”。但宇宙背景辐射观测表明,宇宙整体上是平直的。这正是既有引力也有与之相当斥力的“同性相吸、异性相斥”物质相互作用造成的。 只有正物质没有反物质宇宙存在的另一个大问题是:核燃料烧尽后恒星变成不再发热的褐矮星,宇宙进入没有生机的“热寂”状态;而正反物质相遇发生的湮灭反应可使它们再次变成活泼的氢和氦。只有正物质、没有反物质的宇宙不能摆脱“热寂”的悖论! 在正反物质同时存在的宇宙中,引力质量与惯性质量相等的所谓等效原理 = 不再成立。 譬如,一个 “ 电子偶素 ” 和普通原子之间便没有引力或斥力。这是因为“电子偶素”的引力质量 为零,但它的能量或惯性质量 则不为零。这表明,建立在等效原理基础上的爱氏“时空引力理论”不再适用于正反物质共存的物质系统。广相就是只能在单一物质宇宙中使用的理论。 对“现代宇宙学”中所称的“宇宙”,著名天文学家戴文赛先生当年称之为“总星系”,含有等量正反物质的“总星系”,引力与斥力的对外表现互相抵消。就像电磁相互作用在从微观世界进入宏观世界就互相抵消,因而在宏观和宇观世界中,强度十分微弱的“引力”得以表现,并控制这一级物质系统的演化。在单一物质系统中,局部弯曲的空间随着范围扩大,进入正反物质共存的更大空间,正反物质之间的作用也得以互相抵消,宇宙空间整体的平直性得以恢复。微波背景辐射探测告诉我们,宇宙空间确实是十分平坦而非爱氏设想那样弯曲的。 这让我们回想起恩格斯在“自然辩证法”中的一段话:“吸引和排斥像正和负一样是不可分离的,因此我们根据辩证法本身就可以预言说:真正的物质理论应当给予排斥和吸引同样重要的地位;只以吸引为基础的物质理论是错误的、片面的、不充分的。” 5. 反物质探测及反氢原子引力实验在积极进行中 在包含正反物质的系统中, “ 万有引力 ” 定律( 1 )式,应推广为( 4 )式的想法曾被众多学者提及。著名物理学家Д . ИВАНЕНКО、 Schiff 等都提出过。这些设想都有一定根据,正反物质间究竟是吸引还是排斥,最终得由实验判定。 用冷原子在真空中下落测量地球重力加速度的技术已经成熟 。用冷反氢原子代替正物质冷原子在真空中观测其下落还是上升,可判定正反物质间吸引还是排斥。 欧州核子中心反氢激光物理装置( ALPHA )项目的科学家们在对反氢原子的特性展开研究。他们正在建造一台 ALPHA-g 的新设备,利用它来观测冷反氢原子在地球重力场中运动受到的力是引力还是斥力, ALPHA-g 预计将于 2017 年底之前建成, 2018 年投入使用,有望得到正反物质间吸引还是排斥的实验结果 。 在这项实验中,若冷反氢原子在地球重力场中下落,表明“牛顿万有引力定律”和“爱氏时空引力理论”适用于同时含有大量正反物质的宇宙系统,所有物质之间均互相吸引,“万有引力定律”无须更名;上升,表明正反物质之间互相排斥,“万有引力定律”将被“同性相吸异性相斥”物质相互作用定律替代。此时,等效原理不再成立。如果在观测可及范围,发现反物质星系,对于正反星系共存的宇宙,“广义相对论”就不再适用。“现代宇宙学”绝大部分研究成果都是以“广义相对论”为基础。宇宙学研究将翻开新的一页。 从上世纪 90 年代开始,诺贝尔物理奖获得者丁肇中主持的阿尔发磁谱仪( AMS )项目,一直在寻找反物质。经过 20 多年探测,有 900 亿个粒子飞进了 AMS 探测器磁铁通道。这些粒子中是否有反氦之类的反物质?谨慎的丁肇中至今没有宣布实验探测结果。 ALPHA-g 的实验和寻找反物质的结果有可能导致目前标准宇宙模型的基本观念发生重大变化,并对广相的适用范围加以限制。。 6. 结语 了解宇宙一直是人类的梦想。从望远镜发明、发现万有引力定律起, 400 年时间总算有了一个能用观测检验并被科学界接受的“标准宇宙模型”,无疑是很震撼人心的成就。 但这个宇宙模型存在宇宙从奇点中爆炸产生,初始时刻其能量密度无穷大,物理上无法接受奇点和无穷大,不少人对这一图景持强烈反对态度。 2004 年 34 位知名科学家和工程师在英国《新科学家》杂志上联名批评“大爆炸宇宙学”。批评这个理论“越来越多地以一些假设,一些从未被实证观察的东西作为自己的论据:暴胀、暗物质和暗能量等就是其中最令人震惊的例子。 …… 不断求助于新的假设来填补理论与实际之间鸿沟的做法,在物理学任何其他领域中都是不可能被接受的。 …… 离开了暴胀之类的假设它就无法解释宇宙中相距遥远的各部分何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。 …… 而离开了暗能量,根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有 80 亿年 …… 该理论不断地在增补可调整的参数,就像托勒玫的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样”。公开信贴到网络上后,又得到 400 多位科学家的签名支持,表达了希望“宇宙学”能够修正和克服诸多缺憾的期望。 一个重大科学理论建立过程中经历不断修正和增补完善是十分正常的,事实上现代宇宙学理论也是在不断修正中发展:观测到“星系退行”,静态模型发展为膨胀模型;观测到膨胀并非减速而是出乎意料在加速,宇宙学家意识到只有引力的片面,必须引入斥力;“微波背景辐射”证实宇宙整体上超视界的均匀性和空间大尺度的平直性,宇宙学家用猜测性的暴涨理论解释超视界均匀性,却难以证实暴涨确实发生过。 遥远星系密度 分布在 128Mpc 整数倍处呈现明显峰值的现象,目前任何模型或理论无法解释。此项观测结果 对现有理论提出了严重挑战。关于星系的这种可能的周期分布国际上已有人开始从理论上提出模型来加以解释,如果这种周期性的确存在,目前标准宇宙学的基本观念必然再次发生重大变化。 文献 指出:“ ALPHA 团队将观察在地球引力场存在的情况下,反氢原子是否像常规物质一样落下 - 或向上移动,完全抵抗重力。后一种可能性极不可能。但是,如果观察到这种现象,我们目前对爱因斯坦广义相对论所概述的对宇宙的理解将被彻底颠覆” 本文对当代宇宙学存在缺陷本质原因的思考,以一个“正反物质对称、引力斥力共存、加速膨胀宇宙模型”,加入解释者的队伍奉献于此。这个模型的设想是否符合实际,可以用“同性相吸、异性相斥”一级近似的牛顿相互作用定律控制下的,正反粒子组成的粒子体系运动演化的数值模拟来作初步检验。 40 年前作者曾预测“宇宙膨胀并非减速而是加速”;与 ALPHA 团队“后一种可能性极不可能”的设想不同,今天再次预测,欧州核子中心反氢原子在地球重力场中不是下落是上升--这个预测的对错,无须象上一次那样等待二十年, ALPHA-g 的实验结果近几年就能知晓。 粒子物理对正物质和反物质一直是平等看待的。随着天文学观测视野的扩展,反物质世界迟早会进入我们视野。此时,在正物质世界里总结出来的“万有引力”定律的片面性才会反映出来。 ALPHA-g 对反氢原子的下落或上升的实验将证实引力“万有”的片面,纠正“物质相互作用”只有吸引没有与之相当排斥的错误。 恩格斯在《自然辩证法》“运动的基本形态”一章中,对最低级、最简单的物质位置变动运动形态 (现代宇宙学研究的主要就是星系位置变动运动) 的特性是这样分析的: “就最一般的意义来说,运动是物质的存在形式、物质的固有属性,它包括宇宙中发生的一切变化和过程,从简单的位置变动起直到思维止。研究运动的性质,当然应当从运动的最低级、最简单的形态开始…在自然科学的历史发展中我们看到:最先发展起来的是关于最简单的位置变动的理论,即天体的和地球上质量的力学…如果两个物体相互作用,因而它们一个或两个发生位置变动,那么这一位置变动就只能是互相接近或互相分离。这两个物体不互相吸引,就互相排斥…所以一切运动的基本形态都是接近和分离、收缩和膨胀,―一句话,是吸引和排斥这一古老的两极对立。”“一切运动都存在于吸引和排斥相互作用中。然而运动只在每一个别的吸引被另一个地方的 与之相当 的排斥所抵消时才有可能发生。否则一个方面逐渐会胜过另一方面,于是运动最后就会停止。所以,宇宙中的一切吸引运动和一切排斥运动一定是互相平衡的。因此,运动既不能消灭也不能创造这一定律就采取这样的形式:宇宙中有一个吸引运动,就一定有一个 与之相当的 排斥运动,反过来也一样;或者如古代哲学在力的守恒或能量守恒定律在自然科学中形成很久以前所说的,宇宙中一切吸引的总和等于一切排斥的总和。 ” 恩格斯的上述论述好像就是对 140 年后现代宇宙学将会发生的事情述说的。 如果 ALPHA-g 的实验结果支持“异性相斥”,也只是纠正了对“物质相互作用”只有吸引没有排斥的片面认识。 引力相互作用(应该改称“物质相互作用”,这里仍暂用它)是四种基本相互作用中最早了解却又是了解得最肤浅的。原因在于它的强度太微弱,在实验室中测量引力的各项特性十分困难。对引力规律的认识主要通过对太阳系行星运动观测的分析。 100 年后,卡文迪许用扭秤在实验室中也只是测出静态的两个物体连线方向的法向力符合万有引力定律。 电磁学的三个最基本的实验定律:库仑定律、安培—毕奥—萨伐尔定律、法拉第定律,在 1785 年到 1845 年的 60 年间就在实验室中相继完成。库仑定律测得静态电荷之间的法向作用力,后两个实验给出了运动电荷之间非法向力的作用规律。二十年后,麦克斯韦在三个实验定律基础上,导出了麦克斯韦方程组,电磁相互作用成为四种相互作用中认识得最好的一种。( 1849 - 1850 年,菲索和傅科用齿轮法和旋转镜法测出光速,支持了光就是电磁波的认识。 值得提一下的是: 2012-2018 年,我国科学家利用精密重力仪测得太阳引力变化引起的重力固体潮汐数据,得出引力相互作用传播速度与光速相同。在引力传播究竟需不需要时间这个在物理学家中仍存在分歧的问题上,给出了用观测数据得出的结论。 ) 电磁学的库仑定律与万有引力定律有相似的形式,电磁学依靠三个实验取得进展的历史,可供引力研究借鉴。 卡文迪许的扭秤只是对两个静止物体连线方向的法向力作了实验测量。至今科学界没有能够在实验室中作出运动质量之间,类似安培定律关于运动电荷间作用力的实验。 令人欣慰的是,我国南昌市铁路一中物理教师朱永焕,另辟蹊径想出了测量运动物体间引力的方法! 卡文迪许实验中,两个大球位于用直杆连接的两个小球的两侧,小球和大球都处于静止状态。朱永焕仍然用卡文迪许扭秤做实验,不同的是:两个大球分别位于两个小球连线方向的外侧,测量时大球处于转动状态 。 朱永焕老师在中学物理实验室中,经二十年实验与改进,得出:位于转动大球旁的小球受到垂直于大小球连线方向的切线力。从实验中大球不同大小、不同转速对小球产生的切向力比例变化等结果看,朱永焕的实验条件虽然简陋,但很值得关注。如果朱永焕的实验能够被国内有关物理实验室重复,绝对是引力研究中的大事。遗憾的是,朱永焕的书出版已经过去了 13 年,没有见到一个国家实验室来检查、重复朱永焕的实验。 物理学是实验科学,只要必要的实验能够做出来,理论上的进展是可以期待理论物理学家据此而作出的。我们期待 ALPHA-g 的实验结果;也期待朱永焕的实验能够被检验和重复,并作出更精确的结果。 参考文献: 俞允强,宇宙学这 80 年 ,物理, 38 卷 8 期, 2009 , 531 ~ 535. 吴永汉 , 张中明 , 翟应田 .“ 万有斥力 ” 和正反物质世界的对称性 ,云南大学学报, 2001,23(1) : 27 ~ 31. 倪光炯、陈苏卿,高等量子力学 ,上海:复旦大学出版社, 2004 , 417 ~ 421. 王文正、柯善哲、刘全慧,量子力学漫谈朝花夕拾 ,北京:科学出版社, 2004 , 156 ~165. S.Weinberg. 鄒振隆、张历宁等译,引力论和宇宙论 ,北京:科学出版社, 1980.241 ~ 250. 俞允强,热大爆炸宇宙学 ,北京:北京大学出版社, 2001 , 99 ~ 111 , 19 ~ 21. 须重明、吴雪君,广义相对论与现代宇宙学 ,南京:南京师范大学出版社, 1999 , 529 ~ 534 , 547 ~ 562. 俞允强,物理宇宙学讲义 ,北京:北京大学出版社, 2002 , 195 ~ 208 ,89 ~112 . 邓祖淦、夏晓阳,星系形成和宇宙的大尺度结构-观测对现有理论提出严重挑战 ,物理, 21(1) : 88 ~ 95. T.J.Broadhurst et al., The Large Scale Distribution of Galaxies at the Galactic Poles ,Na ture, 343 (1990), 726. 向守平、冯珑珑,宇宙大尺度结构的形成 ,北京:中国科学技术出版社, 2010, 39 ~ 43. 池顺良,宇宙学的一个新假说 ,鹤壁:河南省鹤壁市革委科委出版, 1978 年, 4 期, 9 ~ 15. 科学网— 32 年前一个预言膨胀加速的宇宙模型 http://blog.sciencenet.cn/blog-51667-351380.html 爱因斯坦,相对论的意义 ,北京:科学出版社, 1961 , 85 ~ 87. 恩格斯,自然辩证法 ,北京:人民出版社, 1961 , p203. 陈乐乐,罗覃,邓小兵,等。基于原子干涉技术的精密重力测量研究 。中国科学:物理学 力学 天文学, 2016,46:073003 吴彬、王肖隆、王河林等,冷原子干涉型重力仪的发展现状与趋势 ,导航与控制,第 14 卷 第 2 期, 2015 年 4 月, Vol.14 No.2 2 ~ 9. 物理科学:新的粒子加速器准备寻找反重力的迹象? https://baijiahao.baidu.com/s?id=1614262083416275113wfr=spiderfor=pc 恩格斯,自然辩证法 ,北京:人民出版社, 1961 , p46 ~ 61. 汤克云 、 华昌才、文武等,从地球重力潮观测发现引力以光速传播的证据 ,科学通报, January 2013 Vol.58:907-911 骆鸣津、池顺良,固体潮观测确定引力相互作用传播速度与光速相同 ,天文与天体物理 , 2018, 6(3):47-57. 朱永焕,神秘的涡旋力-万有引力的伴侣 ,南昌:二十一世纪出版社, 2005.
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宇宙永开人类花 - - 读李学宽“伟大与渺小”博文有感
xucq45 2018-12-4 06:40
(李学宽摄) 宇宙永开人类花 - 读李学宽“伟大与渺小”博文有感 人类渺小天地大,人定胜天是神话, 遵循规律觅真谛,宇宙永开人类花。
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宇宙奥秘:ONPXNORMALBOXCOXLOG
zlyang 2018-8-17 12:56
宇宙奥秘: ONPXNORMALBOXCOXLOG 这是上帝先生多年之前派给我的一个小活儿。刚有空得到一个近似解。 真解,比这个数值要大些。 如果不追求理论性,只讲应用, 上面的数值和真解应该差不太多。 图1.数学家能一眼看出这三条线之间的关系。其余保密。 图2.一个辅助的数值实验结果。 感谢您的指教! 感谢您指正以上任何错误! 感谢您提供更多的相关资料!
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关于灵魂的存在性
pingguo 2018-7-27 20:56
一 我们能否, 站在宇宙之外观测宇宙。 二 我们能否, 站在生死之外看待生死。 三 存在是辽阔的, 我们只要想一下宇宙就会无语。 像极了我们所说的无限。 四 生与死,我确信, 同样辽阔。 2018-07-21
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上帝远游仍未归
宋建国 2018-6-18 20:49
上帝远游仍未归 “ 上帝”最认可的学说是“宇宙大爆炸”假说,该假说已被当作普遍真理广为传播。因此,上帝最宠爱传播宇宙大爆炸学说的某些学者及其忠实的粉丝们,而不是各种传统宗教的信徒们。因为前者重新为上帝的存在提供了潜在依据,而后者曾多次现实地提供错误的理论和依据,弄得上帝十分尴尬。又因为原本那个无限小又无限热因而能量无限大的“奇点”即是上帝的居所。上帝想凉快一点、自由一点,离开了这个没有时间没有空间没有一切物质和物质运动关联的神奇之点。   结果,在大约 150 亿年前 , 宇宙在奇点爆炸中诞生了:计时开始了,时间、物质和空间及其一切相联系的事物开始发生发展和演变了。 随后,若干亿年之后,银河星系某个臂上的太阳系中一个叫地球的行星上出现了起源于有机物的简单低级生物、后来某种简单的生物又进化到复杂高级动物、再进化到了智人和智人社会阶段。并且,在太阳进入中年阶段时,这些智人不久(几千年或近万年)前发展成了有文字记载“文明”史的现代人。 在仅仅属于地球和太阳系极其微小和有限的空间范围内,这个尚非常年轻幼稚但已经打开了自己本质这本书的人类中有人测出了“红移”现象和“宇宙背景辐射”、推导计算出“暗物质”的存在和其在宇宙所有物质中占大多数的结论、还用高度精密的设备与方法两次测到传导了上亿年的“引力波” , 提供了“宇宙大爆炸”的开天辟地大事件的证据。 上帝如今已远游很久,其时间长短大约是整个人类社会文明史的 150 万倍( 150 亿年除以 1 万年),还在继续前行巡游。至于奇点从哪里来的、存在了多久、奇点为何不早一点晚一点爆炸、导致奇点大爆炸结果的原因是什么? 这些问题,不少专家学者似乎是很不在乎的,只能问始作俑者――上帝。 问上帝,不容易。因为上帝还在远游,上帝远游多远,宇宙就继续膨胀到多大。 人类由此而有些迷茫:即使最受上帝和众多粉丝宠爱与推崇的天文学家霍金先生已经乘上“粒子发动机”航天器,以光速去追赶上帝,那一百多亿年也不够! 请上帝停止巡游、开始返程,让宇宙收缩而回到起点吧?可那同样是要至少上百亿年的时间啊!即使人类有耐心消灭/扬弃了社会的阶级性质、结成了真正的人类命运共同体、走上了人与人/人与社会、人与自然之间关系的正确道路,组成人类和人类社会的那极其有限寿命和微不足道的骨肉物质之躯,在太阳系衰老坍缩之前,有无能力去其它很遥远很长久才能到达的新的宜居之地,还真是个问题。再说,宇宙收缩和上帝返回奇点,按照宇宙大爆炸学说的同样逻辑,时间空间和物质(及宇宙)全都重归于无,只有上帝或那个奇点。 看来,只要把根本问题甩给上帝,就可以成为认识和解决或回避问题的最好方法。 …………. 2018年6月
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宇宙的大尺度结构
richor 2018-6-4 09:30
宇宙,也就是我们生活的地方。其结构是什么样子的? 【太阳系】 太阳系的结构: http://www.baike.com/wiki/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E7%B3%BBprd=so_1_doc 标准图; (4 vs 4 ,中间是小行星带 ) 8 大行星以及 矮行星 (没有清空所在轨道上的其他天体): 恒星的演化: http://www.backchina.com/forum/20180419/info-1542740-1-1.html \0此外, 彗星 很重要,可以带来系外的一些信息! 【银河系】 银河系是太阳系所在的恒星系统,包括 1500~4000 亿 颗恒星和大量的 星团、星云 ,还有各种类型的星际气体和星际尘埃、黑洞,它的可见总质量是太阳质量的 2100 亿 倍。 太阳的位置: 猎户座的位置: 【本星系群】 本星系群( Local Group of Galaxies )是包括银河系在内的一个小 星系团 。这组星系群包含超过 5 0 个星系 ,其中心位于银河系和仙女座星系中的某处。 银河系有两个伴星系-- 大小麦哲伦星云 。 本星系群中的全部星系覆盖一块直径大约 7 00 万光年 (银河系约 10 万光年)的区域。本星系群又属于范围更大的 本超星系团 。 银河系最终的命运早已确定。现离我们约有 250 万光年的仙女座星系正以每秒 300 多千米的速度向银河系驶来。大约再过 40 亿年,两个星系会发生碰撞。 https://p.baidu.com/daily/view?id=68278fr=daily-index-banner 目前观测到 1000 亿 (近亿个超星系团 ? )个星系,科学家估计宇宙中至少有 2 万亿个星系。 现已发现上万个星系团。 【本超星系团】 本超星系团是一个包括银河系所属之本星系群在内的一群星系组成的 超星系团 。其形状类似平底锅里的薄饼,覆盖一块直径超过 1 亿光年 的区域。 本超星系团包含约 50 个 星系团,室女座星系团(拥有超过1000个星系)约位于其中心位置。 本星系群位于室女座星系团的边缘并且仍在继续向远离室女座星系团的方向移动。 超星系团列表: https://baike.baidu.com/item/%E8%B6%85%E6%98%9F%E7%B3%BB%E5%9B%A2 【 拉尼亚凯亚 】 http://tech.sina.com.cn/d/s/2016-11-01/doc-ifxxfuff7473695.shtml “超”超星系团,我们所在的 包含了10万个大星系,横跨4亿多光年。 具体构成: https://baike.baidu.com/item/%E6%8B%89%E5%B0%BC%E4%BA%9A%E5%87%AF%E4%BA%9A%E8%B6%85%E6%98%9F%E7%B3%BB%E5%9B%A2 【史隆长城】 大尺度丝状结构: http://www.awaker.cn/1315.html 横跨14亿光年。 目前可观测宇宙100亿光年。 有意思的人择原理的解释: https://www.zhihu.com/question/32295570 类星体距离我们都很远。 国内类星体的研究: https://www.guokr.com/article/440004/ 推荐纪录片:《旅行到宇宙边缘》 http://www.iqiyi.com/v_19rrb7m2hc.html (这方面给爱奇艺加一分),但不是爱奇艺官方,是唯爱纪录片。 爱奇艺应该是行业领头: http://www.chinaz.com/news/2018/0531/895706.shtml 爱奇艺支撑着百度:(龚宇厉害) https://www.huxiu.com/article/234507.html
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我为什么坚信宇宙中有比人类更高级的存在
热度 2 jiangjiping 2018-6-2 07:04
我为什么坚信宇宙中有比人类更高级的存在 蒋继平 2018年6月2日 我在【天庭也许有无神论者保护法】一文的一个回复中说:“我坚信宇宙中有比人类更高层次的超控能力的存在, 这个比人类更高级的宇宙存在就是我心目中的上帝或者说神灵。” 今天我再用这篇博文来讨论我的这个观点。 大家是否知道保加利亚有一个叫万伽的盲人老太婆,她在年轻时被一股巨大的龙卷风吸上天空, 几天后在远处荒野被发现, 虽然生还,但是双目已经完全失明。 她在双目失明的情况下,能够非常准确地预测未来的事件。 据说其准确率在85% 以上。这难道是偶然的巧合, 或者媒体忽悠?对这个现象, 我本人的认知是, 这个龙卷风就是宇宙中的一个神灵变的,这个神灵要借这个女人的肉体到地球上来活动,所以, 用龙卷风把这个女人带走, 从她的双眼进入她的神经意识系统, 从而操控这个女人的言行。这个神灵知道天庭的一些安排, 借用这个女人的嘴说出来。至于这个女人还有一小部分的预言是错的, 那可能是因为天庭已经获悉有一个知道天庭秘密的天使叛逃到人间,泄露了天机, 所以, 天庭及时修改原定计划。 这个是这个神灵不能控制的天庭行动, 她的预言就变得不准了。 我不再用其他预言家的例子来说明我的观点,我用我自己的亲身经历来做个例子。 我在几年前写了一个连载, 题目是:【地球的权力中心及其行政体制】。 这个连载中的内容全部是天庭中的议事日程和行动。 这个连载所谈论的大部分内容是世界大事。 这些世界大事在我的连载发表后不久几乎都变成了现实。 比如说, 中国的二胎化计划生育政策的落实就是最好的明证, 还有一些文艺界大明星的境遇,以及奥巴马当选美国总统等等。我在写这个连载时,我觉得自己的灵魂意识不是自己在操控,而是受到一个比我强大的意识在操控。试想, 我生活在地球上, 没有在天庭生活的经历,也没有参加过任何天庭的重要会议,如何能够写出这样的文章。 而且, 连载与我的专业, 与我的生活, 与我家庭都没有任何关系,我为什么要花如此多的精力和时间做这种对我本人毫无价值的事。反正我觉得我被一个神灵潜入了我的体内。 这个神灵很可能趁我在墨西哥海湾游泳时从我的胸口进入我的体内的。 当时我记得从海水中出来时, 我胸口的凹陷处出现一个鲜明的大红斑。 这个红斑无论如何无法用科学的原理来解释。 这是因为它的部位在不应该出现的地方, 也没有任何痛痒的感觉。这个红斑一直在那里一个多月, 后来漫漫地变成深褐色。 我在西安的一个四星酒店的房间内,给前来看望我的几个朋友看这个褐色斑块, 其中一个朋友看了后立即说, 他下午就去教堂, 接受基督教。是的, 凡是看到这个斑块的人都不能用科学方法来解释它出现的原因的。这绝对不是胎记,也不是外伤, 更不是内部病变, 阳光照晒不应该造成这个部位变色, 因为它被四周的胸肌保护着的。 再来说一个更加不可思议的事。 我在回老家探望老母亲的时候,有一天夜晚躺在床上祷告,挂在天花板上用的一个日光灯突然大放光芒, 这个光亮特别耀眼, 至少要比普通日光灯亮好几倍。 在隔壁的老妈匆匆地跑进来, 问我用什么新科技把这个已经坏了十几年的灯修好了。我听了老妈的话, 感到非常吃惊。 我对老妈说,我没有做任何事,我躺在床上祷告, 没有碰任何开关, 而且我也不知道按钮在哪。 老妈半信半疑。 在我们谈话间, 日光灯就自动灭了。 老妈出了我的房间, 我又躺下继续我的祷告,这个日光灯又亮起来, 老妈又跑进来, 这次她完全相信我没有对日光灯做任何动作, 而是日光灯自己在亮和灭之间自己变动。老妈出去后, 这个灯在我的祷告声中慢慢地熄灭。 从此以后, 据说再也没有亮过。当我把这个异象告知我的四个兄弟和一个妹妹的时候, 他们都不相信是真的。 他们说这个灯已经整整14年没有亮过了,已经切底坏了, 根本不可能再亮起来的, 除非神仙使它复活。 我听了后,觉得他们说对了, 是神仙在操控这一切。
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宇宙是扭曲对接的时空——悼念霍金
热度 1 dongmingwang 2018-3-15 13:45
穿越时空 将小路两端翻转对接 修一条莫比乌斯带 人生在带上行走 没有岔道 也没有尽头 与天神对饮 等瓶底烂穿 将其与瓶口扭曲对接 内外不分的克莱因瓶 装不满陈酿 却能装下整个世界 请上帝 将人间与天堂对接 从此不再有生死离别 不再有邪恶 灵魂在天堂与人间安好 凤凰在浴火中重生 茫茫宇宙 是变幻莫测的世界 叠加对接的流形 无边无维 星月临空 千古永垂 (王东明)
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三分钟告诉你霍金到底有多牛!
热度 3 sheldon42 2018-3-15 13:21
2018年3月14日,史蒂芬•霍金与世长辞,享年76岁。他是一位成就不凡的理论物理学家,一位风行全球的科普作家,一位语出惊人的意见领袖。同时,他也是一位坚韧不拔的罕见病患者,一位曾经在20多岁时被医生“判死刑”,又乐观地生活了50多年的传奇。 在大多数人看来,霍金更像是一个纯粹的文化符号——每个人都知道他的名字,却几乎没有人真正理解他做了什么。其实,霍金在一生中做过的很多科学研究,它们可以总结成一句话:“如何摸到爱因斯坦寻觅的那只大象”。其中有两个贡献非常著名,一是证明“宇宙大爆炸始于一个奇点”,二是证明“黑洞是有温度的”。 宇宙是怎么来的? 在上世纪60年代,霍金面临两个选择,要么去研究微观的粒子物理学,要么去研究宏观的宇宙学。 当时的霍金选择了后者,不久,他关注了宇宙学中的奇点问题。这个问题最早可以追溯到1915年,爱因斯坦提出的、描述弯曲时空动力学的广义相对论。在广义相对论中,如果不考虑维度的区别,那么宇宙的时空就像是一块无限延伸的“桌布”。如果像给地球画上经线和纬线那样,在桌布上建立时空的坐标系,我们就会看到很多正方形的格子,每一个格子代表时空中的一块单元。 如果宇宙中不是空无一物的,而是存在物质,那么物质产生的引力场会让格子扭曲变形。引力场越强,扭曲的就越严重。1965年,数学家罗杰•彭罗斯证明,当引力场的强度超过某一极限时,比方说,一颗大质量恒星坍缩成一个黑洞时,黑洞中心处的时空格子就可能发生极度扭曲,形成一个“奇点”。如果你把格子的一组平行线的方向看作时间,另一组平行线看作空间,并且给时间标上箭头,表示时间流逝的方向,我们就会发现奇点就像是一个泉眼,时空的格子在时间箭头的指引下源源不断的流出来;或者奇点就像是浴缸的漏口,时空的格子被时间箭头驱使着流进去。 像北极一样的奇点 霍金读到彭罗斯的工作后,便打算把这个理论应用到宇宙学中。 基于当时的理论研究和天文观测,人们知道宇宙是从一次“大爆炸”中诞生的。1970年,霍金和彭罗斯共同发表论文提出,如果广义相对论(以及其他几个数学条件)是正确的,那么在宇宙大爆炸必然是从一个奇点开始的。 关于这个新奇的理论,霍金曾在公众演讲中给出一个形象的比喻。设想地球的北极附近画满了经线和纬线。地球上的每一点都有确定的经度和纬度,每一点上都有东西南北四个方向。然而在北极的极点处,不但没有确定的经度,而且没有东西方向,也没有北,所有的方向都指向南方。这就很像是宇宙大爆炸开始时的奇点——那里没有过去,只有未来,就像北极的极点上只有南,没有北。如果有人想问,在这个理论中,大爆炸之前发生了什么,那么我们只能回答,大爆炸是最初的开端,没有“大爆炸之前”这个说法。 这个研究叫作 “彭罗斯-霍金奇点定理” 。与其说它描述了宇宙的开端,不如说它揭示了广义相对论的一个特性。我们的宇宙到底是不是始于一个奇点,奇点定理并不能给出回答,因为它在一开始时就需要假设广义相对论是正确的,并适用于宇宙开始时的极端情况。然而没过多久,霍金就用另一个更重要的发现,颠覆了我们对宇宙和广义相对论的认识。 黑洞也有温度 在广义相对论中,黑洞是一个极端的天体,任何物质,包括光,一旦进入它的引力范围就无法逃脱出去。在当时的物理学家看来,黑洞的温度应该是绝对零度。因为任何物体,只要温度高于绝对零度,就会源源不断地向外发出辐射。广义相对论告诉我们,黑洞连光都能吞进去,怎么可能向外发出辐射呢? 霍金一开始也是这样认为的。但是在1972年,著名黑洞专家惠勒的弟子,普林斯顿大学的博士生贝肯斯坦提出一个猜想,他认为黑洞像普通物质一样,也拥有热力学的熵,而且熵的大小和它的表面积成正比。如果贝肯斯坦的结论是成立的,那么根据热力学的知识,有热力学熵的黑洞必然存在温度,有温度的黑洞必然向外发出辐射。这个结论在当时太过超前了,连霍金本人都不能轻易接受。(也许是抱着证伪贝肯斯坦结论的态度,未经证实)结果在1974年时,霍金发现,贝肯斯坦可能是对的。黑洞确实会发出辐射,黑洞是有温度的。 霍金和他的合作者在1974-1976年间的一系列工作中指出,要想知道黑洞到底有没有温度,不能只考虑广义相对论,还要考虑弯曲时空下的量子力学效应。我们知道,爱因斯坦提出广义相对论之后,就一直念念不忘,希望将描述宏观世界的广义相对论和描述微观世界的量子力学统一起来。但是直到爱因斯坦去世,他也没能瞥见“统一理论”这头大象的影子。霍金的研究是一场及时雨,让苦苦寻觅“统一理论”的科学家找到了一个突破口。从那时开始,理论物理学家不但见到了大象的影子,还隐约摸到了大象的轮廓,让我们对“统一理论”有了更具体的认识。 通向统一理论的突破口 霍金的证明涉及量子场论和广义相对论的复杂公式。我们打一个通俗的比方,霍金指出,黑洞表面附近的“真空”和无穷远处平坦时空的“真空”是不一样的,就好比地球的一个时区和另一个时区之间存在时差。 通过霍金等人的计算我们知道,在无穷远处的观察者看来(因为有时差),黑洞附近的“真空”不是真正的真空,而是一锅不断产生正反粒子对的“热汤”(跟时差不同的是,其中的关系不能反过来理解)。黑洞熬出的热汤有一定的温度,会不断向外发出热辐射,这样的辐射就叫作 霍金辐射 。如果黑洞辐射的速率大于黑洞吸收周围物质的速率,那么黑洞的质量和表面积就会随着时间减小,这个过程叫作 黑洞蒸发 。霍金辐射极其微弱,物理学家虽然认为它在理论上是成立的,但从来没有在天文观测中发现过它的存在,这就是为什么霍金的贡献非常重要,但就是没有办法获得诺贝尔奖的原因。 虽然我们无法观察到黑洞发出的霍金辐射,但是从霍金的研究出发,后来的科学家又做出了很多惊人的发现。例如,如果黑洞的温度和熵是怎么来的呢?在物理学家看来,只有把量子力学和广义相对论相结合,研究出“统一理论”,才能真正地搞清楚黑洞的温度和熵是怎么来的。1996年,哈佛大学的斯特罗明格和瓦法用超弦理论计算出了黑洞熵的大小,计算结果跟霍金和贝肯斯坦的结果高度一致。这个结果说明,超弦理论是我们研究“统一理论”时的一个非常有价值的工具。 信息到底丢不丢失? 霍金辐射的另一个重要影响是,我们需要搞清楚宇宙是否允许“信息丢失”。这是因为,任何一种已知的物理学基本方程都不会破坏信息,它们只会让粒子的状态不断变化,将信息不断“加密”。理论上讲,只要你找到正确的“解密”方法,总可以将粒子携带的信息读取出来。然而,黑洞的霍金辐射是一种混乱的热辐射,黑洞不会记得之前吞进了什么信息,只会蛮不讲理地随机向外发出辐射。于是,信息会全部变成“乱码”,不可能再还原出来。这就跟基于量子力学的物理学基本方程产生了矛盾。 霍金坚信他的计算是正确的,还为此跟物理学家普雷斯基尔打赌,说黑洞一定会让信息丢失。结果在2004年时,霍金承认自己赌输了,并如约赔上普雷斯基尔一本《板球百科全书》。这是因为,一位超弦理论物理学家马尔达希纳发明了一种对偶的数学方法,这种方法也可以看作是霍金辐射理论结出的一枚硕果。通过这种方法,霍金可以把描述某种黑洞的方程转化成一种特殊的量子力学方程。由于任何一种已知的物理学基本方程都不会破坏信息。所以,这就间接证黑洞也不会破坏信息。 虽然霍金承认赌输了,但是赌局远没有结束。物理学家波尔钦斯基指出,如果黑洞不会破坏信息,那么落入黑洞的粒子就可能在黑洞附近点燃一面炙热的火墙。通俗的解释说,这就好比当《星际穿越》的主角库珀穿过黑洞表面时,远方的布兰达却会认为他被火墙烧死了,否则,量子力学的某些基本原则就必须推翻。这个糟糕的问题叫作“火墙悖论”。 也许是这个悖论让霍金有点儿受不了,在2014年时,霍金上传了一篇论文,叫作《黑洞的信息保存和天气预报》。在论文中,霍金试图通过修改黑洞的定义,让这个问题看起来没那么严重。然而这个努力并没有奏效,到目前为止,火墙悖论仍然是笼罩“统一理论”那只大象的一团迷雾。 一位名副其实的大师 除了证明“宇宙大爆炸始于一个奇点”,和“黑洞有温度”之外,霍金还做过不少很有创新性的工作。例如,为了不让宇宙中存在奇点,霍金还曾经和合作者哈特尔提出过“无边界理论”。在这个理论中,宇宙的时间和空间不是始于一个奇点,而是从空间的量子涨落中自发地冒出来。在霍金看来,这个研究有着非常重要的哲学意义,因为“如果宇宙没有边界,而是自成一体……那么关于宇宙的产生,上帝就没有任何插手的余地了。” 丰硕的研究成果,为霍金带来了无数荣誉。1974年,霍金当选英国皇家学会的会员。1975至1976年间,霍金先后获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章,1978年再获阿尔伯特•爱因斯坦奖。从1979年起,他开始担任剑桥大学应用数学和理论物理学院的卢卡斯教授。在2006年11月,他获得英国皇家学会颁发的科普利奖章。 在人类认识宇宙的历史上,霍金称不上是站得最高、望得最远的那一群科学巨人。虽然我们仍然没有捉住爱因斯坦寻觅的那只大象,但正是霍金和他的合作者先一步摸到了它,然后在随后的几十年中,不断启发理论物理学家沿着他们的掌温继续向前摸索,并作出了一系列惊人的发现。从这个意义上讲,在这一代理论物理学家中,霍金的地位十分重要,他是一位名副其实的大师。 绘制:赏鉴 本文未经书面许可禁止转载及使用, 自媒体、报刊等转载请联系本账号!
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人生应该领悟的几个生活哲理
热度 3 jiangjiping 2018-3-4 08:57
人生应该领悟的几个生活哲理 蒋继平 2018年3月3日 在现代网络大数据时代, 我们在手机电脑和各种媒体上可以看到各种各样的鸡汤文章,有的是修心养性,有的是养身增寿, 有的是爱家育子,反正是:箴言警句劝你好,图文并茂引我瞧。 这种鸡汤文章通过微信朋友圈和群聊在手机上传来传去, 目不暇接,使人有一种欲拒不能,但是全部领悟又很难做到的感觉。 我想这些箴言警句虽然对人生有正面积极的意义, 但是, 写出这种感悟的人的处境和个性不可能与所有的人一致的, 所以,这些箴言警句的应用有一定的局限性, 我们不能生搬硬套地采用。 因为这些多如牛毛的箴言警句有的是自相矛盾的, 所以我们会产生一种无所适从的感觉。 我对人生有自己的感悟,我觉得人生应该领悟几个生活哲理。 审时度势。我们生活的宇宙都是按照自己的轨道运行的, 银河系有自己的轨道, 太阳系有太阳系的轨道, 地球有自己的轨道。因为我们生活在有道可循的大环境中,我们应该顺从大自然的节律, 按照社会的法律制度, 跟着时代发展的潮流来规划我们的人生。 虽然我不提倡趋炎附势的人生哲学, 但是,一定要学会审时度势的学问, 培养与时俱进的态度,采取立即行动的作风, 来走自己的人生康庄大道。不会审时度势的人, 很可能因为误判形势而毁了人生。 文革的许多悲剧就是这样的结果。 权衡利弊。我们生活的宇宙是一个对映体。凡事都有正反两面, 或者说有利也有弊。具体地来说,男人和女人是一个对映体,阴和阳是对映体,光明和黑暗, 好与坏,爱和恨,长和短,美与丑,寂寞和热闹等等都是对应的。懂得这个宇宙规律, 我们就应该掌握权衡利弊的学问和技巧,应该采用两者相权取其轻的总原则,在做人生关键的选择时, 果断地选取对自己最有利的一项, 尽管这一项也有不足的地方。有的人总是患得患失, 在应该做果断决定的时候犹豫不决, 因而, 错失良机。还有的人在作出了选择, 而且已经从这个选择得到了预计的结果,但是, 看到别人选的另一项也很有成就, 就觉得自己好像当初选错了, 因而, 会觉得有些遗憾。 其实, 这种心理就是不懂得权衡利弊的一种具体表现。让我用一个具体的事例来进一步说明这个话题。 你选择生活在美国,享受着蓝天白云的优美环境和自由自在的个人生活,但是, 觉得很寂寞, 而大洋彼岸亲情和友情热闹非凡。你就感觉到有些失落。 这是追求完美的一种表现, 是不切实际的。宇宙是一个完美的整体,这个完美的整体是由无数的不完美的个体组成的,作为一个个体, 我们无论如何也做不到完美无缺。做了爷爷, 就当不了奶奶。这个道理大家应该很容易懂的吧。 尽力就行。 因为人的个性爱好和价值观千差万别, 不管你做得如何,总是有人会与你有不同看法。换句话说, 你不可能做到使人人都满意。尽管如此, 我们还是应该尽量做得好一些, 尽量使多数人觉得满意或者有价值。 我本人的哲学是:尽最大努力做好每一件事,至于能起到多少作用和贡献, 那是能力问题; 至于别人的评介,那是别人的权利。 我的经历告许我, 运气好的时候,碰到阳光的人就会多一些,因而,积极的和鼓励的正面评介会多一些; 运气差的时候,碰到心理阴暗的人就会多一些, 这些人的评介就是挑刺和发表负面评介。但是, 对我来说, 不管评介如何, 我已经尽力了, 因而, 可以心安理得和问心无愧。 懂得取舍。我们生活在商品时代, 一切以金钱来衡量贵贱和贫富。因而, 人人为了生活富足一些而尽量多获得一些财富。 这是很正常的。可是, 对于金钱财富我们应该取之有道, 用自己的知识才能先做出应有的贡献, 然后获得相应的回报。在能力容许的情况下, 尽量作出自己的奉献。 善于施舍不仅是一种美德, 而且也是一种长期和高超的投资。还有, 该争的时候应该尽全力去拼争, 该放弃的时候就该果断放弃。世界上有些东西是命中注定的, 因而, 命中不属于您的, 您无论如何拼争, 也无法得到。 所以, 学会放弃才是明智的抉择。 谨慎交友。世界上的人很复杂。各种各样的人都有, 所以, 交友时要谨慎小心。因为动物的本性难移,因而, 才有东郭先生救狼的故事。与心理阴暗的人交友, 要么您自己受到严重伤害,要么你也变成心理阴暗的人去伤害别人。 与积极阳光的人交友会使你受益匪浅, 对人生有好处。 仅以此文继续督导自己的人生。
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称霸社交网络的PS,同样也没放过浩瀚宇宙
热度 1 beckzl 2017-11-4 22:48
  12000年前,西班牙北部旧石器时代的古人类在洞穴中画下了精美的岩画。   这些画作记录了他们的狩猎场景,三位猎人身姿矫健,或弓步或跳跃,甚至三箭齐射。   今天我们知道三箭齐射这样玄妙的操作只存在于小说和表演当中。   人们早就已经不满足于只在现实中装扮自己。   自图像记录技术诞生以来,无论是绘画还是摄影,人们都追求超越现实的美好,不免得让人怀疑当中的真假虚实。   光绪年间,年过七旬的慈禧太后赶着封建王朝的尾巴,靠着高超的修图技术做了一个少女梦。   她脸上原本的皱纹、眼袋被悉数磨去,连鼻翼都没能幸免。    摄影技术从记录真实一度成为了展现美好的手段 ,无论是明星演员的各种美照,甚至是华南虎、UFO等所谓的大发现。   真假早已不是表面上看起来那么简单。   幸好,我们还有科学这一片净土,不是吗?    ____________   1946年,美国用从德国掳来的终极黑科技V2火箭进行了一次前卫的太空实验。   V2火箭在新墨西哥州的白沙导弹试验场发射升空,到达了104千米的极限高度,摸到了太空的边缘。    在那里,火箭所搭载的35mm相机拍下人类第一张太空照片,一张还难以辨出弧度的地球照片。   自那以后,V2火箭多次承担起了太空摄像师的艰巨任务。   所拍的照片经过拼接后,成为了作为地圆说最有力的证据,人们觉得这种实事求是的态度就是科学。   随着技术的进步以及大众科学素养的提高,科学以照片或视频这样的影像形式走进了千家万户。   我们早已习惯相信那些刊登在报纸杂志甚至学术期刊上的科学照片,因为我们认为 “科学即真实” 。   20世纪90年代,NASA斥巨资制造了世界第一台空间望远镜,由“发现者”号航天飞机送入太空。   5年之后,这架还用着磁带储存信息的 哈勃望远镜 传回了令人惊叹的照片。   这是位于天鹰星云内部的柱状气体尘埃。   它看起来是那么震撼,那么美丽,就像是紫霞仙子心中盖世英雄踩着的七色云彩一般。   这幅经典的照片当然成为了哈勃望远镜最经典的作品之一,也成为了无数人对宇宙对星河最原始的认知。 哈勃望远镜    科学的进步甚至改变了宗教的修行方式。   有人在描述自己冥想时的体验时说道:“我想象自己脱离了引力飞向太空,在星际间穿梭,宇宙绚烂的景象与我的色彩感官相接,唤起了我对浩瀚星辰最原始的渴望。”    但很可惜,人类对用PS创造的宇宙是不会产生任何原始渴望的。    没错,即便是出自NASA这个最权威最前沿机构的科学照片也同样披着重重的PS装甲。   95年拍摄的这张“创生之柱”原始照片实际上看起来相当暗淡。   经过拼接、叠加、上色、美化之后才诞生了一张无与伦比的绚烂星云照片,流程颇有时尚杂志封面制作的感觉。 创生之柱原始图像   无独有偶,浩瀚的宇宙远没有我们从照片中看来得绚丽,微观世界同样充满单调与枯燥。   在2015年安徽省的语文高考作文题中,想象力丰富的语文题组老师给出了这样一段材料:   活动期间,科研人员特地设计了一个有趣的实验,让同学们亲手操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。    通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,同学们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。   原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩....。      看起来是一个富有寓意的短科普,但实际上这段小材料却是个十足的笑话。   电子显微镜由于成像原理的关系,并非可见光成像,而是电子束成像,只能记录黑白的灰度信息。   就算是把颜料放在电子显微镜下也一样没有任何的色彩。    我们常常看见的那些色彩分明的超小尺度显微照片实际上与NASA的宇宙图片一样,都经过了不同程度的处理。          为什么这些与用做科研的资料照片不直接采用原始图片?这难道不会与实事求是的科学精神相冲突吗?   原因很简单,这些色彩丰富的照片不仅仅提升了大众的观感,也提升了科研人员的观感。   我们常常以为我们双眼看见的世界就是真实的世界,俗话也有“眼见为实”的说法。   可实际上,人类的眼睛是为了我们生活和生存而进化的,它在身体的发育过程中花费大量的能量。   因此我们不可能将眼睛打造为一个完美的全覆盖式感受器,它所能感受到的信息一定是与生存息息相关的。      今天我们知道,人类的眼睛选择了3种基础颜色视细胞,他们齐心合力便能辨别出千上万种的颜色。   实际上说得直白点,我们看到的不过是不同波长的电磁波,颜色只是在人脑中区分他们的标签而已。       我们进化出了对波长高度敏感的能力,也牺牲了对灰度等级的辨别能力。    相比于上万种的可辨色彩,只有二十几种的可辨灰度就显得十分孱弱了。   因此,我们在夜间光线不足无法辨别颜色的条件下视力会变得很差。   同理,我们对黑白照片的辨别能力也远没有对彩色照片来得强。 灰度图像难以辨清细节   对于像是电子显微镜这样只能记录灰度信息的设备,即便它能记录上千个灰度等级,我们的眼睛还是无法辨别。   这就需要特殊的方法来处理, 伪彩色处理 便是一个最典型的方法。   简单来说,伪彩色处理就是将颜色按照一定的规则映射到原本的灰度上。   如此变化后,我们的分辨力从二十几种瞬间提升到了近万种。 采用伪彩色处理后的图像显然更加直观   然而我们引以为傲的颜色辨别能力放在地球自然光谱中,就显得非常可怜。   即便是相机的底片都比我们的眼睛能记录更多更广的光线信息。   1895年,伦琴就是通过一个荧光屏的异常闪光才发现了与可见光同为电磁波的X射线。    为了照顾人眼可怜的能力,即便是发明出了能力超强的电子感光原件,我们也不得不将它的视野“禁锢”在可见光的范围之内。   一般的做法是用三色滤光片分离出人眼可见的所谓的“三原光”——红绿蓝。   经过滤光片后,感光元件便能记录这一种颜色的强度,用灰度信息记录。   三种颜色的光分别由单独的像点记录,每四个像点构成一组,由红色、蓝色像点各一个,绿色像点两个。   一组像点所记录的灰度信息按照颜色复原,最终再合成为一个包含红绿蓝三种颜色的彩色像素点。   正是因为这样的原理,让我们误以为相机拍下的照片只要不经过人为修改都是接近人眼看到的,是真实的。   相机的这种“人眼视觉”在地球上都不足以应付各种科研工作,更何况环境更复杂的宇宙。   哈勃望远镜的诞生为的也正式脱离大气层,接受最纯粹的宇宙射线、电磁波。   2015年,即将退休的哈勃望远镜重访天鹰星云的创生之柱,不仅拍下了比20年前更加清晰的照片,也展示了宇宙照片的制作过程。   科学家先用哈勃望远镜上的四片式CCD拍下连续三张灰度照片,对其进行多帧合成处理,去除随机噪点、增加对比度。   之后再才用滤光片分别记录氧、氢、硫所对应的光谱信息,将三组信息作为红蓝绿三色分别渲染。   三色叠加后再进行常规意义上的处理,加阴影、加饱和度等一系列修图手段。   一张绚烂多姿,符合人眼审美的“创生之柱”就完成了。   但实际上照片对应的颜色并不是真实的色彩,就算真的能飞跃星际也看不到这样的景象。   对于更加纯粹的科研照片,哈勃甚至会完全采用非可见光段成像,因为许多天体所发出的光亮并非可见光。 红外光下的可视化“创生之柱”   我们追求真实,抨击作假,不仅仅对日常生活指指点点,甚至对学术界也抱有质疑。   按理来说质疑是我们前进的动力之一,应当鼓励。   可我们以什么来区分真实与虚假?   是凭“眼见为实,耳听为虚”的俗语?还是凭人为修改留下的蛛丝马迹? 我们以为的真实星球不过是个锅底   可悲的是我们并不知道我们双眼之外的世界,我们必须依靠科学技术才得以继续探索。   谁都不知道我们是不是那个泡在缸中只会接受虚假信息的孤独大脑。    *参考资料   Dan Kedmey. Gallery: The art and science ofspace photography. TED. Nov 19, 2015.   李丽洁. 科学可视化中的伪彩色技术研究 .哈尔滨工程大学,2006.   姚骏恩. 电子显微镜的现状与展望 . 电子显微学报,1998,(06):81-90.   Seth Borenstein,胡溦. 哈勃望远镜:从宇宙笑柄到太空宝眼 . 英语文摘,2009,(07):41-43.   陆家训. 哈勃望远镜能看到什么? . 世界科学,1994,(03):4-5.
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[转载]未来简史(34)
罗非 2017-10-18 10:29
第 6 章 与 “ 现代 ” 的契约 “ 现代性 ” 就是一项交易,所有人都在出生的那天签了契约,从此规范了我们的生活,直到死亡。很少有人能够撤销或超越这份契约,这份契约决定了我们吃什么、做什么、想什么,也决定了我们住在哪里、爱什么人,甚至如何死亡。 这份契约乍看之下非常复杂,于是很少有人会去了解自己究竟签了什么。这就像下载某个软件后,有一份使用同意书,里面有几十页的法律术语,可是你只瞄了一眼,就立刻向下滚到最后一页,勾选 “ 我同意 ” ,接着完全忘了这件事。但事实上,这份契约简单到不可思议,只要一句话就能总结 —— 人类同意放弃意义、换取力量。 在现代社会之前,多数文化都相信人类是某个伟大宇宙计划的一部分。这个计划的设计者是某些万能的神或是永恒的自然规律,人类无法改变。这个宇宙计划让人的生命有了意义,但同时也限制了人的力量。人类就像舞台上的演员,脚本让他们所讲的每个字、所掉的每滴眼泪、所做的每个手势都具有了意义;但同时也对他们的表演设下严格限制。哈姆雷特不能在第一幕就杀了克劳狄斯,也不可能忽然离开丹麦而跑到印度打坐冥想,莎士比亚不可能允许这种事情发生。同样,人类也不可能永生不死,不可能免于一切疾病,也不可能一切恣意妄为,这些事情并不在脚本之中。 前现代人放弃了力量,他们相信自己的生命有了意义。对当时的人来说,是否在战场上英勇战斗、是否拥护合法的国王、是否早餐吃了禁忌的食物,甚至是否和隔壁邻居有了奸情,都被赋予了重要的意义。当然,这会带来一些不便,但却能让人心里觉得受到保护。如果发生什么可怕的事,比如战争、瘟疫或干旱,大家还是能安慰自己说: “ 我们都是在一场宇宙大戏里扮演着自己的角色,这一切都是神或自然法则的旨意。虽然我们不知道脚本,但可以放心,一切事情的发生都有其目的。就算是可怕的战争、瘟疫或干旱,也都是某个更伟大计划里的场景。而且,我们知道这位剧作家值得信赖,故事最后一定有个美好而有意义的结局。因此,就算发生了战争、瘟疫或干旱,也都是为了最后的美好结局;就算现在看不到,来世总会等到的。 ” 现代文化则不再相信有这种伟大宇宙计划的存在。我们并不是活在高于日常生活的戏剧之中,生活没有剧本、没有剧作家、没有导演、没有制片人,而且,也没有意义。就我们目前最进步的科学所知,整个宇宙就是个盲目而没有目的的过程,充满各种杂音和愤怒,但这些都毫无意义。我们只是在一个行星上占据着再小不过的一点位置,存在着再短不过的一段时间,如麦克白所说的那个可悲演员,在台上得意或失意了一会儿,就再也悄无声息。 既然没有剧本,人类也不是在什么大戏中扮演什么角色,虽然人类还是可能面临各种可怕的事,但并不会有什么神来拯救我们,或是让这一切痛苦有什么意义。整件事不会有什么快乐的结局,也不会有什么悲惨的结局,其实根本就不会有结局。事情一直发生,一个接着一个。现代世界并不相信目的,只相信原因。如果要给 “ 现代性 ” 安个座右铭,应该会是 “ 坏事总会发生 ” 。 但是,如果说坏事总会发生,而且没有什么剧本或目的,那么人类也不用将自己局限于任何预定的角色。只要能找对方法,我们就能为所欲为。除了自己的无知之外,没有什么能限制我们。瘟疫和干旱的背后没有什么宇宙意义,我们能够消灭它们;战争并不是通往美好未来的必然灾难,我们也能创造和平;我们死后并没有天堂等着我们,但我们能够在地球上创造天堂,并永远活在天堂里。我们只需努力克服一些技术困难。 投入更多研究资金,就能促进技术突破、加速科技进步。新科技会促进经济增长,而经济增长又能为科学研究投入更多资金。时间每过去 10 年,我们就能享受到更充足的食物、更快速的交通工具和更有效的药物。总有一天,我们会累积足够多的知识和先进的技术,也能够发明各种灵丹妙药,让人青春永驻、快乐幸福,而且这一切将不会有什么神灵前来阻挡。 于是,这份现代契约对人类形成巨大的诱惑,但也伴随着巨大的威胁。 “ 无所不能 ” 似乎是唾手可得,但在我们脚下却有一个完全虚无的深渊。具体而言,现代生活就是在一个没有意义的宇宙里不断追求更多的力量。现代文化的力量是史上最强的力量,而且还在不停研究、发明、发现与增长。同时,现代文化也比以往任何文化感受到了更大的存在性焦虑。 本章讨论现代社会对力量的追求,下一章则会审视人类如何利用这种不断增长的力量、如何以某种方式将意义重新带回这个无限空虚的宇宙。没错,我们现代人曾承诺放弃意义以换取力量,但也没人逼迫我们实现这个承诺。我们认为自己够聪明,能够尽享这份现代契约的好处,而无须付出代价。
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关于物质宇宙的闲聊回复
热度 2 accsys 2017-7-22 16:33
张老师,您好。 不论中国还是国外,在物质宇宙的研究上都有近似呆傻的学派,因而出现了“子生娘”式逻辑错误。在我看来,物质的客观性是毋庸置疑的。宇宙的演变不过是物质形态,或者说是信息形态的演变过程而已。物质应是客观世界存在的基本要素,不承认这一基本出发点,就会使一切理论研究变得虚无缥缈,势必造成悖论。不是吗?对任何的概念,只要永远层层追问“是什么?”“从哪里来?”那么最终一定是“娘生子,子生娘”。正确的逻辑必须有初始的不用解释的概念,这一概念是派生其它概念的基础。物质作为客观存在,无始无终,或者就是客观世界的初始,也是永远,还要追寻从何而来,岂不是痴? 宇宙,或者说我们现在已经了解一些的宇宙,研究它的起源或状态变化,本身并不能否定物质的客观性,这如同研究生物的起源一样。生物是物质的结构体,宇宙也是物质的结构体,一切都是物质的结构体,任何事物都逃脱不了物质的基本构成。构成信息是物质的基本属性,不同的物质结构会产生不同的信息形式,这反映着物质的相互作用,是我们认识世界的基础。 承认物质的客观存在,将宇宙看作一种独特的物质形态,研究宇宙的起源和发展才有实际意义。用物质形态的变化来否定物质的客观性,必将走进死胡同。我们的一切研究也不过是物质形态的变化而已。 闲聊,仅供参考。 祝好! 姜咏江
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了解宇宙起源的关键:真空是什么?
热度 13 bochang 2017-7-21 19:57
在宏观科学里,一个非常重要的问题就是宇宙从何而来。要回答这个问题非常不容易。有许多科学家正在做这个工作。根据目前宇宙学的标准理论( Standard Model of Cosmology ),宇宙的起源与 “ 真空 ” ( vacuum )的物理性质有着非常紧密的关系。我们只有了解真空的特性才能真正了解宇宙的起源。 目前对于宇宙起源的了解 在今天,人们可以用非常精微的实验手段来进行天文观测。现在的仪器和技术都十分进步,还可以用卫星在太空中观察。因此,我们对天体的运行以及宇宙中物质与能量的分布已经有相当多的了解。另外,一些近代的理论模型的建立也使得我们对宇宙的起源和发展过程得到一些比较具体的认识。对于宇宙的形成, 当前最广泛使用的模型为大爆炸理论 (Big Bang Theory) 。根据科学家最新的估计,我们的宇宙约在 137.99 ± 0.21 亿年前 诞生 。对于最早期的宇宙有很多不同的猜测。在目前通用的模型中,宇宙诞生初期发生了非常快速的膨胀,在 10 -32 秒内进行了宇宙暴胀 (inflation) 。在此期间宇宙的膨胀是呈指数增长的。当暴胀结束后,宇宙内形成了大量的物质,包括夸克 - 胶子浆( quark-gluon plasma ),以及其他所有基本粒子 。此时的宇宙仍然非常炽热,粒子与反粒子通过碰撞不断地被产生和湮灭。由于一种尚未清楚的机制,粒子的数量略微超过了反粒子的数量。这一机制导致了当今宇宙中物质的存在远多于反物质 。 随着宇宙的膨胀速度和温度进一步的降低,粒子的能量开始逐渐下降。在宇宙诞生的 10 -11 秒之后,粒子能量已经降低到了目前高能物理实验所能达到的范围。 10 -6 秒之后,夸克和胶子结合形成了诸如质子和中子的重子族 。 在大爆炸发生的几分钟后,宇宙的温度降低到大约 10 9 K 的量级。一些质子和所有的中子结合,组成氘和氦的原子核。而大多数没有与中子结合的质子就形成了氢的原子核。这时候由于温度仍然太高,电子不能够与原子核结合成为原子,只能以电浆体的形式并存。随着宇宙的冷却,在大爆炸约 37.9 万年之后,电子和原子核结合成为原子。这时候,光子再不会受到电浆体的拘束,得以在宇宙空间中通行无阻。科学家认为这个辐射的残迹就形成了今天的宇宙微波背景辐射(简称 CMB )。 对于大爆炸理论里面的暴胀阶段,目前学界主要采用 1980 年由美国物理学家阿兰 · 古斯首先提出的暴胀模型( Inflation Model )来解释 。该模型认为,宇宙的起源来自真空的量子扰动( Quantum fluctuation of the vacuum )。在宇宙形成以前,只有一片真空。但这个所谓 “ 真空 ” 并非一无所有的空间,而是有着非常特殊的物理性质。这个真空相当于量子场论里的 “ 基态 ” ( ground state )。它经常处于一种不稳定的扰动状态。当一处真空的扰动超越于某一个阀值( threshold )时 , 它就会迅速地激发出更大的扰动,形成一种正反馈。这种正反馈的机制导致了空间的加速膨胀。根据这个暴胀模型,宇宙暴胀在大爆炸后 10 − 36 秒开始,在短短的 10 − 32 秒之内,宇宙暴胀了 10 25 倍 。暴胀之后,宇宙继续膨胀,但速度则低得多。 真空的性质是什么? 既然目前的理论认为所有物质与能量都是从真空( vacuum )的量子扰动而产生的。那么这个 “ 真空 ” 就不可能是空无一物了。把它称为 “ 真空 ” 显然是用词不当,只能算是一种历史形成的误称。我们也许应该把 “vacuum” 一词翻译为 “ 空间介质 ” 。 在过去两百年,科学家对于 “ 真空 ” 有不少的研究。其认识也很不一致。让我们扼要的回顾一下: (1) “ 以太 ” 学说( Aether hypothesis ) 在 19 世纪,许多科学家认为电磁场的传导需要一种介质,他们称之为 “aether (以太) ” 。这种介质充塞在所有物质(原子和分子)以外的空间。可是,这种 “ 以太 ” 学说在 20 世纪初就被主流物理学界抛弃了。这是基于以下几个原因:首先, “ 以太 ” 的力学性质有诸多矛盾之处。其次,实验结果并不支持 “ 以太 ” 假说。如果 “ 以太 ” 真的存在,人们可以利用光学干涉仪来测量地球和 “ 以太 ” 的相对运动。有几个不同的团队在 19 世纪末进行了这类实验。其中最著名的就是 1887 年的 迈克耳孙-莫雷实验 ( Michelson-Morley experiment )。这些实验全都没有测出 “ 以太 ” 和地球的相对运动。最后, “ 以太 ” 假说被认为是不必要的。 1905 年,爱因斯坦发表了著名的狭义相对论,认为只要承认空间和时间的相对性,就可以很容易地解释迈克耳孙-莫雷实验的结果,根本不需要假设 “ 以太 ” 的存在。 (2) 经典电磁学里面的 “ 真空 ” ( Classical Vacuum ) 不过,光干涉仪的实验虽然没有支持 “ 以太 ” 的存在,但也不能证明 “ 真空 ” 的确是空的。在麦克斯韦的电磁学理论里面, “ 真空 ” 被视为一种电介质( dielectric medium )。在 1862 年当麦克斯韦提出他早期的方程组时,他对安培定律的描述是 对此,麦克斯韦并不满意。因为这个方程会违反电荷守恒的要求,即 。 为了解决这个问题,麦克斯韦提出在式( 1 )右边加上一个新项 ( D 称为 “ 电荷位移 ”) 。 麦克斯韦根据的理由是:在电介质材料中包含有正电荷和负电荷,当其暴露在电场时,电场会导致电介质中电荷的位移。这个电荷位移的时间变化就会产生一种 “ 位移电流 Displacement current”( J d ) 。这种位移电流会影响磁场。因此,式( 1 )不仅要包括外加电流 ,还应该包括位移电流 。也就是说,安培定律的公式应修正为 这成了最终的麦克斯韦方程之一。这个方程在光的传播理论中起着关键的作用。当麦克斯韦研究电磁波在真空中的传播时,他把上式中的外加电流设定为零,但 “ 位移电流 ” 却不等于零,因为他认为真空是一种电介质,所以辐射波在真空传导过程中 J d 并不等于零。基于这种判断,他最终导出了电磁波的波动方程。 由此可见,把真空看做一种电介质是麦克斯韦的光传播理论中关键的一步。若是把真空看做空无一物,就不可能导出光的波动方程了。 (3) 量子电动力学和量子场论里面的 “ 真空 ” ( Quantum Vacuum ) 虽然在 20 世纪初由于相对论的提出使得许多人认为宇宙的空间是空的。但是,随着量子电动力学( QED )的发展,这一看法已经逐渐改变。真空被认为是电磁场没有被激发时的 “ 基态 ” ( ground state )。 也就是说,当一个空间里没有出现任何电磁辐射波(光子)的时候,其空间介质所处的静止状态就被称为 “ 真空 ” 。对于这种空间介质的物理性质,科学家到目前还不是十分清楚。出现过很多种建议模式。不过有一点是可以确定的:这种真空的能量并非零。当我们把某一频率的辐射波量子化时,就会发现其能量是等于 E= (n+1/2) hv ,所以当量子数为零的时候,该辐射场的能量不是零,而是 ½hv 。这称为零点能量( Zero-point energy )。于是,在 QED 里面的真空,就必须包括无穷无尽的零点能量 。 在量子场里面,不但光子会生成( created )和湮灭( annihilated ),不同的粒子也会生成和湮灭。因此,真空其实就是让不同粒子出没的一个背景实体。真空只是代表当空间里粒子数量为零的时候的量子态。所以量子场论里真空的性质可以非常复杂。美国一位物理学家 Joseph Silk 对于这种量子真空有过一段生动的描述: “ 量子理论认为,真空不是空的。 相反,量子真空可以被描绘为连续出现和消失的粒子的海洋。 ….. 这里面充满了 “ 虚拟的 ” 粒子,而不是真实的粒子。 ... 在任何给定的时刻,真空充满了一对一对的虚拟的粒子与反粒子,这些虚拟的粒子对可以通过影响原子的能级而被显示出来 。 ” 这种把真空当为一个粒子海洋的概念在量子电动学的早期就已经形成。例如,在 20 世纪 30 年代,Dirac (狄拉克)创立的电子理论就认为,真空像是一个充满着负能量电子的海洋 。当这种负能量电子受到光子的激发时,它就会跃上海面变成一个正能量的自由电子。而这个海洋中所产生的空洞就成了电子的反粒子(即正电子)。狄拉克就凭这个理论在 1933 年获得诺贝尔物理奖。 根据狄拉克理论的引申,真空不仅仅是负能量电子的海洋而已;所有具有反粒子的粒子都必须有一个负能量粒子的海洋。如此一来,真空不但绝不是空的,它还满载着多种不同的负能量粒子。其复杂性可以想象。于是到了后来,许多研究量子场论的学者就悄悄地放弃了狄拉克的粒子海洋概念。只坚持把粒子当作一个场的量子化激发态;而真空就成了各种量子场的基态。不过对于这个基态的物理性质是什么,始终没有很明确的解释。 (4) 现代宇宙学里面的 “ 真空 ” 如上所述,现在宇宙学里的主流理论是暴胀理论。这个理论应用了广义相对论以及粒子物理里面的标准模型( Standard Model of particle physics )。暴胀理论里面的真空概念基本是从粒子物理里面的真空概念衍生而来。也就是说,真空里并非空无一物,它仅仅是量子场里面的基态。暴胀理论假设宇宙是贯穿在一个标量场( ϕ )里面。它的性质相当于希格斯理论里面的希格斯场( Higgs field )。真空只是这个场的一个局部最小值( local minimum )。事实上,在暴胀理论里,这种局部最小值( local minima )不止一个。最低的一个被称为 “ 真真空 ”(True vacuum) ;而相邻的较高的一个就被称为 “ 伪真空 ” ( False vacuum )。而宇宙的诞生就是通过在伪真空里面的量子扰动( quantum fluctuation )形成的 。 这个暴胀理论之所以为目前大多数的宇宙学者所接受,是因为它能够很简单地解释几个近年观察到的宇宙学现象,包括宇宙的均匀性和平直性。但对于这个理论本身的细节,还有很多争论的地方 。这个暴胀模型里面的真空的具体物理性质究竟是什么?目前还有待研究。 在最近几十年,有些学者尝试用弦理论来解释我们的物理世界,包括宇宙的起源。这个理论被称为 “ 万有理论 ” ( A theory of everything )。因为它企图融合了量子力学和广义相对论,从而解释了从最小的粒子到最大的宇宙的一切物理现象。在这个弦理论里面,真空也不是空的;它是由非常微细的弦交织而成。根据 MIT 文小刚教授的说法,在现有的弦理论里,真空就是一种弦网液体;弦的密度波就是光波、弦的末端就是电子和夸克。文教授曾经打趣地说:真空的弦网液体就像 “ 一碗汤面 ” 。而我们就是活在这碗汤面里 。 (5) 物质波模型里的 “ 真空 ” 从以上讨论可知,我们正处于一个尴尬的境地。一方面,旧的真空介质的概念(即以太假说)已经被证明是不能接受的。可是麦克斯韦理论里的经典真空又需要具备电介质的性质。另一方面,随着量子场论的发展,真空已经不仅不 “ 空 ” ,还有着非常复杂的性质。到底出路在哪里呢?我最近提出了一种新的理论尝试,称为 “ 物质波模型 ” ( Matter wave model )。里面假设物质波和辐射波都是同一真空介质的不同激发波;而真空是一种特定的空间介质,其性质有点像麦克斯韦理论里面的电介质系统 。这意味着,自然世界里所有的粒子,包括组成物质的费米子,和组成辐射波的光子及其他玻色子(无论有无质量),都是真空介质不同的激发波。读者如果对这个模型有兴趣,可以参考我列在文末的几篇文章 。 结束语 在目前,我们对于真空的具体物理性质的认识仍然很浅。但无论是今天的主流宇宙学理论还是量子场理论,真空都不是空的。事实上,有一些著名的实验已经清楚地显示我们的真空具有特殊的物理性质。这些实验包括:真空极化效应( effects of vacuum polarization ),兰姆位移( Lamb shift )和卡西米尔效应( Casimir effect ) 。这些实验显示真空的可极化,真空对于原子内的电子运动的影响,以及真空能量的可量度性。所以,已经有不少可靠的实验证据,显示“真空”并非一个空无一物的空间。 参考文献: P. Coles, The state of the Universe, Nature, vol. 433, pp. 248-256, 2005. D. N. Spergel, The dark side of cosmology: Dark matter and dark energy, Science, vol. 347, (6226), pp.1100-1102, 2015. Planck Collaboration, P. A. R. Ade and et al, Planck 2015 results - XIII. Cosmological parameters, Astron. Astrophys., vol. 594, A13, 2016. A. H. Guth and D. I. Kaiser, Inflationary cosmology: Exploring the universe from the smallest to the largest scales, Science, vol. 307, (5711), pp. 884-890, 2005. A. H. Guth, The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Helix Books: Addison-Wesley, Reading, Mass., 1997. E. W. Kolb, The Early Universe. Addison-Wesley, Reading,Mass., 1990. S. Weinberg, The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. (Updated ed.) Basic Books, New York, 1988. A. H. Guth, Inflation, PNAS, vol. 90, (11), pp. 4871-4877, 1993. A. A. Michelson and E. W. Morley, On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether, American J. of Science, vol. 34, 1887, pp. 333-345. M. S. Longair, The origin of Maxwell's equations and their experimental validation, in Theoretical Concepts in Physics:An Alternative View of Theoretical Reasoning in Physics for Final-Year Undergraduates , 1st ed. Cambridge University Press, 1984, pp. 37-59. E. Whittaker, A History of the Theories of Aether and Electricity. Thomas Nelson and Sons Ltd, London, 1951. J. Silk, On the Shores of the Unknown: A Short History of the Universe. Cambridge University Press, 2005. P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics. (4thed.), Clarendon Press, Oxford, 1981. A. Ijjas, P. J. Steinhardt and A. Loeb, Cosmic inflation theory faces challenges, Scientific American, vol. 316, (2), 2017. “A cosmic controversy,” Scientific American ,(2017 Feb). Available: https://blogs.scientificamerican.com/observations/a-cosmic-controversy/ . 文小刚 , “光的奥秘和空间的本源”, 赛先生 , (2016-07-12). Available: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3OTgzMzUzOA==mid=2651224737idx=1sn=21bd6ac3cb166beadd031fb53a92edbbscene=21#wechat_redirect . D. C. Chang, A Classical Approach to the Modeling of Quantum Mass, Journal of Modern Physics, vol. 4, (11), pp.21-30, 2013. DOI: 10.4236/jmp.2013.411A1004 D. C. Chang, On the wave nature of matter: A transition from classical mechanics to quantum mechanics, arXiv Preprint Physics/0505010v2, 2017. Link: https://arxiv.org/abs/physics/0505010 D. C. Chang and Y. Lee, Study on the Physical Basis of Wave-Particle Duality: Modelling the Vacuum as a Continuous Mechanical Medium, Journal of Modern Physics, vol. 6, (08), pp.1058-1070, 2015. DOI: 10.4236/jmp.2015.68110 J. H. Williams, Order from Force: A natural history of the vacuum . IOP Concise Physics, Morgan Claypool Publication, CA, USA, Ch. 7, 2015.
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与友同书梅萨维德(Mesa Verde)
zhigangwu 2017-7-1 12:40
   《 梅萨维德 观星台》      作者:吴志刚      无法老去的,唯有孤独 即使星空绚烂,繁华无际 也终将荒芜 撑开鹿角般错杂纷乱的荆棘 覆满山麓    而宇宙在最大的尺度上井然有序 空间不断扩张,容纳益发宏伟的星座 一半是对称,一半是破缺 这漫天的对称和破缺 将漫游在整个宇宙里的时间一起点燃 仿佛风雪之夜部落迁徙的火把 照见岩画上绝灭之兽无法驯服的骨骼    那时明月啜饮科罗拉多河 星云怀抱悬崖上的村舍 杉林纹理清晰 像摆在阿纳萨齐人神庙里和祭坛上的 黑白分明的陶罐 被祭司的咒语蛊惑 色彩斑斓,熠熠生辉 仿佛出征的勇士 正被巫师以骨针纹面    他们长矛如林石箭如雨 头戴黑色鹰羽 身骑重装甲的星尾兽 大声呼啸,奔腾而去 将掌管生死的神祇撞得粉身碎骨    红沙耗尽沧海 的 泪水 漫天残骸镂空天象 只剩那座废弃的殿堂 梅萨维德是殿中那张空荡荡的桌子 四周万丈绝壁 垂下一条细长的银河 透过泉眼吹奏奥卡里 雪山振翼飞去      2016.6.11,与友夏游Mesa Verde 2016.9, 写 于Arvada     《梅 萨维 德的孤独》      作者:谢长安      雪山是另一只白 头鹰 他从来不曾享有青春      自保留地来的黑 发 印第安人 额头 也泛起 皱纹 他笑容神秘,肩 负 祖 传 的 乐 器 却无法辨 认 出 悬 崖上的咒 语      直到山 风拨动 琴弦 从峡谷升起 猎杀 、祭祀的鼓声 一个千年淹没另一个千年 无常之水回旋波音 遍野丰收的玉米散作漫天沙粒 牧原 锈 成戈壁 太阳神殿荒草如 谜     再没有一位勇士 再没有一支逐鹿的箭羽 所有刺向 苍 穹的枯枝 坚 硬如岩石 一只青 铜 色螳螂高 举 双臂 以祈神的姿 势 要接住今夜唯一 经过 的流星      2016.6于丹佛
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“对话杨振宁:个人的生命在整个宇宙之间非常渺小”:精品报道!
ericmapes 2017-6-13 17:00
“对话杨振宁:个人的生命在整个宇宙之间非常渺小”:精品报道! 附上: 对话杨振宁:个人的生命在整个宇宙之间非常渺小 作者:刘磊来源: 人物 发布时间:2017/6/1316:02:31 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/6/379236.shtm 我觉得得诺贝尔奖对我一生没有极大的影响。第一,因为我对我所做的工作还继续发生兴趣,这个与得不得奖没有关系;后来呢,而且做到后来,还有一些成绩,这些都与得不得奖是没有关系的。 文| 刘磊 在阅读精彩的对话之前,不妨先看一段短视频。这是杨振宁先生在2015年接受《人物》杂志大师特刊专访时留下的一段珍贵影像。耄耋之年的老人,在谈及科学与科学之美时,谈吐和思维依旧如此清晰,眼神清澈灵动,宛如天真的小孩。 谈当下 「最关心的就是国际大势会演变成什么样子」 《人物》:现在最关心什么问题? 杨振宁: 我想最关心的就是国际大势会演变成什么样子。现在世界处在一个动荡的时代,这有好多个因素,有长远的因素,有比较立刻的因素。长远的因素最主要的就是整个世界的经济发展处在一个转型的时期,其中一个重要的元素就是中国快速地在变得更强大,而美国问题多得不得了,欧洲问题多得不得了,这是一个总的长期的趋势。那短的趋势呢,我想有好些个重要的,也许最重要的一个就是美国的新的总统,现在没有人敢讲,包括他自己,到底他要把整个世界带到什么地方去。 《人物》: 你对特朗普是一个怎样的态度? 杨振宁: 我觉得这人,不喜欢他的人很多,喜欢他的人也很多,我想也许因为他要做的这件事情就是跟以前美国的各届总统都不一样,他从头起就有这么一个,你说是雄心也好,你说是他的野心也好,他就要这样,所以他做出来许多大家大吃一惊的事情,而且他这些大吃一惊的事情不一定是相互矛盾。所以我想习近平主席跟他见面以后,一定觉得这个人不太容易对付(笑),因为虚虚实实,你不知道他到底最后要做什么事情。你要问我说呢,这也是一种做大事的策略吧。我疑心他,所以很会赚钱,与他这种性格可能有关系,他现在把这个性格搬到世界的政治上来(笑),这要产生什么后果,这个是我想大家都非常担心的。不过我觉得不是不可能,他会最后多多少少接受了习主席好多年来提出来的总体的思想,就是说中国跟美国不对抗,不冲突,互相尊重,合作双赢。这个政策奥巴马始终不接受,看这样子呢,川普可能接受。不敢讲(一定),我只是说可能(笑)。假如他要接受了这个的话,这对于世界的前途当然有非常好的稳定的作用。 《人物》: 网络上一些热点新闻平时会关心吗? 杨振宁: 网络是这样,是影响整个人类的一个重大的发展,不过从个人的立场讲起来,你得学会怎么用这个网了,这个我想也是一个全世界的大问题。因为我想一个小学生就可能对网络非常发生兴趣,那么怎么能够引导他走到一个善于利用网络,而不掉到陷阱里头,这是一个大问题。我对这个没有什么深入的研究,就不敢发表意见,可是我只知道这是一个非常重要的事情。 「我不太喜欢把『创业』这两个字用到科学的重要发展上」 《人物》: 在物理上,你现在还关心什么样的问题? 杨振宁: 今天物理学跟我年轻的时候,我中年时候的物理学最大的分别,就是今天可以看得出来以后三五十年大有发展的恐怕都是一些应用的,对于极为基础的物理学的研究,现在看样子三五十年之内不大容易有发展。而这个分别,多半的物理学家,尤其是现在念物理系研究生的同学都不了解的,所以我经常呼吁大家要对这点多做些注意。 《人物》: 做一个比方,在爱因斯坦的时候,其实是物理学的一个创业的时代,爱因斯坦、牛顿、麦克斯韦建了几根柱子,现在它已经进入一个更完善的状态,空间会更小了对吧? 杨振宁: 爱因斯坦的时代也就是20世纪头30年,头三五十年,我认为是黄金时代。那个时候正是物理学大革命的时代。爱因斯坦当然他厉害的地方就是他不是受了导师的引导,他自己就看出来了。他的第一个革命性的工作是1905年做出来的,叫做狭义相对论,你们大概听说过。可是你如果仔细去研究他的历史的话呢,他还在做学生的时候,他跟这个女朋友通信,我记得好像是1899年,就讲他那时候热心在搞些什么,就是后来狭义相对论这个方向。所以你可以说他是自己在做学生的时候就认识到这个领域是一个他要去追求答案的一个领域,这是他厉害的地方。那么他在1905年还另外写了两篇重要的文章,其中有一个是关于光是什么,在那个以前大家公认光是一个波,他大胆地——那时候他26岁——提出来,说是这个光可能是个粒子,一颗一颗的,这个是离经叛道,大家都不相信,可是后来证明他这个见解是对的。所以你可以说那个时候是遍地黄金,所以他成功了,你也可以说是他有深入的见解,所以他成功了,我想这两个条件都要有,所以他才成功了。 你刚才用了「创业」这个名词,我知道现在大家都在用这个名词。「创业」这个名词用到爱因斯坦身上,或者是不同的重要的科学发展上,不太妥当。我跟你解释一下为什么我觉得不太妥当。爱因斯坦的重要的工作,刚才讲的狭义相对论、光子,还有一些别的,是不是创建了一个新的事业呢?事后讲起来回答是「是的」。可是我为什么不觉得用创业来描述他的精神或者影响(妥当)呢?因为爱因斯坦在做这些事情的时候,没有任何要想创业的想法。我想像马云搞出来网购,他在开始的时候就是要创一个事业,爱因斯坦没有想他要创一个事业。 (再)比如说是20世纪最重要的生物学的论文是克里克跟沃森所写的双螺旋,是1953年的文章,现在整个生物工程都是这个引导出来的,所以从事后讲起来是非常创业的,可是这个不是他们两个所想做的事情。他没有一个「业」的观念,爱因斯坦也没有「业」的观念,沃森和克里克也没有「业」的观念,他们只是要解决一个很具体的,可是是很专业的问题。可是这个解决了以后,就引导出来了,好像打开了一个大门。所以我觉得我不太喜欢把「创业」这两个字用到科学的重要的发展上。 我觉得事实上现在传媒上头,不管是书籍、杂志或者是报纸上面,或者是网上,讲出来的话我觉得都有这个问题,你们要能够把这一点提出来,我觉得是个贡献。 谈生命、宇宙和自然 「现在不是都热衷于人工智能吗,可是这些东西离小牛跟它母亲之间的复杂关系那还是差得很远呢」 《人物》: 如果向一个完全的外行去描述物理学之美,你会怎么来描述? 杨振宁: 世界的结构的美是多方面的,所以对于这个美的感受也是多方面的,你比如说我看电视有时候有一个鸟去栽到水里头抓一个鱼,它的那个速度,它的那个准确,这是我想自然的这个结构,是妙不可言的。所以中国的诗人,西方的诗人,在描写这个老鹰能够准确地来抓捕一个小动物,就有很多有名的诗句,这个是一种美。 我想在基本科学里最深的美,最好的例子就是牛顿。我想100万年以前的人类就已经了解到了,太阳东边出来,西边下去的这个规律。可是没有懂的是什么呢,是原来这些规律是有非常准确的数学结构,懂了这些数学结构,你可以非常非常非常准确地预言明天太阳什么时候出来。就是对于大家所看见的这规律背后有准确的数学结构,这件事情的认识是牛顿告诉整个世界的。这个是牛顿对人类最重要的贡献,也是人类对于自然的美最深入地了解的开始。今天牛顿所写下来的方程式准确到什么程度呢?你像现在这个卫星上天,对撞起来,天宫一号、二号对接,这些事情都是极为准确的,不是到分、秒,是到百万分之一秒的这种准确,这些都是牛顿的方程式所告诉我们的。这种美使得人类对于自然有了一个新的认识,我认为这个是科学研究的人所最倾倒的美。 《人物》: 你说60岁那年有一个很大的发现,就是生命是有限的。这90多年的人生当中像这样的「大发现」还有哪些? 杨振宁: 确实是,就是我60岁的前后呢,突然有一个感觉,原来生命是有限的。这就是代表说那个以前我从来没有想过这个事情,所以这是相当突然的一个新的认知。你问我说是我现在到了九十几岁,有没有新的想法呢,有,可是不是那样子突然的一个了解。现在渐渐地越来越深的这个新的想法是什么呢?就是觉得自然界是非常非常妙,而且是非常非常深奥的,就越来越觉得人类是非常渺小,越来越觉得人类弄来弄去是有了很多的进步——对于自然的了解,当然是与日俱增的——可是这些与日俱增的里头的内容,比起整个自然界,整个这个结构,那还是微不足道的。你也可以说年纪越大,这种对于自然界的敬畏感是越来越深。 《人物》: 那你怎么看人生的意义? 杨振宁: 我想从整个宇宙结构讲起来,人类的生命不是什么重要的事情,一个个人的生命那更是没有什么重要的。不过,从一个个人讲起来的话呢,虽然了解了他这个个人的生命在整个宇宙之间是一个非常渺小的事情,这并不代表说是他就不必或者是不应该去想法做出来他能做的事情,这是我现在的态度。我觉得个人的态度最好是一方面了解到自己的渺小,一方面要尽量地希望这个渺小的生命还是有点意义。 《人物》: 你觉得渺小生命的意义是什么? 杨振宁: 我想世界上有很多大家都公认的有意思的事情。比如说是能够帮助人类克服一种疾病,我想这个没有人会否认这是一个值得做的事情。帮助一部分的人改善了他们的生活状态,这个我想大家也都认为是有意义的事情。我想这个所谓有意义,这个定义,自己也是可以商讨的。不过我想所有可以商讨的事情,从某种立场上讲起来,都一定是有它的意义的。 《人物》: 你是怎么理解和看待上帝的? 杨振宁: 我想为了不搞到复杂的讨论上去,我们不要用「上帝」这个名词。就是自然界。我想尤其是你看世界上的生物,我们的生物稀奇古怪的种类多得不得了,尤其是现在研究得越来越多了,人类有细胞,有单细胞的生物,可是还有病毒,病毒不是细胞,比细胞更简单,可是病毒自己就是非常复杂,而这个里头的相互作用,这简直是没法子……另外,有许多事情,你看了自然界的话,你觉得这是没法子想象怎么变成这样。你比如说你在电视上看见一个小牛出生,出生了以后它几秒钟之后它就想法站起来,常常站不起来,因为站起来立刻就摔倒,然后它又站起来。怎么一个安排,就使得它知道它要站起来,而且失败了以后还可以再尝试,然后等到最后站起来,它就知道要去吃它妈妈的奶,这个母亲跟这个小牛之间的关系,这是一种非常神秘的事情,所以就是自然界非常稀奇的事情非常之多。就使得我想到,现在不是大家都热衷于人工智能吗,他们研究的东西里头也是很稀奇的东西,可是这些东西离小牛跟它母亲之间的复杂的这个关系那还是差得很远呢。我很难想象说是在以后两百年之间,生物学家会对母子之间的bonding,能够有深入的了解。就是这一类的事情使得我越看多了以后越觉得我们所做的东西其实是——从整体讲起来还是非常渺小的。 「人是有限的,而宇宙是无限的,所以没法能够完全了解」 《人物》: 你看科幻小说吗? 杨振宁: 我小时候看科幻小说,成人以后我现在很少看科幻小说,有时候拿一两本翻一下,现在就比较看不下去。这个其实是很有意思的一个事情,为什么?这个我还没有仔细想过,这是一个现象。就是我十几岁的时候看了——还有武侠小说,我现在也是看不下去武侠小说——那个时候像福尔摩斯,我看了很多,现在都看不下去了。近代的一些科幻小说呢,我更看不下去,前些时候不是《三体》变得非常有名,所以我就买一本来看,看不下去。与这个小说其实没关系,这是与我自己的精神状态有关系。 《人物》: 是因为你觉得科幻小说跟你从事的工作完全两回事吗? 杨振宁: 不是,我想原因是因为我对于现实世界更发生兴趣(笑),所以就觉得这个虚构的东西不能跟现实世界比。我想这是主要的道理。对于现实世界的复杂性,跟它里头这个奇怪又妙的事情了解多了,就觉得科幻小说没法子跟这个比。 《人物》: 宇宙在你的头脑中是什么样的形象? 杨振宁: 我想现在天文学已经相当清楚地告诉我们是有大爆炸。有些科学家在研究是不是还另外有宇宙,从科学的立场上讲起来,我完全没有懂,我完全不了解这些科学家所做的东西。我自己觉得从一个大的观点来看,说是有大爆炸,大爆炸后来产生了很多的现象,有了这些现象,就出来了很多的元素,有这些元素慢慢地就出来了一些有机体,然后后来就出来人类,我想这个大概的经过,我觉得大概是对的。 《人物》: 你讲过在中学的时候读过詹姆斯·金斯的那本《神秘的宇宙》,你说当时看了印象非常深刻,现在回想起来,当时的感受跟现在的感受一样吗? 杨振宁: 当然不能是一样了,不过有些部分是重复的,就是当时是觉得,啊,原来宇宙的物理结构是这么样子的神奇。今天你要问我呢,我仍然觉得是神奇,不过那个时候这个神奇的定义跟今天这个神奇的定义当然有一个很大的分别,那个时候神奇就是觉得没想到原来是这样的,现在这个当然也是没想到,可是更具体了一些,就发现原来宇宙的结构在有些地方有非常准确的规律。人类第一次知道这个,是因为牛顿的工作。牛顿告诉了人类,说是自然的结构有非常准确的规律,这个我认为是近代科学诞生的时候,从那个时候以后人类对于自然的了解就跟从前不一样了。从前是马马虎虎的,到这个以后呢,就知道这马马虎虎背后有很准确的东西,而这准确的东西,用人类的脑子可以了解其中的一部分。 那么今天我们还是在做这件事情,可是有一个问题是当时(也许)牛顿没问,这个问题就是是不是这个准确的了解可以无限地准确下去?这个我猜想,牛顿当初大概是觉得可以,因为他那时候受了宗教的影响,所以他觉得所以有这些准确的规律,是上帝制造出来的,那么既然有上帝,能够知道这个的话,当然这个上帝就可以控制一切的一切。所以他是有一个上帝的。今天你要问我的话呢,我觉得有一个人的形象的上帝我是不相信的,至于说我们能不能无限地了解下去呢,我现在采取的是比较悲观的态度。为什么我比较悲观呢?因为我觉得人的脑子是有很多神经元,这神经元的数目是有限的,拿来跟宇宙的这现象来比呢,那又是渺小和不足道的,所以从这个立场讲起来呢,我觉得我现在的看法是觉得我们是做了许多了解,对于宇宙的结构有很多非常深入的了解,可是我认为永远不会把所有的宇宙的复杂的结构都完全了解,因为我们是有限的。所以你要让我用一句话讲出来,就是因为人是有限的,而宇宙是无限的,所以没法能够完全了解。 谈文学 「张爱玲是写得特别好,她是一个天才」 《人物》: 文学家里边有你特别喜欢的吗? 杨振宁: 中国的传统小说,比如是《三国》、《水浒》,这个当然是从小就喜欢看的。当然到了年纪大再看的时候,就看见了一些小时候没有看见的东西。这些里边所反映的人际关系,反映的人跟人之间复杂的心理是非常深入的。可以说一个外国人对于中国文化入门,从这个(传统小说)是比较好的一条路。像《红楼梦》的话,我小时候是看不下去的,我想很多人都会(笑),因为《红楼梦》里头,跟刚才讲《三国》、《水浒》的人际关系又不一样了,我小时候看了,觉得净讲了一些没有意思的事情(笑),可是到了年纪大了以后就了解到人际关系有比我小时候所了解的要多得多的东西。 当代的小说,我看得不多,我倒还没有找出一个特别喜欢的。刚才我跟你讲了科幻小说,我看不下去的。莫言,我看了以后,也许我还没有仔细研究过,也没有觉得是写得特别好。 张爱玲是写得特别好。我觉得她是一个天才,非常可惜,她的家境非常糟糕。而且前年我去研究了一下——因为我看了她的这个《小团圆》,然后就研究了一下——原来她跟我的一个很熟的朋友,现在不在了,叫做张守廉,是亲戚。我在西南联大的时候,当时我们有三个人是同班的研究生,当时同学管我们三个人叫做「三剑客」,一个是黄昆,一个是叫张守廉。我们都是念物理的,后来张守廉改行了,他改念电机,他在石溪大学做了很多年教授,他比我大几岁,就是前年过去的。他跟张爱玲是什么关系呢?张守廉的曾祖父是张爱玲的祖父的侄子,而且我在网上一查呢,还知道原来张爱玲的那支,现在还有人,有一位在河北,也叫张守什么,因为他跟张守廉是同辈的,在河北一个什么地方,我还跟他通了一封信。所以这就是,这个所代表的就是在我年轻的时候,那个时候中国念过书的人数目非常少,跟今天不一样,今天动不动是几百万人是大学毕业,那个时候我想是一年大学毕业大概只有几千个人,所以这些人这个家族有点关系是不稀奇的事情。 谈人生 「我觉得得诺贝尔奖对我一生没有极大的影响」 《人物》: 你35岁就得了诺贝尔奖,这个荣誉贯穿了你的一生,你怎么看这个声名以及它对你的人生影响? 杨振宁: 我觉得得诺贝尔奖对我一生没有极大的影响。第一,因为我对我所做的工作还继续发生兴趣,这个与得不得奖没有关系;后来呢,而且做到后来,还有一些成绩,这些都与得不得奖是没有关系的。 我一般的生活当然是受到一些影响,比如说我一生中非常重要的一件事情就是1971年第一次到新中国来参观探亲访问,假如你问我说是我那次来,周总理还请我吃饭,有个很长的谈话,这个与我得诺贝尔奖有没有关系呢,我想可能是有一点关系的。所以从这里讲起来呢,对于我后来的人生当然是有影响的,不过对于我,我自己觉得对于我做学问,对于我做人的态度,我觉得没什么影响。 《人物》: 当时具体的情境是怎样的,第一时刻得到这个消息时? 杨振宁: 是这样,我得诺贝尔奖是1957年的秋天,诺贝尔奖委员会打电报给我,可是事实上我已经知道了,为什么呢,因为第一,就在那一年的年初,吴健雄的实验成功了,她证实了宇宙不守恒的,有点不守恒。那是一个震惊整个物理学界的大消息,所以那个一来呢,包括李政道跟我自己,还有吴健雄,还有,基本是所有的物理学家都觉得这迟早要得诺贝尔奖。 所以你也可以说那个以后呢,对于要得诺贝尔奖的可能呢,已经不是很奇怪的事情了。然后就在评选委员会的这个电报以前几天,忽然有个瑞典的新闻记者打电话来,他要来我家里头照相,然后他就是说,他说因为我们知道你要得奖,所以呢,我们要预先就预备好照片什么的报告之类的,所以我预先就知道要得奖。 这个事情后来呢,诺贝尔奖委员会改了他们的办法,不预先通知这些新闻记者,我不知道是哪年,反正我想可能60年代开始就变成现在这个样子了。 《人物》: 你觉得自己最大的优点和缺点分别是什么? 杨振宁: 把它说成优点,这个也许……不要用「优点」这个名词。我想我有一个特点是我自己喜欢的,就是我想我处人处事都比较简单,不复杂,就是没有很多心思,我喜欢这样的人,所以我就尽量做这样子的人。所以你要问我说,也可以说是这是我一个基本处人处世的原则吧。 (抬头认真想了一会儿)有什么缺点,我倒想不出来(笑)。我想我不够……有许多事情不够坚持,不过这个我想是所有的人都有这个问题。比如说我小时候不会写日记,写了一个礼拜、两个礼拜,后来就无疾而终了。有一些这种笔记本呢,现在还有,所以现在我再去看看呢,有点后悔当初没有再继续写下去。尤其是我看了一些别的朋友他们现在写一些回忆录,他们所以现在能够写那么详细的回忆录,就是因为他们有这个日记,所以你要问我的话呢,我想我没能坚持这一点,是一个缺点。 《人物》: 你多次说过你的一生都很幸运,现在回过头来看,有过比较大的挫折吗? 杨振宁: 我想我一生最觉得,说挫折也好,很烦恼,很不高兴的,我想是1947年。那个时候我是在芝加哥大学做研究生,我当时在芝加哥大学是很有名的研究生,因为我在中国学到的实在是非常扎实的,所以到那里以后呢,整个物理系的老师跟同学很快就知道我物理懂得非常多。可是呢,我做研究工作不成功,第一是我本来想写一个实验的论文,所以就到阿里森教授的实验室,可是我不会动手,所以在里头做得是很不成功。泰勒跟我建议了一些问题呢,我做了一些,后来他跟我都认识到我跟他的兴趣的方向不一样,所以我们还是维持好的关系,讨论一些物理,可是我不能真正地从他那儿找着好的题目。所以那个时候是我非常不高兴的。那个时候我怎么解决呢,我就自己去找题目。我后来想了想,可以说是那一年找了四个题目,每个题目,别人都不做,我就自己在那儿搞,可是三个题目都没搞出来结果,所以很不高兴。只有一个后来我想出来了一个可以发展的方向,就写了一个短的文章,那个文章后来就变成我的博士论文。 这个经历在我的脑子里还记得很清楚。可是这里头一个很重要的事情,另外那三个,虽然当时都以失败告终,可是所花的时间绝对不是浪费的,因为后来过了一些时候,我又回到这些里头呢,三个后来都有了发展。为什么会有这现象呢?就是因为那一年里头对那三个问题的了解深入了,那么后来因为有别的东西发展或者是偶然自己又想出来一个新的方法,就能够推进了。假如没有那一年不成功的这个努力,后来就跟这个问题没关系了。所以我一直在跟同学讲,你得对一个东西发生兴趣,发生兴趣以后你得要去钻研,不成功你不一定就觉得这就吃亏了。这个不成功永远是放在那儿以后,是你将来可以在上面有新的进步的基础,这是我的经验。 《人物》: 如果从你打过交道的以及古往今来历史上所有的人物当中,选出对你人生最重要或者有特别影响的几个人的话,会选哪几位? 杨振宁: 我想对我影响最大的一个人当然是我父亲,他是数学教授,他并没有教过我很多的数学,不过,他所创造出来的我们的家庭环境,我们兄弟姊妹几个人跟我们父母之间的关系,我们彼此之间的关系,这个我想是受到我父亲处人处世态度的影响所形成的。 我觉得这个对于我有深远的影响,就是我讲话的态度,做人做事的态度,包括我对研究工作的兴趣跟努力,这些都与家庭环境有密切的关系。那么后来,我1971年第一次回国,这是我一生很重要的事情,所以会有这件事情,当然与我跟我家庭的关系有密切的关联,因为事实上我到美国去以后,后来朝鲜战争发生了,中国跟美国就变成两个世界,彼此之间没有交往,可是在那个期间,我还安排了跟我父亲,跟我母亲,还有弟弟妹妹他们在日内瓦见过三次,在香港见过两次,所以这些都是与我们的家庭整个的关系非常密切的,而这个也影响了我后来人生的轨迹。 最近我在美国的弟弟妹妹他们聚在一起,后来我的二弟的太太,在一个电影上就讲,说是杨家是特别亲密的一个家庭,我想这个话是对的,所以你刚才问我说,对我一生影响最大的一个人是谁,我想是我父亲。 我佩服的人,我从那儿学到最多的,这是两种不同的观念。比如说我非常佩服毛泽东,他是了不起的天才,而且是种种天才。可是他的一生跟我的经历完全不一样,我没有从他那儿学到什么东西。我非常佩服邓小平,我有没有从邓小平那儿学到什么东西呢?我想不能这样讲法,不过邓小平是非常务实的一个人,我觉得我也是很务实的一个人,这个倒不是我从邓小平那儿学来的,可是我觉得他之所以成功,他是非常务实的,所以他自己讲我们现在是摸着石头过河。他所讲的这些话,白猫、黑猫,这个都是。我并不是从他学到对于实际的这态度,不过我很欣赏他这个。 1929年杨振宁与父母在厦门。杨振宁的父亲先后在厦门大学、清华大学和复旦大学任数学教授,他说父亲是对自己一生影响最大的人。
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一个有趣的问题 宇宙是无穷的吗?
热度 5 dsm9393 2017-5-30 15:01
一个有趣的问题 宇宙是无穷的吗? 都世民 1.大约 100年前,天文学家哈勃(Hubble)发现这些光斑 是 由星体组成,更重要的是这些星体非常遥远。 . NASA(美国国家航空航天局)以他的名字命名了著名的哈勃太空望远镜。的不熟啊,这是西方的看法 . 两千多年前 ,東方佛学《金刚波若波罗蜜经》明确指出:三千大千世界。告诉人们这宇宙是无穷的. 2. 怎样看到无穷? 《环球科学》一文中说 ﹕ 我们无法看到无穷远。看到的空间是有极限的 ,这是为什么?〔 http://www.huanqiukexue.com/a/guandian/boke/Tanya_Hill/2017/0525/27292.html〕 我们能看到的那部分宇宙被称作可观测宇宙。是以我们观测点为中心,它包含了所有我们能看到的光 , 我们观测宇宙时几乎就是在寻找光源 ! 寻找的光源 是不是一定是太阳光? 我们看到的所有光 是否都是太阳光! 太阳是银河系中数十亿星体之一 . 如何证明? 3. 整个 大 宇宙都是太阳照射的吗?如果是,那不就是以太阳为中心,就是太心说 。 4. 从一侧到另一侧约为 930亿光年。这是一个甚至是连天文学家都觉得难以想象的距离。其数值大小相当于绕银河系300000圈,而太阳自诞生之日起才绕了20圈。换种说法,你能想象绕地球2000亿亿圈吗? 930亿光年 , 这个数值是怎么得出的?用什么办法测量 ? 5.如果有外星人, 外星人和我们能看到一些相同的景物 吗? 外星人能看到宇宙边缘的空旷地带吗? 更有可能会看到一部分他们永远无法看到的空间 . 6.我们人类也有 可能会存在永远无法看到的空间 .为什么我们现在才发现邻近的地球? 7. 为什么科学家们认为宇宙 是 无穷的呢?这是由宇宙的形状导致的。我们的空间,或者说可观测宇宙,有一个特别的形状:它是平直的。这种说法与光的波动性有矛盾,我们的肉眼是分不清光的直线和 光的波动 ,也看不见光的粒子性.另外这宇宙是球体,还是方体? 我们的肉眼是分不清的 ! 8. 除非你是漂浮在太空中的宇航员。在那里你看到许多地球外的东西,所以才有可能看到地球怎样弯曲。可是人类又不可能离开这个宇宙,你怎么能够判别,那 个宇宙 是直的 ?这只能是假设,因为我们没有超光速的设备,我们要想到另一个星球系几乎是不可能的! 作者打赌宇宙是无穷的。可能终有一天科学会告诉我们这是不是真的 。 这—天要等到何时啊?是等几代人还是等几亿代人? 科学与佛学之谜何时解开?!
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宇宙演化之我见——读时间简史有感
热度 4 Chiyankun2016 2017-5-15 11:26
宇宙演化之我见——读时间简史有感 我们现在已经基本上相信宇宙,至少我们这个宇宙角落,是起源于一次大爆炸。这个大爆炸,可以说也是宇宙时空的一个奇点。这个假说与爱因斯坦的广义相对论一致,而且得到哈勃红移观察的支持。 说大爆炸是一个奇点,也不过是以广义相对论的经典力学,从远处观察的一种观点。当空间的尺度无限接近大爆炸的时候,总会达到量子力学的测不准的极限,到那时,经典力学就不适用了,因此我们从经典理论出发说的无限小的空间实际上并不是无限小,因而无限大的能量密度也就不是无穷大,而是虽然很大毕竟有限的数值。——毕竟我们这个宇宙地平线之内的物质也是有限的。既然我们已经勇于承认我们的宇宙是有限的,为什么不能更进一步也承认那个大爆炸的起点也有“有限”的尺度呢。 我们还总是不禁要问一个问题:是什么东西发生了大爆炸?这个在“无限小的空间”里的有巨大的能量的东西是从何而来,它是怎么积聚起这么不可思议的巨大的能量? 当然,我们绝对没有任何实验观测的事实可以追溯到大爆炸之前。但是人类智慧在这里总不禁要通过联想,提出假说,至少也想自圆其说。 我们从无数的经验中得知世间的许多事物有着着螺旋上升的规律或者说是轮回。大到恒星,小到微生物 都有这种现象。那么我们的宇宙为什么不能轮回呢?比如我们的太阳可能就是第二代或者第三代的恒星。一个恒星需要燃烧氢来维持内部的压力不被自身的引力所压塌。我们的太阳现在大约 50 亿岁了,总寿命在 100 亿年左右。而更大的恒星,则需要燃烧更多的燃料,因此寿命短得多。我们这个宇宙岛已经有大约 150 亿岁了。我们的太阳就是别的恒星在它们的终点发生超新星爆炸,同时塌陷成黑洞的时候抛射出来的物质在万有引力的作用之下凝聚而成的。 那么我们的这个宇宙岛,会不会也是在更大的尺度的范围内的轮回的产物呢? 既然说到轮回,就很自然要把宇宙的终点与起点联系起来。 现在有一批宇宙论者,纠缠在宇宙是不是会整体收缩成一个奇点。如果收缩成一个奇点,那么宇宙就真的像拉风箱一样往复振荡了。从大爆炸至今的 150 到两百亿年间,宇宙一直在膨胀。但是同时在局部也的的确确在收缩。比如恒星超新星爆发,塌陷成黑洞,这是已经成为科学界的共识了。 有一位哲人说,总是一种倾向掩盖另一个倾向。在宇宙论上似乎也有这个偏向。在大爆炸的膨胀论的影响下有一个倾向认为黑洞应当最后也蒸发掉。黑洞也有热体辐射,但是正如史提芬·霍金所计算的,一个质量仅仅比太阳大几倍的黑洞的温度只有千万分之一度 K ,要蒸发掉需要 10^66 年(就是一后面有 66 个零!)而我们的这个宇宙里到处都是发光的天体,这个黑洞还在静悄悄的吸收这些辐射,它吸收的远比它蒸发的多。(它的吸收截面远比发射面积大。吸收截面就是那个 event horizon ;而发射黑辐射的面积,应当是黑洞的表面。)何况还有一些大的黑洞,温度就更低,我们就更有理由相信它们在缓慢的长大。这大概也就是虽然无数的恒星在发光发热,但是我们这个宇宙的平均温度并没有真的平均升高(这也不是我说的,而是一位哲人一百年前说的,只不过当时他不知道黑洞,说发现是什么东西把这些能量积聚起来那是未来科学研究的任务)。现在我们应当有理由说是黑洞把这些能量从新积聚起来了。 这个过程虽然缓慢,但是,“有苗不愁长”啊。在宇宙尺度的时间里,总有的是时间让它长大起来。 我记得有一位苏联时代俄罗斯物理学家,泡姆兰丘克( Исаа́к Я́ковлевич Померанчу́к ,英文为 IsaakYakovlevich Pomeranchuk , 1913-1966 ),在上个世纪五六十年代,在研究氦三的时候预言了,由于自旋相互作用,在极低的温度下,氦三的热容量是负的,也就是说吸收能量而温度下降。这个预言,在 70 年代被康奈尔大学的物理学家用实验证实了(很可惜现在我已经忘记了这些文献,无法引证了,不过年轻时的记忆还是可靠的)。我们有理由认为黑洞是由费米字组成。因为恒星是由氢氦以及它们聚合物组成,其最终的物质是费米子,而且我们有理由相信黑洞是由中子星演化而来,而中子的磁矩不该消失吧?因此黑洞也应当有能量增加温度下降的性能。既然测不准原理是普遍的规律,那么温度也有它的测不准的限度。当黑洞的温度小到与这个极限可以相比的时候,就是达到了绝对零度了。更有甚者,由于测不准,它一涨落也就可能成为负值。我们知道负温度系统是个不稳定的系统,而负零度,是最不稳定的。当然这是很难达到的,在过去的 150 亿年的长河中也就只有过那么一次大爆炸。我想我们很难排除这个假设:黑洞乃是宇宙的种子,他们长大到负零度就会大爆炸。 在这个假设之下,我们就应当关注研究黑洞是怎么长大的,而不是一厢情愿认为它会蒸发掉。换一个思路也许有一片更大的天空。退一万步说,黑洞至少在量子力学与相对论的结合上与大爆炸异曲同工。研究黑洞会对大爆炸提供更多的信息。
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[转载]《生命存在于宇宙中的意义》前言
xuhf 2017-5-9 11:33
《生命存在于宇宙中的意义》这份传达,相信能够让所有有缘学习到的亲人们,对生命的意义与定位有一个较清晰的认知,从而为自己以后的人生道路指明前进的方向。这也是高维空间老祖宗们为了唤醒地球上的人类同胞所编排的一系列符合地球现状的宇宙知识,这些知识很有代表性和针对性。希望有缘学习到的亲人们都能倍加珍惜,好好地领悟这些传达中所要表达的深刻含义,都能从中获得最大的利益,唤醒自己沉睡的心灵。同时这些知识又具备了一定的高度,所以希望亲人们都能够及时学习《光明宇宙知识》传达的所有内容,为自己打下良好的基础,才能够最大限度地理解与吸收这篇《生命存在于宇宙中的意义》所传达的内容。 《生命存在于宇宙中的意义》的主导思想是要让我们明白:生命本身是顺应宇宙不断发展进步的一个宇宙现象,所以生命的存在正是体现出了宇宙不断向上发展的意志。在这个宇宙中,生命就应该顺从宇宙规律,符合自身在宇宙中的定位,履行自己的职责与义务,为这个宇宙的不断发展贡献出自己的力量。这是所有生命的本职工作,也只有生命能够对自身有高度的认知,明白生命在宇宙中的定位,才能够很好地完成自己在宇宙中应担负的职责与任务。 其实,老祖宗对我们作出的所有指导想要达到的目的,就是让我们能够了解自身在宇宙中的定位,都能履行自己作为生命的职责与义务;能对自身乃至对整个宇宙有更加清晰的了解与认知,从而让心灵的高度上升到一定的层次;不会再像之前一样过着麻木不仁的生活,受邪恶势力的蛊惑与蒙蔽,都走上了违背宇宙规律、违背生命宗旨的这条不归路,糊里糊涂地成为了邪恶势力的帮凶而不得自知。只有生命的意义以及宇宙的基础概念能够被我们所认知,才会激发我们的责任心与使命感,从而调整自己的人生观与价值观,摆正自己人生方向,才能够发挥出作为生命的作用,也不枉费大宇宙给予我们的诸多能力。 其实生命存在于宇宙中有着非常重大的意义,因为生命是被大宇宙需要的情况下创造的。生命具有宇宙赋予的各种能力,从而在一定范围的宇宙空间中担任着不同的职责与使命。可以说生命是宇宙发展历程中的一项决策,生命的作用力促使宇宙中一定范围内各种宇宙元素互相协调与作用,并由此产生宇宙前进所需的一些条件。所以作为高智慧生命的人类都要对自己的生命有正确的认识,指导自己走上正确的人生道路。也希望有缘学习到这些知识的人类同胞们,都能领悟老祖宗们所传达的所有知识,从而让自己以一个真正高智慧生命的姿态呈现在这个宇宙中。 在今后的日子里,高维空间的老祖宗们会传达越来越多的宇宙知识与真相,希望亲人们都能认真并且虚心地学习,怀着感恩的心去研习这些知识,因为这些内容代表了老祖宗们对地球亲人的心意,希望通过所有的传达能够唤醒更多的亲人,从而让亲人们在这个宇宙中发挥出应有的价值。 2017年3月23日
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他傲娇毒舌专治不服,为怼诺奖得主想出“暗物质”却被冷落了70年
热度 3 beckzl 2017-4-17 18:15
所谓“科技数码之物,可玩者甚蕃。美乔布斯独仰索。自小米来,世人甚爱性价比。” 自从小米把“性价比”炒起来后,不仅买东西要谈性价比,测手机要谈屏占比,似乎生活的方方面面都可以用一个比值来衡量。 如果科学家也有一个所谓的 “名气贡献比” ,并把所有科学家以比值从大到小排列。 排在第一为的是哪位我们不得而知,但是有一位科学家肯定可以垫底。 他发现了“暗物质”,发现了超新星,预言了中子星的存在,在宇宙学方面的成就,他只是稍稍落后于爱因斯坦。 他发现了122颗超新星,一直到2006年才被人超越,小行星和月球环形山都有以他名字命名的。 他提出的理论是当今物理学与天文学的热门课题。 然而,当他还在世的时候,他却像是“暗物质”一样,被人们所忽视。 这或许是由于他古怪的性格, 又傲娇又毒舌,甚至连引荐自己的伯乐也不放过。 弗里茨·兹威基 他就是 弗里茨·兹威基 (Fritz Zwicky),号称科学界的“赵日天”。 ··· 1898年,兹威基出身于保加利亚的瓦尔纳。 他的父亲是保加利亚著名的实业家,他家的房子就是父亲的公司建造的。 6岁那年,兹威基被送到了瑞士,送到了他祖父母住的地方学习商务。 他是家中最大的孩子,父亲希望他能继承家业。 可兹威基却没有走上父亲的那条路,当他在苏黎世联邦理工学院就读的时候,已经被数学和物理深深吸引。 他拒绝继续学习商务,转而修习了先进的数学知识和实验物理学。 1922年,兹威基从苏黎世联邦理工学院毕业,拿到了博士学位。 3年后,在洛克菲勒基金会的资助之下,他去到了美国,与加州理工学院的 罗伯特·密立根 一起工作。 洛克菲勒基金会 密立根是1923年诺贝尔物理学奖的得主,通过油滴实验,密立根测到了基本电荷量e。 那时候的密立根已经是一位知名的物理学家,能得到他的引荐,是很多人梦寐以求的事情。 当兹威基得到了密立根的邀请,很多人眼红得不行。 可去到加州理工学院后,兹威基却对密立根“出言不逊”。 罗伯特·安德鲁·密立根 兹威基在见到了自己的伯乐的时候,不仅没有感激密立根,反而对密立根说, “你从未提出过什么好的想法。” 密立根虽然气得不行,可仍然保持着微笑。 他对兹威基说, “先反省一下吧,你啊,还是太年轻!” 听到密立根的话,兹威基轻笑了一声, “我一点儿也不用担心,反正我每隔两年就会有个新点子。” 密立根这下子被激怒了, “好啊,那你去研究天文,我才不相信你两年就能有成果。” 兹威基接受了他的伯乐给他的考验,他投身到了天文学的怀抱,一做就是一辈子。 威尔逊山,是当时天文学的中心,许多天文学的重大发现都是源自威尔逊山。 那里有当时世界上最大的天文望远镜,口径100英寸。 埃德温·哈勃正是通过这台望远镜发现了星系的红移现象,进而提出了宇宙大爆炸学说。 威尔逊天文台 兹威基觉得,威尔逊山就像是“宇宙的中心”。 每当他站在加州理工学院的操场上,他总是能看到威尔逊山清晰的轮廓。 这让他想起了多山的瑞士老家,对威尔逊山也更亲近了几分。 事实证明,兹威基并不是个只会说大话的人,他确实是个天才,有足够的智慧。 1933年,在威尔逊山工作的第八年,他提出了一个现在的人们耳熟能详的概念—— 暗物质 。 “遥远的星系团里有一些物质很独特,它们既不发光,也不吸收光、反射光……” 这些物质看不到摸不着,可它们有质量,它们真实存在于宇宙之中。 兹威基第一次提出了暗物质的概念。 事实上,暗物质不止存在,甚至其质量是宇宙中可见物质的6倍,占宇宙物质成分的24%,另外72%为暗能量。 大自然在嘲笑人类,它把宇宙的绝大部分藏了起来,可兹威基还是找到了。 1933年,正值美国经济大萧条时期,很多人都失去了工作,没有了经济来源。 萧条之下,人们闲暇的时间倒是比以往都更多了,这给了兹威基更多的时间。 当时35岁的他,正沉迷星星无法自拔,将自己所有的注意力都放在了后发座星系团上。 后发座星系团是一个天文词汇,是已知最密集的星系团之一,其中包含了数千个星系在里面,后发座星系团是比较近的,但由它所发出的光,还是要经过数亿年的时间才会到达我们这里。 后发座星系团 后发座星系团在狮子座附近,由1000多个大星系和3000多个小星系组成。 兹威基想要测量出这个星系团的质量。 一般情况下,要测量星系团的质量有两种方法,通过“动力学质量”计算,或者通过“光度学质量”计算。 后发座 动力学质量需要的数据是各个星系之间的相对速度和平均速度,而光度学质量要求测量各星系的光度。 出于严谨的考虑,兹威基分别用两种方法计算了后发座星系团的质量。 正常情况下,当一个问题有多种解法的时候,答案应该是一致的。 可是出乎兹威基意料的是,两种测量方式得到的结果却截然不同。 星系团的动力学质量竟然是光度学质量的160倍! 看着写满了数字和符号的草稿纸,兹威基默然无语,究竟是怎么回事呢?难道牛顿运动定律在计算动力学质量的时候不再适用? 理智告诉他,这不可能,他没有算错。 那么,就只剩下一个答案了,那99%下落不明的质量是由不可见的星系贡献的。 于是,“暗物质“第一次被人们察觉。 也正因为宇宙大部分质量不可见,因此使用光度方法无法准确测量其质量。 可是对于当时的人们来说,要接受这个想法并不容易。 宇宙中明明有着那么多星星,那么璀璨夺目。 兹威基却告诉人们这些东西在宇宙的质量划分中不能占到多数,却要人们相信宇宙中超过90%的东西根本看不到。 别说普通人了,就算是天文学家,都要犯尴尬癌了。 兹威基的发现被彻底忽略了,“暗物质”的概念也被主流的研究人员扔进了垃圾桶。 比起兹威基的成果,他本人的恶名似乎传得更快一些。 兹威基有着卓越的才华和粗暴的性格,他总是咄咄逼人,气势汹汹。 当传道的牧师说“上帝说,要有光!便有了光”,他冷冷地补上一句,“而且,有了电磁场。” 在信奉基督教的地方,这样玩世不恭的态度自然不会获得多少好感。 他经常把自己的同事称作“球形的垃圾”,为什么是球形呢? “因为那些人从哪个方向看过去都是垃圾”,他这样回答。 兹威基吓跑了很多同事,包括他的伯乐,密立根教授,也会尽量避开他,以免自己的成果被他说成是“一堆无用的垃圾”。 幸好,不是每个同事都像躲瘟神一样躲着兹威基。 沃尔特·巴德是一位德国的天文学家,1931年,巴德移民美国,进入了威尔逊天文台。 与兹威基的性格完全相反,在同事们眼里,巴德是个温和、谦逊、平易近人的人。 或许是因为互补的性格,自从巴德去到了威尔逊天文台,就和兹威基形影不离,惺惺相惜。 沃尔特·巴德 即便兹威基偶尔会因为巴德的德国血统戏谑地称呼其为纳粹,两个人的关系却越来越近。 彼时的兹威基因为暗物质的理论得不到承认,颇有些愤懑,巴德的出现,让他将注意力投到了另一个理论上。 1934年,兹威基和巴德在《国家科学院学报》上提出了 “超新星” 的概念。 超新星爆发,指的是在恒星演化的末期,突然爆发的一种现象。 普通新星在爆发的时候,光度会有几十万倍的增加,看上去仿佛宇宙中出现了新的星体。 而超新星,爆炸的时候增加的光度则可以增加千万倍,抛弃掉大部分质量的恒星失去了自身重量的压力,就会坍缩成一颗毫无生气的超致密残骸,也就是“中子星”。 比起看不见摸不着的暗物质,人们对于超新星的接受度高得多,毕竟那比太阳更高的亮度实在是让人无法忽略。 兹威基说服加州理工大学,在威尔逊山东南方的帕洛马天文台上建起了口径48英寸的施密特望远镜。 施密特望远镜掀开了蒙在人们眼前的布,它对准星空,仿佛一门白色的大炮。 兹威基一次次将眼睛对准目镜,记录超新星的本子里超新星的数量不断地增加。 1935年~1940年,兹威基发现了14颗超新星,占人们发现的超新星总数的一大半。 到1974年兹威基去世,他的记录本上出现了122颗超新星,这个记录直到10年前才有人打破。 除了暗物质和超新星、中子星,兹威基还提出了重力透镜的说法,制定了用来估计遥远深空距离的标准烛光,发表了六卷综合性的星系和星系团目录。 可以说对天文学的发展有着举足轻重的作用了,可比起同期的天文学家,兹威基几乎没有得到身为教授应得的尊重。 这当然和他狂傲的性格有关系,他不止是怼自己的同事,对自己的学生也不放过。 在他的字典里,“学生”这个词等同于“小垃圾”。 甚至有学生找到杂志社,要求通过媒体解法兹威基“对学生带有虐待性的苛刻要求”。 1974年2月8日,带着暗物质得不到承认的遗憾和122颗超新星发现者的荣誉,兹威基离开了人世。 直到2006年,在NASA的钱德勒X射线望远镜之下,“暗物质”终于现出了真身。 2007年,科学家们用电脑绘制出了暗物质的三维宇宙天图,人们才终于打消了对兹威基的怀疑。 现在的暗物质,已经成了天文学家们研究的热门课题,成为了科幻作品中必不可少的时髦元素。 而兹威基,那个酷炫狂拽的瑞士天文学家在73年后终于得到了人们的认可,还拥有了以自己名字命名的小行星和月球环形山。 说起来也许是一种宿命,“超新星”般亮眼的研究成果,却只博得“暗物质”般的名气。 兹威基恐怕也是最能体现“知行合一”的人物了吧。
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[转载]世事维艰
xuhf 2017-4-6 12:40
……亲爱的孩子们,你们好! 尤其是刚刚学习我们所传达下来的这些知识的子孙后代,你们能有这样的提问,就证明你们已经相信我们所有的传达。 你们所提的这些问题,其实之前的开示都提到过,但是为了鼓励你们不断地提问,我还是可以为你们详细地作一番解答,这也能帮助到你们得到很大的提升,更加确信我们所传达的所有知识是真实的,因为我们能做到有问必答。不管你们提问的是什么样的问题,我们都会如实地告诉你们真相,不会让你们继续迷惑。而且我们是用你们能理解的语言,作出最简单的阐述,让在各个领域、不同阶层的子孙后代们都能听得懂,都能公平公正地得到我们的救度。 只要你们相信了,你们成为一个无私大爱的人,不断地去帮助身边的人,告诉他们宇宙大扬升的信息;只要你们不断地付出,有这样的愿力,你们自然而然就能为自己积攒很多能量。只要你们按照我们的这个方法去做,你们每个人都能通过宇宙大扬升,这就是你们要想通过这次扬升最简单的方法。 作为你们的老祖宗,我当然希望三维世界所有的子孙后代都相信我所说的一切。只有你们相信了,你们才会改变自己,你们才会得救。对于那些不相信我们所说的这些真相的人,那我们已经无能为力。 至于你们提到的第一个问题:关于2012年12月21日,这一预言的真实情况是怎么样的? 其实,这本来就是之前暂定的宇宙大扬升的时间。但是,由于那个时候三维的子孙后代们很少有人觉醒,更别说达到怎样的能量级别。因为我们已经传达了很长一段时间,对于三维的子孙后代来讲,有很少一部分人相信了,但是相信也没有用,他们没有那样的能量。也就告诉你们,之前我们告诉你们的这些信息,你们就是相信了,也很难通过这次宇宙大扬升。 至于为什么我们可以拖延到如今?是因为我们可以靠我们自己的能量与能力,来帮助你们这个地球。你们这个地球,是我们这个小宇宙最低频的一个星球,我们有几十亿的子孙后代生活在这里,我当然会想方设法救度你们。但是我的这种能量是有限的,也帮助不了你们多长时间,所以我们不断地研究,以什么样的方法才能让你们觉醒,才能让你们增加你们自身的能量。所以,这几年来我们一直物色很多子孙后代,目的就是启动他们,让他们有跟我们一样的能量与频率来连接我们,我们才能传达这些宇宙知识与信息,告诉你们一切真相。只有你们懂得越多,你们才容易觉醒,才容易开悟,才能成为一个无私大爱的人。 我们曾经启动过很多人,在这里我就不方便一一去回应你们,因为之前启动的那些子孙后代都不成功,甚至非常的失败。也是由于有妖魔鬼怪的干扰,不断地阻挠我们做这样的事情。所以,为了帮助你们三维地球的子孙后代,我们作出了很大的努力,甚至损兵折将,在所不辞! 希望三维世界的子孙后代们一定要觉醒、一定要开悟!因为有很多高维次空间的兄弟姐妹亲人们为你们作出了很大的牺牲,祂们为成就你们而牺牲了自己。如果你们不觉醒、不开悟,还是没有足够的能量通过这次宇宙大扬升,那祂们所作出的牺牲是不值得的;如果你们每一个人都觉醒,都开悟,都能通过这次宇宙大扬升,那这些兄弟姐妹们所有的付出,才是值得的。 妖魔鬼怪知道我们这个计划,所以不断地加害我们启动的子孙后代。近年来,也有妖魔鬼怪利用这次宇宙大扬升,不断地告诉你们很多虚假的信息,让你们更加迷惑。那是因为牠们知道你们相信有宇宙大扬升这件事情,所以牠们也不断地传达一些假信息来迷惑、糊弄你们,让你们很难觉醒,很难开悟。对于你们在三维世界受苦受难,被妖魔鬼怪不断地迷惑与加害,我们看在眼里,心也非常的疼! 为了启动三维的子孙后代们成功,我们花很大的精力,倾注了所有,包括军事力量,不断地物色有更高能量、更大爱心的人。直到如今,把“光明”启动成功,她能完完全全接收到我们高维度空间诸神佛的信息。这也是我们花了两年的时间,不断地帮助她,加持她,培养她,让她如今有这样的能力,随时随刻都可以跟我们沟通、联系。 你们所学到的所有知识,都是由光明本人为我们作出传达。如果她没有那么高的能量与频率,我们就是有再大的能力,想要告诉你们这些知识与真相,那也无能为力。能启动一个人成功非常的艰难!我们已经作出了很大的努力,也花费了很长的时间。这次能启动光明成功,所以我们更加珍惜这次难得的机会。 我希望我们所作出的一切努力能得到你们的认可,并且也想得到你们的完全信任,这才不枉费我们这番良苦用心。为了保护三维世界的子孙后代们,我们不单是耗我们的能量,同时也花费了我们很多的精力。那我们所做的一切是为了什么?就是为了救度你们,让你们能有一次觉醒的机会,能很好地生活在这个世界上。 如果你们都觉醒了,我相信,我们所有的付出是值得的,包括为你们牺牲的兄弟姐妹亲人们,祂们也会感到非常的欣慰。如果你们还有良知,还有些许的智慧,你们就应该付诸行动,努力学习,去帮助更多的人觉醒,以慰为你们三维世界牺牲的那些兄弟姐妹们的英灵,因为祂们牺牲得非常惨烈。祂们不为自己,就为了三维世界所有的兄弟姐妹们,祂们都能做到勇敢地献出自己的生命。 至于你们提到的第二个问题:宇宙扬升的最低标准要求为五维。按照目前能量来说,地球上能够扬升的人是少数。一旦这个信息被更多的人了解或相信,是否会造成新的担忧和恐慌? 其实你们的这种担忧也有一定的道理。但是你们可以再想想,如果不告诉他们,不公开这样的信息,我相信能扬升的人会更少。这不是我们所能左右的事情,因为宇宙大扬升不是我们说了算,是大宇宙老祖宗们的决定。 因为这个大宇宙阴阳已经失去了平衡,如果不扬升,会影响到整个大宇宙的发展,宇宙大扬升就是一个净化自己的过程。大宇宙不可能为了我们某一个小宇宙,或某一个星球而不去净化自己,而且这种净化是定期的净化。 其实,我们作为人也是如此。人,不提升自己,老是固步自封,就处在一个低矮的位置,而且现在地球是越来越低频,地球上所有的生命智慧越来越低,更别说是提升了。 大宇宙不会为了某一个星球的生命不达标而不去扬升自己。因为我们没有足够的理由,也没有说服力。我们自己不觉醒,不努力去提升自己,我们不能怪大宇宙无情,因为大宇宙已经给到我们很多的机会。其实,已经给到了将近20年的时间,而且大宇宙还定期给到我们需要的能量。如果不靠大宇宙高能量的加持,我们这个小宇宙也很难维持到现在,尤其是三维的这个最低频的地球。 我们告诉你们这些信息,就是让你们一定要懂得珍惜这次难得的机会。如果没有大宇宙老祖宗们的帮助,我相信,我们这个三维的地球,能通过扬升的不到千分之一。 这并不是大宇宙没有给到我们机会,而是已经给到太多太多!只是之前我们所传达的一些信息,没有让三维的子孙后代们相信。哪怕有部分人相信了,也会有太多的妖魔鬼怪们干扰,利用宇宙大扬升这件事情,不断地大作文章,而且牠们传达的是负面的信息,不是真实的宇宙真相。 直到现在,我们上下的这条连接通道能顺利地打开,我们才有机会告诉你们所有的真相。告诉你们所有的真相,包括普及宇宙知识,就是让你们增长智慧,增强你们的正能量。如果人没有智慧,要觉醒、开悟,那非常的困难。所以,为了这次宇宙大扬升,为了三维世界几十亿的子孙后代,我们作出了很大的努力。 至于三维世界的子孙后代们相不相信、学不学习,那我们也没有任何办法。因为我们传达那么多的知识,都不能够让你们相信,那我们还有什么样的方法能够帮助到你们? 至于会不会造成担忧与恐慌?只有相信,但又没有完全觉悟的子孙后代,才有这样的想法。对于那些不相信我们的人,他们也不会有什么担忧可言,更谈不上恐慌。因为他们不相信,他们不会把这件事放在心上,他们对这样的事情不以为然。有这种担忧与恐慌心理的,是既相信又没有完全开悟的子孙后代。如果你们有这样的心理,你们就必须通过不断地学习,增长智慧,来强大自己的内心,一定要有正知正见、正确的思想去看待这件事情。 我们上天总指挥部已经做出最后的决定:我们能救度的,只有有爱心、有智慧、相信我们的那些人。对那些顽固不化、自以为是、狂妄自大的子孙后代,我们不会再继续耗费我们那么多的能量与精力在他们身上,因为不值得。 我们已经作出了很大的努力,高维次空间这些兄弟姐妹亲人们,已经作出了很大的牺牲!那些顽固不化、自以为是、狂妄自大的子孙后代,他们既然选择走那样的路,那我们又何苦再为他们作出任何的牺牲?如果你们有智慧,如果你们是开悟的人,我相信,你们也能理解我们所作出的决定,因为我们已经没有任何办法让他们回头。我们现在能做到的,就是尽量去帮助你们提升,让你们有足够的能量能通过这次宇宙大扬升。 至于你们第三个问题:现在我们传达的这些宇宙知识不是普通的法门,也就是说之前经典上说的八万四千法门,现在已经不能让人提升,也达不到扬升的能量要求。 其实你们都已经非常清楚,有一定的理解能力,因为之前你们所学到的这些知识,只能做到让人弃恶从善,做一个善良的人。但是对于宇宙大扬升来讲,它会界定一个更高的标准。这不是我们任何一个人能左右、能去界定的,这是大宇宙统一的界定。 大宇宙对于每一次的扬升,它会考虑更加周全。大宇宙能带给我们的,只有更好的生存环境,不会伤害到我们。只要我们不断地提升自己的频率与能量,就能跟得上大宇宙的步伐,不至于被大宇宙淘汰,因为能留在这个世界上的,都是有智慧的生命。那些频率低、智慧不足的生命,留在这个世界上、留在这个宇宙当中也没有任何价值与意义。我相信大宇宙的老祖宗们,祂们的智慧永远在我们之上,祂们所作的一切决定,我们都应该能够理解,因为是为了大部分的生命着想,并不是为一小部分的生命。那些不懂得上进、不爱惜生命的子孙后代,那他们选择沉沦,选择堕落,选择自私自利,那是他们自己作出的选择。 这个宇宙,没有人能够强迫你做任何事情,命运是掌控在自己的手里。我们有再大的能力与能量,我们也只能做到引导你们,把你们引领到更高的维次空间,让你们真正变成高智慧的生命,跟宇宙接轨,让自己能很好地,并且幸福地生活在这个宇宙当中。
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[转载]上天针对“宇宙大扬升”事件的简单介绍
xuhf 2017-4-4 21:46
……亲爱的孩子们,我既然是你们的祖宗,我现在是以这样的方式传达给你们这些真实的信息,我别无所求,我就是想让你们知道这个宇宙的真相,让你们清楚明白,接下来将要发生什么样的事情。 其实我们这个宇宙很大,不像你们三维世界地球上所传的这个宇宙那么小,我们所处在的这个大宇宙浩瀚无边,没有人能知道它有多大。我们这个大宇宙有很多高智慧的生命,祂们以不一样的形态生活在这个宇宙中。只是你们三维的肉眼看不到,也了解不到,所以你们就不清楚、不明白整个宇宙的真相。 大宇宙当中也存在许多小宇宙,我们就是其中一个小宇宙。我们这个小宇宙,是我自己辛辛苦苦,花很多亿年创建的成果。三维的地球,就是我创建的星球之一。三维的地球非常的低频,住在这里的子孙后代,你们的知识面、智慧有限,对整个大宇宙的知识与信息不了解,也看不到,所以才不相信这个世界上还有更高智慧的生命。 孩子们,其实在高维次空间,包括其它的星球,有很多高智慧的生命,也包括人类,祂们的智慧高出你们很多。有一部分是你们的祖宗,有一部分也可以说是亲戚。但是在我们这个宇宙,有修正能量的人,也有修负能量的人;正能量的人就成为了神圣仙佛,负能量的人就成为了妖魔鬼怪。接下来我传达给你们的这些信息中,就会有这些词语,我怕你们分辨不出来,所以我首先告诉你们。 你们所居住的地球,由于多年以来被负面的妖魔鬼怪们不断地迷惑、干扰、利用,所以人心越来越堕落,都不懂得修自己,往内心寻找真正的自己,也就是没有人能够想到静下来寻找自己,问自己的内心,寻求自己人生的价值与意义。因为妖魔鬼怪牠 们逆道而行,也就是逆天而行,所以不断地用各种各样的方法来迷惑你们,利用你们的知识贫乏,不断地迷惑你们,从而达到控制你们的内心,让你们永远找不到真正的自己,让你们更加堕落、更加沉沦。这就是妖魔鬼怪们利用这几千年,驻扎在我们这个地球上的真正目的。现在牠们破坏我们的地球,迷惑我的子孙后代,牠们做到了,牠们也认为牠们非常的成功。 之前一直没有子孙后代有能力跟我连接,我才无法传达给你们这些真实的信息。因为只有很正直、善良、有大爱心,为天下所有的子孙后代服务的人,才有这样的能力、有这样的能量跟我连接,我才能把这些真实的信息传达到你们三维的世界,让你们清楚明白事实的真相。 听到我传达这些信息的子孙后代,不管你们是谁,希望你们都要静下来,用心去聆听,用心去领悟我传达这些信息意味着什么。其实我是在救度你们,给三维的子孙后代们每一个人都有一次觉醒的机会、自救的机会。 因为不久的将来,这个大宇宙会扬升,会淘汰一部分不达标、不合格的人,也包括其它物种。只要达不到大宇宙界定的标准,不管存留在这个宇宙当中的任何物种,都不能幸免地逃过这次灾难。 讲到这里,我的心是颤抖的!因为如今三维世界所有的子孙后代们,很少会相信这样的事情会发生,因为他们没有这样的概念,也无法想象,所以我才会为你们感到心痛!心痛你们的知识贫乏,你们还在迷惑,还在怀疑。 不管你们有怎样的想法,但是最起码我做了我该做的,说出了我该说的,让你们有机会觉醒。不管你们相不相信,最起码有朝一日,这件事情到来的那一刻,你们自然而然就清楚明白发生了什么事情。 至于你们愿不愿意接受我的教导、我的教化,这就要看你们每个人智慧的高低,才能做出正确的选择。也就是让你们放下私心私利,无私地为他人服务,无私地奉献自己;同时也要回归自性,静下心来往内心寻找真正的自己,聆听自己真正的心声。只要你们有这样的能力,有这样的清静心与定力,都能找到真正的自己;只有找到真正的自己,你们才有智慧分辨我传达给你们的这些知识与信息是否真实。 所以我奉劝三维地球上的子孙后代们,不要一味地去追求过多的物质。物质生活不能带给你们真正的快乐,这些永远满足不了你们膨胀的欲望。只有不断地往内心里寻找真正的自己,让自己逐渐地清静下来,你才能做到清心寡欲,才能有机会找到真正的自己,随时随地跟我们连接得上,我们同样也会传达给你们诸多的信息与天机,让你们有自救的机会。 至于这次宇宙大扬升,什么样的人才能达标,才能继续留下来在这个宇宙当中,在这个地球上能很好正常地生活。当然是那些无私大爱的人,可以无私地去付出自己,奉献社会,像当年的雷锋一样,全心全意为人民服务,成为一个真正高贵品质、高贵灵魂的人。在这个新的世界里,能留下来的都是这样的人,都是这样的生命。 不管是什么样的物种,没有爱心,没有善根,什么都无法留下,都会自动被清除、被淘汰掉。如果现在你们还没有达到这样的标准,你们就开始逐渐地去改变自己,放下自己的私心私利,做一个有爱心、对这个世界有用的人才。 只有你们不断地付出,不断地回馈社会,其实也就是去无私地帮助他人、关爱他人,做一些自己力所能及的事情;同时也要把我传达给你们的天机,就是这些可以救度你们三维世界所有的子孙后代们的信息传达出去,才能帮助每一位有缘人都有自救的机会。 你们要去传达,不管别人信不信,你们都要去传达,这就是你们应该做的,这就是无私地奉献自己,无私地为人民服务。具体服务的对象有何想法,那不是我们所能左右的。我们要做的是无私地帮助他人、关心他人,我们不求任何回报,我们求的是心安理得。 ……也希望这些无私的精神能延伸到你们身上,从而让你们继续往外延伸,告诉所有你们认识与不认识的亲人们,让他们都有一次自救的机会。
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可能改变世界的13个终结(下)
热度 11 Einstein 2017-3-28 09:33
按:译文刊载于2017年3月号《科学画报(新知版)》,续上篇博文。刊载时13个“终结”的顺序编辑有调整,博文采用原文顺序。这7篇“终结”的作者分别是: 7 、麦肯·尤兰( Maiken Ueland ),悉尼科技大学数学与物理学院博士后研究员。 8 、丹尼尔·科辛斯( Daniel Cossins ), 《新科学家》专题编辑。 9 、理查德·韦伯( Richard Webb ),《新科学家》首席专题编辑。 10 、迈克尔·佩奇( Michael Le Page ),《新科学家》专题编辑。 11 、麦格雷戈·坎贝尔( MacGregor Cam pbell),同2(见上篇博文)。 12 、克里斯托弗·卡帕( Christopher Kemp ),科学作家,为《新科学家》、《自然》等撰稿。 13 、丹尼尔·科辛斯( Daniel Cossins ),同 8 7、你的终结 全世 界每年有约600万人死去( 按:翻译时感觉此数字偏小,经核实,2011年世界死亡人数为5500万,供参考 ),但是死去的原因多种多样。下方的条状图示表明了英格兰和威尔士人们死亡的原因。对每一个年龄组,每一种色带的高度代表了2014年因相关疾病或事故而死亡的百分比。 尸体是如何腐烂的呢?总有一天你会离世,一旦你去世,你的身体将会发生什么?尸体分解的速度取决于环境,但是对每个人而言这些阶段是相同的。 0-1天 变硬 当你的心脏停止跳动几小时后,血液淤积在血管中,肌肉变得僵硬,这会从脸部开始。你的细胞开始自消化,苍蝇会在尸体上孵卵。 1-10天 膨胀 肠道中的细菌从死去细胞中享受盛宴,释放的气体使腹部鼓胀起来。一些气体从身体的孔洞中逸出,产生出特殊的腐臭。 10-20天 溃烂 充气的尸体如此膨胀,以至于你的皮肤都破裂了。因此体液渗出,微生物和蛆虫会饱餐你的软组织,从而导致了尸体皱缩和溃烂。 20-50天 萎缩 当大部分软组织消失后,苍蝇和蛆虫继续前进,还有皮蠹科甲虫会尽情地享用残肤剩肉。 50天之后 干枯 剩下的缓慢腐烂,毛发也不能幸免,最后 只剩下枯骨。 8 、性的终结 有关性终结的传闻或许为时过早。至今它仍好好的,此外从生物本性上讲我们生来就需要它。但是当提到受孕,它便不是唯一的选择了。无性生殖已越来越普通了。 去年,研究人员利用人体皮肤细胞培育出了人类精子和卵子的前体细胞。出于伦理上的考虑,研究人员没有将这些细胞诱导成为全能的精子和卵子。但这项应用在小鼠身上实现了,据报道中国的一个研究小组用干细胞来源的精子培育出了健康小鼠。 如果这项技术能在人类中安全地重复运用,将会发生什么?这对不孕症将是一种彻底治疗,英国谢菲尔德大学 艾伦·佩西( Allan Pa cey )说。这也意味着同性夫妇不需要捐赠者的帮助便可怀孕。 如果我们可以利用女性的干细胞生成精子,男性的干细胞生产卵子的话,这甚至提升了单性生殖的希望。这样后代便不是相关个体的克隆,因为每次产生的性细胞 DNA 都会“重新洗牌”。即便如此,这也不是好消息,佩西说。因为自我繁殖与近亲繁殖类似,它把后代可获得的遗传多样性降低了一半。 无性生殖也吸引了那些可以自然怀孕的人,因为性细胞产生时 DNA 的混合会发生问题。每年数以百万计的婴儿由于基因缺陷天生残疾。更多的儿童由于基因变异更容易患上严重疾病。 在将胚胎移植到子宫之前,准父母可以拥有已进行过基因缺陷筛查的体外胚胎。使用干细胞可以更容易产生大量卵子,这些卵子依次进行植入前的检测,从而获得更合适的。 但是这种应用是否会被允许?佩西考虑到破坏胚胎会受到强烈反对,因此猜测不会。 加州斯坦福大学法律和生物科学中心主任,《性的终结和人类生殖的未来》 一书的作者亨利·格里利( Henry Greel y )对此持不同意见。他预测干细胞将首先用于帮助那些无法产生精子和卵子的人。一旦获得了允许,格里利说,别的应用就会接踵而至,特别在美国,那里任何获得批准的医疗产品的标签外使用都是允许的。 同辈的压力甚至可能说服自然怀孕的人们,这是不负责的,只会导致生育诊所恳求我们“拥有最好的孩子”而使其获得利益。格里利说,这将会改变人类,人们需要注意这一问题了。 9 、经济增长的终结 如果经济萎缩或疲软,你就麻烦了。你希望 GDP 变大还要持续增长,它是一个国家经济活力的重要标志。表面上看,对经济增长的痴迷无可厚非。一块更大的蛋糕意味着更多分享, GDP 的进一步增长会落入到一个永无止境的良性循环中。是这样吗? 经济增长有其自然极限的思想首次引起公众关注是在 1972 年,因为罗马俱乐部思想库的一份《增长的极限》的报告。它声称早晚有一天,世界经济增长需求的资源会超过地球能提供的。 “但是事情并非如此简单”,牛津大学环境经济学家卡梅隆·海浦伯恩( Cameron Hepburn ) 说。“关于资源耗尽耸人听闻的故事我们已经听了四五十年,它们没有成为现实而且也不会。”他说,资源是有价的,当太多外力使价格上涨时,这种经济燃烧会促使我们去寻找替代方案。 创新是持久的可持续增长的关键。但是创新可能也是有限的资源,位于伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的罗伯特·戈登说,他是《美国增长的起落》的作者。他认为,自工业革命首次阵痛以来,经济增长伴随着持续的技术革命:蒸汽机、电力、内燃机和数字通信。但是现在不容易看清下一次增长从哪里产生。这或许能解释为什么自 1970 年代以来西方经济的 GDP 增长一直走低。 海浦伯恩认为这种观点过分悲观了。他说,“我不认为人类在衰退,部分原因在会计工作, GDP 被定义为经济行为产生的商品和服务总额,它并不是衡量社会中经济增长的合适方式。社会可以发现更好的使商品便宜的途径。”他同时看到了一项潜在的促进生产力大增的创新——廉价的太阳能。 无论如何,没有经济增长的世界是否就糟糕呢?传统的悲观论者认为是。戈登说,经济的零增长会带来政治的两极分化:很少有钱去资助学校和医院,富人和穷人的鸿沟将拉大。自 2008 年金融危机以来,欧洲和美国民粹运动的增长给了我们警示。一些悲观论者甚至目睹了 1930 年代零经济增长伴随着政治动乱引发了世界大战。 前景并不令人悲观,英国吉尔福德萨里大学的提姆·杰克逊( Tim Jackson )说,他是 2009 年出版的《没有增长的繁荣》一书的作者。除了一定水平的物质发展外,我们的幸福并不依赖于生产和消费更多的物资。 在这种观点下,在后增长的世界繁荣并不会缩水:分享型经济会更强调翻新和整修而不是生产新商品,把更多的时间投入到文化活动中,这些是提升价值同时保持社会凝聚力而不需要消耗更多的途径。 这听起来像乌托邦,并需要重新回顾支撑了经济思考达一个世纪或更久的假设。我们或许应该结束更富有者。“无论如何去完成并不是件平凡的事,”杰克逊说,“但是我们可以用较少的钱得到更多快乐。” 10 、冰的终结 上次冰河时代结束于 12000 年前,当时冰层从欧亚大陆和北美撤退。我们现在正受惠于间冰期的温暖,但是地球上仍存有大量的冰。仅南极覆盖的冰层面积就超过美国和印度两国的国土面积,在某些地方厚度接近 5 千米。 或许持续不了多久了。如果我们愚蠢到把所有发现的化石燃料用尽的话,冰河时代将会终结,这是去年(译者注:指 2015 年)一项研究得出的结论。这将会持续数千年,当最后一大块南极冰融化或者滑落到海洋时,全球海平面将会比现在上升 70 米。平均而言,就是如此。 不过在南极和格陵兰地区,海平面会下降。因为水上冰块的缩减会比过去产生较小的引力。当冰全部融化后,陆地将会缓慢上升。 冰的消融对北极熊是个坏消息,不过也有受益者。植物、动物和人类可以进驻了。如今格陵兰岛是一块白色的贫瘠之地,只有在海岸有一些绿地,最终整个岛将变绿。还有更惊奇的变化,它便是极点。当格陵兰岛的冰层消失后,地轴便会指向该岛。地球的旋转会轻微减慢,这是因为赤道海平面的上升就像一个自旋的舞者张开双臂而降低转速。这听起来充满戏剧性,不过没什么严重后果,宾夕法尼亚州立大学帕克分校的理查德·阿利说。 海平面的上升并不如此。从太空俯视,这些改变并不剧烈。确实一些大块的陆地将消失于碧波之下,其中包括弗罗里达、孟加拉、荷兰、丹麦、英格兰东部和中国一大块。不过在绝大多数地区,只有沿海相对较窄的区域会淹没。 将消失的陆地几乎拥有世界三分之一的现有人口,那里有人类建设的最大城市。威尼斯、伦敦、纽约、上海、悉尼以及更多的城市会部分或全部消失在这场只能想象的、缓慢到来的大灾难中。 这恐怕不是第一次人类被迫撤退。在上次冰河时代末,海洋吞没了世界范围的大量滨海平原。比如道格兰,它曾经连接着英国和欧洲大陆,但是现在淹没在北海了。 正像当初道格兰的情境,如今沿海大城市的居民毫无疑问会移居他处。或许有一天南极地区会成为那些宏伟大都市居民的归宿,在那里建造的城市就像 10000 年前那些居民建造的那样原始。 11、银河系的终结 作为漂浮在夜色之海中的一抹光带,银河看上去非常稳定。的确,它和环绕其周围的宇宙一样古老。但是正如引力创造了我们称之为家园的星系一样,引力也决定了其命运:银河在与邻近的仙女座的“慢舞”中死去。 仙女座,也称为螺旋状星系 M31 ,以每小时 360 千米的速度直奔我们而来。幸运的是,它距我们有 250 万光年之遥,在未来 4 百万年内它不会与银河系相撞。 天文学家知道仙女座的靠近已经近一个世纪了,但是对其轨迹的测量不足以精确到告诉我们的星系是会“受伤”还是遭到“撞击”。现在答案明了了。位于马里兰州巴尔的摩的约翰霍普金斯大学的托尼·索恩( Tony Sohn )说,“我们的测量表明它们的相遇将是一次迎面碰撞”。他利用了哈勃望远镜的数据,在三维运动上追踪了仙女座的轨迹。 碰撞本身会持续 25 亿年。起初仙女座在夜空中若隐若现,可能更亮一些。然后,两星系中的数千亿的的恒星、巨大的气体云和暗物质旋转和撞击。新星体产生的区域将会点燃,它们每一个都会持续几千年。 当这两个星系融合成一个更大星系时,有时称之为 Milkomed (注:这是银河系和仙女座星系两个词合成的一个新词),它们可能彼此穿越许多次。索恩说,但是星系中的恒星和行星不大可能彼此相撞,因为银河系中恒星的平均距离是 4 光年,这为仙女座星系中的恒星和行星顺畅穿过留下了足够空间。索恩说,无论你是否相信,最初的碰撞对太阳系都不影响,尽管这种侥幸可能会影响到引力 和行星轨道。 当“融合”完成后, MIlkomeda 或许就像椭圆星系一样稳定下来,一个在夜空中漫射光芒的巨球。银河合并完成后,在无尽的夜空中将成为一条稍微大些的光带。 12 、智人的终结 我们人类是一支成功的群体。没有其他物种可以主宰自己的命运或形成我们这样完整的环境。如此,我们便可以避开许多促使我们进化的选择压力。但是智人在过去几千年比过去进化得更快,并且将持续如此。那么我们智人的命运将会如何? 预言我们未来的进化比较复杂:很难知道会出现怎样的遗传特性,以及其中哪些会起作用。虽然如此,科学家开始通过研究健康和生殖趋势以考量进化的可能性。 比如一个由耶鲁大学   斯蒂芬 ·   斯特恩( Stephen Stearns )领导的小组发现,过去 60 多年来,在美国马萨诸塞州弗雷明汉镇( Framingham )相对矮胖的妇女比具有相反特征的妇女拥有更多的孩子。他们同时发现这些身体特征可以遗传给她们的女儿,表明自然选择依然在人类中起作用。很难说是什么选择了这些特征,但是我们可以预期,平均而言西方国家的妇女将变得有些矮胖。 更激进的是,我们已开始主导我们的进化了。依靠塑造我们的环境和文化,无意中我们便会使基因产生可遗传的变化。但是如果复杂的基因编辑技术使得可以在精子和卵子中实施全基因组工程的话,我们将会比以往拥有更大的自主权,我们可以选择哪些特征遗传给下一代。 很可能我们的整个计划会缩短,通过核毁灭、无法控制的气候改变或者别的灾难。不过在大多数情况下,至少一些智人会幸存下来,或许被迫撤到一些偏远的避难场所。对 70 亿个体紧密相连的物种而言,由于不同的生态环境我们将变得支离破碎,每一个群体都受其环境压力的影响。 这些是有利于新的不同物种产生的环境, 位于纽约的美国自然史博物馆古人类学家伊恩·塔特萨尔( Ian Tattersall )说。如果那些种群足够小,随着时间的推移,有利的随机突变便可能融入到幸存智人的基因组中。随着遗传特性的积累,人口便出现了分化。 最终,举例而言,加拿大北极地区的人们适应了环境的挑战而具有了新的特征。同时在澳大利亚,人们以完全不同的方式适应了新的环境。最后,一个群体的成员不再能与另外群体的成员繁殖生育——这是新物种产生的关键特征之一。 如果那些新人类再次接触的话,一定会爆发战争。塔特萨尔说,“我们很可能处在这样的境遇,非常像上次冰河期的末期。现代人已经遍布全球,对抗其他人种并消灭他们。”因此历史可以重演,就像过去我们战胜的那些物种一样,我们所有征服的物种终会被迫灭绝。 产生新人类是一个缓慢的过程。哈佛大学研究人类进化的戴维·皮尔比姆( David Pilbeam )说,它可能持续数万年,如果不是数百万年的话,这将使这一物种形成变得几无可能。不考虑世界末日情景的话,除非人类失去探索的冲动,彼此隔离的人类在新人类出现之前可能会相遇并繁衍后代。 最后,智人可能会在别的星球开拓殖民地,从而为新物种的产生提供足够长的隔离时间。因此如果会产生新人类的话,他们将是外太空新奇世界的奇异环境造就的产物。 13 、宇宙的终结 吞噬、崩塌、解体还是冻结?所有的一切结局都依赖于暗能量的神秘特性,或许不是…… 大冻结 在 1990 年代,对遥远超新星的观测揭示了宇宙在过去数十亿年来一直在加速膨胀。“暗能量”是加速膨胀的根源,但没人知道它究竟是怎么回事。如果一切不改变的话,像大多数宇宙学家预言的那样,宇宙“气球”持续膨胀最终变得非常稀薄以至于星系、星体甚至微粒都不再接触,甚至彼此消失在“视野”之外。新的星体不再产生,既有的恒星将燃烧殆尽。因此随着宇宙的温度会跌至绝对零度,死寂的宇宙终将消失在寒冷、黑暗的“啜泣”中。 大解体 暗能量使宇宙数十亿年来“分裂”如此,很可能越来越严重。如此的话,宇宙注定面临一个比冻结更离奇的命运。“暴虐”的暗能量将会逐渐撕裂星系与星体,最终甚至撕裂时空本身。最近的计算预计最早的“大解体”将会发生在 28 亿年之后,在太阳烧尽之前。不过,大多数宇宙学家认为太阳系是安全的。即使大解体要发生的话,最大可能也会在数十亿年之后。 大崩塌 如果无论什么原因暗能量变弱,引力将最终改变宇宙幽灵般的厄运,从而走上它途。宇宙再次开始塌缩,恢复到其最初点状无限致密的状态。大爆炸宇宙将与大崩塌伴生。尽管这对宇宙中所有能事物都是坏消息,但其对宇宙本身并不是坏消息:一些宇宙模型认为,(大崩塌引发的)“大反弹”将会创生另一个宇宙,从而开始新的循环。 大吞噬 很可能存在干扰,会改变宇宙的结局。希格斯玻色子是一种赋予其他基本粒子质量的粒子,在某种情况下保持了宇宙的稳态。但是 2012 年欧洲核子中心( CERN )发现的希格斯玻色子是奇异的光,表明宇宙处于一种不稳固的“假真空”状态,濒临毁灭。任何时候的量子涨落都会产生一个真空泡。这种情况下,宇宙将会从内向外以光速“吞噬”自己,其速度远超我们的想象。
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可能改变世界的13个“终结”(上)
热度 10 Einstein 2017-3-27 09:19
按:去年年底应《科学画报》杂志 之邀,作为第一译者翻译了英国《新科学家》2016年6月4日刊中的 This is The End (终结)一文 (版权杂志社已解决) 。刊载在该刊2017年3月新知版,题目作:可能改变世界的13个“终结”。由于整篇文章上万字,故分上、下两部分(今天置6个“终结),贴本博客,以飨读者。感谢《科学画报》徐梅、孙云编辑。图片除《科学画报》封面外,其余来自原文。 今天这6个“终结”的作者依次是: 1 、乔书亚 · 索科尔( Joshua Sokol ) ,科学作家,目前为《科学》、《天文学》等杂志撰稿。 2 、麦格雷戈·坎贝尔( MacGregor Campbell ),科学作家,目前为《新科学家》的通讯记者。 3 、黛博拉·麦肯齐( Debora Mackenzie ),《新科学家》科学记者。 4 、安迪 · 里奇韦( Andy Ridgway ),西英格兰大学高级讲师,《新科学家》实习记者。 5 、琳达·格迪斯( Linda Geddes ),自由新闻记者,曾在《新科学家》供职 9 年。 6 、约翰·霍根( John Horgan ) ,科学记者,美国史蒂文森理工学院科学写作中心主任。 终 结 史晓雷、张钫 / 译 一切终将成为历史。然而,所有这些我们认为理所当然的事情,如何、为何又在何时而终止呢?接下来又会发生什么?从个体的到宇宙的,从可以避免的到避之不及的,在本专辑中,我们探讨 13 个将改变世界的“终结”。 1 、太阳系的终结 我们的恒星并非一定像超新星一样爆炸,将其行星抛至太空。它只是没有足够的质量。然而,它燃烧自身的氢可以持续到 60 亿年后,那时太阳系中心热等离子体巨球将会惊人地膨胀,变得异常明亮,将永远改变我们的宇宙“邻邦”。 像大多数恒星一样,太阳是一颗主序星:在其核心通过将氢转为氦的核聚变产生能量。一旦所有的氢消耗殆尽,核心外层的氢将被点燃,产生的额外热量将克服阻止太阳膨胀的引力。 其结果便是红巨星:一个膨胀的太阳,比现在要明亮数千倍,其外层将吞噬最靠近的行星。在最亮时,它的半径会延伸到比现在地球的轨道还略长。 不过,我们的蓝色星球可能会躲过这一劫。随着太阳膨胀,它将会失去三分之一的质量, 向外产生巨大的电子流风暴。同时伴随着引力的拖拽,使彗星、小行星带和行星迁移到更远的轨道。 对最靠近的几颗行星而言,这是一场与时间的竞赛。“当太阳膨胀时,水星、金星和地球将竞相逃离太阳”,英国考文垂市华威大学的迪米特里·维拉斯( Dimitri Veras )说。水星和金星几乎可以肯定会消失,它们会被吞没在太阳的膨胀的大气中,被潮汐力撕裂。 地球的命运还不确定。在行星向外漂移时,它会被太阳外层的气流拉回。维拉斯说,这会一时势均力敌。不过,任何依附于地球的生命就有麻烦了:拉回地球的气流将灼烧其内部,从而引发全球的火山爆发(见“地球生命的终结”)。 地外行星都会幸存,但是它们的大气层会发生改变或者蒸发。维拉斯说,我们超动力的太阳将给小行星带带来浩劫。当阳光照射小行星带时,它们会旋转得越来越快,很多将会受到离心作用而将自己裂成碎片。奥尔特云,由大量的结冰体松散地结合在太阳系最远的边缘,将会安静地漂移到星际空间。 尚有一线希望:膨胀的迟暮太阳如此明亮,以至于太阳系外围的寒冷地带,包括冥王星所在的柯伊伯带,都会变得适合生命存在。但是这样的机会稍纵即逝。 8 亿年后,作为一个膨胀的红巨星,太阳将会收缩到大约目前大小的 11 倍,然后再次短暂膨胀。最终,其大气层将会吹散,只剩下一个发光的内核,成为一颗白矮星。恒星的余烬将会冷却,最终结晶,让柯伊珀带再次陷入冷寂。 2 、个体的终结 你有你自己的思维,对吧?你有自己的思想,你以自己独特的方式体验着世界。总之,你是一个独特的个体。然而,未来的人类可能不再拥有这样的特权。 如果你相信一些未来学家,技术将使我们之间产生心灵感应。我们会每天生活在一个巨大的大脑网络中,该网络能够直接沟联通传感器和移植物。这个“意识圈”可以激活真正的全球意识——但是,它可能也会抹杀掉个体,永远改变既存现实。 位于西雅图的华盛顿大学的研究人员,已经演示了人类大脑与大脑之间的交互。拉杰什·拉奥( Rajesh Rao )戴上装有嵌入式传感器以检测自己的脑电波,同时安德里亚·斯托科( Andrea Stocco )操纵一种利用目标磁场刺激大脑区域的设备。拉奥通过想象移动自己的手,便能够给斯托科的大脑发送一个信号,从而让他移动手指。 在北卡莱罗纳州达勒姆市的杜克大学,米格尔·尼克列利斯( Miguel Nicolelis )教授和他的同事用大鼠和猴子做了更进一步研究。去年,他们连接了 3 只猴子的大脑,证明灵长类可以使大脑活动同步以控制一只虚拟手臂。 但是从猴子大脑协调一种运动到全球共享意识跨越很大。尼克列利斯说,“你不能改变心智、情绪和记忆”。我们不知道如何测量和编码如此高级的大脑功能。 英国牛津大学人类未来研究所的安德斯·桑德伯格( Anders Sandberg )指出,即使我们能够建立所需真实度的连接,我们仍然面临翻译的问题。他说,“我的思想不能像你的思想那样工作”。创建可以翻译各种概念不同心理表征的软件,可能像创造类人智能一样极具挑战。 可能有一种解决方案。大脑的可塑性使得它能够合并和解释新的感官信息。桑德伯格认为,在合理的技术下,我们可以训练我们的大脑新皮质,即大脑负责意识的区域,以适应来自其他大脑的更复杂的信号,而不是作简单的传感器。 群体意识的生活将会怎样?作为群体的一部分可以感受到快乐和满足,而且群体越大,受益越多。所以加入到全球“意识圈”可能会是深刻且令人着迷的体验。我们可能会共同分享一个新生命降临的喜悦,乘以每天全球降生的 35 万个新生命;我们或许会惊叹在数十亿双手的协作下,如此快地解决了环境问题。 但是,这仍然会有令人沮丧的一面。桑德伯格说,“如果技术有利于好的思想的传播,那么它同样有利于愚蠢想法的传播。”比如,错误的指控就像野火一样激怒我们的共享意识,使暴民统治更加肆无忌惮。 桑德伯格说,先进的神经过滤器能够自动阻止最危险的想法,从而可能可以预防最坏的情况。这同样适用于保护我们的大脑免受大脑黑客的侵袭,甚至试图直接控制我们的思想和欲望。但是,这种过滤器必须评估神经信号的内容以理解人类的思想,这至少可以说是一个极为复杂的任务。 他同时认为,如果这些障碍得以克服,群体意识可能会不同程度得以实施。只要有安全措施,我们局部的个体体验仍然是我们自己的,但我们可以选择转换开关,就像电子游戏一样。我们可以调节来自更高层次——家庭、城市、地区和全球的信号。因此,我们可以以自己的喜好甚至直觉来进行体验。 然而,就像早期的互联网,你将不得不去适应缓冲。神经信号的速度比电脑间的信号更慢。不可避免的延迟乘以数十亿个大脑,群体意识绝对会举棋不定。 即使在遥远的将来,光速也会限制群体意识所为。桑德伯格说,“宇宙尺度的群体意识可能需要数十亿年去思考一个简单想法。” 3 、工业文明的终结 罗马文明、玛雅文化、希腊青铜时代:历史上大凡复杂的社会都灭亡了。我们的工业文明会有不同吗? 或许不会。所有这一切都可归结到复杂性和能量。人们追求繁荣,并寻找由成功带来的问题,社会注定变得越来越复杂,其代价便是“能量”。当他们无法生成足够的“汁液”来维持现有的复杂性和解决新问题时,文明将会崩塌。 我们能够走到今天的这一步,是因为工业革命充分开发利用了现成的优质无烟煤。然后我们利用这些能量来进一步开采较难获取的能源,驱使我们的复杂性达到前所未有的高度。但是除非我们找到一个充足的新来源,否则总有一天在能源问题上我们会“入不敷出”。然后复杂性迅速崩塌:政治和经济机构动荡,生产和贸易缩减,全球供应链中断。技术化为乌有;国家分崩离析;人类大量死亡。 但是仍存希望。除了小而孤立的社会中所有人都会死亡,并非所有的历史崩塌会席卷一切。保留他们足够的技术和机构以重新开始,并且最终会变得更好。 那么我们的子孙后代可否利用这些遗产重建一个新的文明吗? 问题是,这一次可能会一无所剩。“罗马没有核武器”,加州的斯坦福大学伊恩·莫里斯( Ian Morris )说。崩塌的社会将经历权力和财富上的巨大变化,其总是伴随着暴力。他说,“这可能是最终的崩溃。” 全球化也可能产生不同形式的崩溃。当旧的社会消亡,还会有其他的留存下去。加拿大滑铁卢大学的托马斯·霍马迪克逊( Thomas Homer-Dixon )说,“如果我们的全球文明崩塌,将不会有外部资源、资本和知识来重启这一切。” 意大利佛罗伦萨大学的乌戈·巴迪( Ugo Bardi )认为,重建的机会取决于我们能否保持电网的运行。这不仅仅是为了保证照明,更是为了生产工业文明所需的原材料——生产机器的钢铁,制造肥料的碳酸钾,以及用于半导体的硅等等。伴随着易于获取的化石燃料的长期消耗,巴迪计算认为,在崩溃之后我们将很难找到足够的能源去开采以及冶炼我们依赖的材料,除非我们保留了一个运行的电网。 那将意味着我们能够支撑能源供给,但是我们现在就得行动了。形成化石燃料或者核能需要大量预付能源——一旦这一系统崩塌,我们将无法重启这一切。不过,太阳能和风能是免费的,我们只需要维护设备去利用它们。 巴迪计算,如果我们一半的电力来自可再生能源,电网就能够产生足够的能源来维持我们生存,更关键的是,通过危机其自身就可以完全摧毁我们现有的体系。但是我们需要在拥有硅和文明秩序时建设它,并且需要在可再生资源上投入当前水平的 50 倍。 巴迪认为,“如果不这么做,我们就没有足够的无烟煤去重启电力,或者再次发起工业革命。因此,这将退回到农业社会:简单的工具和漆黑的夜晚。”而且,气候的不稳定可能还会妨碍农业,只剩下狩猎和采集。 霍马迪克逊认为,做什么都比维持现有的关键制度更好,但是在严重的气候变化和冲突下这是不可能的。当一切安定下来,我们所有的记录都随之而去,即使硬盘也会在一或两个世纪后丧失功能。 一旦认为忘掉那些文明将会衰退的念头我们将活得更好,你就再想一想吧:社会越是原始,人类越暴力。崩溃不会使得我们重返伊甸园。是安装太阳能电池的时候了。 4 、地球生命的终结 当谈到什么可以彻底摧毁地球上所有生命时,小行星和彗星是最可能的肇事者。如果不是它们,膨胀的太阳将是(见“太阳系的终结”)。 西雅图华盛顿大学的彼得·沃德( Peter Ward )认为,短期内最大的威胁来自彗星。他说,彗星的撞击速度是小行星的 3 倍,因此它们的撞击力度更大。“海尔 - 波普彗星的直径达到 50 千米。一旦撞击地球,地球上的生命将会毁于一旦。” 海尔 - 波普彗星撞击释放的能量将会使海洋沸腾、岩石汽化。地球的表面将得到“彻底消毒”。唯一可能的避难所位于地球的深处,那里是顽强的细菌和古细菌的家园。如果生命有幸在那儿存活下来,也许最终可以再使地表充满生机。 但是也许永远也不会有这样重生的机会。沃德说,“有人认为地球深处微生物圈无法存活下去,因为如果地球表面的生态系统消失殆尽,它们所需的营养迟早也会消失。” 所以,如果地球上的生命消失了,还可以重新开始吗?德克萨斯州休斯顿月球和行星研究所的戴维·克林( David Kring )说,“你可以认为它发生过一次,因此很可能再次发生。但是很难说,因为严格地说,我们不知道从一个非生命世界到生命世界会经历什么阶段。” 有一件事是肯定的:灭绝后的地球环境比第一次更好。氨基酸和其他生命分子构建单位依然存在。太阳比生命刚出现时亮了 30% ,这肯定可以产生液态水。 如果生命真的再次出现,它也许并不是我们所熟知的形式。进化生物学家史蒂芬·简·古尔德( Stephen Jay Gould )曾有著名的论断:如果生命重新开始,那它一定不会以同样的方式演化。“可以确定的是生命的本质,即使在同一星球上重新演化,也会截然不同”,克林说。 最终,地球上的生命在劫难逃。我们的太阳最终会变得十分炙热,以至于杀死所有植物。更高的温度也意味着更多的降雨,这加速了硅酸盐岩石的风化,进而从空气中吸收更多的二氧化碳。结果光合作用将无法进行,这会引发一连串的灭绝,从大型哺乳动物开始,以最顽强的微生物终结。 当环境短暂改善时,生命也可能偶尔重启。但终归有一天,超动力太阳将无法产生 维持生命的环境。从那时起,生命将一去不复返了。 5 、疾病的终结 医学的终极目标是没有疾病的世界。这听起来完美,但是我们是否应该对此希望保持谨慎?消灭传染病仍然是一个遥远的愿景,尤其是像非典、艾滋病、埃博拉和寨卡病毒等新型“敌人”不断涌现。但是让我们假设目前已完成了这一任务。同样,让我们想象,基因编辑得以成功应用,终结了遗传性疾病。 很多人会比现在活得更久。但是每个人都会因为某种原因而死去。对于百岁老人的尸体解剖显示,人过了 110 岁后,会有斑状物质积累在心脏等器官上,这是造成超过 70% 的人死亡的原因。即使我们将其描述为“自然原因”,这仍然算作疾病,位于加州山景城森斯研究基金会首席科学官奥布里·德·格雷( Aubrey de Grey )如是说。这是一家致力于对抗衰老的慈善机构。 如果干细胞疗法和组织工程能够兑现它们的诺言,那么这些问题可能就会消除。但是这样又会产生新的挑战——尤其是我们有限的地球不得不去维持呈爆炸式增长的与死亡抗争的“老人”。 可能也并非如此。芝加哥大学人口老龄化与经济研究中心的列尼德·加夫里洛夫( Leonid Gavrilov )模拟了在瑞典如果与年龄相关的疾病消失后会发生什么。假设当人的寿命到 60 岁时,死亡率就停滞上涨,中位预期寿命为男性 134 岁,女性 180 岁。这便意味着,在本世纪,瑞典的人口将从 910 万上升到 1110 万,只增长了 22% 。 而问题在于这些计算都基于两个假设:每对夫妻都生育不超过两个孩子,并且女性在 50 岁前就停止生育。第一个假设对世界大多数地区并不真实,卵子捐赠和试管婴儿已经打破了第二个假设(见“性的终结”)。因此,没有疾病的世界,其人口还可能会螺旋式上升以至最后失控。 然后,可能就不得不考虑激进的解决办法。自杀和安乐死也许更容易接受。也许人们将不得不牺牲孩子的权利,以换取延长寿命的技术。幸运的是,我们不会像 1976 年上映的电影《逃离地下天堂》中描述的一样,通过代际清除的方式而灭亡。在这部电影中,通过“年轻一代”杀死超过 30 岁的人来阻止人口爆炸式增长。 但是如果这恐怖的场景一旦实现,只可能是老人杀死年轻人,英国曼彻斯特大学科学、伦理和创新研究所主任约翰·哈里斯( John Harris )说。老人往往拥有位高权重的职位。 好消息是疾病不可能突然终结,这给了我们适应的时间。此外,考虑下它的好处。在开发一种有效疫苗之前,每年天花使数以百万计的人丧生。肺结核、疟疾、艾滋病和癌症,还再继续让更多的人致命。还有经济方面:在最贫穷的国家如果人们活到成年并保持健康,该国在减缓极度贫困方面则长路漫漫。 哈里斯说,“如果你认为所有不幸和苦难都是由疾病和早逝引起的,你怎么能否认消除它们是一件功德无量的事情呢?但是,这将是我们必须去学会管理的一桩好事。” 6 、科学的终结 20 年前,我断言最纯正和最庄严的科学——在理解宇宙和我们的地位方面的探索,正在终结。科学家不会产生像自然选择、遗传密码、量子力学、相对论或大爆炸一样令人震惊的科学发现了。 是的,他们仍然会延续、完善和运用他们的知识,但是他们不会发现任何能推动现实图景深刻变革的东西了;他们也不会解决既有的深奥之谜。为什么(宇宙中)有什么而不是一无所有?地球上的生命是如何开始的,它是一次偶然的侥幸吗?物质是如何构成意识的? 自从我的书《科学的终结》 1996 年出版以来,在反驳我令人沮丧的预言方面,科学一无所获。 以物理学为例。希格斯玻色子和引力波的发现证实了量子力学和广义相对论的基本范式。它们的确是伟大的成就,但是它们仍无法根本上改变我们对宇宙的看法。 他们试图在超越我们所知方面孤注一掷,物理学家仍追求弦理论和多重宇宙。但是这些想法就像 20 年前一样缺乏经验证据。事实上,它们也没有产生任何可检验的预言。被这些抱怨所激怒,一些物理学家已开始讨论可证伪性——区分科学与伪科学的最佳标准——是否言过其实了。这不是好迹象。 生物学的境况好一些,有了大量进展,从克隆、人类基因组计划到 CRISPR (一种强大的基因编辑技术)。但是所有这些都在以 DNA 为基础的遗传学和新达尔文主义范畴内,没什么新启发。 在所有领域,神经系统科学最有希望获得颠覆性突破。试想如果研究人员能令人信服地展示细菌或者苹果手机具有意识或者自由意志。那将有多大的颠覆性! 美国和欧洲投入巨资于“巨脑”研究项目。但是精神与身体状态如何关联(即著名的身心问题)这样棘手的问题,如今和 17 世纪笛卡尔提出时一样困惑。一些研究者非常绝望,以至于开始从佛教——一种有 2500 年历史的宗教——寻求灵感。 那么是不是说科学家开始接受我关于“科学终结”的观点了?没有。现在绝大多数像 20 年前一样激烈反对。但是他们并不是提出理性的论证,通常只是声称他们对科学进步的信任并嘲讽任何所谓的极限。 我一切还好,因为自从我在工程学院任教以来,我的观点有了进展。当我的学生像许多人一样反对我时,我很释然。我说,一起努力吧,证明我错了。如果他们中有人能破解神经编码或者发现了地外生命,这将开启科学的全新时代,那么我非常乐意承认错了。我一定欣喜若狂。
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量子力学中的平行宇宙
热度 28 陈学雷 2017-3-14 23:38
2005年, Science杂志曾列出了125个重要的科学问题,《科学通报》广邀国内专家,就这些问题写出综述解读,我也被邀请撰写了其中的“宇宙是否是唯一的”,前不久已发表在《科学通报》上。我本来写的时候是按科普写的,编辑却希望按论文的格式发表,因此后来又做了些形式上的修改,但本质上这一文章仍是普及性的。恰在此时,《赛先生》微信公众号举行了“2017科普创作协同行动”活动,由读者投票选出了最感兴趣的一些选题,并公开征集解答创作。其中,“平行宇宙”是一个得票较多的选题,于是我在《科学通报》文章的基础上做了一些小修改,以回答“平行宇宙”问题。下面我贴出其中的第一篇,是关于量子力学中的平行宇宙的,已由《赛先生》于2013年3月13日公开发送(责编:韩琨), 之后还将有介绍暴胀宇宙的,预计下周发表。 量子力学中的平行宇宙 许多科幻电影和小说中,都有平行宇宙出现。在这些电影或小说中,主人公在不同的宇宙中出现,在故事开始时每一个宇宙都差不多,但此后的发展却各不相同。在有些宇宙中,主人公遭受失败甚至丧生,然而在另一些宇宙中却取得成功。甚至,由于某种神奇的、无法解释的机制,主人公从一个宇宙穿越到了另一个宇宙。那么,这些平行宇宙究竟是纯粹的幻想,还是也有一些科学依据? 也许出乎很多人意料的是,平行宇宙的概念确实来自严肃的科学理论——量子力学。 20 世纪 20 年代,为了解释原子物理实验中观测到的微观现象,玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等人建立了量子力学理论。这一理论取代了传统的经典力学理论,成为现代物理学的基石。 然而,尽管量子力学的数学形式理论早已确立,但其中的许多概念与我们日常生活中的直觉如此不同,人们始终对它感到难以完全理解,并且现在仍有各种不同的诠释。这其中一种影响很大但仍有相当争议的解释就是由埃弗里特( Hugh Everett )提出的 多世界诠释( Many World Interpretatio n ) 。 一、量子力学诠释中的疑难问题 要了解什么是多世界诠释以及埃弗雷特为什么要提出这种诠释,我们先来看看量子力学中一些让人们感到困惑的问题。 量子力学中的测不准原理告诉我们,即使已经获得了关于某一系统初始状态最完备的信息,并且我们也知道它将如何演化,我们仍然无法完全准确地预言每一个量子测量实验的结果,而只能给出几率性的预言。 比如,已知一个电子的自旋状态为沿着 z 轴方向 +1/2 ,这已给出了对该电子自旋态的完全描述,沿着 z- 轴的测量我们可以得到确定的结果,但是如果我们现在沿着垂直于 z 轴的 x- 轴进行测量,则不能得到确定的结果,只能预测可能出现的结果是 +1/2 或 -1/2 ,且两种可能性各为一半。又如,我们可以给出一个原子核的波函数,但仍然无法准确预言它将何时衰变,而只能给出它在不同时刻衰变的几率。如何理解这种几率性的结果呢?不同的量子力学诠释给出了不同的回答。 首先,爱因斯坦等人怀疑量子力学并非最后的、完备的理论,爱氏有名言“上帝不会掷骰子”。也许,有某些我们还不知道的未知因素(隐变量)影响最后的结果,只是由于我们不知道这些变量而导致测量的几率结果?但是,越来越多的实验证实,在各种不同的物理体系中,都可以用量子力学的原理对其实验的几率分布给出准确的预言,很难想象这些不同的体系中都隐藏着相同的、我们还不知道的隐变量能刚好给出与量子力学一致的结果。更致命的是,贝尔( John S. Bell )导出了对于纠缠粒子自旋量子测量的贝尔不等式,他发现在这种实验中,基于定域隐变量(也就是符合狭义相对论和实在论)的经典理论无法给出与量子力学相同的结果,而此后进行的实验结果与量子力学完全一致,从而排除了定域隐变量理论的可能性。 虽然量子力学赢得了实验的胜利,但如何解释测量的不确定性,对量子力学也是一个挑战。量子力学中系统的状态是由波函数描述的,而波函数随着时间的演化则由薛定谔方程决定,这种演化是决定论的,就此而言,它和经典力学似乎并无不同。既然如此,在实验中为什么总是存在不确定性呢? 对此,玻尔、海森堡等人发展的哥本哈根诠释是最常见的标准诠释。按照这种诠释,量子力学的测量过程是一种非常特殊的过程,对量子系统的测量瞬间改变了其状态,使波函数由多个可能状态的线性组合瞬间塌缩到观测量算符的一个本征态上,这就是所谓波包塌缩。 哥本哈根诠释认为,这种波包塌缩不是由薛定谔方程主导的幺正演化,而是量子测量过程即量子系统与遵守经典力学的测量仪器的相互作用导致的一种破坏幺正性的特殊演化,在这种演化中可以根据玻恩定则产生几率性的结果。这一诠释有许多让人感到困惑之处,例如薛定谔猫佯谬,维格纳朋友佯谬,爱因斯坦 - 波多尔斯基 - 罗森( EPR )佯谬,: 图片来源:维基百科;创作:Christian Schirm 薛定谔猫佯谬 :当把波函数的概念应用于宏观物体时,似乎会导致一些令人难以理解的结果。例如,薛定谔设想把一只猫、可以杀死猫的毒气装置以及可以触发该装置的放射源放在一起,如果放射源中的原子发生衰变,则会触发毒气装置,猫会被杀死,而如果没有衰变则猫会活着。在观测放射源之前,放射源处在衰变和未衰变的叠加态上,那么相应的,猫也处于“生”和“死”的线性叠加态上,只有当我们观测了放射源,确定了衰变是否发生之后,系统状态才确定下来(波包塌缩了),猫的状态也才变成确定的“活”或“死”。但是,实际上人们看到的猫要么是活的,要么是死的,很难想象这种死活叠加的状态。 维格纳朋友佯谬 :维格纳指出,待测的量子系统与观测者的划分并不是唯一的。在上一例中,我们可以把放射源作为待测量子系统,猫作为观测者;或者把放射源 + 猫作为待测量子系统,把负责照看实验的朋友作为观测者;或者把放射源 + 猫 + 朋友作为待测系统,自己作为观测者,在这几种情况下,发生“测量”和相应的波包塌缩时刻各不相同。这表明,在哥本哈根诠释中波函数不是实体,而且并不仅仅与待测的系统有关,而是也与观测者有关。 EPR 佯谬 :如果两个粒子曾发生相互作用而形成相互关联的量子态,即所谓纠缠态,那么对其中一个粒子的测量不仅导致该粒子的波包塌缩,也会导致另一个的波包瞬间塌缩,无论二者相距多远。乍看起来,这似乎违反了相对论中信息传播速度不能超过光速的原理。不过,按照哥本哈根诠释,波函数并不是实体,而也许应该被视为是观测者对系统的描述,因此不能把这种波包塌缩理解为物理信号的传递。就实验而言,对两个相互远离的纠缠系统进行测量,事后比较总是能得到一致的结果,但由于这种测量结果是随机且无法控制的,因此无法用这种测量结果传递信息。 在这些悖论中,哥本哈根解释虽能自圆其说,但是其付出的代价是,波函数不再是完全客观的存在,而是变成一种依赖于观测者的东西。美国物理学家莫珉( David Mermin ) 曾这样形容这一古怪情况:在没有人看月亮时(量子测量进行之前),月亮并不存在! 另外,从理论完备性的角度看,哥本哈根诠释的一个缺点是它需要预先假设由经典力学描述的物体(测量仪器或观测者)的存在,而不能完全从量子力学本身出发导出其一切结果,这导致其难以应用于量子宇宙学这样原则上没有“观测者”或任何经典物体的情形。 二、量子力学的多世界诠释 正是由于哥本哈根解释中存在的这些问题,埃弗里特提出了一种与哥本哈根诠释完全不同的量子力学诠释,即多世界诠释。 埃弗里特是惠勒( J. A. Wheeler )在普林斯顿大学的学生。惠勒一直主张从物理理论(例如量子力学的薛定谔方程)本身导出其诠释,而不附加人为的假设(例如测量导致的波包塌缩)。 1954 年,玻尔到普林斯顿大学演讲量子力学,引起埃弗里特的思考。他提出了一种新的量子力学诠释,主张不预先假定存在具有特殊地位(服从经典力学)的观测者或测量仪器,待测系统和仪器的整体状态可由一个普适波函数( universal wave function )描述 , 量子测量就是待测系统和仪器之间的相互作用,由整个系统的薛定谔方程决定,相互作用导致二者形成一种关联的(纠缠的)状态,埃弗里特将这种关系称为相对态( relative state )。 埃弗里特(图片来源:维基百科) 在这一理论中,波函数是实体,并没有哥本哈根诠释中的波包塌缩 , 一切演化都是由薛定谔方程决定的。在测量过程结束后,系统仍处在不同态的线性叠加态上,当然也就没有波包塌缩。那么,如何理解我们在一次实验中只能随机地看到某一个值的测量结果呢? 以薛定谔猫实验为例,波函数可以分解为两项之和:粒子衰变 ※ 猫死 + 粒子未衰变 ※ 猫活。埃弗里特主张,相互作用后这两项分裂为不同的分支( branch ),在每一个分支中观测者都只能看到与自己的观测结果一致的世界,而无法看到不同测量结果的世界。也就是说,在一次量子相互作用后,宇宙就会分裂为不同的平行宇宙。在薛定谔猫实验中,真正的波函数确有活猫与死猫的叠加,只不过看到粒子衰变的观测者也看到死猫,看到粒子未衰变的观测者也看到活猫,而都不会看到与自己的测量不一致的状态。 惠勒于 1956 年访问哥本哈根期间,曾试图向玻尔等人解释埃弗里特的新理论,但未能取得成功。他不愿意与玻尔发生冲突,因此坚持要埃弗里特把论文写得比较简洁和抽象,因此这一理论最初并未引起人们的注意。埃弗里特毕业后转入国防研究,但几年后他也访问了哥本哈根,并当面与玻尔进行了讨论,不过玻尔等人在量子力学上的立场早已固化,听不进埃弗里特的话,并认为埃弗里特不懂量子力学,因此未能深入讨论。 实际上,惠勒的另一弟子费曼( Richard Feynman )也曾有过类似的经历:他提出了量子力学的路径积分( path integral) 形式。经典力学中粒子运动路径是唯一的,它使作用量取极值。而费曼提出,在量子力学中粒子的运动会通过无限多种不同的可能路径,每一路径都有一个相应的几率振幅,其相位由沿该路径的作用量给出。由于不同路径产生的作用量各不相同,这导致几率振幅的相位因子快速变化,最后大部分路径上相邻路径对几率振幅的贡献几乎抵消,但在经典路径处,由于其作用量取极值,几率幅相位变化不大,可以相干地叠加在一起,从而得到较大的几率,因此系统就好像按经典力学的规律运动,这为描述从量子到经典的过渡提供了一种表述。但是,当费曼试图向玻尔解释这一想法时,玻尔一听就反驳说,在量子力学中没有“粒子路径”这种概念。 总之,在一段时间里埃弗里特的理论几乎无人了解。直到几年之后,惠勒学派另一位学者、研究量子宇宙学理论的德维特( Bryce Seligman De Witt )认为多世界理论非常重要而却默默无闻,感叹“这是世界上保守最好的秘密”。他撰文介绍了埃弗里特的论文,将该理论称之为量子力学的多世界诠释,并编写了包括埃弗里特论文在内的《量子力学多世界诠释》一书。渐渐地,多世界理论终于变得广为人知,最后成为许多科幻小说和电影的题材。 根据该诠释,宇宙中无时不在发生的各种相互作用都相当于量子测量,这使世界迅速分裂成难以想象的巨大数量的各种可能分支,每一分支中发生的情况各不相同。例如,在这一世界中,此刻笔者正在撰写此文,而在另一个可能世界里,笔者并未撰写此文。在更多的其它可能世界里,也许根本没有笔者这个人,甚至根本没有人类乃至地球。这听上去极为疯狂,但逻辑上是完全自洽的。 细心的读者也许会问,在经典力学的世界里,比方说当我们抛一下硬币时,有一半可能硬币朝上,一半可能硬币朝下,那么世界是否就此分裂为两个平行的宇宙呢? 我们可以说,这两种情况是两种可能的宇宙。不过,在经典世界里分裂并不会发生,因为经典力学世界是决定论的,概率仅仅表明我们无法预知哪种情况会发生 -- 即使在经典力学世界里,由于我们不能精确地测量初始条件、不能精确地计算,或者由于系统处在对初始条件极其敏感的混沌态,我们有时无法给出准确预言,但理论上其演化仍然是确定的。 当我们抛出硬币时,宇宙总会选择其中一个可能性。 然而,按照埃弗里特理论,在量子力学中,却是每一种可能性都被选上了。 三、问题与讨论 不过,对于量子实验中看到的几率现象在多世界理论中如何解释,还是存在疑问和争议——既然每种可能性都实现了,又如何谈到几率?这个几率来自我们究竟是众多可能世界中的哪一个,这是随机的。 通常,我们用量子力学可以计算在实验中各种结果发生的几率,这由波函数绝对值的平方给出,这就是所谓玻恩规则。埃弗里特试图从量子力学的数学形式本身导出或者证明通常量子力学中作为基本假定的玻恩规则,也就是说,考虑重复的实验,其不同的实验结果在所有多世界中的分布,埃弗里特发现如果加上一些假设,可以得到玻恩规则。但德维特和他的学生 Neil Graham 对这一证明并不满意。他们给出了自己的证明,而之后也不断有人试图改进或者提出新的证明,但这些证明一直存在争议,也有疑难之处。 多世界诠释现在已是量子力学的主流诠释之一。不过,很多人还是觉得这种诠释难以接受。在多世界诠释中,每一次微小的相互作用都会产生数量巨大、相差无几的平行宇宙,这不免令人觉得古怪。 不过,埃弗里特最初提出的一些观点后来得到了广泛的认同,例如,应该尽可能从量子力学数学形式自身导出其诠释,测量仪器和测量过程应该完全可以用量子力学描述而无需专门引入服从经典力学的测量仪器,等等。后来 Zurek 等人发展的退相干( decoherence )理论通过系统与环境的相互作用解释从量子态到经典态的转变,这样至少部分地可以用量子力学的幺正演化解释“波包塌缩”。 上世纪 80 年代,盖尔曼( Gell-Mann )、哈特尔( Hartle )、 Griffith 、 Omnes 等人发展了相容历史( consistent history) 诠释以描述量子测量过程。在 Omnes 看来,相容历史诠释已经汲取了埃弗里特思想的精华,用退相干理论重新解释波包塌缩,这样就解决了哥本哈根诠释中原来存在的主要问题——薛定谔猫问题,没有必要再把平行宇宙当作真实的存在。 另一方面,对于那些愿意接受多世界诠释的人来说,也存在如何理解所谓的“多个世界”的问题。在多世界诠释中,对应每个不同的测量结果都存在一个相应的分支。由于退相干,这些不同的分支的因果演化几乎是独立的,也正是在这个意义上,这些分支被称为平行的世界或宇宙。 但如果有人要问,这些平行宇宙是否“真的存在”?那我们要指出,“存在”一词本身就有很多不同的意义。比如,我们可以说,“柏拉图这个人是存在的”,也可以说,“平方值等于 2 的数是存在的”,但显然,这两种“存在”的意义各不相同。 如果我们自己在某一个宇宙中,平常所说的一切“存在 都是在这一宇宙中的存在,那么我们是否可以说多世界是“实际存在”的呢?这种“存在”的本体论意义是什么?物理学家选择把这样的问题留给哲学家去考虑。
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量子宇宙的真实(174)-宇宙的进化
forecast 2017-3-7 16:26
在密码场的时空体系中,宇宙起源于某一时刻之前的原始混沌结构。基于密码场方程的时间路径的信息展开,我们发现。。。。。。 量子宇宙的真实174.pdf
个人分类: 密码场|2074 次阅读|0 个评论
棒球大小能轻易摧毁飞船的太空垃圾,我国曾一次造了几千个
beckzl 2017-3-1 20:28
   前段时间,印度成功通过运载火箭一次性发射104颗卫星,即所谓的 “一箭104星” ,大幅度超越中、美,甚至把最爱大力出奇迹的俄罗斯都比下去了,不仅印度媒体毫不谦虚地称其为“创纪录的惊人壮举”,国内也纷纷惊叹“阿三又开挂了”。    不过国外媒体可没有这么客气,马上就有航天专家指出,印度此举在试图挣大钱的同时,也对制造太空垃圾做出了巨大的贡献。    印度这此航天任务送上天的卫星多是寿命短的小型卫星,不久的将来,这些卫星将会成为各自轨道上的“尸体”,光荣加入太空垃圾大军。 印度此次发射的104颗卫星中有88颗都是这种烤面包机大小的    不过,论太空垃圾的制造能力,印度三哥还是欠点火候。早在2007年,中国就闷声发大财,在西昌偷偷发射了一枚开拓者1号系列火箭,并没有对外提及火箭的用途。    火箭携带着动能弹头,在865公里的轨道上击毁了1999年发射上空的退役气象卫星风云一号C。估计产生了 2300 件以上(2007年12月13日的数据显示)的可被追踪的(尺寸大于高尔夫球)、 35000 多片大于1厘米的和 100多万 个大于1毫米的太空垃圾, 成为历史上产生太空垃圾的数目最多的单次事件。 五芒星 处 的 激增正是因为07年反卫星事件,五边形处为09年的卫星相撞事件    各国发言人谴责中国发展太空武器的同时,太空垃圾也渐渐走进了公众的视野。科学界关于太空垃圾过多的担忧一直都没有少过。    自1957年前苏联发射了第一颗人造卫星史波尼克1号以来,人类已经执行了超过4000次的发射任务,也把很多的废弃物件带上了太空,虽然他们大多数都坠入了大气层燃烧殆尽,但仍有超过 4500吨 的太空垃圾残留在轨道上。    其实,在人类走出地球后的蛮长一段时间里,都没有太空垃圾这一概念的。最早提出太空垃圾这概念的是一些防空部队的值班人员,一些专门监控宇宙空间的部门常常被这些不明物体弄得困惑不已。    甚至有某个气象台曾以为发现了仙英座附近的星体爆炸,后来才搞清楚那不过是一颗废弃人造卫星在阳光下反射的效果。人类这才知道,原来我们在太空抛弃的那些东西已经这么多了。    这些太空垃圾们的身世也是充满着传奇,目前最长寿的太空垃圾是苏美争霸时期发射的人造卫星,已经差不多60岁了。 世界第一颗人造卫星Sputnik-1    除了这些正常弃用或者损毁产生的太空垃圾外,还有一些让人哭笑不得。1965年,美国双子星4号的驾驶员,也是美国第一个太空行走的宇航员,大意遗失了一只手套,这只手套以每秒7公里多的速度飘了20多年,荣获“最致命手套”的称号。    无独有偶,1982年前苏联宇航员列勃捷夫执行太空行走的任务,他打开减压舱的一瞬间,他同事遗留在舱里的螺栓、垫圈还有一支铅笔都被吸出到太空,成为了游荡的致命垃圾。    除了这些遗弃物,美国竟然还曾经主动在太空散布大量物体。在冷战时期,远距离的国际通信手段并不多,有线通信主要依靠海底电缆,而无线通信依靠大气电离层的反射作用。 电离层对短波段(频率3兆赫-30兆赫)的无线电波有反射作用,我们熟知的短波无线电广播便是依靠电离层的反射作用发明的。 电离层对电磁波的反射    美国担心有朝一日苏联毛子会破坏掉海底电缆,如果发生了,那国际的通信重担就要由电离层背负了,可是电离层会受诸多的因素影响,十分不稳定。    于是他们想出了一个点子,在近地轨道上人造一个类似电离层的东西,提高通信的质量。 美国于1963年将4亿3000万根铜制的偶极天线散布在3500-3800公里之间的近地轨道上,这些人工的针状天线在地球上空形成了环状的针云。 比头发丝还细的偶极天线,杀伤力也并不小    当初美国联合国大使称这些针会在三年内离开轨道,然而,这些针在卫星通信发展起来后依旧仍有大量残留,偶尔才会有些坠入大气层。    美国因此受到了国际各界批评与指责,苏联的《真理报》甚至称 “美国玷污了宇宙” 。    不少人会认为太空垃圾不过是些慢慢飘在轨道上小东西,就算其它航天器在运行过程中发现有太空垃圾阻挡行进路线,也能很轻易地躲开。再不济直接用肉身去扛,几厘米的小东西最多造成点剐蹭,损伤点漆面,大不了去4S店补个漆。    实际上,若以地球作为参照物来看,这些太空垃圾确实看起来是慢悠悠的样子,不过,用中学物理的知识就能知道,一个物体不管是航天器还是家里的马桶刷,想要环绕地球做匀速圆周运动,就要满足万有引力等于圆周运动的向心力。    所谓的7.9公里每秒的第一宇宙速度即是这个临界值,航天器的飞行速度只有大于第一宇宙速度才能被送上轨道,但稳定运行的航天器其线速度却要小于第一宇宙速度,不然将会脱离地球。    不管是什么物体,它们在轨道上的飞行速度虽不超过第一宇宙速度,但也是几千米每秒这个等级的。 以一个以每秒7千米速度飞行硬币大小(以6克计)的碎片计算,它拥有近15万焦耳的动能,而1发7.62毫米机枪出膛子弹的动能也才约3千焦耳,这还是没有考虑撞击时相对速度的情况,其威力可想而知。    虽然用枪械子弹来衡量太空垃圾有些不准确,但这些超高速的不明物体威力真的不小。目前能被监控的最小碎片也起码是10厘米级的,这种大小的碎片对航天器自然是致命的,但10厘米以下无法监控的碎片对航天器也是不小的威胁。    中国2007年的这次反卫星实验相当于瞬间制造了百万级的太空武器,产生的碎片残骸,将会安逸地在轨道上停留几十年。国际空间站为了躲避这些风云一号C的尸体,不惜多次点火变轨。 风云一号C卫星碎片的分布情况    但即使是这样依旧还有不小的风险,当年美国叱咤风云的航天飞机“挑战者”号与一块直径0.2毫米油漆脱落物相撞,造成舷窗受损,不得不提前返回地球。    很可惜,即便是采取了最保险的措施,国际空间站在2016年3月份还是中招了,同样是遭到毫米级剥落的油漆袭击,国际空间站引以为傲的全景玻璃窗被撞出一个凹痕。 国际空间站受损的玻璃窗    如今太空垃圾的问题愈发的严峻,若不采取措施,日后维护航天器安全所付出的成本也许比发射一颗新的还要高。因此,各国都在想办法解决太空垃圾的问题。正所谓“文明你我他,垃圾送回家”,日本从垃圾的源头入手,在太空也发扬起本国环保的精神。    中岛田铁工所与东北大学计划给卫星配备一个名为“DOM”的脱轨装置,在卫星退休之后,装置会展开一个约1.5米见方的薄膜,原理类似降落伞,能加大稀薄空气的阻力,使卫星在不算长的时间里减速降轨,最终落入大气层烧毁。    在清理太空垃圾上,日本也很有想法。日本在去年末发射的“鹳”6号货运飞船,在完成给国际空间站送货的使命后,伸出了铜和铝制成长达700米的实验器,打算通过电磁效应来让这些太空垃圾减速,最后落入大气层,然而“鹳”可能是出现了什么功能性障碍,试验器没法完全展开,最终自己变成了一个太空垃圾,令人唏嘘。 “鹳”6号货运飞船    作为太空垃圾大国的中国,最近也开始发展太空垃圾清理技术。去年发射的“遨龙一号”装载了一台机械臂,虽然听起来很简单粗暴,但能准确地抓住速度超高的碎片也并不简单。    “遨龙一号”是世界上第一个主动的轨道碎片离轨清除试验项目,让中国在制造太空垃圾和清理太空垃圾两个领域都独领风骚。不过看似环保的行动却被美国认为是发展太空武器,能抓走太空垃圾也能抓走别国的卫星,以此强烈谴责中国,看来世界各地对扫地僧的恐惧都是相同的。 遨龙一号所使用的机械臂    太空垃圾问题其实与工业污染很类似,工业革命带来了严重的大气与水体污染,直到现在我们依旧没有摆脱环境污染的阴影。在太空革命时代我们依旧忽视了对环境的保护,现在回头治理难免困难重重。    先污染再治理的道路似乎也总也逃不开,想想看似乎也并不用太悲观,毕竟雾霾都能防激光武器,那太空垃圾也起码能防个小行星吧。 _____________ 内容为【SME】公众号首发 欢迎关注
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从“球形鸡”到宇宙大尺度结构
热度 11 陈学雷 2017-2-24 23:59
我为《Newton-科学世界》2017年3月期写的卷首语。 有一个物理冷笑话,在流行的美剧《生活大爆炸》中也曾被引用,说是某农场主在养鸡过程中遇到了一些问题,于是他邀请附近大学里的科学家来替他解决问题,大学里的一位物理学家来进行了一番调查,记下许多数据后回去了,过了一段时间,农场主询问物理学家是否已找到了解决方案,物理学家回答说:“是的,我已经解决了问题,但是只适用于真空中的球形鸡!” 在很长一段时间里,宇宙学理论其实很像这个“真空中的球形鸡”,是一个做了极大简化后得出的理论。爱因斯坦提出广义相对论后,我们有了一组描述时空的美妙方程,但要求解这方程组相当困难。从爱因斯坦开始的宇宙学家们于是假定宇宙是均匀的、各向同性的(球形的)。星系红移的哈勃定律提示我们宇宙在膨胀,再进一步假定宇宙中含有若干种粒子成分,比如光子、普通物质,就可以导出宇宙整体演化的弗里德曼方程。进一步思索这种膨胀早期的热力学过程,勒梅特、伽莫夫等就提出了大爆炸宇宙学模型。 但我们明明知道,现实宇宙中物质的分布并非完全均匀,有的地方(比如星系内部)物质密度明显高于另一些地方(比如星系之间的空间)。甚至星系的分布也并非均匀,比如人们很早就发现了一些巨大的星系团 -- 在这些地方许多星系密集地聚集在一起。有些反对标准的宇宙学理论的人就常常以此为借口,批评标准的宇宙学理论。不过,虽然普通人和一些其它领域的学者会认为“真空中的球形鸡”是一个嘲讽理论物理学家过度简化的笑话,但理论物理学家们自己并不这么认为。在他们看来,“真空中的球形鸡”其实未必可笑,它往往正是通向更逼真也更复杂答案之前必须走的第一步,而且有时还能给出惊人准确的结果。假定宇宙均匀各项同性的理论看来就是如此 -- 正是这个理论预言了宇宙微波背景辐射的存在,彭齐亚斯和威尔逊调试天线时意外地探测到了一种“多余的噪声”从而证实这个理论基本的正确性。 但是,宇宙学家们也不能总是满足于真空中的球形鸡,而是迟早要把它放入空气中,加上翅膀、头冠和羽毛。自上世纪 80 年代开始,一系列规模越来越大、范围越来越广的巡天观测开始揭示宇宙在大尺度上分布的不均匀性,其所观测的星系数,从最初的几千个,到现在的几百万乃至几千万个。在这些星系的分布中,也发现了丰富的不同形态,包括连绵延展的星系长城和巨大的星系空洞。 有趣的是,为了理解这些丰富的宇宙地貌是怎样形成的、有怎样的性质,人们同样使用了种种“球形鸡”方法把问题简化。一种思路是微扰理论,在球形鸡的基础上稍稍加上几根羽毛,或者说在均匀膨胀宇宙中增加一点微小的不均匀成分,然后看这不均匀性在引力作用下如何演化 -- 当然它会不断增长,直到不均匀性如此之大以致无法再把它视为微扰为止。另一种思路则是把这些微扰本身当成是球形的或者椭球形的,在宇宙膨胀中它的额外引力导致其膨胀逐渐减慢并逆转为收缩,最后形成球形或椭球形的“晕”,星系最终就在这些晕中形成。通过这两种研究方式,再加上对随机初始条件的数学描述,我们获得了一种对宇宙大尺度结构形成的直觉理解。另一方面,现代的电子数字计算技术也使宇宙学家们可以用蛮力求解非球形的问题 -- 通过数值模拟,研究宇宙大尺度结构形成过程。令人惊讶的是,我们发现这一极其复杂的过程,仍然可以被很好地理解。现在,宇宙大尺度结构的形成理论是宇宙学标准模型的重要组成部分。 对于宇宙大尺度结构的研究仍在进一步深入。宇宙学家们希望通过对宇宙大尺度结构精密地测量,可以进一步揭示神秘的暗物质和暗能量的性质 -- 它们显然会影响大尺度结构形成的过程,也会改变最终大尺度结构的统计性质。另一方面,大尺度结构可能也是我们探索宇宙起源的最终线索。大尺度结构是微小的原初扰动在引力作用下形成的,而这些原初扰动的来源也是宇宙学理论的重要内容。主流的宇宙学理论认为,它们是在宇宙暴胀 -- 一种宇宙极早期极其剧烈的膨胀中由于量子力学测不准原理导致的量子涨落而产生的。少数宇宙学家则提出了一些不同的宇宙起源理论:比如认为宇宙起源于高维时空中“膜”的碰撞。无论如何,深入研究这些大尺度结构的性质,可能是我们追溯宇宙大爆炸之前的唯一手段。
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无量劫运:火劫宇宙和轮回宇宙模式简介
热度 1 warlong 2017-2-12 21:55
无量劫运:火劫宇宙和轮回宇宙模式简介 郑中( Geongs Zhern ) 宋代谢守灏《太上混元老子史略》:“常于无量劫运之端,太初太易之前,肇布玄元,始而生太极 … 至劫终于六合俱消,混沌为一 … 劫历重开 … 凡经无量浩浩之劫,悉如是矣。”东晋跋陀所译《观佛三昧经》:“无日月星宿,亦无昼夜,唯有大冥,谓之火劫。”佛教认为,一世界从成立到毁灭的过程,可分为成、住、坏、空四个时期,称为“四劫”。 古希腊斯多葛学派认为宇宙是一团大火,处于诞生、冷却和重生的永恒轮回之中。哲学家赫拉克利特曰:“宇宙既不是神、也不是人创造的,它过去、现在和将来是一场永恒的活火,按一定规模燃烧,一定规模熄灭。”他认为,火乃诸元素之至精,禀于无形;火既在运动,又使它物运动。尼采在《查拉图斯特拉》一书中再次提到“永恒轮回”思想,其本义是“无限接近存在的不断生成”。东西方古典哲学世界观诸元素中都含有“火”和“水”,但古中国宇宙观更具水性,古希腊的宇宙观更具火性。 根据火劫理论的解释,大爆炸实际上是大回弹( big bounce ),是从前一膨胀世代向当前膨胀世代的过渡。塑造我们宇宙的关键事件发生在回弹之前,而在轮回模式中,宇宙以规则间期发生回弹。故当将轮回宇宙模式中的 Ekpyrotic universe 译为“火劫宇宙”,否则译为“火宇宙”或“焚宇宙”。 概念缘起 Ekpyrotic universe ,火宇宙、火劫宇宙。这是一种解释宇宙大尺度结构起源的早期宇宙学模式。最初在 1998 年由布尔特•沃夫特( BurtOvrut )提出,后在 2001 年由嘉斯廷•考瑞( Justin Khoury )、保尔•斯坦哈特( Paul Steinhardt )和内尔•图若克( Neil Turok )进一步介绍了该模型,但最初的命名是由斯坦哈特根据早期单词 ekpyrosis (古希腊: ἐ κπύρωσις, ekpurōsis, conflagration )而确定。轮回宇宙论( cyclic universe theory )整合了这种模式,提出了一种完整的宇宙学历史,它探究了大爆炸膨胀论模式未解决的基本问题:大爆炸之前发生了什么? 当火宇宙推出时,弦论新思想未能向作者说明改进膨胀论的方式,他们提出一种一起取而代之的方式。斯坦哈特和图若克在听了伯特 ▪ 欧夫特( Burt Ovrut )关于碰撞膜的演讲之后,意识到这种碰撞可导致我们所思考的大爆炸。碰撞产生能量大泄放,并导致我们观测到的膨胀宇宙。膜变起褶皱,但随时间流逝,它们因膨胀变得平直,而物质和能量变得越来越稀薄。碰撞之后,膜运动分开,但最终它们将再次彼此靠近,这样另一次碰撞将发生。宇宙故事的第二幕可能正如我们所演绎的那样,但第一幕可能是完全不同的,惊人的发生在第三幕——这就是可能无限次数的轮回之一。为何这种轮回模式不必“减弱”,也认为宇宙定律可能从一道轮回演变到另一道轮回。所以, 大爆炸不是时间的开始,而是通往无终结的演化反复循环的过去的桥梁,每次伴随发生新物质的创造,新的星系、恒星和行星的形成。 火劫宇宙模式 来源: Discover Magazine ( 2004 ) 基于 M 论的宇宙学模型是内尔 • 图若克和保尔 • 斯坦哈特提出的。在兰德尔 - 桑德儒模型中,我们有一个边界蕴含两类膜的五维宇宙。现在设想将其代替为膜沿体空间的第五维移动。这种思想就是火劫宇宙 的起源,这是一种完全根植于弦 /M 论的模型。特别是,火劫宇宙图景基于五维杂化 M 论,该模型采用 5 维时空进行研究,因为 M 论中是在 11 维时空,而将其六维紧缩入一个与宇宙尺度无关的微隅内。 在该模型中,我们正在设想一种永恒存在的宇宙,但它经历一种循环模式。这种模式开始于一种边界膜特征的初始态,存在于一种平直、虚空而冷却状态中。它们位于第五维空间边界,并且相互平行。如前面提到,在火劫宇宙方案中,膜是可动的,所以它们彼此相对运动并发生碰撞。膜碰撞在文献中叫做火烧( ekpyrosis ) 过程,常称 为“大爆炸”。从膜 碰撞产生的能量创造了膜内物质。在膜碰撞之后,膜相互弹开,并冷却降温。最后它们恢复到冷却的、虚空的、平直的初始态,然后火烧过程再次开始。隐藏在该过程之后的驱动力是纯量场 φ ,它确定了膜间距。这导致宇宙演化先经历缓慢加速膨胀期,接着是减速膨胀期直至收缩期,如此再次触发宇宙的反弹和再热。 这里描述的宇宙图景解决了很多宇宙学谜题,如果它是可信的话。第一,让我们思考膨胀解决的两类主要谜题:均匀性和各向同性。膨胀论通过假设存在一种场在瞬间打开而导致宇宙指数式扩张,从而找到了一种解决该问题的途径(解释了为什么宇宙是均匀而各向同性的)。然而,这种膨胀宇宙图景已被胡乱地作了量化,不得不令人怀疑这种场闪一下就打开、忽然又关闭的理论,这在整个宇宙学历史上难以再看到。所以,火劫宇宙图景不得不提供某种东西。 在火劫宇宙图景中,有两个平直的平行膜,就像两块靠近的完全平坦的金属板一样碰撞。既然膜是平行的,它们沿膜在所有点同时发生碰撞(几乎任何地方,暂不考虑量子理论的干扰)。这种作用增加了宇宙火烧温度。这解释了宇宙为何各向同性以及宇宙微波背景为何均匀 --- 宇宙开始于在所有点发生相同的初始碰撞。 平直疑难可通过将膜的初始条件设置为真空态而得以解决。在真空态中,膜是平直而虚空的,所以没有神秘的物质密度精调以使宇宙变为平直。合理的假设是,真空态中的膜启动,促使它们变得平直。 当然,量子论意味着一切远非描述的那样精确。膜内的量子波动称为膜纹( Brane ripple ) ,导致膜沿第五维运动。这些波动意味着并非膜上每个点在完全相同的瞬间与其它膜发生碰撞。反之,大多将在某段平均时间内发生碰撞,而有一些比平均时间更早发生碰撞,有一些则比平均时间更晚发生碰撞。因此,并非是在绝对一致的温度条件下产生宇宙,碰撞将产生这样一种宇宙:某些区域略低于平均温度(因更早碰撞),而一些区域略高于平均温度(因更晚碰撞)。而这些就是宇宙用来产生大尺度结构(如星系)的种子,量子效应可产生宇宙大尺度结构。这就为宇宙中的极大与极小尺度之间提供了一种联系。 广义相对论 的一个令人讨厌的特征是理论中存 在“奇点 ” ,即曲 率(引力场)和温度发散至无限大的时空点。 “ 大爆炸奇点”就 是这样一个例子。 在火劫模型中,奇性比经典广义相对论 大为减弱。两类膜对面运动,发生碰撞,然后弹开,再返回其初始位置。大爆炸是一种有限高温事件,这不对应无限曲率的奇性。而无需神奇的菲亚特推测的那种诞生全部物质、空间和时间的无限小的点。但当两类膜碰撞时,在 “ 大挤压” ( Big crunch )时存在奇性行为,因为膜之间的额外维消失于碰撞中。在膜分离之后,彼此远离,额外维再次出现。当然,这种模型去掉了广义相对论的多数奇性行为,却难以相信时间和空间永恒存在。最后,实验和观测将以科学的方式确定该图景是否接近真实。 火劫图景回答了宇宙学的另外一个谜题 --- 物质的起源。在膜碰撞中,动能被转化为热或热能。这恰如一辆车发生撞击,车子的动能转化为热。对于膜世界那种情况,热能可通过爱因斯坦关系式 E = mc 2 而创造出物质。 目前火劫图景方案就是所谓的宇宙轮回模式。它认为: • 大爆炸不是时间的起源。 • 宇宙永恒存在,并以膜的反复碰撞运行。 宇宙历史循环经历如下情景: • 两类膜碰撞假设大爆炸在宇宙轮回之间起着过渡作用,并产生了物质和辐射。 • 在热大爆炸期间产生了宇宙大尺度结构。 • 接着是缓慢的加速膨胀期,宇宙冷却而稀释。 火劫图景提供了解释宇宙膨胀的一种候选方案,可解释很多宇宙谜题。令人惊喜的是,还具有可观测检验的特征(至少原则上)。膨胀论预言引力波 是标度不变量( scale invariant ),但这在火劫宇宙模式中,这不是必然结论。 注:此节摘自郑中译《弦论揭秘》。 剃掉多宇宙 火模式和轮回模式的一个关键优势在于,它们不产生多宇宙( multiverse )。这是重要的,因为当量子涨落效应适当地包含在大爆炸膨胀模式( bigbang inflationary model )中时,它们防止宇宙达到宇宙学家们试图解释的均匀性和平直性。反之,膨胀的量子涨落导致宇宙破裂成片块,每块具有可信的物理参量组合。大爆炸膨胀论不能作出清晰的预测,允许有任何结局,乃至我们观测到的参量可能被视为随机概率,是多宇宙(地球存在其中)的特殊片块所导致的产物。多宇宙( multiverse )的大部分区域会具有很不同的参量。 诺贝尔获奖者斯题文 • 温伯格( Steven Weinberg )已提出,如果多宇宙是正确的,那么“为夸克质量的精确值,以及我们在大爆炸中观测到的其它标准模型的常数,寻找一个理性解释的希望就是渺茫的,因为他们的数值就是我们居住其中的多宇宙的特殊部分的偶然事件。” 我们宇宙的参量是一种偶然事件,来源于允许其它可能性的多宇宙理论,这种思想与如下事实难以调和:宇宙在大尺度上是非常简单(均匀而平直)的,基本粒子看起来可用简朴的对称性和相互作用来描述。偶然性概念不能被实验证伪,因为任何未来的实验仍可被视为其它偶然特征。 在火模式和轮回模式中,平滑性和平直性发生在缓慢收缩时期,所以量子涨落不是被膨胀,不能产生多宇宙。结果火模式和轮回模式预测简单的物理参量符合当代实验证据,并没产生多宇宙。这使这些模式有价值,同时易受抨击,因为它们能被实验证伪。 凤凰浴火重生 古印度史诗《罗摩衍那》记载:保护神毗湿奴点燃熊熊烈焰,垂死的凤凰投火自尽,再从灰烬重生飞出美丽辉煌的火凤凰。传说中她是人间幸福的使者,每五百年投火自焚;在经历烈火煎熬的无限痛苦之后,生命和灵魂获得新生,如是轮回,不断升华,臻于完美,此谓涅磐(烈梵),意译为灭度、寂灭、解脱、圆寂,以此寓意不畏痛苦、义无返顾、不断追求、自我超越的执着精神。 杰恩 - 鲁克 • 勒内斯( Jean-LucLehners )和保尔 • 斯坦哈特近期进一步发展了轮回火劫宇宙模式,提出了暗能量扮演着关键角色的“凤凰宇宙”模式。这种新模式加入了暗能量,吸收了多宇宙思想,可以说是古印度火凤凰意象在现代宇宙学中的史诗般复活。 在基于单纯量场(如辐射确定 M 论中的膜间距)的轮回宇宙模式中,实际上整个宇宙经历平滑而平直的火劫时期,回弹,然后进入一个膨胀冷却的新世代。但如果尺度不变的曲率微扰作用是由熵机制( entropic mechanism )产生的,这种稳定演化不可能发生,因为熵机制需要双纯量场(如,辐射粒子和卡丘伸缩子)沿一个不稳定的经典轨迹演化。实际上,压倒一切的宇宙分数不能使之经历火劫时期;无论如何,存在充分大的体积,轮回永远持续,这保证了轮回的暗能量时期延续足够长时间(万亿年量级)。他们研究得到两个重要结果: 暗能量对火劫宇宙演化的新作用,宇宙整体结构根本不同于永恒膨胀的宇宙结构 。 双场轮回宇宙的整体结构示意图:平滑而平直的大区域与已坍缩的停止循环的小区域呈相间分布。较亮的阴影小区将在下一次轮回中变成整个宜居区域。根据杰恩 - 鲁克 • 勒内斯和保尔 • 斯坦哈特。 杰恩 - 鲁克 • 勒内斯和保尔 • 斯坦哈特强调暗能量对凤凰宇宙( phoenix universe )的重要性。以前对轮回宇宙的研究是基于单场的,火劫时期没有不稳定性,暗能量的角色局限在:当辐射粒子在回弹后过量(或膜在碰撞后分离太大),保证轮回解是运动学方程的一个稳定吸引子解。暗能量对于平滑或平直的宇宙来说是不必要的:这只有在火劫收缩期是比较稳妥的。为了期遇吸引子必要条件,仅需二或三倍的暗能量主导。对于凤凰宇宙而言,虽然暗能量扮演着一个新角色:它扩张空间区域,期遇所需条件来完成不稳定的火劫轨迹,并再回弹为一个平滑而平直的宇宙块片,具有几乎标度不变的涨落,这符合天文观测。暗能量分数太小的宇宙块片,会从一次轮回收缩到下一次轮回,不会继续存在。至少以 60 倍于当代膨胀速度的加速膨胀(或 6000 亿年的暗能量时期)的宇宙块片,会在不断轮回中增长,凤凰宇宙永远重生。因此,暗能量被赋予一种新角色,必须满足一个新制约。新制约就是相当的轻量化,但非定量化,通过控制凤凰宇宙的存活或终结,这可作为有助于解释为何当代宇宙的暗能量密度是那么小、但非零的一个判别标准。 理论检测 火劫模式的重要性在于这不是一个无根据的猜测,认为当代观测结果正如大爆炸膨胀模型。在 1920 年代,宇宙学微波背景辐射被发现,而自研究 CMBR 细节以来,在探测我们所居宇宙的宇宙学中起了作用,包括神秘的暗物质和甚至更神秘的暗能量,它导致宇宙加速膨胀的宇宙量子场。 最初的火宇宙模式基于弦论、膜和额外维,但多数当代火劫宇宙和轮回宇宙模式采用了与膨胀模式(量子场演化于普通时空内)相同的物理要素。该理论显示在准确描述我们迄今关于宇宙的了解,取得印象深刻的成功。它预测均匀而平直的宇宙具有热点和冷点的斑图,现在可见于宇宙微波背景( CMB )中,而且已被 WMAP 和普朗克卫星探测所证实。 CMB 的发现最初被认为是大爆炸的标志性检验,但火论和轮回论的提倡者已显示出, CMB 也符合火论和轮回论所设想的大回弹。 然而,火劫模式预测更大得多的贡献来自引力波,这应该对 CMBR 产生影响,导致温度变化的差异,特别是辐射极化差异——引力波应产生 B 模态那样的特征性扭曲斑图。探测 CMB (它产生了极化光波斑图,以 B 模态著名)内的原始引力波,可能最终帮助科学家们在竞争性理论之间作出判别。普朗克卫星有望将足够灵敏探测这种斑图,进而在两种模式之间做出判决(当然,结果可能也不符合这两种模式)。 理论评价 泡尔 J. 斯坦哈特和内尔•图若克作为理论物理学家,以轮回宇宙模式闻名世界。 在 1980 年代早期,阿兰 ▪ 古斯( Alan Guth )介绍了膨胀理论,而斯坦哈特迅速开始研究膨胀的粒子物理特征。图若克在 1983 年完成了他的博士论文,并开始研究粒子物理的宇宙学特征。随着时间流逝,他们二人开始感觉到膨胀未必是宇宙的全部故事——膨胀论看起来需要太多的特设。自从提出膨胀论以来,粒子物理学世界继续前进,弦论及其隐卷维和膜一起来到物理前缘。这些新思想可能有助于解决膨胀问题。 这两位 世界闻名的科学家呈现了一个大胆的宇宙新图景,“从大爆炸理论的雷霆中悄悄溜走。”他们在新书 《无终结的宇宙》中,对大爆炸模型长期存在的问题提供了解答,同时关于宇宙的过去和未来提出一种挑衅性的新观念。这是一种“可解决宇宙之谜的理论”(美国《当代》)。 大爆炸理论——被广泛认为是关于宇宙起源的主导性解释——假设在约 140 亿年前的一个近乎无限密度的炽热膨胀火球中,空间时间突然生成存在。过去三十年间,理论已反复被修正,以探究这种问题:星系和恒星最初如何形成?为何宇宙膨胀至今还在加速?而且,解释还发现当初什么原因导致大爆炸。 斯坦哈特和图若克主张“我们认为的创世时刻只是我们宇宙与并行世界之间的无限轮回的巨大碰撞之一部分”(《发现》)。 牛津大学数学物理劳斯博尔教授罗杰 ▪ 彭罗斯( Roger Penrose )评论道:“也许你不相信弦论,或额外空间维,或 D 膜,或者宇宙的加速膨胀可能在某日要逆转。但是,我催促你暂搁置这种思想,来阅读 泡斯坦哈特和图若克的宇宙轮回模式这种戏剧性的、很可读的总结。它可能比你所想的更接近真理! ” 相对于传统的线性宇宙时观念,“火劫轮回宇宙模式”显得惊世骇俗,与彭罗斯的“共形轮回宇宙模式”有异曲同工之妙,二者都是佛教轮回思想在现代物理学中的遥远回响。它是“大爆炸膨胀宇宙模式”的挑战者,不仅可兼容后者,而且可解决后者难以解决的问题。从自然哲学美感上审视,我更喜欢火劫轮回宇宙模式,正如我喜欢远观波浪滔天的大海,而不喜欢追逐转瞬即逝的飞沫。无论是大爆炸什么结局(大撕裂、大冻裂、大坍缩),都一直在追逐一个量子宇宙泡影而已,而非追求永恒实在的太一! 若要指出当前轮回火劫宇宙模式的问题所在,我想应该在于它还没有完全剃掉有些多余的“胡须”,如与多宇宙关联的并行宇宙概念,为何需要两张膜而不是一张有限无边、自在自为的宇宙膜?(如何用一张元膜的自相互作用来代替双膜作用,或者如何元膜如何演化为双膜,这也是值得考虑的革新点)如何刻画宇宙大回弹的物理细节,并与粒子物理的标准模型和标准宇宙学模型完全衔接起来?(我想这是消除该模式的唯象论特征的关键所在)如何预测宇宙演化的后半段?如何解决宇宙疑难之一宇宙熵演化问题?如何结合最新的宇宙探测结果(如 CMB 温度涨落、 CMB 极化各向异性、次级 CMB 各向异性、 CMB 各向异性流等)来检验轮回火劫宇宙模式的合理性?如何融合暗质能宇宙学探测研究成果? 另外,宇宙轮回未必是规则间期的,而可能是更复杂的时间序列,但这已几乎进入玄学范围。不管怎样,时间的轮回,实际上意味着时间的消亡,回归永恒的宇宙真空本体!宇宙也许是基于有限无边的、正反真空连通一体的、自洽自足自镜像的超流宇宙模式,这就是我曾所谓的“太极宇宙模式”。 最后部分摘取比尔 • 罗宾森( BillRobinson )的物理诗《轮回宇宙》( Cyclocosmos ; 2004 年发表于《天体物理学》期刊上),作为结尾,可引起读者思考: ...... 这样结束这首长诗,希望你不要厌倦 或迷惑不解,但我不在乎你打鼻鼾 客体无穷尽,超越心灵极限 我们敢否窥探?那将有什么发现? 感性和逻辑的世界撒了谎言 但这就是我们的所有,所以物理学家在试干!
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值得注意的
jiazhang55 2017-2-9 22:20
我所有的文章当中,的超出4维时空的维度,全部都是对称破缺和拓扑变换的结果,与弦理论无关。 我相信我们的世界是真实的,每一个对弈算符一个维度,只是我们是用光子来定义的,如果我们换做引力子来定义世界,则时间的本质发生改变。 在这里,说一下光速是怎么来的,首先 宇宙是有界无限大的,有界这个界就源于光速,早期宇宙是无限大且不稳定的,量子的速度非常不稳定,有的在光速已上,有的在以下。但是由于量子之间的相互作用, 最终在光速这个值达到了平衡,于是宇宙稳定了,但随之而来的界限也有了,出现了有些量子永远无法达到的地方,哪里确实有量子,但是与我们这的量子没有纠缠关系。所以说我们的宇宙以光速扩展,但这只是我们的宇宙。与我们无关的宇宙依然各自运转。 再说一下,时空弯曲,如果我们用引力子观察世界,会发现世界是弯曲的三维球形,而时间(就像我们观察质量的 样子,质量是时间)和这个球共同构成四维空间,为什么会多一维,就是引力子可以作用于光子,但光子无法控制引力子,因为光子的静质量为0.所以我们无法弄懂质量的来源。但可以感受引力的作用。所以,质量并没有 作为一个维度,被我们描述 为什么光速是一个结界,我们这个宇宙的界限就是光速,你达到了光速,下一秒宇宙自然会让你从零开始, 否则就不会有平衡了,也就是你发生对称破缺和拓扑变换,你就会从另一个维度从零开始了
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宇宙的边界有多远,我的思想就飞多远~~
热度 2 renxiuhong 2017-2-9 18:30
宇宙的边界有多远,思想就会飞多远 ~~ 宇宙大学校长 任秀红 宇宙的边界有多远,我的思想就会飞多远 ~~ 宇宙的边界有多远,思想就会飞多远 ~~ 宇宙的边界有多远,人类的思想和行为将会飞多远 ~~ 这是我今天在宇宙大学的枣园公园感悟到的伟大思想 ~~ 今天慢跑步去了枣园公园或西北川公园儿,有点累的时候,洒满阳光的草地是那么的有诱惑力,我就顺其自然,随意躺在草地上,神着晒太阳了,温暖的阳光照在我的脸上、手上、身上,鸟儿时不时啾啾几声,微风时不时吹过面颊,我好像和阳光、草地、天空融为一体,充满整个宇宙了 ~~ 闭着眼睛,想象了一下天空会有多高,宇宙的边界会有多远 ~~ 然后乐得笑出了声儿 ~~ 嘿嘿 ~~O( ∩ _ ∩ )O~ 因为想起了我经常说犯各种错误又坚持不改的人的一些话:宇宙的边界有多远,你就飞多远吧 ~~ 如果知错改错了,那你就飞回来吧 ~~ 如果你还是坚持不改,那你就一直飞吧 ~~ 实际上这是一句骂人的话,我不想用刺激的言辞,就琢磨出了那种说法儿 ~~ 其实,通俗说就是:滚远!有多远滚多远! O( ∩ _ ∩ )O 哈哈 ~ 然后想到了一句话:宇宙的边界有多远,我的思想就能飞多远 ~~ 紧接着就想到了:宇宙的边界有多远,思想就会飞多远 ~~ 宇宙的边界有多远,人类的思想和行为将会飞多远 ~~ 骂人的话也能转化成伟大的思想呢!我这个宇宙大学的宇宙人化功大师看来炼成了啊!化功大法随时可能化负为正啊 ~~O( ∩ _ ∩ )O 哈哈 ~ 又想了想:宇宙大学的宇宙地球人原始人、伏羲、女娲、黄帝、周文王、孔子及其弟子或学生等人、毛爷爷等人、习近平和王岐山等知青学师们,以及其他很多宇宙地球人,也会有躺在草地上任思想自由地在宇宙飞来飞去,然后产生很多思想灵感的时候吧? 也有很多人会担心衣服粘土、有损形象等,从来不会随意躺在草地上吧?所以他们也会少很多灵感,也会错失好多乐趣? 躺在草地上任意遐想这种率性而为的事情,不会危害别人的利益,可以多做无妨 ~~ 在草地上神着太舒服了,我都想一直在那里神着 ~~ 我能率性而为,也能自律自控:以后可以再来神着,也去枣园广场和纪念馆游玩一下。所以就有了我给毛爷爷打电话拜年、请毛爷爷教化美国的特朗普即特离谱总统、打鼓、玩花伞、和邂逅的宇宙地球人一家饭桌课堂教学的乐趣啦 ~~\( ≧▽≦ )/~ 啦啦啦 ~~
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关于《量子破碎》——时间题。
jiazhang55 2017-2-8 21:05
人们无时无刻不想掌握时间,但最终反而被时间掌握 关于我对时间的理解,答案只有一个就是不理解。就像有人曾问过我,宇宙有多大,我会告诉他,宇宙是有界无限大一样。 不理解,并不代表无从作为,不理解本身就是一个工具,如果我们将时间(不理解)多维化,我们就可以找到我们需要的答案,为什么会有答案,因为答案是一维的 好了,就说到这,如果你还是不理解,就没办法了 但如果你理解了。 那么我们接下来说说《量子破碎》 首先,这个游戏100%是符合科学的,它对时间的描述非常不错,特效也不错。有人说那是科幻,是假的。 我可以说这是错的。 虽然,我们无法让一个人不借助任何工具来做到游戏中的能力, 但我们可以借助工具来完成。 首先是时间停止,这并不是一件难事, 只要让时间多一个维度,然后我们进入这个维度,就可以了。 具体是,在我们这个维度,时间是与速度有关的量,而在另一个维度,则不是,与速度有关的量在引力时间维度,是质量。也就是说,随着质量的增大,速度会变慢,而时间变成了空间的一个维度,这样我们的空间就会裂开。而如果我想运动快,就要减小质量。如使时间多一维度,就像两列火车,当速度差距非常大时,你无法随意来回与两列车 ,所以首先,我们要让我们的速度与那维度一样,速度是多少?是光速。因为只光速是界限(类似于事件视界),穿过它,就可以到高一维度,速度最快同样为光速同样,在那一维度中,我们静质量为0(时间为0)下一秒,你的质量自主增大。我们可不可以在多一维度存在,答案是可以,就像质量在我们这个维度可以存在一样,我们也可以在哪里存在, 形式不一样。物理定律会不会变?答案是基本结构不会变,但物理量完全改变了。 这里插一个话题:暗物质,他其实就是高度的物质,我们来算一下,对于四维而言,高一维时间,相当于多了一个四维时空,相当于8维,是四维空中物质能量站3维,我们将维度转换为能量密度(广义相对论中的),就会发现,我们所观察到能量密度,其实只有0.25,当然时间也是不知道的(开头),所以也被算作非物质。 如果能看到这 的话,我可以对你说,我 上面的所有理论,都是在相对论框架下的理论。 好了,继续,我们可以让时间停止,这是可以做到的。 那么,我们就可以改变现在所发生的事,比如说,一个狗马上要被汽车撵死,我们随意改变这个结果。 而且我们可以看到之前发生的所有事情,但我们无法改变它,因为质量不可以倒流。 那我们能不能 将来发生的事呢?答案是,不可能。思想是信号的集合,而信号是以光速传递的,我说过相对论依然成立,所以没办法看到将来的事情。有人会说,量子力学超光速,但其实当 时间停止时,你现在就是一个量子(呵呵),确实,你完全超越的在你之后的光速(你可以看到任何的过去),但比你先发设的光你看不到 ,因为它发射时你不存在,你怎么与它或它之前的量子完成量子纠缠呢? 好了就说到这吧
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离子共价性创造了宇宙
baijiab 2017-2-6 07:36
张永和 宇宙源于离子共价性(IC), 它是离子性动能 Z* 与共价性环境 r 的和谐。 宇宙宏观源于微观,宏观必然性隶属于微观或然性。 IC = Z*/r 离子性动能是意向,占有性和表现性本能,源于原子核电荷的电离能 Z*. 共价环境是边界条件,是动能势能转化和守恒的自然法则,源于玻尔半径 r。 宇宙基本性质是,如下图 1 所示,物质、运动、分解、连续、和谐和循环。由物质而运动, 由运动而分解,由分解而连续,由连续而和谐,由和谐而循环。 他们相对应的实体分别为原子核、动能、颗粒、波动、势能和轨道。后者由前者产生:物质产生原子核,运动产生动能、分解产生粒子、连续性产生波动、和谐产生势能和循环产生轨道。动能、分解和粒子关联离子性 I(I z , Z* , n*) , 连续性和波动关联共价性 C (r c -1 , n*r c -1 ) ; 和谐与势能关联离子共价性 IC ; 循环和轨道关联有效主量子数 n* 。 由此,宇宙自然机制为: 物质 → 运动 → 分解 → 连续 → 和谐 → 循环 \ ∕ \ ∕ \ ∕ \ ∕ \ ∕ \ 原子核 — 动能 — 粒子 — 波动 — 势能 — 轨道 ———— ——————— ————— —————— ———— 原子键 离子性 共价性 离子共价性 I(I z , Z* , n*) C (r c -1 , n*r c -1 ) IC n* 图 1. 宇宙自然机制和离子共价性 当分解与连续不和谐时,宇宙形成了 宏观世界,法则符合经典力学: a = F/m 当分解与连续和谐时,宇宙形成了微观世界, 法则符合波动力学: -h 2 ∇ 2 ψ / 8 π - Ze 2 ψ /4 π ? 0 r= E ψ 核电荷力 Ze 2 受定域 r 制约所形成的势能 Ze 2 /r 就是 离子共价性 。 宇宙宏观源于微观,宏观必然性隶属于微观或然性。 离子共价性创造了宇宙。 按照爱因斯坦相对论力学,物体的质量 m 和它的运动速度 v 有如下关系 : m = m 0 /(1-(v/c) 2 ) ½ (1) 式中 c 是光速, m 0 是静质量,则运动定律为: F = d(mv)/dt =ma+ vdm/dt (2) 宏观物体的速度比光速小得,则 m= m 0 , F =ma. 因此,当分解与连续不和谐时,宇宙导致宏观性,宇宙的基本法按照经典力学的牛顿第二定律: a = F/m (3) 当分解与连续和谐时,宇宙归属于微观性,法则服从波动力学。 宏观性成为微观性的一种特殊状况 ( 速度 光速 ) ( 见节 4.) 。宏观的必然性服从微观的或然性。 薛定谔波动方程具有普遍意义: -h2 ∇ 2ψ/8π2m - Ze2ψ/r4πє0= Eψ (4) 其中原子核和电子间的离子性的引力 Ze 2 与共价半径 r 的定域和谐所 形成的势能 Ze 2 /r, 就是离子共价性: Ze 2 /r = I(Z*)C(r c -1 ) (5) 式中 I 为有效核电荷 Z* 的离子函数, C 为共价半径 r c 的共价函数。 基于波尔能级 E = - Z 2 me 4 /8n 2 h 2 ɛ 0 2 = - RZ 2 /n 2 (6) 由此我们导出了张永和有效核电荷 Z* Z*=n*(I z /R) ½ (7) 式 (4) 代入式 (2), 则离子共价性与量子势关联为 IC - 模式 : I(I z )C(n*r c -1 )= n*(I z /R) ½ r c -1 (8) 由于薛定谔波方程中总能量 E 保持不变,如果系统的势能较低,则薛定谔波方程的解必须是系统的动能较高,反之亦然。动能损失是通过增加电子的势能补偿。因此, 宇宙系统可依离子共价性 量子势为序列。
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《建立宇宙和亚夸克的联系:破解宇宙之谜》
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建立宇宙和亚夸克的联系.pdf 建立宇宙和亚夸克的联系.doc 《建立宇宙和亚夸克的联系:破解宇宙之谜》 欧阳森 2017年1月16日 该文是根据笔者的《宇宙结构及力的根源》、《白洞喷发与轻元素循环》、《建立宇宙密码字典》、《物理学研究中的陷阱:论现代物理学的错误所在》及第二版的概述。破解宇宙之谜应用了冯天岳先生发现的斥力定律,焦善庆、蓝其开著的《亚夸克理论》中发现的数条物理定律(粒子亚夸克结构式、亚夸克量子数表、亚夸克衰变的四条通道),徐宽教授发现的引力质量与惯性质量不相等定律,以及目前物理学界发现的物理定律。以此又发现了许多新的物理定律,而建立新旧物理定律的联系,并用实验数据和天文观测数据来验证其存在,才是物理学研究的方向。 物理学研究的目的:就是要发现真实的物理过程和引发该过程的物理机制是什么。而要达到这个目的就必须坚持物理研究的原则: 1. 坚持正确的世界观。 2. 遵守物理定律。 3.尊重实验数据和天文观测数据。 4. 数学工具和逻辑推理工具不得凌驾于物理定律之上,不得凌驾于研究主体之上。 《建立夸克与宇宙的联系:新世纪 11 大科学问题》,这是毛磊报道的当时世界 19 位著名物理学家和天文学家联合撰写的科学报告。 《物理学重大的未解难题》的作者埃里克 .哈兹尔廷 则一针见血地指出 :现有理论与观测数据、实验数据不相符; 就像是盲人摸象,一个摸到了尾巴,一个则摸到了鼻子;其实宇宙和物质粒子是相通的。 这表明了什么呢?目前物理学的两大理论体系无法统一,问题究竟出在那里?没人知道。都在各说各的大道理,处于乱七八糟的混乱局面。 在物理研究中,引入密码破译学的原则作为判断是非的依据;引入破译学原理则作为破解宇宙之谜的方法。是否可行呢? 密码破译学原则告诉我们一部密码没有破译时,只存在三种人:电文截听员、电文分析员和破译者。一部密码被破译后,只存在两种人:电文截听员和译电员。 11 大科学问题的存在,还有对许多实验数据和观测数据的无解与疑惑,表明目前的物理学体系还是仅仅处于电文分析员层面的理论。即使你读懂了全部的理论,师出哪个名门,获得了众多的认可,也没有什么值得你高傲的。 如何破解宇宙之谜?密码破译学原理告诉我们:寻找密钥,并论证密钥归零,则密码就被破译了,剩下的就是建立密码字典的事了。 宇宙结构及力的根源 冯天岳先生发现的斥力定律和后星系宇宙模型: 斥力常数 当引力、斥力相等时,冯天岳先生导出了 47.2 亿光年半径对应 2.3 的红移,其指出我们处在系统膨胀中心附近,而中心区域就是牧夫座空洞 。 这就是笔者寻找的密钥 ——引力 - 斥力定律, 47.2 亿光年半径的斥力膨胀空间称其为膨胀小宇宙系统。 1. 全景宇宙模型 假设宇宙是由无数多个膨胀小宇宙系统组成。那么,宇宙的存在就是永恒的无始无终的过程。 在两个膨胀小宇宙系统的中心连线存在一个斥力相等的点为 斥力顶点 。在多个相邻的膨胀小宇宙系统的中心连线存在一个焦点为 堆积区 。 每一个膨胀小宇宙系统都是一个半径为 47.2 亿光年的球体,其三维空间是独立的。在膨胀小宇宙系统外是压缩小宇宙系统,其三维空间是连续的。 当斥力顶点进入到一个膨胀小宇宙系统时,该膨胀系统转换为压缩小宇宙系统,称为斥力反转。这是根据斥力定律得出的结论,星系在斥力作用下离开膨胀小宇宙系统,其质量减少,必然引起斥力的减弱,斥力顶点也就必然会进入到该膨胀系统内。这是膨胀小宇宙系统与压缩小宇宙系统的循环,也是宇宙永恒的必然存在。 我们在描述一个物体从 a 点到 b 点的路径为距离 L ,所用的时间为 t ,其速度为 v=L/t ,则速度矢量方向与时间矢量方向一致。而在膨胀小宇宙系统中的星系是在斥力作用下离开的,所以是斥力矢量决定了时间矢量的方向。由于我们无法改变斥力矢量的方向,所以时间是不可逆的。这就是四维时空的无限性和时间的不可逆性,其决定了宇宙的存在是永恒的无始无终的过程。 以上为全景宇宙模型的概述,这是根据冯天岳的斥力定律和牛顿引力定律,也就是密钥得出的结论。 根据全景宇宙模型,宇宙的存在有两大基石: 1. 四维时空的无限性和时间的不可逆性。 2. 斥力反转。根据天文观测数据(黑洞、恒星的存在),宇宙的存在还有两大基石: 3. 黑洞反转,又称为白洞喷发。 4. 轻元素循环。如果没有白洞喷发,宇宙最终充满着黑洞,这样的宇宙是死寂的。如果没有轻元素循环,恒星最终耗尽氢、氦元素,宇宙还是会死寂的。这与前题性假设、全景宇宙模型相悖,所以必须要得到天文观测数据的验证。而《白洞喷发与轻元素循环》一书找到了许多证据,证明了白洞喷发与轻元素循环在星系中已经完成。有兴趣的读者,可以去查阅这些证据,看看是否在验证这样的过程。 验证全景宇宙模型结构的证据不多,但其很特别。它们是《 中法 “起源”天文联合实验室快报:星系并合曾主导了哈勃序列的演化》 , 《 宇宙有个巨型空洞 直径达 10亿光年 》 , 《 多个星系高速驶向宇宙边缘 另一宇宙当真存在? 》 。 “ SDSS巡天。 在今天的宇宙中,不同类型的星系比例是:3%的椭圆星系(E),15%的透镜星系(S0),72%的漩涡星系(包括棒旋星系)以及10%的不规则星系。相比之下,60亿年前椭圆星系和透镜星系的比例与今天的非常相似,分别是4%和13%。不同的是,60亿年前存在着大量的不规则星系,约占52%,而漩涡星系的比例只有31%。 ” 观测数据 表明,星系在离开膨胀系统斥力界面时被切割。漩涡星系的自旋轴与斥力矢量一致,则通过斥力界面进入压缩系统时得以保留。如果其自旋轴与斥力矢量垂直,则漩涡星系被切割成不规则星系。这就是60亿光年前的不规则星系比膨胀系统内的多了5倍,漩涡星系则少了近1倍的成因。该数据还有进一步开发的空间,对建立近场宇宙地图是有益的。 “ 美国天文学家日前通过射电望远镜在宇宙中发现了一个直径接近 10亿光年的空洞,其中不仅缺少可见的气体、恒星、星系等正常物质,甚至连散布于宇宙中的神秘“暗物质”也难觅踪迹。 据美国《科学日报》 23日报道,这个缺乏几乎所有物质的大洞距地球约60亿至100亿光年,位于猎户星座以南的波江星座的众多星系之中。 ” 膨胀系统中的星系在斥力作用下向斥力界面运动,随着时间的流逝,中心区域会形成空洞,而暗物质就是恒星产生的中微子,它也会随着星系一起离开。所以这就是该空洞空无一物的成因。如果空洞周围的星系是离开空洞中心的,则其就是相邻的膨胀小宇宙系统中心区域。如果空洞周围的星系是向着空洞中心运动的,则其是一个压缩系统的堆积区,而且是不久前的一个膨胀系统斥力反转的结果。 “ 美国宇航局戈达德空间飞 行 中心科学家通过对大量观测数据的分析和研究近日正式得出结论,大约有 1400多个 星系 正在以极高的速度向宇宙的边缘流动。 ……这些星系正以每秒1000公里的速度向宇宙边缘某个特定方向移动。 当时,许多科学家曾怀疑这种暗流是否会在后续的观测中再次出现。现在,卡什林斯基研究团队终于证实了暗流的存在。他们在最新的分析结果中发现了大约 1400个流动的星系,而且这仅仅是整个暗流的一小部分。目前暗流距离地球大约有30亿光年,仍然处于可见宇宙的范围之中,但比之上一次发现时的距离已经增加了一倍,这表明暗流仍在飞速向外流动。 ” 在斥力顶点到堆积区就会存在这样的星系流,甚至在膨胀系统中的星系也会向堆积区方向运动。在一个膨胀小宇宙系统附近会有多个堆积区存在,而堆积区就是数据 所指的宇宙边缘的某个特定方向。 仅这三个观测数据就验证了全景宇宙模型是真实的宇宙存在。还有 《科学家发现宇宙加速膨胀确切证据 (组图)》 ,离开斥力界面的星系都会获得膨胀系统斥力作用而加速。 《 英科学家首次发现多重宇宙存在证据 》 ,这是我们所在的膨胀系统产生时,与相邻膨胀系统斥力作用的结果。 而验证宇宙的存在是永恒的证据,也是否定大爆炸宇宙学的证据则很多。 “ 天文学家在我们的星系际后院就发现了相当于天文学史前生命的东西:一群古老的小型星系,花费了 100亿年才聚集到一起。这些“大器晚成者”正处在形成大型椭圆星系的半途。矮星系之间的如此遭遇通常发生在几十亿光年之外,也就是几十亿年之前。但是这些星系,也就是希克森致密星系群31的成员,距离我们相对较近,只有1.66亿光年。 ” “ 《恒星生长速度惊人 新星系挑战现有理论 (图)》, 如今,天文学家发现了至少像银河系般大小的 5个星系,而它们的年龄都有120亿岁” “ M13是最显眼、最著名的球状星团之一,用双筒望远镜即可望见。M13位于武仙座,是好奇的星空凝视者在寻找夜空奇观时,首先会发现的天体之一。M13是10万多颗恒星组成的庞大集团,覆盖150多光年的范围,距离我们约2万光年,年龄120多亿岁。 ” 这三组观测数据对于全景宇宙模型是验证,而对大爆炸宇宙学则是质疑。 2 . 力的根源——密钥归零 既然引力、斥力这一对怪异的力产生了宇宙的结构,而且都与质量有关联。那么,以此推断:引力、斥力必然来自于物质粒子内部的两种不同结构之中。 正负电子对湮灭为双光子的粒子反应已经得到实验的验证。其亚夸克结构式为: 星光经过太阳边缘时有一个 1.75 ″的偏转角度,这表明光子存在引力相互作用。 根据《亚夸克理论》中的重子亚夸克结构式表、介子亚夸克结构式表、轻子的亚夸克结构式 。可以看出质量、能量的变化与 q 亚夸克相关,故称其为质能亚夸克; 又根据质子 、中子 的亚夸克结构式 ,以及重子物质存在引力相互作用的事实,对比光子的亚夸克结构式,可以确定 g 亚夸克是引力亚夸克。而剩下的 b 亚夸克就是斥力亚夸克。 那么, 是什么亚夸克呢?根据亚夸克量子数表, b 、 亚夸克的电荷数为 , g 、 亚夸克的电荷数为 ;又根据 介子的衰变产物 。可以确认 b 亚夸克衰变为 亚夸克,表示为: ; 亚夸克衰变为 g 亚夸克,表示为: 。所以 g 、 亚夸克为引力亚夸克, 亚夸克为斥力亚夸克。 这样我们就可以将粒子重新分类,只有引力亚夸克的粒子为引力粒子,只有斥力亚夸克的粒子为斥力粒子,既有引力亚夸克又有斥力亚夸克的粒子为引力 - 斥力粒子,分类如下: 引力粒子:负电荷轻子 ; 中微子 ; 斥力粒子:正电荷轻子 ; 反中微子 ; 引力 - 斥力粒子:重子 ,( i 、 j 、 k=1,2,3 …… 6 ); 光子 , i=1 、 4 、 6 ; , j=2 、 3 、 5 ; 介子 ,( i、j=1、2、3……6); 中间波色子 ,( i、j=1、2、3……6); 夸克:上夸克 、粲夸克 、底夸克 ; 下夸克 、奇夸克 、顶夸克 ; 反上夸克 、反粲夸克 、反底夸克 ; 反下夸克 、反奇夸克 、反顶夸克 。 由于重子数守恒、夸克禁闭、轻子数守恒这三条物理定律的存在,所以亚夸克也必须是禁闭的。而亚夸克禁闭的深层物理意义则是粒子的亚夸克结构式是对粒子的最终描述。由于已经发现的粒子刚好填满了亚夸克结构式的种类,所以不可能再有新种类的粒子出现。而现有理论预测的胶子、磁单极子不可能存在。实验发现的夸克 - 胶子汤,由于夸克禁闭,所以不可能是夸克,而是与夸克结构式相似的光子产生的凝聚态;光子是引力 - 斥力粒子,在近场(< 0.6fm )光子之间会产生强引力相互作用而凝聚。实验发现的 125GeV 粒子,实为中间玻色子四个一组的高能共振态之一,之前的三个被实验发现;而根据中间玻色子的亚夸克结构式,其数量与介子一样多。 既然磁单极子不存在,那么,电子、质子、中子等粒子的磁矩哪里来呢?这些粒子都有带分数电荷的亚夸克,以电子为例其由三个带 1/3 负电荷的亚夸克组成,自旋时电子就会产生磁矩。其自旋是以质子内部光速自旋的,而非真空光速,其每秒自旋百分之一弧度不到就可以产生实验观测到的磁矩,是振动还是自旋根本难以分辨。 - 反物质问题同样困扰着业界,正负电子对湮灭为双光子的实验数据,等式右边称为光能,为什么等式左边不可以称为粒子对能呢?而非要分为正反粒子看待呢?拿着反粒子来说事,满世界寻找反物质,甚至还制造了 “反氢原子”为反物质存在的依据,但至今寻觅无果。其实,粒子的动能、角动能是可以转换为粒子对能的,只要能量守恒、电荷守恒;而粒子对能包括光子对、正反轻子对、正反重子对、介子或者一对正负介子、中间玻色子或者一对正负电荷中间玻色子,所以反物质在宇宙中是不存在的。 3. 密钥归零 选择的引力定律、斥力定律这对密钥,不但只构建了宇宙结构,而且还构建了粒子的质能,建立了宇宙和粒子亚夸克的联系。并得到了不同类型的观测数据的验证和实验数据的验证。所以说全景宇宙模型已经十分接近宇宙真实的存在。那么,如何论证密钥归零呢? 一说到系统膨胀就会联想到热力学三大定律,笔者简称为: 1. 能量守恒定律(热平衡定律), 2. 熵增定律, 3. 温度无法达到零开尔文定律。翻开热力学专著的不同版本,你会发现对第二、第三定律的解读有众多的解读。当你想问为什么熵增?为什么温度无法达到零开尔文?有熵减吗?你会发现没有答案,反正上学时笔者是这样问老师的。 重子数守恒、轻子数守恒是从粒子碰撞实验数据中得出的结论,而这个结论就是物理定律。热力学第二、第三定律与其不相似吗? 根据能量守恒定律和斥力定律,斥力膨胀的小宇宙系统的能量必然来自系统内部所有带有斥力亚夸克粒子的贡献。则光子必然损失能量而产生红移,其对应哈勃红移;重子物质,小到一个质子、中子、原子核,大到中子星、黑洞,其必然损失质能而产生热辐射。这才是熵增定律和温度无法达到零开尔文定律的成因。例如,用真空抽气法对液氦降温,达到 0.3K 时就无法再降了。这表明所有的氦原子都产生 0.3K 的热辐射,你怎么抽气也带不走一点多余的热能,而这是膨胀系统决定的。 斥力粒子(反中微子)损失动能而产生味变振荡。顺便说说中微子,其是引力粒子,也会做质量味变振荡;这是其在引力场中获得或者损失动能引起的,就像光子的引力红移一样。 而 2.7K 的微波背景辐射主要来自膨胀系统内部重子物质的贡献。黑洞反转(白洞喷发)的成因也是熵增定律,视界面积只能增加不能减少,这需要不断地有重子物质补充才行,而斥力粒子(反中微子、正电荷轻子)是不会受引力约束的,视界对其是透明的,这也是黑洞辐射的成因。当离开视界的能量比进入的多,视界也会破缺。当引力增量为负并大于重子物质的补充时,也会引发视界破缺,例如双星系统的椭圆轨道,从近点到远点的轨道就是引力增量减少的过程。中子星可视为裸黑洞,一个观测数据验证了这一点 。 在压缩小宇宙系统,所以带有斥力亚夸克的粒子都会获得相邻膨胀系统的斥力势能。所以光子获得能量产生蓝移;斥力粒子(反中微子)获得能量也会产生质量味变振荡;重子物质获得能量,但其温度还是无法达到零开尔文,因为获得能量的重子物质还是会产生热辐射,只是温度低了许多。微波背景辐射的 70 μ K 冷点,应该是压缩系统的中心——堆积区。超低温实验正是应用了熵减定律,诱骗绝热系统处于受功的熵减状态,如高频磁场做功,多束激光照射等等。而最好的实验已经达到了零开尔文 ,只是研究者们认为是发现了负温度而已。要使绝热系统达到零开尔文的温度,系统的重子物质就不能产生热辐射,只要重子物质处于即不做功也不受功的状态,就会达到开尔文的绝对零度,当然进入该状态前系统必须达到一定的超低温条件。如何诱骗系统达到这样的状态,这就需要一定的实验技巧。 密钥归零发现了熵增定律和温度无法达到零开尔文的物理机制;同时发现了熵减定律,其温度一样无法达到零开尔文;发现达到零开尔文温度的物理机制;发现哈勃红移的成因,同时指出压缩系统存在蓝移现象。 密钥归零后,剩下就是建立宇宙密码字典了。 4. 宇宙中只有三大基本力存在 宇宙仅存在引力、斥力、库仑力(包括粒子自旋产生的磁场力,这是粒子内部带分数电荷的亚夸克自旋产生的磁矩)。 现有理论认为基本力是强力、电磁力、弱力、引力,比值 。 高能电子探针的实验数据: “在核力的作用力程范围内,有一个很强的吸引力,这种吸引力随着距离的减少而迅速增大,最大值约25-45MeV之间。当两核子的距离很近时会出现非常强的排斥力,即所谓的排斥芯,对于硬芯势,排斥芯的距离约在0.5fm附近,其强度为正无穷大。对于软芯势,当距离趋于零时,斥力强度可达数百MeV。”一种观点认为实验数据:0.8fm时电荷力起力点,0.6fm是引力起力点,<0.5fm是斥力起力点。另一种观点认为实验数据:1-2fm是电荷力范围,0.5-1fm是引力范围,<0.5fm是斥力范围。 ” - 笔者根据实验数据和密钥归零的结论,可以确认强力分为强引力和强斥力,两者是牛顿引力定律、冯天岳的斥力定律在近场的反应。因为万有引力常数、冯天岳的斥力常数都是在低质量密度、几近真空状态,而核子之间作用是在非真空高质量密度状态,所以应该存在质子的引力常数、斥力常数、介电常数。为了测算前两者,必须确定质子的半径才能测算,根据实验数据,选择引力起力点 0.55fm-0.6fm之间为质子质量半径进行测算,选择0.8fm为库仑力起力点测算质子的介电常数。 测算出质子内部介电常数 质子内部磁导率 质子内部光速 弱相互作用时间 半径 0.6fm的质子引力常数 半径 0.5fm的质子斥力常数 ,过程略 。 在 0.5fm-0.6fm之间存在一个强引力与强斥力的平衡点半径值,小于该半径是强斥力其作用,所以在中子星、黑洞中,会存在超流体现象。 现有理论所说的弱力,其是就是粒子自旋的磁场力,因为弱力的导出过程是根据 衰变数据得出的,也就是原子核中的中子衰变反应 。 根据夸克渐进自由和强力比库仑力大 118.28倍的数据,做夸克的三力三体图,可以测算出质子、中子内部存在一个半径约0.1024fm的引力-斥力反转区域,为了感谢冯天岳先生、焦善庆教授、蓝其开教授所发现的物理定律,笔者将该区域命名为冯-焦蓝场 。根据 衰变数据,该场约束的只能是有正反轻子对组成的中间玻色子,表示为: 正轻子是引力粒子,反轻子是斥力粒子,它们之间没有强引力、强斥力相互作用,正反中微子是电荷中性粒子,与电荷轻子之间也不存在强库仑力相互作用,那么剩下的只能是粒子自旋的磁场力的吸引力了。而库仑力比磁场力大 11 个数量级,而电磁力比弱力也是大 11 个数量级,所以可以确定弱力就是正反轻子之间的自旋磁矩产生的吸引力。 从质子、中子的亚夸克结构式中,可以看出它们是在做亚夸克位置置换的质量味变振荡。中子约束的两个中间玻色子只有弱力作用,而质子的一个中间玻色子存在强库仑力作用,这正是质子稳定的成因所在,而自由中子的半衰期只有 900 秒多些。激发态的原子核,在 衰变时,是释放等式右边的粒子对能;在伽玛衰变时,是释放等式左边的光子对能。 5.质量定律与冯-焦蓝场、中微子质量 假设粒子的质量是引力势能、斥力势能、库仑力势能之和,或者是引力约束的能量,斥力提供的空间。 根据前者计算出冯 - 焦蓝场的半径,而根据后者可以一次性测算出中微子质量,并与天文观测数据给出的电子中微子质量上限 3.6eV ,和日本超神冈地下实验数据给出的电子中微子质量下限 0.07eV ± 0.04eV 吻合。 已知电荷轻子的三个质量 0.511MeV 、 105.66MeV 、 1777 ± 20MeV ,假设所有粒子的质量密度是相同的;则质量是引力约束的能量,斥力提供的空间就与质量、空间体积、空间半径、引力大小、斥力大小相关联。表示为: 作电子的三力三体图(图省略), 亚夸克各带﹣ 1/3 电荷,电子是引力粒子所以只找斥力边的贡献。 gg 边电荷之积为 ,是库仑力的排斥力,由于 gg 是引力亚夸克,存在强引力作用,又由于强力比库仑力大 118.28 倍,则 gg 边的斥力贡献为 ; 边的电荷之积也是 ,由于没有强引力作用,则强库仑力产生的排斥力等价于强斥力;则三边之和约为 。 作中微子的三力三体图(图省略), 亚夸克各带 电荷,同样中微子是引力粒子,只找斥力边的贡献。 边是库仑力的吸引力,对斥力没有贡献,不计。 gg 边的电荷之积是 ,由于存在强引力作用,则其斥力贡献为 ,三边之和也为此值。 将已知条件代入关系式,得出中微子的三个质量: 0.0386eV 、 7.982eV 、 134.23eV 。可否算是一次性测算出来呢?并与实验数据吻合呢? 大亚湾公布的能谱畸变数据,笔者用中微子质量和中微子味变振荡波长值关系式测算,有几个点吻合的不好。而用反中微子质量测算就比中微子的好许多,由于大亚湾数据是反中微子的能谱畸变数据,所以修正反中微子质量为: 0.02711eV 、 5.6007eV 、 94.277eV 。 导出结果如下,作正电子的三力三体图(图省略), 反亚夸克各带 电荷,正电子是斥力粒子,所以只找引力边的贡献。 边、 边是库仑排斥力,对引力没贡献。同时 边是强斥力,由于强斥力比强库仑力大 118.28 倍,则三个反亚夸克会排列成一直线 ,两边的强斥力指向 亚夸克,对于它来说就是强引力,所以引力边取值为 1 ,而在这条直线上的库仑排斥力产生的引力由于小了 118.28 倍可以忽略不计,如果有实验数据可以修正。 作反电子中微子的三力三体图(图省略), 亚夸克各带 电荷,反中微子是斥力粒子,所以只找引力边的贡献。 边是库仑吸引力,其电荷之积 ,两条 边的电荷积之和 ; 边是库仑排斥力(电荷之积 )和强斥力,三个亚夸克排列成一直线 ,则引力边合力取值 。 将已知条件代入关系式,得出反中微子的三个质量: 0.02711eV 、 5.6007eV 、 94.277eV 。 光子是在做电荷 - 质量味变振荡,表示为: 光子的电荷振荡是对称的,而质量振荡是不对称的,故称其为不对称光子。根据德布罗意波长公式 ,光子正电荷半周的波长比负电荷半周的波长短些,约为 。黄志洵给出的 7-12MHz 微波数据 ,正半周确实比负半周短些,这就验证了不对称光子的存在。通过目测数格计算比值约为 0.875 ,如果扩展到无线电波段还是该比值,则该组反中微子质量就需要修正了。如果以 0.875 比值修正反中微子质量为 0.03378eV 、 6.9843eV 、 117.45eV ,其更加吻合电子中微子质量下限的实验数据。还可以用大亚湾的能谱畸变数据进行取舍,看看哪一组更加吻合。 “ 早在 20世纪90年代初期,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器(LSND)实验发现,一束反μ介子撞击一个目标时,反电子中微子振荡发生的速度比预期快。最近,法国原子能委员会(CEA)的物理学家们对核反应堆中反中微子的生成速度进行了重新计算,结果发现,该速度比预测值高3%。随后,他们对20多个反应堆中微子实验的结果进行重新分析,发现了更多实验结果与预期不一致的情况。 科学家们认为,对这种偏差最简单的合理解释是存在着第四种类型的中微子。 ” 这是两组不相同的实验数据,表明反中微子存在另外一组质量。根据中微子味变振荡波长半经验公式 , , 为中微子质量平方的差 。根据各种中微子能谱曲线数据 ,反应堆的反中微子能量约在 0.5MeV-50MeV 范围,峰值约 1MeV 强。 以反中微子质量( 0.02711eV 、 5.6007eV 、 94.277eV )和峰值能量代入关系式,得出波长值约为 米。在该波长值内反电子中微子是不会向反 μ子中微子、反τ子中微子振荡的,其几率关系式表明了这一点。由于中微子振荡是质量味变振荡,则几率公式可以理解为,中微子在完成一个味变振荡波长后,才能向另外的中微子转变。而实验数据表明有 3% 的反应堆中反电子中微子提早产生了振荡; GeV 能级的 反 μ子中微子束中反电子中微子也提早发生了振荡,如果以反中微子的第一组质量代入计算,你会发现在地球尺度也看不到反电子中微子的出现,但实验确实看到了!这表明反中微子存在另一组质量。 再作反中微子的三力三体图(图省略)进行分析 , 亚夸克各带电荷 ,反中微子是斥力粒子,所以只找引力边的贡献。 边是库仑吸引力,其电荷之积 ,两条 边的电荷积之的和 ; 边是库仑排斥力(电荷之积 )和强斥力。三个亚夸克排列成一直线 ,强斥力作用在 亚夸克上,对应它来说就是强引力,取值为 1 ;此时 边是库仑排斥力也通过 ,并且与强斥力同方向,这样是否可以认为与强斥力等价,取值 呢?而 边是库仑吸引力,作用在 与强斥力同方向,是否可以取值 呢?对于 来说 边是对顶作用,两个边的合力只能是 ;则反中微子引力边之和为 。 强力与库仑力矢量作用同方向,可等价为强力,是基于这样的判断。在电子中 gg 边的强引力并没有将 gg 亚夸克压缩再一起,表明强引力与强库仑力存在一个平衡点。在正电子中, 边的强斥力并没有将正电子的半径拉的足够大,而是将三个亚夸克拉成一直线排列 。对于 来说强斥力作用在它身上就是强引力,取值 1 , 边的库仑排斥力 ,与强斥力同方向作用在 上,两个边合力取值只能是 。 亚夸克 边的库仑排斥力,由于距离大了一倍,取值 ,正电子的强引力之和为 。可以看出强斥力、强库仑力在 亚夸克上形成一个斥力反转为引力的区域,其约束着 亚夸克储存了质量,并约束着 无法远离。 将已经条件代入关系式 ,解得 。计算结果与一组实验数据 不符,则这组推测是错的。还是以强斥力为主,库仑力作用忽略,则正电子、反中微子的引力之和都为 1 。代入计算得出反中微子的第二组质量与电荷轻子的质量相同,均为 0.511MeV 、 105.66MeV 、 1777 ± 20MeV ,对应通道 和 。 那么,中微子是否也存在第二组质量呢?根据明星实验数据 的正负电荷 K 介子的差异约为 6% 和 ,得出中微子的第二组质量 0.482MeV 、 99.68MeV 、 1679.25MeV ,对应通道 。 这样不对称通道有四组质量,第一组质量是正向不对称,第二组质量是反向不对称 。三力三体图的分析方法,在中微子第一组质量和反中微子的第二组质量的计算是精确的定量结果;在反中微子的第一组质量计算结果,或许存在 20% 强的正偏差,可以用大亚湾数据筛选吻合的,也可以做实验,找出从微波到无线电波的正半周与负半周的比值,定量计算反中微子的第一组质量。而对中微子的第二组质量,由于电子、中微子的 gg 边的强引力与强库仑排斥力达到平衡,强斥力均为 ,代入计算与电荷轻子相同,无法分辨是否存在差异,只能定性地确认存在第二组质量。而明星实验数据则可以定性地、半定量地乃至定量地确认。 明星实验数据 发现的是核子 - 反核子、正负电荷 K 介子的质量味变振荡现象 ,核子 - 反核子以质子、反质子和中子、反中子为代表,其亚夸克结构式 : 介子, 介子,质量均为 493.668MeV ,平均寿命 。平均寿命与味变振荡波长值是等价的,在 10% 的范围内是吻合的 。 从结构式可以看出质子、中子的冯 - 焦蓝场约束的是四个一组的中间玻色子,反质子、反中子约束的也是相同的中间玻色子,所以反物质是不存在的。由于冯 - 焦蓝场的约束,质子是稳定的,中子半衰期为 900 多秒,相比正负 K 介子的大了十个数量级。从图 1. 可以看出核子的曲线(黑实线表示)在反核子曲线(红虚线表示)之上,仅存在两个接触点,图 2. 也是,但有一个穿越点。这表明核子 - 反核子以第一组不对称质量振荡为主,偶尔以第二组质量振荡,但很快返回到第一组,这也正是其稳定的原因。 从图 1. 图 2. 可以看出,现有理论将正电荷 K 介子视为正粒子(以黑实线表示),负电荷 K 介子视为反粒子(红虚线表示),由于质子带一个正电荷,所以其判定正电荷介子是正粒子,这与事实刚好相反。 根据亚夸克理论,带正亚夸克的粒子为正粒子,带反亚夸克的粒子为反粒子,对于重子则不包括中间玻色子。对于介子,以 、 的质量大小为依据,由于质量是 所以负电荷 K 介子是正粒子。 图 1. Transverse momentum dependence of the initial elliptic flows of midpseudorapidity nucleons and kaons (solid lines with squares) as well as their antiparticles (dashed lines with spheres) right after hadronization in minibias Au+Au collisions at √ s NN =7.7 GeV for different values of R V = G V / G in the NJL model. 图 2. Same as Fig. 2 but for results after hadronic evolution. 从图 1. 看出负电荷 K 介子(正粒子)的曲线(红虚线)在上为主,有 6 个接触点,一个穿越点。 在 、 介子的结构式中,通道 和 是对称的,对应相同的质量 0.511MeV、105.66MeV、1777±20MeV,也就是说以 计算,结 果为零,对椭圆流劈裂没有贡献。而不对称通道道 和 对应第一组不对称质量 : 0.0386eV、7.982eV、134.23eV和0.02711eV、5.6007eV、94.277eV;第二组不对称质量为0.482MeV、99.68MeV、1679.25MeV和0.511MeV、105.66MeV、1777±20MeV。 图 1. 数据是 曲线在上为主,表明 通道的质量大于 通道的质量,所以正负 K 介子是以第二组不对称质量作质量味变振荡,表示为: 以 计算才能与曲线相符,偶尔会返回第一组质量。 图 2.数据是 曲线在上为主,表明 通道的质量大于 通道的质量,所以是以第一组不对称质量作质量味变振荡,表示为: 以 计算与曲线相符,从味变振荡波长值关系式可以计算出其波长值大于第二组质量的 ,平均寿命也就大于前者,从图1.2.的对比中也可以看出,后者曲线相对是平滑的。 确定了不对称通道的第二组质量的存在和次序问题,就可以解读核反应堆反电子中微子为什么有 3% 提早发生了振荡。 中子衰变、元素 衰变是反应堆反电子中微子的来源,表示为: ,如果中子踢出的是一个中间玻色子 呢?如果均分能量再衰变 ,则反电子中微子就会以第二组质量 0.511MeV 产生,由于其能量阈值小于 105.66MeV ,所以不可能向该质量以上振荡,只能向第一组三个质量的反中微子方向振荡。根据中微子味变振荡波长关系式,其质量平方差相近,则中间玻色子 产生的反电子中微子被第一组质量的三个反中微子均分了。所以核反应堆的反电子中微子有 4.5% 是以 产生的,并以第二组质量 0.511MeV 开始振荡,在没有离开燃料棒时,就已经开始味变振荡,成为第一组质量的三个反中微子了,这样就会看到有 3% 的反电子中微子缺失。同理,可以解释正反缭子中微子束中,发现的正反电子中微子的出现。 6. 破解物理学难题 “ 问题 1.什么是暗物质;问题2.什么是暗能量;问题3.从铁到铀的重元素如何形成;问题4中微子有质量吗;问题5超高能粒子从哪里来;问题6是否需要新的光与物质理论来解释高能高温条件下发生的活动;问题7.超高温度和密度之下是否有许多物质形态;问题8.光子是稳定的吗;问题9.什么是重力;问题10.有几维空间;问题11.宇宙如何诞生。 ” 宇宙的存在是永恒的无始无终的过程,是四维时空的无限性和时间的不可逆性。这样解决了宇宙是如何诞生的问题 11 和几维时空的问题 10 。从而又解决了从铁到铀元素是如何产生的问题 3. ,因为时间是无始无终的过程,超新星爆发的几率虽然小,在 137 亿年的时间里无法累积到地球上存在的这些元素,但在无始无终的时间过程中可以。 暗能量是冯天岳发现的斥力定律在全景宇宙模型中的表现形式。这样解决了暗能量问题 2. 。 亚夸克禁闭定律决定了人们发现的粒子刚好填满了亚夸克结构式的种类,不可能存在新的粒子类型。所以暗物质只能是引力粒子中微子。而其有两组六个质量,对应六个自引力常数,这与电子的自引力常数是对应的。在球状星团中恒星产生的中微子足以产生观测到的数百倍重子物质的引力现象 。这样解决了问题 1 和 4. 。而对撞机发现的 125GeV 粒子只能是中间玻色子的高能共振态,而且是四个一组,之前的三个已经发现,因为它是由正反中微子组成,其衰变产物难以探测,只能以看见原初粒子来确认。根据中间玻色子的亚夸克结构式,其数量与介子一样多。同时胶子、磁单极子也是不存在的。高能碰撞看到的“夸克胶子汤”,由于夸克禁闭,实为光子的高能凝聚态,因为光子、质子、中子属于引力 - 斥力粒子,在 0.6fm 距离自然有强引力约束存在。密钥理论十分的简单,遵守物理研究的原则,建立新旧物理定律之间的联系,用实验数据和观测数据验证其存在与否。这样解决了问题 6. 。 重子数守恒、夸克禁闭、轻子数守恒、亚夸克禁闭,这是四条关联性物理定律。所以质子是稳定的,光子也是稳定的。即使在膨胀小宇宙系统中的质子、光子对系统斥力膨胀做功损失质量、能量,但是在进入压缩系统后其会获得能量,并转化为质量。而在膨胀系统中的质子,还会有热能、引力势能的补充。在光子经过 47.2 亿光年半径的膨胀系统,对应的红移是 2.3 。而 2.7K 的微波背景辐射主要贡献来自我们所在的膨胀系统的重子物质产生的热辐射。这样解决了问题 8. 质子、光子是稳定的吗。 宇宙大爆炸根本就不存在,所以宇宙中最高密度的天体只有中子星和黑洞。根据黑洞视界半径计算,计入孔隙率,其密度与中子密度相同。而中子星的视界仅在其表明下约一个中子的厚度,其也可以视为裸黑洞。所以在中子星、黑洞中心,还是重子数守恒、夸克禁闭。黑洞难以观测,中子星则容易,在双星系统中的中子星可以看到白洞喷发现象,这是引力增量为负值产生的结果。观测数据 验证了其存在。核子的引力起力点 0.6fm ,斥力起力点 0.5fm ,在硬芯势斥力为无穷大。这个实验数据表明在中子半径 0.5-0.6fm 之间存在一个引力 - 斥力平衡点,也就是说当中子的引力半径趋于 0.5fm 时,在中子星、黑洞中存在超流体现象。这样解决了问题 7. 。 超高能宇宙线从哪里来?在宇宙中黑洞、中子星是最高密度的天体,以及超新星爆发,所以其是超高能宇宙线的唯一来源。现有理论一直在寻找一个像回旋加速器那样的天体,可知库仑力的作用速度是光速,当质子的速度近光速时,库仑力的作用趋于零,而不是相对论质速关系式说的那样质量趋于无穷大。黑洞、中子星的双极喷流可以产生比原初喷流高几个数量级的粒子,这是粒子之间交换角动能实现的结果。飞秒激光的能谱展宽现象是光子之间交换角动能,少数光子获得几个数量级的能量。新型加速器是电子、光子、质子之间交换角动能产生的结果,而非前置电场加速。这是粒子能量独立定律决定的,粒子的能量是由质能、动能、角动能组成,并各自独立表述 。还有一个物理机制,上述粒子在压缩系统呆的时间越长(因为压缩系统的空间是相连通的),获得斥力势能转换为粒子能量越大;如果一个质子获得了十的 23 次方电子伏的能量,再进入膨胀系统达到我们的地球,即使像光子那样损失 2.3 红移值的能量,其也仅仅损失两个数量级不到,还有十的 21 次方电子伏的能量。这样解决了问题 5. 。 问题 9. 什么是重力? 这个问题是有待解决的难题。 重力是测点质心感受到的所有引力的集合。在大地 G 值测量中,存在一个无法消除的误差( 100ppm-600ppm ) ,至今人们对其无解。 徐宽定律的核心就是引力质量与惯性质量不相等 ,并且得到了一个实验数据的的定量验证,据此得出粒子能量独立定律。其可以完美地解释原子能级电子是以自旋角动能储存了能量,这样其公转轨道速度变化极小,电子自旋储存的角动能比电子公转的动能大许多个数量级 。独立定律在粒子上适用,在天体力学也一样适用。其描述的是粒子、物体的能量是由三个部分组成,静止质量、自旋角动能、动能,并各自独立表述。 而现有理论认为引力质量与惯性质量相等,这也是相对论的两个立论依据之一,但是他错了。 测点在地球表面,地球的引力为主,地球的自转、公转,月球的自旋、公转,太阳的自转、绕银心的公转。这些都涉及多个速度值,也就是多个动能的问题。如果以 表示动能,是否考虑过角动能的存在。如果以相对论的观点,动能为 ,是乎加考虑了角动能的存在 ,但是如果月地系统、日地系统的角动能是独立表述的,就像原子能级中的电子那样,该如何呢?其能量来源有太阳绕银心的公转,银河系的运动产生的动能,膨胀系统的斥力势能等等。 重新测量数据,将 G 值的 100ppm-600ppm 综合误差,一个一个地分离出来,才能发现问题所在,这需要一个团队的人才能完成的工作。 在日全食的阴影区存在重力异常值一般是 1-2微伽,1997年3月9日(中国漠河地区)艾国祥团队首次发现4-5微伽的“重力异常双谷”;2001年6月21日(赞比亚)我们6位科学家获得数据;1995年印度科学家首次发现12微伽的“重力低谷” 。 重力异常低谷现象是不同时间、不同团队发现的数据,其存在表明我们对引力的扰动还存在未知的物理。那么,月球挡住了什么呢?月球可以挡住太阳光线、太阳风、扰动太阳中微子流的密度,并吸收少量的中微子。对于测点来说径向流入的都是引力粒子和引力 - 斥力粒子,它们必然对引力增量产生贡献,简称为能量径流效应 。而月球挡住了这些粒子,产生重力低谷现象就是必然的结果。从给出的数据存在数倍的波动来看,这是多个能量径流效应的综合结果,对应着光子、中微子、太阳风的粒子流。 中微子是引力粒子,其存在 6 个味变振荡质量值,从太阳中微子能量可以断定,其在四个质量之间做味变振荡。引力透镜现象表明光子的引力存在,而中微子的四个质量比光子的静止质量大十多到二十多个数量级,所以月球对太阳中微子必然存在引力透镜效应,既然是透镜就有聚焦和散焦的问题,这样就会扰动中微子流的密度,从而对测点产生引力扰动。这样地球内部的岩浆流也会对测点产生引力扰动,对 G 值的贡献如何呢? 结束语 物理学是一切自然科学的基础,哲学是自然科学和社会科学的世界观和方法论。在哲学领域有一个至今争论不休的问题,是物质决定一切,还是认知决定一切。其实它是一个物理学问题,而非哲学问题。密钥归零宇宙之谜得以破解,是物质决定一切。 谨以此文献给追求真理的人们。 参考资料 新华社记者毛磊《物理学11大困扰》,埃里克.哈兹尔廷《物理学重大的未解难题》美国《发现》月刊2月号文章2002年,《参考消息》2002年2月1、2日转登。《中微子的快子(结构)假说》吕子东附录二 新华社记者毛磊《关于美科学家提出的新世纪11大科学难题的报道》《建立夸克与宇宙的联系:新世纪11大科学问题》报告作者是19位权威物理学家和天文学家联执笔。《参考消息》2002年2月1、2日转登。《中微子的快子(结构)假说》吕子东附录三 吕子东《中微子的快子(结构)假说》 2002年 http://SSReader.com 冯天岳 著《斥力在宇宙学中的应用》 1994年1月第一版 文津出版社 冯天岳《斥力定律与后星系宇宙模型》1989年3月《潜科学》杂志 《中法“起源”天文联合实验室快报:星系并合曾主导了哈勃序列的演化》 录入者 :linq 2010-02-26 来源 : 国家天文台网站 中国天文科普网 www.asron.ac.cn 记者 康娟 《 宇宙有个巨型空洞 直径达 10亿光年 》 2007年08月25 杨 子晚报 http://www.sina.com.cn 记者 彬彬 《 多个星系高速驶向宇宙边缘 另一宇宙当真存在? 》 2009年11月18日 人民网 来源新浪科技 http://scitech.people.com.cn/GB/10397633.html 《科学家发现宇宙加速膨胀确切证据 (组图)》 2010年03月31日 新浪科技 http://www.sina.com.cn 《 英科学家首次发现多重宇宙存在证据 》 时间 :2010-12-18来源: 中国日报网 中国天文科普网 http://www.astron.ac.cn/bencandy-2-4221-1.htm 译 者 :Melipal 《史前的天空》 2010-02-27 来源: NASA 中国天文科普网 www.asron.ac.cn 原文标题: Jurassic Space: Ancient Galaxies Come Together after Billions of Years 作者: Donna Weaver 原文来自: NASA Posted: 2010. 2. 18 《恒星生长速度惊人 新星系挑战现有理论(图)》 2007年8月13日科学时报 ,天文信息 http://www.astron.sh.cn , 2007-8-13 如今, 《 壮观的球状星团 M13 》原文来自: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap090617.html (虞南华编译,Linq审校) 中国天文科普网http:/www./astron.ac.cn 焦善庆、蓝其开《亚夸克理论》1996年 重庆出版社 欧阳森《宇宙结构及力的根源》2010年7月第一版 中国作家出版社(香港) 欧阳森《白洞喷发与轻元素循环》2011年12月 暨南大学出版社 欧阳森《建立宇宙密码字典》2013年11月第一版 暨南大学出版社 欧阳森《物理学研究中的陷阱:论现代物理学的错误所在》2015年3月 暨南大学出版社 欧阳森《物理学研究中的陷阱:论现代物理学的错误所在》(第二版)2015年12月 暨南大学出版社 Francis Reddy.古怪双星产生的双伽玛射线耀发 2011-07-08中国天文科普网http:/www./astron.ac.cn 常丽君《科学家制造出低于绝对零度的量子气体》科技日报 2013-01-05 科学网 杨家福《原子物理学》1985年8月 超星数字图书馆 http://SSReader.com 杨家福《原子物理学》1993年12月 超星数字图书馆 http://SSReader.com 泰旦华《粒子物理学》1988年12月 超星数字图书馆 http://SSReader.com (美)温伯格《亚原子粒子的发现》2006年6月 超星数字图书馆 http://SSReader.com 高道国《核子-核子相互作用与核反应》1990年2月 http://SSReader.com 黄志洵《超光速研究的理论与实验》北京.科学出版社 2005年 刘霞《法国提出搜寻第四种中微子方案》2011年12月1日 人民网 http://it.people.com.cn 焦善庆、刘红、龚自正、王蜀娟《中微子混合、振荡参数计算及物理机制分析》江西师范大学学报(自然科学版)2004,28(3) 戴长江、盛祥东、何会林《利用超新星爆发测量电子中微子静止质量》物理,2000(11) 徐俊等《中美合作核物质QCD相图研究获突破》物理评论快报 2014-04-15. 徐俊等.ABSTRACT. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.012301 王翼飞《日全食过程中的引力异常现象》2009-01-12 www.tech.sina.com.cn 漠河数据 4-5微伽的“重力异常双谷”,1995年发现12微伽重力低谷, 徐宽《物理学的新发展——对爱因斯坦相对论的改正》2005年12月 天津科技翻译出版社
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豪放的宇宙:爆发星、暗能量和加速膨胀的宇宙
热度 6 warlong 2016-11-26 16:14
豪放的宇宙 :爆发星 、暗能量和加速膨胀 的宇宙 作者: 罗伯特 • 科尔希勒 ( Robert P.Kirshner ) 译者:郑 中 本书由普林斯顿大学 出版社在 2002 年、 2004 年、 2013 年、 2016 年(第四版)出版,并作为 2002 年美国出版社协会在物理学和天文学方面的最佳专业 / 学术著作而获奖,且进入 2003 年阿文迪思总奖( Aventis General Prize )的最终名单。 目前本书已被翻译为日语、西班牙语、捷克语、葡萄牙语。 内容简介 《豪放的宇宙 》讲述了一个关于科学发现的引人注目的探险故事。罗伯特 • 科尔希勒( Robert Kirshner )是世界上领先的天文学家之一,将读者们带领到一个活跃的研究团队内部,寻求他们如何作出非凡的宇宙学发现:受暗能量影响而导致空间本身膨胀,宇宙膨胀 正在加速。而且,为了分享这个兴奋的发现故事,科尔希勒也将当今科学带入一个新的收场白。他解释了加速膨胀 宇宙的思想(曾对粗略的数据作出勇敢解释)现在如何成为现代宇宙学中的标准假设。 测量导致宇宙加速膨胀 的暗能量(空间本身的物理量),指出我们对基础物理学的理解存在一个大漏洞。在 1917 年,爱因斯坦 提出了“宇宙学常数 ”来解释静态宇宙 。当观测结果证实宇宙正在膨胀,他抛出了暗能量的这个早期形式。但本书首度描述了近年来的观测结果,显示出宇宙学常数(或类似常数)控制了宇宙的质量和能量收支,并确定了宇宙的命运和形态。 然而受到爱因斯坦 疏误的警告,且与竞争性研究团队的初步结论相抵触,科尔希勒及其同事不愿意接受他们自己的结论。但他们证据确凿,辛苦地获得了关于爆发星 的理解,他们在 1998 年 2 月宣称了他们关于宇宙在膨胀的结论。现在,对超新星的深究及同代研究的其它进展,支持宇宙受暗能量(但也含有几种暗物质形式)主导的新结论。我们居住在一个基本成分数量惊人的豪放宇宙之中:我们观测的真实宇宙,并非我们所想象最简单的那个。 译者赋诗《超新星的荣耀》: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=289142do=blogquickforward=1id=1038872 短评 天文学家科尔希勒是哈佛大学 的克劳斯科学教授,以及哈佛 - 斯密逊天体物理学中心 光学红外线部门的领导人,也是超新星研究团队的成员,他们通过表观亮度 ,使测量宇宙内的距离成为可能。“遥远超新星的观测结果显示,我所居住的宇宙,并不像爱因斯坦 所想那样是静态的,而正如哈勃所显示那样在膨胀,而且是加速膨胀 !我们将随时间而膨胀中的这种增长,归因为具有向外推斥压力的暗能量 … 。暗能量构成了质能的缺失组分,理论家们已理解它,用当代宇宙膨胀 速度来调节天体的年龄,并补充关于大爆炸余辉的新测量结果,以绘制一张完整而惊人的宇宙含量图景。”这就是豪放的宇宙 :“它具有中微子作为热暗物质 ;某些未知物质作为冷暗物质;在大爆炸后的最初 10 -35 秒发生膨胀;而现在受暗能量而加速膨胀。”科尔希勒把故事讲得动听,也把天文学概念讲得生动。 ——《科学美国人》编辑 “科尔希勒是一位有才干的作者,专家和普通读者将会发现本书值得一口气读下去 … 。《豪放的宇宙 》是一本有个性的著作 … 。对做科学如何激动有兴趣的普通读者来说,对于这本吸引人的记述,可采取这种策略 … 。该故事 … 本身有理由令人不可抗拒,而且充满气魄,具有幽默 … 。像这类书将有利于激励下一代物理学家。” ——肖恩 • 卡若尔 ( Sean Carroll ),《自然》 “对我们神奇的宇宙做了一次豪放而透彻的、有价值的思考。” —— 米歇尔 • 图勒 ( Michael S. Turner ), 《科学》 “罗伯特 • 科尔希勒写了一本优秀的内部记述,是关于揭开宇宙命运的竞赛 … 。科尔希勒显示娴熟地揣摩复杂解释,让人印象深刻,而且他用恰当的比喻,毫不犹豫地连通了读者知识中的缺口 … 。《豪放的宇宙 》极好地表达了副标题的涵义,并且应该明确地服务于如下内幕故事:科尔希勒率领他五湖四海的天文学家团队,如何在对宇宙命运的探索中取得荣耀。” ——多纳德 • 哥兹密斯( DonaldGoldsmith ),《自然史》 “追随天文学家们和几代哈佛大学 生,长期将 欣赏为杰出口才的掌故,所以难以想象有其他人更适合给我们讲述关于新发现的内幕故事。 没让人失望。他在更宏大的视野中讲述了这样一个故事:改进的技术如何使天文学家们进一步观测距离、进而观测过去。” ——劳仁斯 • 马歇尔( LaurenceMarschall ),《发现杂志》 “《豪放的宇宙 》让人大加享受 … 。它是精彩的 … 对过去十年的最伟大的科学故事之一做了一次让人愉快的机智思考:爆发超新星如何显示宇宙膨胀 正在加速 … 。快买这本充满欣喜的书吧。” ——米歇尔 • 若万 - 罗宾逊( Michael Rowan-Robinson ),《新科学家》 “不止一本书谈及这方面的重大发现,但罗伯特 • 科尔希勒所著的这本《豪放的宇宙 》作为新入口,也许是值得阅读的最佳那本 … 。这是一次关于如何搞研究工作的内部思考。除了给出科学的最时新思考,科尔希勒先生还带领我们间接地分享了发现的激动。” ——《经济学家》 “《豪放的宇宙 》不只是一本关于暗能量和宇宙膨胀 的市面通俗书籍。然而,此书对 导致发现的兴奋日子,道出了一种独特的幕后感觉。我发现难以认为我已接近了关键时刻,而此时科尔希勒及其同事们发现自己注视着脸上的宇宙学常数 。” ——约夏 • 若斯( Joshua Roth ),《天空和望远镜》 “有才干的研究者科尔希勒清楚描述了科学探测工作对宇宙历史的流行观念负有责任 … 。科尔希勒曾是这些发展领域的前锋 … 。他将每样事情综合起来,用简单、有效而常常是幽默的类比和趣闻,来解释探究团队在建构宇宙年代学(如何发展并演化至今)的过程中,是如何相互影响的。” ——《选粹》 “两个竞争的科学家团队如何演绎出扣人心弦的故事,并最终相信了让人吃惊的测量结果,激进的宇宙新观念取决于它 … 。这提醒宇宙学现在也是一门真正的观测实验科学了,牢固基于零散的实际测量中。” ——马歇尔 • 瑞尔丹( MichaelRiordan ),《纽约时报 • 书评》 “一本让人欢欣的通俗书 … 。科尔希勒独特融合了餐后闲谈式的反驳和新手物理学式的类比,使之成为一次很愉快的阅读。” ——瑞恰德 • 艾利斯 ( Richard Ellis ),《物理世界》 “我们时代最热门天文学故事的内部一憋。科尔希勒所写的这本书,不仅是现代宇宙学历史,而且是科学进程中的一个实例研究 … 。科尔希勒采用了精彩而简单、有时搞笑的类比来解释复杂精深的概念。” ——杰尼夫 • 比尔瑞( JenniferBirriel ),《金星》 “一本精彩的、见闻广博而吸引人的书,关于现代宇宙学最激动的发展之一。” ——阿勒克斯 • 菲利彭柯 ( Alex Filippenko ),《天文学》 “一本可读的、愉快而富有信息的记述,关于古老而家喻户晓的——但近期复兴的——科学分支。” ——杰慕斯 • 科黑斯《 SIAM 新闻》 “我喜爱本书。科尔希勒写作带有激情、人文性和大气度。” ——马格瑞特 • 多宾斯( MargaretDobbins ),《每日电讯报》 “科尔希勒的这本书呈现了大众科学出版物中的制高点。本书在几个层面进行,尤其是在私人层面,他关于科学家的研究生活,提供了一种描写详细的、甚至典范的记述 … 。《豪放的宇宙 》是一本可愉快阅读的书 … 。科尔希勒在形象化表述宇宙的形态和结构方面具有一种真正的天赋。” ——马廷 • 因斯( Martin Ince ),《时代(泰晤士)高等教育增刊》 “前面八章在天文学 101 层面提供了宇宙学的介绍 … 。那个故事常被讲起,但很少如此动人。类比是恰当的,趣闻是搞笑的,而文笔是轻快而诙谐的——在彻头彻尾滑稽的地方 … 。科尔希勒成功表达了探测遥远超新星的艰难和激动。” ——戴维德 • 布兰奇 ( David Branch ),《当代物理学》 “一本机智而诙谐的新书。” ——夏戎 • 贝格雷( SharonBegley ),《华尔街期刊》 “有一种阅读快乐。” ——麦杰 • 迈克多纳德( MaggieMcDonald ),《新科学家》 长评 略。 致辞 致瑞贝卡和马修——他们将生活在一个更加浩瀚的宇宙之中。 译者序 ... i 1 、科学普及 ... i 2 、科学好玩 ... ii 3 、宇宙烟花 ... iii 4 、本书情况 ... vi 5 、翻译说明 ... vii 序言 ... ix 第一章 洪大图景 ... 1 望宇兴叹 ... 1 探究空间 ... 1 定律普适 ... 3 光速有限 ... 4 星汉灿烂 ... 5 哈勃深场 ... 8 烛照夜空 ... 10 第二章 烈药化烧 ... 11 找到量杆 ... 11 光谱分析 ... 12 原子时钟 ... 14 红巨星:元素工厂 ... 14 坍缩成白矮星 ... 17 Ia 型超新星 ... 18 继续搜寻 ... 20 第三章 另类爆炸 ... 22 II 型超新星 ... 22 兹维基传说 ... 23 发现 SN 1987A .. 25 隐于烈焰中 ... 26 中微子暴风 ... 27 发现星爆残骸? ... 28 第四章 加个常数 ... 31 多普勒效应 ... 31 银河系非宇宙 ... 32 弯曲时空 ... 33 水星进动 ... 33 引力透镜效应 ... 34 宇宙学常数 ... 36 第五章 宇宙膨胀 ... 37 发现星系退行 ... 37 造父变星 ... 37 旋涡星云 ... 39 我的毕业课题 ... 40 建立哈勃定律 ... 41 非中心宇宙 ... 44 空间膨胀效应 ... 46 爱丁顿绝不放弃 Λ .. 47 宇宙质量密度 Ω .. 49 拓展哈勃图解 ... 50 第六章 现在何时? ... 52 过客迷茫 ... 52 追溯历史 ... 52 星系马拉松 ... 54 表观速度 ... 55 年龄问题 ... 56 观测误差 ... 57 技术进步 ... 60 CCD 探测仪 ... 61 HST 观测造父变星 ... 62 最佳标准烛光 ... 63 布鲁诺模板 ... 64 殊途寻同归 ... 64 SN 1987A 的气环 ... 65 膨胀光球法 ... 66 宇宙命运 ... 67 第七章 微波天炉 ... 69 发现 CMB . 69 何以均匀 ... 70 膨胀缘由 ... 71 微波涨落 ... 72 宇宙化学 ... 73 壁画裂缝 ... 75 暗物质组成 ... 76 减慢宇宙膨胀 ... 78 剃刀之刃 ... 78 Ω = 1 的宇宙 ... 79 第八章 学会巡游 ... 81 豪放的宇宙 ... 81 两类标准烛光 ... 82 幸遇欧克 ... 84 兹维基其人 ... 85 图森盛会 ... 87 哈勃常数争论 ... 89 尘埃的变红效应 ... 89 在帕骆马山上 ... 90 识谱算铁 ... 91 观测减速膨胀? ... 92 第九章 首次探获 ... 94 另类超新星 ... 94 Ib 型超新星 ... 95 同好不同见 ... 96 减速,更亮 ... 97 质疑标准烛光 ... 98 维京人的探险 ... 99 突破性进展 ... 101 光度递减率 ... 102 我们 CfA 团队 ... 105 伯克利动态 ... 106 瞧!那篇论文 ... 109 光变曲线形态 ... 110 三方合作得失 ... 112 第十章 正确理解 ... 115 异端证据 ... 115 俊采星驰 ... 116 时不我待 ... 117 哈勃望远镜 ... 121 Ω m 之大小 ... 125 我在 ITP . 126 Λ 如刺在喉 ... 127 关于 Ia 型超新星 ... 128 亚当的 Λ .. 129 学界的彷徨 ... 130 急切与犹疑 ... 132 团队间的竞赛 ... 133 年龄,组分,或尘埃 ... 136 精尘致暗? ... 138 宇宙学效应 ... 140 第十一章 爱翁烟枪 ... 142 我也喜欢 Λ .. 142 真空活泼 ... 144 寻找 z1 的超新星 ... 145 在毛纳基山上 ... 145 停停走走的宇宙 ... 147 观测哈勃深场 ... 148 亚当和 SN 1997ff 150 思路 =SN+CMB . 152 探测微波涨落 ... 152 确定宇宙组成 ... 153 Λ- 暗能 - 太清 ... 156 为探测暗能量 ... 157 宇宙和人类 ... 158 尾声 ... 162 因为高 z . 162 信息更新 ... 163 未来计划 ... 164 升级换代 ... 165 故事没完 ... 166 注释(原注) ... 167 致谢 ... 175 译后记 ... 176 索引 ... i 附录:超新星分类 ... ix 作者简介 ... x 译者简介 xi ... 8 ... 14 序言 自 1970 年以来,我就是观测爆发星 (以超新星闻名)的天文学家之一, 而且知道它们是什么事物,它们如何运行,它们如何影响宇宙化学 。作为一种额外奖励,这次研究产生了一种方法,可将超新星当作宇宙中测量距离的最佳宇宙标尺。超新星有一种变化来源于恒星致密熔渣的热核爆炸 ( thermonuclear explosion ),它是恒星(如太阳)燃尽的残余物。这些“ Ia 超新星”( SN Ia )造出有效的标准炸弹,可根据它们的亮度精确判断其距离。作为“天空水手”,我们可将 SN Ia 当作灯塔来判断星海上的距离,能测量星系的距离,在恒星的巨大环焰状和臃肿飞艇状 之中,发生了超新星爆炸 。显然,测量超新星的距离已导致产生一张全新的宇宙背景图像,它受暗能量(源于真空本身的特性)所主导。 自 1912 年以来,天文学家已观测了星系的运动。几乎每一个星系都在远离我们自己的银河系,这就是著名的红移现象。 1929 年,爱德温 • 哈勃将星系距离与星系红移联系起来,显示出:遥远星系比我们邻近星系的退行速度更快。这意味着,我们居住在一个正在膨胀的宇宙之中。 膨胀宇宙新观念的来临,这对于阿尔伯特 • 爱因斯坦 来说,是惊世骇俗的。回到 1917 年,当时他询问天文学家,他们告诉他宇宙是静态的。而他新创立的广义相对论 预测:宇宙要么膨胀,要么收缩。但是,你们不能违反事实,即使事实含有错误的时候。爱因斯坦因此叹息,而陷在一个数学常数之中,引入了一个空间自身的膨胀量来修理这个“问题”。这就是现在我们所谓的“暗能量”,用来平衡引力物质 的内向拉力。爱因斯坦项(宇宙学常数 )的引入,使宇宙保持静止,类似一位老练的骑车人,当遇到交通红绿灯时,而善于把握平衡。在十年后,当爱因斯坦得知哈勃的新天文学观测结果显示“宇宙 不是 保持静止”之时,他不太可能把宇宙学常数弃入水中。他说:“无论如何,这在理论上是不完美的”。宇宙学常数被逐出最严肃的宇宙学探讨之中,谁需要它呢? 直到 1990 年,天文学家逐渐构建了宇宙背景的成分列表, 我们钻入了一个问题、疑惑和难题之中。问题在于宇宙中的引力物质 大部分是不可见的,疑惑在于它不够多,而难题在于这种暗物质足以导致糟糕的副效应,使宇宙比其 背景更加年青。不可见并非如此麻烦——即使潜隐质量不发出任何光,我们也可探测到它的 效应 ,恰如水手通过观察海面波浪,就知道无形海风正在吹来。可见物质汇入不可见的宇宙谷网(由冷暗物质形成)之中。但令人疑惑的是,宇宙内的物质含量仅占三分之一,而我们喜好的理论要求形成最简洁的宇宙。宇宙时尺所显示出的问题,哪个最困难呢?宇宙内最古老恒星看起来年龄约为 120 亿年。如果宇宙已全部负载引力物质,那么宇宙膨胀 应随时间而逐渐减速,并且宇宙已记录了自大爆炸以来所经历的约 100 亿年时间。在 100 亿年的宇宙中有 120 亿年的恒星, 不能使人相信这是物理世界的真实历史。这张图像有啥错误呢?在优美的壁画中有些小裂隙,这表明我们关于大爆炸存在一个严肃的概念问题,或许 某些事搞错了吗? 在过去七年中,科学家团队采用了新型仪器和新型望远镜,包括哈勃太空望远镜 ,来搜寻遥远的超新星。这可让你们直接测量宇宙膨胀 史。我们希望理解宇宙在大爆炸后如何减速下来 。我已参与进入了那些团队之一, 个令人愉悦的、但稍感忙碌的“兄弟乐队”(也有一些姐妹),我们称之为高 z 超新星探索团队。字母“ z ”就是天文学家关于红移的缩写,这意味着我们开始探寻高红移的遥远爆发星 。 在 1997 年,我进行了这方面的研究,那时我被邀请到普林斯顿大学 ,所作的一系列讲义成为了本书的基础。但翻看我的旧笔记,我认为我们在 1997 年的报道几乎没有任何结果。虽然我们知道问题所在,但要理解怎么找到答案。自此之后,对这些天文学之谜的、令人惊奇的解答如潮水涌来。所以,我大量谈及超新星如何爆炸、如何制造化学元素,略微谈及超新星可测量宇宙膨胀 史。现在有了初步结果,我们可以进行一次引人好奇的新综合,来解决十年前的问题、疑惑和难题。 遥远超新星的观测结果显示:我们栖居在这样一个宇宙之中,宇宙并非像爱因斯坦 所想的处于静态,也不像哈勃显示正在膨胀,而是正在加速膨胀 !我们把随时间的膨胀增长 归因为具有外推压强的暗能量。它的最简洁形式可能就是爱因斯坦的宇宙学常数 ,这是六十年来理论物理的渊薮。暗能量由缺失的质能成分(理论家们已窥见)所组成,它调节着天体年龄与当代宇宙膨胀 速度;再把大爆炸余辉本身的新测量结果补充进来,就形成一幅惊奇而清晰的宇宙背景图像。 当你完成构架时,最近五年已有点像在收集拼图玩具的时候了,块片迅速到位,而你甚至可看见缺失部分的形态了,但缺失的细节可能是最重要的。宇宙受暗能量控制,表明我们对虚空的亚微观特征的理解(真空的特性)存在深刻缺陷。没有任何实验室实验测量,也没有任何物理理论预测暗能量的总量,但我们的观测结果作出了暗示。下一步就是理解极小尺度的宇宙,这就将引力与其它自然力融合统一起来。也许这个豪放的宇宙 是受暗能量控制的,具有一种新的理论景象,看起来是简朴而必然的。但是,当前解决加速膨胀 宇宙之谜,已产生了另一个值得研究的、有趣的疑难问题。 我们当今正在研究的宇宙图像是“豪放的”:它具有中微子作为热暗物质 ;未知物质作为冷暗物质;大爆炸之后的最初 10 -35 秒内的膨胀;而现在,当宇宙在 10 -52 倍古老时,受暗能量而加速膨胀。这比任何人想象都要广大,尽管这些事实肉眼不可见,但这是有根有据的。根据大爆炸本身的光辉,还有恒星 ( star )、稳星 ( steady star )、变星 ( variable star )和爆星 ( exploding star ),以及可观测宇宙 边缘的星系,我们正在通过观测建构这种宇宙图景。 理解极早期宇宙 的新特征是一种快乐,经历艰辛的研究者们也展现在本书中。但为何我们应该感受全部快乐呢?我的目的就是帮助你们分享这种探险,其中的欣慰源于读者的理解。
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量子计算机是小于量子的后量子产物
热度 1 jiazhang55 2016-11-20 09:57
人类所确定的最小的粒子也就是10 -36 ,但是三个以上量子纠缠到一起就比这个数值小了,所以大型量子计算机所需要的最小值远比10 -36 ,我估计这就是量子除错当中最难的地方吧,(1,c)只是一个方法,但里面的1是理想值,实际值不是这个,我给出了一个实际值,但现在我不知道对不对 如果我是对的,那么我们所能确定的量子量将精确到(10 -36+( -13) ,这样的结果就是,我们进入后量子时代 不过这里有些令人惊讶,宇宙竟然如此精确 .......
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黑洞的轮回
jiazhang55 2016-11-8 11:55
我们之前害怕黑洞,但黑洞其实就是三审判,有的物质背叛下地狱,就像是进去了高维时空;有的被判转世,那么它就做虫洞返回到宇宙,有的被判上天堂,结果就永远的环绕这黑洞飞行。
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人类探索的终极--宇宙和生命起源以及意识之谜
热度 4 immunology 2016-11-2 23:59
1 人类现在形成的“实验科学体系”和“宗教、哲学、数学、逻辑等其他体系”,终极的探讨都是“宇宙和生命起源以及意识之谜”。 2 “宗教、哲学、数学、逻辑 等其他体系” 对 宇宙和生命起源以及 意识之谜的“阐述”,是否需要得到 “实验科学体系”的“验证”?又能否得到 “实验科学体系”的“验证”? 3 “量子力学、量子生物学、大脑研究等等 ”的进展, 能在“二种体系”之间搭起一座“桥梁”吗? 2016-11-02于遵义
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恐怕没有杨振宁和李政道两位先生,今天我的理论将会被人们抛弃
jiazhang55 2016-10-27 17:46
时间的对称性破却和量子效应产生整个宇宙的运行规律,这是对(c,1)的最好的文字描述了。 当然,如果没有宇称不守恒的发现,(c,1)也不会这么快被使用,并且促成了现在量子力学的发展,有时真的等不及看到量子计算机。 我真的要感谢,杨振宁与李政道两位先生......
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宇宙共振
jiazhang55 2016-10-19 18:46
首先,宇宙应该是自发对称性破却的,而对称性破却发生是超光速,所以我们自然可以推断宇宙的变化包含超光速现象,相关推论请看张天蓉老师的博客 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=677221do=blogid=926701 《宇宙中的超光速》。 如果看了这篇博客的话,请留意我的评论 我们排除自发性的对称破却,也就是说在相对论范畴下讨论超光速条件,当然根据(1,c)的统一性, 直观的看出,如果x超越了c,则会形成另一个破却的发生(单位1既不对称也不破却,但这是在c范畴下的(相对论范畴),如果超过了c,那么单位1会出现一个确定的形式(请见黑洞内的五维时空),这样的话单位1要么破却,要么对称),而破却是超光速的,所以超过c可以是一种方式。由于(1,c)是普适性的,所以这种方式是通用性的,它既可以对于大型天体,也可以对于微小粒子。 但狭义相对论限制了粒子的速度,也就是限制人为对称破却的产生,但其实对于我们而言,c不止一个。我们来看看我的大统一方程 c=x/1其中1为时间,c为光速 那么,我们进一步计算,得x=c 好,这里不仅速度v=c,同样x=c。相对论只限制了速度,但没有限制x。那么我们就可以通过x超越c,来完成对称破却。 我这里提出一种方法,就是讲 m的空间扭曲(广义相对论)到1m的空间,这样速度 超过 1m/s的物体,就可以发生对称破却,而对称破却的结束标志(并不是时间)就是这个物体降速到1m/s的速度,这期间没有时间的观念。 虽然,这是一种方法,但这其实看似不可能,可想而知,将一个场扭曲到原来的 分之一,我们需要多大能量,就拿电磁场举例,根据麦克斯韦方程中的变化率,要达到 分之一,我想即使是地球的磁场变化率也没有这么大。
个人分类: 交流感受|676 次阅读|0 个评论
没有时间的宇宙是什么样的
热度 12 sfwxxx 2016-8-13 15:13
你考虑过没有时间的宇宙吗?显然这是个有趣的问题!如果你在一个没有时间的宇宙中,你的感觉会是十分有意思的。 没有空间的宇宙不会存在,但没有时间的宇宙显然会存在,在没有时间的宇宙中,物质的运动会有两种状和一种作用形式: 1、这个宇宙中的物质静止不动。 2、这个宇宙中的物质运动瞬间完成。 3、这个宇宙中的物质间的相互作用瞬间完成。 我们以此宇宙为设定条件,会有许多有趣推论: 1、设S代表距离,T代表时间,U代表速度,则有U=S/T=无穷大,所以运动瞬间完成。 2、如果任何物质的运动是瞬间完成的,那么这样的宇宙要么是静止不动,要么会是一个无法理解的整体。 3、两个相撞的物质穿越而过,不改变本身。 4、相对论的那个时间公式会出现大的问题。 可以想象,黑洞应该是这种宇宙的相反形式。。。。(待续)
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大小宇宙与沙尘
dsm9393 2016-8-1 14:52
大小宇宙与沙尘 都世民 现代学科分太细, 整体化解成沙尘。 学科交叉要整合, 盲从西方不可取, 科学不迷信权威 , 科研要有新思维。 虚拟模拟有局限, 科学试验来检验。
个人分类: 博客|1927 次阅读|0 个评论
发表博文之心态
AndyShao 2016-7-27 20:01
本人发表的荒唐言论,皆为自身在特定时间的真实感受。发表博文的目的也只是简单记录自身的想法变化。内容想哪说哪,随意记录,可能逻辑缺乏、语句文法不通,所说物理事理人理不明等。一千个读者,有一千个哈姆雷特。 所以,若您认为言论 不太成熟,不知深浅,对其 不甚赞同等,这太正常,此时也请见谅,就让它随风而去;若您感觉有益,我也欣喜! 人的时间有限,希望大家拥宽大胸怀,用有限的时间做更多有意义的事情! 宇宙很大,人很渺小,也希望大家多看,多思考,多体会自然,感受美好! AndyShao 2016年6月10日
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量子宇宙的真实(163)——力的演化与表象
forecast 2016-7-10 13:30
量子宇宙的真实163.pdf
个人分类: 密码场|4206 次阅读|0 个评论
虽然
jiazhang55 2016-7-6 16:09
虽然,我通过复数时空做出了平行宇宙虫洞的实现方式,但可能有些人不愿意让理论发布,我考虑了一下,不发表就算了,人们知道是迟早的事。但我的研究还是要继续,虽然我是第一个提出平行宇宙在复时空的理论模型的,但我无法证明这一点,所以在此写一篇博客,作为证据吧。
个人分类: 双四维时空|490 次阅读|0 个评论
我眼中的FAST射电望远镜
热度 15 lunarsoil 2016-7-4 11:16
我眼中的 FAST 射电望远镜 不管人类的想象力多么无边无际,宇宙之奇妙,仍然远远超乎我们的想象 。 一、什么是射电望远镜? 我们对宇宙的研究,在某种程度上就像是盲人摸象,摸的地方多了,这头大象的形状也就慢慢清晰了。 从空间上,天文观测要对宇宙的各个天区进行观测,天文学上称之为巡天观测。 从观测波段上,现在的天文学已经发展到了全波段天文学。观测波段从高能的 X 射线、伽马射线,到紫外、可见、近红外和红外观测,再到波长更长的微波和无线电波的观测(天文学上称之为射电观测)。只有获取的宇宙信息越全面,我们才能得到客观的宇宙认知。 为了探索宇宙,天文学家需要研制各种各样的望远镜来观测宇宙。所有的望远镜,其实都是对电磁波谱各波段的观测,这些望远镜的主要区别在于观测波段的不同。有些望远镜虽然工作在同一波段,但工作原理不同。 说到射电望远镜,大家一定会迷惑什么是射电。射电其实是天文学中的独有说法,其他学科里通常叫微波和无线电波。手机信号、家里用的微波炉,都是工作在射电波段,波长从厘米波到米波。收音机工作的无线电波,也是工作在射电波段。 FAST望远镜模型 二、为什么叫FAST望远镜? 天文望远镜的学术名称一般都很复杂,为了有利于传播,所以往往会取一个通俗好记的名字。FAST望远镜的学术名称是500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope),英文缩写是FAST。国家天文台建设的另一个大科学工程是位于河北兴隆雾灵山顶的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(Large Sky Area Multi-Object Fiber SpectroscopicTelescope ),英文缩写为LAMOST,是一架视场为5度横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜,现在的正式名称为郭守敬望远镜。 三、FAST望远镜算是完工了么? FAST 望远镜 (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,英文简称刚好是FAST)从1 994 年开始选址论证,经过 13 年的预先研究, 2007 年立项, 2011 年开工建设, 2016 年 7 月 3 日主体结构完工。 FAST 望远镜主体结构完工后,还需要进行软件安装、调试、试运行、数据处理和分析研究,要开展业务化常规观测还有相当长的路要走。这就像我们盖房子时结构封顶一样,还需要进行内部装修和设备安装、调试,时间还非常长。 曾经宁静的小村庄 台址开挖 圈梁施工 反射面板铺设 主体结构完工 四、FAST望远镜的科研用途有哪些? FAST 望远镜主要用于研究脉冲星、中性氢、黑洞吞噬小天体、星体演化、外星文明搜寻等。 FAST 望远镜在深空探测领域也有重要用途,当深空探测器飞行距离越来越远,地面接收和发送的信号强度越来越微弱,需要有强大的地面望远镜来接收这些微弱的信号,给我们发来那些遥远天体上的山河湖海、火山、大气、极光和闪电等。 五、与国内外同类望远镜相比有什么优势? FAST 望远镜的标准名称是 500 米口径球面反射射电望远镜,是世界上最大的单口径球面射电望远镜。德国波恩有一个 100 米口径的大型射电望远镜, FAST 望远镜的观测灵敏度将比它提高 10 倍。 在此之前,美国在波多黎各建设的直径 310 米的阿雷西博射电望远镜是世界上最大的。但今年 6 月传出消息,由于运营经费不足,阿雷西博望远镜面临关门的命运。 阿雷西博射电望远镜的面板是不能动的,而 FAST 射电望远镜的反射面由 2000 多块面板组合而成。每一块面板下安装有一个促动器,可以调整面板的观测角度,将一部分面板组合成等效口径 300 米的抛物面望远镜。 除此之外,上海佘山有一个 65 米直径的天马望远镜,北京密云有一个 50 米的射电望远镜,云南昆明有一个 40 米的射电望远镜,也都是中科院天文台系统运行的射电望远镜。 六、FAST望远镜为何选址贵州? FAST 望远镜选址在贵州省黔南州平塘县克度镇金科村大窝凼地区,是一个典型的喀斯特岩溶洼地。大窝凼的地形就像一个完美的球面,使 FAST 望远镜建设可以减少大量土石方开挖工程,节约研制建设经费。 七、FAST望远镜这么大的集雨面积不怕被淹吗? FAST 望远镜的每一块面板都是镂空的,雨水可以快速渗漏。集中到望远镜底部后就可以通过地下暗河排出,这也是 FAST 望远镜选址喀斯特地区的重要优势。喀斯特地区洞穴系统十分发达,地下河网密布,有利于快速排水。 八、FAST望远镜对工程技术有何推动? FAST 望远镜通过 50 根梁柱托起巨大的反射面,望远镜的直径为 500 米。在圈梁上走一圈,需要半个多小时。其反射面的面积相当于 30 个足球场。 作为一个国家投资 12 亿人民币建设的一个大科学工程, FAST 望远镜的建设过程中,克服了大量的工程建设难题,包括结构、力学、建筑、土石方开挖、抗疲劳索网、轻型面板设计和制造。这些技术的研发并向国民经济其他领域的转移,将推动传统产业的转型升级。 同时,作为一个涉及科学、工程、技术、管理等众多领域的大科学工程,长期、稳定、可靠运营,确保获得科学产出,是 FAST 望远镜面临的下一个重要考验。 九、FAST望远镜对科普和旅游有何意义? 有的人会问,为什么要建这么大的望远镜,耗资那么大,到底有什么用? 数理化天地生,被称之为六大基础学科,我们从小就被教导“学好数理化,走遍天下都不怕”。但实际上,我们长期忽视天文学科的发展。绝大多数中小学至今没有开设天文课。如果缺少对整个宇宙的认知,我们很难树立起完整、正确的世界观和宇宙观。 好莱坞大片里,经常会看到大尺度的大科学装置作为科幻片的拍摄现场或背景。美国在波多黎各的阿雷西博望远镜,曾经作为《 007 黄金眼》、《超时空接触》、《异种》等大片的拍摄场地。所以, FAST 望远镜除了履行其科研功能,获得新的科学发现外,也是科学普及、科幻创作、摄影、旅游的极佳场所,我相信未来有大量的科普作品、科幻片、天文摄影是以 FAST 望远镜为背景来展开的。 本文为应科学网邀请写科普贴,是根据本人理解完成,仅为个人观点。
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再评LIGO引力波实验 黄志洵
热度 4 yangxintie1 2016-6-30 09:33
再评LIGO引力波实验 黄志洵 l (中国传媒大学信息工 程 学院,北京100024) 摘要: LIGO的实验装置与Michelson干涉仪相似。不久前Ulianov通过仔细的分析后指出,在GW150914和GW151226事件中LIGO所检测到的或许只是噪声。现在著名物理学期刊《Jour. Mod. Phys.》(《现代物理学报》)发表了中国科学家的论文“LIGO真的探测到 引力波 了吗? ” 该文证明由于电磁相互作用的 存 在LIGO并发现不了 引力波 。那么检测到的是什么?可能是位于两地的激光干涉仪之间位置的某种干扰信号。由于上述情况,不应对LIGO 团队授予Nobel物理学奖。LIGO实验再次引发了对广义相对论(GR)的讨论,这引起了更多科学家的关注。 关键词: 广义相对论(GR);引力波;数值相对论方法(NR);噪声信号 1 引言 LIGO 是Laser Interference Gravitational-wavesObservatory(激光干涉引力波天文台)的简称,由它出面(很多人署名)的论文“Observation of gravitationalwaves from a binary black hole merger”,发表在《Phys. Rev. Lett.》杂志2016年2月12日出版的那一期上 。 文章的摘要说:“在 2015年9月14日世界时9:50:45,引力波天文台的两个激光干涉探测器同时观察到一个瞬态的引力波信号。信号频率从35到250Hz,引力波的应变峰值为1.0×10 -21 。它与广义相对论预期的旋进、双黑 洞合并,以及单黑洞所产生的铃荡的波形 一致。信号通过匹配滤波器观测,这个滤波器信噪比为24。 在源中两个初始黑洞的质量为36个太阳质量和29个太阳质量,合并后的黑洞质量为62个太阳质量,其中3个太阳质量的能量以引力波的形式辐射出去 。 所有的不确定性限定在90%的可信区间 。 这些观测结果表明双恒星质量黑洞系统的存在。这是首次直接观测到引力波和双黑洞合并。”……在美京华盛顿( Washington)的记者会 是在杂志出版前一天召开的; 之后的 媒体宣传可谓铺天盖地 , 实际上是摆出了Nobel级 论文(Nobel award ’s thesis)的架势。 为了拿 2016年的Nobel 物理学奖,科学 团队通过媒体文章定下调子——“ LIGO 发现了远方黑洞合并产生的波穿过地球时的微弱扰动(引力波),这 是 几十年来的一项伟大的 科学突破 ” 。 2016年6月16日英国广播公司(BBC)网站报道说 , 科学家 探测到更多引力波。所举事实是2015年12月25日22时38分的事件( 信号 )被 LIGO 的两个探测器收到。这次报道明白地说:“今年10月获得Nobel 奖的可能 性 非常大”。尽管这和过去一样都只是 LIGO 单方面的 宣布,没有任何其他 科学机构的旁证(或 LIGO 本身的其他 实验 的旁证),仍然信心十足,并依靠 媒体的放大功能造势。 但是,不同意见一直存在 ; 特别是,近来多个国际 物理学刊物刊登批评 LIGO 实验 文章 ,不仅 证明 关于“ LIGO 是否 真的发现 了 引力波 ”仍在争论中,也显示西方 科学界并非只知沉迷于一面倒的 媒体宣传。本文着重介绍欧美 物理学期刊所发表的不同 意见。 2 《现代物理学报》刊登中国科学家的批评论文 《Journal of Modern Physics 》(JMP) 在 西方是一本重要的 科学刊物,我们称之为《现代物理学报》。它在 2016年7月 发表的 文章 ,作者是Xiaochun Mei(梅晓春)和Ping Yu(俞平),题目为 “Did LIGO really detect gravitational waves?”(“LIGO 真的探测到 引力波 了吗?”),副题为“The existence of electromagnetic interaction made the experiments of LIGO invalid”(“ 电磁相互作用的存在导致 LIGO 探测 引力波 的 实验 无效 ”)。文章题目与他们二人所 发表的 中 文 文章 ,是完全相同的, 但在国外 发表时内容上作了改进,更严谨也更精炼了。 我们 来 看看他们在国际 性 物理学期刊上讲述了怎样的观点。 论文着重于 证明,由于电磁相互作用的 存 在, LIGO 实验 不能 检测出 引力波 。这其实正是早先的Weber 实验 失败的原因。就广义相对论(GR ) 而言, 引力波 对距离影响的公式只适用于真空中受 引力 作用的粒子。 LIGO 实验 是在 地球表面上进行的,而 激光 干涉仪 固定在地表上,处于电磁力的平衡态。电磁力比 引力 大10 40 倍。故 引力波 是太弱了,无法克服 电磁平衡力而 使两个 干涉仪 的 距离发生变化(即无法改变钢管的长度);这也是Weber 实验 失败的原因。……即使不考虑这个因素, LIGO 实验 也有严重问题: ① 没有真正 发现造成 引力波 的爆发源,所谓“双黑洞合并”只是计算机拟合结果,而非真实 物理现象的 发现; ② 说“ Einstein引力 理论已被证实 ”,其实是 LIGO 的一种循环 论证,在逻辑上不能成立; ③ 关于 引力波 能流密 度 的计算存在尖锐的矛盾; ④ 所 用数值 相对论(NR ) 方法,由于 奇 点的 存在而造成巨大误差; Einstein引力 方程的非线性使误差放大; ⑤ 干涉仪 之间 所谓10 - 18 m的长度变化已被测出的说法超过了现时的技术能力,这种精度已到微观范畴,不确定性原理决定了其不 可能 性;并不是距离变化造成了 信号; ⑥ LIGO 实验 并未 检测出 引力波 ,出现的 信号是由于两个激光 干涉仪 之间 出现的 干 扰 。 以上 是 文献 的中心思想;全文内容分为8部分:“发现”的 引力波 的 波 源在哪里? LIGO 实验 证实了 Einstein引力 理论吗? 引力波 能流密度 引 起 的矛盾; 电磁相互作用的影响不能忽略;数值 相对论方法可靠吗?比原子核半径小1000 倍的长度能否测量? LIGO 是否真的 收 到 了 引力波 的 信号 ? 文章的结论当然是否定的。 综上所述, 西方 物理学刊物 JMP决定刊登这种与主流 意见完全相悖的学术论文,是很不平常的。当然,我们也注意到 并不认为“ 引力波 根本不 可能 存在”,而只是说“目前的 LIGO 实验 还没有把 引力波 测出来”;这 与笔者的观点是不 完全相同的。然而在 黄志洵 发表的一系列文章中(见 、 、 、 、 ) , 笔者所表述的 意见是“不存在 引力波 这个东西” ; 而且,直到写作 本文时还看不出必须改变(“纠正” ) 自己 观点的重要理由。因此,分岐是 存在的。 然而 ,只有更多地 读 一些梅先生的著作,才能了解他的 物理 思想。 2015年梅晓春 推出 66万字的 《第三时空 理论与平直 时空中的 引力 和宇宙学 》 一书,集中反映了他多年来的 理论物理学研究成果。在“自序”中他说:“当我进入(学习 ) 广义相对论(GR ) 时 ,以为会看到晴空万里;结果却 发现 到处是丑陋黑洞,到处是时空的错位和无限大的扭曲。为什么那么多 物理学家 对奇异性 黑洞感兴趣?难道他们不知道除了宇宙本身之外,现实世界 没有无穷大?一个奇点无处不在的理论, 本身一定有 问题。”他又说:“我 发现 Einstein引力 理论最初的出发点就是错的。……对于在 地球 引力 场中发射火箭这种最简单的Newton 力 学问题,弯曲 时空 引力 理论竟然无能为力。凡此种种, Einstein引力 理论能比 Newton 引力 理论高明吗?本书 证明, 用 修正的 Newton 引力 公 式 , 可以解释 GR的4个 实验 ;因而没有必要采用几何化的方法来描写 引力 。况且, 弯曲 时空 引力 理论与量子 力 学(QM ) 根本无法相容。” 梅晓春还指出,暗能量和暗物质假设都是由 引力 几何化 造成的,是子虚乌有的东西。 2016年6月中旬,梅晓春完成了新作“ 用修正的牛顿引力理论计算广义相对论的四 个经典实验 ” 。 该文证 明弯曲时空引力理论是没有必要的。文中分析了 GR 的光在太阳引力场偏折的近似解,指出这个解实际上不是 Einstein 引力场方程的解。而 GR 对雷达波时间延迟实验的计算则是错误的,误差达到14 .9%,因此雷达波时间延迟实验并没有证实GR 。此外按照现有理解,如果光子受引力的作用。因此光子向中心引力场下落时被加速,其速度就会超过真空光速。 此 文假设光子在引力场中下落时做减速运动,其引力质量是运动质量的两倍 ; 由此证明光在太阳 引 力场中沿双曲线运动,同样可以解释光线的偏折和引力透镜现象,以及雷达波的时间延迟和光谱的红移。最后讨论平直时空中 Newton 引力理论的改造和未来发展方 向问题。 梅晓春 指出, 对雷达波时 间 延迟, GR 的计算结果很不一致,有很多版本。仔细 计 算了 发现 都是错的。按正确的计算,误差达到14 .9%。可笑的是,他们的实验居然与错误的计算非常一致,据说误差小于0.002% 。 这件事足见 GR 的伪科学性质,不论错得怎样离谱,它总能证明自己是对的。 总之,梅晓春的 物理思想 是 :经过认真细致的研究,认识 引力 完全用 不着GR。笔者 认为,既然他的 观点都是对GR的 否定;如果不 认同GR, 引力波 也不会存在 。因此, 我们与梅先生最终还是一致的。 3 《环球物理学报》刊登巴西科学家的批评论文 《Global Journal of Physics 》(GJP) 也 是 西方的 科学刊物,我们称之为《 环球 物理学报》。它在 2016年5 月 刊登一篇 文章 ,作者是 巴西科学家P.Ulianov ,题目为 “光场也受 引力波 影响,强烈表明 LIGO 没有 探测到 引力波 ”。文章说,按照GR, 引力波 通过时会使物体收缩、长度改变。以此为基础, LIGO 采用 Michelson 干涉仪 原理, 认为依靠激光束干涉以观测臂长变化即可记录到 引力波 。但这里有一个问题: 引力波 通过时也会影响光场。当一个 引力波 击中 LIGO 的干涉 仪 ,不仅缩短 干涉 仪 的臂, 还扭曲自身的 时空结构, 也 缩短光束,使 Michelson 干涉仪 输出端观察不到相位差,也就记录不到 引力波 。文章的 分析 认为 LIGO 收到的是随机 噪声信号,而 非 “ 双黑洞 碰撞 造成的 引力波 ”。 在 论文中,Ulianov先对 GW150914事件作 了 分析 , 对 LIGO 在 Hanford 和Livingston的检测器的工作情况作了详细讨论。 关于滤波器,它把周期 信号转换为白噪声(white noise),故仅有 非 周期 信号 通过 滤波器, 这就要连带考虑 引力波 信号的性质。 分析 表示 引力波 信号 波 形无法用该 滤波过程而 检测出来。整个讨论建基于 LIGO 所依靠的 方法—— 数值 相对论(NR ) ; 大量的图形 和数据 分析 ,得不出“ 双黑洞碰撞产生 引力波 ” 的 结果,亦即 LIGO 并未 探测到一个真正 引力波 。Ulianov论文对低频率(如32Hz) 噪声的谱和 影响做了大量 分析 工作;还 考虑了 可能的市电 (频率60Hz)的 可能 影响,例如构成60Hz 噪声 源(60Hz noise source ) 。 LIGO 实 际上是在做 与 Albert Michelson 实验 相同的事,只是目的改为测 量 由 引力波 造成的臂长变化。 可以说, LIGO 设计 者 是以一个因 失败而著名的 实验 为基础, 收到的是像 引力波 的 噪声信号。关键之点在于,内部的 光场也受 引力波 影响。 有意思的是, Michelson 是唯一的 由于做了 一个完全 失败 实验 而 获Nobel 奖的物理学家。至于目前 公 布的 LIGO 实验 ,则可 认为它什么东西也 没有观 测到(detected nothing)! 4 西方科学家的诚信问题 不久前 笔者发表了“ 再论建设具有中国特色的基础科学 ” 一文 ;文中说: “欧 美 科学家 为了搞到科研经费以利生存和研究 ,总 在 忽悠好大喜功的政治家及缺少科学素养的大众, 而 不顾地球上还有那么多贫 困 地 区 及人口。”又 说 : “ 即使前进方向不明,也并未妨碍某些科学家不遗余力地鼓动本国政府投入巨资 上 大项目。然而基础科学的成果常常是模糊的,花钱太多、交代不了怎么办? 他 们 的应对方法,一是不断宣传‘×× 设 备正常运转 ’ 或 ‘××卫星正常完成测试任务’ ,以便让政府和公众安心。另一方面,每过几年他们公布一些 ‘ 成果 ’ —— 一 般人看不出问题,但细心的科学家会发觉其所 谓 成果不明确、不对劲。这些人还有另一高招:游说Nobel委员会,给个奖 , 再大的经费投入也能在后来应付过 去 。我觉得过去的欧洲强子对撞机、美国GP—B项目 , 以及西方一些有关暗物质、暗能量的项目,乃至引力波项目,都有这种不诚实的气味。这与科学精神背道而驰! ”…… 现在 来看 ,这些说法都是对的;甚或已体现在今年的“ LIGO 发现 引力波 ” 的宣传上。 2016年6月16日,LIGO 再次 宣布(宣传) GW151226事件,即在2015年12月26日也曾“观测到 黑洞合并造成的 引力波 ”。中国的《参考消息》报在 科技版报道时所用标 题 为“科学家再次探测到 引力波 ”,这样讲是 完全错误的——这是去年12月的事(收到1 个 信号), 根本不是什么“再次 探测 ” 。耐人寻味的是,为什么今年2月 LIGO 不曾提起?恐怕与世界上出现了质疑和反对有关。他们不愿意“今年 拿下Nobel 奖 ” 的目标受到破坏,所以6月 再作 一次 宣布,以加大对公众的影响。我们知道,N obel物理学奖绝大多数很有威信,但有时不那么合适,例如几年前为“暗能量”课题授奖。 在今年,即使把奖金授给 LIGO ,也不一定能平息质疑的声音。 是 否 还有别的事“散发出不 诚实的气味 ”?有的,最突出的是LIGO 向全世界宣告这一“重大发现”时, 没有讲清楚所用 为 数值 相对论(NR ) 是 计算机模拟 方法,而非天文 观测及 物理 实验 的 结果 。 他们 用 收到的仅仅1个 信号(only one signal) 去与数据库中 NR的海量 计算波形比对,似乎只要对上 一个就完成了 “重大发现”。他们 根本不说自己的工作还有待旁证,需要更多的事实 证明以及别的 科学机构的检查;而立即大吹大擂地 宣布 说,已取得了 可以拿Nobel 奖的成果。这些作法 完全不符合科学精神,也与科学 家的良知相悖! 回顾历史, 西方 科学界曾经创造出了不起的业绩。过去的物理学史,主要由 欧美科学家的名字串接而成,这是事实。但如今为何会这样?我们 认为这与对 相对论的夸大 宣传有关, Einstein 本人如还在世也未必喜欢这种喋喋不休的(甚至是 没有边际的 )宣传。在他的晚年,曾经这样开他的“生日庆祝会”——与会的科学家 发言对他的 理论提出质疑 , Einstein 本人一一作答。 1955年Einstein 去世后,开始时西方 科学名刊仍然 刊登著名 科学家(如H.Dingle ,L.Essen ) 批评相对论 的 论文 ,出版社推出书籍,情况较为 正常。但到后来,对 相对论不容讨论的风气控制了一切,只在个别 情况下在西方 科学刊物上才出现 批评 文章 。正因为如此,我们才在本文前面说, JMP最近的做法(刊登中国科学家对LIGO 实验 的 质疑文章)是很不 平 常 的。 5 讨论 引力波是 GR 理论的一 个推论,即 变化的时空曲率 造成引力辐射。 因此 GR必须是正确、无懈可击的 理论,否则“寻找引力波”便无从谈起 ;这 也是“ GR 引力波”这一特定词语的含义。至于 GR,如今的地位似乎不可撼动,早已成为 理论 物理、天 文 学、 宇宙学的 基础 理论之一, 无数人对其顶礼膜拜。但也有人不赞成,几年前 一位在上海工作和生活 的老 科 学家胡素辉 给笔 者寄来一份手稿,题为“对空间和时间的再认识”(后来 刊登在 《 格物 》 杂志 上 ) , 文中 说,Minkowski的4维空间否定了经典力学中的“时间 与 坐 标系位置和运动状态无关”的绝对性,但它 只是一个虚拟的4维 空间, 与现实相抵触 。 特别是,用一个虚 量 取代可测的物理 量 ,是“ 用数 学取代物 理 ” 的典 型 作法。另外, GR 把 万有 引力归结为 时空的 弯 曲 ,说“引 力 等 于 弯曲时 空 ”,这 是 把物 理 现象 几何 化 , 使物 理学 等 于 几何学。 胡素辉 教 授 说 ,他 早 就认为 GR 的前提依据不足、论 证 不 正 确,故结 论 可 疑 。 正 如 SR 中 所谓“动钟变慢”和“动体缩短”,只是研究方法产生的后果,而非实在的物理变化。人类经验也使人们对“ 引 力=弯 曲 时空”的结论存疑。事实 上 , GR中的引力场=加速度的等效原理中,就已隐藏 了 物理学=几何学”的观念。 笔者同意胡老先生的观点;并且我们 曾 经指出,G R 这个 非 常复杂的理论并不能简明地告诉我们什 么 是引力。 但是, 我们在 文献 中已详述对GR的看法, 此 处不 详 述。 2016年6月14日,笔者 收到胡素辉先生来函,进一步谈了对GR的看法。 他 指出, GR 认为空间 可 弯曲 ,程度取决于物质产生的引力场强,而物体在引力场中的运动又 取决于空间的曲率。那么空间是什么? Einstein 对此的看法前后不一致——在GR中他说“一无所有的( 没有场的 ) 空间不存在 ” ,但他的空房推理(思维) 实验 却是 在 一无所有的空间进行的。另外,他的“有限而无界 宇宙 ”经 几十年 研究仍 存在奇点 问题 ,也解释不了宇宙之外为何物;实际上缺乏正确的宇宙观。 笔者无意在这篇短文中 讨论 广义相对论这种庞大的话题,只是说要讨论 GR 引力波 就仍须检查 Einstein引力 理论是否存在 问题 ; LIGO 如有信心就不要怕反对者把意见讲出来。 6 结束语 本文再次叙述了对 “LIGO 发现了 引力波 ”的 不同 意见,以两篇 刊登在 西方 物理学期刊上的 论文作为代表而作说明,对其他发表在预印本 网站(arXiv. phys.)的论文则未涉及。 科学问题需要讨论,成果要经历 时间的考验,仓促做结 论是不妥的。至于追求 Nobel 奖,这是科学 界的最高荣誉,本来无可指责;但总不能由课题参加者 自己说 (或借媒体的嘴来说)“一定得 奖 ”,科学家要有起码的冷静和谦虚。LIGO 当然有权定期公布自己的工作情况,但 依靠媒体的帮助把现阶段的工作说成“几十年来仅有的一项伟大 科学突破 ”则十分不妥。而且,目前的情况是有关 报道再次 引发了 对GR 理论 的争论;在这种形势面前,一些 西方 科学刊物竟也 发表了 提出反面 意见的论文。有关动向值得注意 。 参考文献 Abbott B P, et.al. Observation of gravitational wave from a binary black hole merger . Phys Rev Lett,2016,116:06112 1~16. 英国广播公司(BBC)网站. 引力波太空探测 通过 重大考验 . 参考消息报 , 2016年6月8 日 英国广播公司(BBC)网站. 科学家再次探测到 引力波 . 参考消息报,2016年6月17日 黄志洵.我为什么认为不存在 所谓“引力波”(英文稿: Why am I not buying the story of gravitational wave discovery). 科学网,2016年2月20日 梅晓春,俞平.LIGO真的探测到引力波了吗? . 前沿科学,2016,10(1):79~89 黄志洵 ,姜荣 . 试评LIGO引力波实验 .中国传媒大学学报(自然科学版),2016,23(3):1~11 Mei X, Yu P. Did LIGO really detect gravitational waves? .Jour. Mod. Phys.,2016,(7):1098~1104 黄 志 洵.引力传播速度研究及有关科学问题 .中国传媒大学学报(自然科学版),2007,14(3):1~11 黄志洵.关于“引力波实验”的一点看法 .前沿科学,2014,8(2):42~43. 黄志洵.引力 理论和引力速度测量 .中国传媒大学学报(自然科学版),2015,22 (6): 1 ~20 梅晓春. 第三时空 理论与平直 时空中的 引力 和宇宙学 .北京:知识产权出版社,2015 Ulianov P Y. Light fields are also affected by gravitational waves, presenting strong evidence that LIGO did not detect gravitational waves in the GW150914 event . Global Jour. Phys.,2016,4(2):404~420 黄志洵. 再论建设具有中国特色的基础科学 .中国传媒大学学报(自然科学版),2016,23(4):1~14 Dingle H.The case against Special Relativity .Nature,1967,216:119~122 Dingle H.Science at the crossroads Essen L.The error in the special theory of relativity .Nature,1969,217:19 Essen L.The special theory of relativity .a aritical analysis .Oxford:Oxford Univ.Press 1971 Kostelecky A.The search for relativity violations .Scientific American.2004(9):74 ~ 83.中译本:武晓岚译,找相对论的碴 .科学,2004(11):67~75. 胡素辉.对空间和时间的再认识 . 格物 ,2014(6):1~8 Second Comment on the Gravitational Wave Experiment of LIGO HUANG Zhi-Xun ( Communication University. of China, Beijing 100024 ) Abstract: The equipment of LIGO experiment is like the Michelson interferometer. By the analysis ofUlianov in recent time, the LIGO system has probably detected only noise in the GW150914 andGW151226 events. In present time, the famous magazine 《Jour. Mod. Phys.》 publish the article byChinese scientist, it named “Did LIGO really detect gravitational waves?” This paper proves that due to the existence of electromagnetic interaction, theexperiments of LIGO can’t detect gravitational waves. But what detected? It may be the signal of disturbances coming from the middle regionbetween two laser interferometers. According to this situation, the Nobel award of physics can’t confer to the LIGO team. LIGO experiment also makes discussion on the basic theory of General Relativity(GR), it has come to our notice for more scientists. Key words: general relativity(GR);gravitational waves ;numerical relativity method(NR); noisesignal 黄志洵 2016年6月29日
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[转载]​看到宇宙最遥远的闪光
pxdywjqw 2016-5-24 17:37
看到宇宙最遥远的闪光 原稿刊于“物理” 2009 年 4 月 23 日,天文学家通过美国宇航局的雨燕号( SWIFT )卫星上的设备,记录到一 次 来自遥远太空 持续时间仅 1 秒多钟 的短暂闪光。现在已经证实,这是一次 γ 射线暴,并且被命名为 GRB 090423 。两个研究团队 —— 一个由英国莱斯特 (Leicester) 大学的 N.R.Tanvir 领导 ( 来自 32 个单位的 63 位科学家 ) ,另一个由意大利天体物理研究所的 R.Salvaterra 领导 ( 来自 25 个单位的 45 位科学家 )—— 从一开始就利用强大的地面天文设施,跟踪观测 GRB 090423 后续的渐渐隐退的光发射。最近,这两个团队在 Nature 周刊上分别撰文,报告了他们的研究发现: GRB 090423 的红移大约是 Z = 8.2 ,这是从宇宙中探测到的具有最高红移的天文学目标,或者说是我们曾经看到过的最远的闪光。 尽管 γ 爆发过程短暂,但快速隐退的后续发光却非常亮,以至于在数十亿光年的宇宙距离上,也能被现代的光学仪器( 主要是 红外波段 ,也包括 X 射线和射电波段 )探测到。 Z = 8.2 的红移,意味着这次爆发发生在宇宙相当年轻的时候 —— 宇宙现在年龄( 137 亿岁)的 ~ 4% , 或大爆炸之后的 6.3 亿年。 Salvaterra 团队的观察表明, GRB 090423 的光变特性类似于低红移或中红移的 γ 射线暴。这一结果意味着,引发 GRB 090423 的机制和起源,与 离我们较近的 γ 射线暴 源相比 ,没有明显的差别。 Tanvir 团队的报告指出,现代的观测技术有可能对那些最明亮的 γ 射线暴,实现 红移 Z 20 的探测。此前测得的最大红移是 Z = 6.96 ,相应的光源是一个发射 Lyman-α 光的星系。这次 GRB 090423 的研究定位了发生 γ 射线暴的母星系 , 并且 确认了,在宇宙生命只有 6 亿岁的早期,就有巨大恒星的不断产生与消亡。 星系或类星体的总质量,要比 γ 射线暴的起源恒星大得多。为什么 γ 射线暴能够 “ 夺得 ” 红移最高记录呢?答案有三:① γ 射线暴源的发光强度比另外两类要高出几个量级。②在宇宙的早期 , 星系或类星体的质量,与今天的情况比,相对较小; γ 射线暴的后续发光(紫外), 在旅行一百多亿年到达地球时,已经 红移至有利于光谱辨认的近红外波段。③在宇宙的早期( 6 亿岁之前) 星系或类星体的数量,相对较少;而有可能导致 γ 射线暴的巨大恒星却在那个时期频频产生和消亡(坍缩为黑洞或中子星;双星合并)。总之, Z = 8.2 的 γ 射线暴的发现,不仅创造了观察记录,而且为研究宇宙的早期( 大爆炸后 4 亿年第一批恒星形成,星际间中性介质 重新电离的过程 , 以及 宇宙黎明前的 黑暗 边际 )打开 了 新视窗。 (戴闻 编译自 Nature 461 ( 2009 ): 1221 , 1254 和 1258 )
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pxdywjqw 2016-5-24 17:33
看到宇宙最遥远的闪光 2009 年 4 月 23 日,天文学家通过美国宇航局的雨燕号( SWIFT )卫星上的设备,记录到一 次 来自遥远太空 持续时间仅 1 秒多钟 的短暂闪光。现在已经证实,这是一次 γ 射线暴,并且被命名为 GRB 090423 。两个研究团队 —— 一个由英国莱斯特 (Leicester) 大学的 N.R.Tanvir 领导 ( 来自 32 个单位的 63 位科学家 ) ,另一个由意大利天体物理研究所的 R.Salvaterra 领导 ( 来自 25 个单位的 45 位科学家 )—— 从一开始就利用强大的地面天文设施,跟踪观测 GRB 090423 后续的渐渐隐退的光发射。最近,这两个团队在 Nature 周刊上分别撰文,报告了他们的研究发现: GRB 090423 的红移大约是 Z = 8.2 ,这是从宇宙中探测到的具有最高红移的天文学目标,或者说是我们曾经看到过的最远的闪光。 尽管 γ 爆发过程短暂,但快速隐退的后续发光却非常亮,以至于在数十亿光年的宇宙距离上,也能被现代的光学仪器( 主要是 红外波段 ,也包括 X 射线和射电波段 )探测到。 Z = 8.2 的红移,意味着这次爆发发生在宇宙相当年轻的时候 —— 宇宙现在年龄( 137 亿岁)的 ~ 4% , 或大爆炸之后的 6.3 亿年。 Salvaterra 团队的观察表明, GRB 090423 的光变特性类似于低红移或中红移的 γ 射线暴。这一结果意味着,引发 GRB 090423 的机制和起源,与 离我们较近的 γ 射线暴 源相比 ,没有明显的差别。 Tanvir 团队的报告指出,现代的观测技术有可能对那些最明亮的 γ 射线暴,实现 红移 Z 20 的探测。此前测得的最大红移是 Z = 6.96 ,相应的光源是一个发射 Lyman-α 光的星系。这次 GRB 090423 的研究定位了发生 γ 射线暴的母星系 , 并且 确认了,在宇宙生命只有 6 亿岁的早期,就有巨大恒星的不断产生与消亡。 星系或类星体的总质量,要比 γ 射线暴的起源恒星大得多。为什么 γ 射线暴能够 “ 夺得 ” 红移最高记录呢?答案有三:① γ 射线暴源的发光强度比另外两类要高出几个量级。②在宇宙的早期 , 星系或类星体的质量,与今天的情况比,相对较小; γ 射线暴的后续发光(紫外), 在旅行一百多亿年到达地球时,已经 红移至有利于光谱辨认的近红外波段。③在宇宙的早期( 6 亿岁之前) 星系或类星体的数量,相对较少;而有可能导致 γ 射线暴的巨大恒星却在那个时期频频产生和消亡(坍缩为黑洞或中子星;双星合并)。总之, Z = 8.2 的 γ 射线暴的发现,不仅创造了观察记录,而且为研究宇宙的早期( 大爆炸后 4 亿年第一批恒星形成,星际间中性介质 重新电离的过程 , 以及 宇宙黎明前的 黑暗 边际 )打开 了 新视窗。 (戴闻 编译自 Nature 461 ( 2009 ): 1221 , 1254 和 1258 )
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宇宙中心超巨黑洞的形成与宇宙空间“暗能量”的来源
zgj1969529 2016-5-16 19:12
宇宙中心超巨黑洞的形成与宇宙空间“暗能量”的来源 根据银河系的形成和银河系中心的超巨黑洞形成机制,向整个宇宙星系设想,宇宙空间的全部星系包括银河系和河外星系的原始星系,都是在围绕原始宇宙中心的一颗具有超强磁场和超强万有引力的超巨型恒星高速运行时,使原始宇宙中心的超巨型恒星内部产生超强内热使其燃烧爆发消失,原始宇宙中心就成为一个具有超强磁场而无引力实体的整个宇宙磁场的空心磁轴,形成了整个宇宙中心的超巨型黑洞。宇宙中心的这颗超巨型恒星爆发消失,宇宙中心失去了这颗超巨型恒星的万有引力作用,宇宙中心的超巨型黑洞具有的超强磁场排斥力大于了与周围星系之间的万有引力作用,使周围星系向宇宙空间扩展,而且周围星系之间的磁场方向一致,各星系之间也相互排斥,这样就加快了宇宙中心周围星系的扩展速度,达到现在的扩展程度,而且还在扩展。因为宇宙中心周围的星系在扩展中越离越远,它们之间的引力也越来越小,而由于各星系的磁场方向一致,它们的磁场之间也还是相互排斥,这样就加速了宇宙星系的扩展。因此现代观测研究证明,宇宙星系仍然在不断加速膨胀。这也从理论上证明了美国航空航天局 2003 年公布的一项新发现(新华社北京 2 月 10 日电据英国《星期日电讯报》 9 日报道),证实宇宙中“暗能量”的确存在,这是一种能够抵消重力的宇宙力量,它使宇宙不断的膨胀下去,永远也不会发生“宇宙大坍缩”的现象。实际上这个能够抵消重力的宇宙力量就是宇宙中心超巨型黑洞具有的超强磁场对宇宙周围各星系的超强磁场排斥力和各星系磁场之间的强大磁场排斥力,它就是与引力相反的负引力,也就是宇宙空间“暗能量”的来源。 科学界一直认为黑洞具有强大引力,这只是一种假象,黑洞真正提供的是它所具有的超强磁场对周围星体和星系磁场的磁场排斥力,这个磁场排斥力就是与引力相反的负引力,也就是宇宙空间“暗能量”的来源,而且这个超巨型黑洞还是宇宙中心的热聚焦点,任何物质进入都会被燃烧爆发。超巨型黑洞的超强磁场即能对众星体和星系产生磁场排斥力,又会对运行到宇宙边缘的星体产生引力作用,原因是:星体向宇宙边缘运行时,它所在的星系磁场和整个宇宙磁场穿过它的磁通量都在减小,这颗星体内部就会形成逆向感生环电流。当逆向感生环电流产生的磁场强度超过这颗星体自转产生磁场的强度,这颗星体的磁场就表现为反向磁场,与超巨型黑洞的磁场之间就形成磁场吸引力,这颗星体就在磁场吸引力和万有引力共同作用下,把它拉向宇宙星系中心。这就是为什么处在宇宙边缘的星体运行时,不会被旋转的宇宙抛开的原因,也是宇宙中心对处在宇宙边缘星体仍然具有引力作用的原因。
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(11) 杂文2016 和张志强讨论(续):倒数组合是宇宙运行原理的一个
wenmiaosong 2016-5-11 18:19
(11) 杂文2016 和张志强讨论(续):倒数组合是宇宙运行原理的一个数学反映 本文是(8)杂文2016的继续。在那篇中我只把他的关于物理学公理转载在那里,因为没有读明白那些东西,所以没有讨论。在上篇网文中于老师的一杆破迷云,把我的迷云又破去了不少。我在上世纪80年代,从发现麦克斯韦方程组的数学的不完整性以后,先是学了一些力学,主要是波动力学和涡动力学的一些皮毛,知道了它发展的历史过程。也明白了那个力学在今天,实在是搞不明白它的逻辑,也不可能有一个完整的数学理论的。我只想搞清楚麦克斯韦的电磁场理论是怎样从力学发展出来的。在那里我明白了下面几点: 第一就是那一切都是来自力学中的振动,来自单摆的振动方程。 而单摆的振动方程只有在单摆的摆长趋向无限大时,那个方程才成立。单摆摆动的等时性,是有限性的一种近似表达。人们只能计算出这个近似条件下的频率,这就是“有限”,人间知识的有限性。但是人又要用自己的思维能力来尽可能明确地表达出那个从无限到有限的规则。圣经中说 信就是信未见之物的确据, 无限就是“神的话语”中的未见之物,我们能够见到无限吗?当然见不到,但是“神的话语”却告诉我们无限中有确据。所以人间的理论都是“有限”的,这个有限性,就是人间理论的“不足”,就是理论的“有限论域”性。无限就是加在那个人间理论上的“约束”。 知识不是来自显见之物,而是来自神的话语。 神的话语是什么?就是“限制”,就是“约束”。人间的知识是什么?就是 信所望之事的实底。 圣经中所以说 信就是信未见之物的确据,就是信所望之事的实底。 这个物理学的有限论域主要就是时空的无限性和人间的思维能力的有限性的结果。而这个“有限”和“无限”之间的差别,或者说差别的根源就是人只能生活在有限的时间和空间里,而人类的知识应该来自无限的时间和空间。 我们怎样来获得弥补呢?只有把个人的有缺陷的知识融入到人间的共同的见证中,这只能依靠“神的话语”,我们见证的只能是“神的话语”,见证神的话语,就是追寻全人类的共同的知识。神的话语提供了那个无限时空的“原初理念”。但是要把那个“原初理念”和不同时代的人类社会发展情况相结合,神还给人间指明一条人类智慧发展的“正确道路”。这就是信仰和科学的互动的道路:信仰约束着人间智慧的发展方向,人间智慧有两种:一种只信自己的大脑,那些人终必走向邪道;一种寻找人类共同的路。那就可以打开:“ 窥见神的话语所蕴涵的无限智慧,对于当世代的人间所启示的真理” 的道路。这句话是中文圣经启导本中的话,虽不完全是原话,因为原话只是指旧约和新约间的关系,这里只是把新约两字隐去,因为我们相信“神的话语”不应只有旧约与新约。只要在追求全人类共同道路的话语,应该就是“神的话语”。 这个神的话语所启示的真理的道路就我们所需要追求的“无限”。其实关于无限的这个概念,最早我是听我的文革时代的老朋友,中科院数学所的老研究员胥鸣伟所说的。他既不信神,也不支持什么民科,他和我一样只是一个普通的研究员。他还是我文革期间的同一派的一个战友,他和我一样,其实对于那些斗争毫无兴趣,只是冷眼观察政治和社会而已。在读了杨本洛的逻辑梳理的那本书的原稿以后,我找他请教。 他说数学的方向就是追求无限,现在为止,人们只在认识“无限小”上取得了一些看起来有用的结果,在认识“无限大”上虽有人在研究,但是说不上有公认的结果。 所以我在真正的科学家和民间科学家之间来选择,我无疑相信“科学家”那群人。但是在民科和那个自封的“科学共同体”之间来选择,无疑我同情民科。民科中有追求真理的人,而那个科学共同体中,在今天的体制下的主流的“科学管理派”之间,实在没有追求真理的人,而只有追求权利和金钱的偶像崇拜者。 第二是 个人大脑所获得的知识永远是有限的,而自己终是认识不到自己的知识也是有限的。于是人就会自大。人永远认识不清楚“无限”,所以人的知识没有完全的。真正认识自己知识的不完全就是得着“神的话语”的开始,求是“信神”的开始。 我们说牛顿和爱因斯坦都是有信仰的人,因为他们最后都告诉人间:他们的理论是不完全的,他们的理论是有限的,只是依靠着“神的话语”才有一定的、有限的合理性。 牛顿说,他的理论是神的第一推动的结果,离开了神的第一推动,他的理论就没有用了。爱因斯坦说,他的相对论不是纯粹的物理学。为什么不是纯粹的物理学,因为他还没有见到他的有限论域在哪儿?约束着他的那个无限在哪儿? 这次被于老师和杨新铁老师的“一干”,也破了我的不少迷云。从杨老师所说的你能不能解决力学中“(用) 不可压缩性质的方程组,算出可压缩性质的结果”? 我想了一想,我不仅解决不了他所说的问题,而且我以前从“力学波”发展到电磁波,并不完全是发展,也是倒退。因为我的电磁波中去掉了“无旋场”的波,在我的理论体系中电磁波是没有“无旋场”的波的。但是力学波比电磁波复杂得多了,它有“纵波”和“横波”。当然所谓的纵波和横波完全没有欧氏几何学中“纵”和“横”的意思,那些“纵”和“横”,只是人类认识发展中所产生过的一种逻辑不完善的“语言”。用今天人间对“场与波”的理解,它们真实的意思就是无旋场和旋量场。所以力学波的物理内涵比电磁波要广阔得多了。它是“三维”的波,声波只是其中的一维;那“一维”的力学波才是“声波”,因为它的“一维”性,上几世纪的科学家就把它想象为“纵波”。而地震波中的“横波”才是“旋量场”的波,这也就是地学家所说的造成破坏主要力量的“横波”。当然也不是几何上的“横”向,而是表示它是一个“二维波”。所谓的纵和横与欧氏几何中的方向已经完全没有关系了。我以前所做的一切现在看来就很不够了, 还得首先从寻找“未见之物”的那个“无限”开始。 我们的先人们已经找到了那个“无限”,但是我们的语言不行,我们的象形文字不行,读不懂那个“无限”。也许以色列人读出来了他们时代的“无限”。但是一样无法用合理的语言把它说明白。那个时代的“无限”就是“神的话语”中所说的, 神的灵运行在水面上。 在那句话中,在水面上蕴涵着无限和有限的关系。 第三就是如何读懂“神的话语”。那就更难了!力学波可以分成两类,这和它的传播方向无关,而主要决定于边界条件(空间条件)。那个一维的被称为“声波”的“纵波”和地震波中真正具有破坏力的横波的传播速度也是不一样的,所以那样的“物理实在”是无法用分析数学所描述得清楚的。在一个方程组,或者说在一个现代分析的数域和映射体系中,哪能把两类波速不同的“一维”的和“二维”的分量都描述清楚,并表现在同一张坐标图中呢?所以我说杨新铁老师要杨本洛老师 用一个不可压缩性质的方程组, 来 算出可压缩性质的结果, 只是一种调笑而已。那怎么可能呢?波动力学中,从单摆振荡到声波,从声波到地震波,基本上都只是处于感性阶段的知识,人类还没有把那样的感性知识提升到逻辑自洽的理性知识的能力。 在力学波中所谓的纵波就是声波,它是“一维”的。而电磁波中没有无旋的波,无旋的波被简化为静场和牛顿的动力学框架,去除了无旋场的电磁波就是二维的旋量场,这就是光有二维性。这些都不是任何伟大科学家所能证明的了的。而是大自然所呈现出类,而为每一个芸芸众生所感受到的,每一个人带上了两个不同偏振方向的眼镜,就都能从平面的大幕上感受到立体的图像。 近几年来,我的两眼的眼底功能改变了,看东西就会出来虚假的立体感来,我想这就是所有鬼怪的来源。懂得了那些,我想我也许就能够多一点辨别真假的能力。这就是说这里也隐藏着一个无限到有限的约束。 人类的知识不断的在人间思维的发展中向前发展和延伸,但是那个发展和延伸始终紧紧地被全人类共同的直觉下的原初理念所束缚。随着时代的前进,人类思维能力的发展,人类的直觉的表述能力也会向前发展,但是永远不会终止在某些大脑所设定的假设和约定上,而是必须被约束于人类共同实践中所获得的、随着时代一起前进的“人类直觉”上。 找到了这一条,就找到了科学到信仰之间互动的道路。这个互动的道路必须从无限到有限之间的互动中去寻找。人类知识的发展始终是一条曲折的路。看了于老师的那首诗,我相信他比我更早的破了那个迷云:在他和我讨论中,早就提出了: 原来数字的“进制”和“分割”才是数学运算的本质,才是每一个有信仰的人所依持的无限对有限的约束。数的分割是无限的,但限种数字是分割所产生的,人类永远只能对连续的线段进行有限的分割,你真的能进行无限的分割吗?有限的分割就产生了“有限”的数字。但是不同的时空组合态产生不同的分割方法,时空组合态联系着不同的物质运动状态,我们人是无法穷其时空组合态的,所以不同“数域”的存在数量是无限的。 而我只讨论了分析数学的基础——那个实数数域的观念是一个逻辑悖论。与于老师的数学运算的本质相比,认识的深度差别大了。只要人们认识到于老师的那个数学的本质,数学的路算是真正前进一大步了。蒋春暄老师的那个问题也容易说清楚了。于老师在四十余年前,就看到了“数域”概念的局限性,提出了“超越数”的研究。但是一直被压制着。 其实自从欧拉把 i 这个符号引入到分析数学中,那套数域和映射下的一阶数理逻辑体系就被打破了。实际上那种在一张纸上能够用笛卡尔坐标下的图形表示出“物理实在”的想法,已经早已过时了。现代的人间已经走过了那种单一的数理逻辑来表达无限的物理实在的时代。用一阶的数理逻辑在笛卡尔坐标上可以解释那些无限复杂的物质世界的想法也随之被更深刻的思维能力所取代了。于老师研究超越数,要超越什么?就是要超越现代数数域的一阶逻辑。 现在大家都在说,我们的时代是“信息时代”,那么信息到底是什么呢?信息是什么,这才是我们要讨论的主要问题,而要搞清楚那个问题就不能和神的话语相隔离,就不能和神的话语中的无限的智慧相隔离。 这就是我要和张志强讨论的问题。有一些和我讨论的朋友总是过份执着于自己大脑所产生的观念,一有不同意见就提出分道扬镳,而从不是去想自己知识的有限性在哪儿?要有信仰,就要把自己约束在神的话语的“无限”的智慧下。最近看了一篇“在党忧党”的网文, 提出忧什么?就要忧我们公众的思维方法和能力,我很赞同他的话。什么是“民粹”,我想“民粹”的主要含义就是过于狭隘,就是“有限”。民粹的有限就是超出了一般每个人都会有的“有限”,是执着于“崇拜偶像”的有限,是完全不懂得神的“无限”来约束自己的“有限”。在文化大革命中所宣扬的对毛泽东的个人崇拜,实在就是产生民粹精神的土壤 。我对于毛泽东本人的功过、文化大革命所造成的无数的是非恩怨,并没有很大的兴趣,过份的关心那些东西,只会造成新的混乱。我最关心的就是如何转变公众的思维方法和发展思维的能力,这个思维能力就是神的话语中所蕴涵着的智慧,就是“无限”的智慧。只有在这样的讨论中才能够寻求神的道路——全人类共同的道路。 我要和张志强讨论什么呢?看他的文章越多,看得越仔细,发现也越多。在记不得他的那篇文章中看到了: “倒数组合是对宇宙运行原理的一个数学反映”。 这里的蓝字是他的原话。 我原来并不支持他从物理学“公理”来发展物理学的观念,觉得必须从数学来发展物理学。这有点受杨本洛的影响,实际上也就是数学家的影响。数学家们把理论物理学称为“物理数学”,造成了数学和物理学的分离。数学家不懂理论物理中的数学,无法理解物理学家为什么要那样做;物理学家也看不懂数学家的现代数学,同样无法理解为什么一个柯莱因瓶,就有了四维空间,就把人间所有的直觉给颠覆了。虽然我不大喜欢“宇宙运行原理”那样的词,它会使人觉得你有可能把宇宙运行的规律完全地找寻出来。 我看难,对我来说宇宙永远是混沌空虚,但是我们要为我们这个世代,寻找神的话语对我们世代的所指引的路,为全人类造福的共同的前进方向;寻找我们世代所已经呈现出来的从无限到有限的、所望之事的实底来。我相信那条路是在不断前进的路,是我们这一代人所走不完的,也是我们的千秋万代的子女所走不完的。因为对于神的话语来说千秋万代是太短了,但对于任何一个不管多么“最强的大脑”来说,三十年就已经过长了。就像我们的祖先所说的三十年河东,三十年河西。要维持几百年不变的江山就很难了。没有神的话语,看你能维持多少年! 那个倒数组合正是物理学数学化的核心问题之一。 数学和物理学的分离,今天看来也像部落、民族和国家间的分离一样:在一定的历史时期,只有分离才有前进,而到另一个历史时期又必须把分离的两部分链接在一起。在自然科学中,也和人间一样,这种“分和合”是在前进中、在相互学习中的分和合。不是永远要以自己为中心的合,而是不断否定自己的分和合;“分”不是分为两个敌对阶级、更不是用不断分化、离间敌人,战胜敌人的阶级斗争为纲的分;也不是现代的明星和天皇与女神们的PK中的优胜劣败的“分”。而是以神的话语为方向,首先不断修正自己,爱你的敌人,共同走神所指引道路的“分和合”。所以什么是黑格尔的“辩证法的核心”, 黑格尔的辩证法的核心就是“否定之否定”。前面一个否定是对一切过时的观念的否定,对别人所给出的过时东西的否定,而后面一个否定就是对自己的否定。 可惜我们都没有搞清楚,黑格尔自己也没有搞清楚。 不能否定的只有神的话语,什么是神的话语?神的话语就是人类所走过的“从原(或猿)到人”或全人类所建立和不断发展起来的共同的人类文明的发展道路。我们这时代的人间,总是要争论神创论和进化论谁对谁错:进化论者用进化论否定了“宗教崇拜”的“神”,那个宗教崇拜的神实际上就是“人”,就是人间的“伟人”。但是今天进化论正在被有信仰的人所共同见证的“神的话语”所否定中,进化论讲的只是动物的进化,而神创论所讲的恰是“人类”是怎样被创造的,人类文明的历史是怎样被创造的。毛泽东是曾经讲过: “人民,只有人民,才是创造历史的动力”。 但是在无产阶级文化大革命中,他的话句句是真理,彭真讲了一句在真理面前人人平等,他就被关进了牢笼,当然彭真有幸活到毛泽东死掉之后。很多很多人在他未死之前,就那样被搞死了。那时候大多数人民,必须天天读他的书,多数人饭吃不大饱,还要饿着肚子不睡觉等着他在凌晨零时,向七亿人民发布最高最新指示,然后每一个城市和村庄,大街和小路都要都要敲锣打鼓,呼着同样的口号。有一些人不小心把口号喊错了和大家不一样了,就会吓得脸色苍白,有口难辩,无助地等待着厄运的来临。这样的人民还能够创造出什么样的人类历史呢? 其实我们的先民也给我们留下了神的话语。但是那个先民,不是改革开放后立在河南省,高于人民生活着的真正的土地好几十米的黄河堤坝上的炎帝和皇帝。他们已经是“帝皇”了,不是人民,也不是先民。也不是仓吉,他造的字写不出完整的神的话语。那个我们先民的神的话语藏在无数芸芸众生的心里,祂和创世记上的神的话语实在差别不大。那就是效法自然,就是凡是要“治国平天下的伟人”先要懂得“格物致知”,就是民为贵、社稷次之、君为轻。我总是觉得改革开放以来我们真的大步向这神的话语方向前进了!毛泽东也说过很多来自神的话语的话,做过符合人民利益的事,但是最后到了晚年,他总还是无法接受自己会被否定的结果,他希望自己千秋万代高高在上地为人民所崇拜。实在说,他也为我们中国人做过好事,但是它始终没有明白什么是真正的“效法自然”。人最后总会在效法自然中,发现自己的有限和无知,人总是会等到被大自然所否定的那一刻,才会真正地认识到,在大自然面前自己原来也是和其他人一样的渺小。你自己真的能搞明白到底什么是科学和哲学吗?能搞明白什么时效法自然、什么是理性和逻辑吗?我看都很难,尤其是中国人,更不可能懂得什么是数学的推理和演绎,当然更无法去搞明白来自大自然的真理。对于我们中国人来说,如何“效法自然的问题,实在困扰着得太久太久了,三千多年了!而西方人,受到的困惑少一些,被物质主义禁锢得稍微短一些。 这个核心问题就是于老师所提出的超越数的问题。这个超越数中的“无限”,就是欧拉方程中的无限。它把单摆的臂趋向了无限,得到了波动方程。在解那个波动方程时,他还给出了有一个表示神的话语的无限的那个数字,“ e” 。欧拉开创了数学的新历史时代。虽然牛顿比欧拉早,但牛顿并没有找到那个无限,直到希尔拜特对欧氏几何的逻辑研究中,才找出了欧氏几何中的著名公理——“平行线公理”,平行线公理就是我心中的神的话语,但是希尔拜特又并不是神,因为他还有很多很多错误的观念,想通过数学演绎来找出一个一个的新“公理”出来,以形成一个完整的公理体系,那就是错的。但是他实在也已经够伟大的了。作为像我那样的普通人,能真正学懂希尔拜特的“平行线公理”就不容易了,跟着像克莱因瓶那样的完全无法理解东西去追求对于人间的完全的公理体系的创造,大都需要一种对于并不理解的事物的一种狂热的崇拜,也许只是想着试一试吧,也许……,这个试一试的诱惑是很大的。但是大多数人只是试了一试,毁了一生;真能把自己试成撒旦的人也只是极少数。耶和华神连撒旦也让他环立在众子众子之间,何况那些科学家呢?我们当然要爱他们成功过的一面。实际上整个20世纪就是一个逻辑颠倒的世纪,这是对西方世界而言,对我们中国人,实在永远没有找到或理解过“逻辑”的合理性。 所以我国首先要解决政治和科学的关系。在国家自然科学基金委中,我成了国家科学体制上的一个代表,实际上在我们国家的体制上,包括院士在内,都极“尊重”体制上的管理专家的。我的一个借调到科技部的硕士研究生,一次他私下对我说,你们那些大专家也实在可怜:我现在管着的那一部分就有二十来个院士,他们都眼巴巴的等着我手里的那一点钱。实际上对国家、对人类作出确实有用贡献的主要都是一个一个具体的应用科学家,极少有理论科学家的工作。但是每一个20世纪的应用和高技术学科,从那个学科的名称,看起来就都带着现代物理学的名义:如电子光学和电子显微学,更如像电子隧道扫描显微镜,一听就是“量子力学”的理论指引下的。但是我和那方面的国家实验室主任庞世谨教授请教时,他说这里哪有量子力学的理论,它的道理就是“瞎子摸象”。只是不容易摸,太精细了,附近地面有大车开过就摸不清楚了。开创我国硅单晶研制的林兰英女院士,她在向我讲述硅单晶形成原理时,我问她那里有没有量子力学的原理,她只是笑一笑说,你看呢?原子弹的技术原理中,原子能发电的技术原理中都没有现代物理学的任何理论的作用。高能电子对撞机中以及一切电子加速器中,其原理和电子器件没有多少差别:都是电磁波和电子的相互作用,只是一个是运动电子把能量交给电磁波,而电子器件中则是把电磁波的能量交给电子。这里哪里容得颠覆对于时空关系的“人类直觉”的现代物理学的那些理论存在的空间呢?那个得到国家自然科学最高奖的谢家麟教授,原来就是我所在研究所的主任,后来调到了原子能所和高能所,在他走后,才调来了黄国祥先生。改革开放后,他们那里的两个研究生也是从我们室调去的。和我们自然很熟。他得自然科学奖当然是应该的,那个加速器的技术问题实际上和电子器件的问题是基本一样的,当然规模要大得多。所以那个工程归根结蒂难的还是工程技术。 当然,绝大部分的真正的现代物理学家,他们并不是不知道那些问题。只是他们破不了那个体制:我国的意识形态体制直接从封建的“科举八股”步入了西方的资本主义的“科学八股”。这个“八股”就是“形象思维”和“形象崇拜”,它的根源就是“物质崇拜”,对于显见之物的崇拜。我们的先民、我们的老老祖宗,告诉我们的“效法自然”,直到王阳明,我们的新儒学尽管在不断的进步,不断的民主化,但是还是不懂逻辑和理性的推动作用。在上面的讨论中,我们说明了从发现盖天说的欧几里德平面几何的“公理体系”,到希尔拜特的“平行线公理”中,找到了从无限大到无限小下的数学运算(即相等)的逻辑涵义。用了多长的时间啊!那是从欧几里德到希尔拜特,不是几个世纪而是几个千年了。所以不准读西方的圣经的中国的人间的“意识形态”,读不懂西方的“神的话语”不奇怪,有信仰的人对爱的认识确实应该像新约中所说的:“爱是恒久忍耐”。对我们一个人来说,从欧几里德到希尔拜特实在应该算“恒久”了吧!牛顿的那个公理中的无限大和有限的链接过程,没有完成,新的那个无限的数字“ e” 又早早的出现了。牛顿理论的有限论域至今还不清楚。他的理论的无限大在哪里?实际上应该说不是空间,空间对应的无限是 。无限小来自无限大,这就是胥鸣伟所教我的道理。牛顿理论所对应的无限大的神的智慧在哪儿?是时间?时空关系?从牛顿理论本身来看,好像应该是质量,但是直到今天,质量还只是一个迷?从牛顿以后,人们懂得了什么新道理?答案也许应该是“瞬时速度”,在牛顿以前中国的、西方的科学家或哲学家们都在争论兔子能不能赶上乌龟,或者更精确地说是怎样来精确描述兔子赶上乌龟的过程。牛顿把这个问题解决了,人们懂得了,除了速度,还有加速度。人们只有懂得什么是加速度,才能懂得兔子是怎样超过乌龟的。人们不再争论那个问题了。所以牛顿理论也是一个相对真理,但是至今人们还在争论牛顿的时空观,就说明牛顿理论的有限论语还没有找到。 在牛顿理论的有限论域还没有搞清楚的今天,又一个新的与无限大联系在一起的数字又出现了,这就是于老师所讨论的 e , e 和 一样,是一个有限和无限之间的链接,是未见之物的确据和所望之事的实底。这两个无限中出来“常数”他们对应的“无限”都已经清楚了。一个是那个球的半径。一个是在水平面上摆动着摆的臂长。 e 也是“未见之物”的确据,这个未见之物,是无限臂长的单摆,而所望之事则是对于描述振动的频率。但是我们还缺少一个像希尔拜特所指出的把那个无限和有限相链接的运算规则:所有的平面几何的运算规则实际上都来自“平行线公理”,实际上没有平行线公理就没有所有平面几何学的证明规则。平行线公理又是我们所见不到的。看起来我们今天对于速度和加速度的理解中,还缺一点什么?这样一来,经典物理学或牛顿物理学上还有一个重要的问题没有解决,就是“质量”的那个观念也还是有些空虚混沌。 杨本洛对于古典逻辑和现代分析数学的演绎中的僵化思维作了全面而深刻的批判,他是我从应用的电磁场理论转向探索形式思维的理论研究的一个老师,他最近又进一步讨论了古典逻辑,我还没有仔细的读。古典逻辑对我国不论公众还是搞应用技术的、还是政治、经济的人来说,都是极为重要的,但对于政治和法学和经济学家来说,尤其重要,因为在那里,要进入数学的、定量的逻辑更加困难,他们面对的最广大的底层公众,要判断自然哲学中的那些定量的逻辑的自洽性就更加不易了。对于古典逻辑的讨论,是真正获得神的话语的信仰的道路上不可缺少的环节。把19世纪以来的马克思和恩格斯时代的、列宁斯大林时代的神的话语对于那个时代所启示的真理,发展到今天这个世代的真理,才是我们改革的根本方向和任务。可以说,我是沿着杨本洛的逻辑梳理的路走过来的,一直走到在美国读了十来年的圣经以后,才信了“神的话语”中有人类思维的根。但是神的无限的智慧,并不能直接取代物理学和数学。现代物理学家过份相信他们自己假定下的那些逻辑上无法自洽的数学方法,造成了整个物理学体系的混乱。但是这并不是说,用合理的数学就能解决物理学的问题。数学和物理学的关系,不能简单第看作数学是物理学的语言。应该说数学有数学的语言,物理学有物理学的语言。“ 倒数组合是对宇宙运行原理的一个数学反映” ,这句话说出了数学和物理学语言的基本差别,我们要看到两者的联系,更应该看到两者的差别。我相信只有既看到了两者的差别,又看到了两者的联系,才能真正的把握住两者的关系,找到两者之上的真正的时代的真理。时代的真理就是要在神的话语的约束下,不断的构筑起人类文明的大厦。 在旧约中神把人间的语言搞乱了,人间语言不通了,才不总在一起盖那座巴别塔了。并不是说人不要盖高塔,而是说一种思维方法盖不成高塔。中世纪前,西方人在用单一材料,只有抗压力的大理石,利用几何学的静力理论盖高塔。确实也很壮观。看到德国科隆教堂,真令人产生一种敬畏之心。它的建造过程,更加令人敬畏!为这样一个教堂,竟整整的用了六百多年的时间。现代文明有了把抗压力的花岗岩和承受拉力的钢铁紧紧第结合在一起的钢筋水泥,用几年时间,就足以把比这高得多的教堂或大楼盖起来了。到20世纪,人们有把承受压力的和承受拉力的材料分离开来,用钢筋的斜拉桥,把几十公里的水面和山谷链接在一起了。神的话语中分离和融合又是一个无限的真理,人间还要发展神的话语中那样一层一层的无限的知识。 倒数组合是对宇宙运行原理的一个数学反映。 说的就是数学和物理学的差别,数学是无量纲的,有了量纲就不是数字了,物理学必须有量纲,量纲分析可以看作“物理学的逻辑”。但是这两种逻辑同样既要分离、又要链接。这句话使我想起人类知识发展的一些公理性的层次:第一就是“水平面”,中国人首先发明了水平仪,用一个竹筒,两边打上孔,装满水,就成了先民时代的水平仪。就测量到了“时间”,实际上这个时间一直用到今天,地球年依然是今天时间的基础。地球年实际上是光阴的一个直觉形象。现在的计量学上在研究各种时间的计量,尽管我们需要那些精确到纳秒的精确时间,但是那样精确的时间最后还得链接到地球年这个神的话语中的原初理念。古希腊人创造了平面几何,只有平面几何学才能把纯精神的数字和描述“物质实在”的时间和空间链接在一起。古希腊的平面几何比我们的形象思维,有更强大的能力,那就是从逻辑和推演所获得的发展的能力。这两种能力一起组成了人类早期文明的基础。那个时代是“盖天说”的时代,中国人发明的水平面上时间的测量,比古希腊人的空间的点、线、面到体的空间观念,那个重要?在远古时代时间更重要,有了时间,就可以定节气、知农事,发展农业。这是最重要的。但是平面几何的理性的逻辑推理的方法恰是他们的思维有更强的发展能力。是他们在我们的水平面和铅垂的竹竿组成的太极上,在赤道线上测量到了地球的赤道周长,使人类从盖天说的时代,进入到“地心说”的时代。并通过地心说发展到“地动说”。但是那个把地球的水平面作为原初理念的平面几何,依然是人类思维的一个“根”。平面几何上人类才能够获得第一个与“神的话语“相链接”的“ 未见之事的确据”, 这个把有限和无限链接在一起的第一个确据就是 。没有把地球半径看成无限大的那个平面,实际上我们是无法得到 的理念的。 而我们所能够得到的 的各种精度的近似值,就是人间第一个从无限到有限的 所望之事的实底。 在欧氏几何上和牛顿-莱布尼茨的微积分上都没有倒数组合的问题。到 e 出现以后,就有了一个倒数组合的问题,而且那个倒数组合又是和 e 这个数字的逻辑理解紧紧联系在一起的。但那依然是对于无限的“时空组合”中的某一特定层次下的“数理逻辑”。所以,我愿意和杨本洛、杨新铁,蒋春喧、于涤尘,张志强以及任何愿意讨论科学的发展的道路的朋友一起来讨论。而不会再满足于任何一种僵化思维的的路上追随和崇拜。而那些有限和无限关系的追求和讨论,只有在实践的路上,在具体的应用科学的更加深刻理解的基础上才能真正地一步一步的前进。
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果壳内外——读黄河作品《核桃》
热度 1 lulingkxw 2016-4-17 21:53
果壳内外 ——读黄河作品《核桃》 陆 玲 2016 年 4 月 1 日晚上 8 时许,我随黄河的同伴们,走进了时代艺术馆一侧的 “ 黄边站 ” 这间 “ 当代艺术研究中心 ”—— 这里正在展出她的作品《核桃》。 数年前,我曾经向一位当代艺术家请教,当代艺术与传统艺术的区别在哪里?他告诉我的原话虽然已经难以凑齐,但仍记得当时感悟到的意思:当代艺术可用任何艺术手段来聚焦观念,影响读者,使其或可产生与作品价值取向相关的启迪。从那以后,我对当代艺术的兴趣渐增。 在不大的空间里,随意摆放着若干物品:墙上粘着石膏,窗口被贴着褶皱的玻璃膜,墙头还堆着一些茶叶,一台电视正在地上播放一些图片影像,一张桌子上还有几张小插图、小物品,此外,桌子、墙上、地上都有核桃干果。它们组成了一个袖珍世界。黄河正在把这些看起来不经意,其实是颇费心思组装起来的小展览介绍给我。 —— 除了作者和观众,现场上最具有动感的展品是一台放在地表的电视机,电视里反复地播放着两块近似灰色的大石块的影像、特写。它们在敲打着我的心弦。那是我珍藏的熟陨石: “ 人头石 ” 和 “ 排骨石 ” 。 因为我知道,无论植物还是动物,最早的生命胚种都是从同样的过程产生,那就是陨石撞击地球的过程,参与陨击过程的粒子对这个过程中的蘑菇云能量模型的记忆和表达。 黄河不会附和我的观点,她并不认同我的观点:我认为电视机里播放的这块 “ 人头石 ” 是天然的,她仍持人工制作的观点。在 “ 排骨石 ” 属于天然所成这一点上,我们达成了初步共识。其实,人工和自然界的杰作,无非有两种:一种是自然物形似人造的,另一种是人造物仿真天然的。无论如何,这两块石头可以归入其中一种类型。 在我看来,它们均为人类生命胚种形成的佐证 —— 它是陨击蘑菇云的凋落物,因保持了它在形成生命胚种过程的某个形态而显珍贵。 —— 在进门的左侧,有一盏球形的节能灯正对着一面玻璃墙发光。黄河偏爱黄色的灯光,在作品里得到了发扬。她告诉我,从那灯后,向墙外望过去,每个人都可以看到若干个月亮,但其所看到的数量和空间分布或许是不一样的。 的确,我透过那层玻璃膜,膜上的皱褶被黄河用线条强调的部分意表山峦,透过山峦,可看到了许多的月亮!它们恍如刚刚跳出地平线,那是黄灯照射着的一扇玻璃墙与外面保安亭的玻璃之间的多重投影,在两块玻璃之间,光波的运动竟那么神奇,让我们透过一扇窗就看到了宇宙的深邃。我的内心萌发了给这扇窗命名的冲动,就叫 “ 月亮窗 ” 吧。 如果是我的作品,我或会让月亮旁边有一些星星相伴,把它们镶嵌在银河星系悬臂里。或许,这是白天,或许,黄河的作品摒弃了具象的表达方式。但我在潜意识里,认为它是在表达另一层意思:黄河曾经告诉我,她从来没有亲眼看到过漫天星斗的银河!这让我深感意外和震惊。我的童年尽管日用物质特别匮乏,却依然可以领略到大自然的丰富,在夜晚,总有漫天星斗在陪伴、直到今天,我依然把那片星空保留在心底最美丽的地方。然而,因为大气污染,我们八十后的祖国花朵儿们,却只能在朦胧的星空伴随下成长,天空缺失了银河,缺失了漫天的繁星,这多么遗憾哦。 —— 雪白的墙上,我看到那些被石膏糊上的一条条 “ 大虫 ” 。让我联想到地球陨击蘑菇云能量模型中【备注 1 】的高能粒子索断开并洒落地表的情形。 —— 那些堆放在墙角的茶叶,无论它们是核桃树的叶子飘落而来,还是核桃树萌发的土壤,都让我想到 “ 万物有灵 ” ,关于树叶来源的联想让我仿佛看到了 “ 精灵的故乡 ” :那堆茶叶,不是 “ 树仙 ” ,就是 “ 仙山 ” —— 《核桃》使人感觉特别 “ 平和 ” 、安静。在宇宙的辽阔和美丽中,凡间的喧嚣、夸张的装饰与之绝缘,这里的一切都小小的,谨慎的,在这个宇宙里的人类还是比较虚心的。 ——当我走出黄边站 “ 当代艺术研究中心 ” 的大门,回望《核桃》的招贴画时,其中的简笔画,却是一个人与另一个人在决斗! 的确,作为地球上的先锋种群的人类,仍在处处争夺着。他们浑然不觉:黑洞正在吞噬着无数的天体,天体之间也常常发生碰撞,宇宙也充满着对抗。据说,总有一天,黑洞也会吸收地球的,我们这些地球村的人儿,该好好地珍惜这无比美好的时光。 —— 黄河从那 “ 仙山 ” 里,找到一颗核桃,把它放在我的手上的时候,我感到了自己竟然体验到了跟霍金在《果壳中的宇宙》【备注 2 】中,完全不同的存在感:他总是认为人类世界被宇宙果壳严实地包裹着;而此时此刻,我却在宇宙之外,仔细地端详着这个果壳,果壳中的小宇宙。换一个角度看宇宙,可奇妙了! 注 1 : 蘑菇云熟陨石与陨击能量模型 许多熟陨石未必都在陨击蘑菇云发展的最后阶段凋落,它们或在蘑菇云形成中,通过脉冲能量辐射环、蘑菇云帽爆炸瓦解等过程,以其他形态把有关能量物质散播到陨击区及以外。 作为蘑菇云部件凋落物一类的典型熟陨石,是在陨击蘑菇云发展达到能量释放顶峰转向衰退后形成的,由于该阶段刚好与陨击能量模型孕育生命胚种的最后过程统一在一起。因此,部分蘑菇云熟陨石能量模型呈现着与生物能量模型相吻合的形态特征。这些特征不仅为认识蘑菇云成岩机制提供了更有效的途径,也为认识生命物种能量模型与陨击过程的对应关系提供了更加丰富的证据。 需要说明,并非所有的陨击能量模型都必然可以发展成为经典的,完整的蘑菇云。但只要熟悉蘑菇生长和原子弹爆炸蘑菇烟云发展过程,把蘑菇云整个形成、发展、乃至衰退、消散过程的能量模型都逐一分解,通过对生化粒子在陨击能量模型中的记忆和表达机制可知:所有生物形态跟蘑菇云的能量模型是相似的,这里通过典型进行能量模型分析,从蘑菇云凋落前的陨击能量模型与凋落后的岩石模型、生命能量模型,这两个角度来看蘑菇云形态的变化过程。 熟陨石与生命起源陨击能量模型的对应关系 根据有关生命起源与陨击机制关系的分析,可辨析地球生命能量模型与陨击能量模型各个发展阶段的对应形态。固然,陨击能量模型不可能都被生化粒子完美记忆,成功育成生命胚种,已育成的生命胚种也不可能及时均衡地获得萌芽和顺利发展的机遇。但其形成机制的统一性依然体现在陨击过程各种因素相互作用的关系上,呈现在陨击蘑菇云与部分蘑菇云熟陨石,以及部分动物形态的相似性之中。 典型蘑菇云能量模型与熟陨石的基本特征 作为典型的陨击能量个体模型——蘑菇云能量模型的基本特征:在陨击过程中由陨击能量物质形成形似蘑菇菌株的高能粒子烟云。蘑菇云的基本结构大体可分为三部分。蘑菇根,蘑菇拄,蘑菇帽。此外,它们还有其各部分分解组合的形态。 在同一个蘑菇云中,根据能量运动的空间分布规律、其强度、持续度的不同,对同样的管索层而言,越远离地面的熔岩越成熟——变质程度越高,相反越低。从管索中心灌注的熔岩,比其表层的变质程度更低。而且,蘑菇云各个部件和派生部件,其结构差异比较大。但在不同的蘑菇云系统中仍具有相似性。蘑菇云能量物质,在其形成的任何时期均可能凋落。有关模型可能是气体、液体和固体,显示管索形态的固体岩石只是其中的一部分。温度的提高和降低的速度均特别快。具有流体转变为固体过程伴随从高空自然陨落——凋落,并非强烈冲击的特点。 蘑菇云基本结构及其发展基本过程中的变态、衍生形态比较复杂。以下简单提示。 5.1 蘑菇云熟陨石的总体形态特征 蘑菇云熟陨石是蘑菇云部件及其派生部件的凋落物。其成岩过程与蘑菇云能量模型具有统一对应的关系。典型的蘑菇云熟陨石,通常具有比较清晰的、可区别于第一阶段形成陨石的形态特征。 蘑菇云熟陨石的化学构成与相关陨击坑中心区岩浆岩无机化合物大致相似。如,铁含量较高的蘑菇云熟陨石,与之相关陨击坑中心区通常都分布着铁矿。 由于陨击过程的复杂性,以及某些岩石的化学构成使其原始模型难以较好地保持。比如,蘑菇云能量模型原本为熔融,在凋落过程迅速固化,可因为凋落过程及地面硬质物体作用等因素留下各种变形遗迹。但万变不离其宗:多数情况下,根据固体熟陨石特别是金属铁镍、非金属碳酸钙等化合物构成的凋落物则可部分地保持原蘑菇云具有的形态特征。 当然,也要注意到,相当部分陨击并没有形成蘑菇云,或已形成的蘑菇云也可能出现早夭,异形、变形、破解、粉碎、甚至成为“无形”陨落物,如,较稀释的粒子云团难保持蘑菇云部件的形态。 因而,从另一个角度看,不可把蘑菇云熟陨石简单机械地类比生物能量模型的形态,而需充分利用典型的熟陨石来逻辑地推理其他异形和“无形”的熟陨石的客观存在。 典型的陨击蘑菇云熟陨石具有以下形态特征: ( 1 )蘑菇云能量模型左右对称,前后一般不对称;中轴前后一般不对称,前面物质略少,背面偏多——前面对应的是陨石入射角上方,后面为下方。 ( 2 )蘑菇云各部件内部化学构成比较统一,使熟陨石从外到内的化学构成比较均衡。也有小部分熟陨石呈现了表层分异的熔壳。 ( 3 )蘑菇云主索管等流体密度和成熟度在不同阶段内外有别,管索内部和外表管皮下密度低,管壁中层密度较高;管中和管外壁为较新物质,夹层为较成熟的物质。固体索管横截面一般不能保持正圆形,管索内或有分层填充物。 ( 4 )在蘑菇云凋落物形成的初始阶段,其能量以液态和气态(局部可能是离子态)运动为主,从膨胀转向萎缩,在后期凋落过程中,软流体转化为固体。 ( 5 )熔岩变质程度与能量运动方式、持续时间、强度和空气参与成岩作用的多寡等有关,对于某一蘑菇云而言,越接近基部的成岩变质程度越低,越接近顶部的变质程度越高。 ( 6 )地外天体旋转方向通常比较统一。推测与其在近地空间运动方式受到地球运动影响有关。蘑菇云熟陨石管索派生的能量模型通常呈同向的螺旋结构。 ( 7 )由于蘑菇云部件及其派生部件的凋落,并从流体转变成为固体的过程非常短暂,只需若干千米高空到陨落地面的短暂时间,即可大体完成软流体的固化过程,许多熟陨石的着地陨痕表现了上部形态相对完好,下部(原始接触地面的部分)变形显著的特点。 ( 8 )由于是相对低空的软流体凋落地面,陨石没有强烈撞击地表岩层的痕迹。而且受到陨击旋转风影响,其分布除了在陨击中心区外,也可偏移到陨击坑内裂带中或附近,这些裂带在陨击后通常为河道。 总之,典型的蘑菇云熟陨石成型的基础是陨击蘑菇云部件及其派生部件的凋落物。其形态特征显示了与蘑菇云能量模型发展过程后期对应的特征;跟生命胚种原始能量模型被生化粒子记忆的后期形态基本统一,因而也呈现了与部分高级生物,特别是脊椎动物的肢体、器官形态相似的特征。 陨击蘑菇云器官部位与熟陨石对应的形态特征。 序 目 蘑菇云 分类 蘑菇云外形特征 熟陨石外形特征 1 顶部伞盖模型 蘑菇云伞——蘑菇云顶盖模型, 包括伞芯模型。 有伞形、水母、橄榄形、瓜形、头颅形,等等。 具有圆弧曲线的表面。该面固体保持比较完好,有天然铸造岩石特征。 陨落地面可能镶嵌其他卵石或者印痕。(落地面通常为下部,软流体特征比较明显) 较典型者如“盔石” 2 索模型 蘑菇云索——蘑菇云伞下云索模型。 包括主索、副索和环索 管体熔融,分为单管索、三管索和多管索等形态。 节管、串管、连接管。 空心、实心管。 类似生物脊椎模型。 成组,分段散落,成组散布在相近的地方。 其内部通心管特征可存、可失,普遍块体中轴左右对称,前后不对称。 部分内部骨架保持固体,外表具软流体特征。 有悬垂、撕拉断口。 有熔岩流体运动和断口; 较典型者如“管石”“铁牛石” 3 副伞模型 蘑菇云伞下串联在主索上的伞状模型。 包括副伞、反转伞和反射伞等,中途飞伞等。 包括伞芯模型。 伞内的“五脏六腑”等模型。 伞芯“骨骼”模型。 熔岩发泡、龟裂等模型。 天然铸造的岩石特征。 通常一面平,反面弧形,有呈弧线形断口,类似肋骨弧度。外表没有分割痕迹。 有类似动物胸腔及骨骼形态特征,如胸锥骨,肋骨等。 较典型者如“肋骨石”等。 4 悬索模型 蘑菇云悬索副索模型,包括从蘑菇帽内和帽沿垂下的熔岩管索,或具有螺旋运动特征。 其模型主要为截断管状。 陨石为软流体管索及其断口熔滴,或曾经旋转滴落。携螺旋形流线(有单线,多线的,有对称的,更多为不对称)。有悬垂、撕拉断口。有熔岩流体运动和断口。 有类似线形动物的形态特征。 较典型者如“柱石”“管石”。 5 索管派生模型 蘑菇云悬索副索派生模型。包括从各类索管中派生出来的各种模型。 管口熔滴模型。 侧口和横切口(垂直)熔融、其他不规则管口的熔融; 单管、双管、多管组合熔滴模型。熔岩发泡、龟裂等模型。 蘑菇云管索派生模型表现了其管口从小到大,再从大到小收缩的规律。 有类似扇贝类软体动物等外部形态特征。 较典型者如“卵石”“螺石”。 “肋骨石”“生物内脏石”等,形似动物心脏、肾脏、肝脏、脾脏等器官。 6 异化模型。 蘑菇云模型组合和分解。 如蘑菇云形成初期各个阶段发生爆炸解体的模型。 各种与蘑菇云能量模型相关的异形及破解形态。 备注 蘑菇云能量模型通常表现为一个整体,也有发育不全,早夭的。 上述熟陨石的能量模型则表现为独立快体,也有结合在一起的,更大量的可能被破解。 来源 新浪网:故乡的小路的博客:蘑菇云熟陨石与陨击能量模型等 (2011-04-17 09:26:22) 注 2 :《果壳中的宇宙》霍金 《果壳中的宇宙》 (the Universe in a Nutshell) 是著名物理学家史蒂芬 · 霍金的作品。获得安万特科学图书奖 ( 该奖项是世界最知名的科普图书奖之一 ) 。 《果壳中的宇宙》是一本图文并茂的科普著作,主题是宇宙学,涉及广义相对论、量子论、黑洞、暴胀、时间旅行、弦论、超引力等诸多前沿概念。《果壳中的宇宙》书名源自莎士比亚戏剧《哈姆雷特》的台词 : 我即使被关在果壳之中,仍自以为无限空间之王。 对史蒂芬 · 霍金来说,这句话再合适不过了。(百度百科) 作者简介: 陆 玲 副研究员,研究领域:企业生态学、地球陨击机制等。黄河的母亲。
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宇宙源于大爆炸(下)
热度 17 Einstein 2016-3-23 12:59
按:接昨天的博文,百亿年来多少事,激荡人心大江流——宇宙源于大爆炸(上), http://blog.sciencenet.cn/blog-451927-964141.html 全章完。此稿写于2012年冬季,出版于2013年5月。一些新的进展未能包含,敬请理解。 大爆炸理论的提出 哈勃定律的发现其实为梅特勒当初设想的宇宙从“原始原子”经爆炸、膨胀、演化而来的观点提供了佐证,因为既然现在宇宙正在膨胀,那么回溯过去,宇宙将会越来越小,星系与星系间的距离也会变小,整个宇宙必将压缩在一个很小的区域内。 1948 年俄裔美籍物理学家伽莫夫联合他的一名学生阿尔法以及另一位物理学家贝塔(三人名字的首字母对应的希腊字母正好是αβγ)共同发表了宇宙诞生于高温高密度的火球状态,此后便不断膨胀。这便是后来的宇宙“大爆炸”理论,不过这个名字是英国天文学家霍伊尔批评伽莫夫时提到的一个词汇,后来竟然冠名于该理论,也算是科学史的趣谈。伽莫夫可称得上物理学界的一个活宝,就是类似费曼(别告诉我你不知道这个人,否则你绝对 out )那样的人物,他不但在物理学、天文学领域游刃有余,而且对生命科学领域也贡献良多,更绝的是他的科普著作写得超级好,代表作有《从一到无穷大》(图 10-7 )和《物理世界奇遇记》,这两部作品写得定会让你击掌称快、拍案叫绝、夜半惊魂、想 hold 都 hold 不住。若不信,不妨找来“以身试法”。 图 10-7 《从一到无穷大》的插图(以吹气球比喻宇宙的膨胀) 由于“大爆炸”这个词具有极强的迷惑性和煽动性,结果导致一些懵懂青少年总以为宇宙早期就像一包炸药一样,在某个时刻突然炸得四分五裂。谬矣!因为你要知道空间、时间的起点就是大爆炸,由于大爆炸才产生了时空和物质。只要时空产生出来,宇宙中的每个点都是“爆炸”的中心。其实把爆炸理解为“膨胀”才是恰当的。关于大爆炸之后宇宙短时间的演化, 1979 年诺贝尔物理奖得主温伯格写有一本《宇宙最初三分钟》,讲述了在宇宙大爆炸之后的三分钟内究竟发生了什么,这里就不再展开了。图 10-8 是一幅宇宙自诞生以来的演进图,我们可以一饱眼福。 图 10-8 宇宙的演进图 (此图取自日本欧姆社科普书《漫画宇宙》中文版) 大爆炸理论的验证(一)宇宙微波背景辐射 按照宇宙大爆炸理论,随着宇宙的膨胀,温度会越来越低,大约到了 38 万年的时候,宇宙的温度降到了 3000K 左右。这里需要解释下 K 的意思,我们平常在生活中用到的计量温度的单位是摄氏度,一般记作 ℃ ,比如今天白天的最高气温是 26 度,就记作 26 ℃ 。绝对温标也叫 开尔文温标(开尔文是英国一位大物理学家,在相对论那一章谈两朵“乌云”时曾提到他),单位是 K ,它无非是把摄氏温度的 0 ℃直接看作是 273.16K (一般就约写为 273K )。这样其实我们就得到了它们之间的转换关系:绝对温标- 273K= 摄氏温标。那么当宇宙的温度是 3000K 时,也即摄氏温标 2727 ℃。这是宇宙中的电子与质子才开始结合,这时自由光子才可以任意穿梭,宇宙第一次变得透明起来。伽莫夫当时就预言,随着宇宙的不断冷却,当时( 38 万年时)宇宙辐射的电磁波仍然充满整个宇宙,只不过随着宇宙膨胀,波长变长为微波,对应温度约为 3K 。这就是所谓的宇宙微波背景辐射。 1964 年,美国贝尔实验室的两位工程师彭齐亚斯与威尔逊(图)利用一台喇叭形的天线接受来自宇宙的无线电波信号时,发现一些从理论或观测上无法解释的噪声,他们排除了各种干扰因素,包括天线上的一点鸽子粪。经过仔细测量和分析后, 1965 年他们认为这种信号来自宇宙空间的各个方向,并且认识到噪声处于微波波段,对应的绝对温标是 2.7K 。很快他们以论文形式公布了这一发现,但是并没有从理论上给予解释。 当时正在普林斯顿大学研究宇宙背景辐射理论的迪克得知彭齐亚斯与威尔逊发现后,很快与之取得了联系,最后合力确认这种“挥之不去”的热噪声就是宇宙微波背景辐射。后来彭齐亚斯与威尔逊也因此获得了 1978 年的诺贝尔物理学奖。 1989 年发射升空的宇宙背景探测者( COBE ),上面携带有红外线游离光谱仪( FIRAS )与微差微波辐射计( DMR ),前者证实了宇宙微波背景辐射在理论上是 2.7K 的一个完美黑体,后者证实了宇宙微波背景的波动非常微弱,相较于平均温度 2.7K 的辐射只有十万分之一的波动,也正是这种温度上的波动,才造成了目前的星系以及更大尺度上的物质分布。 2001 年, NASA 继而发射了威尔金森微波各向异性探测器( WMAP ); 2009 年欧洲航天局( ESA )又发射了比 WMAP 精度更高的“普朗克”号探测卫星( Planck Surveyor )。值得欣慰的是, 2010 年 7 月欧航局公布了“普朗克”号探测卫星利用 6 个月时间完成的首张全天域宇宙微波背景辐射图(图 10-9 ),图片的中央部分几乎被银河系覆盖了,图上深浅不同的颜色表明了温度与密度的差异。科学家通过捕捉大爆炸留下的这些痕迹,从而可以更详细地了解宇宙起源的奥秘。 图 10-9 首张全天域宇宙微波背景辐射图 大爆炸理论的验证(二)宇宙中的氦丰度 首先解释下什么叫丰度,所谓丰度是化学领域常用了一个文绉绉的词汇,说白了就是含量比例的意思。比如说你们学校男女同学的人数比例大致为 1/4 (如果这种情形发生在大学,那一般会是师范院校或者医学院校),那么你就可以借用丰度这个概念说你们学校女生的人数丰度是 0.8 ( 4/5 ),或者说与男生的丰度比是 4/1 ——你可别望丰满程度那里去想,尽管这对个别女生也不算离谱,否则她们怎么会整天嚷嚷着要减肥呢。 按照大爆炸理论,最初宇宙处在一个超高温的状态,其中飞舞着电子、质子和中子,由于一个质子就是一个氢原子核,所以可以说此时宇宙中只有氢元素。随着宇宙的膨胀,在大爆炸 3 分钟后,温度降低到 10 亿 K 时,将进入一个核合成时期。这时在火球宇宙中,每两个质子和两个中子互相碰撞与聚合,从而生成一个氦原子核。待中子消耗尽时,剩下的就是质子,也就是氢元素。合成氦原子核的整个过程只进行了大约 20 分钟,按照计算,当时约占 25% 的宇宙质量合成了氦元素,大约有 75% 的质量形成了氢元素,当然还有微量的锂元素(不过微量到了可以忽略,你手机中的锂电池就是它)。 据以上解释,科学家估计,通过观测我们现在的宇宙,氦的质量丰度应该在 0.25 左右,这一估计已经得到天文学家观测的验证,比如在银河系中氦丰度为 0.29 ,在小麦哲伦星云中氦丰度为 0.25 ,大麦哲伦星云中氦丰度是 0.29 等。这是大爆炸理论的又一验证。 这里你可能会有疑问了,为什么当初没再形成更重一些的元素呢?大爆炸理论对此的解释是,由两个质子与两个中子形成的氦原子核已经非常牢固,即使再有质子与中子碰撞发生聚合,也会瞬间解体为氦原子核。也就是说在形成氦原子核的这段时间,除了形成极微量的锂原子核外,不会合成更重的原子核。注意这时还未出现原子,仅仅是光秃秃的原子核,只有到了宇宙 38 万年的时候,各原子核才吸引周围的电子形成原子。至于更重的元素比如铁是怎么出现的, 1956 年英国天文学家霍伊尔、美国天文学家伯比奇夫妇、美国物理学家福勒共同提出了后来被命名为 B 2 FH (四人首字母的组合,科学家的思维就是不一般,还用上平方)的理论,该理论认为重元素是通过恒星内部和恒星发生爆炸而产生的。目前科学界已经公认了这一理论。这里对霍伊尔再多说几句,前面我们提到“大爆炸”这个词正是霍伊尔反对该理论时所给的一个名字,原因是霍伊尔与前面我们在“奥伯斯佯谬”那里提到的英国天文学邦迪一样,是稳恒态宇宙理论的提出者,不过霍伊尔给出的解释更具体,因此名气也大些。稳恒态宇宙的基本观点是,宇宙类似一条稳定的河流呈现给我们的,它的整体图景稳定不变,主要表现在宇宙的平均密度保持不变。它并不反对宇宙的膨胀,但为了保持宇宙整体密度的稳定,就需要宇宙不断地产生物质出来。这一理论在宇宙微波背景辐射与氦丰度解释方面均不尽人意,因此未得到科学界的公认。 宇宙正在加速膨胀 前面我们谈到哈勃定律时,曾提到距离我们越远的星系,退行速度越大,这无异等于说宇宙正在加速膨胀。本章开头谈到的帕尔玛特等三人获得 2011 年诺贝尔物理学奖,就是因为他们通过观测 Ia 型超新星,从而证实了宇宙正在加速膨胀。那么什么是 Ia 型超新星?天文学家为何要观测它们?又发现了什么从而证实了宇宙的加速膨胀呢? Ia 型超新星无非是超新星的一种。先谈超新星,并不是如何超级的某种诞生的新星,而是一种暴毙或者说正在垂死挣扎的恒星,按照天文学上的定义,是说质量为 8 ~ 25 倍于太阳的恒星在演化的末期,发生的一场剧烈的爆炸解体。在这种暴毙阶段,该恒星的光度(就是它的真实亮度)会一下子增大十亿倍,有可能照亮所在的真个星系,真可谓“死得壮烈”。 如今被国际天文学界命名的“中国超新星”是指我国《宋会要》记载的公元 1054 年金牛座天关星附近爆发的一颗超新星,“昼见如太白,……凡见二十三日”,也就是说白天都可以看到而且像金星那样亮,一直持续了 23 天。目前天文学界公认在金牛座天区出现的蟹状星云就是那次超新星爆发的遗迹。 Ia 型超新星是天文学家依照光谱学对超新星分出的第 I 类第 a 型超新星,这样你就明白这里的 I 是罗马数字的 1 的意思,而不是取英文字母 I 的含义。具体说 Ia 型超新星是指在其光谱中没有氢、氦吸收线,而有硅吸收线的一类超新星。那么这类超新星怎么和宇宙膨胀扯上关系了呢?原来 Ia 型超新星是绝好的“标准烛光”,因为它们达到最亮时的光度非常接近。 (所谓标准烛光,是天文学上一个专用名词,这里为了避免绕圈子,认为它就是指已知具体光度的恒星就可以了)有了这一标尺之后,天文学家就可以做如下两件事情:第一是根据观测到的 Ia 型超新星,推测它距地球的距离;第二是通过观测这些超新星分光谱,测得它们的红移值,也就可以得出它们远离我们的速度。 但是发现超新星并不是轻而易举的事情, 20 世纪 80 年代中期,荷兰天文学家费了两年的周折才找到一颗超新星。 1988 年帕尔玛特挂帅加利福尼亚大学伯克利分校的超新星宇宙研究小组( SCP ),很快他们研发出了一套可以自动搜寻超新星候选者的软件,无疑使搜寻工作如虎添翼。 1994 年施密特领导的一个研究团队(里斯是其重要成员)“高红移超新星研究组”参与到竞争中来,并且赶超得很快。 1998 年 1 月,两个小组几乎同时公布了观测结果,前者有 42 颗超新星数据,后者有 16 颗,但精度更高。他们一致发现了遥远的超新星要比预期的暗,显然这是因为超新星所在的星系正与我们加速远离,因此看上去就会更暗些,这是宇宙正在加速膨胀的又一铁证。 谁是冥冥中的推手 宇宙在加速膨胀已经是观测到的既定事实了,那么这种膨胀的动力是什么呢?科学家目前公认的观点由于我们宇宙中存在这暗能量。要说起暗能量,不得不从暗物质谈起。我们知道星系团有成百上千个星系组成,根据万有引力定律,星系团靠着自身的引力维系在一起。这样基于万有引力定律可以得出星系团的一个质量,我们姑且记作 M1 。另外,基于天体发光度(向外辐射光)与质量成正比关系,也可得出星系团的一个质量 M2 。 1933 年,瑞士天文学家兹威基分别计算了计算后发座星系团的这两个质量,结果发现 M1 是 M2 的上百倍。因为 M2 与发光有关,这种质量是我们可以看得见的,这样兹威基的计算结果说明了在星系团中绝大部分的物质我们是看不到的,而只能通过引力感受到它的存在,于是把它们称为“暗物质”。后来科学家通过观测证实,暗物质不仅在星系团中大量存在,在星系中也是如此。以我们银河系为例,暗物质竟是可见物质质量的 20 倍。那么暗物质究竟是一种怎么奇特的物质呢? 我们知道光就是电磁波,但电磁波的波长范围很广,从无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X 射线等。其中可见光是指我们人眼能够感到的光,波长范围大约在在 380 ~ 780 纳米。那么是不是发出红外线、紫外线等不可见光的物质就是暗物质呢?天文学上所言的暗物质不是这个意思,而是指一种不参加电磁作用物质,或者说它对光不发生作用,不发光、不反射、不折射、不散射,对光而言它就是一个透明体,但是它具有引力效应。目前天文学界已经发现了暗物质存在的多种证据,其中 2011 年《科学美国人》杂志再次报道了天文学家就银河系为何扭曲(指银河系的银盘就像被烤过的唱片一样)得出了最近结论,原来是银河系外围一个巨大的暗物质球形成的扰动引发的。 我们知道引力作用会产生凝聚效应,这样普通物质与暗物质就会使宇宙的膨胀减速,可实际观测的结果是膨胀在加速,那么谁又是宇宙膨胀的幕后推手呢?答案是宇宙中的暗能量。那么什么是暗能量呢?暗能量这个词是美国芝加哥大学物理教授特纳提出的,它与暗物质一样不参加电磁作用,即同样不可见,不同之处在于它具有斥力效应,正是这种作用导致了现在宇宙的加速膨胀。前面曾提到 2001 年 NASA 发射了威尔金森微波各向异性探测器( WMAP ),到了 2003 年 WMAP 公布的观测数据证实了宇宙中的能量分布,大约 70% 是暗能量,暗物质约占 25% ,普通物质仅有 5% (图 10-10 ),该发现被著名的《科学》杂志评为当年世界十大科学发现之首。 图 10-10 宇宙的成分图表(图片取自《科学世界》杂志) 按照特纳的看法,宇宙加速膨胀是“暗”中行事的结果。正是在几十亿年前暗能量从物质手中“接管”了控制权,才保证我们目前的宇宙。如果早些“接管”的话,由引力作用产生的星系到星系团的组建过程就成为泡影,宇宙中的结构形成就会中止,你和我也就不可能有今天了。因此可以说,暗能量与物质博弈并取胜的结果,是我们当前宇宙存在的前提以及膨胀的原因。 回到奥尔伯斯佯谬 前面我们已经许下诺言,说要再回到奥尔伯斯佯谬。宇宙大爆炸的理论我们谈完之后,回头看该佯谬,会理解得更透彻一些。首先,奥尔伯斯的前提“宇宙无限”是错误的,因为前面谈到我们宇宙产生于 137 亿年前的一次大爆炸,尽管它目前在加速膨胀,但从时间与空间而言,宇宙是有限的。或者说,我们在地球上只能观测到 137 亿光年距离以内的恒星所发出的光,即发出光到达地球的恒星数目也是有限的。其次,由于宇宙在加速膨胀,越远处恒星所发生的红移量越大,也即抵达地球上的光能量就越小,按天文学家的计算,其减小的系数为 K =1/(1+Z) ,其中 Z 为恒星的红移量。如果天体距离我们越远, Z 会趋于无穷,抵达地球的光量将会微乎其微,要比奥尔伯斯估计的少得多。因此即使把所有壳层天体的光量加起来,也是一个很小的值,这就是夜空看起来黑暗的原因。奥尔伯斯佯谬反而成了宇宙加速膨胀的一个佐证了,有趣吧。
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每天一条负能量-25
zhujieying 2016-3-18 14:50
炒鸡不喜欢《三体》,因为大刘的宇宙黑暗丛林理论实在不敢苟同,在我看来,这和希特勒的理论一点差别都没有,在这些傻屄看来,世界就是一个苹果,你吃了我就没了,我吃了你就没了,所有人都是敌人。 而我老人家的理论是,世界是一株苹果树,固然有可能被人杀鸡取卵,但如果好好种树,其实大家都能吃得很好。 做作为一个气场强大的女汉子,俺不介意俺多干点你多吃点。 事实上,俺的气场已经强大到了俺不介意俺多吃点你多干点了
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咯噔实验—元素周期表普适宇宙外星系?
热度 15 kiwaho 2016-3-3 12:13
咯噔实验( Gedanken experiment )是一种重要的科研方法学,俗称思想实验。百科全书介绍,这种实验经常要离经叛道地想问题,否则,没资格称咯噔。 永垂不朽的物理大师爱因斯坦,也时常动用这一招。 今天,我心里也咯噔一下,冥思苦想一番太阳系之外的其余宇宙到底该神秘到啥程度。 坦白地说,是强大到地球人无法想象的宇宙射线钩起了我的咯噔。 话说 1991 年 10 月 15 日,美国犹他州的一个宇宙射线观测站,探测到有史以来最猛的一颗宇宙射线粒子。其能量不是 MeV 级,也不是 GeV 级, TeV 也太小儿科了,它竟然高达 3*10 20 eV ,即比地球上最高能粒子对撞机加速器产出的 TeV 级,还高 3 亿倍!而这颗“逆天”的粒子仅是一颗剥光电子的裸体铁原子核。 你要是对 20 次方电子伏特没有直观概念的话,那就这样说吧:观测到的能量相当于一只美式棒球以高速行驶的汽车速度( 100km/h )飞驰过来 ! 美国人一下懵了,直呼 Oh my God !经慎重核实不是插头松了或其他因素导致的误判后,庄严地将这颗天外“铁坚强”核,命名为 Oh-My-God粒子 。 纵览全世界常年累月积累的宇宙射线能量谱,平均宇宙射线能量在 300GeV 。 看看地球上的高能物理世界:单个原子核的简单反应,释放的能量大部分在 10MeV 以下;核能发电的铀 U235 原子裂变,放出 200MeV ,即 0.2GeV, 算是一览众山小的极限能量。 天庭里到底在搞啥鬼?竟永不停歇地密集射来地球人无法在本地获得的天量能量! 不是地球人不想山寨这高档次能量,谁不想与天庭接轨啊,而是想接轨也不具备物理条件--人类身边的这百来号元素没一个争气长脸的!就算全人类不吃不喝、省吃俭用、占尽陆地,造出的粒子加速器,也没法把粒子加速到 Oh-My-God那样的能量级! 幸亏造物主没有忘记给地球,提供几百公里厚的大气层做缓冲,加上地球磁极偏转带电粒子,要不咱们人类早被来自天堂的高能粒子雨灭绝了! 我的思想实验 :说不定系外星球的元素根本就不是地球上的这一套,质子、中子、电子等基本粒子恐怕也与地球不一样。抑或 天庭的元素周期表是个超集 ,地球版只是其中一个子集?基本粒子表也是超集,地球版本的 质子、中子、电子等基本粒子,也只是其旮旯里的一个子集? 超集元素周期表似乎可能性高一些,如果连基本粒子都与地球不一样,咱们何以知晓砸下来的粒子,大部分能在地球版元素周期表,和地球版基本粒子表中找到呢? 科学家们承认96%以上的不可知的暗物质、暗能量在宇宙晃荡。我在傻傻地想:这些暗家伙会不会是--那个超集元素周期表中其它子集的元素、和超集基本粒子表中其它子集的粒子呢? 太阳系这一支的门捷列夫子集已无发现新元素的可能,92号铀元素以上的全都靠加速器来撸。 元素号大于137之后,最里层1s2轨道电子速度,将超过光速。因而137以上元素不存在,人工也不能合成。137恰是宇宙精细结构常数的倒数。 其它咯噔子集内的元素,很可能不能用地球人知道的质子中子电子组成,否则早就发现了。如果由暗重子+暗轻子组成的话,必然得到的是暗原子,因而整个该子集元素“万马齐暗”。或许还不止一个暗子集呢,who konws? 暗粒子也应有暗反粒子,或许反粒子就是其自身(Majorano类型),两者相撞就能产生地球人认得出的超能伽玛光子。这暗正+暗反--〉伽玛光子--〉正负电子创生明物质,或许是不同元素表子集内物质转换的渠道之一。 如果真是这样悲催的话,至少宇宙射线的能量奇高之谜,有望说得通:逆天的 能量也许正是来自 暗元素的 核反应,再通过碰撞或其它机制,传递给地球人认得的明元素。 当今天体物理学权威们建立的相关理论,诸如大爆炸、黑洞、中子星、霍金辐射、方励之辐射等等,说白了大部分是“咯噔理论”。 切记:别大惊小怪,这只是一个普通的思想实验,就像著名的“中文房间” (Chinese room) 咯噔实验一样。我并不相信这个实验结果为真,就算读者推荐本文,也不代表认可本咯噔的臆想结果。 科学网不乏咯噔大师。例如,资深咯噔专家 檀成龙 就颇具雄才大略:他设想东水西调让大西北变绿洲!另一个咯噔大枷,就是那个曾作“ 玩的就是心跳 ”的暧昧先生YC啦! 前几天,引力波着实热闹了一阵子。据说爱因斯坦提出引力波概念,也不过是百思不得其解后的咯噔实验。真没有想到百年之后竟然LIGO实验证实,可喜可贺! 因百年前的精英物理学家群体,相当一部分具有德意志血统,大伙儿都象德裔带头大哥爱因斯坦那样,整天神叨叨咯噔丫丫的,终于“逼宫”牛津英语字典,收编了这个热门德语词汇:gedanken--纯脑洞臆想也。 蜚声物理界的咯噔实验--薛定谔的猫 参考文献: https://en.wikipedia.org/wiki/Oh-My-God_particle http://baike.baidu.com/view/57369.htm 宇宙射线 http://baike.baidu.com/view/911657.htm 中文房间 http://baike.baidu.com/view/6820411.htm 十大思想实验 http://www.physixfan.com/archives/1423 物理学中十大牛逼的思想实验
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宇宙的命运和人类认知的极限
热度 4 ProteinGod 2016-2-14 00:10
尽管不确定性原理似乎已经成为理论物理不可动摇的基本原理,但是爱因斯坦的疑虑则显得更加深刻:不确定性原理背后是否有着更深层次的确定性原理支配着宇宙的一切?这个问题直接关系到宇宙和人自身的终极命运。如果答案是肯定的,那么宇宙的一切行为都是预先设定好的,包括任何人的一生的命运,每时每刻发生的事情。如果世界最终是绝对量子化的(包括时间、空间、质量、能量等一切基本物理量),那么宇宙中的总信息量是有限的,无论这个数字有多大;这种情况最终使得人的大脑信息量(势)必定小于整个宇宙或宇宙中某些事件的集合的信息量(势),无法建立一一映射关系;因此这种情况也势必导致不可知论(或者说不可知论是正确的)。 如果世界最终是连续的,那么宇宙中的总信息量是无限的;宇宙的部分信息量也可以是无限的;人的大脑理论上也可以产生无限信息,大脑可以和整个宇宙建立一一映射关系;宇宙的一切都可以被认知,只要时间足够长,人的知识积累足够多。 这一点可以用集合论非常清晰的描述,如果宇宙的总信息量是无限并且不可数的,可以设为实数集R,人脑是其子集,不失一般性可简单设为(0,1)区间,显然存在(0,1)到R的一一映射。在无限可数的信息量情况下这个关系依旧成立。但是一旦宇宙的总信息量(势)为一个确数,设为n∈N(自然数集),并且n≠+∞;人脑总信息量(势)为m∈N(自然数集),并且m≠+∞。显而易见mn并且不存在任何关系可以使人脑和宇宙之间一一映射。这是一个非常有趣的结果:“无限的宇宙(指信息量)反而可以被全部认知,有限的宇宙反倒不可被全部认知”。 不过,泛泛地去谈可知论和不可知论的正确与否没有任何意义,也不会有任何结果。必须在一定的条件下去讨论这个问题,这些条件包括人类当前阶段知识水平,认识的深度、广度和时效性等。认知的本质实际上是建立人脑和宇宙之间的映射函数的一个过程。如果宇宙和人脑都是无限连续,在有限认知时间内建立人脑与宇宙的一一映射的连续函数是否可行依旧是个问题。当然,如果宇宙本身就早已设定了整体和局部之间完美的映射函数,人类在有限时间内“实现”和“执行”这个函数的确是有可能的。
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人类的局限
benlion 2016-1-30 23:29
人,并非绝对自由。 生物体,具有物体的定域时空或边界,不可能同时出现或弥散在任何时空,人类的心理行为也受限于教育、文化和社会环境,不存在绝对的自由意志或无局限的行为。 因而,也就限制了认知和实践的空间,而且,生物体具有生命寿命的时间局限。 宗教信仰和道德情操,构成自我的心理、智能训练和行为准则,却并不同于对社会体制和个体管理的衡量尺度或评价标准 – 即,伦理规范和法律范例。 科学,包含数学方法和实验技术,工业,包含设计艺术和制造技术,而2者,都必须具备语言的概念和逻辑分析的理论基础,以及直觉的领悟和想象创造能力。 附、1983-2015年探索与思考 1983-1993 年宇宙、生命和文明的哲学思考,1992-2002年系统与合成生物学方法体系发展,2003-2013年设计艺术与制造技术探讨。 - (01/30/2016网络日记)-
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宇宙科学院:近期活动征集
热度 2 zlyang 2016-1-21 22:47
宇宙科学院:近期活动征集 感谢您的建议! 犹太人Albert Einstein: “我所追求的只是用我绵薄的力量,为真理和正义服务,即使冒着触犯每一个人的风险,也在所不惜。” 相关链接: 宇宙科学院 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-895654.html “宇宙科学院”,是“宇宙最高科学院”的简称。 于2012年8月18日正式成立。 2012-08-07,科 学网“饭桶帮”成立了!! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-599845.html 感谢您指正以上任何错误!
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[转载]霍金修改黑洞理论 信息能够保存在另外一个宇宙
ssglwu 2016-1-13 10:52
霍金修改黑洞理论 信息能够保存在另外一个宇宙 http://tech.ifeng.com/a/20160113/41538667_0.shtml 摘要:经典黑洞理论认为,任何物质和辐射都不能逃离黑洞;而量子力学理论表明,落入黑洞的信息可以重新获取,这个所谓的“信息悖论”已困扰科学界40年。现在,斯蒂芬·霍金等人提出了新解释:落入黑洞的粒子的信息部分被位于视界线(黑洞边界)的粒子组成的“柔软毛发”所“俘虏”,这些信息并没有消失,但很难还原和破解。 科技日报北京 (2016 年 )1 月 12 日电(记者刘霞)经典黑洞理论认为,任何物质和辐射都不能逃离黑洞;而量子力学理论表明,落入黑洞的信息可以重新获取,这个所谓的 “ 信息悖论 ” 已困扰科学界 40 年。现在,斯蒂芬 · 霍金等人提出了新解释:落入黑洞的粒子的信息部分被位于视界线(黑洞边界)的粒子组成的 “ 柔软毛发 ” 所 “ 俘虏 ” ,这些信息并没有消失,但很难还原和破解。相关研究发表在 arXiv 上。 去年 3 月,霍金对黑洞理论进行了修改,宣称黑洞实际上是 “ 灰色的 ” 。新 “ 灰洞 ” 理论称,物质和能量被黑洞困住一段时间后,又会被重新释放到宇宙中。去年 8 月,霍金还指出, 黑洞并非 “ 永恒的牢笼 ” ,某些信息会以不同的形式释放出来,但某些信息可能依然在黑洞内无法逃逸。 现在,霍金同物理学家马尔科姆 · 佩里、安德鲁 · 施特罗明格提出了新理论。新理论认为,让信息 “ 逃逸 ” 的黑洞裂口由 “ 柔软的带电毛发 ” 组成,它们是位于视界线上的光子和引力子组成的粒子,这些能量极低甚至为零的粒子能捕获并存储落入黑洞的粒子的信息,就像人的鼻毛能捕获灰尘一样。这意味着,尽 管落入黑洞的粒子可能已 “ 有去无回 ” ,但部分信息存储在这些 “ 柔软毛发内 ” ,持续在黑洞边界逡巡。 实际上,最新理论认为, 在黑洞内丢失的信息甚至能在另一个宇宙存储下来 。据英国《每日邮报》 11 日报道,霍金解释说: “ 我认为,信息不像大多数人以为的那样被存储在黑洞内部,而是被存储在视界线上。进入黑洞的粒子的信息确实返回到空间了,但采用一种混沌且无用的形式。返回的信息与烧焦的百科全书差不多,从理论上来说,信息并没有丢失,但很难进行翻译和破译。对于这种信息的解读将制造出一个最初粒子的 ‘ 全息图 ’ ,完整地描述这个全息图以及解决信息悖论,一直是巨大的挑战,我们现在提出了新工具。 ”
个人分类: 物理学哲学量子信息哲学|1582 次阅读|0 个评论
科学家发现另一个宇宙 或将改写宇宙起源
热度 1 sheep021 2015-12-29 22:45
科学家发现另一个宇宙 或将改写宇宙起源 新浪财经 12-27 11:09 PS: 乖乖!母鸡下蛋呢,一个接一个?
个人分类: 生活点滴|680 次阅读|1 个评论
欲望无上限,发展就无上限!
niuyy 2015-12-27 17:37
宇宙无限地球容量却有限,理想无限肚皮容量却有限。无限盖房无限卖车,无限生产无限排污。用得了这么多么?所以不设置发展的上限就不会节制欲望,最终只会损害地球和人类自身!
个人分类: 杂论|2588 次阅读|0 个评论
追寻内在的平静——问道的心路历程(一)
热度 2 borntowin007 2015-12-1 14:37
试问诸位第一次看到下面这幅图片,会有什么感受? 一只小猫望着倒影在一滩水中的影子, Ta 看到了威风凛凛的老虎, Believe In yourself 这个主题确实不错,但也有人 理解为“自信心太足,错误地高估了自身。” 不过也有网友评价道“ 不过我喜欢Believe In yourself这个主题,充满了正能量。 ”而当我看到原始图时,我就陷入了沉思。 乍一看,分明一只得了幻想症的小猫咪在做着成为老虎的美梦。但是,好多成功者又何尝不是从不少不靠谱的幻想中成就的呢?记得前几年央视科教频道里有个趣味科学节目,有句口号说得好—“保持你的好奇心”一直记忆深刻,当时很受里面科学实验的感染, Wow, 物理世界真是无奇不有!抱着学物理的信念摸爬滚打,一路走来,至今似乎一无建树。 经历了一些事后,也慢慢想通了,不再执着于非得探索什么宇宙起源,世界未知之谜的事了。对于成功的概念也开始有了转变,不一定非得在哪个科研领域作出多大的成就。一直对哲学比较感兴趣,从尼采到叔本华,正如高岗上的空气,人迹罕至的领域,而哲学的象牙塔在佛学,自然而然,接触到了佛学,读到“人身难得、中土难生、佛法难闻。”那就读读呗,开始读《金刚经》,甚至在考研的日子里都抽出时间每天读上一遍,有时候走在路上,很难理解的文字突然就明白了,被很多先贤的问道精神感动,有一次闲着无聊,陪室友去听《老子》导读选修课,第一次听到“不求大道出迷途,纵负贤才岂丈夫。百岁光阴石火烁,一生身世水泡浮。只贪利禄求荣显,不觉形容暗悴枯。”,深深的被震撼到了。后来了解了关老子及道家的思想,真是收获良多。之前读道德经没发现有老子有多厉害,觉得道家那些玄虚的东西不是一个学科学的人应该接触的。后来,这些经历改变了我的世界观。认识到佛陀的世界观是开放的世界观,真是不可思议,甚深妙法。越读越有味道。我最喜欢禅宗的思想,这可能跟我有很多心灵的契合点。有时候,当你无助的时候跟先贤们进行心灵的对话,应该是不错的选择。 我现在在做界面科学的基础方面的研究,经过了实际半年的直接实验,对于基础科学依然心存忧虑:基础研究与实际应用之间究竟存在多大难于逾越的鸿沟。正是冷眼文章起落多少事,热心苍生冷暖平生意。对未知又有不少疑惑,正处在人生又一个十字路口。上个月去九龙潭,从下午骑自行车傍晚时分才赶到,驻足湖边远眺湖面远山,一幅山水泼墨画一般,人在画中游的感觉。如下图,因为夕阳在对面,找不到拍摄角度。 感慨万千,一路很累,都没来得及寻访名山古刹,短暂停留后,我们随即折回,写了首打油诗,表明我的心境 问道 沙界海中沤,纳诺藏太虚。 本来自性明,何须向外寻。 所以,平常心便是道,不是吗? 交流关注公众号,微信扫描可以关注!
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“广义生物”和“狭义生物”
lulingkxw 2015-11-18 20:52
(原作回顾) “ 广义生物 ” 和 “ 狭义生物 ”/陆玲 生物的定义 生物的定义可以分为 “ 广义生物 ” 和 “ 狭义生物 ” 从科学综合的角度看,宇宙物质系统的任何特性都是共享的。 正如 1995 年,我在北京参加第二届全国青年学术年会上发表的《试论人类社会与自然界的生物统一性》和同年在珠海参加中国生态学会第五次全体会员代表大会暨学术年会的论文《刍议宇宙的生物统一性》那样,我运用现代生态学的原理,从科学综合研究的角度出发,认同了 “ 宇宙皆生命 ” , “ 生命来自生命 ” 的古老思想。论题里提到的生物指 “ 广义生物 ” 。 我们现在讨论的关于地球生物起源与陨击机制的问题,是关注从无机物发展到有机物,再从有机物到生物的过程的有关转变因素。显然,这里强调的是狭义生物概念。 狭义生物是指 —— 自然界是由生物和非生物组成的,一切具有生命,能表现出各种生命现象 —— 新陈代谢、生长发育和繁殖、感应性和适应性、遗传变异的都是生物。 一般说来,生物包括了病毒、微生物、菌类、植物和动物等类型。传统的生物学认为,这些生物种类原来的起源都是相同的,它们存在共同的生物祖先。我想,除非说它们曾经历过相同的宇宙的奇点的那一刻,那些黑洞里的粒子有可能存在 “ 共同性 ” ,往后往前都没有可能完全相同。而且它们看来在形成生化粒子的时候,就已经存在这些生物类型的差异了。 换一句话说,我的研究认为:病毒、微生物的生化粒子,一般不可以通过进化的途径变成植物、动物的。即使是同类的生物,其生化粒子也有区别,如:人和猿很可能不存在一个相同的祖先。当然,它们的祖先很相似。这一点还是可采信的,任何种类的生物都有跟它很相似的物种。 先分享这些心得哦。 来自: 生物的概念 (2008-12-30 21:08:46) 旋转的太阳系的博客 http://blog.sina.com.cn/luling2009
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《模糊论》
YF2015 2015-10-13 10:39
模糊论 模糊一次对于我们并不陌生,模糊的定义可以为:侧重表达对象的不确定性,给听众留下一种领会和选择的弹性空间,而现今的模糊,在科学上表现出来的是人们对事物的大概描述,虽说给出了具体的定义,但是哈有很多的问题需要我们去解决。 当然我觉得在测量学领域,以及天体的运动和空间力学方面,大部分的预留空间给了模糊理论的一席之地。当然在现实中的测绘领域,误差的出现,本来就是模糊理论的开端,表征事物的人们可以表达和只能达到的极限的数据。当然在我们现阶段的科学的发展,不断打破经典的问题和已有的定义,我们需要投入更多的经历,因为它的模糊性,以及对我们科学的发展有着更加重要的地位,比如:测量学的最小二乘法则,他就是模糊和局限的,还有一种另外的算法,可以更加适合以后的计算,但也是适应一段时间。还有就是在定义宇宙的空间时候,大部分人认为宇宙是圆饼状,但是在万维空间中只是渺小的一粒,何能言其之状。 不断的完善各学科的定义,不断发现现实中的不足,才是模糊论逐渐成长的源泉,希望大家努力探索!
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宇宙学中的超光速
热度 19 tianrong1945 2015-10-9 08:28
4- 宇宙学中的超光速 宇宙学中常听到有“超光速”之事,比如宇宙膨胀的速度,就是超光速的。大家都知道速度等于距离除时间,要了解宇宙膨胀中的超光速,必须首先理清楚宇宙学中距离和时间的概念。 物理宇宙学是一门年轻的科学。尽管从远古时代开始,人们就对茫茫宇宙充满了猜测和幻想,但是将我们这个浩瀚宏大独一无二(?)的宇宙作为一个物理系统来研究,继而形成了一门现代科学,却只是近 100 年左右的事情。这个推动力来自理论和实验两个方面:爱因斯坦的广义相对论和哈勃的天文观测结果。 爱因斯坦建立了广义相对论之后,便雄心勃勃地要把它应用来研究这个世界上最大的系统 - 宇宙。那时候有一个苏联物理学家,叫做亚历山大·弗里德曼( AlexanderFriedmann , 1888 年 -1925 年),是后来大爆炸学说提出者伽莫夫的老师。弗里德曼的想法与爱因斯坦不谋而合,也想应用广义相对论于宇宙,他在 1924 年一篇文章中,导出了引力场方程的一个动力学解,适合应用于均匀而各向同性的宇宙。于是,他写信告诉爱因斯坦,根据他的结果,宇宙要么收缩,要么膨胀,不会总是维持稳恒不变的状态。但爱因斯坦并不喜欢这个结论,他更相信一个稳恒静态的宇宙图像,他仍然坚持使用他不久前在场方程中加进的宇宙常数一项,其目的便是为了得到一个稳态宇宙解。不过,天文的观察事实却与爱因斯坦的愿望相反,过了几年之后便传来哈勃的断言:宇宙正在膨胀!爱因斯坦感到此事非同小可,接着便亲临南加州的威尔逊天文台现场。与哈勃等交谈之后,爱因斯坦后悔莫及,赶快声明要撤回那个他认为是他“最大错误”的宇宙常数添加项。可惜弗里德曼这时候早已去世,没能听到这个他的理论得以证实的好消息,他 1925 年 37 岁时在一次乘气球飞行中因感冒导致肺炎而死。 是哈勃第一次将人类的眼光投向银河系之外。之后,越来越多的河外星系被观测研究,才使得物理宇宙学得以建立在大量观测数据坚实的基础上。 测量宇宙中的星系,谈何容易!这可不是在实验室里拨弄天平砝码瓶瓶罐罐就能够办到的。遥远而巨大的星体不能放到秤上秤,星体间的距离无法用标尺量,说到时间的话,就更难以想象了。人的寿命不过百年,而星体、宇宙的寿命却往往以亿年计算。这种天方夜谭之事,哈勃等天文学家们是如何做到的? 天文学中测量星体之间距离的方法有很多种,比如说,最简单的一种几何方法是三角视差法,如下图所示: 因为地球绕着太阳作圆周运动,一年内在不同的时候对远处星体及其周围背景进行观察,结果会不一样,根据不同观察图得到的视差,可以算出视差角,然后,将日地距离当作是已知的,这样,如图所示,就能用几何的方法算出地球离星体的距离。 除了几何方法之外,还有测量星体距离的各种物理方法。比如说,天文学家们发现宇宙中有一种脉动变星,它们的光度变化周期与光度有关系,根据测量这种“周光关系”,天文学家们可以计算出星体的距离。哈勃正是用这种方法发现了(事实上是证实了)第一颗银河外的造父变星。之前人们都以为这颗星是属于银河系的,但哈勃当时用“周光关系法”计算出它离地球的距离超过 200 万光年,大大超过了银河系 10 万光年的范围,因而断定它不是银河系的成员。后来再加上其他的观察资料,哈勃最后确定这颗星属于银河系外的另一个星系:仙女座星系。仙女座的范围大于银河系,约为 16 万光年。 发现仙女座之后,哈勃进一步将他的望远镜指向宇宙更深处。从大量可靠的观测资料,哈勃发现了星体光线的红移与星体离地球的距离成正比的规律,当时的天文学家把红移解释为星体与地球间因为相对速度而产生的多普勒效应,如果那样的话,就是说,星体离开地球的速度 v 与其离地球的距离 D 成正比,也就是哈勃定律所表述的: v = H 0 D 。 这儿有一个比例系数 H 0 ,叫做哈勃常数。 如果承认哈勃定律,天文学家们认为又掌握了一种测量距离的新方法:首先测量红移,然后根据红移和哈勃定律来算出星体的距离。总之,在上世纪中期,实验物理学家们发明了很多方法来测量距离,理论学家们也不甘落后,伽莫夫提出大爆炸理论后,与此相关的各种理论模型建立起来,宇宙学逐渐趋向成熟。“距离”这个概念在日常生活中不言自明,而在宇宙学中不是这样。基于各种测量方法,各种理论模型,要满足各种不同的需要,宇宙学中对“距离”便有了许多种五花八门的不同定义 【 1 】 。 红移量不太大的时候,天文学家们皆大欢喜,因为各种测量结果,使用各种定义,都相差不大,符合得很好。但是,当我们看得越来越远,测到的红移量越来越大的时候,许多问题就来了,比如说: 1. 红移量大到一定的数值之后,星体对地球的“退行速度” v 就超过了光速,该如何理解?是否与狭义相对论中以光速为极限的原理相违背呢?事实上,这时测量到的红移是宇宙学红移,与多普勒效应发生的机制不同。 2. 哈勃定律中的 D 是什么样的距离?有人说是在“同时”的条件下,两个星体间测量到的距离。但事实上,这个“同时”在测量中根本无法做到。也许当哈勃测量相距我们 200 万光年的仙女座时,还可以认为 200 万年比较起宇宙学的时间尺度来说不算长,但将这种近似扩展到几亿光年总是不能令人信服的。何况这个宇宙还在不停地膨胀。上亿光年的时间,膨胀的效应很可观,又该如何考虑这点呢? 3. 哈勃常数 H 0 未必见得真是常数,事实上已经证明它是随时间变化的。 这些问题互相关联,简单讨论一下“退行速度” 超过光速的问题。 光速不变和光速不能超过,是狭义相对论的假设条件。其中涉及的距离及时间概念都需要在平坦的闵可夫斯基时空中来理解。闵氏时空中任何静止质量不为零的定域物体,运动速度不能超过光速,因为如果要将它们加速到光速,其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量,这是不可能实现的。 到了广义相对论,时空因为物质而弯曲。遥远的星系间不能用同一个闵氏时空来描述。狭义相对论的应用只具有局域的意义,更不能随意将它推广到宇宙的尺度。 只要不是传递能量(包括物质)或信息,物理中有许多超过光速的情况,比如波动中的相速度,还有费曼图中虚光子的速度,都可以比光速大。利用量子纠缠现象进行的量子隐形传输,除了利用量子通道之外,还一定要平行地有一个经典通道,才能真正传输量子态的 information 。这儿所谓经典通道,就是利用电话、网络等经典方式(传输速度小于 c ),所以也并未违背狭义相对论。不过,量子纠缠的具体机制到底如何?量子理论到底应该如何诠释?这等等问题,都还属于尚不完全清楚的状态,争议颇多,在此不表。 所以,以某种方式定义的“速度”超过光速是完全可能的,重要的是需要考察一下是否能量和信息的传递速度超过了光速? 宇宙膨胀的速度,或者哈勃定律中的星系退行速度,都是一种观察效应,与真正的所谓“能量和信息的传递”无关,所以,它们超过光速是可能的,并不违背相对论。 回到宇宙学的距离概念。距离是一种度量,量度时空需要度规,度规就像是一把尺子,给出了度量弧长的标准。在多于 1 维的情况,度规就类似于一个坐标系。比如说,平面上如何计算两点之间的距离(弧长)呢?如果用直角坐标,就是简单地用 x 平方加上 y 平方再开方。如果用极坐标系,表达式就稍微复杂一点了,与半径方向的增量及角度增量有关。但是对于不同的物理系统,有时候使用直角坐标系方便,有时候使用极坐标方便,因系统的结构和边界条件而定。在相对论的框架下,度规中还得加进时间维。广义相对论中场方程的解,解出的就是 4 维时空中的度规,它可以帮助天文学家们定义距离和时间等等物理量,澄清很多糊涂的概念。 刚才我们提到了弗里德曼,他解出了一个 4 维时空度规,符合均匀及各向同性的宇宙学原理,在宇宙学中广泛采用,加上其他有贡献的人名后,也被称为 FLRW 度规: FLRW 度规很简单,只有两个参数,空间曲率 k 和随时间变化的尺度因子 a(t) 。 k 的值决定了宇宙空间的整体拓扑形状, a(t) 则 描述了宇宙随时间而膨胀(或收缩)的图景。 从 FLRW 度规出发,只考虑与 dr 有关的一项,至少可以定义出两种距离: 共动距离不随着宇宙膨胀而变化,顾名思义地理解,就是测量度规与膨胀的宇宙“共动”。想象测量距离的尺子随着宇宙膨胀而变长了,所以测到的仍然是原来的数值。固有距离则是随宇宙膨胀而变化的距离,相当于用一把长度固定的尺子在测量膨胀的宇宙中的距离。一般所说的距离都是固有距离,比如上述哈勃定律中的 D 。 固有距离无法测量,可观测量是从该星球发出的电磁波的红移。红移量中的大部分是由于宇宙膨胀而产生的,距离越远红移就越大,如果认为宇宙是平坦的,空间范围则可以延伸到无穷,那么退行速度必定会在某一个距离开始便超过光速。红移 z 等于多少便对应于达到光速?这根据不同的宇宙模型有不同的答案。使用 FLRW 度规及空宇宙模型,当 z1.67 ,退行速度大于光速,事实上,就目前所测到星系红移的最大值是 z=8.7 ,所以,退行速度已经大大地超过光速了。 有人说,如果某星系以超光速远离我们而去,与地球相距甚远,我们又收到了它们发出的、红移了的光线,这不就是信息传播速度超过光速的证据吗? 当你仔细想想就明白不是那么回事。我们接受到的光线,是这个星球好多(亿)年之前发出来的,那时候这个星球并不在现在这个位置,离地球的距离也不是这么远,原因是因为宇宙在不停地膨胀。当时到底是多远,可以根据选定的模型进行计算。打个比方,当时的这束光,被这个星体发出之后,便高高兴兴地到宇宙空间中旅行去了,就像游子离开了母亲,失去了联系。后来,宇宙膨胀了,星体与地球间的距离增加了,但那束光线毫不知晓。光波自己也因为空间的膨胀而被拉长,频率变低。最后,好多年之后,游子来到了地球,但他并不知道母亲星体后来的情况,他报告给地球人有关星体的消息,只是多少年前“过时了”的信息。 即使不经过复杂的计算,我们也大可不必担心这束光线传递信息的速度会超过光速。这信息本身就是由这个“光信使”传过来的,传递的速度顶多就是光的速度,如何去超过呢? 由以上分析可知,尽管宇宙的年龄只有 137 亿年,但如果同时考虑宇宙经历了如此一百多亿年的膨胀,我们可能“看到”的、现在离我们最远的星系的距离,可以大大超过 137 亿光年。天文学家们应用一定的宇宙膨胀数学模型,估计出“可观察宇宙”的范围大约是 460-470 亿光年 【 2 】 。 参考资料: 【 1 】傅承启,宇宙膨胀与宇宙学距离 ,世界科技研究与发展, 2005,27(5):16-20. 【 2 】 Frequently Asked Questions in Cosmology. Astro.ucla.edu.Retrieved on 2011-05-01. http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html#DN
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人与机器 - 奇点理论
benlion 2015-10-2 22:00
文化新思维、决策管理和技术创新,决定了一个社会的发展前景。 中学时代,爱因斯坦和盖莫夫的理论,引起过我很大的愉悦感。 然而,高考出数学考场,重新成功演算参考题,产生图案的艺术幻觉,可能是神经系统的极度兴奋,尤其印记深刻。 至今为止,似乎没有任何时刻有如体验数学论证和物理遐想的愉快或美感。 也影响了在科学与艺术、生物与机器之间的兴趣跳换或思维的整合。 人类,一半是生物的机器,一半是人类的精神,星球与时空、生物与人类的系统综合理论,也称自组装进化理论,包括了,对宇宙和物质的编织理论,以及机器与人类智能转换的奇点理论。 至今,仍然,没有明白的是1999年我的“生物系统网络”在线的系统医学模型网页,为何列入美国一物理学家的弦论网页。 然而,中学时代,在纹理交叠的图案和复合曲线的绘图、对称变换的数学运算等,确实是一个理论思维上的深刻印记。 因而,可能潜意识导致了自1983年形成结构论纲领以来的哲学思考。 -(02/10/2015,网络日记)-
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牛顿爵士:夜空为什么黑暗?
热度 5 jmluo0922 2015-9-16 17:31
“牛顿爵士,仰望夜空为什么是黑暗的啊?” 牛顿: 难道你没有看见日、月、星、辰? “我是说除这些之外的,更广阔宇宙是黑暗的。” 牛顿: 哦,你问的是这个问题嗦,去问上帝吧! “莫生气哈,1823年奥伯斯认为,如果宇宙是无限的,就应有无限多恒星,得出由于星光的合成效果夜晚的天空应亮如白昼的推论” 牛顿: 你的意思是要说,黑暗的夜空这一事实得到的奥伯斯佯谬,完全可以否定无限时空和宇宙的观点! “显而易见,不是吗?牛大爷” 牛顿: 奥伯斯从他的假设条件出发的推导,逻辑是严密的。但你认为他的思考是不是完善的呢?有没有重要的因素被忽略了呢? “我在前期的博文中提出了奥伯斯将光学效应看成超距作用,存在不完善的方面,并且认为这个问题不能下定论。” 牛顿: 你认为光传播速度的有限性是解决这个佯谬的要点吗? “我只是发现了这个漏洞,其它的还没有发现,并且也不能完全支持您老的宇宙无限论” 牛顿: 奥伯斯佯谬提出已近200年,难道就没有一位物理学家能够对此作出全面的、令人信服的解释? “有啊,伟大的爱因斯坦的相对论认为宇宙起源于大爆炸,并且是有限的,就不会出现佯谬” 牛顿: 能不能不提他的谬论,同时性的相对性逻辑陷阱,坑害不知多少物理英豪。 “好吧,牛顿先生,那您应给我讲讲无限宇宙,夜空为什么那么黑” 牛顿: 我们的眼睛得出黑暗结果,是由于光的强度在眼睛的灵敏度之下,人眼、猫眼,或天文望远镜对宇宙天空的观察结果应该是不一样的,是不是? “是的,因为灵敏度不同,天文望远镜看得最远,这个小学生都知道,能说明什么问题呢,牛大爷?” 牛顿: 人眼看图像的原理是解释黑暗天空的关键因素,你为什么不仔细听呢? “是吗?请您讲讲” 牛顿: 星光通过人眼的晶状体成像到视觉细胞,当光强度到达一定值产生脑电脉冲进入大脑,我们就有光亮的反映。成像系统与视觉细胞接收到的光强,是两个重要因素,它们的综合结果就是人眼的灵敏度,是不是? “Woo,我好像明白了点什么,请继续讲” 牛顿: 对于遥远的星体,眼睛作为光学成像系统,如同望远镜有视场角限制的,不同角度入射的星光对应于像平面的不同像点(小区域),感光单元分布在像平面上,实际上感受的是某个方向来的星光,而不是所有方向上的星光。你说是不是? “啊,原来如此嗦” 牛顿: 不是如此,又是什么呢,光学成像机理都不考虑,能得出正确结论吗?现代物理学家犯低级错误,是与你们理解问题不严谨,只是听信他人,特别是名人的话相关的。迈克尔逊莫雷实验,光路图都没有画正确,就得出否定经典理论的结论,你说可笑不可笑? “不好意思哈,牛顿爵士,现代物理学家不应该用自己的低级失误来否定您老的正确思想” 牛顿: 考虑到望远镜或眼睛的成像机理,奥伯斯的推导正确吗? “不正确!” 牛顿: 那么正确的做法是什么呢?你说说看! “我只能试试,眼睛或望远镜感光单元对应的视场范围内的恒星才有贡献,是不是啊,#@#” 牛顿: 对头,你哆嗦什么呢! “我怕没有猜对,被您老训。实际上,视 场 极小(接近0度角) 立 体角范围、无限远积分,就能得出结论。” 牛顿: 打住,打住!能做无限远积分吗? “宇宙是无限的,为什么不能呢?” 牛顿: 光强是可以无限细分的吗? “就是,光有最小单元—光子hv,到这个程度就不能分了” 牛顿: 就是,恒星离我们足够远时,发出光的非常微弱,可能一分钟才有一个光子达到,是不是有这种情况,对于人眼(感光滞留时间大概是1/24秒)或非累积式感光来讲,是不可见的或是间隙式的;另外,还有比恒星数量多得多的不发光天体,例如行星、陨石、尘埃对光的散射和遮挡作用。 “牛顿先生,您太牛牛了,按您这么一说,无限宇宙某些方向光强在观测仪器灵敏度之下是完全可能的” 牛顿: 对头,这就是我们为了观 测 宇宙的 更深远处,可以通过扩大望远镜孔径,对准某个方向长时间曝光,来实现星空成像的基本道理。 “谢谢您,牛顿爵士,您又为我解决了一道难题!!!这样的问题对您来讲,好像就是做一下脑保健操,但对于我来讲,却是无法征服的难题。您老是如何做到的。 牛顿: 思路决定出路,细节决定成败!想明白了,做到了,问题自然会解决!”
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与星辰同在
newlight 2015-8-12 06:51
书名:《与星辰同在》(Living With the Stars) 作者:卡雷尔•斯赫雷弗(Karel Schrijver)、艾丽丝•斯赫雷弗(Iris Schrijver) 出版社:牛津大学出版社 出版时间:2015年1月 住在小地方的好处之一是灯光污染小一些,有时候在院子里也能看到不少星星,有一天晚上趁着天气晴朗开车去了一趟附近威尔士的乡村农场,让人回想起小时候一片漆黑的夜晚,这时候天上的星星似乎多了许多、亮了不少、甚至显得更近一些。看着满天星斗,觉得自己很渺小,如果许多光年之外的宇宙深处也有智能生物在看星星,我们不过是围绕着其中某一颗星星旋转、不会自己发光的岩石行星上的微小生物而已,人类的生命周期相对于宇宙来说,更是转瞬即逝。 不过我们并不是宇宙变幻的旁观者,我们自己也是宇宙星辰的一部分。组成人类身体的成份,最终来自于宇宙大爆炸时喷射而出的各种化学元素。每颗恒星都有诞生、壮大、衰竭、毁灭的历程,其间不断地向传递物质和能源,例如地球上的能源就大部分来自太阳内部的核聚变,来自太阳的能源推动了地球上碳化合物的代谢,其中也包括人体的构成、代谢、消亡。所以说人类本身就是“星尘”,是宇宙物质能量循环的一部分,这就是新书《与星辰同在》( Living With the Stars )想讲的故事。 《与星辰同在》的作者是一对夫妻档,丈夫卡雷尔•斯赫雷弗(Karel Schrijver)是来自荷兰的一位天体物理学家,美国洛克希德•马丁(Lockheed Martin)先进技术中心的高级研究员,研究太阳磁活动的专家,妻子艾丽丝•斯赫雷弗(Iris Schrijver)是斯坦福大学医学院的病理与儿科教授。这本书刚好把两人的专业结合起来。 《与星辰同在》先谈的是人体的代谢变化。尽管每个人都处于人生中的某一个阶段,都会注意到自己身体的变化,但是大部分人会认为尽管时光变迁,“我还是我”。然而如果仔细分析,人体本身其实是处于一个不断变化更新的过程中,例如血红细胞的更替是极为迅速的、皮肤细胞则差不多每两个月更新一次,即使是那些寿命很长的细胞如神经细胞,其内部的组份,如水、糖分、脂肪等等也都是在不断更迭中。因为各个器官组织的更新速度不同,很难确定说过多长时间之后整个人就全部“换新”了一次,但是作者指出,不管更新速度如何,人体就像是河流,每一刻都与上次不一样。 将人体与星辰联系在一起的是能量:推动人体代谢更新需要能量,人体所能利用的、以碳键为基础的能量大部分来自光合作用,而光合作用的能源则来自太阳,太阳本身当然就是宇宙大爆炸之后不断循环演变的星系的一部分,向外传递能量的过程,是它自己的生命历程的一部分。归根到底,人类的生命其实就是宇宙的生命的一部分。 不过在这一过程中人类并非完全被动,人类活动本身也在改变星系循环。例如作者指出,在当代人类的身体中,约三分之二的碳元素来自于地球表面的光合作用,通过动植物食物链进入人体,另有三分之一来自地底深处,通过人类对石油、煤炭、天然气的燃烧使用,将几百万年前深埋地下的碳元素带到地面、飘入大气中,然后再进入人体内。所在在我们每个人身上都有“新”和“旧”的碳元素,有些在几百万年前被深埋地下,最近才重建天日,十分神奇。但是如果把人类看作日月星辰的一部份,就不难理解这一点了。 《与星辰同在》选择了一个非常有意思的角度来看人类与宇宙的关系,许多看法让人豁然开朗,可惜两位作者未能将这两者之间的关系更好的融合在一起,感觉还是没有点透。本书另一个缺点是作为一部跨越两个学科的科普作品,竟然没有列出参考文献,例如当我看到以上所举的人体内碳元素组成的例子时,就特别想了解这是如何计算出来的,然而作者把这一结论当作事实进行陈述,却没有给读者自己验证的机会。 《深圳特区报·读与思周刊· 与星辰同在 》
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穿越时空 – 地外文明
benlion 2015-7-24 18:53
关于宇宙-生命-心灵的本质和起源,整个超越了人类想象力的范围。 什么是“上帝”?斯宾诺莎和爱因斯坦的理解就很不同;然而,很明确,人类有关“上帝”的描述是指创造整个宇宙(时空\天地)和生命的创造者(能够想象出模样来的就不是“上帝”),也就包含了地外生命。 至于人类如何能够到达外星系和如何建立地外文明,以及是否能发现地外生命和地外文明,必然是人类未来科学和技术上新的思维和新的方法等突破。 人类文明,经历了古代中东(包括,轴心时代的文化辐射 - 波斯\印度-希腊-罗马)到中古代中国,而后,近现代查理曼欧洲、英联邦的发展路径,形成文化圈层历时的同时现象。处于负能量比较重的文化圈层,很容易陷入幽禁状态,需要外力施与能量,才能逃逸这个势阱。 对于中国而言,深入文化心理分析,必须从内圈(形而上学和山寨文化)的势阱跃迁到外圈 - 近现代科学和工业的开拓与创新文化。中东的核心区,则又是推动文明进化的精神能源,在以色列,存在非常明确的观念 - 上帝无形像,而是超越人类想象力之外的创造者,这是一个跨越人类极限的概念,也就是教导人类,山外有山,楼外有楼,必须不断地超越和发挥创造力,这是一个人类不止境的探索过程,不要受现有的偶像和权威的束缚,必须不断地跨越现有的想象能力。 对无限的永恒探索,其实,这是一种创造精神和人格精神的教导和思想与信念 - 人类永无止境的认识世界和开拓未来的教导。 本世纪,人类将可能进入行星际文明,也就是首先在太阳系实现地外文明的建立 - 包括,人造生命和智能机器的地外人工生态和无人工厂。 - (2011年-2015年网络日记)-
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未来的历史——宇宙的宿命
ZhihuaWang 2015-7-7 09:50
天地有玄黄,宇宙自洪荒。 回首向来处,莫论短与长。 佛曰,一树一菩提,一沙一世界。原因是事物总是保留着其微观构成的特性,或者说微观决定着宏观。说白了生命不过是一堆化学反应,而化学反应是一堆电子的游戏。职场的人被教导要注重细节,因为举手投足之间尽显人性本色,也可以窥见一个人的全部。同样的道理,我们也可以通过对周边事物的观察忖度宇宙的本相。《肖申克的救赎》里有句经典的对白:Fear can hold you prisoner. Hope can set you free. 铜墙铁壁可以把你约束在牢笼里,万有引力可以把你囚禁在地球上,托生为人可以把你囚禁在19XX-20XX,但有一个地方,有一个地方,是任何事物都束缚不住的,那就是你我的心。就像那歌里唱的,妹妹要是来看我,一定从那梦中来。。。 心之用可谓大矣,宇宙中没有物体的速度可以超过光速,但心可以。 古语云:无生有,有生一,一生二,二生三,三生万物。巧合的是现代粒子物理学的标准模型表明构成万物的原子里的质子是由三种夸克据强相互作用力结合而成。并非非要迷信地往中国古代哲学上套,古人的哲学也是通过观察万物而总结出的一般性规律,并被很多人用来恰当地解释世界的构成与发展,而宏观事物的性质总是保留着其微观构成的特性,保不齐一语道中玄机呢,比如文王总结的阴阳图,在很大程度上指明了事物发展的一般规律。 读大学的时候一个教书法篆刻的老师断言,应该存在着两个宇宙,一个正宇宙一个反宇宙,这两个宇宙中的一切都是一样的,不过一个由正物质构成,一个由反物质构成。也就是说现在我在这里打字,而在反宇宙中也有一个一模一样的我在打着一模一样的字,有着一模一样的心思,并也在想着这个宇宙中的我想着那个宇宙中的他想着——。这个观点的好处之一就是永远不用觉得自己孤单了,至少另一个世界中还有一个知根知底的知己。但是,这个想法绝非空穴来风,近日就有物理学家预言了一样的事情。然而我们的宇宙中也存在着反物质,科学界普遍认可的观点是我们宇宙中的物质远远多于反物质,或许存在在我们宇宙中的反物质就是阴阳图里的鱼眼也未可知啊。 另一个被科学家普遍接受的观点就是霍金的宇宙大爆炸理论和彭罗斯的黑洞奇点理论。我们的宇宙起源于一个奇点的大爆炸,并处在不断膨胀的过程中。问题是,宇宙起源伊始是一下子就产生了所有的物质呢,还是连续地越来越快地喷发出物质,并还在不断产生的过程中。当然后者更合乎情理。也就是说,如果我们的思想不受光速的约束可以瞬间搜遍整个宇宙,我们仍然可以找到宇宙的起始点,并通过这个窗口看到对面的反物质宇宙。 让我们用生命的起源来类比一下,大家都知道DNA本身具有自多的性质,生命的肇始在于某一种或者数种有机物一起在特定的条件下习得了一种扩张增殖的本领。 宇宙的起源大抵也是一样。假设有一种基本粒子,它是构成标准模型61种粒子的通用元件,因为它本身的非对称性,具备了构成不同粒子的特性,不同的粒子构成了质子电子原子分子乃至整个世界。这种粒子不妨称它为元子(见束波理论),而反元子是构成反物质的基本构件。宇宙诞生之前是虚无,虚无中元子和反元子处在不断的产生和湮灭之中,在非常非常小的概率下(注意,现代物理学已经证明物质的一切都由概率决定),元子和反元子的湮灭慢于元子元子及反元子反元子之间的强力结合,宇宙和反宇宙在瞬间分开,并像化学反应加入了催化剂一样不可逆转地朝一个方向进行,整个过程如同YIF魔术里凭空抽出面包一样,源源不断地从奇点抽出物质或反物质,于是宇宙诞生了,大爆炸开始了,物质之间的歧化作用造就了现在的世界。 宇宙居然也像你我的心一样是无限的,原因比较扯淡,大家觉得它不可能是有限的。这可就跟大爆炸的理论自相矛盾了,如果大爆炸是真的,完全可以根据宇宙扩张的速度、宇宙的年纪及不超过三个星系的质量用积分的方式估算出现时宇宙的总 量。宇宙的无限只有一个原因,大爆炸仍在发生,宇宙还在不断扩张。那么宇宙必然是层级的连续,姑且简略地分为三个:新生界、中生界和古生界(见图1)。新生界是粒子形成并聚合为原子的阶段,中生界是星云形成并聚合为星系的阶段,古生界是星系黑洞坍缩的阶段,整个过程很类似于溶液到胶体再到混悬液(下一步自然是要沉淀了)。如果你站在图中的白点,是否更容易理解我们目前所观察到的天体物理现象呢?没错,那就是我们的位置。 图1. 宇宙概貌。 宇宙的末路自然是消亡,理想状态下最完美的当然是怎么出来的怎么缩回去,就像人们是咋预测希格斯粒子的呢,是觉得有它就太完美了。这也是为啥要有黑洞,黑洞是清道夫,宇宙也像鲁智深,是要赤条条来去无牵挂的。 让我们来逆推一下整个过程。要抑制住奇点物质反物质的喷发,并逆转大爆发的惯性,让物质反物质启动湮灭的进程,这必然需要一股自外而内的强大的压力,这股压力必然始自古生界。 由于新生界和中生界的引力作用,古生界扩张的速度会越来越慢, 如果把这三界的物质加成统计一下,你会发现,新生界和中生界的体量是基本不变的,而古生界会持续增加,最终古生界的重量大到一定程度向内的引力扯住了扩张的惯性,转而开始以越来越快的速度向内坍缩。可以想见,坍缩的速度是远超光速的,从坍缩开始到宇宙的消失只发生在一瞬之间,而这恰恰验证了爱因斯坦的理论,速度超过光速,时间就会倒流,我们就这样倒流回娘胎里。 于是一切重归于寂,等待下一次小概率事件的发生。但是没有宇宙也就没有时间,也就是说我们不用等下一次大爆炸就发生了,如同弹簧一样。
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《宇宙宙报》、《银河系系报》正式创刊了!
热度 14 zlyang 2015-6-5 09:34
《 宇宙宙报 》、《 银河系系报 》正式创刊了! 《宇宙宙报》,为我们的宇宙科学院主管主办的综合性学术期刊,分为“自然与生命”、“自然与社会”、“思维与精神”三个分刊。力图反映宇宙中各类生命对于外在和自身认识的重要结果。 《宇宙宙报》分为“研究结果”、“综述与展望”、“ 建议与猜想 ”、“历史与反思” 、“畅想与未来” 等栏目。目的在于最准确最及时地 反映 本宇宙生命在知识探索历程中各阶段有重要意义的事件。 《宇宙宙报》荣誉主编:上帝 主编: eπø 编委会:A、B、C、D、E、F、G、H 编辑部主任: ÷ 学术执行秘书:真傻 为配合《宇宙宙报》出版,宇宙科学院银河系分院同时创办《银河系系报》。 《银河系系报》荣誉主编: ? 主编: ⊿⊙√ 编委会:I、J、K、L、M、N、O、P 编辑部主任: ≒ 学术执行秘书:真傻 欢迎有志于知识探索的宇宙内外生命踊跃投稿!尽管以上期刊以宇宙内、银河系内生命的研究为主。 为便于查找宇宙内的学术内容,促进宇宙文明进步,宇宙科学院同时编辑出版《 宇宙科学索引 CSI 》 (Cosmic Science Index)。以上两个期刊均为 CSI 检 索。 为促进学术繁荣,以上各期刊均不收取评审费、出版费等各种费用,亦无作者稿酬。期刊出版后自由获取,为非盈利的公益事务。 欢迎大家订阅! ———— 背景简介:宇宙科学院 ———— “ 宇宙科学院 ”,是“宇宙最高科学院”的简称。根据上帝先生的建议,由真傻提议并筹备,“宇宙最高科学院”于 2012年8月18日 正式成立。 2012-08-07,科学网“饭桶帮”成立了!! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-599845.html 科学网“饭桶帮”将来一定能升级为太阳系系家科学院,以及银河系系家科学院,宇宙最高科学院。 “宇宙最高科学院”荣誉院长:上帝 “宇宙最高科学院”院长:@| “宇宙最高科学院”成员(院士):α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、ι、κ、零、壹、贰、△、▽、○、◁、▷、√、◐、☺、♫、♬、♪、♩、☎、✪、✈、╳、Sir Isaac Newton、Albert Einstein。 “宇宙最高科学院”学术秘书:真傻 银河系科学院 ,是“宇宙最高科学院”下属的“银河系系家科学院”之简称。 “银河系科学院”荣誉院长:? “银河系科学院”院长:Socrates “银河系科学院”成员(院士):零、壹、贰、Sir Isaac Newton、Albert Einstein、≈、ф、⊥、☆、⺋、丑。 “银河系科学院”学术秘书:真傻 银河系科学院近期活动: (1)2015-01-24,授予王小平博主2015年银河系 科学院最高奖“计算机和平奖” http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-862395.html (2)2015-01-15,授予王小平老师全能专家荣誉称号 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-859726.html (3)2015-01-15,建议授予赵美娣老师健康无敌荣誉称号 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-859699.html (4)2015-01-15,建议授予吕喆老师最闪亮博主荣誉称号 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-859782.html 相关链接: 科学网新闻,2012-08-06,《揭秘美国国家科学院:影响美国的强大力量》 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/267779.shtm 2012-08-07,科学 网“饭桶帮”成 立了!! http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-599845.html 王小平,2015-01-24 , 喜讯:王小平博主荣获2015年银河系科学院 最高奖“计算机和平奖” http://blog.sciencenet.cn/blog-1225851-862404.html 2015-06-05,《宇宙宙报》 之“科学网”镜 像 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-895671.html 2015-06-05,《银河系系报》 之“科学网”镜 像 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-895672.html
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你相信多重宇宙吗?
热度 33 caojun 2015-5-22 01:18
去年国际高能物理大会请 Alan Guth 做开幕报告(见附件),讲暴涨宇宙学与粒子物理。据说本来是请新科诺奖 Englert 讲希格斯粒子的,但他前一阵在中国赶场时给累趴下了,还没爬起来。由宇宙学报告来开幕高能物理大会,多少有点意外。之前,南极 BICEP2 实验声称发现了原初引力波,一时大热。如果得到证实, Alan 很可能活到拿诺贝尔奖的那一天,就象 LHC 发现希格斯粒子,希格斯先生和 Englert 马上拿诺奖一样。于是请了 Alan 。 不幸的是,前不久 Planck 卫星数据确认 BICEP2 看到的是宇宙尘埃造成的假信号, BICEP2 也承认了错误。尘埃终于落定了,但寻找宇宙暴涨造成的原初引力波的努力仍在继续。暴涨几乎是解释现在宇宙的均匀、平直、微波背景辐射谱等一系列奇怪特性的唯一解,所以我们看到的宇宙大爆炸图示都是一个钟形,起初有一个急剧变大:在大约 $10^{-34}$ 秒内膨胀至少 1 万亿亿亿倍。不过 Alan 自己也说,如果 BICEP2 没有看到原初引力波,很可能在可预见的将来也找不到。听起来有点悲伤,不知道他现在是否还好。 ^_^ 假如宇宙早期确实经历了暴涨,几乎所有的模型都指向多重宇宙。而我们就生活在无穷多的 “ 口袋宇宙 ” 之一。你相信这是真的吗? Alan 说英国天文学家、前皇家学会会长 Martin Rees 用他小狗的命打赌这是真的;斯坦福的 Andrei Linde 、暴涨理论的另一个提出者,用自己的命赌这是真的; 1976 年的诺奖得主、《宇宙最初三分钟》的作者温伯格也相信这是真的,并愿意赌上 Andrei 和 Martin 小狗的命。 Alth Guth在ICHEP2014上的报告: guth-ichep.pdf
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科学传播的一点感悟
热度 3 shfengcj 2015-4-27 12:42
近来,参加了一些科学普及活动,也逛了一些科学论坛,发现还是有很多朋友喜欢物理这个古老而年青的学科,姑且称他们为科学爱好者。然而,这部分人群中,以青年学生、已经退休的人为主,大多数人的科学素养还是不高,这就加大了科学研究者与科学爱好者之间交流的难度。如何能够向光大科学爱好者或者大众群里来传播当前的研究状况,研究成果是一个不小的问题。 诚然,科学素养需要经过几年甚至十几年的时间慢慢积累,对于一个以科研为职业的研究者来说,这是必须经过的一个锻炼。可是,对于一个科研爱好者来说,他们未必有这个时间和精力,也未必有耐性得去做一些计算、练习,因此,他们的物理专业知识水平大多数还停留在牛顿时代,他们甚至没有学习过必要的数学工具,比如微积分。虽然如此,他们还是从一些科普书籍(比如第一推动系列)中获取知识,甚至尝试解决一些物理学基本问题。这种精神是可贵的,是值得称赞的。 作为一个以理论物理为职业的年青人,也经常收到一些科学爱好者的邮件,希望能帮助他们看看他们的研究成果,其中有国内的,也有国外的。在科研工作之余,我也试图看看他们的成果,有时觉得真是感触很深。且不论其得到的结果是否正确(职业物理学家得到的结果也未必都正确),光是他们的认真态度就是值得人尊敬的。不过,由于缺少必要的训练,他们的工作往往得不到认可。 鉴于这些情形,似乎感觉到一个问题,作为一个科研工作者,除了写SCI论文之外,是否也应当把科学知识的传播作为一项工作呢。很多前辈为我们作了表率,科学网上也有很多老师在尽自己的努力普及自己所在学科的知识。我想,自己作为一个年轻人,精力旺盛,更应该向前辈们学习,为科学的普及做一份贡献。鉴于我的专业领域,我想借科学网博客这个平台,向广大物理爱好者,特别是对宇宙、引力、广义相对论有兴趣的朋友们,以最平凡的方式普及这方面的知识,愿大家能够尽情享受物理之美。
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星空是宇宙的衍射(微观结构和宇宙)之二
stj 2015-3-31 11:20
做透射电镜工作的都知道,一束电子束穿过晶体薄膜样品后,会产生多束电子束(一束透射束和若干衍射束),透射束中呈现的样品结构像是明场像,衍射束中呈现的样品结构像是暗场像。若干图像都不相同但都有相似之处。如果把所有的图像叠加在一起,一片空白(不考虑质厚衬度)。 如果星空是宇宙的衍射,则每个星系都包括宇宙的一种结构信息。所有星系的图像叠加在一起,是否没有结构呢?宇宙原来就是虚无的? 一点随想,无任何科学依据。当初爱好文学,喜欢发散思维、自由联想,以至于现在进入科研领域,经常伴随这种“副作用”的影响。希望不要引起大家反感。
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星空是宇宙的衍射(微观结构和宇宙)
stj 2015-3-31 10:54
在透射电镜下做微观结构分析,常常感觉微观世界与宇宙世界如此类似。材料的衍射花样像什么,是不是想到了灿烂的星空。我们知道,衍射花样中的每个衍射斑点,放大看就是样品在某个角度呈现的结构图像。星空中每个亮点是什么,放大来看是星系,而每个星系是不是宇宙在某个角度呈现的一种结构图像? 我们看到的星空,是宇宙结构的衍射? 我们在宇宙之中观察到的宇宙,是不是宇宙的倒易结构? 或者说,我们处于宇宙的倒易空间?
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无限宇宙模型中一些物理概念的理解问题
热度 4 jmluo0922 2015-3-23 10:38
经典的宇宙观认为,宇宙在时间与空间方面是无限的,即宇宙的空间是没有边界,时间没有起点和终点。 我认为这种无限是有绝对无限的意义,如果宇宙中的物质不存在超距作用,那么宇宙是不可能成为均匀平衡体的。因此,一切用均匀模型来推证宇宙的整体性质或现象,都是没有物理意义的数学游戏! 在上篇博客提到了“奥伯斯佯谬“,其中涉及到了宇宙的平均密度和引力场问题,佯谬首先假定地认为无限的宇宙有一个不为零的平均密度,事实上只是一个主观的臆断。因为,对于无限宇宙的平均密度是,无限多天体质量与无限大空间的比值问题,即无穷大比无穷大问题,其结果是不确定的。结果可以是无穷小,一个恒定值,或是无限大。所以我们没有理由认为它是一个确定的常量,并据此来推翻经典的宇宙时空观。 另外, 由于引力作用,电磁作用通过相应的场来实现,并且具有局域限制,因此无限宇宙永远是个非平衡的,由局部相互作用决定的,千姿百态的,无限变化的天体、星系构成的无限系统。 “奥伯斯佯谬“、热寂宇宙等观点,都是一些幼稚的、对宇宙无限,以及相关现象和物理概念没有深刻理解的错误看法,相关结论是十分荒谬的。
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关于宇宙起源的假想
zhidaodaxue 2015-3-15 16:16
宇宙的起源是什么? 现今最流行的说法是大爆炸假说。但是这一假说有许多逻辑错误。 1、大爆炸理论认为,宇宙是从一个质量无限大、体积无限小的奇点爆炸产生的。如果大爆炸之前,宇宙一直是一个奇点,那么是什么动力促使它大爆炸的?如果大爆炸之前,还存在着一个前宇宙。那么什么力量让前宇宙塌缩成一个奇点的? 2、可计算的宇宙年龄大概138亿年,而可观测的宇宙半径是460亿光年。这是一个矛盾。即使宇宙以接近光速的速度膨胀,也不可能使得宇宙半径达到480亿光年。假设爆炸之初,两个粒子做相互反向运动,速度为接近于光速的0.99c。那么根据相对论,两个粒子之间距离增加的速率介于0.99c到c之间。因此大爆炸后的宇宙半径不可能是远远大于138/2亿光年的460亿光年。 我认为宇宙是胀缩变化的。 1、什么力量让宇宙膨胀的?什么力量让宇宙收缩的?这个问题的答案和恒星胀缩的答案一致。什么动力促使新星爆炸?什么动力促使恒星膨胀为红巨星?什么力量使得恒星塌缩为黑洞?恒星胀缩的动力就是宇宙涨缩的动力。 2、宇宙有没有边界?有边界。宇宙的所有质量提供的引力,使得光无法射出边界。在边界之外是什么?暂不清楚。或许是另外一个相同等级的宇宙,或许是一群相同等级的宇宙,或许是空的,或许被包含在一个更大等级的宇宙里面。 3、膨胀前宇宙的半径是多少?膨胀前的宇宙半径大于460-138/2=391(亿光年)。
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“奥伯斯佯谬“:宇宙有限还是无限?
热度 7 jmluo0922 2015-3-11 11:43
在我看来,科学网李轻舟老师的文章是非常具有知识性和思想性的。他发的文章我基本上是要细细品味,从中吸取了不少营养,在此表示感谢。 前两天,李老师发了篇关于宇宙基本认识的一篇文章: 说不尽的“奥伯斯佯谬”, 我觉得非常有趣。重要内容摘要如下: 佯谬1: …… 假设物质在宇宙中分布均匀,那么宇宙 整体上 有不随时空变化的物质密度ρ,把宇宙视为一个半径为R、质量为M的球,那么这个球体边缘的引力势(取球心引力势为0,当然今天我们更喜欢取无穷远处为0)为 显然在宇宙是无限的前提下, 则 .牛顿认为这是相当荒谬的结果——我们今天也这么看:一个理论模型预言一个可观测的物理量趋于无穷意味着这个理论模型在这里失效了。 佯谬2: 1826年,德国人奥伯斯(H.Olbers)提出了与牛顿“相似”(注意只是相似)的观点:如果宇宙是(时间上)静态、(空间上)无限、(质量分布)均匀的,那么星空应明如白昼,而黑夜根本不存在。奥伯斯本人及后世追随讨论者更多是在形而上的思辨层面来探讨这个问题,我们最好还是像牛顿那样把数学请出来:在宇宙静止、无限、均匀的前提下,设所有恒星的平均光度为L,恒星空间数密度为n,则在地球上接收到全天所有恒星星光的总照度为 宇宙空间上的无限导致r趋于无穷,故E也趋于无穷——这还是相当荒谬! 应当注意,无论是牛顿还是奥伯斯,他们的归谬都用到了两个假设作为推理的“前件”: 1.宇宙是(时间上)静态、(空间上)无限、(质量分布)均匀的。 2.宇宙是“各向同性”的。 首先,我们应该注意两个假定事件,涉及引力和光,牛顿和 奥伯斯 ,推导过程中采用了传播是瞬时的概念,即速度是无穷大的。因此,在这种条件下,引力和光照两个数学公式取无穷大极限是有物理意义的。但今天我们知道,引力场和电磁场的传播是有限的,无限远的物体的引力影响,以及无限远的光源的光照,需要无限长的时间才能到达。因此,对于上述两个公式,空间有限的情况下是成立的,对于无穷极限是无意义的。 另外, 佯谬1 球体模型的选择也存在问题,因为我们假定宇宙是无穷的,所以就没有边界,无论宇宙中的那个位置都可以视为处于质量均匀分布,并向周围无限延伸的空间,受到周围物质的引力作用在各个方向上大小是相等的,因此是平衡的。计算模型半径取无穷大极限,是不能从物理意义上回到分析点处于无边界的无穷宇宙假定的; 佯谬2 存在的 另外一个问题在于,没有考虑宇宙天体的存在对光的衰减作用,例如不透明天体对光的遮挡,星云对光的散射等等。因此正确的理解,应该是星光是通过一个具有一定衰减作用介质到达地球。 如果我们考虑了场传播的有限性,选取了更接近真实(或假设条件)的模型,就会发现,宇宙的无限性是人类的观测手段无法观测的。 宇宙是有限还是无限,上述的两个佯谬是不能给出解答的,并且将会是长期的甚至是永远的,一个人类无法解答的迷。
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格物笔记(10):说不尽的“奥伯斯佯谬”
热度 10 lev 2015-3-9 23:53
格物笔记(10):说不尽的“奥伯斯佯谬” 引子 我已经很久没有写物理相关的博文了。近者耽于文史,颇有些“此间乐,不思蜀也”,案头放的是吕思勉和王桐龄,规划中待交账的“文债”大半还是关乎文史。这正是:入戏太深,自己当了真...... 所幸昨夜挑灯(准确的说是今天凌晨)读了张江敏老师的博文《奥伯斯佯谬之蓝天与黑夜》 http://blog.sciencenet.cn/blog-100379-873020.html ,盖“瑞利散射”与“奥伯斯佯谬”云云。窃以为此文甚好,不花哨,属直指人心,明心见性的科普小品,贵在“ 反思的呈露 ”,又有了哲学的味道。 好比浅酌一杯,生了些兴致,终于忍不住啰嗦...... 一、数学是个终结者 All problems on metaphysics could be reduced as finding somewhere exact to cut off the chain of causality . 一切形而上难题都可以化约为寻求一个适当位置斩断因果链。 ——摘自《“二把刀”山寨Wittgenstein语录》 形而上问题(在这里取metaphysics的字面意思,不用“形而上学”这个词,因为它在我们的语境中有时特指“机械自然观”或“机械唯物主义”)之所以困难,在于追溯起来循环往复,没完没了(比如“鸡生蛋or蛋生鸡”)。要斩断一条“又臭又长”的因果链,最好的武器是 以数学符号为语言,以逻辑推理为结构 的“快刀”——比所谓“奥卡姆剃刀”要精细些。 “奥伯斯佯谬”就是这样一个没完没了的形而上问题...... 先从牛顿老人家说起。“异教徒”布鲁诺之后,宇宙(在时间和空间上)的无限逐渐成为了大家的“常识”,我们的“祖师爷”牛顿也不例外。他敏锐地注意到一点: 如果宇宙是无限的,宇宙中的物质分布一定是不均匀的。 牛顿归谬的思路大致如下:假设物质在宇宙中分布均匀,那么宇宙 整体上 有不随时空变化的物质密度ρ,把宇宙视为一个半径为R、质量为M的球,那么这个球体边缘的引力势(取球心引力势为0,当然今天我们更喜欢取无穷远处为0)为 显然在宇宙是无限的前提下, 则 .牛顿认为这是相当荒谬的结果——我们今天也这么看:一个理论模型预言一个可观测的物理量趋于无穷意味着这个理论模型在这里失效了。 1826年,德国人奥伯斯(H.Olbers)提出了与牛顿“相似”(注意只是相似)的观点:如果宇宙是(时间上)静态、(空间上)无限、(质量分布)均匀的,那么星空应明如白昼,而黑夜根本不存在。奥伯斯本人及后世追随讨论者更多是在形而上的思辨层面来探讨这个问题,我们最好还是像牛顿那样把数学请出来:在宇宙静止、无限、均匀的前提下,设所有恒星的平均光度为L,恒星空间数密度为n,则在地球上接收到全天所有恒星星光的总照度为 宇宙空间上的无限导致r趋于无穷,故E也趋于无穷——这还是相当荒谬! 应当注意,无论是牛顿还是奥伯斯,他们的归谬都用到了两个假设作为推理的“前件”: 1.宇宙是(时间上)静态、(空间上)无限、(质量分布)均匀的。 2.宇宙是“各向同性”的。 前者比较明显,而后者比较隐晦——它表现为辐射随空间的反比平方关系,也就是常说的“反比平方律”,即 当然,这两个假设所描述的“事态”都无法直接在实际的物理观测中检验,这时需要物理学最基本的一个实验原则介入: 把不能在实验观测中直接测量的物理量转化为可以直接测量的物理量,把不能在实验观测中直接检验的事件(作为逻辑前件)转化为可以直接检测的事件(作为逻辑后件)—— 也许极端的实证主义者(比如玻尔)会对此不满,在他们看来物理学只关心实验室里可以看到并真的看到的“事实”。 也就是说: 事件 , r= 宇宙是(时间上)静态、(空间上)无限、(质量分布)均匀的。 s= 宇宙是各向同性的 ,若p则q等价于“并非q则并非p”(原命题与其逆否命题等价) 观测到 ,则有 即观测到总照度有限,或者假设1不成立,或者假设2不成立。 今天对“奥伯斯佯谬”的种种解释都是把矛头指向假设1,或者认为宇宙质量分布不均(牛顿观点),或者认为天体寿命有限(宇宙在局部的动态演化),甚至也有以引力常量随距离递减的观点。假设2的地位则非常稳固,因为否定“各向同性”就会否定掉“反比平方律”,而后者在足够大时空尺度上(宏观低速)与观测吻合得很好。 其实,今天我们对宇宙整体的认识还是基于“奥伯斯佯谬”的两个假设,只是对假设1做了必要的扬弃,在现代宇宙学中这两个假设被重新表述为:在足够大的时空尺度上,宇宙整体质量分布均匀且时空各向同性,即所谓“宇宙学原理”( cosmological principle )——之所以要强调“足够大的时空尺度”,是无法避免宇宙在局部的各向异性与质量不均(比如太阳系、银河系)。 宇宙学原理是基于爱因斯坦广义相对论的宇宙学之基础,根据老爱本人的解释,之所以要保留些假设是因为要用它来代替整个宇宙的边界条件——宇宙是没有边界条件的。但在对宇宙学原理的具体把握上,爱因斯坦犯了一生中“最大的错误”(这可是他自己是说的),因为他还固执地坚持宇宙在时间上是静态的——此中涉及著名的“宇宙常数”,按下不表。 一般教科书上的说法,基于广义相对论的现代宇宙学确立后(尤其在动态演化的宇宙模型中),“奥伯斯佯谬”好像就自然而然地消失了。问题是:它真的被数学武装起来的物理学给终结了吗? ——God knows! 最好问霍金...... 二、能 被数学终结的哲学问题不是一个好的物理学问题! 南方无穷而有穷。 今日适越而昔来。 ...... 我知天之中央,燕之北、越之南是也。 ——摘自《庄子·杂篇·天下》 形而上难题往往都是没完没了的,因为它们几乎都同构一个问题:有限还是无限或有穷还是无穷的问题——按徐利治先生的标准( 手头没书,可能记得不清了,欢迎指正 ),infinite这个词儿,如果是针对离散的对象可用“无穷”,如果是连续的对象可用“无限”。 关于这个问题嘛,数学家在牛顿、莱布尼兹时代认为自己弄清楚了......在柯西、魏尔斯特拉斯时代也认为自己弄清楚了......在希尔伯特、弗雷格时代又认为自己弄清楚了...... 今天到底怎么样?——反正我不知道也看不懂了。 哲学家也总有些另类: 康德在前面指引, 尼采操一把铁锤向“苏格拉底”的圣像砸去,海德格尔在后面跟进, 恩格斯和维特根斯坦沿着不同的路径宣布“哲学的终结 ”——这样斩断因果链,太暴力了! 物理学得回到自己的历史中去:宇宙有限还是无限的问题其实一直和“上帝”的位置纠缠不休...... 今天一说物理学史一定得上溯到古希腊去,亚里士多德已经为我们准备好了“物理学”(physics)这个词,却和我们今天广泛使用的涵义完全不同——我们今天离开物理学史谈的物理学是从牛顿开始的,它的“道统”(如果存在的话)是以“反亚里士多德”(准确的说是反天主教塑造的亚里士多德)为基础的。这个转折可以牛顿的名著《自然哲学的数学原理》为标志,一如这个响亮的名字(它蕴含了物理学的全部核心),之前是“自然哲学”(natural philosophy)的时代,之后才是“物理学”的王朝。套用克劳塞维茨的名言,我们可以说: 物理学是数学化的自然哲学,自然哲学是无数学的物理学 ——贯穿其中的是实验的精神(谁说亚里士多德不做实验?!),而数学或者说逻辑全面的介入恰恰是亚里士多德与牛顿之间的中世界所谓“经院哲学”( scholasticism )传统。 亚里士多德时代还处于自然哲学阶段的物理学与高度数学化的天文学(以托勒密为集大成者)本来是两条知识路径,中世纪天主教的“大一统”为二者提供了合流的平台。然而 无论是古希腊的亚里士多德、欧多克斯、阿里斯塔克、托勒密,还是中世末期的哥白尼、第谷、开普勒,甚至到伽利略,他们都很自然地把自己所描绘的宇宙圈定在有限的范围,他们需要予上帝以空间 。只有一个毫不专业的“异教徒”布鲁诺选择在神学意义上狂热地宣扬无限宇宙进而将上帝排挤出去,最后他被烧死了。而牛顿的高明之处正如他在《原理》(为回应自己不信神的攻讦)中消解掉了中世纪的上帝,从而构造了物理学时代的上帝(就是爱因斯坦口中“斯宾诺莎的上帝”)—— 他把上帝对宇宙的占有权转化为上帝对宇宙规律的支配权。从此物理学家不必在宇宙中预留“奥林匹斯山”,宇宙规律存在,上帝就存在,宇宙无限意味着上帝的荣耀永恒 ——“宇宙无限”终于可以作为一个羞答答的常识得以宣扬....... 广义相对论刻画的一个“有限而无界”的宇宙,以及衍生出的the Big Bang,激发了沉默已久的教廷新的热情——终于可以不带任何负担地为伽利略平反。 保罗二世不无欣慰地告诫霍金(1981):够了,请到奇点为止,其它的(时间之前、空间之外)留给上帝。 故事还没有结束—— 2011年霍金又带着他的《大设计》( The Grand Design )登场了,单从这个名字,我们就知道,他的野心远胜牛顿,这一次他要“代上帝立言”......
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经络之弦
benlion 2015-3-2 22:29
人类文明,公元前自亚伯拉罕、摩西时代和夏商朝代到波斯、周朝、印度和希腊时期,奠基了轴心时代理性的文化精神,也就是宗教 - 人文(文学和艺术)与哲学的文化范式形成。公元后经历了中国 - 阿拉伯文明和欧洲中世纪和文艺复兴,而在大航海时代和宗教改革开启了近代文明的发展,形成了哲学到工程(数学和技术) - 科学的文化范式。 从中国文明的印刷技术和手工业、工艺美术到工业革命,启蒙运动导致了现代文明的建立,从新艺术运动、新教育运动到形成了工业设计和 IT 媒体产业。 19 世纪进入环太平洋国家的现代化转型,在 20 世纪联合国成立,从而,人类从起源、出非洲、出埃及,发展到科学与工业制造、科幻艺术的全球文明时期。 从社会行为和经济产品的表象看人类,看到就是星球、生态、人类和机器等形态,只有懂得人类语言,才能发现构成地球变化的根源是文化体系的形成与发展 - 即,文化之“弦”。 宇宙之弦构建了微观粒子到原子、分子和星球的形态结构,从生物分子的 DNA 之“弦”编织与转化为细胞的蛋白质分子系统的运行机制,形成生物分子的物质、能量代谢过程。动物和人类的神经网络进化与发育过程,神经元构成反射弧的系统发生,形成反射弧闭环与开环的多维度“弦”,导致了人类意识的形成。 因而,人类的科学 – 物理(化学)学、社会(语言)学和生物(心理)学与工程(人工)学等,对宇宙之弦、生命之弦和文化之弦的认知,将导致未来文明进入到星球、生物、人类和机器的外太空发展时期。 - ( 2011 年 -2015 年博客日记) -
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元语言学 – 自进化智力
benlion 2015-2-27 22:38
宇宙是时空,立体几何坐标为 3 维度,时空维压缩为空间维和时间维,加上变化维或速度维就是物理学的 5 维空间理论 = V (体积) K (速度) T (时间)。系统科学的理论,包括,系统论的系统 3 维空间、控制论的变动维和信息论(正负熵流)时间维,就是 5 维度,加上不同系统的进化和系统的个体发育,就成了 7 维度。 依据 4 色定理、 5 行稳态和 6 度空间小世界理论, 7 维度应该是最基本的时空概念。分数维几何学和混沌理论,则是系统的分层次建构理论,也就是每个层次的基本维度是 7 维度,乘上系统建构的层次就是整体的维度,如,分子、细胞到器官的 3 层次乘上 7 维度,就等于 21 个维度。 时空的本质特征是数学语言和万物皆计算,而意识的本质是概念语言和心理时空的思维和想象能力,在不同文化或历史时空里跳跃或穿越,也就是思维和意识的超越现实和感觉的自由时空,正是意识的穿越时空特征,从而,使得能够在高维度认知物理的宇宙时空和万物运行的规律。 生物系统进化与发育的语言,就是 DNA 编码的遗传信息,不仅包含了物理时空的数学语言,而且,也包含了意识时空的概念语言,依据科学物理学正负电子湮灭为能量的光子,相同于宗教《创世纪》“要有光,就有了光” - 语言和光子的太初起源,“电磁波”或光量子的构成单元“弦”(压缩的多维空间),也是物质、能量和信息的基元。 导致意识形成和人类智能建立的神经网络和反射弧,也体现为神经元的“电磁场”和正负离子运动,生物基因组的遗传信息和人类神经系统的意识发展,都可能最终追溯到构成宇宙物质、能量和信息的时空解构与建构运行机制。 - (工程医学与机器理论) -
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审视进化论
benlion 2015-2-13 13:00
宇宙的进化,体现为结构的组织化程度建造,生物进化,体现为细胞的时空组织化结构,文明进化,体现为机器构造的精细化与复杂程度。 然而,驱动自组织化过程的机制,却是能量的耗散和客体结构与形态的转换,在自然为负熵的信息,在社会为精神的知识。 达尔文进化论,到了 20 世纪,已经历了遗传学和生物化学的发展;然而,在进化与发育、结构与适应和诱变与选择等方面,仍然有待重新考察。 宇宙本底的量子场,如同,纺织的编织机,由时空的弦、膜等构造物质的运动和能量、质量等现象。 生物进化: 1 )物种进化不同于个体发育的细胞分化与时空组织,而可能存在与外界的信息交换,在于基因组的编制; 2 )物种的结构层级进化,也不同于形态和机能适应环境的调节; 3 )自然环境,不仅对生物生存能力选择,而且,也导致生物遗传和发育的变异。 文明的进化,体现在对自然的认知、社会的组织复杂化和机器、人工物体的种类和数量增加 – 工程的制造过程,体现为设计、技术和操作的知识或信息物化为产品。 自组装进化论,包括:结构论,揭示了物质的本质是时空构造,精神论,揭示了知识是创造财富的本质。 - (伊甸园) -
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人类 – 进化论
热度 1 benlion 2015-2-13 09:47
生物,构成单元是细胞,构成分子的单元是原子, DNA 分子结构的发现,人工智能的提出,带来了细胞的逻辑分析与逻辑细胞的合成 - 生物与人工科学的发展。 系统科学、认知科学和计算机科学等形成,微电子技术、纳米技术和生物技术等发展,导致了系统生物学与系统生物工程的建立 – 自组织系统的基础研究与合成生物系统的应用开发,也为揭示生物进化的机理提供了新的思维和新的方法。 康德的星云假说、达尔文的物种起源等,开启了自然演化理论的探讨,而后,又形成了文化进化和机器进化等理论的发展。 1983 年在动物感官的生态适应、生物机体的结构与功能及其演化的关系思考, 1984 年对禽类染色体的进化分析, 1986 年对物种进化的形态结构与拓扑学原理、知觉心理学的哲学分析等,导致了自然进化的结构论、文明进化的精神论等探索与思考。 进化过程,在于自组织化系统的结构形成,系统内在结构与外在环境的物质、能量和信息交换,就成为系统进化的关键因素。如同,性细胞的结合,内吞线粒体和叶绿体的假说,以及病毒、噬菌体转染等,细胞的起源与进化,可能是部件自组装成整体的进化过程。 不仅,生物分子进化与细胞起源、基因组进化与神经网络的建构,而且,人类的意识形成与文化发展、社会的组织结构演化和机器发明等,也存在一个组装的进化模式。 轴心时代文化奠基,从中国的工程范式、君权体制到欧洲的科学范式、民权体制,如同工厂生产线,就存在一个文化和管理的东、西方构件的合成或装配过程。 结论:宇宙起源、生物进化和文明发展,都不可能是封闭的自我进化过程,而是在开放的物质、能量和信息交流等过程的建构与合成进化 - 自组装进化论( theory of self-assemble evolution )。 - (伊甸园) -
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[转载]科学家称宇宙或已开始大收缩:最终化为乌有
热度 1 redtree 2015-2-9 09:26
科学家称宇宙或已开始大收缩:最终化为乌有 2015-02-08 21:57:35 来源: 中国网 (北京) 宇宙的一种可能终结方式被称之为“大收缩”。如果宇宙内的物质随着时间推移不断减少,大收缩便会出现,导致引力成为占据支配地位的力。引力导致宇宙收缩,其结果是恒星、星系和行星相互撞击,宇宙发生塌陷。理论物理学家表示宇宙内的一些区域已开始塌陷,这种塌陷将最终吞噬宇宙其他区域。 最后一种假设最符合当前的物理学知识,也最有可能发生。根据这种假设,人类或者看到大冻结,或者看到热寂。物质随着宇宙的膨胀慢慢衰变成辐射。经过数万亿年的变迁,甚至连构成余下物质的原子也开始衰变和分解。恒星将最终溶解,黑洞将蒸发殆尽,甚至连光粒子也将最终消失。 据国外媒体报道,很多理论物理学家认为宇宙将最终走向终结,宇宙内的一些区域可能已经开始这一过程。虽然没有一个人知道这一过程如何发生,但物理学家提出了各种理论,其中最引人注目的理论包括大收缩、大撕裂和大冻结。德国慕尼黑的设计团队Kurzgesagt制作了一段时频,解释这些理论阐述的过程如果让宇宙走向终结。 理论物理学家指出人类或者慢慢衰变成辐射,自身塌陷之后彻底消失,或者因为宇宙膨胀速度加快走向崩溃。根据大撕裂理论,暗能量将让宇宙的结构发生扭曲,导致星系首先撕裂,紧随其后的是较小的黑洞、行星和恒星。宇宙膨胀的拖拽力不断增强,一旦达到超过将星系聚集在一起的引力,大撕裂便会出现。宇宙最终会以光速膨胀,到这一刻,将物质聚合在一起的力将被撕裂。最终,宇宙将化为乌有,只剩下单一粒子并且不与宇宙内的其他任何物质存在联系。 几年前,研究人员表示宇宙正以相对于过山车的速度膨胀。得出这一结论前,他们首次对110亿年前形成的星系进行测绘。朴茨茅斯大学的马特-皮尔博士解释说,年轻时期宇宙的生长因引力的影响变缓。但在过去50亿年时间里,宇宙却开始快速膨胀,原因就在于一种神秘的力。科学家将这种力称之为暗能量。 宇宙的另一种可能终结方式被称之为“大收缩”。如果宇宙内的物质随着时间推移不断减少,大收缩便会出现,导致引力成为占据支配地位的力。引力导致宇宙收缩,其结果是恒星、星系和行星相互撞击,宇宙发生塌陷。理论物理学家表示宇宙内的一些区域已开始塌陷,这种塌陷将最终吞噬宇宙其他区域。毫无疑问,这是一种令人惊骇的理论。2014年,丹麦研究人员声称他们用数学方程式证明了这种可能性。这一猛烈的过程被称之为“相变”,与水变成蒸汽或者磁铁加热后丧失磁力类似。 根据希格斯理论,这种相变在大爆炸后百亿分之一秒发生,导致时空结构发生变化。在此过程中,真空区域充满一种不可见的物质,被称之为“希格斯场”。一些基本粒子与这个场发生交互作用,这种固有能被称之为粒子的质量。借助于数学方程式,丹麦南方大学的研究人员发现希格斯场能够以两种状态存在,就像物质以固态或者液态存在一样。在第二种状态,希格斯场的密度是科学家已观测的数十亿倍。如果这种超密集希格斯场存在,在这种状态下,宇宙的一个确定区域会在任何时刻突然出现“气泡”,就像水煮沸一样。这个气泡随后以光速膨胀,进入所有太空区域,将希格斯场从这种状态变成现在的状态。 最后一种假设最符合当前的物理学知识,也最有可能发生。根据这种假设,人类或者看到大冻结,或者看到热寂。物质随着宇宙的膨胀慢慢衰变成辐射。经过数万亿年的变迁,甚至连构成余下物质的原子也开始衰变和分解。恒星将最终溶解,黑洞将蒸发殆尽,甚至连光粒子也将最终消失。 三种宇宙终结理论都有自己的道理和逻辑,当前还没有一个人能够给出确切答案。但有一点是确定的,随着基础物理学研究的深入,科学家将进一步了解宇宙的终极命运。
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鹊桥仙·夜空为什么是黑的
热度 3 kongmoon 2015-2-2 12:06
苍穹无界,星辰无限, 微亮不失灿烂。 聚沙成塔胜骄阳, 又何故、夜空黑暗? 推敲佯谬,斟酌根本, 宇宙无垠错判。 时空有限路迢迢, 光还在、旅途兴叹。   “夜空为什么是黑的?”,看似幼稚的问题包含了极其高深的宇宙科学原理。“宇宙”一词,最早出自《庄子》这本书,“宇”代指的是一切的空间,包括东,南,西,北等一切地点,是无边无际的;“宙”代指的是一切的时间,包括过去,现在等,是无始无终的。   假如宇宙无限,则空间和时间都是无限的,则星辰发出的微光早已全部到达地球,根据无穷小聚沙成塔集腋成裘的原理,夜空应该是非常亮的,但这个合理的推理显然与事实相悖。这就是著名的“奥伯斯佯谬”,科学家就此进行了一百多年的探索争鸣,在假设宇宙无限的前提下都无法解决这一徉谬。   随着空间科学的发展,人们发现原来宇宙是有限的,宇宙起源于137亿年前的大爆炸,从那一刻起,才有了时间和空间,根据天文学观测到的红移现象,宇宙还在不断地膨胀中,所以绝大多数恒星发出的光还没照射到地球,仍在旅途中,所以无法照亮夜空,导致“夜空是黑的”。  看似简单的问题经包含如此高深的知识!也许有人会问“宇宙诞生前的时间是什么?”、“宇宙的外面是什么”?等等问题, 科学的回答是:根据奥伯斯徉谬,宇宙诞生前的时间和宇宙外面是什么问题所提到的宇宙,是哲学上的宇宙,不是我们现在居住的宇宙!   
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[转载][劇情] [王立宇宙军:欧尼亚米斯之翼 王立宇宙軍~オネアミスの
lcj2212916 2015-1-25 21:15
导演: 山贺博之 编剧: Mary Mason / 大野木宽 / Kevin Seymour / 山贺博之 主演: 安西正弘 / 饭塚昭三 / 熊仓一雄 / 森本治行 / 纳谷悟郎 / 更多... 类型: 剧情 / 科幻 / 动画 官方网站: www.gainax.co.jp/anime/honeamis 制片国家/地区: 日本 语言: 日语 上映日期: 1987-03-14(日本) 片长: 121分钟 又名: Royal Space Force: Wings of Honneamise / Ôritsu uchûgun Oneamisu no tsubasa IMDb链接: tt0093207 在奥内米斯王国里,有一支本应担任宇宙探险飞行的军队——王立宇宙军。但由于种种因素,他们始终只是一支无所作为的军队,甚至被其他军队视为废物。原本安于现状,只是在军队中混日子的年轻士官希洛兹(森本玲夫 配音),与美丽的少女莉库妮(弥生みつき 配音)邂逅,被她的单纯与虔诚所吸引,逐渐开始改变自己的人生态度——成为第一个探索宇宙的人,让“王立宇宙军”成为名副其实的宇宙探索者。   但现实是残酷的,奥内米斯王国内部的腐败使他们的信念一次次受挫,似乎人们都更关注于地面上丑陋的斗争,虽然王立宇宙军最后得到了飞行的机会,但那确是帝国内部的阴谋,企图牺牲希洛兹搭乘的火箭,以作为和邻国开战的借口。即便这样,希洛兹还是坐上了火箭,他能否看到太空中的日出呢…… 下载地址: http://www.400gb.com/file/83553061
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北斗七星的过去今天和未来
热度 12 jiangxun 2015-1-23 09:19
作者:蒋迅 如果你问任何一个北半球的人是否知道哪一个星系,他很有可能毫不犹豫地告诉你“北斗七星”。自古以来,人们就以“ 北斗七星 ”( the Big Dipper ) 作为方向的参考系。“北斗七星”很容易找到,因为它们很“接近”,而且亮度也接近。其实,精确地说,我们应该称之为北斗八星,因为有一颗双星 (binary) 不太容易看到。不过,这不是本文的主题。本文要说它的未来,因为在遥远的未来,我们连这个著名的北斗七星都会失去。 其实,上面的问题就不准确。“北斗七星”是一个星群 ( asterism ),也叫“北斗星”(the Plough)。 宇宙中有88个区,俗称88个星座,但北斗七星不是也永远不会是一个星系。注意这88个区是是天文学家们为了研究方便、主观地划分的。它是大熊星座 ( the Great Bear ) 的一部分,我们熟悉的勺把是大熊的尾巴。这个大勺子有多大呢?天文学家用度数来测量天空中的星星,绕场一周就是360度。月亮的跨度是0.5度。“北斗七星”中指向北极星 ( The North Star ) 的两颗星星分别是 (Dubhe) 和(Merak) 之间可以放下11个月亮,从大勺最下端到勺把最远的星星 (Alkaid) 之间可以放下44个月亮,也就是说这个跨度是20度。这七颗星星与我们的距离相差很多。最近的一颗是 (Megrez),距离我们58光年,最远的是 (Dubhe),124光年。 北斗七星是大熊星座的一部分 source: DLR 还有一条需要说明的是,北斗七星的形状不是一成不变的。15万年前,它的形状可以说像是一个挖土机的铲子,而15万年以后,它就面目全非了。 我突然联想到一位朋友写的一小段散文:“雄伟的猎户座高居在南天上,依旧摆出标准的姿势,遥望著北边的双子星,天狼星闪动著明亮的眼睛紧盯著西边半脸明亮的月亮。也许是被雾霾蒙蔽得太久了,看着银辉的星月,心里升起一种莫名的感动。” 150000年前的北斗七星 source: Alexander Meleg 150000年后的北斗七星 source: Alexander Meleg 举目观天,夜幕中正上演着精彩的一幕。乘着北斗七星现在还没变的太离扑,我们就来好好欣赏一下吧。 source: NASA 当然,观看北斗七星最好是到远离城市灯光的地方。有一次,我们外出野营,在山谷里看到的夜景漂亮极了。孩子们第一次看到银河,追着我问那是什么。我说,你知道吗,有一次洛杉矶停电,911收到很多电话,说天上有一个UFO,其实那就是银河啊。城市的灯光使得人们对它的存在一无所知。 source: NASA 现在,我要问这七颗星星的名字了。谁能说出来?我们的祖先早就为它们起好了名字。现在我们就一起学习一下吧。 这七颗星分别为: 瑶光 ( Alkaid )、 开阳 ( Mizar )、 玉衡 ( Alioth )、 天权 ( Megrez )、 天玑 ( Phecda )、 天璇 ( Merak )、 天枢 ( Dubhe )。NASA的图片上只有英文。所以我又找了一个中文的。 source: 哇你的博客 据 介绍 ,中国古人把这七星联系起来想象成为古代舀酒的斗形。天枢、天璇、天玑、天权组成为斗身,古曰魁;玉衡、开阳、摇光组成为斗柄,古曰杓。北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间,出现于天空不同的方位,所以古人就根据初昏时斗柄所指的方向来决定季节:斗柄指东,天下皆春;斗柄指南,天下皆夏;斗柄指西,天下皆秋;斗柄指北,天下皆冬。 大熊星座的大熊应该是个啥样子呢?有一次我们到北京古观象台参观,工作人员拿出一张星象图,让我们把大熊星座画出来。她告诉我们可以随便画。原来不需要那么精确。如果让你画,你会画成啥样子? source: Astrobob source: Nitrogen Studios Canada 范秀山 2015-1-22 18:57 回蒋老师:中国人划分星座与西方的区别较大,星座范围也不完全一致。 中国人划分星空为三垣二十八宿283个星座,北斗七星是其中的一个星座。 把北斗七星的问题说清楚,的确有一定难度。 其实,我们肉眼能够看到的星星,全是银河系里的星星。北半球唯一能够肉眼看到的银河之外的星系是位于仙女座区域内的一个亮斑,称仙女座大星系。星系之间的距离非常非常远,从地球上用肉眼看到其它星系的星星是根本不可能的。 北斗七星是银河系里的7颗星星,是中国的星座名,是西方星座(大熊座)的一部分,但不是天文学中的星系。 王皓 2015-1-22 21:15 建议添加 天罡北斗阵
个人分类: 航天|16981 次阅读|20 个评论
《宇运论》之 破解宇宙中只有三代微观粒子之谜。
LZC456 2015-1-21 22:16
7. 破解宇宙中只有三代微观粒子之谜。 为什么夸克和轻子只有三代 ? 是《粒子物理学》的十大迷题之一。 《宇运论》 解释如下 。 因为,根据下文 《 微观物质粒子的质量、能量和粒子半径推算 》可知 : 质子直径约10 -15 米级,中微子直径约10 -22 米级,夸克直径约10 -19 米级 ,所以, 质子 与中微子的直径比 高达 10 7 , 如果由一对质子与一对中微子结合成第四代粒子核,中微子的振动半径将超过质子对中微子的引力控制半径 , 由 2个 ν μ 与2个质子不可能 结合成稳定的 四面体结 构 。 为了使 质子与中性核子 结合成 稳定 四面体结 构 形态 的 粒子核 ,就必须构建 直径与质子相当的中性配位核子 。 因为, 根据 泡利不相容原理 , 中性配位核子内的 ν μ 不能多于2个 ,所以,单纯由 ν μ 相互结合的 中性配位核子 直径与质子仍然不匹配 。因此, 配位核子需由质子 与 -e 4 或者 复合轻子组成 。 因为, -e 4 或者复合轻子与 质子的 电性相反,所以, 质子与 -e 4 间只能是“核─绕”结构态。因为, 质子与 -e 4 组成的粒子是 氢原子 ,所以, 质子与 -e 不能够组成微观 中性配位核子 。 因此:第四代粒子核内部的 中性配位核子应该 由质子 与 复合轻子( 一个 -e 和一对中微子组成 )组成 。这就是 中子由一个质子、一个 -e 和一对中微子组成的 原因 。 根据 量变引发质变原理 ,与三代 微观 粒子 相比,第四代 “核─绕”结构态 粒子 核的 配位核子变成了复合型中性核子—中子 , 原子核结构发生了质的变化 :因为 质子与中子的直径大于 同性自转能间的 感生 斥力场距离 ,所以,两个自旋方向相同的 同种核子间插入 异性 核子后 , 自转相同的质子 ( 或中子 ) 间 不会 感生同性斥力场 , 因此, 质子与中子 就能够 实现多核子紧密堆积,构建出 多核子堆积的 原子核 。从而 使第四代 “核─绕”结构态 粒子 变成了特性不同的宏观粒子 。这就是 微观粒子不多于三代的本质原因 。 8. 非法定粒子必然是随生随灭粒子。 因为 非法定粒子不遵循《自然对立统一法则》规范的准则 ,所以 内部子级粒子间不可能实现引、斥力动态平衡 ,自旋方向相同的同种粒子自旋能间产生的斥力会使是 非法定粒子在瞬间衰变。根据 《粒子寿命的探测 》摘文可见:物理实验观测到的绝大多数粒子寿命都在 10 -8 ~ 10 -23 s 是随机产生的随生随灭粒子。 产生随生随灭 粒子的原因是 :在粒子对撞实验中,稳定粒子核可能发生随机性弱碰撞,在弱碰撞的瞬间展示出新型粒子形态,从而被误认为是新型粒子。但因违反了 《法则》规范的准则 ,所以自旋相同的粒子核会在瞬间 裂变。
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<宇宙物质结构运行论>之26. 意识的关键特征及其定义。
LZC456 2015-1-21 02:53
26. 意识的关键特征及其定义。 ( 1 ) . 现代科学界对“意识”的定义尙无定论 。 根据 《 弗兰西斯 . 克里克在一本著作〈惊人的假说〉中主要从大脑的神经元角度对意识作出了详细的探索,却并未给意识做出明确的定义。在他看来:“ 1. 关于什么是意识…最好先不要给他下精确的定义,因为过早下定义是危险的… 2. 详细争论什么是意识还为时过早… 3. …没有语言仍然可以具有意识的关键特征… 4. 在现阶段争论某些低等动物…是否具有意识毫无意义… 5. 意识具有多种形式:比如思考、情绪、疼痛相关联的意识…”。弗兰西斯 . 克里克探索意识观是从 最高等级的意识行为—思维 入手的,用这种方式探索“意识”与从宏观物质探索宇宙的方法相似,是乎有些本末倒置,很难认清“意识”的本质特性。 要真正认识“意识”的本质还需从生物的源头开始 。理由是: 只有生命物才有意识行为 ,意识行为绝不是起源于人类,而应该起源于单细胞生物。 意识,是物质的一种高级有序组织形式,是指 生物 由其物理感知系统能够 感知的特征 总和以及相关的 感知处理活动 … 意识是思维 主体 对信息进行处理后的产物。 没有思维主体及思维活动就不可能产生意识。 思维 主体是可对信息进行能动操作(如采集、传递、存储、提取、删除、对比、筛选、判别、排列、分类、变相、转形、整合、表达等等作业)的物质。 》(摘自百科名片:意识) 可见 :现代科学界对“ 意识 ”的定义尙无定论。 摘文关于:“ 只有生命物才有意识行为 ”和 “ 要真正认识“意识”的本质还需从生物的源头开始 ” 的 论述是正确的。对 意识 包含的具体性 意识功能 的认识比较清晰。 遗憾的是:① . 用“ 感知处理活动 ”描述 “ 意识 ” 行为 过于简单;② . 认为“ 意识是思维 主体 对信息进行处理后的产物 ”与 “ 最高等级的意识行为─思维 ” 相悖 。原因是:意识存在等级是显见的,既然思维是意识的 最高等级,那么,比 思维等级更低的意识就不能称为思维,所以,把意识看成是思维的产物是错误的。 应该说:思维是更高等级的意识型态, 智能性思维 是最高等级的意识型态。 ( 2 ) . 意识的定义, 显然,生命物对外界具有 信息感知性功能 是 意识 行为的必要条件。 生物学实验证实:生命物的 活动行为不是随意的,而是针对 外界 信息 做出的 应对行为 ,所以, 应对行为 需要经历对 外界 信息 做出 综合处理 、并得出 应对 决策 两个过程 ;而 应对行为 则是 生命物 实施决策 展示的结果。 因此, 意识的关键性特征应该是: 信息感知,信息综合处理, 行为决策和实施决策。 因为, 信息感知 是意识行为的 先行必要条件 , 行为决策 是意识行为 目的 ; 信息综合处理 则是为行成决策方案进行的 系列活动 , 实施决策 是把 行为决策变成 最终的 实施指令 ,通过生命物 实体实施 ,所以, 意识 定义 应该包括这四类必不可免的 意识性功能 : 信息感知,信息综合处理, 行为决策和实施决策。 因为, 意识 是客观存在的虚事物 ,必须依附于 实 物质体 存在,离开了物质体,就失去了产生物理感知行为的必要条件,自然也没有 意识 的立足之地,所以, 意识 的定义应该包括 意识依附的实物质体 。尽管弗兰西斯 . 克里克发出过忠告,但经过上述分析, 意识定义已经 脱颖而出 : 意识定义:意识是生命物 对感知信息综合处理后做出 行为 决策并实施决策的连锁活动。 根据意识的定义可知: 意识 与 意识功能 有本质区别。 意识 是虚事物, 意识功能 是意识展示的特性 ,所以,如果物质体(整体)只具有某种或几种意识功能,并不等于存在意识;物质体只有整体具备定义规范的四类 意识性功能 ,才是具有 意识 的物质体。 27 “能”是具有本能性意识的意识基元,是意识活动的主体。 证明: 因为,根据万有引力定律,中性能对实物基子具有远程引力效应,所以,中性能可以 感知 外界一切实物体的存在,同时做出捕获外界实物体的 行为 决策, 并能够同时对外界一切实物体施加引力: 实施决策 。感知强度和施加引力强度与距离成反比。 因为,两个相互作用的物质体蕴含的中性能都会同时 感知 对方实物基子的存在信息,都会同时做出拉引对方实物体的本能性 决策 ,并相互产生引力( 实施决策 ),所以, 中性能 对外界 实物体具有本能性意识 。 因为, 中性能 之间具有近程斥力效应,所以,当两个物质体相距在某一临界距离之内时,两个物质体蕴含的中性能都可以 感知 到对方中性能的存在,感知对方中性能量对自身依附的实物基子带来的威胁,都会同时做出排斥、对抗和逃逸的 行为 决策 ,都会 同时感生斥力场:实施决策 。当 中性能 既 感知 到外界实物体的存在,又 感知 到外界中性能的存在时, 中性能 就会对两种信息进行 综合处理 后做出综合性 行为 决策 并 实施 :物质体将沿 行为 决策 的运动方向( 引力与斥力的综合作用力方向 )运动。因此 中性能 对外界 物质体具有本能性意识 。 由此可见:物质体蕴含的 中性能 对外界物质体具有 感知 性, 信息综合处理能力, 行为 决策能力和推动 物质体 实施决策的能力。 意识感知性 起源于物质体内部 虚质能 对外界对应事物的作用力属性;信息处理功能和决策功能源于各种相互作用力的对抗与耦合;决策实施功能源于 虚质能 对物质体的推动力属性。 因此, 中性能是 物质体蕴含的 意识基元,是意识活动的主体 。 因为, 作用 力属性是 中性能的 本能性 属性,所以 中性能 的 意识行为是本能性意识 。 同理 :根据库仑定律,同性带电体间具有远程斥力效应,异性带电体间具有远程引力效应。所以,物质体蕴含的 电能 可以感知外界 电能 的存在,并能够感知外界 电能 的电性,从而做出吸引或排斥的行为决策。当两个带电体相互作用时,两个带电体都会感知对方 电能 的存在和电能性质,所以,都会同时做出吸引或排斥的行为决策并实施决策,产生对应的作用力场。因此, 电能 同样具有 本能性意识 。 综上所证: 虚质能是具有本能性意识的意识基元,是意识活动的主体 。 意识起源于虚质能具有的作用力属性。 28 根据“量变引发质变”原理,意识等级随物质体组成结构复杂化而升华,意识有四个等级。 ( 1 ) 物质分子的分解代谢、合成代谢和遗传性功能是随物质体组成结构复杂化实现的。 证明 : A. 从微观物质粒子到宏观物质分子进化出了分解代谢 与 合成代谢 功能。 由下文 《 稳定粒子的组成与结构 》可知:三代稳定的微观粒子内部的物质基子数逐代增加,前子由七个同能级基子组成,夸 克由 19 个基子组成, 质子内部有 43 个物质基子;基子数最少的氢原子 内部有 44 个物质基子,氦原子内 部有 180 个物质基子,是最稳定的原子。 虽然,原子结构和其他三代粒子结构都是“核─绕”结构,但原子核裂变( 分解 )与质子裂变( 分解 )的能量级差很大,原子弹爆炸就能够使原子核分解,但是,质子裂变( 分解 )只能在氢弹爆炸中才会发生,表明原子比质子易分解。 揭示出 : 各代粒子的 分解 难易性与粒子的组成结构相关,组成结构越复杂,粒子越易分解 。 因为分子是由原子组合而成, 根据 量变引发质变原理 ,分子结构发生了质的变化, 分子结构不再是“核─绕”结构。因此,在物理–化学反应中就能清楚地展示出分子的 分解代谢 功能与 合成代谢 功能。 例如:盐类晶体的溶解与结晶;各种酸、碱、盐的分解与化合反应等都是分子结构发生分解代谢和合成代谢功能的展示。 揭示出 : 从微观粒子到宏观粒子 的变化 产生了真正意义的 分解代谢 功能与 合成代谢 功能。 稳定粒子的“分解代谢”功能十分微弱的原因是 :稳定粒子内部物质基子或小粒子间的结合力很高,粒子很难分解。证据是:质子的衰变期以亿年为单位计算,只有在 氢弹爆炸级的核反应中,或 极为特殊的环境( 如高能粒子对撞 )下,稳定的三代粒子才能展示出可分解特性。 稳定粒子的“合成代谢”功能十分微弱的原因是 :物质基子或小粒子间相互结合的 选择性意识功能很强 ,只能选择能量级对应的特定粒子结合。例如:质子只能与中子结合成原子核。 因为无机化合物分子内部原子的自由度增大,原子的种类多,供原子间结合的选择面增加,所以,无机化合物分子在物理–化学反应范畴就能够展示出分解代谢和合成代谢功能。 由此证明了:物质 从微观粒子 转化为 宏观物质分子后 , 意识性功能增加 。 B. 从无机物质分子到有机物质分子为出现遗传因子创造了条件 。 科学界把宏观物质分子分成两大类: 无机物质分子 和 有机物质分子 。无机物质分子是 由几个原子简单结合成的点状粒子体,原子间的结合是牢固的价键结合。无机单质分子内原子间的结构是排列有序的原子晶体结构;无机化合物分子结构是原子排列有序的晶格结构或排列无序的玻璃体结构。 有机物质分子 是以碳、氢、氧元素为主体结合的线型结构或环状结构物质体。线型结构与环状结构使有机化合物分子间的 结构趋于多样化和复杂化 ,线型螺旋状结构或网络结构是有机化合物分子较为典型的分子结构。见摘文:《 百科名片:有机化合物: . 有机化合物( organic compound )主要由氧元素、氢元素、碳元素组成。有机物是生命产生的物质基础。脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象,都涉及到有机化合物的转变。此外,许多与人类生活有密切关系的物质,例如石油、天然气、棉花、…等,均属有机化合物。 有机化合物分子结构。 》。 由摘文可见:现代生物学认为“ 有机物是生命产生的物质基础” ,“ 生物体内的 新陈代谢 和生物的 遗传现象, 都涉及到有机化合物的转变 ”,表明有机物质分子的 意识功能 比无机物质分子又上了一层楼:出现了 遗传功能。 产生有机物质分子意识功能比无机物质分子意识功能高一级的 原因是 :在有机化合物内部,构成分子的原子间的 结合键长变长 ,分子间的结合由无机物的晶格体变成了 线性螺旋状组合体 、或可以任意扩张的 分子网络结构体 等等。 结构性变化 使有机化合物分子 对感知信息的传递线路 出现了 多通道传递方式 。 因为各种原子的振动频率不同,当信息传递的波动频率与其接点 ─ 原子的振动频率一致时,原子就会产生 共振效应 ,使信息强度放大;反之,相互干涉使信息强度减弱,所以, 不同波动频率的信息 在不同区域内 传递的信息强度 相继 出现差别 。 信息传递效应的差别 为有机化合物分子出现 处理信息功能性分工 的分子提供了条件。为有机化合物分子出现 遗传因子 创造了条件,为分子组成细胞物质体后的 意识 产生等级性 飞跃 创造了条件。 ( 2 ) 基因 ( 遗传因子 ) 分子的出现使意识等级进化产生了自主能动性意识。 证明 : 由于有机化合物分子间键长更长,原子间的结合力降低,原子 在分子内部 的自由度更大,化合键更容易断裂。因此,有机化合物内原子间的结合对外界粒子的冲击更加敏感,使线性有机分子可以在任意结合键上断裂,产生分子分裂;同时为分子断点提供了吸纳新原子的能力。正因为如此,有机化合物出现了 可分裂再生性繁殖功能 (复制)的有机分子。例如 DNA 分子 (基因)就是具有分裂性再繁殖功能的有机分子。为演化成细胞物质体并使细胞物质体具有分裂再生性繁殖功能奠定了基础。请看摘文:《百科名片: DNA 和其分子基因( 遗传因子 )是遗传的物质基础, 是DNA或RNA分子上具有 遗传信息 的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代,使后代出现与亲代相似的性状。人类大约有几万个基因,储存着生命孕育、生长、凋亡过程的全部信息,通过复制、表达、修复,完成生命繁衍、 细胞分裂 和蛋白质合成等重要生理过程。 生物体 的生、长、病、老、死等一切 生命现象 都与基因有关。它也是决定人体健康的 内在因素 。》 。 由摘文可见: 基因( 遗传因子 )是具有自主能动性意识的物质分子 ,她的出现,实现了 意识 由 意识性功能的量变到质变 的 等级性飞跃,意识从本能性意识转变成了自主能动性意识。 蕴含有 基因 分子的有机分子高级组合体就演绎成了人类确认的 生命物─具有自主能动性意识的生物。 由此证明了:物质分子的 分解代谢、合成代谢和遗传性功能是随物质体组成结构复杂化实现的;意识的等级升华 同样 是随物质体组成结构复杂化实现的 ( 3 ) 意识性功能由量变到质变的等级升华产生了形象思维型意识和智能性思维型意识 。 随着生物的进化,生物的内部组织结构越来越复杂化, 生物细胞出现了具有思维性意识的脑细胞组织 。 脑细胞组织是 具有对全部感知信息进行直观综合分析,判断,并形成多种处理方案,从中优化出最佳行为决策,并把决策转变成统一协调的实施指令,然后反饋给物质体内每个功能细胞,实现意识高度统一的,有机有序行动的细胞组织。 脑细胞组织蕴含的意识是更高等级的 形象思维性意识 。 形象思维性意识 具有直观直觉性,缺乏理智的逻辑推理性;行为决策是就事论事,只有短暂的时效性。 一切具有脑细胞组织的 非智能生物─ 动物的 思维性意识 都是 形象思维性意识 。 客观存在证据 是:动物的脑容量越大,脑细胞数量和种类就越多,思维能力越强。但脑细胞的种类和数量没有超过临界值时,思维能力就不足以升华到理智的 逻辑推理性思维 。 由此可见: 形象思维性意识 是 意识性功能 由 量变到质变产生的又一次等级升华 。具有脑细胞组织的生物就从 能动性意识型生物 进化成了 形象思维意识型生物 。 随着 思维性意识生物 的进化,大脑的细胞种类和脑细胞数量都不断增大,脑细胞的分工更加缜密, 由思维性意识功能的量变到质变,就 使得形象思维意识升华 到了具有 逻辑推理性思维 能力的 智能性思维意识 。 智能性思维 是具有理智性和逻辑推理性的 意识 活动,行为决策具有全局性和长远时效性。因此,具有 智能性思维的生物是智能型生命物─人! 综上所证:意识性功能随物质体组成结构趋向的复杂化而增加, 根据《对立统一法则》“从量变到质变”的原理,意识产生了三次等级性飞跃。 因此, 意识有四种等级:本能性意识,自主能动性意识,思维性意识和智能性意识。 具有不同意识等级的生命物中,被人类确认的生物有三个等级:能动(意识)型生物,形象思维(意识)型生物,和具有逻辑推理思维性意识的智能型生命物─人。 29. 对生(命)物定义的思考。 (1) 现代生物学界对生物的认识。 摘文一.《 生物,具有动能的生命体,也是一个物体的集合,而个体生物指的是生物体 。其元素包 括:在自然条件下,通过化学反应生成的 具有生存能力和繁殖能力的有生命的物体 以及由它(或它们)通过繁殖产生的有生命的后代。… 什么是生物:   自然界 是由生物和非生物的物质和能量组成 。有生命特征的有机体叫做生物,无生命的包括物质和能量叫做非生物。 … 可是对“生命”下一个科学的定义十分困难,至今还没有一个为大多数科学家所接受的关于生命的定义。 》( 摘自百科名片:生物 )。 简评 :没有对生物做出有任何实质性意义的论述,只有“繁殖能力”一词道出了目前科学界对生命界定的一大要素。 摘文二 . 《 生物 (英语: Organism ,又称 生命体 、 有机体 )是有 生命 的 个体 。在 生物学 和 生态学 中, 地球上约有 870 万种 物种 (± 130 万),其中 650 万种物种在陆地上, 220 万种生活在海洋深处 。 生物最重要和基本的特征在于生物进行 新陈代谢 及遗传 。 所有生物一定会具备 合成代谢 以及 分解代谢 ,这是互相相反的两个过程,并且可以繁殖下去 , 这是生命现象的基础 生命的起源 和生命各个分支之间的关系一直存在争议。一般而言 , 生物分为两大类: 原核生物 和 真核生物 。 原核生物 分为两个域: 细菌 ( Bacteria )和 古菌 ( Archaea ),这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在 演化 史的研究上 原核生物 和 真核生物 之间一直缺乏联系。 真核生物 的两个 细胞器 : 叶绿体 和 线粒体 被普遍认为是由 内共生 细菌 ( endosymbioticbacteria )演化而来 。 多细胞生物 指包含多于一个细胞的生物。 》 (摘自 维基百科,自由的百科全书 :生物)。 简评 :没有给生物做出明确的定义,只是明确了“ 生物最重要和基本的特征在于生物进行 新陈代谢 及遗传。所有生物一定会具备 合成代谢 以及 分解代谢 ”。根据生物学界对 生物圈 范畴的界定表明: 合成代谢 以及 分解代谢 是乎只有 原核生物 和 真核生物 等级以上的生物才具有 合成代谢 以及 分解代谢 ( 新陈代谢 )。 因为生物学界没有从生物内部分子的组成结构去分析理解 合成代谢 以及 分解代谢 的本质,所以很难解释生命的起源问题。 既然生物 新陈代谢 的本质是生物体内物质分子的 合成代谢 和 分解代谢 过程的综合展示。那么,不仅生物学界认定的生物具有 合成代谢 和 分解代谢 ,有机物质分子和无机物质分子同样具有 合成代谢 和 分解代谢 。有机物质分子具有 合成代谢 和 分解代谢 是勿用质疑的,因为,生物都是有机物质分子组成的。 客观存在事实显示:各种盐类晶体的溶解与再结晶;水分子的固、液、汽三态相互转化,本质都是通过 分解代谢 和 合成代谢 展示的 新陈代谢 。不同的是: 新陈代谢 的速度与原子之间的结合键能和环境状态紧密相关,结合键越牢固, 新陈代谢 越缓慢。因为大多数无机物质体内的结合键能大,所以大多数无机物质体的 合成代谢 与 分解代谢 进程十分缓慢。 钟乳石是明显具有瀪殖功能和遗传功能的无机物质体 。如果用“生物最重要和基本的特征在于生物进行 新陈代谢 及遗传”判断,则钟乳石应该是生物。但是,生物学界把钟乳石排斥在了生物圈之外。 从而证明了 :用 新陈代谢 及遗传作为鉴定 生物 与 非生物 的标准是不准确的。 (2) 生物的定义应该建立在物质体是否蕴含意识的基石上。 因为,客观存在事实证明:无论用何种 生命 特征鉴定 生物 ,所选择的生命特征都逃不出 生物是具有意识的物质体 。换言之,没有 意识 的物质体必然没有生命特征,就一定不是生物。凡是生物就必然具有 意识 。因此,有无 意识 是鉴定 生物 与 非生物 的必要条件 ,生物定义 应该建立在物质体是否具有 意识 的基石上。 又因为, 意识 起源于虚质能,如果把生命物定义建立在意识的基石上,那么,生命物就不再是“无源之水,无本之木”,而是顺应自然演化的必然事物,所以, 把生命物定义建立在意识的基石上,可合理解释生命物的起源问题 。 根据 《 对立统一法则 》,宇宙中一切客观存在事物都是对应对立的 实体 与 虚质 组成。例如:宇宙由实物质体系与虚空间组成;物质基子由实物基子与虚质能组成,所以 生命物 必然由 物质体 与对应的 虚事物 ─ 意识 组成。因此, 意识是生命物的虚质组分,是生物的灵魂 。 (3) 广义的生物定义:生物是具有整体意识行为的物质体。 因为 虚质能是意识基元 ,所以,物质体内蕴含有 虚质能 的 物质基子是 含有 意识 的 生命基子 。 但是,客观存在事实证明:含有生命基子的物质体不等于就具有生命特性。原因是: 意识是生物的必要条件,不是充分必要条件。 因为, 生物 是物质体, 生物概念具有整体性 ,所以, 生物 蕴含的 意识 应该是能够统一恊调整个物质体行为的 意识 。因此, 具有整体意识行为的物质体才是生物。 例如,虽然人的大脑死亡,人体内的某些器官和细胞可能还活着,但是,细胞的个体意识不能行成遗体的整体意识,所以, 对 大脑已经死亡的 遗体 而言, 遗体 已经丧失了 整体意识 ,就没有了生命物特征, 遗体的本质 已经转化成了 非生命物 。 相反 ,对遗体内的各种器官个体来说, 活着的器官仍然是具有整体意识的生命活体 。因此,医学上可以把死亡人体内 活着的器官 遗植到需要的病人体内,给活着的器官提供新的生机。 客观事实证明:各种器官都可以移植,如果刚切除的器官不是生命活体,那么,器官移植是不可能实现的。 但是,因为器官只承担了原生命物的部分意识功能,一旦生物主体死亡,器官活体就丧失了直接从外界吸取物质转化为器官活动内能的功能,如果器官活体不能很快遗植到病人体内,器官就会失去能量而死亡。因为, 器官活体 在死亡前仍然是有生命的生物体,所以, 器官活体是广义生物定义范畴的生物。 广义生物定义 是根据《 对立统一法则 》制定的,既包含了现行 生物学 界定的全部 生物范畴 ;同时又能够揭示出 生物 与 整体意识 的密不可分性。还能够揭示出 生物起源进化 与 意识起源 相关, 从本原上揭示了生物存在的必然性 ,从而不会为 生物起源 问题产生不可解释的困扰。 根据 广义生物定义 界定的生物范畴是广延性的,它不仅包含了现行《 生物学 》界定的全部 生物范畴 ;而且包括了微观粒子和基因分子个体,还包容了有本能性意识行为的天体: 地球,恒星,天球和真实宇宙 等都是广延性生命物。 例如: 物质基子 是“能”和实物基子的对立统一体,“能”是本能性意识基元,所以,物质基子是 生命物基子 。 物质基子 的 整体意识 行为表现在: 由下文《 稳定粒子的组成与结构 》证明:物质基子在组成大粒子时, 一级中微子 根据感知信息判断后,只选择与自身自旋方向相反的 一级中微子 组合; 正电子 只选择一个自旋方向相反的 正电子 和一对自旋方向相反的 一级中微子 结合生成 前子核 ; 一级负电子 选择一对自旋方向相反的 一级中微子 结合,组成绕前子核运转的 绕子─ρ子 ; 前子核 则选择 ρ子 结合生成第一代 微观粒子─前子。充分展示出物质基子 具有 整体意识 行为,是具有本能性意识行为的是 生命基子 。 同理: 微观稳定粒子是具有本能性意识的生命粒子 , 本能性意识 是微观粒子的 灵魂 ,实物粒子是微观生命粒子的躯体。 又如: 地球 绕太阳公转是 地球 蕴含的能量感知来自太阳的各种信息后做出的本能性决策实施行为; 地球 大气层内风云变幻和各种自然现象都与太阳活动相关, 气象 是 地球 为应对外部环境变化信息采取的 本能性整体意识 行为。由于,人类的活动,改变了 地球 上不同地域的生态环境, 地球 为了调节不同地域间的不平衡性,就会产生不同的自然现象。由此 证明了:地球是有整体本能性意识行为的生命物 。 由下文论证可知:恒星和小宇宙(天球)都具有生死轮回特性;真实宇宙虽然无限永恒,没有外部环境可言,但是,对内部不同空间域的信息感知是清楚的,因为《 自然对立统一法则 》 是真实宇宙的灵魂 , 掌控着各个天球的运行变化,使自身永远保持着千变万化的鲜活性! (4) 严谨的生物定义:具有由意识主导性吸取外界物质转化为自体生存繁殖能力的物质体。 如此定义生命物的理由是: 因为意识是生命物的必要条件,是灵魂,生命物的一切行为都是由意识主导的;“主导性吸取外界物质 , 并把物质转化为自体生存繁殖的能力”是生命的本质特征,是区别于本能性生命物的分水岭。 根据 严谨生物定义 界定的 生物是 能动型生物,形象思维型生物 和 智能人 , 属于后天衍生的生命物范畴 。 因此,该定义适应于目前科学界认定的生命物范畴。 30 广义的生物分四种等级。 因为 意识 有等级之分,所以 生命物 有等级之别。因为 生物 是根据 意识 定义的, 意识有四种等级, 所以, 生物的等级应根据生物蕴含的四种意识等级决定 :(1)只具有 本能性意识的生命物 叫做 本能型生物 。(2)具有 能动性意识的生命物 叫做 能动型生物 ( 包括 原核生物 、 真核生物 ,植物和一切无脑细胞组成的生物 )。(3) 具有形象思维的生命物 叫做 思维型(意识)生物 ( 包括除了人类以外,拥有大脑细胞组织的一切生物 )。(4) 人是对智能型(意识)生命物的尊称。 本能型生物 是根据广义生物定义确定的 另类生物—本原性生物 。 《自然对立统一法则》 是一切 本原性生物的灵魂。其中: 真实宇宙和物质基子具有无生无死性,其他生物都具有生死轮回转换性。 《法则》 构建的生死轮回转换有异体轮回转换和同体生死轮回转换之分。经下文论证有:小宇宙的本质是天球,是与同能级黑洞同体生死轮回转换的对应事物, 天球可以在同体生死轮回转换中获得永生 ! 异体生死轮回转换的生物寿命是有限的 。但 生命物体系是无限永恒的! 本文对广义生物的定义和范围界定可能引发众多非议,这是明辨真理的大好事。如何取舍,自然是仁者见仁,智者见智,读者自断之。
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《宇宙物质14. 中性能和电能是根据《法则》层次递分性构建的两
LZC456 2015-1-21 02:40
14. 中性能和电能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的 虚质能 。 证明: 因为作用力是虚质能的物理属性, 牛顿 万有引力定律揭示的 是中性物质体间的隔离态相互作用力, 库仑 定律揭示的 是电性物质体间的隔离态相互作用力,所以, 中性能和电能是能性不同的两种虚质能 。 伊萨克 · 牛顿爵士( 1642 ~ 1727 ) 查利 · 奥古斯丁 · 库仑( 1736--1806 ) 。 中性能与电能的对立特性是 : A. 中性能没有电性,对实物基子具有引力属性,中性能之间只具有短程斥力效应;但是,电能具有电性,对实物基子没有引力效应,只能改变物质基子的物性,相互作用力效应只能在电能之间发生,相互作用力是库仑力,公式是f=KqQ/r 2 ,对应的物理量是电量q,同性电能相互排斥,异性电能相互吸引,电能间的相互作用力具有超距性。 B. 中性能与实物基子 是同生同存的对应事物,但是,中性基子不蕴含电能,证明电能与实物基子没有同生性,实物基子与电能不是对应事物。 C. 中性能 相互撞击只发生能量转移,不发生能性转化,但异性电能碰撞会发生电性湮灭,共同转化为中性能。 D. 《粒子物理学》 证实: γ 光子 在耦合电场中的运动方向不发生偏转,但电子在耦合电场中会向异性电场方向运动, 揭示出 隔离态相互作用的中性能与电能间没有相互作用力效应。 中性能和电能的同一性是 :二者是可相容共存的虚事物。证据是:电子内部既有中性运动能也有电能,中性能与电能具有同体相容共存性。 因为中性能与电能没有同生性,所以二者可在特定条件下相互转化: γ 光子 在单性电性场中吸收 电性 后,可以把 1.02MeV 的中性 振动能 量 转变成电能量; 正、负电子碰撞 时,正、负电能等量中和,同时转化为 γ 光子的中性 振动能 量 。 由此可见:中性能 和 电能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的 虚质能 ,不具有必然同存性。 15. 中性旋转能和电能相容耦合可衍生出新型作用力场──磁场。 证明: 根据库仑定律:两个相对静止的点电荷之间只存在电能相互作用力,不存在磁场相互作用力。 揭示出 :相对静止的电能周围只存在电作用力场,不存在磁作用力场。 又由 《量子物理学》 证实 : γ 光子和中微子自旋 没有磁矩。由此证明了:中性能和相对静止的电能周围都没有感生磁场。 根据 《 原子磁矩: 原子内部各种 磁矩 总和的有效部分。一个原子的总磁矩,是其内部所有电子的轨道磁矩、自旋磁矩和核磁矩的矢量和。原子核具有磁矩,但核磁矩很小,通常可忽略,原子磁矩则为电子轨道磁矩与自旋磁矩的总和的有效部分 》( 摘自百科名片:原子磁矩 ) 揭示出 :电粒子自旋都有磁矩。 因为磁矩是磁场的特性展示,所以 揭示出 : 中性旋转能与电能相容耦合可衍生出新型作用力场—磁场 。 根据物理学证实 : 衍生磁场 的两种磁极( N , S 极)伸展方向与带电体的自转方向和电性相关,旋转方向相反的同性电能衍生磁场的磁极方向相反,旋转方向相同的异性电能衍生磁场的磁极方向相反。 同样揭示出:磁场是由电能和中性旋转能相容耦合衍生的作用力场 ; 磁极伸展方向与自旋平面垂直。( 可间接根据 安培 右手螺旋定则 确定旋转方向和磁极伸展方向:四指方向是电场旋转方向,大拇指方向是磁极伸展方向,可通过实验确定正、负电场旋转方向与 N 、 S 极的具体相关关系 )。 中性原子具有磁矩的原因是 :原子内部存在自旋的正电性原子核和绕核旋转的负电子。 原子核磁矩很小的原因是 :根据下文《 微观物质粒子的组成结构 》论证,质子内部有 8 个正电子, 7 个负电子,正电子在粒子核内呈自旋振动态,有自旋磁矩和随各代粒子核旋转衍生的磁矩,没有 轨道磁矩 ;负电子存在于各代粒子的绕子—复合轻子内,既有 轨道磁矩又有自旋磁矩 ,各代绕子与粒子核磁场的磁极相反( 磁场耦合,以此增大相互间的结合力 ),所以原子核内磁矩的矢量和很小。因中子由一个质子、一个负电子和一对中微子组成,所以中子自旋有磁矩。 磁场与电场是两种不同的作用力场。磁场是偶极作用力场, 两个相反衍生磁极是同生同存的对应对立虚事物;具有同生同存同亡性 ;两个磁场间的相互作用力是通过磁极相互作用实现的:同极相斥,异极相引。 综上所证 :中性旋转能和电能相容耦合可衍生出新型作用力场──磁场。 正因为磁场是电能和中性旋转能相容耦合衍生场,所以,导体在磁场中切割磁力线运动可以把中性运动能转变成在导体中运动的电能(发电机);切割磁力线运动的电能可以转变成导体的中性旋转运动能(电动机)。 16. 正电能和负电能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的电能。 证明: 正、负电能的对立特性是 :① . 根据电子偶效应可知 : γ 光子 在单一 正、负电场 中可分别换化成 正、负电子 , 揭示出 : 正、负电能的电性对立 。 ② . 根据同性带电体相斥,异性带电体相吸, 揭示出 :正、负电能的 电性 对立 。 ③ . 根据自旋方向相同的两种带电体衍生磁场的磁极方向相反 揭示出 :正、负电能的特性是对立的。 ④ . 根据正、负电子碰撞会同时转化(还原)成两个 γ 光子 揭示出 : 正、负电能相互接触 会产生电性中和反应,正、负电能同时转化为中性能,两种电性同时等量湮灭,但同一带电体内的同种电能不会湮灭, 同样证明 :正、负电能的特性是对立的。 ⑤ . 根据下文论证:一对自旋相反的正电子具有同性耦合相容性,可与一对中微子结合成第一代微观粒子核—前子核;一对自旋相反的负电子没有同性耦合相容性,只能由单个负电子与一对中微子结合成轻子。本质是由正、负电能的对立能性决定的。 正、负电能的同一性是 :对实物基子没有作用力属性,与中性旋转能耦合可衍生磁场。 根据《原子物理学》证实:原子内存在带正电性的质子和绕原子核运转的负电子,质子与负电子是隔离态异体相容共存的粒子。 揭示出 :正、负电能具有 隔离态异体相容共存性 ,相互接触会同时转化为中性能。 因为与电能对应的是中性能,所以,正、负电能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的电能。 由原子的组成结构可知: 一切宏观物质体内部都蕴含有两种电能 。 17. 相互作用力传递是由虚质能与对应事物间感生的相互作用力场实现的。 证明: 根据上文论证:相互作用力是 虚质能 的物理属性,展示的是相互对应的客观存在事物间的相互作用特性,非对应事物间就不会发生相互作用。 因为: 物理属性是客观存在事物具有的本能特性 ,所以, 相互作用力不需要 通过客观存在事物传递 。换句话说:相互作用力不需要媒介子传递。 客观证据是:万有引力定律和库仑定律都 揭示出 ,作用力具有超距性和同时性,但是,任何媒介子传递力的速度是有限的,不可能传递遥远天体间的引力, 这就是为何找不到“引力子”的根本原因! 由物理实验证实:在磁体内存在两种特性相反的磁极: N 、 S 极。同性磁极相斥,异性磁极相吸,铁粉在两种磁极间呈现出十分规律的分布形态, 揭示出 :磁体周围存在作用力场— 磁场 ,两个磁体间的相互作用是通过磁力场相互作用实现的。 因为磁场是中性旋转能与电能耦合的衍生作用力场,所以,中性能和电能对外界对应事物的 作用力同样是通过感生作用力场实现的 。换言之:作用力传递直接由虚质能对外界对应事物感生的作用力场实现。 18. 电子与中性物质基子是根据《法则》构建的两种物性对立的 物质基子 。 证明: 因为根据上文论证知道:电子是中性物质基子与 电能结合的 衍生电性物质基子 ,所以: 电子的物性是由电能的物理属性决定的 , 电子的运动是由 中性能的物理属性决定的 。 因为:电能与中性能是 根据《法则》层次递分性构建的虚质能,所以,电子与中性物质基子自然是根据《法则》构建的两种 物性对立 的物质基子。 因为: 电子与中性物质基子没有同生同体同存性,只有相对同体相容共存性,所以,在特定条件下可以相互转化。 电子偶效应与正、负电子碰撞反应是电子与中性物质基子相互转化的互逆反应。 19. 正、负电子是根据《法则》层次递分性构建的衍生电性基子。 证明: 根据上文论证:既然正电子与负电子的物性是由电能的物理属性—电性决定的,正电能与负电能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对应对立的电能,那么,正、负电子必然是根《法则》层次递分性构建的一对特性对应对立的衍生电性基子。 正、负电子的同一性是 :由中性物质基子吸收 等量电性后衍生的电性基子 ( 都是一个电荷 )只具有隔离态相容共存性,相互碰撞会产生电能中和反应,正、负电能同时转化为中性运动能,正、负电子,同时转化为中性物质基子:γ光子。 这就从本原上证明了:正、负电子碰撞不是物质湮灭反应 。 因为:正、负电能的特性是对立的,所以, 根据《自然对立统一法则》推断 : 正、负电子参与相互结合组成复合微观粒子的特性是相反的 : 正电子 在与中性基子结合成的复合粒子内部 具有镜像对称成对性 ; 负电子 在与中性基子结合成的复合粒子内部 没有镜像对称成对性 。 客观存在证据 是:《粒子物理学》证实,μ子和τ子的衰变产物都是一个负电子与一对中微子, 揭示出 负电子在复合粒子内部没有成对性;但是,物理实验没有发现由一个正电子与一对中微子组成的反μ子或反τ子。 揭示出:正电子参与粒子组成结构的特性与负电子相反 。 根据质子可以成对出现在氦原子核内, 揭示出 : 正电性粒子可以成对结合于同一大粒子核内 。由此 推论得 :一对自旋方向相反的正电子在一对中微子的参与下,可相容共存于同一粒子核内,一对自旋方向相反的正电子与一对中微子可结合成第一代粒子核—前子核。 《 宇运论 》 把一对自旋方向相反的同性电粒子与一对中性粒子结合成粒子核的特性称为 :电性粒子的《 同性耦合相容性 》。 《 同性耦合相容性》的机理是 :由于两个自转方向相反的同性电粒子衍生磁场的N、S极方向相反,所以两个磁极相反的磁场可以相互耦合产生磁引力。因为 磁场 是电能与中性旋转动能耦合衍生的作用力场,所以, 同性电粒子衍生磁场的作用力强度大于电场作用力强度 ,因此两个自旋相反的同性电粒子的磁场耦合后, 产生的 磁引力大于或者等于同性电斥力 ,电斥力与耦合磁引力就会形成 动态平衡力 ,两个自转方向相反的同性电粒子就会在中性引力作用下相互结合于同一粒子核中( 中性配位核子的功能是相互结合成稳定的立体结构 )。 耦合磁引力就是《粒子物理学》 所指的 强力 , 在粒子核组成结构中具有十分重要的意义! 因为:正电能与负电能的特性是对立的,所以:两种电能与中性旋转能耦合衍生的磁场特性是对立的。因此: 只可能有一种电能与两种中性旋转能耦合衍生的一对磁场具有《同性耦合相容性》。 由此可见,根据实验观测到的μ子和τ子衰变产物 揭示出 : 一对自旋方向相反的负电子没有 同性耦合相容性 ,一对自旋方向相反的正电子具有 同性耦合相容性 。因此: 正电子是深藏在第一代粒子核内部的电性物质基子 ;宇宙中 不存在正、负电子失衡问题 。 20. 电磁波与光波是《法则》规范构建的两种特性对立的物质波 。 物理学认为:《 电磁波是 电磁场 的一种运动形态 。 电与磁 可说是一体两面,变化的电场会产生磁场(即电流会产生磁场),变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的 场 ,这就是电磁场,而变化的电磁场在 空间 的传播形成了电磁波,电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,也常称为 电波 。 》 (摘自百科名片: 电磁波 )。 根据 《 无线 电波 是指在自由空间(包括空气和真空)传播的 射频 频段的电磁波。…无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。… 波长 大于1mm, 频率 小于300GHz的电磁波是无线电波。 无线电波是一种能量的传播形式,电场和 磁场 在空间中是相互垂直的,并都垂直于传播方向,在真空中的传播速度等于光速,约300000千米/秒。 》( 摘自百科名片无线电波 ) 可知 :无线电波就是 电磁波 。 根据 摘文 揭示出 : 电磁波 中的 环形微电流是从导体中的电流强弱变化激发出来的环形 能量流 。因为 电能与中性旋转动能耦合可衍生 磁场,所以,环形微电流可 衍生 微磁场。 因为微磁场是无极磁场,与旋转带电体 衍生 磁场是 特性对立的两种磁场 ,所以根据《法则》可知:无极微磁场可衍生旋转微电流。因此,连续不断的转化就产生了运动的 电–磁场。 因为无极微磁场与旋转微电流间的转化具有周期性和运动性,所以,能量不同的无极微磁场与旋转微电流间连续不断的转化就呈现出不同的转换频率,从而展示出 具有波的运动特性 。因此,可称为 电磁波 。 无线电波和光波的对立特性是 :①. 电磁波 是 虚质运动形态 , 光波是物质基子运动形态 ,是 简谐 波 。 ②. 电磁波 是 电 – 磁 能量的载体 ,会与外界电、磁场发生相互作用; 光波是中性能量的载体 ,与外界电、磁场不发生相互作用。 无线电波和光波同一性是 : 光波 的 振动周期 与 电磁波 的 电–磁场转换周期都是与能量相关的函数, 传播速度相等 。 因为: 电磁波 与 光波 的形成机制不同,没有同生性,所以,两种波可以通过特性装置实现相互转换。这就是为什么 电磁波 可作为传递声、光、电信息的原因。
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《宇宙物质结构运行论》之 对自然对立统一法则论证提要的证明 续
LZC456 2015-1-21 02:32
6. 根据负电子、光子和中微子都有稳定自旋揭示出:物质基子内部存在自旋能。 同理:光子的自旋是由光子蕴含的 自旋能 对实物基子的 旋转推力属性 产生的,旋转力作用方向沿圆周方向变化。旋转推力属性与两种宏观推力属性有本质不同,旋转推力只推动实物基子原地自旋,质心不发生位移。因此, 自旋能 与 宏观运动能 是两种特性对立的中性能。 因为,负电子、光子和中微子都 有稳定 自旋 ,所以, 物质 基子内部蕴含的自旋能量是常量。 根据宇宙中存在有两种自旋方向的负电子、光子和中微子,所以 揭示出 :《法则》构建有两种 旋转推动力方向相反 的 自旋能:左旋能 和 右旋能。 7. 中性能对外界实物基子有与距离无关的拉引力属性。 证明: 目前,物理学界对万有引力定律f=Gm a m b /r 2 的认识是:中性物质体间的引力是通过物质体的质量相互作用展示的。此种认识观存在明显误区:因为 质量是物理量 ,不是客观存在事物, 物理量没有作用力属性 ,所以: 万有引力定律揭示的引力本质不是 物质体的质量相互作用 。 根据质量-能量公式E=MC 2 可知:质量与能量是可以相互换算的物理量, 揭示出: 质量 是对物质体蕴含 能量 多少的度量。 因为 能量 是对物质体蕴含 “能” 多少的度量,所以, 质量 是对物质体蕴含 “能” 多少的间接度量。 因为实物基子没有作用力属性,中性能对实物基子具有作用力属性,所以, 万有引力定律揭示的是 : 中性能对外界实物基子具有拉引力属性 。 因为 万有引力定律揭示出:引力具有超距性 ,所以,中性能对外界实物基子的 拉引力属性只与外界实物基子是否存在相关,与实物基子存在距离无关 。 由此可见:E=MC 2 与f=Gm a m b /r 2 存在有必然的内在联系。把M=/C 2 代入f=Gm a m b /r 2 得: f=GE a E b / C 4 r 2 。 此公式的物理意义是 :两个隔离态相互作用物质体间的引力是两个物质体内部蕴含的中性能对对方实物基子的 拉引力属性 产生的, 拉引力大小与 两个物质体内部蕴含的 中性能量乘积成正比,与距离的平方成反比 。 根据下文《 对两种对立结构形态内部物质体间的中性引力公式推导 》推论知道: 万有引力定律是适用于隔离态异体结合物质体间引力公式 ,是能量引力矩公式f=KE a E b /r 2 的另一种表达式。k 1 E a /r是物质体a内的中性能量对物质体b内n b 个实物基子产生的引力矩,k 2 E b /r是物质体b内的中性能量对物质体a内n a 个实物基子产生的引力矩;引力系数G=Kk i k j n j n i c 4 ( 不是绝对常数 )。 因此,物质体间相互作用的 引力的本质是 :两个物质体内 中性能 对对方 实物基子 的拉引力属性都会感生与距离无关的拉引力场,两个物质体内 的 实物基子 都会同时在对方拉引力作用下向对方运动 ,宏观展示为两个物质体相互吸引。因此:物质体间的 引力必须在相互作用中感生 ,失去任何一方,引力就会随之消失。 由此可见:引力是 中性能 对外界实物体的拉引力;惯性力是 中性能 对同体同存实物体的推力。惯性力是对抗外界引力的斥力。从而 揭示出:物质体内的 中性能 对内、外两种存在状态对立的实物基子的作用力属性相反 ( 内、外有别 )。 附件:牛顿定律揭开了外力使物质体产生加速运动,内力使物质体产生匀速运动的本质 。 牛顿第二定律 F = ma 揭示出 :外力驱使物质体产生加速运动 ,加速度大小与外力大小成正比例;加速方向与外力作用方向相同;加速运动时间等于外力作用时间; 外力一旦消失,加速度也消失 。 结合牛顿运动力学能量公式 E = mV 2 /2 和惯性定律就 揭示出 :( 1 ) 物质体获得的外力可转化成推动物质体运动的 中性运动能量 ( 物质体的宏观运动能量 )。 本质是:物质体 从外界获得了能量 。 ( 2 ) 一旦外力消失 ,物质体获得的外力就转化成了内力。 本质是 :物质体从外界获得的能量转变成了物质体的宏观运动能量,宏观运动能对同体同存实物体的惯性推力具有持续不变性, 物质体在内推力作用下产生的运动是匀速直线运动 。 综上所证, 外力与内力是一对特性对立的作用力 ; 牛顿运动力学客观反映了宇宙中的基本运动规律 : 一切运动都是由中性能对实物体的作用力驱动的 。 8. 引力与惯性力是根据《自然对立统一法则》规范构建的一对特性对应对立的物理属性。 证明: 引力与惯性力的同一性是 :都是物质体内中性能对实物基子(或实物体)的作用力属性。 引力与惯性力的对立特性是 :中性能与作用对象的共存关系不同, 惯性力 是中性能对同体同存实物体作用的内力,作用力半径是0,推动实物体做匀速运动, 不是相互作用力 ;引力是中性能对外界实物体作用的外力,作用力半径恒大于0,与实物基子距能量源的距离无关,可以是无穷大量; 引力 拉动外界实物体做匀加速运动, 是物质体间的相互作用力 。 因此:引力与惯性力是根据《自然对立统一法则》规范构建的一对特性对应对立的物理属性。 引力的超距性和同时性是《自然对立统一法则》规范的引力属性 。 9. 实物基子与中性能是《法则》规范构建的对应对立事物,中性物质基子是二者的统一体。 证明 : 根据上文论证知道:中性能与实物基子是中性物质基子的两种组分组成,具有同生同存性。 实物基子与中性能的对立特性是 :实物基子没有作用力属性,没有质量,是有物无质的刚性有形实粒子;中性能对实物基子有作用力属性,是有质无实物、无形可压缩的虚质。 由此可证:实物基子与中性能满足《自然对立统一法则》,是根据《法则》规范构建的对应对立事物;中性物质基子是 实物基子 与 中性能 的对立统一体。 因为:实物基子与中性能具有同生同存性,所以:实物基子与中性能没有相互转换性。 这就从本原上证明了能量不能转换成实物质 ,因此: “能量爆炸论”不成立 。 10. 根据《自然对立统一法则》揭示出:中性能间具有短程斥力效应。 证明: 因为:实物基子与中性能是 两种特性对立 的对应事物,所以:根据《法则》可知 ,既然 中性能对外界实物基子有拉引力属性,是 异性相吸 ,那么,中性能与外界中性能间就必然有 同性相斥 的 斥力属性 ;既然拉引力属性具有 无限远程性 ,那么中性能间的 斥力属性 就必然只有近程性。换句话说: 中性能间感生的斥力具有短程性 。 因为,中性能是虚质,所以, 中性能之间的斥力反过来作用在同体同存的实物体上 。 客观存在证据是 :《 而近代的实验事实表明:G值只在一定的时间范围内(远小于星体演化周期)才有有限的常数性;在天文尺度下,G与空间物质的分布有关;在实验室尺度下,G灵敏地随作距离而变化 》 (摘自陈寿峦先生的《引力二象性解说》引言 )。 G值在实验室内随距离缩小而减小的原因是 :用于实验的两个物质体的中性能间存在短程斥力,当两个物质体间距超过感生斥力场的临界距离时,相互间不会感生斥力,但是,当实验距离小于感生斥力场的临界距离时,两物质体的中性能间就会感生斥力;斥力会削弱相互间的引力,导致引力系数G随距离缩小而减小( 对G值在大尺度空间内的可变性论证见下文 )。 中性能间的斥力与惯性力都是对抗引力的斥力,不同的是: 惯性力具有远程对抗性 ,主要展示在“核—绕”结构态物质体间的相互作用中; 中性能间的斥力是近程对抗力 ,主要展示在粒子核内部:各核子间是相对同体结合,核子的宏观运动能转化成了粒子核的自转能,因此,与核子间引力对抗的斥力是核子蕴含的中性能间产生的。( 两种结构态论述见下文 )。 11. 物质基子的 自旋能 和 宏观运动能 是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的 中性能 。 证明 : 由《粒子物理学》证实:中微子和负电子的自旋量子数是常数,与存在状态无关, 揭示出 物质基子蕴含有 推动实物基子 自旋 的 自旋能 , 自旋能量是常量, 实物基子 自旋不产生宏观位移 。 因为:光波和微波都是中性物质基子的宏观运动轨迹,与光子的自旋运动形态是相互独立的,所以, 光波是 光子蕴含的 宏观运动能推动同体实物基子运动展示的运动轨迹 。由此 揭示出 : 物质基子 除了 蕴含有 自旋能 外,还蕴含有与 自旋能 特性不同的 宏观运动能 。 客观存在证实 : γ 光子与物质体发生撞击相互作用时,高能光子会把一部分能量转移给物质体,使自身振动频率降低, 揭示出 宏观运动能与外界发生碰撞态相互作用会产生能量转移。 由此可见: 自旋能与宏观运动能对实物基子的作用力属性是对立的 。 因为:作用力属性是虚质能的特性,所以: 不同作用力属性对应的是不同的能性 ,因此:自旋能与宏观运动能是两种特性对立的中性能。 自旋能与宏观运动能的同一性是 :两种中性能对外界实物基子的拉引力属性相同,具有同生同存性。由同生同存性决定了自旋能与宏观运动能没有相互转换性。因此:物质基子的自旋能量是常量。 由此可证:物质基子的 自旋能 和 宏观运动能 是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的 中性能 。 12. 物质基子的左旋能与右旋能是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的自旋能。 证明 : 由《粒子物理学》证实,一切粒子都有两种相反的自旋方向, 揭示出 :自旋方向不同的物质基子内部的自旋能对实物基子的 旋转推力方向不同 , 左旋能 推动实物基子沿顺时针方向旋转, 右旋能 推动实物基子沿逆时针方向旋转, 作用力属性具有方向对立性 。 根据泡利不相容原理“原子中不能容纳运动状态完全相同的电子”揭示出: 同种自旋能相互排斥 ,两种特性相反的自旋能则具有相对同体( 弱碰撞结合态 )相容共存性( 但在粒子宏观运动能间的斥力作用下,相互结合的物质基子同样不会黏结成无间隙的整体 )。这 与同性相斥,异性相吸规则相吻合 。证明 左旋能 与 右旋能 是特性相反的自旋能。 左旋能与右旋能的同一性是 :对实物基子的作用力方向呈圆周运动变化态,具有隔离态相对同体相容共存性。 因此:物质基子的 左旋能 与 右旋能 是根据《法则》层次递分性构建的两种 自旋能。 13. 物质基子的 振动能 和 线性能 是《法则》层次递分性构建的两种特性对立的宏观运动能。 证明: 上文已经证明了物质基子的振动能和线性能同属宏观运动能,不再重复论证。 振动能 和 线性能 的对立特性是 :①. 线性能 对实物基子的推动力方向具有不变性;振动能对实物基子的推动力方向呈振幅不变的周期性变化,振动方向与线性作用力方向垂直。 ②.根据不同能量光波的传播速度都等于光速c 揭示出 : 线性能 对实物基子的线性推力是常量,与外界物质碰撞不发生能量转移性相互作用;但是,根据基子波的状态能量与振动频率大小成线性正比关系 揭示出 : 物质基子 的振动能量有可变性 ,与外界物质碰撞会发生能量转移。 振动能 和 线性能 的同一性是 :具有同生同存性,没有相互转换性;对实物基子的两种推力可相互耦合,共同推动实物基子做 简谐波动态运动 。 由此可证: 振动能 和 线性能 是根据《法则》层次递分性构建的两种特性对立的宏观运动能。 综上所论:惯性力是中性能对同体同存实物体的推动力,特性不同的中性能对实物体的推动力方向不同。 虽然 能量 是标量,但中性能的物理属性 — 作用力是矢量 。 ( 注: 非基子物质体的自转能、振动能和线性能是非本原性的,是物质基子在相互结合过程中,或与外界物质体的相互作用中形成的。不存在上述特征。论证见下文 )。
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《宇宙物质结构运行论》之 对自然对立统一法则论证提要的证明
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第三节 对《自然对立统一法则》论证提要的证明 1. 一切物质体都由物质基子组成 。 证明 : 根据 《 粒子物理 的研究结果表明, 构成物质世界的最基本的粒子有 12 种 ,包括了 6 种 夸克 (上、下、奇、粲、底、顶、每种夸克有三种色,还有以上所述夸克的反夸克), 3 种带电 轻子 (电子、 μ 子和 τ 子)和 3 种中微子(电子中微 子, μ 中微子和 τ 中微子) 》( 摘自百科名片:中微子 )可知: 《粒子物理学》证实了物质体由 物质基子组成 。 由《粒子物理学》证实:一切宏观物质体都由原子组成,原子由原子核和绕核运转的负电子组成,原子核由质子和中子组成。 根据 《 1967 年初,美国斯坦福大学20GeV的电子直线加速器建成(右图),随着能量增大,实现了高能电子的“深度非弹性散射”,出现了新现象。由于质子的直径约为10 -13 厘米 ,高能电子正好可探测到质子内部,因此被称为电子-质子的深度非弹性散射。实验发现,质子内有无数点电荷,且基本上是自由运动的。》(摘自百科名片:粒子物理。 高能所科技处制作 资料来自高能所杜东生、李金等人的科普报告、… ) 揭示出 : 质子由许多更小的粒子组成 。 根据 《 莫斯科2010年2月14日电(记者:董映璧):一个由俄罗斯、比利时和德国科学家组成的国际科研小组,首次在实验中观察到了中子衰变的新方式——放射β(beta)衰变,即一个自由中子衰变成质子、电子、反中微子和光子。有关专家指出,该科研成果对粒子物理的研究有重要意义 》 揭示出 : 质子、电子、反中微子和光子是中子的组分 ,换句话说:中子由质子、电子、反中微子和光子组成。该实验展示出:电子、反中微子和光子具有不可再分割性。 根据 恒星内部核反应释放出大量的中微子和负电子 揭示出 :中微子和负电子是组成恒星核反应层物质的基本粒子; 根据《粒子物理学》证实 :τ子和μ子的衰变产物都是一个负电子和一对中微子。同样 揭示出 :负电子、光子和中微子具有不可再分割性。 虽然有中国科学家提出“层子”论,但在理论上,无论“层子”多么小,都必须相互结合才能够逐代演绎成质子、中子和原子,所以: 宇宙中必然存在不可再分割的刚性物质基子 。 因为:“无限可分”是数学概念,不等于物质体一定无限可分,所以:只要物质粒子是任何自然力都砸不碎,压不烂的刚性粒子,就必然是物质基子。 无限可分的“层子”论不成立 。 经下小节论证有:负电子、光子和中微子都是不可再分割的物质粒子,所以,负电子、光子和中微子就是组成物质粒子的物质基子。 综上可证: 一切物质体都由物质基子组成 。 2. γ 光子和中微子是中性物质基子,正、负电子是衍生电性物质基子 。 现代物理学认为:正、负电子碰撞会产生物质湮灭,释放出2个γ光子。由此否认了γ光子是构成宏观物质粒子的中性物质基子,否认了物质守恒定律。 这种理论是错误理论 。 证明 : 根据 康普顿效应 《 康普顿效应 : 当入射光子能量逐渐增大到 1MeV 时 , γ射线同物质相互作用逐渐由光电效应过渡到康普顿效 应。 康普顿效应是γ光子同电子之间的散射。入射γ光子把一部分能量传递给电子,光子本身能量减少并向不同的方向散射,散射效应中获得能量的电子叫反冲电子(图 1 )。能够发生散射效应的电子既可以是自由电子,也可以是束缚于原子之中的电子。… γ射线同物质的相互作用》(摘自中国百科网) 康普顿 189 2 ~1962 》 揭示出: γ 光子和负电子都是刚性物质粒子 。 理由是 :只有刚性粒子间的非弹性碰撞,才能产生光子与负电子双方被弹射出去的康普顿效应现象。 根据 电子偶效应 《 电子偶效应是 γ 光子同物质的第三个重要的相互作用 ,入射光子同原子核电场或电子电场相互作用都可以产生电子偶效应 , 发生这个效应的阈能是 1.02MeV 。在电子偶效应中,入射光子转化为一个正电子和一个负电子 , 它们的动能是入射光子能量同 1.02MeV 之差。 》(摘自中国百科网:γ射线同物质的相互作用) 揭示出 : 电子是 γ 光子吸收定量电性转化成的 衍生电性粒子 , γ 光子是电子内的组分 。 因为:电性是电能的物理属性,没有粒子性,所以, 电子偶效应 揭示出 : 电子的粒子性是由内部 γ 光子的粒子性决定的 。 因为: γ 光子在单性电场中吸收了定量电性后,使 1.02MeV 的中性运动能量的“能性”发生了转变, 1.02MeV 的中性能转化成了 1.02MeV 的电能, 所以, 电子偶效应 揭示出 : 正、负电子的 电荷能量相等 ,一个电荷 e 的能量 E e = 1.02MeV 。 由此可证: 光子是电子的组分 。 因为负电子是组成原子的电性物质粒子,所以光子必然是组成物质体的粒子。 根据 电子偶效应揭示出 : 正、负电子碰撞反应 与 电子偶效是互逆 反应 。 正、负电子碰撞 必然会发生 正电能与负电能的电性中和反应 ,两种电能同时转化成中性运动能,正、负电子会同时还原成 γ 光子, 2 个 γ 光子的宏观运动能量分别比原正、负电子的宏观运动能量大 1.02MeV 。 因为 正、负电子碰撞反应 产生的 单位面积爆炸力 是宇宙中最大的自然力 , 揭示出 : 光子是 任何自然力都砸不碎的 中性物质基子 ,所以,由 γ 光子吸取定量电性后衍生的 正、负电子必然是衍生电性物质基子 。 由此可见: 正、负电子“湮灭”的本质是正、负电子的电性湮灭,而不是物质基本粒子湮灭 。因为物理学否认了 γ 光子是组成物质的基本粒子,所以才得出:“正、负电子碰撞会同时湮灭”的 错误 论断 。 物理实验证实: 一切粒子衰变都会产生中微子 ,宇宙中充满了中微子。由此 揭示出 :中微子是组成物质粒子的中性物质基子。经 物理学证实 :“微波背景辐射”是物质大爆炸时期产生的残留物── 中微子波 ,因此, 中微子是任何自然力都不能使之再分割的中性物质基子 。 由此可证 : γ 光子和中微子是中性物质基子,正、负电子是衍生电性物质基子 。 3. 中性物质基子由实物基子与中性能两种不可分割的组分组成 。 证明分四个子命题论证 。 (1) 相互结合的物质基子间既有引力又有斥力 。 证明 : 根据原子核由带正电性的质子与中性粒子—中子组成,核子间的结合呈自旋振动态 揭示出 : 核子间既 有引力又有斥力 。原因是:如果没有引力,核子就失去了相互结合的必要条件,如果没有斥力,核子就会在引力作用下黏结成无间隙的整体,核子就不可能自旋,只有在引力与斥力共同作用下,才能使核子间实现引、斥力动态平衡,使核子间形成自旋振动态结合,所以:原子核内部的核子间既有引力又有斥力。 既然一切物质体都由物质基子组成,那么中性物质基子必然是物质体内不可缺少的组分。 客观证据 是:  . “一个自由中子衰变成质子、电子、反中微子和光子”, 反中微子和光子都是中性物质基子。 ‚ . 根据 《 1936 年, C.D. 安德森和 S.H. 尼德迈耶在实验上确认了一种新粒子,其质量是电子质量的 207 倍,这就是后来被称为μ子的粒子。μ子是不稳定的粒子 , 它会衰变成电子、一个中微子和一个反中微子,μ子的平均寿命为 2 × 10 -6 秒 》( 摘自百科名片:粒子物理学 ) 和 《 科学家发现 τ 子中微子存在的直接证据 》 ( 摘文见第二部分 . 第二节 《 对物质基子的鉴别》 ) 揭示出 : τ子 和 μ子 的衰变产物都有一对中微子 , 中性物质基子在微观粒子内部是成对结合的 。 既然一切物质体都由物质基子组成,所以,不论粒子有多少代,第一代微观粒子必然是由物质基子组成。因为引力是物质基子相互组结合的必要条件,所以, 物质基子间必然存在引力 。 根据 《 由于这些 不可再分的基本粒子可以认为是真正的点粒子, 因此 自旋 与质量、 电量一样, 是基本粒子的 内禀性质 。 》 (摘自百度文库:自旋) 揭示出 :物质体内的 基本粒子都有稳定的自旋 ( 注 :质量、电量是物理量,不是内禀性质 ) 。 因为:自旋是运动形态,所以,由物质体内部物质基子的自旋 揭示出 : 相互结合的物质基子间不但有引力 ,而且存在与引力对抗的近程斥力 。这与原子核内部核子间既有引力又有斥力的相互作用规律是一致的。 由此证明了:在客观存在的大粒子内部, 相互结合的物质基子间必须既有引力又有斥力 。 ( 2 ) 只有一种组分的物质基子不能够相互结合成与客观存在相符的大粒子 。 证明 : 因为 :只有一种组分的同种物质基子间不可能同时具有两种特性相反的作用力属性( 引力属性和斥力属性 ),换句话说,只有一种组分的同种物质基子间要么具有引力属性,要么具有斥力属性,所以:只有一种组分的同种物质基子间不具备既有引力又有斥力的条件,因此:只有一种组分的同种物质基子不能够相互结合成与客观存在相符的大粒子。 根据物理实验可知:同性电相斥,异性电相吸;磁场同性磁极相斥,异性磁极相吸; 揭示出 : 客观存在事物间存在同性相斥,异性相吸的普适规律 。因此,只有一种组分的同种物质基子间不可能相互结合成大粒子。 那么,如果有两种特性不同的物质基子,每种物质基子都只有一种组分,相互间能否结合成与客观存在相符的大粒子呢? 假设 :宇宙中存在 A 型和 B 型两种特性不同的中性物质基子,根据同性相斥,异性相吸原理相互结合。则: A 与 A 或 B 与 B 都不能相互结合。 因为: A 与 B 都只有一种组分,所以: A 与 B 不具备既有引力又有斥力的条件。 因此: A 与 B 只有在引力作用下黏结成无间隙的整体 AB ,在 AB 内, A 与 B 均无法自旋。 同理:若干个 AB 间相互结合的大粒子内部,虽然每个 A 周围可以黏结若干个 B ,每个 B 周围可以黏结若干个 A ,但是, A 与 B 均无法自旋,因此: AB 与 客观存在的粒子相悖,不成立! 由此可证: 只有一种组分的物质基子不能够相互结合成与客观存在相符的大粒 子,反过来就证明了:中性物质基子内部至少有两种不可能分割的组分。 (3 ) 中性物质基子由 实物基子 与中性 运动能 两种不可分割的组分组成 。 证明 : 因为物质基子是无变形性的刚性粒子,所以:物质基子内一定存在无变形性的刚性实体组分— 实物基子 。 因为由《物理学》证实:一切物质体都运动着,宇宙中没有绝对静止的物质体, 揭示出 :一切物质体内都蕴含有运动能量,所以:中性物质基子内蕴含有运动能量。 客观证据 是:由《粒子物理学》证实: “3k微波背景辐射”是 “宇宙大爆炸”残留物质: 含中性能量最低的中微子波 。 因为: 能量 是 由“ 能 ”和“ 量 ”两种概念建立的 物理量 , 物理量是 对客观存在事物的某种 物理属性 的 度量 ,所以: 能量 是对物质体内的客观存在事物—“能”多少的度量 ,因此,“ 能 ”与“能量”切不能混为一谈。 根据中性物质基子内蕴含有运动能量 揭示出 :中性物质基子内蕴含有推动 实物基子 运动的 运动能 , 运动能 是客观存在的 虚事物 。是中性物质基子内的 虚事物组分 。 因为:宇宙中没有绝对静止的物体, 揭示出 : 宇宙中没有不含 运动能的物体,运动能与实物基子具有不可分割性 ,所以: 中性物质基子 内部存在不可分割的 两种实、虚对应对立组分 : 实物基子 与 内禀性 运动能 。 因为,相对于电能来说,运动能是中性能,且根据下文论证:由《自然对立统一法则》的层次递分性规范构建的 运动能 有多种特性不同的形态,所以,把一切 运动能 统称为 中性能 。 综上所证:中性物质基子由 实物基子 与 中性能 两种不可分割的组分组成 。 (4) 中性能对实物基子具有作用力属性,实物基子没有作用力属性 。 证明: 因为:一切物质体的运动都是由作用力推动的, 作用力 是 客观存在事物具有的 一种物理属性 ( 注: 广义相对论 用空间、时间弯曲说取代引力的假设不成立。论证见附一章 ),所以, 物质体的惯性运动是由物质体内部某种组分的推动力属性产生的 。 因为:刚性 实物基子 和 中性能 是两种特性相反的组分,所以,两种组分中只有一种组分具有作用力属性。 因为,同一物质体内的实物基子数是常数,但根据牛顿运动力学:运动能量E=mV 2 /2可知,同一物质体蕴含的能量越多,运动速度越快,所以, 物质体的运动是由内部中性能推动的 。 客观证据 是:光波内光子蕴含的能量越高,振动频率越大,本质是光子的振动频率大小与蕴含的振动能量成正比例( 详证见下文 )。 由此可证 :中性能对实物体具有作用力属性,实物基子没有作用力属性 。那么,中性能与实物基子组成的物质基子能否相互结合成与客观存在相符的大粒子呢? 论证如下 : 假设:中微子内的刚性 实物基子 没有作用力属性,中性能对外界实物基子有与距离无关的拉引力属性;中性能间具有短程斥力效应( 该假设是根据同性相斥、异性相吸原理设定的;斥力短程性论证见下文 ),感生斥力的临界距离是d 。 则:当两个中微子间的距离大于d时,中性能都会拉引对方的实物基子,使两个中微子相互靠近;但当距离小于d时,中性能间的斥力就会把两个中微子推开;当间距再次大于d时,斥力消失,引力又会使两个中微子相互靠近,间距缩小,中性能间的斥力增加…因此: 两个中微子 必然会在 远程引力与近程斥力的耦合作用下实现动态平衡 ,形成振动态接合,从而既保证两个中性物质基子能够相互结合,又不影响基子的自旋( 自旋能是物质基子蕴含的内禀属性能之一 )。 由此可见: 该假设与客观事实相吻合 。从而证实了:中性物质基子内存在 实物基子 与中性能两种组分,中性能对实物基子具有作用力属性,实物基子没有作用力属性。 4. 中性能对同体同存实物基子有惯性推力属性。 证明: 根据《粒子物理学》证实:光波具有波粒二象性。 揭示出 :光波是光子运动的轨迹,光子蕴含的中性能推动光子产生的运动是 简谐波 状运动。因为 推动力产生于光子内部 ,所以, 推动力是光子蕴含的中性能对实物基子产生的推动力— 惯性力 。 根据牛顿惯性定律:“ 一切物体在没有受外力作用时总保持匀速直线运动状态或静止状态 ” 揭示出 : 惯性力 (内力)推动物质体产生的运动是匀速运动 。 5. 根据光具有波粒二象性揭示出:物质基子内部存在两种推力属性不同的中性能。 根据向地面斜掷一个弹性球的实验显示:弹性球的运动轨迹是与光波类似曲线,弹性球的运动原理是:当向地面斜向投掷弹性球时,弹性球获得了向前运动的线性推力和向下运动的作用力,弹性球接触地面时受到了向上的反弹力,此后又受到了地球的引力;因为反弹力方向与引力方向相反,二者的耦合力就是作用在弹性球上的 振动力 ,所以, 弹性球向前运动是由线性推力与振动力耦合作用产生的运动形态 — 波动态。 因此,根据光具有波粒二象性 揭示出 : 光波是光子受到内部两种惯性推力的耦合作用产生的运动形态。 因为,同一种中性能对同体同存实物基子不可能产生两种绝然不同的推力: 线性推力 与 振动力 ,所以,物质基子—光子内部必然蕴含有两种特性不同的中性能: 线性运动能 与 振动能 ; 线性运动能 推动光子沿直线方向运动, 振动能 推动光子沿垂直于直线运动方向做呈周期性变化的振动,光子在 直线推力与振动推力的耦合作用 下产生的运动轨迹就是 简谐波 。 由此可见, 物质 基子内部存在两种推力属性不同的中性能: 线性运动能 和 振动能 。 因为直线运动和振动都会 使光子产生宏观位移 ,所以, 线性运动能 和 振动能 统称 宏观运动能。 因为,光的传播速度不变,所以 揭示出 :物质基子内部的 线性运动能 是内禀属性能,内禀属性能量是 常数 。因为传播速度不变光波可有不同的振动频率,所以 揭示出 : 光的传播速度c是一切物质波的传播速度极限 ! 根据物理观测证实,光波的振幅是常量,这是由 振动能 周期性变化的振动属性决定的。 附件: 对光传播速度不变,波长随振动频率变化的解析 。 既然光波是光子内部的线性能与振动能对实物基子的线性推力与振动推力耦合产生的简谐运动波,那么,如何解释:光传播速度不变,波长随振动频率变化呢? 原因是 :因为光子蕴含的自旋能量和线性能量都是常量,所以: 光子 在与外界相互作用中,与外界物质粒子发生能量交换的中性能是振动能量 。换句话说:当光子失去(或获得)能量时,失去(或获得)的能量是振动能量;因为物质基子的振幅不变,所以,当光子蕴含的振动能量减小时,推动实物基子产生的匀速振动速度减小,从波谷到波峰的时间延长,振动频率减小。由于线性能量是常量,推动实物基子产生的匀速直线运动速度不变,因此,光的波长拉长。 相反,当物质基子在与外界相互作用中获得能量时,获得的能量转换成了振动能量增量,作用在实物基子上的振动力增大,振动速度加快,实物基子从波谷到波峰的时间缩短。因此,波长缩短,振动频率随之增大。这就是光的波长随振动频率变化的本质。 因为,光子蕴含的能量等于光子蕴含的自旋能量、线性能量与振动能量之和,自旋能量、线性能量是常量,所以光子展示的能量与光子的振动能量成正比, 这就是为什么光子的能量与振动频率成正比,与光传播速度无关的本质! 因为:光波是光子沿简谐波曲线运动的轨迹,所以: 光子的实际运动速度超光速 ,振动能量越大,光子的实际运动速度越大。 根据“微波ˋ背景ˊ辐射”是3k黑体辐射, 揭示出 :光子的振动频率不会降到0, 物质 基子内部的振动能不会湮灭 , 物质 基子 同样蕴含有 不可的湮灭的内 禀属性振动能量。 综上所证: 中性能对同体同存实物基子有惯性推力属性 。 待续。
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《宇宙物质结构运行论》之 对《自然对立统一法则》的论证提要
LZC456 2015-1-21 01:22
第二节 对《自然对立统一法则》的论证 提要 1. 运动 实物质体 与 静止 虚空间 是根据 《法则》规范 构建的 本原性同生同存对应对立事物 ,具有无生无灭性,不具有相互转化性 。 虚空间 制约着 实物质体 间相互作用力的大小变化和结构形态变化。 《 宇宙 》 是运动 实物质体 与静止 虚空间 的对立统一体系。 具有无生无灭性。 2. 根据 《法则》规范 构建的物质是客观存在的实 事物: 实物基子 与虚事物: 虚质能 组成。 实物基子 没有 层次递分性, 虚质能 具有有限 层次递分性。 根据 能性 不同, 虚质能 分为 中性运动能 ( 简称:中性能 ) 和 电性能 ( 简称: 电能 ) ,两种 能性 不具有必然的同体同生性,但是具有同体相容共存性,所以, 中性能 和 电能 具有相互有限( 能性 )转化性 。 3. 《法则》规范构建的 中性能 与 实物基子 是 具有 本原性同生同存性 的对应对立事物,对立统一体是 物质基本粒子 ( 简称: 物质基子 ),具有无生无灭性,不具有相互转化性 。 中性能 对 实物基子 具有 作用力属性 ,是主宰 实物基子 运动变化的 虚质 。 电 能 与 实 物基子 没有同生性 , 对 实物基子 没有作用力属性,不是对应对立事物, 电 能 需要借助与 中性能 的 同体相容共存性才能与 实 物基子 共存。 电 能 可以改变 物质基子 的物性。 4. 根据 《法则》规范 的层次递分性, 电能 分为 正电(性)能 和 负电(性)能 , 正、负电能 是非同体同生同存的,但 具有 隔离态异体相容共存性 的两种特性对立的虚事物, 具有接触同时转化性 : 正、负电能接触会同时等量转化为中性运动能。 5. 《法则》规范 中性能 对 实 物基子 的 作用力属性 具有 层次递分性: 中性物质基子蕴含的 中性能 递分为 自旋能 与 宏观运动能 ,二者是 本原性同生同存 对应对立虚事物,具有无生无灭性,不具有相互转化性 。 自旋能 对实物基子的惯性推动力是 旋转力 ,物质基子不发生 宏观位移 ; 自旋能量 是常量。 宏观运动能 推动 实物基子 的运动会产生 宏观位移 。 同理:中性物质基子蕴含的 宏观运动能 递分为 振动能 与 线性运动能 。 线性运动能 对实物基子的惯性推动力方向是不变的直线方向, 振动能 对实物基子的惯性推动力方向与线性方向垂直,呈周期变化振动态。 中性物质基子 蕴含的 振动能 与 线性运动能 是 本原性同生同存 对应对立虚事物,具有无生无灭性,不具有相互转化性 。 根据 自旋能 对 实物基子 的 旋转推力 方向不同 , 自旋能 递分为 左旋能 和 右旋能 ,两种 自旋能 是非同体同存对应对立虚事物,具有隔离态 相对同体相容共存性 。 6. 《法则》规范 构建的 中性能 对 内、外两种 实物基子 的 作用力属性 不同: 中性能对 同体同存 实物基子 具有 推动力属性 ( 惯性力 属性,内力 ),推动 实物体 做 匀速惯性运动。 中性能对 外界实物基子 具有与距离无关的 拉动力属性 ( 引力 属性,外力 ),引力通过中性能对外界实物基子感生的引力场实现, 具有超距性 ;引力拉动外界实物基子做 匀加速运动 。 惯性力 是驱使同体同存物质基子远离外界引力的对抗力,在物质体间相互作用中展示为与外界引力对抗的斥力。 隔离态相互作用物质体的 中性能 间具有 短程斥力属性 。虽然 电能 对 实物基子 没有作用力属性,但隔离态相互作用的电能间具有作用力属性:同性电能相斥,异性电能相吸。 7. 虚质能的 作用力属性可与外界对应事物间 感生作用力场 :  . 中性能 对 外界实物基子可感生 无限 引力场 ( 注: 惯性力是内力,不存在 作用力场 ),异体中性能间可感生 短程斥力场 。 ‚ . 电能间可感生无限电性作用力场:同种电性场相斥,异种电性场相融。作用力传递是通过感生作用力场相互作用实现的,不需要媒介子传递。 异性电能相吸的本质是:异种电性场相融,两种电性会在感生电场中产生等量 中和效应 , 共同转化成 对带电体内实物基子产生引力的 中性引力场 。 ƒ . 一切物质体内都蕴含有 隔离态异体相容共存 的正、负两种电性基子,电性基子蕴含有电能,物质体对外界带电体是否感生作用力场由内部正、负两种电能量的代数和决定, 本质是 :两种电能的电性在电性场中等量中和,转化成了内部异性电粒子间的引力,只有富余电性才能对外界电性粒子感生电性作用力场。 8. 中性物质基子— γ光子 在 单性电场 中可吸取电场内的电性,电性可使 γ光子内1.02 MeV 的振动能量转化为γ光子的静态电能量 ,电能的电性使 γ光子的物性发生改变,γ光子转化成了电子。 因此, 正电子和负电子是衍生物质基子 ,是 只能异体相容共存性 的对应对立事物, 正、负电子 碰撞会产生 电性中和反应 ,电子蕴含的 电能 会 同时转化 为 中性能 ,两种 电子 会 同时转化 为 中性物质基子— γ光子 。 9 《法则》 构建有两种特性对立的 衍生作用力场 : 磁场 和 电磁场 。 磁场 是中性旋转能与 电能 相互耦合 衍生 的新型 作用力场 ,两种对应对立的 磁极 同生同存于一体,具有同生同亡性 ;不同磁场的 磁极 相互作用力遵守同性相斥,异性相吸规则。 磁场域 具有无限性和相对静止性。 电磁场 是 电能 强弱变化( 运动的另一种型态 ) 衍生 的 磁场 和 磁场 强弱变化衍生 电场 交替变换的运动作用力场。 电磁场域 具有有限性和运动性。 10 《法则》构建有 两种特性对应对立 的物质体相互作用形态: 隔离态 和 碰撞态 。 两种 相互作用形态 产生的作用力效应是对立的。 隔离态 相互作用的物质体间没有能量转移;但在与外界引力对抗中,物质体自身蕴含的宏观线性能对实物体的作用力形态( 转动态和直线运动态 )可发生相应转化; 碰撞态 相互作用的物质体间则必然会产生能量转移。 11 《法则》 构建有 两种特性对应对立的 物质体 结构形态 : 隔离式异体结合态 和 相对同体弱碰撞结合态 。隔离式异体结合态是“粒子核─绕子”结构态( 绕子围绕粒子核运转 ,简称“核─绕”态 );相对同体弱碰撞态是原子核结构态( 简称:核结构态 )。不同结构态的物质体间作用力效应强度不同( 引力公式不同 )。 12. 非基子型物质体 蕴含的宏观运动能是子级粒子宏观运动能融合后演化而来,同样有两种形态: 自转能和线性能 。因为 非基子型物质体 的 自转能 不是内 禀 属性能,所以 非基子型物质体 的 自转能量和线性能量 同属宏观运动能,在与外界物质体的相互作用中 可互相转换调节 。 13 《法则》 构建有两类特性对应对立的 物质体 : 非生命物 和 生命物 。 非生命物 和 生命物 是非同生、可相容共存的 对应对立 事物,具有相互转化性。 生命物是 物质体 与 意识 同存的衍生对立统一体, 意识 是生命物的灵魂和主宰。 非生命物没有意识 。 14 《法则》规范 构建的 物质 基子具有成 对性 , 物质 基子对 是 正、反物质基子对 : 正、反中微子; 正电子和负电子。 不同能量级的正、反物质基子相容共存于每一个物质体内。 没有非基子形态的 正、反粒子 。 15 《自然对立统一法则》和《真实宇宙》是最高层面的虚、实对应对立事物 ,具有不可分割的同生同存性和无限永恒性。 《法则》 是规范构建 客观存在事物 及其 物理属性 和相互作用 运行规律 的根本 准则 。 对应对立事物或对应对立属性比比皆是:有光明必有黑暗;有爆炸必有坍塌;有膨胀必有收缩;物像与镜像;有限与无限; 生命物 有雌雄之分,人有男女之别;人性有善恶之分,气候有冷热之别;政治与经济,理论与实践,压迫与反抗…不胜枚举。 综上所述: 宇宙中的一切客观存在事物都必然存在与其特性对应对立的事物 。因为宇宙与《法则》是最高层面的对应对立事物,所以 不存在超脱于《自然对立统一法则》之外的事物 。
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<宇宙物质结构运行论>之《自然对立统一法则》的内函。
LZC456 2015-1-20 17:48
第一部分 . 《宇运论 总纲 》 第一章 . 《自然对立统一法则》是规范宇宙物质组成结构和运行的根本法则 第一节 . 《自然对立统一法则》的内函。 1. 一切客观存在事物都必然存在与其特性对应对立的事物 ,特性对应对立事物必然具有 同一性 (或统一性);具有同一性的对应对立事物必然存在 统一体 或统一体系;特性对应对立事物可有 有限 层次递分性 。 2. 同一性分为两类 : 同生同存性 和非相互依存的 相容共存性 。 同生同存性 又分为 本原性 同生同存 和 衍生性 同生同存 :本原性同生同存对应对立事物具有无生无灭性,不具有相互转化性; 衍生性 同生同存对立事物 具有 同生 同亡性 。 相容共存性又分为 同体相容共存性 和 隔离态异体相容共存性 。 同体相容共存性 的对应对立事物在特定条件下 可相互转化 ; 隔离态异体共存 的 对应对立事物 具有 接触性同时转化性 ,共同转化为上一层面的对立事物。 3. 由虚、实两种对应对立事物组成的统一体或统一体系,都有 虚事物 主宰或制约 实事物 运动变化的特性。在隔离态异体相互作用中,两物质体内同层次的对应事物组分间遵守 同性相斥、异性相吸规则 。 4. 凡是有组成结构的物质体,其物理特性遵守由《 量变引发质变 》的普适规律。 5. 物理属性“力” 和 自然属性“时” 是客观存在的两种 特性对立的属性 。 上述 对立统一准则 是根据客观存在事实归纳总结的结晶,建立在纯自然科学基础之上, 是规范构建宇宙客观存在事物及其相互作用属性的根本法则,所以称为 《 自然对立统一法则》 。与哲学 《辩论唯物论》 中的对立统一基本概念虽有相似之处,但存在本质区别: 《辩论唯物论》 中的对立双方是矛盾,具有相互排斥的绝对斗争性;统一是暫时的,有条件性:《 对立面的统一 ( 一致、统一、均势 ) 是有条件的、暂时的、易逝的、相对的。相互排斥的对立面的斗争则是绝对的,正如发展、运动是绝对的一样 ” (《列宁选集》第 2 卷,第 712 页) 》。 《 自然对立统一法则》 规范的对应对立事物是 绝对统一的 ,对应对立事物双方不是排斥,对立只是特性相反。
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<宇宙物质结构运行论>之<现代物理学理论与<宇运论》的观点对照
LZC456 2015-1-20 17:42
现代物理学理论与《宇运论》对宇宙物质组成结构及其运行观的本质区别表 1. 有 无 统 领全 局 的理 论 纲 领? 现代物理学理论无统 领全 局 的理论纲领。《广义相对论》既是虚构理论,也不能统领全局。 《自然 对立统一法则 》是规范宇宙物质组成结构运行规律的完整 准则体系 , 是统领《宇宙物质结构运行论》全局的总纲。 2. 对宇宙的定义。 现代物理学理论 》观点: 宇宙( Universe )是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。是一切 空间和时间 的综合。 《宇运论》观点: 宇宙 是 有形运动物质体与无形静止虚空间同生同存的对立统一体系。时间、能量都是物理量,不是客观事物,不能作为构建宇宙的元素。 虚质能 是物质的虚组分,有运动物质体存在,就隐含着能量的存在。 3 宇 宙 起 源与宇 宙 特 征。 现代物理学理论 》观点: 宇宙起源于能量 (或物质奇点)大爆炸,有时间起点,宇宙物质空间有形有限。 存在 问题 :不知道 大爆炸产生的“宇宙”只是宇宙中的一个 天球 。不 能解释爆炸源是如何起源的;不能解释爆炸原理;不能正确演化原子、星球、类星体、星系和黑洞的形成机制;不能破解 本宇宙( 天球 ) 内部星系结构运行规律。 《宇运论》观点: 本宇宙 是宇宙中的一个 天球 , 起源于 高速旋转 黑洞大爆炸 。黑洞爆炸后,表层常规物质演化成了氢原子 和 氘、氚核粒子 ;黑洞本体变成了大小不等的黑洞块。 星云是爆炸产生的黑洞微粒主要席卷氢原子组成的氢云团; 类木星和恒星 是由轻量级黑洞小块席卷 氘、氚核粒子 和 氢云团 组成; 恒星系 是早期 恒星云团 席卷沿途 类木星云团 演化而成; 螺旋星系 是 中量级黑洞块 席卷恒星系、矮星系组成; 超星系团 是 重量级黑洞块 席卷 星系群、团 组成。 类星体 行成机制见本表。 真实宇宙 中有无穷多个天球 , 物质空间 无限,既没有时间起点,也没有终点,具有无限永恒鲜活性。本天球与1.6×10 53 kg级黑洞是自体性生死轮回、相互转化的对应事物。 天球在自体生死轮回中获得永生 ! 4. 物 质 定 义. 科学界对物质没有明确定义。部分科学家根据广义相对论认为:物质属于能量。《粒子物理学》认为:一切物质都由基本粒子组成。 《宇运论》观点: 物质是由基本粒子组成的物质体体系。 物质定义 : 实物基子 与 虚质能 组成的对立统一体体系,是与空间同生同存的对应对立事物。(基本粒子简称:基子) 5. 对基本粒子的 认 识 《现代物理学理论 》观点: 基本粒子是不可再分割的粒子,是组成一切物质体的基元。基本粒子的种类很多,但最基本的粒子有12种(6种夸克、3种轻子和3种中微子)。 存在问题 :没有严格按照基本粒子定义区分基本粒子,把观测到的随生随灭粒子视为基本粒子,从而忽略了对基本粒子如何构建成三代微观粒子的研究。否认 光子是构成物质的基子 。 《宇运论》观点: 物质基子定义 : 实物基子 与 虚质能 组成的对立统一体。中性能是物质基子的虚质组分。 实物基子 有物无质, 虚质能 有质无物 。宇宙中有三对自旋方向相反的物质基子:中微子对和正、负电子对。中微子是 原生物质基子 ,电子是中微子吸收定量电性后转化成的 衍生电性基子 。光子=中微子 。 6. 对 “能”、 能量的定义与 分类。 《现代物理学理论 》观点: 能量的定义 : 运动的量化转换,简称 “ 能 ” 。 能量有两种:动能和引力能,认为宇 宙 中存在 正能量 和 暗能量 。 存在问题 :不知道 “能”是物质内的虚质组分,能量是物理量。对“能”的多样性及其不同能性的本质特征缺乏认识。 《宇运论》观点. 能量 的定义 :量度物质体蕴含 虚质能 多少的物理量。 虚质能 的定义 :物质体内主宰物质体性质或存在状态变化的 虚质组分 。 根据对立统一事物的层次递分性: 虚质能 有 中性运动能 和 电能 之分;中性能分为 自旋能 与 宏观运动能 ; 宏观运动能 分 振动能 与 线性能 ;电能分 正、负电能 。 暗能量是暗物质-黑洞的虚质组分 。 7. 对 虚质能 特性的认识。 《现代物理学理论 》观点: 因把“能”与能量混为一谈,所以对“能”的特性缺乏研究,只能从表观现象认识“能”。因此,不知“能”对实物基子具有作用力的物理属性,不同能性的作用力特性有别,所以不能破解产生作用力的原因;不能解释惯性运动本质;不能解释物质基子、粒子为何会自旋?为什么光具有波粒二象性?等系列问题,不能揭示出“能”、能量、力与 质量 间的内在关系。 《宇运论》观点: 中性能 对实物基子有作用力属性 :对同体同存实物基子有 推动力属性 ,对外界实物基子有与距离无关的 引力属性 ;相互隔离的 中性能 之间有短程 斥力效应 ;不同 中性能 对实物基子或实物体的推动力特性不同。 电能对中性物质基子没有作用力属性 , 只能改变物质基子的物性 。相互隔离的电能之间可感生电性作用力场,同性场相斥,异性场相容,异种电性相容中和后可转化为中性作用力场。 电能与旋转中性能耦合可衍生磁性作用力场 。不同 虚质能 的作用力属性也不同。 8. 对“力”的定义及产生力的原理、分类和力的传递原理的认识。 《现代物理学理论 》: 只有 引力定义。认为宏观宇宙中存在万有引力,电力、磁力,弱相互作用力和 强力 。但不清楚力的成因及其相互作用原理。认为作用力是通过媒介子传递的。否认惯性力的存在。 《广义相对论》不承认引力,认为引力场是 时空弯曲 的展示;对惯性力缺乏认识 。 存在问题 :认为 运动 是最基本的属性,从而混淆了 运动概念 的本质: 运动 是物质体的一种存在状态。因此,既不知道“力”才是“能”的物理属性,是物质体运动变化的本因;也不能揭示出一切物质体的运动规律都是由作用力间的相互作用决定的本质。 《宇运论》观点: 物质体的运动都是由作用力推动或拉动的 。 作用力 定义 : 虚质能 驱使实物体产生运动变化的 物理属性 。相互作用物质体间只有引力和斥力。 引力和斥力是掌控一切物质体组合运行规律的权杖 。 不同能性对内、外实物体的作用力特性不同。根据“能”的层次递分性,作用力可分为:中性力、电性力和衍生磁场作用力,每种力都有引力与斥力之分。 中性能对同体同存实物体 的驱动力是 惯性推力 ,产生的运动是 匀速惯性运动 : 自旋能 对实物基子产生的是 旋转推力 ; 振动能 对实物基子产生的是方向呈周期变化的 振动力 ; 线性运动能 对产生的是方向不变的 直线性推力 。 中性能对 外界实物基子 的驱动力是 拉引力,是 使物质体产生 加速运动的外力 。 惯性力是内力,是对抗外界引力的斥力 。 时空弯曲论 是虚构理论,不成立。 作用力不需要媒介子传递,引力 是通过 中性能对 外界实物基子 的 拉引力属性感生作用力场 实现的。 9. 对 质量 定义 与 质量本质 的认识。 《现代物理学理论 》: 质量是对物体所含物质多少的度量 。由牛顿力学建立了 引力质量 和 惯性质量 概念。 物理学教材根据 E =MC 2 提出了明确的质量概念:“质 量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度”。( 注: 此观点是正确的) 存在问题 :不清楚物质体为什么会有质量;不能破解 引力质量与惯性质量之谜。 E =MC 2 公式不区分 电能量与中性能量的区别; E 和M 应该是中性状态能量E Z 和中性状态质量M Z 。 《宇运论》观点: 质量 定义 . 量度物质体蕴含 中性能量 多少的物理量。 本质 是对中性能的作用力属性展示。因物质体内物质基子蕴含的平均 中性能量 是常量,所以物质体的质量间接反映了内部 实物基子 的数量。 电能对中性实物基子没有引力效应 ,所以, 电能量不能换算成质量 。 引力质量与惯性质量是物质体状态能量 E Z 对内、外 实物基子 的两种作用力属性(惯性推力属性和引力属性)的展示,引力质量=惯性质量的论证见正文。 10. 对 质量“形成”机理 的认识。 《现代物理学理论 》: “希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量赋予规范传播子和 费米子 。 希格斯粒子 是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量”。 存在问题 :把质量视为客观 存在事物,否认了质量是对物质体间相互作用力属性度量的物理量本质。 《宇运论》观点: 根据 牛顿力学 建立的 质量 源于 中性运动能 的作用力属性 , 物质体都蕴含有中性能量,就必然有质量。 因为 一切粒子都蕴含有能量,所以一切粒子都蕴运动着,因此,必然蕴含有质量。 宇宙中不存在希格斯场 。质量基元是中微子的内禀属性能量:自旋能量与线性运动能量和(振动频率= 1 )的换算值。 m 0 = 6.083480 ×10 -49 kg 。根据普朗克常数计算得到的 m 0 =4.9151×10 -51 kg。 11. 状态质量计算公式。 爱因斯坦的相对论质量公式: m = γ m 0 = m 0 / ( 1 - V 2 /c 2 ) 1/2 。 存在问题 : 经推论可知:质量增长系数 γ的本质是 空间视差收缩系数 的倒数。照此式计算,光波内光子质量是无穷大量或虚数。可根据此公式推论得:光速是运动速度极限。 相对论质量 公式不成立! 《宇运论》观点: 状态质量公式 M Z = m 0 ( 1 + V 2 /2c 2 ) 。运动状态物质体的 m 0 是静态质量, V 是物质体的运动速度。 m 0 是物质体内部粒子蕴含的中性能量和换算的质量。热能量可转变成质量,同一静态物质体的温度越高,质量越大,热体质量与内部分子平均热运动速度 V 相关。 光子的实际运动速度超光速;非波动的自由粒子射线速度可超光速 。实验证据: 1GeV/ c 的自由 μ 子超光速。 12. 对 物质体间的相互作用形态及物质体(系)结构形态 的认识。 《现代物理学理论 》: 虽然分别研究了星系内星体间相互作用和碰撞态相互作用,但没有认识到两种相互作用是两种特性对立的相互作用形态,是两种结构型态对立的物质体(系)间的相互作用形态。 存在问题 :不能够揭示出从微观粒子到宏观天体的组成结构脉络,不能破解微观粒子与天球和超星系团内部的结构之谜。 《宇运论》观点: 宇宙中存在两种对立的物质体相互作用形态: 隔离态 和 碰撞态 。碰撞态有 强、弱碰撞 两种类型; 弱碰撞 物质体间呈 相对同体结合态 — 粒子核 结构态,内部核子间的宏观线性能相互融于一体;强碰撞使粒子发生裂变,是恒星核反应的条件。碰撞态相互作用是发生能量转移的必要条件。 稳定微观粒子和星系结构是“粒子核—绕子”结构,呈隔离式 异体结合态 ,结合系内物质体间没有能量转移。微观粒子与宏观星系结构形态一脉相承。 13. 对“力”的定义及产生力的原理、分类和力的传递原理的认识。 《现代物理学理论 》: 不知道三代微观粒子组成结构, 只有 关于质子、中子由三个夸克和胶子组成的 设想 ,胶子是传递色相互作用的媒介子。 存在问题 :不清楚三代轻子、中微子与三代夸克的内在联系;不知道 正电子 是蕴藏在 前子核 内的核子,因此,错误认为“正、负电子严重失衡”。 《宇运论》观点: 三代微观粒子是:前子、夸克和质子 ,内部是“核—绕”结构。 粒子核 都是由一对自旋相反的正电性核子和一对同能级中微子组成的四面体; 绕子是 由一个负电子与一对中微子组成的 复合轻子 。 正电子和 ν ρ 是前子核核子, ρ 子是前子内的绕子。 ρ 子由一个一级负电子与一对 ν ρ 组成… 宇宙中不存在正、负电子失衡问题 。 14. 对反物质的认识。 《现代物理学理论 》: 反物质是一种假想的物质形式 ,在 粒子物理学 里,反物质是 反粒子 概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。 正、反物质结合会导致 两者湮灭 并释放出 高能光子 或伽玛射线。 存在问题 :把 高能光子 排斥在物质粒子之外;没有严格的反物质粒子定义。 如果不知道粒子组成结构,没有严格的反物质粒子定义,那么,盲目断定 复合型反物质粒子 存在是不科学的。 寻找非 物质基子型反物质粒子必然是水中捞月 。 《宇运论》观点:①. 正、反中性物质基子对定义 : 实物基子 与特性对应对立的 自旋能 组成的物质基子对。正、反中微子的自旋能特性对立。② . 正、反衍生电性物质基子对的定义 : 中性 物质基子 与特性对应对立的 电能 组成的物质基子对。正、负电子的电性对立。③ . 正、反物质粒子对的定义 :正、负电子在粒子内的组成结构占位对应相反。 宇宙中不存在非基子型反物质 。正、负电子碰撞只会产生电性湮灭,共同转化为中性物质基子( γ光子) 。 中微子= γ光子。 15. 意识定义及意识起源 现代生物学 没有明确的 意识定义,认为意识是思维 主体 对信息进行处理后的产物。无法破解意识的起源问题。认为 意识行为应该起源于单细胞生物。 《宇运论》观点: 意识定义: 生命物 对感知信息综合处理后做出 行为 决策并实施决策的连锁活动。 意识的感知 性源于 中性能 对外界物质体对应事物的 作用力属性; 信息综合处理 的本质是 各种 作用力的相互作用; 行为 决策并实施决策的 本质是 物质体在合作用力方向和大小作用下产生运动、变化。 中性能是 意识的基元。 16 物的定义 及 生物的四种等级。 现代生物学 观点: 生物 ,具有动能的生命体,也是一个物体的集合,而个体生物指的是生物体。具有生存能力和繁殖能力的有生命的物体。 生物分为两大类: 原核生物 和 真核生物 。 《宇运论》观点: 广义生物定义: 具有整体意识行为的物质体。 严谨的生物定义: 具有由意识主导性吸取外界物质转化为自体生存繁殖能力的物质体。 广义的生物分四种等级。本能型生物 , 能动型生物 (包括 原核生物 、 真核生物 ,植物和一切无脑细胞组成的生物), 具有形象思维的生命物 叫做 思维型(意识)生物 (包括除了人类以外,拥有大脑细胞组织的一切生物), 人 是对 智能型(意识)生命物 的 尊称 。 本能型生物是广延生物 。如: 宇宙 、天球、恒星等。 17. 对 黑洞的组成 、 结构及特性 的认识。 《现代物理学理论 》: 黑洞是一种 引力 极强的天体 ,就连光也不能逃脱。当 恒星 的 史瓦西半径 小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法 逃逸 了。这时恒星就变成了黑洞。 黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量 —— 伽马射线 爆 ( “ 霍金辐射 ” )。 霍金认为: “大 黑洞辐射 比较慢,而小黑洞则以极高的速度 辐射能量 ,直到黑洞的爆炸”。 存在问题 :霍金理论不能破解黑洞内部的组成与结构;不知道黑洞爆炸的原理,因此错误认为 小黑洞会爆炸。 霍金理论不能正确演绎本宇宙的演化机制。更不知道物质体内的基本粒子就是量子级黑洞。 《宇运论》观点: 黑洞定义 :质量密度大于1.6078×10 26 kg的物质体(能量密度 ρ ≥1.44502 ×10 43 J/m 3 )。 原生星球核和星系中心的黑洞块是 质子核 紧密堆积体;目前 天球核 是质量约9.0422 ×10 52 kg的 夸克核 紧密堆积体。天球内的黑洞都是原1.6×10 53 kg级黑洞爆炸产生的碎块。 爆炸前黑洞内部结构是 :前子核体)-e 1 云集层) 夸克核层 )-e 2 云集层) 质子核层 )-e 3 云集层) 原子核层 )-e 4 云集层)。 黑洞本体是正电性天体 , 高速自转产生有强大磁场,两磁极云集有四级负电子: -e 4 。 “ 霍金辐射 ” 的本质是:当云集层内负电子飽和后,射向黑洞的恒星风内的 -e 4 从两极弹射出去展示的宏观射电现象。 黑洞有噬光性,噬光半径 R 噬 <7.424267M 黑 ×10 -28 m, R 噬 外有一个由恒星光编织的光球。大黑洞是产生引力透镜效应的引力源。 18. 对 暗物质 与 暗能量 的认识。 《现代物理学理论 》: “ 2008 年 WMAP 团队给出了结合宇宙微波背景辐射和其他观测数据的结果,显示当今的宇宙含有 72% 的暗能量、 23% 的暗物质、 4.6% 的常规物质和少于 1% 的中微子 ”。 存在问题 :把物质与能量割裂。因为不知道能量蕴含在物质体内;不知道黑洞的本质是能量密度很高的物质体,所以误认为有与黑洞无关的 暗物质 和 暗能量 存在。 《宇运论》观点: 暗物质 就是不可见物质。黑洞和低能中微子波都是暗物质。因 能量 蕴藏在物质体内,所以黑洞蕴含的能量就是 暗能量 。 目前 天球核黑洞 质量约 9.0224 ×10 52 kg ;可视 星系核 和原生 星球核 都是黑洞块,质量和约6.1776 ×10 52 kg ;全部黑洞总质量占 本天球 总质量的95 % ;中微子总质量约6.4×10 50 kg。 因质量是对中性能量的度量,所以黑洞与中微子蕴含的能量约1.37186×10 70 J,占本天球总能量的95.4 % 。 19. 对 本天球内部 的星系结构 的认识。 《现代天体物理学理论 》: 通过天文观测了解到了恒星系、星团、矮星系、螺旋星系、星系群团和超星系团的内部组成形态,对类星体有直观性认识。 存在问题 :不清楚本宇宙(天球)内存在天球核黑洞;不知道超星系团和类星体的运行机制,因此,对本宇宙的整体容貌认识不透。错误认为:目前“宇宙加速膨胀”着。 《宇运论》观点: 天球内的天体和星系有两种结构型态 :恒星系、螺旋星系、超星系团和 天球 是四种等级的 “核—绕”结构星系体系 ;超星系团和 类星体 是绕天球核运转的天体。星云、 原生星球 、星团、矮星系和星系群团是 粒子核型结构系 ,但星团或星群系内存在有互绕双星或互绕星系。 目前本天球星系网壳呈球状等减速膨胀态,距今 456.44亿年后 , 南北纬 75 0 以上的 超星系团 轨道就开始坍缩,± 75 0 间的 超星系团 轨道开始相继进入稳定“核—绕”结构态… 20. 对 原生星球 、恒星系和太阳系的成因 的认识。 《现代天体物理学理论 》: “恒星是从宇宙尘埃和星云(分子云)中诞生的 ,尘埃和星云在引力作用下聚集,经历数十万年后,星云密度不断增大,形成庞大的盘状漩涡。位于中心的气体在重力的不断挤压下,形成了具有超高密度和高温的球体。随着压力不断增大,球体变得越来越热。突然间,气体中的原子开始熔化,恒星开始燃烧,核心区温度将达到 1500 万摄氏度,气体原子只有在惊人的高温下才能发生聚变,并释放出具大能量。一颗恒星就是这样诞生的。 其余的尘埃和碎片变成了一个绕恒星旋转的圆盘,尘埃物质主要是硅酸盐,星云主要是大量的氢气、水蒸气和甲烷。这些,就是未来行星、卫星和彗星以及小行星的萌芽。” 《宇运论》观点: 恒星和类木星 都是由爆炸初期产生的 轻量级黑洞碎块 席卷氘、氚核粒子和氢云团后缩聚演化成的 原生星球 。因黑洞块质量级不同,席卷氘、氚核粒子和氢云团量的比例不同,氘、氚核量不足的原生星球在单位时间裂变释放的能量不能推开大气层,就演化成了类木星;氘、氚核量足够大的就演化成了恒星(详见正文)。 恒星系 是恒星云团席卷沿途类木星、星云团绕恒星云团运转组成的一级星系。 太阳系的成因: 太阳系初期有七颗类木星(包括幸神星)和奥尔特星云;靠近太阳的是两颗质量分别约 10 24 Kg 和1.5× 10 25 Kg 的 一级类木星 。因为两星轨道交差,在45亿年前发生了大碰撞,从而产生了地球、水、金、火星和形形色色的卫星、小行星和彗星。(详见正文)。 地球、金星和月球出自质量较大的内道类木星;水、火二星和卫星以及多数小天体均出自外道类木星。地、水二星分别带走了类木星核黑洞块,所以有磁场。 21. 类星体的成因。 《现代天体物理学理论 》: 《了解宇宙如何运行》科教片的解说词说:“ 黑洞有时会呑噬掉太多的物质,于是会将呑入的物质吐回太空。同时喷发出纯能量波束,这些被吐出来的物质就是类星体。如果科学家看到类星体从星系中迸发而出,他们就可以断定:那里有一个超级黑洞。” 存在问题 :不知道 类星体的真实成因。 不能够解释: 类星体 为什么 会喷射出强大射电流的宏观天象。 《宇运论》观点: 类星体是 超巨型恒星 ,形成机制与恒星相同 ,但 星核黑洞块 质量与 螺旋星系核 质量级相当。 成因是 :在黑洞爆炸初期,类星体核黑洞块前方只有极少的黑洞碎块,类星体核黑洞块席卷的氘、氚核和氢云团量几乎相当于螺旋星系内全部恒星蕴含的常规物质量。因此,类星体“ 释放的能量是星系的千倍以上”;是诞生最早,光度最强,寿命最长的超巨恒星。 类星体喷射出来的射电流是氘、氚核裂变产生的负电子沿两磁极喷出产生的宏观天象 22. 对 太阳与类木星 磁场的起源 的认识。 《现代天体物理学理论 》: “ 太阳的磁场来源是一个尚未解决的难题 。现有学说可分为两类:第一是认为现有的磁性是几十亿年前形成 太阳 的物质遗留下来的。理论计算表明 , 太阳普遍磁场的自然衰减期长达 100 亿年,因此,磁性长期留存是可能的( 化石说 )。 发电机学说 : ( 太阳平均磁流发电机机制 ),认为太阳的磁场是带电物质的运动使微弱的 中子 磁场得到放大的结果 。” 《宇运论》观点: 太阳磁场起源于带正电的太阳核自转 。太阳核是质子堆积层包裹着质子核黑洞块的正电性物质体,电能与中性旋转能耦合可衍生磁场。 太阳黑子磁场 是从辐射层出来的负电子,沿对流层旋涡壁外逃时,随漩涡高速旋转时衍生的局部磁场。类木星磁场起源与恒星相同。地球和水星磁场是因为带走了原类木星核。 23. 对 恒星内部核反应机理、轻元素原子的形成机理和恒星的演化机制 的认识。 《现代天体物理学理论 》: 恒星内部核反应机理是, “氢燃爆聚合成氦释放出光和热能。氦也可以二次点火燃烧聚合成碳, 氢、氦、 碳 、 氧 、 氖 、 硅 都能逐级正常燃烧 。核燃烧阶段结束时,整个恒星呈现由内至外的分层( Fe,Si,Mg,Ne,O,C )结构”。 存在问题 :不能解释恒星上的轻元素原子形成机理。不能解释类木星形成机制。 聚合反应论是错误理论 。 论据是 :  . 4 个氢原子聚合成氦缺少 4 个中微子,不但没有高能能子放出,还需要吸收太空中的中微子,与恒星发射出大量中微子和负电子的客观事实相悖; ‚ . 氦在第一次“氢燃烧”温度最高时没有被“点火燃烧”,却要熄火后再点火于理不通。 ƒ . 根据此论,恒星释放能量越多,吸收外界的中微子越多,恒星质量会不断增加。与客观事实相悖。 《宇运论》观点: 恒星内部 核反应层 是氘、氚核粒子层 。 恒星内部核反应机理是: 1 当核反应层内氘、氚核粒子密度达到 一级临界值 后,氘、氚核粒子间产生弱碰撞生成 轻元素原子核 ( 核聚合反应 ),弱碰撞期越长,生成的元素种类和数量越多。 2 . 当密度达到 二级 临界值 后, 氘、氚核粒子会产生 强碰撞 引发 核裂变反应 ,释放出负电子和3级中微子 。 3 . 负电子与大气层底部 轻元素原子核 结合生成原子,3级中微子与大气层底部原子发生康普顿效应和光电效应,转化为可见光波,核辐射能转化为热能。 4 当密度达到 三级 临界值 后, 单位时间释放的高能基子波就能 推开大气层 形成 辐射层 ,原生星球就会演化为恒星 ;如果密度达不到三级 临界值 ,则只能演化成类木星。 因类木星质量级小,弱碰撞期长,所以类木星上的元素种类多于恒星。 类木星上存在的各种元素证明早期氘、氚核层发生了核裂变反应。类木星内部的热能就来自早期氘、氚核层的核裂变反应。 聚合反应是吸能反应,燃烧是分解与化合共存的反应。 24. 对 恒星的归宿 的认识。 《现代天体物理学理论 》: 决定恒星残骸特性的是恒星质量大小:“ 8→10M ⊙ 以下的恒星最终抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星。 8→10M ⊙ 以上的恒星最终将通过星核的引力塌缩而变成 中子星 或黑洞”。 太阳末期不会发生超新星爆发,会演化为红巨星,残骸是白矮星;认为脉冲星是 中子星 。 存在问题 :不能解释中子星产生电脉冲的原理;不知道为什么有的 中子星 没有发出电脉冲。 8→10M ⊙ 以上的恒星残骸的引力塌缩不可能使残骸变成黑洞。 《宇运论》观点: 决定恒星残骸特性的是恒星内部氘、氚核层质量与大气层质量比值: M 氘 /M 气 = q ,若恒星的 q q 临 ,则恒星末期的大气层将逐渐坍缩到恒星核表面, 残骸演化成白矮星;反之, 恒星末期的大气层将坍塌,使残余 氘、氚核在瞬间裂变,引发超新星爆发,抛弃大气层物质后留下的残骸是质子星( 不是中子星 )。 质量越大的恒星 q 越大。目前观测到的质子星多数是小质量恒星死亡残骸。 因为质子星是带正电性的天体,所以,与黑洞弹射出两道负电子流一样,会产生两束电脉冲。但是,新生的质子星两磁极的负电子没有飽和,来自恒星风中的负电子就会在两磁极云集,不会产生电脉冲。 太阳末期会发生超新星爆炸,残骸是质子星。此前发现的白矮星是非正常恒星残骸。 25. 第二代恒星的形成机制. 《现代天体物理学理论 》: 从星际分子云中诞生 。见杨戟的天体物理学讲座:《第三讲.恒星形成:从星际分子云到行星系统》 。 存在问题 :冷暗星际分子云收缩缺少强大的引力中心,根据熵增大原理,如果没有引力核,熵值将增大,分子云会向外扩散。 《宇运论》观点: 第二代恒星的形成机制是 :质子星闯入星云团后,变成了星云内部的引力中心。质子星吞噬星云团物质,把星云团物质撕裂,在质子星表面形成 氘、氚核粒子层,并使星云团收缩演化而成(详见正文《 第二代恒星的重生演绎 》。 26. 天球群团的结构形态。 《现代天体物理学理论 》: 对天球的概念缺乏认识 ,把本天球当成了宇宙,所以没有天球群团结构形态概念 《宇运论》观点: 因为宇宙中没有引力中心,通常是 相邻 天球间结合成密近双天球,密近双天球再与外围的孤独天球结合成“核—绕”天球群团 ; 天球群团间再相互结合成更大的群团 … 不同天球平面的伸展方向不同,整个宇宙中的天球分布空间是全方位的立体空间。 物质体系越大,平均物质密度越低,无限宇宙中的平均物质密度 是无穷小量 。 27. 时间的定义。 《现代物理学理论 》: 时间是事件发生到结束的时刻间隔 ”。“ 在相对论中,时间与空间一起组成 四维时空 ,构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是 绝对的, 观察者 在不同的 相对速度 或不同时空结构的测量点,所测量到时间的流逝是不同的。狭义相对论预测一个具有相对运动的 时钟之 时间流逝 比另一个静止的时钟之时间流逝慢。…预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构,并且在大质量(例如:黑洞)附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。” 存在问题 : 相对论 用时钟的计时读数差取代时间流失概念是混淆视听。“时”是 自然属性 ,空间是客观存在虚事物,二者不可能组成统一体。 《宇运论》观点: 时间 是由“时”和 间隔 两种概念组成。 “时”的定义 :衡量物质体状态变化过程长短、快慢的 自然属性 。 时间 的定义 : 为量度物质体状态变化过程长短快慢构建的物理量。 本质是: 标的物 从变化起点到终点所对应的 “时” 均衡延伸长度 — 时长 。 “时” 具有与一切物质体存在状态及其运动变化无关的 自然线性定向均衡延伸性 。 自然属性 与 物理属性 是根据《法则》规范构建的两种对应对立属性。 时钟时间 与时钟计时原理相关,元件计时速度与元件物质量和设置动力相关。因为计时元件的引力质量与存在状态相关,计时速度与克服外界引力大小相关,但设置动力相等,所以,时钟在运动态和大引力场周围的计时速度会变慢。 对“ 广义相对论 ”的认识。 《现代物理学理论 》认为: 广义相对论 的核心 是 引力场方程 R μν - 1/2q μν R =- KT μν ; 基本原理 是:惯性质量与引力质量 等效 原理和光速不变原理; 所谓 客观证据: 是引力红移、光线偏析和水星进日点进动;引力是“空间、时间弯曲的表现” 。 存在的问题 : K = 8πGC - 2 是常数 ;不能证明惯性质量=引力质量;不能揭示核力原理;不能揭示光的波粒二象性本质,相对论质量公式是错误公式, γ系数是空间视差收缩系数的倒数 ;混淆了时间与时钟计时读数的本质区别;不能正确演绎本宇宙天球的演化。更不知道本天球未来的演化趋势;不能够破解粒子物理学提出的十大谜题。 《宇运论》观点: 广义相对论 是虚构理论 (详证见附一章)。 《宇运论》证明了 :引力是物质体蕴含的中性能对外界实物基子的拉力,引力系数G不是绝对常量; 惯性质量=引力质量 ;光的波粒二象性本质是光子蕴含的振动能与线性能对内部实物基子的两种惯性力耦合作用产生的简谐运动波,因线性能量是常量,所以传播速度不变,光子的运动速度超光速;引力红移、光线偏析是光子的惯性力与外界引力耦合作用产生的必然现象;行星进日点进动 是引力与两星惯性力 相互作用产生的必然现象;顺理成章地推演了黑洞爆炸产物演化成天球的全过程;不仅破解了十大谜题,而且实现了从物质基本粒子到宇宙物质组成结构运行、微宏贯通的大统一。 身居斗室能观斗转星移之宏貌,洞察微观粒子之奇幻;命虽百年可知本天球之来龙去脉,通晓真实宇宙之无限永生! 通读 《宇运论》 会给你带来 另类的享受 : 天人合一的愉悦 。
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探究宇宙﹙1﹚
热度 2 x2t6j8 2015-1-13 12:01
人类对宇宙怀有强烈的好奇心,早在人类社会文明萌芽初期,探究宇宙的活动就开始了。历史长河表明,人类对宇宙的好奇心一直驱动着人们探究宇宙,正因为如此人类对宇宙的认识和理解,伴随着天文观测仪器改进和观测宇宙精度的提高而不断向前发展。 1924 年至 1929 年哈勃观测到距离银河系越远的星系,离开银河系的速度越快。 1932 年勒梅特提出宇宙大爆炸, 1948 年伽莫夫, 阿尔芬、赫尔曼等人构建 了宇宙大爆炸的理论模型﹙以下简称宇宙爆炸说﹚。但是,随着天文观测的深入,由于“爆炸说”不能解释瑞斯观测到的Ⅰ类超新星离开银河系的速度,比哈勃定律预测的快;而Ⅱ类超新星离开银河系的速度,比哈勃定律预测的慢,证实“爆炸说”不符合宇宙实际。同时,观测到 天秤座星群里的贫金属次巨星 HD 140283 ,该星距离地球 190 光年,其年龄约 144.6 亿岁,比 “爆炸说”测算的 宇宙年龄 138.17 亿岁大 6.43 亿岁,这一证据彻底推翻了 宇宙“爆炸说”。 我们根据哈勃空间望远镜的宇宙图像数据;斯隆数字巡天的宇宙图像数据;星际飞行器探测太阳系所有行星及部分小行星的图像数据。综合研究得出:恒星的热是能量,宇宙全部恒星的热的总能量支配星系运动。其物理机制是:宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开的推动力,驱动宇宙所有星系相互散开,这种热散开力在促使宇宙各天体运动的总作用力中约占 72.1% ;而与宇宙各天体质量成正比的引力,在促使宇宙各天体运动的总作用力中约占 27.9% 。 宇宙全部恒星因热喷射带电粒子散开推动宇宙星系相互散开的事实证据及理由如下: 以太阳为例, 1989 年 3 月 13 至 14 日,太阳由于热度极高,猛烈喷射物质快速散开,约 18 个小时即冲到地球表面,摧毁了加拿大魁北克省供电设施。这类太阳喷射物质的热散开冲击地球表面事件往往不定期发生,比如 1991 年美国缅因州核电厂的严重毁坏就是太阳带电粒子冲击地球磁场造成的。这类冲击是太阳喷射物质热散开的证据之一。太阳物质因高温热散开的实际例子很多,比如:太阳的带电粒子向外运动,也就是太阳大气向外散开形成的太阳风,把彗星上的尘埃和粒子吹出形成一条长长的彗尾,又比如:卫星和探空气球探测到太阳粒子热散开向外运动的速度为 300 至 700 千米 / 秒之间,偶尔可达 998 千米 / 秒。…… 太阳喷射带电粒子与燃料燃烧冒出的烟子是类似的,冒出的烟子需要占据大片空间,这证实太阳喷射的大量太阳风也需要占据更多空间。这一自然现象可以通过内燃机的油料燃烧说明:内燃机喷油嘴一次向气缸喷射半滴油的油雾,与空气混合后在活塞压缩下猛的燃烧爆发,原来半滴油的液态容积瞬间爆发转化成比原来液态容积大数万倍的气态容积,猛力推动活塞运动,促使内燃机运转做功。 以喷油嘴一次喷射半滴油爆发对比太阳,太阳因高温每秒喷射约四百万吨物质,转化为气态后容积扩大数万倍,需要更辽阔的空间才容纳得了。 同时,这四百万吨物质喷射出来时,切割太阳磁感线失去电子,生成由 a 粒子、质子、电子……混合而成的带电粒子即太阳风 猛向外吹, 一边散开一边扩大容积 , 快速的充塞占据空间。 太阳是一颗普通的恒星,银河系像太阳这样的恒星约有 2000 多亿,这么多的恒星一齐向外喷射恒星风,这些恒星风一边散开一边占据空间,就需要辽阔的空间存放才能存得下。换句话说,就像长江上游无数小支流的水流入三峡水库,需要有足够的库容才能将水装得下﹙表明无论是气态物质还是液态物质,都需要有足够的空间存放﹚。 再说宇宙中的恒星那就更多,当前已经观测到宇宙中有 500 多亿像银河系一样的星系,这 500 多亿星系中的恒星喷射的恒星风,一边散开一边占据宇宙空间。恒星风由带电粒子构成,实验确认带电粒子若静止时显示电性,运动时既显示电性又显示磁性。宇宙中的带电粒子由恒星喷射出来,由于不停的向外散开运动还不停的振荡,所以既显示电性又显示磁性,正是带电粒子的运动和振荡构成了宇宙大磁场。当前已经观测到的 500 多亿星系就比较均匀的悬浮在宇宙大磁场中。 由于 500 多亿星系中的恒星同时喷射恒星风不停的在宇宙中散开,推动悬浮在宇宙磁场中的星系不停的相互散开。 同时,宇宙全部恒星喷射带电粒子热散开是自然现象,特别是这种热散开从未停止,由此促使宇宙全部星系散开分离成比较均匀分布状态还在继续分离。 宇宙全部恒星喷射带电粒子即恒星风的热散开驱动星系散开﹙以下简称带电粒子散开说﹚,可圆满回答观测宇宙的现实,比如 瑞斯在 1998 年观测到的Ⅰ类超新星离开银河系的速度,比哈勃定律预测的快;而Ⅱ类超新星离开银河系的速度,比哈勃定律预测的慢。起因是:宇宙 全部恒星喷射 带电粒子 的 散开的共同推力推动各星系相互散开,使得位于银河系的我们站在地球上看到:其它星系都离开地球而去,远处星系的离开速度是近处星系离开速度的 2 倍,最远星系的离开速度接近光速的七分之一。全部恒星风的共同推力促使各星系散开的同时,超新星同样被散开力推开,超新星的离开速度除了以哈勃定律预测的速度,即全部恒星风散开力推动之外,还加上它本身喷射的星风散开力给它本体加速。Ⅰ类超新星喷射恒星风的速度快,其星风散开的快给它本体加速也快,由此造成Ⅰ类超新星离开地球的速度比哈勃定律预测的快;Ⅱ类超新星喷射恒星风的速度慢,其星风散开的慢,给它本体加速也慢,由此造成Ⅱ类超新星离开地球的速度比哈勃定律预测的慢;这就从根本上实事求是的解释了瑞斯 1998 年观测的超新星离开地球的速度不同的起因。 恒星喷射的带电粒子,在后续喷射带电粒子的驱动下不停的运动和振荡,约有五分之四的离子和电子在剧烈的运动和振荡中难以复合,存留下来越积越多构成宇宙大磁场。与此同时,约有五分之一的离子和电子在运动和振荡中复合成新的原子,而当离子和电子复合时即产生微弱的发射线,还产生微弱的放电噪声,众多离子和电子复合的发射线及放电噪音构成了宇宙中的微波辐射。宇宙大磁场中充满了离子和电子,因为离子和电子的复合遍布宇宙每一个角落,所以产生的微波辐射也遍布宇宙每一个角落,用射电望远镜可接收到该电波来自宇宙每一个角落,就是证据。 活动星系核及中子星周围扰动剧烈,促使离子和电子的复合增多加快,产生的发射线及放电噪声频率增加,微波辐射增强。射电望远镜就是根据接收来自宇宙的这种电波,去了解这类天体所在位置及其活动强度,区分各空域的射电波强弱绘制射电波来源图表的。 1963 年,彭齐亚斯和威尔逊将射电望远镜指向太空,试图标出宇宙射电波的来源图表,却意外的接收到从宇宙各个角落传来的离子和电子复合成新原子产生的发射线及噪音。于是他们去问普林斯顿大学的迪克和皮鲍斯。迪克和皮鲍斯联想起 1948 年伽莫夫预言的宇宙微波背景辐射﹙噪音﹚,于是全世界天文学理论界一时间都认为彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸的证据﹙宇宙微波背景辐射﹚,正是这一无依据的错误猜测,上演了彭齐亚斯和威尔逊获得 1978 年诺贝尔物理学奖。 尽管诺贝尔奖管委会强调:确实一项研究成果能否获得诺贝尔物理学奖,该项研究成果必须有实验证据或者观测证据或者现实证据,若没有这三项判断标准中的一种,又不能起到为全人类谋福祉的作用,就不能获奖。但由于那时天文学理论界错误的“爆炸说”占统治地位,即使再清的官也难辨真假,最终还是把诺贝尔物理学奖颁发错了。不过,这个错误是当时天文学理论界犯的,与颁奖及获奖无关。 关于离子和电子复合成新原子产生发射线和放电噪声的自然现象,一、有威尔金森各向异性探测器探测的证据;二、有实验室的离子和电子复合产生发射线和放电噪声的证据;三、有雷雨时带正电的离子与带负电的电子碰撞产生闪电和雷声的证据。 根据事实证据,猜测“爆炸说” 犯错误的因果关系如下: 解剖此类宇宙难题,先以太阳系为例说明。太阳质量约占太阳系总质量的 99.88% ,除开太阳之外的太阳系各类天体质量加在一起,约占太阳系总质量的 0.12% 。也就是说太阳质量几乎是太阳系的全部质量,太阳的热散开力和引力共同作用,支配着太阳系各类天体运动。假若没有太阳,太阳系随即消失。而天文学理论界却把支配太阳系的太阳热能量忽略了,不去研究占太阳系总质量 99.88% 的太阳热能的散开力,却只研究占太阳系总质量 0.12% 的其它天体,不猜测出错误理论那才怪呢?以太阳系的实例类推,银河系假若没有 2000 多亿恒星,银河系还正常运转吗?宇宙假若没有恒星, 500 多亿星系还存在吗? 天文学的进步取决于仪器、观测、理论三大板块。现在仪器、观测两大板块发展迅猛,天文仪器精良,如斯隆数字巡天就把宇宙中各类天体像查户口一样的仔细查了一遍,获得了海量的宇宙各类图像数据;哈勃空间望远镜捕捉宇宙突发事件更是明察秋毫;空间飞船到太阳系所有行星及部分小行星探测,获得了大量的第一手资料。 由于人们研究宇宙,不愿意用现代仪器及先进方法获得的海量的第一手资料,将海量的第一手资料束之高阁。反而热衷于猜测,导致理论研究误入歧途,使得天文理论至今仍停留在猜测的小圈子里。比如: 1940 年至 1948 年由伽莫夫、阿尔芬、赫尔曼等人猜测的宇宙大爆炸理论及 1980 年至 1984 年由古斯、林德、斯坦哈特、阿尔布雷切特等人猜测的宇宙膨胀理论,到如今还没有找到支持这两个猜测理论的证据。 同时,有一部分人盲目相信猜测的“爆炸说”,从来不问一问“爆炸说”是否有证据,而没有证据的理论,就是错的假的。可是,这一部分人不但自己信假,还助假传播、把假当成真理,忽悠公众,无形中误导青年研究者在科研活动中,提假设者多,寻事实证据者少,造成了极深的负面影响。 可见,导致“爆炸说” 搞错的原因很多,暂列以上几点。 宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开,驱动悬浮在宇宙磁场中的星系相互散开,简称“散开说”。 这是从喷油嘴喷射油雾燃烧爆发,推动活塞运动做功,再到太阳喷射带电粒子冲击加拿大魁北克省毁坏电网,又对照银河系约 2000 多亿恒星,还分析了宇宙 500 多亿星系的全部恒星因为热度极高喷射带电粒子,并且不停的散开驱动星系散开,这就从中找到了宇宙的内在规律。由此证实“散开说”的因何为何物理作用机制,事实清楚,证据确凿,经得起事实的检验,经得起历史的检验。 综合上述,宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开,驱动悬浮在宇宙磁场中的星系相互散开是中国研究发现的,这一发现将促进人类客观的认识和理解宇宙;将引起新一轮的科学革命。
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脑洞:黑洞内的大爆炸?
zhaomg 2014-12-31 10:28
注:下面的话连科幻都不是,因为全都不能证伪,所以“科”字就丢掉吧,不过,当作奇幻来看还是可以的。。。。 我们的宇宙与黑洞实在是有很多的相似之处。。。。。(懒得敲字,自己脑补吧)所以我们宇宙的真相是不是这样的呢: 每个黑洞都有自己的时间线,在某个黑洞的时间原点上,该黑洞诞生了!奇点、视界也出现了!只是,从黑洞内的角度来看,奇点或许存在,但视界是观察不到的。 1、在时间的原点上,不知什么原因,奇点开始大爆炸,这个爆炸当然无法影响到视界之外,所以在外界看来,这个黑洞还是在很规矩地从外界不停地吸取物质。 2、在爆炸过程中的某个时间点上,突然有大量物质进入视界,黑洞一下子获得了大量能量,于是大爆炸进入“暴涨”阶段。 3、在暴涨后的时间内,外界的物质仍然被不断吸入黑洞,而随着黑洞总质量的增大,外面物质被吸入的速率越来越快,所以黑洞内大爆炸产生的“宇宙”膨胀速度也越来越快。 这就是我们现在的宇宙哇~ 按照这样想下去的话,我们的宇宙内存在很多黑洞,每个黑洞内都有可能有一个宇宙,其内又有很多黑洞,这些黑洞和宇宙不断嵌套下去,有没有穷尽呢?这些黑洞在更高维空间上是否有联系呢?
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天然与人工机器
benlion 2014-12-30 22:47
图灵机在意识层面,也是还原到机械层面,有机机器的人工设计,能否实现自我意识? 人生活在物理时空和心理时空的 2 个世界,分子的味觉和嗅觉,以及力、热、光和声等知觉,本质上是心理物理现象。物理学的物质与能量概念,解释不了生命的基因组设计本质,生物学的信息与组织概念,也解释不了心理学的知觉与意识形成;因而,属于科学相对独立的不同领域。从心理学到社会的文化,包括,社会的组织、文本的知识和产品的器物等,本质上是人的心灵世界,如,人造物体与天然客体的区别,其实,就在于人赋予外形和构成的文化因素。在拓扑学上,陶瓷与石块相同,只是文化的技术流程赋予了外形和图像。 因而,如何,能够使得人工制造的机器,具有人的心灵世界?包括,智慧和情感?显然,仍然只能是图灵机的外在行为表现,而内在的精神和意识,只能是人工设计的有机生物 – 基因组的人工设计与人工细胞合成的改造生物的构造与外形。 - (自然科学与人工科学) -
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学问家与企业家
benlion 2014-12-17 07:12
企业家的终极目标,就是促进科学和技术进步,将技术转化为产品带来资本增值的经济财富与合理分配,以及知识传播的大众普及化和知识化社会发展。 学问家的终极目标,就是科学与技术和文化与艺术等创造发明,将科学和知识转化为技术与设计的应用带来产品创新,以及知识传播与教育和企业组织与管理的社会研究。 从宇宙演化到生命起源和意识形成,而后人类文明的进化,存在系统的构造、功能与发生过程,以及驱动系统“自”组织进化的负熵或驱动文明组织化发展的精神,也就是结构论 - 有形的关系(connectivity)集合和精神论 - 无形的信息(message)传输的哲学观念。 人类文明起源于中东区域,而在轴心时代形成古典文明模式,从波斯的袄教二元论到犹太教-佛教和希腊哲学-华夏诸子百家,形成了人类文化的精神内核,奠基了人文精神和科学精神的基石。 精神驱动论,体现在同为管理,就有管治与领导群体的区别,同为社会体制,就有文明进步与衰退的不同,同为企业,也有获取财富与创造财富的正与逆驱动方向。 -(北太平洋文明)-
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人文精神与科学方法
benlion 2014-12-6 11:31
自1983年到2013年的探索与思考,可以总结为: 1)理论 - 结构论与精神论,以及轴心时代文化的思想传统; 2)系统医学 - 系统遗传学与系统生物工程的体系与方法论; 3)迁徙、贸易和文化交流与文明体演替的历史逻辑等。 核心主线是宇宙 - 物体(时空与物质)、生物(进化与发育)和社会(文化与体制)的发展历程探讨,而以往的重心是生物科学与社会科学及其之间关系的研究,而后,将转移到4)物理科学与生物科学 - 机器与人工机器的探索等。 其中,几个概念: 1)文明体:一定地理环境和历史时期,文化和体制构成的社会实体; 2)社会工程:现代文明的社会体制是社会科学(包括,教育学、政治学、法律学、经济学和管理学等)的工程应用; 3)人文:宗教是历史教育,而在人文是文学、艺术的体现; 4)科学:逻辑推理与求证检验的知识体系,研究事物的机理和规律; 5)医学:工程范式,建立在科学和技术基础上,却也包含了人文和艺术的方面; 6)工程:源自经验和实践,而发展到应用科学的知识、原理和艺术设计等。 -(总结)-
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科学史和文化史
benlion 2014-11-29 09:20
人类文明发展,文化基石奠基于轴心时代的古典文明,在中国形成了“儒-法、释-名、道-医、墨-兵”等哲学形态,在现代形成“宗教-人文、科学-工程和哲学”文化形态。 (文化模式与转型) 1)古代中国“科学”是工程范式,包括,农业、手工业、医学和管理等,以及数学和技术。达芬奇时代的欧洲,也只是工程范式的建立,仍然没有诞生“科学”;然而,中国和欧洲的天文学、医学,都已经具备科学的初型,也就是导致很大争论的原因。 2)实证科学的方法奠基于培根的归纳和实验方法、笛卡尔的概念澄清和数学方法,形成于17世纪到19世纪的物理学-化学、社会学(教育-政治-经济)-语言学和生物学-心理学等,数学和技术的进步与发展是关键。 3)手工业发展到机械化工业,而后,形成了工业1.0到4.0,而将进入工业5.0 - 生物工业,动力机、计算机和人工细胞、机器人等发明是工业走向自动化的过程。 4)从文艺复兴的写实艺术到现代的印象派艺术,而后,工艺美术和设计艺术,并形成了影视和创意产业。 5)从文艺复兴、宗教改革到启蒙运动,建立了经验主义和人本主义哲学观,形成了现代国家体制。从荷兰建立股市交易所、海事法庭和公司组织,发展到了国际教育、科学和文化的国际组织、国际资本,以及跨国、全球公司时代。 6)近代实验(可控操作的实践)科学和系统科学,应用于传统医学的研究,从而,发展了实验医学和系统医学,并进入了转化与工程医学时代。 -(文化统一场论)-
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我们不知道答案的125个科学问题 (1) 宇宙的构成
热度 4 Zhanglincn 2014-11-26 11:55
说明:本系列不仅仅是Science杂志提出的问题的个人翻译,而是想试图给出一个答案的可能线索,所以翻译的内容和原文并非完全一致。 Science 2005 questions: http://science.sciencemag.org/content/309/5731 125个问题中文网站之一: http://www.douban.com/group/topic/13626489/ 我们人类生存的自然界充满了让我们无法理解的许多现象, 2005 年科学杂志为了纪念自己创刊 125 年列举了 125 个科学问题,其中 25 个为 “ big questions ”而另外 100 个为相对较小的问题。这些我们不知道答案的问题为我们展示了人类认知进程中一个未知世界的暂态图像,当然它并非代表全部场景。下面我们就以 Science 为蓝本,来一个一个扒一扒这些问题。当然扒完这些所有的问题需要时间和精力,而且很多问题都超出本人的专业领域,所以本人不可能一口气写完,只能通过挤牙膏的方式进行。鉴于本人知识限制以及还有日常的教学科研工作,能不能坚持到把这 125 个问题扒完,那得看自己的造化了,当然还决定于大家的兴趣,无论如何为了画出这样一张科学的地图,也为自己的工作做个参考,本人只能硬着头皮走一步看一步了。当然了科学网博客里已经有类似的缩水帖子,一下子就能看完这 125 个问题(没有详情),大家随便搜搜就可以找到,在此就不一一引用了,望见谅。当然问题的翻译和解说根本不代表权威,只是那么戏说一下,没有太过的逻辑设计,认识所限,对错都有可能,只是个科普层次(不涉及数学公式),当然欢迎大家补充,更欢迎批评指正。如果看完后一定要喷,那就不要客气,本人脸皮厚,不会因为你说得不好听就有心理障碍裹足不前。 闲话少说,咱先来扒第 1 个问题: 1. 宇宙由什么构成? What Is the Universe Made Of ? 宇宙就是我们所生存的客观世界的总称,总称当然涵盖了所有的物质和信息。对宇宙这种存在的好奇首先催生了人类的哲学,哲学可是科学的母亲,因为它所关心的问题后来都发展成了一门门学科。其中对宇宙最大的问题当然是:宇宙的结构问题。宇宙有多大(有限和无限问题,而且人类永远只能站在宇宙内部问宇宙多大有没有意义?),宇宙的边界是什么样子的(扁的圆的还是内和外联通的拓扑结构),宇宙之中物质的总量和分布是怎样的,构成宇宙的物质有什么样的构成和层次?然后其次的问题就是:宇宙的演化问题。宇宙如何产生(如果认为任何事物都是有寿命的话),如何发展演化以及归宿(归宿牵扯到无限自由度不可逆系统有没有最后的状态)?无疑这些都是这个最大的问题的内涵,回答它将决定于人能看多远(观测实验)和能想多远(数理逻辑)。关于宇宙的认知当然本质上来源于观测,对观测的解释则构成理论,比如对地球现象和太阳系行星的观测让牛顿发现了万有引力,而这个宇宙中普遍存在的长程相互作用却到现在看来依然扑朔迷离(比如万有引力总是负的即引力,很奇怪,无法解释宇宙膨胀 ),而这也构成了后面关于万有引力的另一些问题,这咱以后再仔细扒。回到这里,在万有引力的框架下,人类首先大体理解了宇宙的一小部分太阳系的结构。但以往的观测早就发现太阳系仅仅是更大银河系中一个小小的星系 (哥白尼、开普勒和牛顿的工作颠覆了中世纪封闭的小宇宙观念 ) ,更多的关于宇宙结构的观测发现了更多更加不可思议的现象。 第一个就是光谱红移 ,这点总结成了所谓哈勃定律,催生了宇宙膨胀的解释,不仅颠覆了爱因斯坦宇宙方程的静态解观念,产生了所谓宇宙大爆炸的理论,而且90年代末超新星的观测结果发现这个膨胀还在加速进行。但无论如何,大爆炸理论勉强算是给宇宙的产生给了个不靠谱的解释。以此理论为基础人们就可以计算宇宙的寿命( 138 亿年)和推测宇宙可观测的尺度( 930 亿光年不含其他因素)。1960年前后天文学家发现有些星系超常的旋转运动,根据观测的质量来分析,这个超快的旋转产生的离心力远远超过万有引力的大小;不仅如此天文学家还用X射线望远镜发现了幽灵般的星云,而且发现本来被遮挡的恒星竟然可以绕过遮挡物被测到,似乎是一些神秘的物体让光线发生了弯曲 (引力透镜) ,为了数理逻辑上的自洽,对这些观测结果的思考又产生了暗物质,而对 宇宙 加速膨胀的思考又产生了暗能量的概念,目前理论公认的物质组成为: 4.9% 的普通物质, 26.8% 的暗物质和 68.3% 的暗能量,好像目前看起来很完美!但就这个总体上看起来不怎么靠谱的宇宙大爆炸起源解释,又找到了另一靠谱的证据, 这第二个就是宇宙的背景辐射 。现在宇宙的背景辐射已经可以绘制出 一份 关于宇宙物质结构分布的间接图像,而这个图像一经产生,又让人类产生了新的迷惑,原来宇宙中物质的分布并不是均匀的(群聚分布),也就是并非各向同性和均匀的。这下麻烦大了,为什么?不对称本身就成了一个问题!难道那些暗的地方充满了所谓的暗物质,所以宇宙整体应该是均匀对称的!但什么是暗物质,什么又是暗能量?当然这里面就不再扒多维度宇宙(那个理论很玄,就叫弦论)和多重宇宙的七七八八了,这些东西搅和在一起很乱,当然也很高大上(数学物理),当然也会有专门的问题在这 125 个之中出现(比如高能射线的来源),本人功力不够在此就不继续趟这滩浑水了。只要你还有个眼睛能看,有个脑袋在想,这个问题就永远都是个谜,因为你总可以说我们现在关于这个问题的答案都只能是宇宙的一个片段,而我们存在的那个整体的宇宙到底是什么形象,我们有推测的权利,但我们没有宣判的资格。 所以宇宙的构成,其实是一个无法一时半会儿能够给出满意答案的问题,因为随着认知的扩展,旧的问题在不断产生着新的问题(比如暗能量在哪里,它到底是什么?),新的问题又不断刷新着对旧问题的认识,宇宙这个首要的问题其实牵扯到了人类对最基本概念:空间、时间、物质和能量的认知,这真不是个能够给出几个答案就能结题的问题!(CHARLES SEIFE) 第2个问题见: http://blog.sciencenet.cn/blog-318012-846924.html
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知识化社会
benlion 2014-11-24 23:25
宇宙起源于奇点大爆炸,而后,粒子起源、星球形成,生命起源、物种进化,再后,人类起源、文明发展,这个过程就是组织化增长,在维纳表述为信息是组织化程度的度量;因而,也就是信息量的增长。 那么,宇宙、生命和文明的进化过程,什么是信息源或信息来自何处呢? 生物体的遗传信息量增长,可以体现为生物的进化,人类的心身2元体,体现为遗传信息转换到神经系统的发育和意识的形成,人的出生就是心灵的意识突现,人与外界,也包括,人自身的机体感觉而认知世界,形成思维和积累知识 - 直接和间接经验,通过思维而加工、处理知识,从而,形成思想。 人的认知行为和实践行为,构成对外界的认知和改造 - 包括,自身的机体、行为和社会组织、运行,以及对心灵自我的认知 - 冥想、直觉、顿悟、情绪、意志等心理活动的感知与调整。 人类发现的知识和发明的理论、方法、艺术和技术等,形成的信息汇集成人类的文化资讯库,新增加的信息就是创造发明,文化资讯的传授和理解,则构成教育和知识传播 - 间接经验。 人类的经济活动是知识的物化,或称使用信息改造天然客体为人工客体的过程,社会组织的复杂程度增加和管理精细化分工,也是信息的转换过程。 人类行为是精神驱动,生物的遗传信息、神经活动形成的知识等过程,都是负熵驱动的信息量增长,一个社会文明化程度,也可用知识产量或信息化程度的增加而定量。 -(全球化文明)-
个人分类: 2014y|2005 次阅读|0 个评论
[转载]【动画】【勇猛宇宙海贼:亚空间之深渊 モーレツ宇宙海賊 ABYSS
lcj2212916 2014-11-20 18:50
导演 : 佐藤竜雄 编剧 : 佐藤竜雄 / 笹本祐一(原作) 主演 : 小松未可子 / 甲斐田裕子 / 小见川千明 / 花泽香菜 / 伊藤静 / 更多... 类型: 剧情 / 动画 官方网站: www.starchild.co.jp/special/mo-retsu/gekijo/ 制片国家/地区: 日本 语言: 日语 上映日期: 2014-02-22(日本) 又名: 暴力宇宙海贼 剧场版 / 迷你裙宇宙海贼 剧场版 / 猛烈宇宙海贼 剧场版 IMDb链接: tt3204020 下载地址: http://www.400gb.com/file/78732758
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[转载]地球有多渺小?颠覆你人生观的一组宇宙图片!
热度 1 lgb2008 2014-11-8 19:34
地球有多渺小?颠覆你人生观的一组宇宙图片! 看完这些图,你觉得地球很小很小是吧? 错! 地球对于银河系来说,只是个微不足道的小行星。 不过在我们的尺度里,所有你能观测到的星体还都只是在银河系范围内的。 就连所有这一切,也不过是一道光波而已...... 这下你一定很吃惊吧? 闭上眼睛歇一会儿。 现在来回答下面的问题: 1 .你还以眼见为实吗? 2.你相信有外星生命存在吗? 3.你认为有适宜智慧生命生存的其他星球吗? 4.你觉得我们所学过的现代科学真的很可靠吗? 5.你现在认为生活的目标和生命的意义是什么? 6.你还为物质的聚散而空生悲喜吗? 7.你还执著于微不足道的自我吗? 8.你如何定义生与死呢? 不管你的答案是什么,你都不得不承认一点:无论我们赖以生存的地球,乃至我们的银河系,放到整个宇宙的时间和空间的尺度中,真的还不如一粒微尘。我们对于这个我们生活的“地球小世界”的看法、我们对于在这个“地球小世界”上面发展了几千年,并被我们奉为经典的现代科学的看法、我们对于生活在这个“地球小世界”上几十年的自己,每天生活中的喜怒哀乐、生生死死的看法,是不是也需要重新思考定位一下呢?! 本文转自: http://news.hbtv.com.cn/2014/1179/0105/665376.shtml
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上帝统管宇宙的密码
热度 1 jiangjiping 2014-11-6 01:38
上帝统管宇宙的密码 蒋继平 2014 年 11 月 5 日 我最近穷尽我的脑汁, 认为我找到了上帝统管宇宙的密码。 这个密码就是 ACGTU 。 在这五个字的密码中, 以 ACGT 为主体, U 是少数情况下才用的。这五个字母分别代表: 1 。 A = Aerospace (空间)。 2 。 C = Compound (混合物, 或者说物质)。 3 。 G = Gravity (引力)。 4 。 T = Time (时间)。 5 。 U = Unpredictability (偶然事件, 或者说不可预测事件)。 这五个字母是上帝用来统管宇宙的密码。 这五个字母密码可以产生无穷的变数。 它们的基本单位是 ACGT , U 是上帝手中的一张王牌。 宇宙中的一切都在这个四度结构中运行。即: 空间, 物质(混合物),引力和时间。 前三者的作用产生时间。 空间是最基本单位, 也是第一维度, 是其他维度的必要条件。空间中容纳物质,物质间产生引力, 引力带来物质的运动, 运动产生时间。 假如我们把宇宙看成一个有机体, 那么, 空间和时间是这个有机体的两条骨架, 物质和引力是两个骨架的链接。 世界上的一切事物都是在这个基本架构上运行的,这是正常的宇宙规律。 假如有任何不测事件发生, 那么, 那肯定是 U 这个密码在发挥作用了。具体地来说, 我们发射航空火箭探索宇宙空间, 我们按照这个宇宙定律来设计航天器, 大多数情况下, 反射正常,有时发射失败。 这些失败的发射就是不测事件。 这些失败的发射就是上帝的意思, 他用手中的王牌 U 来统管人类的行为。 您要是不信, 认真地想想, 人类按照 ACGT 这个宇宙规律设计的航天器, 一定认为是成功的, 而且事实上也证明是成功的, 现在失败了, 这肯定不是人类(设计者)的意愿和行为所导致的, 是不是? 上帝统管宇宙的这五个密码在生物中体现得更为明显。 现代科学已经知道,生物物种是由遗传物质决定的。 这个遗传物质就是 DNA, 中文叫脱氧核糖核酸。说来巧得很, 组成这个遗传物资的基本单位也是这五个字母, 即: ACGTU, 而 ACGT 是主体, U 很少用。 这里的 A = Adenine, C =Cytosine, G = Guanine, T = Thymine , U = Uracil 。 这五个字母密码可以产生无穷的变数, 导致了世界上无以数计的生物个体和种群。 这五个密码决定着各个生物的个性。 从大的方面来讲, 这五个密码决定着生物的种群属性。 具体地来说, 这五个密码的排列组合决定了是老鹰还是小鸡, 是松树还是小草。 从小的方面来讲, 是雄鸡还是母鸡。 在大自然, 母鸡生的是蛋,鸡蛋孵出来的一定是小鸡, 不管怎么说, 母鸡是生不出鹰蛋来的。 不过, 自然界有时也会出现变异的物种, 那是 U 这个密码在发挥作用了。 泛观世界, 整个宇宙都在这五个密码的统管之下。 不过, 这五个密码虽然在简称上看上去是一致的, 但是, 实质上有很大的区别。 在物质世界, 这五个密码代表着四个维度和一个不可预测的因素; 在生命世界, 这五个密码代表着四个调控生命的基本单元和一个少见的单元。 总的来说, 不管是物质世界, 还是生命世界, 一切都在这五个密码的统管之下, 没有任何例外。 现在世界上的所有科学家们都在努力破解上帝的这五个密码的具体内涵。 理化科学家们在物质世界破解统管物质世界的密码,而生命领域的科学家们正在努力破解生命世界的密码。 不过, 在我看来, 人类即使穷尽毕生精力也不会彻底破解上帝密码的真正内涵的。换句话说, 人类不可能知道上帝如何使用这些密码的, 尤其是 U 这个密码。 我觉得这一切都在上帝的计划之中。 上帝在创造这个世界的时候已经用这个密码决定了一切。 比如说, 他让牛顿提出万有引力定律, 他让爱因斯坦提出相对论, 等等。 这些杰出的科学家不是通过后天的努力勤奋学来的知识, 而是天生的聪明。 所以, 他们被称为天才。 既然是天才, 不是说明是生来就决定了的吗? 我始终觉得, 上帝在人类的某些人的密码中加入一个特殊的编程, 使这些人具有不同一般人的品性。 但是, 这样的编程是很少用的, 所以, 人类中每过几十年甚至几百年才能出一些天才, 而且数量极少。
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超越时空之外的存在?
Hadron74 2014-11-2 13:06
我在 @知乎 回答了【现在的科学界和无神论者是否相信【超越时间和空间之外的存在】?】,共享在这里。 http://www.zhihu.com/question/26439774/answer/32787735 楼主对这个大问题的思考还是很深刻的。 学过几年物理。关于宇宙学,印象深刻的是大学时的一位老教授的讲座,可惜忘记他的名字了。他开头就用一个公理化的推理反证了宇宙的时间和空间不可能是同时无限的,大致逻辑如下: 前提1,宇宙的空间是无限的,是向上下左右前后无限延长的三维笛卡儿空间; 前提2,宇宙的时间的无限的,可以向以前任意的延伸; 前提3,宇宙的物质分布的大体均匀的,也就是说星星,星系的分布在大尺度上趋于均匀分布,且位置不变。 推论:我们在地球上的夜晚,将看到永远明亮的天空。 逻辑上,很简单,当我们从仰望任何一个角度的天空,总会有一束从遥远的地方的星星,经过很长时间旅行到达地球的光线,从而我们必然看到一个明亮无比的天空,而不是繁星点点。 那么哪里错了呢? 空间无限,时间无限或是均匀性?或者都有错? 我学物理的遗憾是广义相对论没有搞懂,所以宇宙学一直是门外汉。只是从科普的角度大致了解现代宇宙学,说得不对请专家拍砖。 现在的科学是把我们地球上了解的物理学原理和天文上的观测结合,建立的现代宇宙学的理论。均匀性仍是一个研究的前提,(虽然“星系长城”的存在,对其提出了一些挑战,但这个假设仍是大多数理论的前提),星系间的位置不是不变,而是在迅速远离,是”大爆炸“的结果。宇宙不再是无限的,而是在时空尺度上都是有限的,空间上是一个有限无边的流形,时间上宇宙起源于130亿年前的一个点。 现代科学的宇宙和哲学意义的宇宙是不同的,它是在对我们周围的物质世界和其规律了解基础上,外推的结果,时空在这里是和物质是不可分割的一体。所以这里没有神的位置,神是否存在的问题本身就超越了物理学的范围,我们无法知道。 记得那位老教授说过科学有三大基本问题: 1,宇宙的起源; 2,物质的结构; 3,人,乃至生命的起源。 我们的个体是渺小的,人类文明也只有几千年,在我们已知的物理宇宙中都太微不足道了,那么在它之外呢?仰望星空的时候想想,是三千大千世界?还是有一个能创造出自己举不动石头的上帝?答案可能远远超越我们的能力。不过还是崇敬宗教和先哲的智慧,活在当下,爱能成信,过好每一天吧。
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坐标系与拓扑学
benlion 2014-10-28 15:32
近日记起年轻时代的 2 件事: 1 )初中时代,学校组织学农活动,带上我自己制作的日晷,背着包裹去农村义务劳动,环境很优美,有小溪河和山上树林;然而,同学们住在农家的阁楼草棚里,回家后,发现头发里长了虱子,又很不好意义去看医生,于是,查找了一些医药书,读到一个验方用苦楝树皮煎水洗头,洗了几次之后,也就医治好了。 2 )大学毕业,任教大学动物学,带着学生上衡山采集鸟类标本,那时,我们课题组有气枪,一些鸟类印象是可有限数量打下来做教学标本,而在教学中,我却一边讲课一边脑海形成了拓扑生物学的观点,也就是生物进化与发育的结构进化和形态适应。科学研究规律是发现因果关系,也就是历时和同时的连通方式。植物的开环维管束和动物闭环的血液循环、消化系统的开环拓扑形态等。 (坐标系) (拓扑学) 近日探索轴心时代文化,却得知毕达哥拉斯游历过埃及,乃至印度,形成了神秘主义教派的数学,而后,发觉到印度教 - 希腊神话模式和循环论、犹太教 - 华夏(道 - 儒家)史学模式和演化论,恰好构成又一类闭环的永恒与开环的发展。 - (数学与艺术) -
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人类科学与技术
benlion 2014-10-24 19:18
当夜深人静,仰望星空,无限的遐想,就会感觉到宇宙、生命的奇妙! 如何探索广袤的宇宙,又如何沉思内在的心灵?天文学和医学,既是科学的起源,也是艺术的起源;然而,技术是实现的途径,仪器和机器的发明,才能使人类能够深入遥远宇宙时空、世界本原的探索,也才能深入探究细胞内部微妙分子机器的原理。 当把思绪遥想远古的时空、茫茫星海,就会感觉人类的未知是难以想象和企及的广阔,乃至于人类的社会实在太渺小和不值得将短暂的人生花在琐碎的人间事物,同时,感慨人类社会的组织与管理,依然是尤其幼稚。 人类管理,只有尽快走向高度有效而节约精力的社会文明,才能使得更多的人生赞叹生命的美丽,投入科学研究和技术发明,从而走向深远的宇宙探索。 附、文明史 公元前 2000 年以前,尼罗河、两河流域和印度河(哈拉巴文化)到中国三星堆、中美洲等是远古文明,之后才是通常说的印度、希腊和波斯、华夏文明和轴心时代文化形成时期。 参见,“ 《了解宇宙如何运行》 ”( http://v.qq.com/cover/x/xe1hf5r52779yaz.html?vid=y0013a7t2qv )。
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[转载]蝴蝶?
jlpemail 2014-10-15 15:56
据外媒14日报道,欧洲太空总署的天文学家用哈勃太空望远镜拍摄到恒星“死亡”的画面,其颜色十分绚丽,形状酷似一只蝴蝶。 据了解,天文学家拍摄的“蝴蝶”星云编号为NGC 6302,距离银河系大约有3800光年。这一星云是类太阳恒星演化晚期的产物,在它的中心有一个气体盘面,盘面的中央有两颗互相绕转的恒星。
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物理学家文小刚,为什么很无语?
热度 11 jmluo0922 2014-9-29 22:22
文教授,好像是搞理论物理的吧!你还是去搞你的宇宙理论吧,因为宇宙是什么,如何起源的,是一个永远无法证实的迷。只要你的故事编得动听,会有人给你研究经费的。 文小刚 2014-9-29 19:38 罗教明 2014-9-29 00:11 物理学家在赞颂量子的同时,更应该反思,信息时代,大数据时代,为什么沒有量子的影子。 现代物理革命一百多来,对人类文明进步有多大的实质性贡献? ========================================================================== 半导体器件,计算机手机中的集成电路器件,完全是基于量子力学的能带理论(固体物理)。没有量子力学,就没有半导体理论,就没有信息时代,大数据时代。 没有量子力学,我们只有真空管做的计算机。 物理学家太不会宣传。使信息时代,大数据时代 成为可能的量子力学,竟被认为沒有量子的影子。现代物理革命一百多来,对人类文明进步的实质性贡献, 就是 信息时代,大数据时代 的出现。 请问文教授 :世界上的第一个半导体器件是由量子力学能带计算设计出来的吗?著名的Intel公司的集成电路是由量子物理学家使用量子力学的计算结果,进行设计的吗? 文小刚 2014-9-29 19:53 罗教明 2014-9-29 02:12 。。。 甚至连超导这么简单的电磁学现象都不能解释。。。 ====================================================== 很无语。 超导不是电磁学现象。超导是量子+电磁学现象。 没有量子,就没有超导现象 。经典物理不能解释超导现象。低温超导完全由量子理论解释(用了声子,能带,电子的波粒二像性,电子对的量子凝聚)。物理学家太不会宣传。使超导成为可能的量子力学,竟被认为量子力学不能解释。很无语。 文教授: 请你先搞清一个基本概念,量子只是一个假设,超导是一个客观的自然现象,有没有量子,超导现象都存在。如果你无法理解这句话,给你举个例子:氢原子的线光谱是自然现象,不会依赖有没有量子力学而存在。我想这下你应该懂了吧。 文小刚 2014-9-29 21:44 罗教明 2014-9-29 02:12 。。。 甚至连超导这么简单的电磁学现象都不能解释。。。 ====================================================== 很无语。 超导不是电磁学现象。超导是量子+电磁学现象。没有量子,就没有超导现象。经典物理不能解释超导现象。 低温超导完全由量子理论解释 (用了声子,能带,电子的波粒二像性,电子对的量子凝聚)。物理学家太不会宣传。 使超导成为可能的量子力学,竟被认为不能解释超导 。很无语。 文教授, 你真牛!你就解释一下钇钡铜氧陶瓷的超导机理吧,然后用量子理论设计一个新的超导材料体系给我们开开眼界。 文小刚教授,从以上你的言论所表现出来的物理素养,我真的感到很失望,很无语!
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金子从哪里来?
热度 1 Zhongkui 2014-8-16 21:55
春去秋来,寒来暑往,又是一个秋天,树叶都黄了。澳大利亚的一些树木正在叶子里聚集金子。对,没有错,就是那种让很多人垂涎欲滴的金属 ——黄金。但是,金子是怎么到树叶里面的呢?这得从宇宙大爆炸,星系,细菌,地震,和很多与地质方面相关的科学说起。 地球上所有开采出来的黄金大概能装进一个边长 21米的立方体。做为贵重金属,一公斤黄金大概要36万人民币。现今,约半数的黄金用于珠宝首饰,40%用于金融投资,剩下的约10%用在工业领域。 黄金有很多美妙的特性。首先,它很软,能被很容易的加工成首饰。其次,它有很好的反热性能,因此金薄有时会用在窗户上。另外,它是电的良导体并且极具惰性,因此用在电路上不会被腐蚀。因为它的惰性如此之强,古代的 ——几千年以前——人能在地上捡到自然的金块,虽然它们已经露出地表成千上万年,但依然闪闪发光。但是这些金子究竟从何而来呢? 时间要追溯到宇宙大爆炸时期,那是 138亿年前。刚开始,世界炙热一片,所有的一切东西都以能量的形式存在,无所谓物质。随着宇宙的膨胀和冷却,第一批粒子凝聚诞生了。其中,大约90%是氢原子,10%是氦原子,和其他极少的一部分较轻的原子。这个时期,宇宙中根本就没有黄金。 大爆炸的几千万年后,第一批恒星伴随着猛烈的核爆炸被弹射出去。这些核爆炸迫使较轻的元素聚集在一起形成稍重的元素,并通过核反应释放大量能量。渐渐的,这些早期的恒星开始产生诸如碳,氮,氧这些较重的元素 ——沿着元素周期表直到铁。但宇宙中仍然没有金元素。 当那些较轻的元素在早期的恒星中燃烧殆尽,较重的元素也开始燃烧。直到当恒星开始燃烧硅元素而生成铁时,恒星再次发生爆炸形成超新星——恒星“暴死”,并在很短的时间内放出大量能量,这些能量可以与这个恒星所在星系所有类似恒星所释放的能量相媲美。 在这次恒星暴亡的过程中,金原子第一次出现了,并随着爆炸和其他碎片一起被抛射到宇宙中。另外,在中子星的碰撞过程中也可能产生金元素。 随着时间的推移,这些因超新星爆炸而产生的成群的气体和尘埃——星云 ——因万有引力的作用而聚积在一起,我们形象的称之为“恒星孕育场”。太阳系就诞生在这样一个“孕育场”。 一旦某一部分星云变得更加致密,它的重力就会俘获较远的星云。 大概在 46亿年前,一团球状星云逐渐演化成了一个低速旋转的盘状星云。这应该就是我们最初的太阳系。约1万年后,这个盘状星云渐渐分离出许多10公里见方的块状星云,也就是小行星体。 在接下来的大概 10到100万年里,这些小行星体碰撞、聚积,形成月亮至火星大小的小行星。又过了1千万到1亿年,更大的行星形成了,包括地球。地球的形成大概花了3千万年。 但是,大部分星云还是积聚在盘状星云的中心,形成了太阳。当积聚的物质越来越多,太阳中心的温度也急剧升高,直至发生核聚变反应。核爆炸和盘状星云中心骤热的太阳将周围的星云推射出去,太阳系就此诞生了。 早期的地球可能没有现在的固体地壳,而由融化的岩浆覆盖,而成由岩浆注满的海洋。重金属融化、下沉,而成富铁的地心。而地心的黄金足够给地球镀一层半米厚的金壳。 但是,如果重金属都沉到地心了,我们为什么在近地表的地方也能找到黄金呢?它又是如何跑到澳大利亚的桉树叶中去的呢?请听下回分解。 原著: Dr Karl Kruszelnicki 原著地址: http://www.abc.net.au/science/articles/2013/12/03/3903924.htm 本译文同时在我的 新浪博客 , 天涯博客 , 科学网博客 发表。 为了科学及其开启的民智
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[转载]【科幻侦探】【宇宙陷井】
lcj2212916 2014-7-16 21:28
【名稱】:宇宙陷井 【作者】:----- 【大小】:507kB 【格式】:EXE 【語言】:簡體中文 【內容簡介】: 黑夜。本应是已被驯服的柔顺的浅澈的夏夜。石轩被一阵哗啦的杂噪声捉弄醒来,极不情愿的睁开双眼,即被胡乱逃串入眼中的第一刹光子以及继续鼓动耳膜的声波所怔祝本应清凉的季风改变了性情,挥舞着成串的水鞭不停地抽打向窗玻璃,将灯火微光中的一切搅成朦胧一片,不,简直是一团糟。风,不停地呼啸着,虫豸拚命地叫着。高级一点的生物也一改往日绅淑的派头飞墙越圈,东本西突,咯咯叽喳。时时有一声短暂的尖声拔起,尖锐如对面十层楼上的避雷针;也如避雷针顺引电一 样,将周围一切生物用来发声的能量全部导走,留下令人心觫的静寂。这声音是空中的虫子被刮落树枝或地上的夏虫被不断滚动的有或无生命的物体所挤压踩扁时发出的悲鸣。一个生物的死亡对于自然界来说本来是最普通不过的事了,原本应是顺常地进行着,相互无甚干涉的,这时却如超新星爆发般镇慑了一切。然而,其它生物准备用来发声的能量却并没有被神秘地导走,是被暂时的噎住了,这一切也只是瞬间的事,随后则是更猛烈尖激的声浪,汇成一片狂乱不成调的5*(5上一点)、6*、7*……偶尔还能于其中听出发自文明人类的7调音,他们不外乎是在惊呼着。当然,更多的人是在祷告中,但这种声音一般很低微,不出五米便被摆平了。 ............. 【下載載點】: http://www.400gb.com/file/68571248
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中国和加拿大科学家称宇宙不是诞生于大爆炸
热度 3 sheep021 2014-7-14 13:57
中国和加拿大科学家称宇宙不是诞生于大爆炸 当前的宇宙模型认为宇宙形成于一次大爆炸,但是研究人员提出新的理论,认为宇宙的开始可能是一次大反弹,而不是一次大爆炸,这就是说我们的宇宙可能像弹簧那样可以返回其原来的状态,宇宙的演化是周而复始的,一次周期结束之后还会返回原有的状态。如果该理论是正确的,那么我们的宇宙不需要一个奇点就能诞生,宇宙模型更像是一个弹簧,当宇宙坍缩时,会遇到强大的“阻力”,并形成一次大反弹。   本项研究成果发表在《物理评论快报》上,由中国和加拿大的研究小组联合研究,这项调查遵循了以往科学家的研究成果,尤其是宾夕法尼亚州大学理论物理学家马丁 波乔瓦尔德在2007年6月的论文。大反弹理论认为我们的宇宙没有必要从一个奇点开始,而是此前一个宇宙出现了坍缩到极限时出现的大反弹,并形成了我们现在的宇宙…… PS: 关于宇宙的诞生,还是《老子》总结得最深刻啊: 天地之间 , 其犹橐 ( tuó ) 龠 ( yuè )乎! 虚而不屈,动而愈出。 所谓的大爆炸,大反弹都不过是其中的一个环节而已。
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[转载]【科幻】【加美拉对宇宙怪兽拜拉斯 ガメラ対宇宙怪獣バイラス (1
lcj2212916 2014-6-14 06:27
类型: 动作 / 科幻 / 家庭 制片国家/地区: 日本 语言: 日语 上映日期: 1968-03-20 片长: 75分钟 / 81分钟(剧场版) / 90分钟(电视版) IMDb链接: tt0063000 A group of aliens from another planet head for Earth with the intentions of conquering it. Their first ship is destroyed in transit by the giant flying turtle Gamera. A second ship makes it to Earth and captures two Boy Scouts and holds them captive so that Gamera will not attack them. The aliens then implant a remote control device into the monster's neck and use the great turtle to attack Tokyo. The boys then come up with a plan to foul up the remote control device to the point where Gamera does the opposite of what he is ordered to. As a result Gamera destroys the aliens ship, but then has to contend with their giant squid like leader Viras. 下载地址: http://www.400gb.com/file/66518102
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[转载]【恐怖】【战龙哥斯拉之决战宇宙魔龙 地球攻撃命令 ゴジラ対ガイ
lcj2212916 2014-6-7 20:29
导演 : 福田純 编剧 : 関沢新一 类型: 动作 / 科幻 / 恐怖 / 冒险 制片国家/地区: 日本 语言: 日语 上映日期: 1972-03-12 片长: 89 分钟 / Germany: 80 分钟 又名: Earth Assault Order: Godzilla vs. Gigan / Godzilla vs. Gigan IMDb链接: tt0068371 下载地址: http://www.400gb.com/file/66161659
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致女儿
热度 1 六月蘇生 2014-6-2 13:09
你的第一声啼哭 刺破了宇宙亿万年的沉寂 你的第一次睁眼 开始了用光探索 未知世界的旅程 你一双强有力小手 握住的是你的命运和未来 它将撑破一切世俗的枷锁 祝你快乐 快乐不是简单的浮华 它是努力拼搏 追求梦想的体验 是将温暖带给周围 超脱于一切物欲的 内心的满足 祝你自由 自由不是随心所欲 而是自我主宰 自由不是自私 它是自由的分享 是无所畏惧 摆脱一切教条的束缚 是用终极理性 去理解社会 去欣赏自然 祝你有一个有意义的人生 不停地追求完美的过程 你的人生不是机械地重复 你的人生注定与众不同 记得在这个世界的喧嚣中 永远聆听你内心最真实的声音 那倔强的理性 和对生活永远的热情
个人分类: 随感|1807 次阅读|2 个评论
[转载]【奇幻】【雷神2:黑暗世界 Thor: The Dark World (2013)】【美
lcj2212916 2014-5-6 05:54
导演 : 阿兰·泰勒 编剧 : 克里斯托弗·约斯特 / 克里斯托弗·马库斯 / 斯蒂芬·麦克菲利 / 唐·佩恩 / 罗伯特·罗达特 / 斯坦·李 / 拉里·利伯 / 杰克·科比 主演 : 克里斯·海姆斯沃斯 / 汤姆·希德勒斯顿 / 娜塔莉·波特曼 / 斯特兰·斯卡斯加德 / 伊德里斯·艾尔巴 / 克里斯托弗·埃克莱斯顿 / 阿德沃尔·阿吉纽依-艾格拜吉 / 凯特·戴琳斯 / 雷·史蒂文森 / 扎克瑞·莱维 / 浅野忠信 / 杰米·亚历山大 / 安东尼·霍普金斯 / 蕾妮·罗素 / 克里斯·奥多德 / 克里夫·罗素 / 格拉汉姆·谢尔斯 类型: 动作 / 奇幻 / 冒险 官方网站: marvel.com/thor 制片国家/地区: 美国 语言: 英语 上映日期: 2013-11-08(中国大陆/美国) / 2013-10-31(香港) 片长: 112分钟 又名: 雷神奇侠2:黑暗世界(港) / 雷神索尔2:黑暗世界(台) / 雷神2:黑暗国度 / 雷神托尔2 / Marvel's Thor: The Dark World / Thor 2 IMDb链接: tt1981115 纽约大战后,雷神索尔(克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰)将弟弟洛基(汤姆·希德勒斯顿 Tom Hiddleston 饰)带回仙宫囚禁起来,此外帮助九大国度平定纷争,威名扶摇直上。虽然父王奥丁(安东尼·霍普金斯 Anthony Hopkins 饰)劝其及早即位,但索尔念念不忘地球的美丽女孩简·福斯特(娜塔丽·波特曼 Natalie Portman 饰)。与此同时,简在和黛西及其助手伊安调查某个区域时意外被神秘物质入侵,却也因此重逢索尔,并随其返回仙宫。令人意想不到的是,藏在简体内的物质来自远古的黑暗精灵玛勒基斯(克里斯托弗·埃克莱斯顿 Christopher Eccleston 饰)。在“天体汇聚”的时刻再次到来之际,玛勒基斯企图摧毁九大国度,缔造一个全然黑暗的宇宙。   藏匿简的仙宫受到重创,而索尔和洛基这对冤家兄弟也不得不联手迎战宿命的强敌…… 下载地址: http://www.400gb.com/file/64153093
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心理生物学场论
benlion 2014-4-29 21:16
- The Field Theory of Psychological-Biology 医学是科学,也是仁学,医疗既是身体康复,也是心理治疗;因而,展开了客体的结构论和主体的精神论与心身医学思考。 从心理生物学到神经、内分泌、免疫细胞通讯,而到信号传导与基因调控、代谢链的遗传设计和细胞发生系统动力学,整合计算机科学的神经网络、细胞动力机和遗传与进化算法等。 从人工智能的认知科学、纳米技术到微电子原理设计细胞计算机,在自组织信息论 - 热物理学、神经元电信号 - 量子电动力学和宇宙能量 - 信息转换、心理神经活动 - 电磁场效应等,可能走向精神论与结构论的转换或信息传输的自组织化模式。 参见 – E. 拉兹洛的全息隐能量场理论,以及 P.Senapathy 的原生池塘( Primordial Pond )进化理论和 BJ.Zeng 的系统医学与 RNA 调控模型等。 - (自繁殖机器, 2014 年) -
个人分类: 2014y|1747 次阅读|0 个评论
我对宇宙 生命 人生意义的思考
热度 1 zhaoxu11 2014-4-28 21:24
“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”一句古诗,蕴涵着深深的哲理。棋局中又有,当局者迷,旁观者清。相信我们都深有体会。 我认为:好多事情我们不能理解 不能解决,陷于其中混沌一片,根源就是不能超越自己 超脱自己,使自己置身于事外而去观察理解这个事情。 尤其是思考宇宙 思考生命 思考人生这些扰人,让人头疼的问题。    我总爱在晚上闭上眼睛,让思绪远离自己往外飞,飞离我在的寝室,飞离我在的楼房,飞离这所学校,飞离这座城市直至整个地球 太阳系乃及整个宇宙。我的思绪在整个宇宙外面,观察着它,思索着它,这个巨兽是一个怎样的巨兽,组成这个巨兽的一切又都在干些什么呢?为何会产生生命?生命与非生命的最本质区别是什么呢?人生意义又是什么呢? 生命进化产生了人,而我这个人为什么会从幼时的纯真快乐变成现在的头脑混乱 痛苦 压抑,对人生深感迷茫 痛苦而不能自拔。 一切思考,得从宇宙开始。   ?宇宙包括众多的星系,星系又包括众多星星,星星又由众多原子构成,原子又由更小的原子核 质子 中子 电子构成,直至夸克。 我想的第一步是还原:将这宇宙的一切星系 太阳 高山 人 细胞都还原为微粒,你看这个宇宙,没看见银河系 没见太阳 也没见人,只有密密麻麻的大量微粒,在有的地方密,在有的地方疏。 第二步是描述:在我们生活中需要太阳 需要星星 需要果树 。我用 超巨大量微粒构成不同层级大量物质 来描述(层级就象你用显微镜看同一个东西,不同放大倍数看同样的东西而看到的景象不一样)这就既包括了原子 分子,也包括了人 轿车 石子,还包括了行星 恒星 星系。而这一切在干什么呢!假设时间停止,它们都在某一刻都有着自己的状态。随着时间流动,它们都将会不断接受外界的条件而改变自己的状态 .   ?? 所以我写出了整个宇宙最简单的表达式:1.超巨大量微粒构成不同层级大量物质   ???? 2. 状态+条件=结果   ??    依托上面提出个原理:主被动性原理(与2关系密切)   在我们太阳系,生命本来是没有的.从微观到宏观的一切物质,都必须接受某种条件,才能改变原来的状态,这就是被动性。这很容易联想到牛顿第一定律,某物体若不接受外界力的作用,它将保持原来的状态. 有生命的东西或人,它不象周围无生命的东西,一样静静地呆着,刮起风来动一动,而是又蹦又跳,左顾右盼,有说有笑,肆意改变自己的状态,我称之为主动性. 一辆卡车在路上加速减速,左拐右拐,表现出主动性,那是有人在里边驾驶.一个个生命表现出主动性,是有一个个更小的生命精灵蕴于其中么?这不可能.而是生命作为一个整体,象一架特别精密的机器人,它完全遵守自然法则,完全被动的,但作为一个整体表现出主动性.所以,我认为:整个世界是一完完全全被动的世界,一切主动性都是被动性的复杂表现.   ?一:再举个生物上的例子;当乳酸菌生活环境中无乳糖时,乳酸菌并不会产生乳糖酶,当它生存环境中有乳糖时,它就会主动产生乳糖酶,将乳糖分解为可供利用的半乳糖,表面上看是主动现象. 但生物学家发现, 乳酸菌本身就有产生乳糖酶的一套系统,却被一叫阻抑物的东西卡住,不能表达.一旦生存环境中有了乳糖,乳糖就会与阻抑物结合,构型改变的阻抑物失去阻抑能力,乳酸菌就能大量合成乳糖酶.(这就象个简单的机器)   ? 二:与同学聊天,聊到这个话题,他说我走来走去,是主动的吧?这怎么解释。我说:从我的角度,我很不好解释,说出你也不易理解。但还是那句老话, “不识庐山真面目,只缘身在此山中”你要超越自己 摆脱自己,让你的灵魂飘在天上,让他象看电影似的看着你的经历,幼时你父母 亲人曾经教导了你怎样的话,你曾看了什么小人书,上学老师对你说了怎样的话,你看见了周围发生的怎样的事情,某部电视剧让你想到了啥,某则消息让你选择了怎样的专业 学校。这些密集的信息刺激有深有浅,你不停做出相应反应,从而让你有了这样的人生轨迹,从而构成了你现在的思想。这些东西同样清晰的出现在人物传记里,如《成吉思汗传》《希特勒传》,仔细体会他们的人生,他们是那么一步一步必将走出来的,这与 历史 唯物主义的观点是一致的。 秦始皇会想到将六国统一,将六国美女掳至咸阳,但他会想到乘飞机去纽约 去巴黎旅游么?荒谬!因为他从未曾接受那些信息的刺激。所以,主动性是被动性复杂表现。人生究其细微的根底是被动的。   ??   回答人生意义问题:我们都是唯物主义者,世界上有且只有一个至高无上的主宰,就是宇宙. 上帝 神灵 如来佛祖都不存在.人生意义问题,只有宇宙才有发言权. 人生就是这个客观世界一客观过程,这是一不定向的过程,因为这是一个完全被动的世界. 宇宙并没给人生指定必须的目标,只是不断给你各样的刺激,你再不断做出反应.所以,人生无任何意义.   从生命的角度,从人类的角度,从国家的角度,从个人的角度,你可得出不同的对人生的看法,我们就是从这些角度考虑问题的,而对人生意义问题结论混乱的根源也正是我们从不同角度去思考此问题。例如为了共产主义信念,我们可以说人生目标是为人民服务.但我看冠以目标’这个词合理,意义这一神圣的词,应该留给宇宙发言。 ?? 所以终极答案是:人生无意义,但你应该从其它角度给自己找个目标。   ??   解决了人生意义问题,我还是长久的被一种痛苦 想自杀 感觉生活没意思的念头笼罩着,这又为何?(或许你们忧郁不快乐,这会对你们有帮助.) 一把椅子,可用英文单词chair表示,也可用汉字“椅子”表示,指着一瓶墨水,我可用墨水两个字表示它,也可用英,文“ink “表示它,这些实物被符号化了. 闭了眼,我们头脑中可想象出高山 大海 汽车 轮船,这些东西如何存在于大脑中?它们是符号化存在于我们脑中。大脑不断用自己的材料将我们看见的 听见的 摸着的符号化存入大脑,我们每个人的思想,每个人知道的一切就是一个符号化的世界. 此符号化世界只能一部分处于活跃状态,也就是一部分信息活跃.活跃的就是我们现在正想的 经常思考的.而不同的信息使人产生不同的感情.如一只狗被挖掉双眼,血淋淋的场景让人感到恐惧 害怕.一段牛群 冯巩的相声,则让人忍俊不禁.    哲学 涉及的人生空虚 人活着为了什么这些信息都让人产生痛苦 迷茫 心情低落 压抑的感情.你偶尔接触思考也无妨,但若大量读它 看它 思考它,它就会占据你大脑符号世界的大部分.如同一座图书馆,收藏的满是让人痛苦的信息.意识就象图书员一样,它在图书馆不断的翻看书,而总是看到让人痛苦的东西.所以,我曾经常一觉睡醒,就被一种想了结自己生命的欲望笼罩。 这要如何治疗?你要大量看寓言 童话笑话,乐于与人交往.《白雪公主和七个小矮人》是篇童话,但它很优美,读后让人感到美好快乐. 大量接触这样的信息,逐渐改变你大脑中那个符号世界的信息比例,你就能从苦海中挣脱出来.我就是这样做的. 终于恢复心理健康。
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请不要以随便动用人类的名义
热度 1 sheep021 2014-4-19 09:52
很多时候,人们总是动辄以人类的名义,其实,人类是个很复杂的概念,包含世界所有人,古代的还现在的。而科学家则相对单一。 比如,有人问: 人类永远无法搞清的四个基本物理问题 宇宙从哪里来,宇宙到哪里去,宇宙有多大,物质可分为多小。 这个问题,应该自人类诞生以来,各个民族的先哲们都有思考,而且答案也不是没有,关键是你信谁!!! 从物理学家来说,这个问题很难,因为他们发现 现代仪器能看多远,宇宙就有多大,所以宇宙到底有多大,他们是不知道的。物质有多小,他们也只能是越分越小,而谁也不敢说目前已经找到的最小微粒就是终极微粒。 但是,换个脑筋,这个问题转眼即可解决。其实道家和佛家5000年前已经解决这一问题。 宇宙不来不去,无大无小(宇宙至大无外,物质至小无内) 独立而不改,周行而不殆。 转眼即到!
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宇宙存在“磁场任意门”和“时间之门”?
sheep021 2014-4-17 21:21
转自: http://blog.tianya.cn/blogger/post_read.asp?BlogID=4544280PostID=54622464 人们发现外星人飞行器在瞬间去来无踪影。美国科学界研究发现,传送能量的磁场任意门确实存在,每天开关数十次,在地球与太阳间能以极高速往来,打开这神秘通道可直达太阳表面,但开启关闭时皆无迹象可循,持续时间不确定。若入口开启便能以极高速传送能量到1.5亿公里外太阳,也因速度极快而引发地磁风暴。 美国航太总署预计2014年启动“磁气圈多尺度测量计划”,派遣4艘太空船环绕地球,监看磁场任意门”的开启情形,试图解开磁场交界何以形成通道原理。 十年前美英科学家在南极洲科学考察时间之门有了惊人发现。他们注意到南极洲上空一些不断旋转的灰白色烟雾,没有随着时间改变形状,也没有移动,由此进入异时空研究,俄罗斯《真理报》报导了这个惊人发现过程。他们发射了一个气象气球,进入不断旋转的灰白色烟雾,这气球急速上升很快消失。过一会研究人员利用拴在气球上绳子收回这气球。但让他们感到震惊的是,这气球计时器时间提前了30年!气球上仪器没损坏,又进行几次同样试验,但每次都表明时间倒退,这现象被称作时间之门,研究人员向白宫汇报了结果。人们推测南极洲上空那不停旋转的空间是个可通往其他时代的通道。长久以来对不寻常时间现象的研究仍在进行。 如今美国航太总署研究磁场任意门和十年前南极上空发现的时间之门异曲同工,展现自然界存在着不同时空奥妙。 PS: 道听途说,不知道真的还是假的,呵呵,呵呵。不知道原始新闻出自哪里 还有图有真相。 似乎不可能嘛!“计时器时间提前了30年”与时间倒退30年有个屁关系啊,如果有关系,人人都可以操纵时间了。嘿嘿。
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关于时间本质及其是否可以无限分割的讨论
热度 1 sheep021 2014-4-13 18:56
如题,百度到一些有趣的讨论。 1 、 时间是否客观存在 科学家侧重于成为时间是客观存在的、是物质的。牛顿认为时间是静态的,爱因斯坦认为时间是动态的,而且还会弯曲,霍金甚至认为时间上还是缝隙(虫洞),穿过虫洞,可以时间时空穿梭,即可回到过去,也可漫游未来,魅力无限。 哲学家们多认为时间是不存在的,比如康德认为时间和空间不是客观实在的,而是人的先天直观形式,是我们感知事物的先决条。爱因斯坦晚年也开始怀疑时间的客观存在性,认为时间,空间只是人类产生的错觉,实际并不存在。 一个自称物理专业的大学生说: 我的观点 : 时间并不是客观存在,而是人类为了度量物质运动、变化而创造的概念。有批评者认为“唯心主义否认物质的客观实在性,当然也就不承认时间和空间的客观性,而把它们看作是观念的产物。”这种说法显然混淆了时间与其所描述的运动变化着的物质的关系。很多人错在把时间等同于物质的运动,认为: 时间指的就是运动变化,运动变化停止,时间也就停止。 这是有误的! 运动可以停止,变化可以不发生,但时间绝对不会停止,因为时间只是一个度量单位,本身没有运动和停止之说,就像长度单位“米”一样。唯一特殊的是,时间是用度量运动的,所以给人以错觉“时间有快有慢,有运动有停止” 2 、 时间是否可以无限分割 物理书上说时间是不可以无限分割的。哲学家则认为时间是可以无限分割的。下面是百度到的解释: 时间是不可以无限分割的。这不是由于某种哲学上的原因,而是由于一个物理理论: 量子力学 。在量子力学主要研究的微观现象中出现大量“ 量子化 ”现象,即物理量不能连续取值,而只能取分离的几个值。这个理论在进一步的研究中就出现了“时间不可无限分割”的理论。即任何时间段,都不能短于“ 普朗克时间 ”,短于这个的时间长度在 物理学 中没有意义。换言之,我们的时间是由无数普朗克时间堆积成的,而普朗克时间是微小时间的极限,不可能有更微小的时间。 另外,我要说明一下,传统的“一尺之捶,日取其半, 万世不竭 ” 是一种完全的哲学思辨,并没有理论依据。实际上它已经被证明是有错误的。量子力学中有一个“普朗克长度”,像“普朗克时间”一样,它是长度的最小单位,任何小于它的长度都没有意义。这就是说,“日取其半”总会到山穷水尽的地步,此时将再也没有办法取到“半”,也就再没有办法将这个命题继续下去了。 个人感觉,用量子力学理论本身也在发展之中,现代物理学关于物质的认识也日渐深入,关于物质是否可以无限分割这个问题也是目前国际物理学界的一个热点问题。还没有定论,目前最小的粒子是夸克 但从哲学角度来说是可以的,所以这个问题需要我们这些年轻的一代通过不懈的努力,而不能依此“盖棺定论”而要为未来的发展留有余地。否则容易犯刻舟求剑的错误。关于这个问题,还有一段佳话; 1963 年8月,《自然辩证法研究通讯》复刊第一期,刊登了从俄文转译的日本物理学家坂田昌一的文章《基本粒子的新概念》。文章提出基本粒子并非最后不可分。毛主席看后,极为赞赏。8月18日,毛主席在北戴河同几位哲学工作者谈话,提到坂田昌一的论文,并阐发了物质无限可分的思想。在会上毛主席问钱三强:“质子、中子是由什么组成的?”钱三强回答说:“这个问题还没有新的认识。”毛主席却说:“我看不见得,质子、中子、电子还应该是可分的,一分为二……你们信不信,你们不信,反正我信。” 事有凑巧。就在同年晚些时候,美国科学家塞格勒、恰勃林等,发表了他们的研究成果:用具有62亿电子伏能量的质子轰击铜靶,首先发现反质子;同时,发现一种不带电、自旋相反的中子,即反中子。 据参会的 龚育之的回忆 ,毛主席侃侃而谈: 列宁讲过,凡事都可分。举原子为例,不但原子可分,电子也可分。可是从前认为原子不可分。原子核分裂,这门科学还很年轻,才二三十年。近几十年来,科学家把原子核分解了。有质子、反质子,中子、反中子,介子、反介子,这是重的,还有轻的。至于电子同原子核可以分裂,那早就发现了。电线传电,就利用了铜、铝的外层电子的分离。离子层,在地球上空几百公里,那里电子同原子核也分离了。电子本身到现在还没有分裂,总有一天能分裂的。“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,这是个真理。不信,就试试看。如果有竭,就没有科学了。世界是无限的。时间、空间,是无限的。空间方面,宏观、微观,是无限的。物质是无限可分的。 所以科学家有工作可做。一百万年以后也有工作可做 。 一直到主席晚年,物质是否无限可分依然是他感兴趣的问题之一。他在会见杨振宁、李政道时,还讨论了基本粒子问题。 毛主席逝世后,1977年在夏威夷举行的第七届粒子物理学讨论会上,美国学者、诺贝尔奖获得者格拉肖提议,“把构成物质的所有假设的组成部分命名为‘毛粒子’(Maons),以纪念已故的毛主席,因为他一贯主张自然界有更深的统一”。 3 结论 时间与空间一样,都是人类头脑中构建的一个框架,以此度量无处不在的物质及其时时刻刻都在发生的运动变化。物质是客观存在的,时间与空间则是主观的。人类认识世界的过程,也就是主观加之于客观的过程,是主观与客观的统一,即物质与精神的统一。爱因斯坦则说 :“宇宙中最不可理解的是宇宙是可以理解的”。 而且更不可理解的是不同的人有不同的理解方法。 所以捷克 小说家 米兰 · 昆德拉 在他的《生命不能承受之轻》的序里 说:“ 人 类 一思索,上帝就发笑。 ” 4 题外话:哲学是科学的指路明灯 懂哲学的科学家才是最牛的科学家。科学更务实,像是一位夜行者,孜孜不倦地探索着宇宙的奥秘。哲学更有前瞻性,像是一盏指路明灯。 相关链接: 世界,因你而不同!
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世界,因你而不同!
热度 1 sheep021 2014-4-11 10:36
哲学、科学、艺术,乃至文化 看似泾渭分明,实则一以贯之。这个“一“就是人的思想,即人对宇宙的认识 有什么样的认识,便会有什么样的哲学,什么样的科学,什么样的艺术,什么样的文化 反过来,后者也会推动人(类)对宇宙(包括自然与生命)的认识 模型,应该是人认识过程中对宇宙(及其万物)的重构。 对宇宙有什么的认识,也会有什么样的模型 如果认为宇宙万物都是由粒子构成的,那么构建的模型就是粒子的组合,这样的世界是离散的,可以分割的. 如果认为宇宙万物都是由非粒子构成的,那么构建的模型就是非粒子的组合,这样的世界是连续的,整体的,不可分割的. 非粒子的存在形式是什么? 现代物理中的波? 还是古代中国的气? 无论如何,对于同一个宇宙,每个时代,每个民族,乃至每一个人,都会有一种认识.这种认识可能千差万别,但似乎都有几分道理——因为他们都是基于自己对宇宙的观察和感悟而建立的各个模型。 佛家说修行的方法有八万四千种,无论选择任何一种,只要一门深入,都能修成正果。 大智慧者说“世界唯心造”——“你心里有什么,看到的就是什么” 正言若反?!
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宇宙生成论中的混沌3----中国文化中的混沌漫谈7
Mech 2014-3-9 07:26
禅宗的机锋:混沌未分时如何? 禅是中土佛学的重要组成部分,也是中国文化的重要组成部分。禅是梵语 Dhyāna 音译“禅那”的简化,梵语 Dhyāna 的意思是思惟修、静虑,因此也可以音意兼顾译为“禅定”。禅宗是汉传佛教的主导宗派。佛教是种以万法皆空来灭人生之苦的世界性宗教,起源于公元前六至公元前五世纪的古印度,在公元前二世纪到公元二世纪的汉朝或更早传入中土。在中期鼎盛时期的唐朝,中土佛教形成十余个宗派,禅宗是其中之一,并传往韩国、日本等。禅宗典籍如《古尊宿语录》和《五灯会元》等都记载禅宗在西天有二十八祖。初祖摩柯迦叶在灵山会上见释迦摩尼佛拈花适中而破颜微笑,因此得不立文字的教外别传。西天第二十八祖菩提达摩来中土,成为禅宗中土初祖。传至五祖后分为南、北两宗,最终主张“顿悟”的南宗取得主导地位。后人所说的禅宗往往是指禅宗南宗。 禅宗追求开悟。我们从门外理解,就是让心境处于自由自在的状态,超越世事浮云,不受物扰,更不为己悲。为此就需要摆脱一切束缚,特别是成见对思想的束缚。虽然禅宗强调不立文字,但传播过程中特别是师徒授受的传心与破执也很难离开文字言语。机锋是禅宗的重要教学内容,重要的机锋形成了公案 ( 得道前辈的言行范例 ) 的主体。所谓机锋,就是在适当时候给人以语言刺激,以帮助人们开悟。 佛学典籍《五灯会元》多处利用天地开辟之前的未知混沌状态的来破除人们的成见。“混沌未分时”可以认为是宇宙生命的源头,就像禅宗一些机锋中常用“父母未生时”表征个人生命的源头。《五灯会元》 记载几则这样的机锋,恰好在一定程度上代表了禅宗机锋的基本类型。 有些机锋回答的字面意思若隐若现。如 卷四 灵云志勤禅师条目有下列对话 : 长生问:“混沌未分时含生何来?”师曰:“如露柱怀胎。”曰:“分后如何?”师曰:“如片云点太清。” 问未有天地之前生命怎么来,答好像龙形柱子怀胎,推测是蓄势待发的意思;再问天地开辟之后怎么样,回答用《楞严经》第九卷佛的话“ 当知虚空,生汝心内,犹如片云。点太清里 。”似乎是说生命在像天上微云那样不起眼。 也有些机锋是不答复,包括重复问者的问题或干脆反问回去。如 卷六大光居诲禅师条目有问答 : 问:“混沌未分时如何?”师曰:“时教阿谁叙?” 这也算是种破执的方法吧。 还有类机锋字面意思比较清楚,与问题也有些关联,似乎也合乎常理。例如 卷十三育王弘通禅师的问答 : 僧问:“混沌未分时如何?”师曰:“混沌。”曰:”分后如何?”师曰:“混沌。” 不论混沌分前分后,自然都是混沌。但应该注意,这两种混沌其实有很大差别。禅宗似乎很推崇这种“否定之否定”的模式。《五灯会元》卷十七青原惟信禅师条目:“ 老僧三十年前未参禅时,见山是山,见水是水。及至后来,亲见知识,有个入处。见山不是山,见水不是水。而今得个休歇处,依前见山 祇 是山,见水 祇 是水 。”不仅参禅如此,知识的学习也是如此。例如,世界著名数学家华罗庚主张,“ 要真正打好基础,有两个必经的过程,即‘由薄到厚’和‘由厚到薄’的过程。‘由薄到厚’是学习、接受的过程,‘由厚到薄’是消化、提炼的过程 。”这里的先后两个“薄”也不可同日而语。 另有类机锋回答的语义不合事理,或者答非所问,甚至离奇不着边际。 卷十六 夹山灵泉自龄禅师的对话 : 问:“混沌未分时如何?”师曰:“春风。”曰:“分后如何?”师曰:“春日迟迟。” 混沌未分时没有天地,自然也没有春夏秋冬四季,也没有空气流动即风,因此难解回答“春风”何意。至于分后的情形,回答用了《诗经·小雅·出车》中的一句诗,也看不出与问题的关联。
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水不一定是生命的必备要素
热度 1 sfwxxx 2014-3-1 19:05
苏法王 地球生命现象研究表明,水是生命之源,没有水,地球上就不可能有生命,所以水是生命的必备要素,这几乎成了一条亘古不变的定律。但是,深入的研究表明,水并不一定是生命必备的要素。 首先,宇宙之大,地球之小,是无法比拟的。我们完全有理由认为,地球生命,只是宇宙生命形式中的一种类型,但肯定不是唯一的一种类型。地球上所有生命,无论低级的,还是高级的,都需要水,如果我们把地球生命看作以水为基础的一类生命形式的话,那么,,宇宙中存在其他类型的生命是完全有可能的。 其次,如何定义生命,地球上存在的生命形态多种多样,有动物,有植物,有高级,有低级,有智力,有无智力等等,但总体来说,生命最本质的特征就是自我繁殖。这种繁殖也许是有性繁殖,也许是无性繁殖,总之,生命的本质特征就是能够实现自我繁殖,在这种繁殖中,上一代将自己的某些特征遗传给下一代,并结束自己的生命。一代代发展下去。这就是生命的意义所在。在这里,我们看到,生命发展的过程,并不一定需要水。所以,水并不一定是生命的必须条件。 其三、从水在生命中的所起的作用看,在生命的起初,水作为一种液态,在促进无机物变为有机物,有机物变为生命需要的蛋白质的过程中,起起了催化,合成等作用。水的流动性,容易使地球上不同的无机物聚合在一起,产生多样的有机物,而多样的有机物为生命的产生创造了基本的条件。生命形成后,水在生命中的作用主要是分解、合成生命需要的营养物质,运输生命需要的能量,平衡生命体的温度等。可以看到,水在地球生命中的这种作用,与地球生命类型有关。 其四、宇宙中实现有机物的多样性,并由有机物的多样性孕育生命的环境条件很多。我们知道,生命的本质特征就是实现有机物的自我繁殖。而这种自我繁殖的前提是实现有机物的多样性。实现有机物多样性的条件就是:有产生有机物的无机物元素,能使这些无机物聚合,催化,合成的必要的液体物质和温度,只要这两个条件具备了,剩下的就是时间了,只要时间充分,产生一种特有的生命形式完全有可能。在这里,促成生命的液体,并不一定是水。 研究宇宙生命,我们需要拓宽思路,不能仅限于地球。
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量子宇宙的真实(49)——量子引力规范场最小模型SU(9)
liangzi9102 2014-2-7 15:06
 量子引力密码场理论揭示了宇宙能量场存在六种基本能量型态,分别为电荷型、磁荷型、弱力超荷型、色荷型、辛荷型及引力荷型;这六种型态只有辛荷 Sp(10) 还未被人们认识到它的存在性。它的量子自旋结构很复杂,而且自旋曲率非常大。 量子引力规范场理论包含宇宙三种结构,三种结构的基础建立在这六种能量体系上。分为是量子色动力学 SUc(3) 、量子弱动力学 SU L (2) 、量子电动力学 Ue(1) 、量子辛动力学 SP(2*5) 及量子超旋动力学 SUz(4) ;它们都是量子规范场理论模型。在量子阴阳大统一理论中,这六种能量规范场构成量子引力密码场的指标味空间的密码子组分。就是说,它们是整体宇宙三种结构的功用驱使体系,而非宇宙本体。宇宙本体应是建立在 SU(31) 与 Um ( 1 )全息结构上的量子引力体系。因此,我们可以概括地说,要把引力说得清楚,必须弄懂量子引力规范场理论、量子引力密码场理论与量子阴阳大统一理论之间的关联结构,即量子引力规范场最小模型 SU(9) 。 最初, SU(9) 规范场理论是把密码场思想纳入 SU(3) 色规范场建立起来的,但随着理论体系的逐渐完善,发现它却不同于 SU(3) 色场;而是有着独立的结构,是电弱统一 SU(2)*U(1) 、强磁统一规范 SU(3)*SU(4) 的直积再造群。它描述的是物质场味空间的四种属性 1,2,3,4 。其中 SU(3)*SU(4) 是一种全新的直积耦合群,是色规范与超旋规范的统一描述,它可以定义磁荷。 在 SU(9) 场能量标度上,存在八种虚实共轭能量态结构,可以反演至 SU(4) 场;其两者的商群关联于量子辛动力学的解析群 SU(5) 和 O ( 6 )。在量子引力体系中, SU(9) 的三重态结构是非常重要的。这也正是 SU(31) 场的真谛。 这六种能量结构以密码子的序列结构缠绕于分形空间的信息维度上,构造大千世界。 在 plank 宇宙,量子引力的最底级结构是宇宙三种结构的量子化时空结构。三种结构的量子化作用耦合三重态是线性叠加的,在强磁能量标度上,可分离开来,形成三种时空结构。 在现阶段,即对应于自旋磁矩相关联的自旋子精细结构,耦合系数为 1/1.20963 ,对应于 强磁规范;与电荷关联的空穴子精细结构,耦合系数为 1/137.036 ,对应于电弱规范;与引力荷相关联的轨道子精细结构,耦合系数为 1/29.2099986 ,对应于 SU(5) 及其多重态;现在我们已经知道,电子的基本结构就是这三种时空的线性叠加体。那么,在 SU(9) 的强电磁动量标度下,强子粒子是否可以分离开来,呈现这三种时空结构的线性叠加结构呢?或许,有一天,大型强子对撞机可以发现它。不过,对于强子,耦合作用系数可能要偏离上述数值。 
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量子宇宙的真实(47)——PLANK宇宙与时空尺度
liangzi9102 2014-2-7 15:03
 量子引力时空的量子化三重态结构,决定了引力基态对应 PLANK 宇宙。而量子引力理论同时又界定了这个宇宙不同于其他平行宇宙的独特结构。在这个宇宙中,时空没有维度概念,只有面积是基本单元,即信息熵结构。就是说,这是个熵统治的世界。它的基本单元正好是 SU(31) 结构的表征特征值 U ,也即单位熵结构,是一个与时间有关的序列统计概率值。也可以说, SU(31) 结构是序列的时空演化结构。它是一个分形几何空间,它上面的量服从分形动力学的演化规律。 宇宙的三种结构决定了这个宇宙熵内在的几何特质。即一切量皆在熵空间内通过重标结构群作用关联。它决定了信息熵的最大传播速度无法超越电磁波的真空传播速度,也即质能的真空传播光速。之所以无法超越,是因为三种结构的内在重标结构群的演化特性所界定的。它关联于分形几何的动力学空间指数;也就是它,决定了时空量子化结构的有限边界还是无限延伸性。 Plank 宇宙的熵空间的量子化结构决定了 E8 味空间的信息繁衍。具备微观层次的动力学指数同样影响着大尺度时间结构的演化;而大尺度空间的演化纯粹是量子化的随机数学结构。 但这个量子化的边界值却是动力学指数所决定的。且只有对于光速世界而言,时空才是无限的。而这个光速世界却有着内在的自由度,它关联着宇宙的三种基本结构参量。 Plank 宇宙界定了宇宙光速能量空间线尺度(单位为米)最小值为 10 的负 89 次方幂量级,最大值为 10 的负 51 次方幂量级;光速动量空间最小值为 10 的负 48 次方幂量级,最大值为 10 的负 22 次方幂量级;两者非光速空间的空间线尺度皆偏离这两个量级。也正是时空本身的量子化结构,决定了今天我们所见到的宇宙大结构尺度的这个模样。可见,空间尺度只有在小于 10 的负 22 次方幂量级时,我们才能真正触及宇宙基本层次。 无论原子层次、还是星系尺度,以致宇宙尺度,都是 PLANK 宇宙的多重并行繁衍结构所构造的。 
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量子宇宙的真实(46)——宇宙真空背景场的引力效应
liangzi9102 2014-2-7 15:01
 量子引力密码场理论给出,量子引力真空场 E12 间的媾和引力效应等价于静电力效应。 量子引力的三种结构决定了量子化时空的叠加效应;至少三体的整体效应决定了 Um ( 1 )填充 SU(3) 基本表示。其决定了六夸克与三轻子的结构。 宇宙真空背景场的三重态结构决定了量子引力的 SU(3) 与 SU(4) 场的媾和效应;决定了 SU(3) 场的 36 种夸克态结构及 SU(8) 场的 36 种密码子量子态。 SU(3) 场的三重态结构构造 O(9) , Um ( 1 )味空间填充 O(9) 基本表示,构造宇宙真空基本动态均衡时空结构。 O ( 9 )基本表示纳入 SU(9) ,构造宇宙最小全息作用规范场模型。 SU(9) 的对称破缺直积群 SU(5)*SU(4)*U m (1) ,是宇宙真空场 E12 与 SU(3) 场的作用顶角结构。 SU(9) 场的双重态决定了物质信息结构的时空演化。它是构造 SU(31) 全息信息场的理论基础。 是宇宙量子场 7 和 9 反复振荡的根源。 
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量子宇宙的真实(45)——引力波与信息结构
liangzi9102 2014-2-7 14:59
 根据广义相对论,引力波等价于时空场的涟漪。 量子引力密码场理论的引力量子化结论指出,引力子结构产生于我们这个三维宇宙零时刻前 4 亿年。如果广义相对论正确的话,那么时空就不是与生俱来的,而是随着引力子出现那个时刻产生的。 一个全息系统的存在,按照量子引力密码场的观点,至少是引力场、物质信息与真空场三者单态及多重态的叠加结构。从时间轴上看,三者可独立运行,遵循各自的运行规律;但从空间轴上讲,三者是相互关联的,无法分割,而且随着动量的改变而变动,可以相互转化。 也即三者的量子化精细结构间的动量关联性。 量子引力密码场理论给出,量子化精细结构本质上是味空间的单位信息熵结构。它与动量比正相关。而单位信息熵正好反映全息规范群 SU(31) 的内在信息结构。从密码场理论的观点而言,它就是宇宙统一的数字 DNA 结构,一切事件皆是它复制的产物。包括我们地球上的生命体。生物 DNA 的运作规律实际上就是以味空间为载体的数字编码行为。 从这个意义上讲,基于量子引力的时空结构,我们得到,引力场的量子化空间结构可为三种子结构的线性叠加态。即引力子基态结构,对应 E4 结构;引力子激发态结构,是量子化后的信息繁衍,对应 E8 ;引力子的真空结构 E12 ,体现空间的纯量子化特征。而引力子的量子化时间结构与空间结构分立存在,但却不同的是,其时间结构自始至终皆与信息结构不分家,可见,时间兼顾着宇宙第三种结构与第一种结构的关联,不可分割对待。 宇宙三种结构的精细结构横向的动量关联,也是量子五行学理论的基石。 
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量子宇宙的真实(44)——全息元引力子年龄
liangzi9102 2014-2-7 14:57
 量子引力理论计算表明,全息元结构 SU ( 31 )的引力子结构存在循环的内在性质。 根据真空场 E12 模型计算,光量子场的谱线精细结构在一定的范围内随时间周期循环变动。变动值由 1/137.0792 至 1/137 ;根据天文观测,我们已经知道光量子场的谱线精细结构随着宇宙年龄的增长而增大的趋势,于是我们可推定宇宙之初谱线精细结构常数应该取其为 1/137.0792 ,这样,根据现有的宇宙测定的年龄 138.2 亿年就可推算出宇宙循环顶峰年龄值为 304.042 亿年,故而宇宙周期年龄值为其 2 倍,即 608.084 亿年。可见,我们现在的宇宙真空场还在少年时代,还很年轻,只走完不到 1/4 的里程。 引力场的量子化结构表明,三种结构的量子化皆存在传播子的谱线精细结构。光量子的谱线描述宇宙真空场内在特质;引力子的谱线描述时空场的内在属性,计算出其精细结构常数为 1/29.462 至 1/29 ;量子引力密码场理论指出第一种结构的现在宇宙年龄为 142.2 亿年,则引力子结构的年龄应为 625.684 亿年; 第三种结构的传播子为物质世界的信息流动,与电荷空间的量子化磁结构有关。它的精细结构常数由 1/1.46119 至 1 。 从精细结构数据上,我们发现存在着一个现象,就是三者倒数之和由 168 至 167 循环流动;这意味着什么呢? 量子引力密码场理论告诉我们,全息系统为三体以上的多重态结构。而 SU(31) 与 Um ( 1 )构成了量子引力的基石。两者的味道数之和为 167 ,这说明在宇宙的鼎盛时期,宇宙主要由量子引力所主宰。宇宙年龄中期的物质信息结构几乎全部被破坏。从这个意义上讲,作为宇宙间的能量结构正在调整。从宇宙 60 亿年前开始加速膨胀的角度出发,第三种结构的顶峰年龄推算为约 451.684 亿年。就是说,再过 225.842 亿年,宇宙物质结构将全部解体。但从循环的角度而言,信息结构可以重建。也就是说,在我们这个宇宙第二种结构产生之刻起,物质信息结构就已经存在约 147.642 亿年了,引力子也已存在 4 亿年了。 
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量子宇宙的真实(43)——引力量子化与三种结构
liangzi9102 2014-2-7 14:47
 量子引力密码场理论已经发现宇宙存在三种结构。一切事件皆是三种结构的相互作用演化的过程。 进一步的计算表明, 11 维引力世界与三维世界的关联结构与 N 酉群有关; 15 维的费米子与波色空间的关联结构与光速世界有关;光速世界即为光锥坐标系的关联体,它是欧式几何的曲面结构。强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的统一结构关联于量子辛动力学;强相互作用、量子辛动力学的酉化群的媾和关联于量子超旋动力学,它是量子引力的理论基础。 量子引力密码场理论得到的 50 个信息维度存在于量子信息分形几何之中。它描述的是量子相空间的内在信息几何分形动力学规律。三种结构就存在于其中,它构成了量子引力的时空结构。 量子引力的时空存在密码层面上的事件对称性,即费米子与带电波色子的密码同一性及不可同时产生性。 真实的宇宙存在于非整数分形维数所定义的分形几何空间。这必然导致有理数量子化理论所描述的世界与真实世界的误差存在,因为我们无法精确所有数值。况且全息模型 SU(31) 所计算出的基本常量就是个无理数。我们无法穷尽所有,只能退一步取其有效量计算准宇宙。 就是说,真实的宇宙无法通过计算得到,结论只能无限的接近于事实。然而,在密码层面上有限地计算就已足够精确得到事件的密码结构。即得到一个事件的 SU(31) 量子结构。但时间的变动, SU(31) 呈现内部空间的序列组合螺旋振动。我们仍然无法知晓每一时空点上的事件结构。但我们却可以知晓这个事件在这个时间点上的可能性结构,即概率值是可以预测的。 基于量子的测量会扭曲 SU(31) 量子内部结构,也即量子引力会扭曲量子自旋时空,产生曲率位移。这就是量子密码场理论所给出的量子测不准原理与全息原理的关系。 我们用量子全息原理替代测不准原理,是基于 SU(31) 是可以精确预测的,它总走在时间的前面,尽管它存在几率的成分,但存在可分辨的规律可循。就是说,如果有一种智慧或者大脑足够聪明及惊人的记忆力,就可以分辨出这种时间上的差异,也就可以精确指出 SU(31) 在每一个时空点上的概率对应值。或者有一天,机器人可以完成这项工作,届时预测未来及回到过去就必然成为现实,那时一切皆不存在秘密。也许这一天离我们已经越来越近。 电荷空间的量子化关联于引力空间的量子化;电荷与质量存在于光锥坐标系的两侧的不同空间之中;前者呈现双曲几何特征,后者呈现黎曼几何特征;但他们并不精确等价,只是可以近视等同。电荷空间与宇宙第三种结构的分形结构有关;质能味空间与宇宙的第一种结构的分形结构关联;两者的联络空间由第二种结构所描述。 电磁场的量子化归结于电荷的整数量子化;弱相互作用、强相互作用关联于电荷的分数量子化;而质量的量子化实质上是味空间的量子化,也即 SU ( 31 )的量子化。通俗地讲,我们也可以说,它是宇宙 DNA 的量子化基本结构。这也是量子引力密码场理论视第一结构为 DNA 的本质原因。 S 界是量子引力密码场理论给出的一个特殊世界。即 PLANK 宇宙模型。在这个并行世界中,量子引力起着决定性的作用。它主宰者万事万物的运行,一切皆归于此。 S 界的量子双重态构造了宇宙真空场 E12 与物质场 SU(360) 的并行耦合世界。我们的三维世界不是真实的宇宙,它是前者信息映射于光速世界的全息幻想。即一切映射信息结构皆在 SU(2)*U(1) 中体现。 全息世界关联于黑洞熵结构。熵的量子化结构等价于全息元的分形结构。它总以 4 的幂级数出现。然而,量子引力密码场所定义的信息化熵结构却有着一个特殊的结构,即全息结构 SU(31) 。进一步计算表明,这个特式结构关联于量子的波粒二象性。即熵本身量子化的同时也存在着不确定性;但这种不确定性来源于量子的波动性与粒子性的振动,且存在着反对称结构。从这个角度出发,我们就可以有效地消除这种不确定性所带给我们的困扰。同时,从 SU(31) 本身出发,我们也找到了这种不确定性的本质,它关联于量子引力的有限边界结构。 从这个意义上讲,黑洞熵的基本单元是 SU(31) 的全息元结构。它直接关联于量子引力时空。 故而,我们也似乎看到了量子的本质。量子之所以称之为量子,就是它的不确定性。而这种不确定性现在找到了根源,就是它的全息性。因为我们无法穷尽所有事件的关联信息结构,所以不得不退守于量子的称呼。 牛顿引力结构与库伦静电力结构本质是一致的,它们都是量子引力时空在特定结构上的极限效应。前者关联于光锥的左结构;后者关联于光锥的右结构;它们都是宇宙三种结构的量子几率贡献。光锥的左结构与 11 维信息世界关联;光锥的右结构关联于 15 维信息世界。现在,我们不得不做一些思路上的转变,或者说调整。那就是无论是质量引力还是电荷引力,这种能量的效应是全息结构的整体贡献;或者说,是多重并行世界的边缘交叉效应,而非中心结构体的单边效应引起的。我们常言道的质量与电荷概念需要更新观念,它们的分布不是点结构,而是以空间称呼更为恰当。我们总称呼一个粒子带有多少质量和多少电荷,实际上这与真实不相符。一个粒子可以是一个全息元,也可以是全息元的其中一个部分子,它们无法独立。按照量子引力密码场理论的观点,它们就是一段序列,是宇宙整体 DNA 结构上的一段序列。质量和电荷只是两种不同的作用属性。它们的载体是味空间。它们都与信息结构有关。 双 S 界是它们的最底级结构。就是量子化的宇宙引力常量与基本电荷量。还有一个就是 E12 的基本常量 K, 也即介电常量。这三个参量实际上构成了宇宙三种结构的基本特征量。引力的量子化结构就根于此。 量子引力密码场理论已经指出了宇宙万事万物的构造规律。即四联体至六联体的密码序列的五级结构。而密码子的传播子结构就是三联体构造的整体效应。也即量子理论所给出的三夸克态结构。当然这里面隐含着对称破缺态的几率贡献。即单夸克、二夸克及其分形部分子的作用关联态结构。它们构成了物质的能量动量张量结构与标量场结构。因此,我们可以说,无论何种作用模式,都是三体以上的行为,而非两体行为。标量场是我们看不见的,但却是存在的,有时又是主宰者。 没有任何时候比现在更兴奋的了,因为量子化引力论即将成为现实。它的主要贡献就是揭示了宇宙全息场 SU ( 31 )的量子化结构,也即时空的运行规律。直观了呈现在桌面上,我们可以清晰地看见它如何运作。 
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[转载][剧情][法国][行星海洋海洋宇宙][BD-R1G][中英双字][精彩记录大
lcj2212916 2014-1-23 20:49
◎译 名 行星海洋/海洋宇宙 ◎片 名 Planet Ocean ◎年 代 2012 ◎国 家 法国 ◎类 别 纪录 ◎语 言 英语 ◎字 幕 中英双字幕 ◎IMDB评分 6.6/10 from 218 users ◎文件格式 BD-RMVB ◎视频尺寸 1280 x 720 ◎文件大小 1CD ◎片 长 89 Mins ◎导 演 雅安·阿瑟斯-伯特兰 Yann Arthus-Bertrand 迈克尔·皮托 Michael Pitiot ◎简 介 2009年,雅安·阿瑟斯-伯特兰 发布了纪录片《家园》(Home)展现了地球的瑰美壮丽,也揭示了它的社会和生态危机,以及人类改变社会发展方式的紧迫性。到2011年为止,在全球范围内已有超过1亿人观看了该影片。 这部时长90分钟的纪录片《海洋宇宙》由雅安·阿瑟斯-伯特兰(Yann Arthus-Bertrand)与迈克尔·皮托(Michael Pitiot)共同执导、携手欧米茄创作完成,拍摄过程中得到了塔拉科学考察队(Tara Expeditions)提供的科学支持。影片记录了地球的生命之源——伟大海洋的大量非凡影像。2012年6月,《海洋宇宙》在巴西里约热内卢地球峰会(RIO+20)上进行首映。该合作影片旨在阐释地球上一些伟大的自然奥秘,强调人类学会与海洋和谐共存的必要性。 下载地址: http://www.400gb.com/file/55198084
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神秘科学与日常生活
benlion 2013-11-22 21:36
科学的世界,即是需要探索的神秘,也是生活中的现实,我们每天接触到的世界都与科学相关,我们自身就是最复杂的生物。 仰天遥望星空,似乎宇宙遥不可及,实际上我们却处在天空中的一颗星球 – 太阳系的地球上,大洋彼岸那么遥远,我们却能够在互联网上瞬间通信。 人的一生,就是生生死死在地球上的经验,回顾人生,也许未来人类进入星际文明时代,在外星系里能够回忆地球的人类生活。 儿童时期 - 相比于当今,那简直就是一个神话的世界。 屋前小溪流的石头下抓螃蟹,屋后芍药园里惊喜于长出的嫩芽和花蕾,那个清新和美好的感觉至今难忘,长大后,再次见到是在德国,却没有了童年的那个感觉。 儿童时在森林里和灌木丛寻找春笋,从土壤里冒出的那个尖尖,感觉是多么欣喜,还有自己亲自播种长出的瓜果,摘了一个不久又长出一个的惊奇。 当然,最令人难以忘怀的就是那些精装的西医和中药精美著作了,从无中生有的婴儿,突然出现的意识,还有梦里奇异的美景。夜间外婆讲述神话故事引发的遐想,外公带我在小河边等待鱼儿上钩的坐禅等,以及闹钟、磁石、放大镜、望远镜和煤气灯等,还有从上海姑奶寄来的糖果和万花筒等,留下了儿童的快乐。 上学时期 – 绘画、种花和图书馆,制作风筝、雪橇和飞机模型、纸风轮等,书籍里数学家、科学家、发明家、哲学家和艺术家无穷尽的奇妙世界,一直延续到英国,也是最愉快和印象深刻的回忆。 人类文明的起源,起先是艺术和语言符号,然后,工程技术、数学和宗教神话,再后,才是哲学辩论和科学。 中国 - 阿拉伯 - 欧洲近代史,欧洲建立大学,然后,文艺复兴和地理发现、宗教改革,进入数学方法与实验技术结合的物理科学,而后,教育、法律和经济等社会科学,再后,才是生物科学的建立。 宗教 - 文化、科学 - 工业的历史,尤其,结构论与系统医学、印度教 - 希腊神话和犹太教 - 儒家关系等,构成了人生至今的探索与思考。 未来是什么?生物系统原理、视觉设计和药物学计划的研究与产业化发展? - (回忆录) -
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【宇宙是无限的吗?】小儿日记
热度 14 ncepuztf 2013-11-17 22:45
一天晚上和儿子在小区的健身场地休闲,儿子缠着我讲故事。 他从小就这样,我知道的和不知道现编的故事/笑话已经用得精光,由于重复还经常被他嘲笑。 这次实在没有办法了,我就说:看天上的星星,你数数有多少颗吧,古代有个大科学家叫张衡的也数过。 儿子说:这么多,一眨一眨的,我才不数呢!老师说地球的外面是太阳系,太阳系外面是银河系,银河系的外面呢? 我说:银河系的外面是宇宙。 儿子说:那宇宙的外面呢? 我说:宇宙就是最外面了,银河系的外面通称宇宙,宇宙是无限的。 儿子说:既然是无限的,那为什么说宇宙在膨胀呢?膨胀一定是侵占了他以外的空间,对吧? 我说:那宇宙可能是有限的吧。 儿子说:既然宇宙是有限的,那宇宙的外面又是什么呢? 我:这这……爸爸实在答不上来了,你明天问问老师吧。 儿子:爸爸,我越想越害怕,我不敢想了。 我:……【其实我也害怕】 ******************************************************************************* 求解答:那位博主能告诉我,宇宙到底是有限的还是无限的? (1)如果是有限的,请告诉我,宇宙之外是什么? (2)如果是无限的,为什么说他在膨胀?
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彭罗斯的宇宙轮回(3)
热度 8 yonglie 2013-11-15 09:06
上回说了, CCC 是靠 Weyl 曲率来实现的, Weyl 曲率是 CCC 的数学核心 。这回就复习那个著名的张量。 Weyl 曲率的故事大概可以从 30 多年前说起。 1979 年,剑桥大学出版社出版了一本由霍金等人编辑的纪念爱因斯坦的文集 General relativity : An Einstein Centenary Survey ( E ds. S W Hawking and W Israel, Cambridge University Press, 1979 )。这是一本引人入胜的文集,比很多应酬的纪念文集高明多了。很幸运我曾在旧书摊儿上捡过一本,尽管是影印的,也激起过几分古董家捡漏的愉悦。彭老师为文集写了一篇 50 多页的长文:“奇点与时间不对称”(“ Singularities and time-asymmetry ”),将第二定律的起源追溯到宇宙的边界条件,也就是奇点(初始的或终结的)。他指出,从时空曲率说,早期宇宙没有出现物质的聚集,对应于没有 Weyl 曲率(因为没有聚集意味着空间各向同性,也就意味着没有引力主导的零方向)…… In terms of spacetime curvature, the absence of clumping corresponds, very roughly, to the absence of Weyl conformal curvature (since absence of clumping implies spatial-isotropy, and hence no gravitational principal null-directions). 这个几何约束相当于说, Weyl 曲率在任何初始奇点为零。然后,随着引力聚集的发生,其区域的 Weyl 曲率也不断增大,最后引力坍缩形成黑洞时,曲率在奇点变成无限大。这就是 Weyl 曲率猜想 ( WCH )。 WCH 有不同的形式,“强式”的说初始 Weyl 曲率为零,“弱式”的说初始时物质(即 Ricci 张量)起主导作用,而终结时相反。 WCH 是与奇点和宇宙“命运”联系在一起的,如“各项同性( isotropic )奇点”、“宁静( quiescent )宇宙学”等,都与它有关。 Weyl 曲率是什么呢?我以前说过一段感想( http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=279992do=blogid=273432 ),现在偷懒也引用几行: Weyl 张量……具有曲率张量的所有性质,而且对任意两个指标的缩并等于零,因而是 “ 无迹”的 。 Hawking 说它 是“曲率张量里所有缩并为零的那一部分” ,更重要的是,它满足类似 Maxwell 那样的方程。 Penrose 更直截了当地将曲率写成: Riemann = Weyl + Ricci ,一个度量潮汐畸变,一个度量体积变化。 Einstein 方程本来没有 Weyl 张量,但在虚空感觉的潮汐,就纯粹来自 Weyl 。 Einstein 方程意味着,存在将 Weyl 与能量联系起来的方程,就像 Maxwell 方程。 Weinberg 还说过,弯曲空间的不变量需要 Riemann 张量和度规张量构造的标量来描述, “ 曲率不变量是由 Weyl 张量的全部分量加上 N 个 R(μ, ν) 的特征值所构成。 ” 我们知道,广义相对论是用时空的曲率( Riemann 曲率)来描述引力场,爱因斯坦的场方程的实质就是时空曲率张量等于物质的能量动量张量。因为场方程是缩并(即对角元素求和)之后的结果,所以 没有“无迹可求”的 Weyl 张量。但 Weyl 曲率在无引力源的“虚空”仍然会有“潮汐”效应,而且在非完全各项同性的条件下不为零。 也 可以通过电磁场的类比来说明 Weyl 张量。描述电磁系统( Maxwell 方程)有两个张量:一个是电磁场的 Maxwell 张量,一个是场源(电荷或电流)。 Riemann 张量也是两部分,一个是 Ricci 曲率,描述引力源(相当于电磁场的电荷 - 电流源),引力效应表现为物质对时空的扭曲(如经过引力源附近的光线偏折,行星轨道的进动),另一个就是 Weyl 曲率,度量无源引力场的时空曲率(类似无源的 Maxwell 张量)。 正如 Maxwell 张量可以分解为电( E )、磁( B )两个部分(具体的分解依赖于观测者的状态), Weyl 曲率也能分解为电、磁两个部分,这个特点对 CCC 的观测证据有很大影响(附录 B 最后用了这个划分)。 Weyl 张量的一个好品质是“共形不变”,即不随尺度大小变化,只与形状有关(其实,所谓“共形”,就是初等几何里所说的“相似”或复函数论里常说的“保角”)。关于 Weyl 曲率,彭老师在《通向实在之路》(第 28 章)里有更详细的解说,我就不抄了。 彭 老师想起用 Weyl 张量来刻画宇宙初始和终结的状态,是因为两个态都不需要考虑物质源(这里面涉及的问题就多了,暂且不提),只有纯粹的时空几何效应。 WCH 说, Weyl 曲率初时为零终结时最大,这恰好与熵的变化“平行”。所以直观说来, Weyl 曲率刻画了引力的熵。但 WCH 与第二定律的熵增只是形式上的呼应,并不是严格的熵定义。一个自然的想法是,用 Weyl 曲率张量(或者结合 Ricci 张量)来构造某个不变量(例如,其缩并就是一个标量),要求其行为满足熵的特征(如非负的、连续的、单调递增的,等等),那就有可能作为引力熵的定义。遗憾的是,虽然有过一些尝试,但还没有令人满意的结果。
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彭罗斯的宇宙轮回(2)
热度 2 yonglie 2013-11-5 09:23
上回说了,循环的 CCC 自然面对着两个问题: 遥远的未来如何与大爆炸的起点等同起来呢?循环如何满足“永不循环”的热力学第二定律? CCC 对那两个问题的回答是:第一,宇宙的初态是低熵的,而终态是高熵的,其演化满足热力学第二定律;第二,一个世代的初态与前一个世代的终态通过共形几何实现光滑的过渡,而熵在那个共形过渡中自然清零,重头算起。 简单说来,我们的未来最终是一个大黑洞。假定把所有物质(大约 10 80 个重子,不考虑暗物质)都扔进黑洞,那么根据霍金的熵公式,可得熵为 10 123 ,而相空间体积是 10 后面跟那么多零。(这个数字很粗略,老彭在不同时候用的数量级也不同。) 而在宇宙之初,引力自由度尚未激活,相空间很小,所以处于低熵态。当那些自由度激发起来时,引力作用就开始起主导作用,进入多彩的演化时代,形成各种尺度的宇宙结构,也包括生命和我们。 初始奇点(大爆炸)与终结奇点(黑洞)的特征,恰好可以用 Weyl 曲率张量来描述,因而它自然成为刻画引力熵的物理量。 Weyl 曲率是共形不变的,在大爆炸的共形扩张会将无限大的密度和温度降到有限的数值,而无限远的共形收缩会将零密度和温度提高到有限的数值。于是,两者在界面光滑地过渡,宇宙也就从旧世代演进到新世代……(待续)
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宇宙间最美的男子
热度 17 yonglie 2013-11-4 08:32
70 后 大作家大艺术家大美人 Neal Pollack 在一本小小的跨度达 60 年 的“自选集”( The Neal Pollack Anthology of American Literature )的前面显摆了一张玉照——在我的纸本书里,照片很模糊,像从 50 年代的老照片复印的,有点儿对不起作者;下图是网上找的: 作者的注释是一篇绝妙好辞,很可以作为自我夸奖的样本: Neal Pollack, the author of this bestselling book, is the moon-bewildering apogee of male beauty in the visible universe, and possibly beyond . Let his picture guide your thoughts and your hand. Do not be ashamed of what it makes you do. The human body is a treasure, and the feelings it feels are blessed. Neal endorses your actions. He lives in Philadelphia. moon-bewildering 有点儿我们常说的“闭月”的意味(有歌词儿说,“ Come, my moon-bewildering apogee offemale beauty! Come and weShall have beautiful children ! ”)——闭月的美男,这是头一回看见。 In the visible universe 说得非常科学,因为我们生活的宇宙就是物理学里说的“可见宇宙”。夸自己很难,夸得那么准确,就更难了。美中不足的是,小 P 不该拿月亮来比。月亮太小,只配与地球上的美人媲美,哪儿能赶得上他的宇宙绝顶呢! 关于那张照片,小 P 说是时下很多书上看到的那些荒谬图片的逻辑延伸( logical extension )——“很多人若有所思地把手放在颏下,或者靠在树上。我一般是不会倚树的,除非喝醉了。” 据说照片惹来一些绯闻,小 P 就在 Chicago Reader (他为它写过好些年)为画家夫人 Regina Allen 打广告:南方辣妹喜欢 scatological 幽默 的绅士( Wayward Southern belle seeks a gentleman with penchant for scatological humor . )。夫人补充:至少“ scatological ”那部分是真的。 我看见那照片时,感觉那姿势很熟悉,有抄袭的嫌疑——首先想起印象派马奈的贵妇画像( The Lady with Fans , Young Woman Reclining in Spanish Costume ),还有他著名的《奥利匹亚》。奥林匹亚的意义与小 P 照片的意义一样:用传统的方式来反传统。原来,那个造型是维纳斯小姐的原创的,犹如西施姐姐的“ 病心而矉其里 ”——如提香的 Venus of Urbino 和威尼斯画派的 Giorgione 的 Sleeping Venus ( c. 1510) 。 从大艺术的角度来看, Vernus-Oliympia-Callias-Pollack 的演化路线,正是从古典艺术向现代艺术的演化路线,也是从以美为美到以丑为美的多元演化的一个分支。 The Lady with Fans, Portrait of Nina de Callias , Edouard Manet , 1874 Young Woman Reclining in Spanish Costume , Edouard Manet , 1863 Olympia , Edouard Manet, 1863 Venus of Urbino (1538) by Titian Sleeping Venus (c. 1510), also known as the Dresden Venus by Giorgione
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彭罗斯的宇宙轮回(1)
热度 7 yonglie 2013-11-1 09:11
40 多年前,彭罗斯(与霍金一起)证明了奇点定理,这是他对宇宙学的最大贡献,我喜欢说那是数学的一小步(将整体微分几何用于时空结构),宇宙学的一大步。奇点定理说,在几个简单的合理的条件下(如能量条件、时序性等),时空是不完备的(即存在不能延伸的非类空测地线) 。 30 多年前,彭老师在纪念老爱百年的一篇长文里,提出了 Weyl 曲率猜想,为那存在的奇点赋予了基本性质。近几年,彭老师把他的猜想推得更远了,指出 Weyl 曲率描述了一个无限循环的宇宙“轮回”,于是有了“共形循环宇宙学”( Conformal Cyclic Cosmology )…… 玻尔喜欢用“有趣的疯狂”来说一个新理论。 1958 年,他告诉泡利(针对不相容原理)说:“我们一致认为你的理论很疯狂;我们的分歧在于,它是不是疯得够狂而可能是对的。”读者读过本书,会不会认为它疯狂呢?它是不是疯得够狂,也许是对的呢? 彭 老师自己感觉它很疯狂,在尾声中还借小朋友的话总结说,“那是我听过的最疯狂的思想!”什么思想呢?“共形循环宇宙学”( CCC )——从大爆炸开始的宇宙终结于一个加速膨胀的时空,形成一个世代;每个世代的终结是下一个世代的大爆炸的开始…… 换句话说, CCC 描绘了一个无限的宇宙循环。我们这个从大爆炸开始的膨胀的宇宙,是无限多个相似的宇宙世代中的一个。我们的大爆炸其实是前一个时代的遥远未来的延续。用数学的语言说:前一个世代的共形无限远(一个共形的 4 维流形)光滑延拓为下一个世代的大爆炸。因为无质量场的爱因斯坦方程是共形不变的,那个“垂死的”宇宙中的观测者(无质量粒子)“感觉”不到大爆炸的奇点,可以悠悠然从那个宇宙走进新的宇宙,重新捡起一个新的共形因子,进入演化的“宇宙新世代”。 借彭老师自己的话说: 怎么能把遥远的未来同大爆炸式的起点等同起来呢?况且,未来的辐射冷却到零,密度稀薄到零;而在大爆炸起点,辐射有无限的温度和密度……况且,根据热力学第二定律,宇宙总是向着熵增大的方向演化,既然总是增大,如何能回到原点形成“循环”呢?(且听下回分解)
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宇宙新论
热度 1 yk99zheng 2013-10-31 11:02
构成宇宙万物的最小粒子是光粒子和磁粒子,光粒子决定时间,是能量的本质;磁粒子决定空间,是质量的本质。光粒子以光粒子流的形式表现,这就是“光量子”的本质。光粒子流有围绕磁粒子运动的性质,这就是能量传递的原因;而磁粒子相对光粒子的流动,有趋于静止的趋势,即惯性。当围绕磁粒子流动的光粒子流发生变化时,磁粒子因惯性打破而运动,运动的形式多样,有自旋、震动以及极性运动等。 光粒子流围绕磁粒子运动的特性决定了宇宙时间是弯曲的。在一定角度上可以认为,磁粒子充当了光粒子流的介质,即空间是时间的介质;磁粒子分布均匀,惯性就更加协调,即空间和谐,于是时间就是平滑的。平滑的时间,在和谐的空间中穿梭时,在数学平面的角度上就呈波状,即电磁波。 对地球而言,太阳光就是时间;地球上的万物就是时间在不同磁粒子空间的不同表现。磁粒子空间均匀的就是单质,磁粒子不均匀的就是化合物。因此,单质中时间是平滑的,电磁波就保持一致;相反,化合物中的时间是凹凸不平的,电磁波就多种多样。 也可以这么说,地球自然界多种多样的电磁波,是因为时间在不均匀磁粒子间穿梭而凹凸不平造成的。 光、电、热是光粒子对于人类感官的不同形式。电在导体中传播的本质是光粒子流在均匀磁粒子间呈波状运行,也可看成是以电磁波的形式运行。导体的电阻即光粒子流流动的顺畅程度,电阻越大,光粒子流就会越多的以热和光的形式向导体的周围传播。这就是电灯泡的原理。 电磁感应现象的本质就是一定空间内磁粒子数目发生明显变化时,围绕磁粒子转动的光粒子流相对变化,便沿着磁粒子呈波状运动,从而产生电流。也可以这样解释,在特定区域凡是空间变化,一定会引起时间变化。 在宇宙诞生之初,无数磁粒子组成致密不可分的磁粒子球,处于中心;磁粒子球外围是无数光粒子流,围绕磁粒子球超光速流动。这就是我国古代所说的“无极”宇宙。对于我国古代所说的“阴阳”,“阴”便是磁粒子,“阳”便是光粒子。当靠近磁粒子球表面的光粒子流流速瞬间膨胀至一定值时,磁粒子球表面的磁粒子便开始急速剥落(即所谓的宇宙大爆炸)。单个或几个磁粒子被单条或几条光粒子流包围而构成“光磁波子”。我国古代所说的“太极”宇宙开始形成。 黑洞现象,可以看成是局部宇宙的诞生,黑洞内核即是致密的磁粒子球,而来自周围恒星的光粒子流围绕黑洞内核超光速流动,于是当光粒子流流速达到一定值时,黑洞内核由外至内层层剥落,磁粒子便被光粒子流包围而形成光磁波子。 光磁波子因磁粒子数目、间距和光粒子流的数目不同而形式多样。只有一个磁粒子的光磁波子就是“磁单极子”,它可被看做是最小的“无极宇宙”。含有两个磁粒子的光磁波子可被看做是最小的“太极宇宙”。当数个磁粒子间距达到一定量,即临界常数X(类似于爱因斯坦的“宇宙常数”概念)时,构成“单元空间”;一定条数光粒子流在磁粒子间或外围的交汇,形成“单元时间”。单元时间与单元空间的存在就意味着现代宇宙的开始。在现代宇宙,含有至少两个磁粒子的光磁波子就是万物的构成基元。 单元时间内单元空间的展现方式便是“质子”;质子周围小于或等于单元空间的空间内光粒子流的交汇点(1至数个单元时间)便是“中子”;质子周围大于单元空间的空间内的光粒子流的交汇点(小于或等于单元时间)便是电子。也就是说,中子和电子的本质是相同的,都是光粒子流交汇点,只不过是不同大小空间的不同大小时间而已。1至数个质子能共用几个中子,即多个单元空间在多个单元时间内平衡时,就形成“独立原子核”。独立原子核本质上是光磁波子多空间和多时间的优美表现。当独立原子核内的中子与外围光粒子流的交汇点(即电子)进行相互转变,且达到新的平衡时,就形成原子。当两个或多个独立原子核通过共用电子建立光粒子流平衡时,就形成分子。
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平行的宇宙
zhangjian902 2013-10-25 22:22
你为电影中感人的一幕而哭泣, 我却在为电子和夸克着迷; 面对大海 你 为它的澎湃激动不已, 而我却在思考 它的颜色 和眼睛结构的奥秘; 你对着月亮 为阴晴圆缺而叹息, 我却想着对称性与破缺的机理; 不同的答案 不同的问题, 不同的生活 不同的轨迹, 就像 我们处在平行的宇宙 , 没有交集。
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超级宇宙玩笑!梵蒂冈教皇斯密达竟然也大力反腐进行廉政建设
laserdai 2013-10-25 06:06
最新一期英国《经济学人》杂志发表题为“同唱赞美诗歌的中国和梵蒂冈”的文章,谈到了梵蒂冈教皇斯密达竟然也大力反腐。 China and the Vatican, Singing from the same hymnal http://www.economist.com/blogs/analects/2013/10/china-and-vatican 2013年3月份,梵蒂冈上空冒出的白烟宣布了新教皇的产生,本博给与了好多关注。 赌博公司玩弄梵蒂冈教皇选举 梵蒂冈教皇选举de操作过程揭密 梵蒂冈教皇选举暗箱操作之机密黑幕这次可否揭开? 2013梵蒂冈教皇选举惊险第一天 新教皇加冕,台湾立刻外交挑战 小知识:教皇的鼻子 新教皇、老教皇见了面 新教皇是红色的马列主义者? 就在几个小时之后,中国正式选出了新的国家主席, 这完全是时间上的巧合。这样, 中国13亿人口 同全世界12亿天主教徒的数字非常相近,两个实力 相当帝国同时有了新的帝王 。 现在,罗马天主教皇斯密达和中国国家主席习近平已经就位一定时间,两者都在 廉政反腐方面采取了的大动作。 教皇斯密达在本星期对德国的一位主教做出了停职处理的决定。这位主教被控花费巨资修建自己的住宅和其他教会建筑,包括装修昂贵的浴室、健身房和花园。 教皇斯密达把这位犯错误的主教作为典型加大舆论宣传,是为了重新强调保持谦虚、谨慎和简朴的生活。 教皇斯密达也声称自己支持增加透明度: 教皇斯密达已经下令清理秘密而丑闻缠身的梵蒂冈银行,这家银行在本月发表了银行账目,这在梵蒂冈125年历史上尚属首次。 一般人看来,这些兢兢业业为上帝工作的人应该都是清廉公正的,可是,现在的事实则不然,属于超级好笑。 本博以前在 女娲和上帝的爱情故事 中透彻地分析过,上帝老儿不是好脾气的: 由于上帝天性粗狂,造出的人长相,皮肤,做事情等比较粗糙,这就是西方人典型的特征。 上帝老儿很喜欢张扬,好大喜功,所以就有了圣经,这的确是上帝的后人追随者写的,但是里面添油加醋/忽悠很多,比如创世纪中的那些事情,包括创造亚当和夏娃的故事,其实这就是盘古创造女娲和上帝的故事,当然全是盘古做的,但是在圣经中被歪曲成上帝自己做的,特别是歪曲夏娃来自亚当的一块肋骨,这当然显现出上帝对女娲的愤懑感情。 圣经的旧约里面有很多血腥的故事,你看对待埃及人的惩罚和不听话的以色列人的惩戒,等等等等,这些都是上帝老儿脾气不好的表现。 上梁不正下梁歪, 罗马天主教帝国也不清廉,所以 教皇斯密达也要反腐进行廉政建设。超级宇宙玩笑!
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大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值的测定
fuxinglu12 2013-10-12 17:21
  大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值的测定 大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值的测定,对我们认识和研究宇宙有着重要的意义。所以在这里讨论一下大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值如何测定的问题。 日本打造最精准原子钟可探测地球引力变化 新浪科技讯北京时间4月7日消息,日本专家组成的一个研究小组研制出迄今为止制造的精准度最高的原子钟。这台光晶格钟灵敏度极高,能够探测到地球引力发生的变化,允许科学家测量时间的精度达到令人吃惊的17位数。此外,它也可用于大幅改进GPS跟踪系统,探测最小10厘米的高度差。 日本研究小组表示,这是朝着研制人类历史上最为精确的测量装置迈出的重要一步。原子钟用于设定国际原子时间或者协调世界时,二者与我们绝大多数人使用的格林尼治标准时间存在差异,但更为精确。随着时间的流逝,即使原子钟也会失去精确性,必须进行调整以修订微小误差。精确性降低与所谓的“迪克效应”有关,也就是原子钟的激光器产生的不必要的噪音。日本研究人员研制的光晶格钟避免了这个问题,同时更为稳定,无需经常调整。 这台新原子钟由东京大学的英敏香取教授以及他的团队在澳大利亚新南威尔士大学维克多·弗拉姆鲍姆教授的帮助下研制。弗拉姆鲍姆表示,光晶格钟就像是一个放在草皮上,里面装有原子的蛋格。“离子时钟通常只有一个原子,你必须等待很长时间,才能达到所希望的精确度。新发明的原子钟可以操纵数千个原子,能够更快获得结果。” 除了更为精确外,这台光晶格钟也可用于寻找地下矿物和碳氢化合物。GPS依靠令人难以置信的精确计时,精确度更高的GPS自然能够发挥更大作用。GPS追踪器通过与卫星保持通讯工作,卫星负责报告位置和时间。追踪器内的电脑将自己的时间与卫星报告的时间相比较,利用差值计算它们的方位。光以每秒18.6万英里(约合每秒30万公里)的速度穿行,如果卫星时间落后于GPS接收器的时间千分之一秒,接收器便可计算出它与卫星之间的距离为186英里(约合300公里)。 弗拉姆鲍姆说:“我们在测量原子钟频率时的精确度可达到17位数。它的精确度高的惊人,甚至能够探测到地球引力势的差异。在引力场,时间走得更慢,时钟的快慢取决于物体引力势的强弱。”他指出,日本研究人员研制的原子钟也可用于石油勘探。“由于石油是低密度液体,所以石油的引力势低于附近岩石。借助于这种原子钟,你可以勘探矿物,应用于包括汽车、飞机和太空飞船在内所有平台的全球定位系统,进行实时相对大地测量。”(秋凌) 万有引力 定律— 牛顿的普适 万有引力 定律表示如下:任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。 引力场 — 引力场 是 暗 能量和星体相互作用的产物。引力场中某一点的引力与暗能量的虚拟质量和星体的质量的乘积成正比,与该点到旋转中心的距离的平方成反比。 引力场强度— 引力场强度 是描述 引力场 的性质的 基本物理量 ,是个矢量。它与 电场强度 完全等效。 在引力场中某观察点的 引力场强度 E , 等于置于该点的静止质点m所受的引力力 F 与质量m的比。 一;引力场变化的传播速度与变化的引力场的运动状态无关。 二;引力场变化的传播速度大于光的传播速度C。 三;引力场变化的传播形式是无物质和无质量的传播形式,光的传播形式是有物质和有质量的传播形式。 大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值的测定 设惯性系S,原点O和X,Y,Z坐标轴。在惯性系原点O处设置变化的引力场A,在X坐标轴上设B和C点,并在B和C点处各放置一台高精准度的原子钟。设;引力场变化的传播速度Vb1,则通过在B和C处各放置的高精准度的原子钟,可以测得引力场发生变化后引力场变化的传播速度Vb1达到X坐标轴上设置的B和C点处的时间Tb和Tc,因为我们知道OB和OC的长度是多少。所以引力场变化的传播速度Vb1=OC-OB/Tc-Tb。如此这样下去,我们在相同时间内测量各个方向上的引力场变化的传播速度Vb1,Vb2,Vb3...Vbx。并且找出来各个方向上的引力场变化的传播速度中的最大传播速度Vbd和最小传播速度Vbx,则引力场变化的传播速度Vy=(Vbd+Vbx)/2。这样可以看出;大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值Vj=Vbd-Vy。运动方向指向惯性系S原点O。 即;大宇宙空间中的星际物体绝对漂移速度值Vj=Vbd(各个方向上的引力场变化的传播速度中的最大传播速度)-Vy(引力场变化的传播速度)。运动方向指向惯性系S原点O。
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大宇宙中游荡的灵魂微粒子
热度 1 fuxinglu12 2013-10-12 11:02
大宇宙中游荡的灵魂微粒子 灵魂 灵魂在很多 宗教 思想都存在,系指 人类 超自然 及非物质的组成部份。许多宗教都认为,灵魂居于人或其他物质躯体之内并对之起主宰作用,大多数信仰都认为亦可脱离这些躯体而独立存在。不同的宗教和 民族 对灵魂有不同的解释。 灵魂的宗教意义 灵魂具有重要的 宗教 意义,不同的宗教对人 死亡 后灵魂去向解释不同: 死后灵魂就会烟消云散( 原始宗教 )。 死后休眠和反复活,到未来某个特定时刻可以 复活 ,例如古埃及和其影响的 一神教 ,在复活前形同消失。 死后生命,相信死后会再次 轮回 ,进入新生的人或生物体内,例如 印度教 和( 民间信仰 化的) 佛教 。 面临上天的审判死后永生(古希腊和其影响的 民间信仰 )。 死后成 鬼 (古代中国和古罗马等),除了伟人成圣外,常人死后灵魂会变成 鬼 ,但不代表是邪恶的,而会保佑子孙,或向杀害本人的坏人报复,所以类似低级的神明。 灵魂是生物形体的规则和信息。 原始宗教的灵魂观 灵魂来自一个全能的 神灵 。在人类的 原始宗教 中,灵魂的本质就是力量。力量、灵魂和生命是可以彼此互换的观念。这些力量被认为存在于人类和其他生物(包括植物)的生命之中。 以 澳洲 的 原住民 为例,他们将灵魂分为内部灵魂(Internal soul)和外部灵魂(External soul)。内部灵魂是整个身体(即物质部份);外部灵魂则是可以离开身体之外的部份。外部灵魂会离开身体,并会停留在 图腾 (即生物的替身)上。 中国民间的魂魄说 中国 人认为,灵魂分作“魂”和“魄”两部份,魂主精神,而魄主身形,并有“ 三魂七魄 ”之说。传统上认为,当一个人受到惊吓,可能会使魂魄离开身体,若不好好处理的话,人就会步向死亡。因此,当有人被吓至昏迷之时,民间会举行一种特别的“招魂”仪式,意图使昏迷的人起死回生。 佛教的灵魂观 佛教 本不说灵、肉二元观、灵魂不灭论等。因为佛教的创始者 释迦牟尼 对于灵魂与肉体之同异并不予以作答(即无记),亦即否定灵魂与肉体可截然划分为二之想法。而因果报应和 轮回 关系所联系的是 业力 。《大庄严论》:“诸婆罗门复作是言:‘若无我者,谁至后世?’时憍尸迦语诸人言:‘汝等善听。从于过去烦恼诸业,得现在身,及以诸根;从今现在复造诸业,以是因缘,得未来身及以诸根。我于今者,乐说譬喻以明斯义,譬如谷子,众缘和合,故得生芽,然此种子,实不生芽,种子灭故,芽便增长。子灭故不常,芽生故不断。佛说受身亦复如是。虽复无我,业报不失。’” 在佛教传入中国时,由于中国人重视先灵,因而使佛教慢慢变质而发展灵魂观念。北传佛教的丧礼中,一般会诵经超度以引导亡灵早登极乐西方,这只是北传佛教的做法。南传佛教则不承认有独一的个体或灵魂存在,不过鬼是确实存在的。要区别的是:鬼并不是灵魂,在南传佛教的教理,鬼与灵魂是完全不同的意思。 道教的元神说 除了魂魄说以外,中国的 道教 的许多派别都认为,人的灵魂是一种拥有意识的特殊物质,并称之为“ 元神 ”。这种元神有阴阳之分,而经过修炼,使人变为纯阳,就可以控制灵魂进出肉体。他们称之为“元神出窍”。 古希腊哲学的灵魂论 在 古希腊 , 古希腊哲学家 柏拉图 认为灵魂是单纯不能加以分解的,有生命和自发性,是精神世界的、理性的、纯粹的,因他有追求世界的欲望,而堕落到地上,被圈入于肉体中,注定要经过一个净化的阶段,灵魂是会 轮回 转世。其后的 新柏拉图主义 都有对灵魂作描述。他的学生 亚里士多德 的著作中曾将灵魂与 心理学 一同讨论。亚里士多德将《论灵魂》列为“ 第二哲学 ”的范畴。对灵魂的定义,亚里士多德认为灵魂是形式,肉体只是质料,灵魂才是实体。灵魂分为3个部分,有理性、感觉和营养的机能。 及后来 诺斯替主义 的灵魂观念,完成了日后西方民间信仰中灵魂的基本概念。 基督宗教的灵魂说 早期基督教 将灵魂分作“ 灵 ”( 希腊文 pneuma)和“ 魂 ”( 希腊文 psyche)两部份:“魂”(即生命力)是血肉的,所有生物都有的;“灵”(智慧或理性等人类的独特表现)则是来自上天的,只有人类才拥有。因此,基督宗教地区会有“人类是万物之灵”之说。《 圣经 》的原文用词“魂”(即 希伯来文 nephesh和希腊文psyche)显示,并未将身体和“魂”加以划分,而且描述“魂”是会死亡的。 原始基督教认为灵魂是不是不灭的,但可透过 复活 ,最终会和同样复活了的肉体一起到 天堂 或 地狱 。 根据《圣经》的描述,已死 信徒 的身体可能会改变,与得荣耀的 耶稣 的身体相似,所以灵魂即使会死也不重要。 但因受 古希腊哲学 新柏拉图主义 的思想影响,中世纪的 基督教 信仰中,将 人 划分为两部分-灵魂与身体,在生之时是不分离的。 中世纪 最广泛的观点认为灵魂是 上帝 所创造的,上帝为每一个新身体创造一个灵魂。这想法受到改革宗传统和 加尔文宗 等支持,也为 天主教 所接受。另一个观点则认为个人的灵魂承自父母。 伊斯兰教的灵魂观 伊斯兰教 灵魂观所根据的是《 古 兰经 》。其观点认为灵魂是真主(安拉)所创造的,真主为每一个新身体创造一个灵魂,最终会到天堂或地狱,在复活之时,灵魂和身体将会重新复合。 灵魂的意义与“呼吸”、“风”相关联。灵魂是在身体受造后才受造的;但灵魂是永恒的,可是在古兰经中不提及在死后未复活的灵魂,相信只是和肉体一样需要复活,而不是继续保持感觉和现形的能力。伊斯兰教的灵魂观包含了传统、 神学 、 哲学 、 神秘主义 等四种看法。 而在伊斯兰世界中尚流行女性无灵魂之说,但有无灵魂不影响其永生和得救,女性无灵魂只表现其活着时的能力不及男性。此说其实在古基督教世界也曾经流行过,而且经公开辩论后失败并常被视为 异端 ,相对在伊斯兰世界一直是主流的见解。 现代科学的灵魂否定说 现代 科学 认为,没有灵魂存在的 证据 。人死后, 生命 消失, 肉体 逐步 分解 ,不会留下任何非 物质 的 存在 。这种 观点 不同于 信仰 ,而是基于这样一种 事实 :我们到目前为止,还没有采集到无可争议的、来自已知的已死去的人的、能被 人 或 仪器 所 感知 的任何 信息 。这意味实际上否决民间故事中灵魂的意义。 至于宗教上的灵魂是为了解释人和动物的不同,但科学家已经可以用生物学的角度来解释人和动物的不同机制,无需使用灵魂概念。不过,灵魂仍有社会科学与哲学的意义,如人权和人的尊严等价值。 实验案例 在调查很多 濒死经验 临床案例后,有部分科学家将灵魂定义为以某一种形式存在的 能量场 。 Duncan MacDougall 医生让濒死经验的人躺在一个 秤 上,然后量度他们死后体重的变化,并发现有人在死后立即减少了21 克 的体重。他们认为,这个重量就是灵魂的大约重量,并以能量的形式离开了肉体。但有些数据是重量增加了一些,灵学家的解释是灵魂又回来了。Lewis E.Hollander曾测试八只濒死绵羊的重量,也发现有短暂增加的情形。 但后来更多的类似 实验 表明,人死后, 重量 并未立刻减轻;目前最有可能的解释是,人在死亡过程中,体内细菌产生的热气体有时会逸出体外,使得秤台上的空气对流,导致指针移动。热气偶尔排出体外的说法,可解释Duncan MacDougall的实验结果:当空气撞击秤台,重量就增加;当空气离开秤台,重量就减少了。 艺术和社会伦理方面的说法 灵魂是指一个人的自我意识,有时候也指人的道德品质。 我 认为: 在大宇宙中有游荡的灵魂微粒子的存在,它是构成大宇宙中许多种的物质之一。它们每一粒都是不同的,是具有单一性的粒子。它们虽然都是叫作灵魂微粒子,但是它们中间的每一个灵魂微粒子在大宇宙中却都是唯一的。 人的构成,严格的说就是一个有机化合物。是原子和分子与高分子的堆砌。人的出生也可以说是人的化学合成。那么有一个问题就出现了,为什么世界上有你.我.他(她)?没有俩个以上的我?我认为这就是有灵魂微粒子的原因。因为在大宇宙中有游荡的灵魂微粒子,并且它们中间的每一个灵魂微粒子在大宇宙中都是唯一存在的。这可以理解为灵魂微粒子是由灵魂微粒子1,灵魂微粒子2,灵魂微粒子3,......灵魂微粒子x组成的。当这些灵魂微粒子附合在了一个新出生的人体上后,就会产生出你.我.他(她)来的。 灵魂微粒子一定是构成大宇宙中许多种的物质之一,并且是不可再分的基本粒子。如果是可再分的粒子,那么就会有破裂的可能性的。那样世界上就不会有你.我.他(她)的啦。每一个灵魂微粒子一定是在大宇宙中都是唯一存在的。要不世界上就会有很多的你.我.他(她)的啦。 人死后灵魂微粒子会从人体中飘逸出来在大宇宙中游荡,当它再一次附体之后,就会有来世出现了。只是不知道会附体在什么动物上啦?!有可能会附体到老虎,鲸鱼,还是老鹰?所以我们应当善待动物,因为善待动物可能就是善待我们人类自己!
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虽然宇宙那么黑暗,但是一个太阳就可以搞定(CZ )
热度 1 zcgweb 2013-10-11 07:04
虽然宇宙那么黑暗,但是一个太阳就可以搞定(CZ ) 虽然宇宙那么黑暗,但是一个太阳就可以搞定;同样的,在一个黑乎乎的房间里点上一根蜡烛,立马就可以把光明带给所有的空间。那么面对复杂的问题包括医学和疾病问题,理论上应该会有类似于太阳驱散黑暗、照亮所有光明的简单解法。认识清楚这一点,或许是自然界给我们提醒的面对复杂问题求解的最佳答案。得知,我幸;不得,我命。然而,如果不去思考的话,所有这些真相和答案,必将离我们远去。
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关于宇宙起源的一点感想
sheep021 2013-9-23 16:46
自从人类诞生之日起,关于宇宙起源的问题。就成了困扰人类的一大难题。 每一个民族都会有一个“答案” 每个哲学家都会为此“心碎” 现代物理学
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[转载]《無中生有的宇宙:科學家探索宇宙誕生與未來的故事》
josh 2013-9-19 17:17
內容簡介   認識宇宙的最佳入門著作   紐約時報暢銷書,盤踞書榜20週   講座影片YouTube大熱門,全世界有超過150萬人上過這堂課   宇宙如何誕生,又將如何結束?   宇宙誕生後長成什麼形狀?如何演變成現今這般大小?   我們的宇宙是不是獨一無二?   本書針對這些問題提出啟迪人心的解答,   並帶你體驗一場橫跨時間與空間的知識大旅程。   我們的宇宙從何而來?在宇宙誕生之前「那裡」有什麼?   勞倫斯.克勞斯是國際知名的理論物理學家,為了解開宇宙奧祕,他在本書中提出新見解:萬事萬物不僅可以「從無到有」,而且總是會「無中生有」。並闡述一個突破性思考:宇宙在生成前為什麼要有東西存在?他要證明「那裡什麼都沒有」。   克勞斯針對這些問題提出啟迪人心的解答,發表的演講大受歡迎,這場演講影片貼上了YouTube,點選觀賞人次已超過一百五十萬。克勞斯道出一段啟迪思想、引發求知精神的宇宙學故事,解釋開創性科學的新進展,說明這些突破如何徹底顛覆最根本的哲學問題。   宇宙若真是「無中生有」,現今的萬事萬物又是從何而來?我們將出發去旅行,回到一切的開端,以最新近證據來論述宇宙如何演化,並推想往後會如何終結。克勞斯以特有的詼諧幽默與明晰透徹的解釋,帶領我們回顧人類在宇宙學上的突破性發現,從勒梅特、愛因斯坦、哈伯到霍金。這趟橫跨時間與空間的旅程將挑戰你的思維,激發你的想像力,激勵你去尋找存在最根本的礎石。 作者簡介 勞倫斯.克勞斯(Lawrence M. Krauss)   知名的宇宙學家,也是亞利桑那州立大學的基金會教授暨起源計畫主持人。他曾榮獲《科學人雜誌》稱頌為少見的科學大眾知識份子,著作包括三百多篇科學論文和八本書籍,包括暢銷書《星艦系列的物理學》(The Physics of Star Trek),還獲頒眾多國際獎項,表彰他的研究和著述。   他是國際知名的理論物理學家,研究興趣廣泛,包括基本粒子物理學和宇宙學的接壤領域,他就這方面的研究包括早期宇宙、暗物質的本質、廣義相對論和微中子天體物理學。他在一九八二年拿到麻州理工學院物理學博士學位,隨後加入哈佛學者學會。一九八五年,他進入耶魯大學任教,接著在一九九三年轉往凱斯西儲大學擔任物理系系主任,隨後才在二○○八年進入亞利桑那州立大學擔任現職迄今。克勞斯經常為報紙和雜誌撰寫評論,也是電台和電視節目的常客。 譯者簡介 蔡承志   全職科普書譯者。自一九九五年起擔任Discovery頻道字幕翻譯兩年,擅長動物、生物,生理、心理、科學新知等類型節目。一九九七年開始兼職翻譯自然科學、管理行銷類書,一九九九年轉全職翻譯,累計作品已出版者六十餘本。近作包括《法醫,屍體,解剖室:犯罪搜查216問》、《你的大腦是什麼顏色?》、《躲在我腦中的陌生人》、《創新者的處方》、《未來總統的物理課》、《3D人體大透視》、《搞什麼,又凸槌了?!:如何拯救壓力下的失常表現》、《一本就通:宇宙史》等。 收回 目錄 緒論 宇宙是從哪裡來的?宇宙是誰創造出來的?第一因的說法還要解決一個問題:是誰創造了造物者?現代科學能以什麼方法來處理宇宙如何出現這問題? 第1章 宇宙的神祕故事:開端 根據以哈伯分析為本得出的估計值,大霹靂約發生在十五億年前。不過在一九二九年,已經有證據清楚顯示地球的年齡超過三十億歲。於是科學家陷入尷尬處境,他們發現地球比宇宙還老。 第2章 宇宙的神祕故事:秤量宇宙 一旦確立宇宙有個起點,而且那個起始時間是在可以測定的有限過去,下一個問題自然就是,「宇宙會怎樣結束?」宇宙終有一天必然再次塌縮,那種歷程就像逆向的大霹靂,你也可以稱之為「大崩墜」。 第3章 源自時間起點的光 宇宙微波背景輻射的起源相當簡明。由於宇宙的年齡有限,而且當我們看向愈來愈遙遠的天體,同時也逐步回溯到愈來愈遙遠的過去,可以想見,只要向外看得夠遠,我們就能見到大霹靂。 第4章 無中生有,自滋紛擾 我說無可不是指什麼都沒有,在這裡是指一般所稱空無空間的無物狀態。假使我把一片空間裡面的東西全都清除,包括塵埃、氣體、人類,甚至還有穿過空間的輻射,倘若留下的空無空間存有某些分量,那就相當於表示,愛因斯坦發明的宇宙學常數果真存在。 第5章 脫韁的宇宙 暗能量的源頭和本質,毫無疑問是當今基本物理學最大的未解之謎。我們對於暗能量如何生成,為什麼得到現有數值,都沒有深刻的認識。我們自然會猜想,暗能量的本質和宇宙的起源或有某種基本的牽連。所有跡象全都指出,宇宙的未來同樣取決於此。 第6章 宇宙盡頭的免費午餐 思考宇宙時把重力作用考量在內,結果就變得很奇妙,因為物體除了「正」能量之外,也可以具有「負」能量。重力的這個向度讓正能量事物能夠以負能量構型來互補,並恰好把先前創造出的正能量事物所含能量完全抵銷。 第7章 我們的悲慘未來 愛因斯坦不單嘲弄勒梅特提出大霹靂說,還發明了宇宙學常數,好讓靜態宇宙有可能成真。如今科學家大可以自鳴得意,因為我們發現了宇宙的基礎膨脹現象、宇宙微波背景輻射、暗物質和暗能量。不過未來會帶來什麼狀況呢? 第8章 一次壯闊的偶發事例? 暴脹是永恆的。某些區域會永遠暴脹下去。退離暴脹的區域會與外界斷絕因果關聯,變成孤立宇宙。只要暴脹永遠持續,多重宇宙就在所難免。倘若我們這處宇宙在暴脹過後有可能演變成許多不同狀態,那麼我們居住的這處宇宙,或許只是為數無窮的宇宙家族之一員。 第9章 空即是有 「為什麼有東西存在,卻不是什麼都沒有?」一向都有種說法,指稱平坦、膨脹宇宙裡面所有星系的牛頓重力總能量平均為零之說是種武斷的陳述,而科學家把它界定為「零」點,只是為了反對上帝。 第10章 虛無並不安定 自然法則是唯一的嗎?我們棲身的宇宙是唯一的嗎?假使你改變一個層面、一個常數或一種力,不論變動多麼微小,會不會引發全面崩盤?就生物學觀點,生命的生物作用是不是唯一的?我們在宇宙中是不是唯一的? 第11章 處處美麗新世界 柏拉圖式第一因概念本身就有瑕疵,特別是亞里斯多德還認為,所有因都必然有個前因──所以宇宙才以永恆為要件。倘若我們採信上帝是所有因的初因,並循此見解認定,就算我們所處宇宙並非永恆,上帝仍是永恆的,則反證論法(歸謬法)的「為什麼」接續問題確實可以就此終結。 尾聲 後記:理查.道金斯專文推薦 收回 詳細資料 ISBN:9789862724316 叢書系列:科學新視野 規格:平裝 / 256頁 / 15 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版 出版地:台灣 本書分類: 自然科普 天文學/地球科學 概論 書籍延伸內容 影片介紹 內容連載 我希望一開始就充分透露我的想法,所以這裡必須坦承,我並不認同萬物必須有個造物者的信念,即使那是世界所有宗教的共同基礎。每天都有美妙、神奇的事物突然出現,從寒冬清晨的雪花,乃至於夏日傍晚雨後的燦爛彩虹。然而,唯有最虔信基本教義的徒眾才會主張,這每種物件全部都是某種神聖智慧愛憐眷顧苦心創造而成,還有最重要的是,那還是有目的的產物。事實上,許多平常人還有科學家都陶然自得,欣喜我們能夠解釋雪花和彩虹怎麼能遵循簡單、優雅的物理定律自發出現。 當然了,或有人會說,而且許多人也都問過,「那些物理定律是哪裡來的?」還有人更挑逗地問道,「是誰制定出這些定律?」就算有人答得出這第一項質疑,那個人通常還會接著請教,「不過那是從哪裡來的?」或者「那是誰創造出來的?」等諸如此類。 到頭來,許多思慮周密的人也就因此認同柏拉圖、阿奎那或者現代羅馬大公教會的可能說法,認為我們顯然是需要「第一因」(First Cause),接著就由此推想出某種神祇:一位造化之神,創造出世上現有的和未來能有的一切事物,某種永恆的,無處不在的神明或聖靈。 不過,提出第一因說法,問題依然未決:「是誰創造了造物者?」畢竟,舉證支持一個永恆存在的造物者,或者宣稱宇宙永恆存在而且沒有造物者,這兩種說法有什麼差別? 這類爭論總是讓我想起一個著名的故事,話說一位專家就宇宙起源發表演講,這時一位女士提出質疑,她相信世界是由一隻巨大烏龜撐住,再底下又有另一隻烏龜撐著,接著是另一隻……而且「往下到底全都是烏龜!」某種無止境回推的自我創生能力,甚至某種威力凌駕龜群的虛構力量,也絲毫不能讓我們更明白是什麼事物催生出宇宙。不過就實際而言,這種漫無止境的回推隱喻,說不定還比憑藉單一造物者來解釋還更為貼近真實歷程。 看完整內容連載 以上內容轉自: http://www.books.com.tw/products/0010597294
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宇宙文明史——读《地球往事》(《三体》)
qianlivan 2013-9-18 08:45
我从来都是落后于潮流的人。前段时间大家铺天盖地讨论《三体》的时候,我总是纳闷:什么时候三体问题又变得那么热门了?知道后来同学推荐,我才知道这是一部很好的科幻小说。鉴于我没有对科幻小说的特别爱好,加上比较懒,真正到开始看这部小说又过了一年多。不过,在同学、朋友的推荐和鼓励下,我还是把这部小说看完了。 相比小说的第三部,我其实更喜欢前两部。当然,第三部才真正详细描述了宇宙文明,对宇宙文明的历史和未来进行了阐述。我没有那么广阔的思维和那么远大的志向,这可能就是我更喜欢前两部的原因。 《三体》中的思考是非常深刻的。大刘用“黑暗森林”解释了为什么我们探测不到外星的文明(如果确实有的话)。从概率上来说,银河系里似乎应该充满了智慧生物。但是要知道,计算银河系中同时存在的文明社会数量的公式中最不确定的就是文明的持续时间,按照人类社会目前的状态,谁也不敢保证这个时间会很长。这一直都是令人深思的。假设情况比较乐观,人类文明(和其他宇宙文明)可以持续很长时间,那么我们探测不到外星文明确实是比较费解的,而大刘这个解释是非常有道理的。 如果宇宙中充满了文明世界,那么一个自然的问题就是:自然是自然的么?或许那些超新星爆发只是更高级文明毁灭一个低级文明的把戏。这样,或许天文学的一部分将变成社会学或者“人类学”。当然,超新星爆发本身还是一个物理问题,只是爆发本身有更深层次的原因了,这还是自然规律么? 如果宇宙学需要考虑宇宙社会学,那么到底是文明(生命)的力量大还是宇宙的力量大?这个问题本身就有问题,文明是不是宇宙的一部分?按照宇宙的定义来说,当然算是,但是天文学家总希望宇宙少受影响,从而使我们能对“田园时代”的宇宙进行研究。其实对地球而言,文明的存在并没有完全阻碍科学研究,我们仍然能提取到岩芯、冰芯,对地球古代的地质、气候进行研究。但是在地球文明进一步发展之后是否还能做到这一点,确实是很不确定的。宇宙中的文明也不例外,它们对宇宙产生了多大的影响,谁也不知道,如果如书中所描写那样,是文明的力量降低了宇宙的维度,那么确实,宇宙学就变得没有意义了,我们需要研究的就是宇宙社会学和物理学。 支撑整部小说的几个关键是冬眠技术、空间技术、星际通讯技术。至于第三部中提到的曲率驱动和降维攻击,我觉得还是太玄幻了。目前来看,最关键的冬眠技术可能是最难实现的,但是谁知道呢?科学的发展总是无法准确预测的。小说中还有很多值得深思的人性和社会方面的问题,这里就不讨论了。每个人努力做好自己的事,时不时看看壮美的星空就行了,当然,要在北京做到这一点可不容易。 2013年9月19日补记:宇宙社会学其实是一种生态学。
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寻找反物质的宇宙——丁肇中教授厦门大学报告会侧记
热度 1 sunbaoxi 2013-9-14 23:26
14日下午,物理学会秋季会议各个分会场的报告结束以后,人们渐次聚集到厦门大学的建南大礼堂,参加诺贝尔奖获得者丁肇中教授的报告会。九月的厦门,天气依旧闷热,此时,天空却逐渐阴暗下来,一道道闪电不时划过灰濛濛的天空,接着便传来阵阵雷声。来听报告的人很多,黑压压坐满了整个礼堂,连过道里也站着人,还有同学和老师不断地涌入。礼堂里非常闷热,靠墙立着几个大电扇,吱吱呀呀地转着,一点儿也感觉不到凉快,可是所有的人兴致都很高。五点钟,丁肇中教授登上主席台,“请允许我用山东话讲……”,一个浑厚的男中音传来,丁教授开始了他的报告。他首先介绍了阿尔法磁谱仪实验的国际合作情况和国内参加阿尔法磁谱仪物理合作研究的单位分布状况,又报告了国际空间站上阿尔法磁谱仪的最新实验探测结果,指出浩瀚的宇宙是寻找反物质和暗物质的最大的实验室。窗外电闪雷鸣,大雨滂沱,屋内气氛热烈,人们认真倾听教授的报告,生怕漏过每一个细节的介绍。报告结束后,丁肇中教授耐心地回答了听众的提问。 雨停了,空气格外凉爽。雨露播洒在地上,收获的季节就要来临了;年轻的学子们表现出如此巨大的科学热情,科学振兴的时代还会远吗?
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在一个被严格自然规律支配的宇宙里人的自由源于哪里?
热度 2 wangxiong868 2013-9-10 15:36
辩题:世界是确定的 vs 人是有自由的 在一个被严格自然规律支配的宇宙里人的自由源于哪里? 在自然法则面前,人的自由度是零? 这就是最深层次的问题所在,如果我们笃信自然运转的规律性,那么一切都是被确定的规律和确定的初始条件说确定,一切都是自然演化的结果,哪里来的自由呢?任何抛出的石头,都遵守严格的牛顿运动定律,每个粒子都严格地遵守量子力学,时空都严格地遵守相对论,这一切都是受严格的物理规律+确定的初始条件说完全确定。既然每一个粒子的未来,都是严格被规定了,那么人的未来也是被严格规定好了的,那么一切所谓自由,何从谈起? 我们只能说,如果坚持自然科学的这种信仰,那是无法理解人的所谓自由的,不过现实生活中,很少有人有那么强烈的信仰,除非是领略了自然规律的威力的人,像爱因斯坦,甚至认为时间的流逝都是幻觉,因为一切基本的物理规律里,都是没有时间方向的。 这里再补充说明一点,承认自然的规律性,仍然有可能有确定论、随机论之分,如果规律是有随机性的,那这种随机跟自由有何关系?随机性是否是自由的源泉?貌似也不是,这种随机仍然不是人控制的。 这个问题,不仅仅是科学的问题,也是伦理的问题,因为如果承认一切都是确定的,那么人的所有行为并不是他自己决定的,那么就无所谓对错,无所谓功罪。 只能说,人的自由,被很多宗教认为是一个基本假设,当做基本信仰。我觉得基督教里的一个故事很有意思,大致是以寓言的方式讲了自由选择权的来历,曾经撒旦有个提议,让所有人没有自由选择权,也就都不犯错误,然后都能上天堂,但上帝最后否定了这个提议,他给予人以自由选择的权力,也就是有可能犯错误,然后让人成长,最终救赎自己,才能回到天堂。 这是个很有意思的比喻,我们现在认识的自然之法,倒很像撒旦的那种提议,最终我们如何理解上帝的那个提议,如何最终以某种很高端的方法,给予人以自由,如果理解清楚了这个,我想科学和宗教就可以更接近上帝了。 再换个工程的角度来想这个问题,我们想象一个人工智能的问题,人可以给予计算机自由吗?可以制造一个机器人,然后给予他自由吗? 就像《机械公敌》里的那个机器人,他知道三大定律,但他可以选择不遵守,,,这样的自由选择,怎么可以赋予机器人? 我们还是相信,人是有自由的,我们感谢造物主,自由选择权是个伟大的恩赐!
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哥德尔的失落
热度 3 yonglie 2013-8-28 08:55
宇宙学不仅仅解释我们的宇宙(可观测宇宙,我们看到或感觉的宇宙)为什么那样,也同样关心宇宙可能会怎么样——即物理学法则所允许的,尽管不一定与我们的宇宙有什么相似或相干。后面一种,实际上几乎也等于是数学的宇宙。我们知道 Euclid 几何时我们的宇宙,但当年谁能想象非欧几何更是我们的宇宙呢?那会儿它连数学的可能都不是呢。那么,如今的数学宇宙,说不定哪天就成了我们或其他生命的“真是的”宇宙。所以,不仅是为艺术而艺术的需要研究数学的宇宙,为了宇宙和我们的世界,也需要数学的宇宙。这有回到前些天提出的问题:很多数学解我们不知道取舍,那就最好都不要舍去,留着当玩具也好。 那天看见一个物理学家说到 Godel 宇宙 时,也就是轻描淡写说一句,“与真实的宇宙没多大关系”(它允许“ 闭合类时曲线 ”,也就是时间旅行,从未来回到过去)。于是想起 Wheeler 老师讲的一个小故事(见他的《自传》 Geons, Black Holes and Quantum Foam: A Life in Physics )——有人问 W 老师 , Gdel 的不完全定理是不是与海森堡的测不准原理有关? W 说,巧得很,他当面问过 G 老师呢。 原来, W 曾与 Charlie 和 Kip (大约在 1971 或 72 年)去老 G 在普林斯顿高等研究院的办公室喝茶(咖啡?)。 W 告诉老 G ,他们正在一起写一本引力的书,不过他们更感兴趣的是 G 老的不定性( indecidability )与海森堡的不定性( indeterminacy )有什么联系。 可 G 老很讨厌讨论( totally against discussing )那个问题,不想多说一句;他反而对 W 们的引力颇感兴趣。于是问他们的书怎么写他的旋转宇宙( rotating universe )? W 实话实说: 没写 。 G 听了好难过。(他们写的那本引力书,就是那个比砖块还重的 MTW , Gravitation )。 这个苹果可比Jobs的那个有味道
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[转载]转载一个mitbbs上有关宇宙的讨论,蛮有意思的,呵呵~
yzliao 2013-8-27 04:28
我觉得我们通常说的宇宙有限无边这个有限指的是物质.我们已知宇宙范围是137亿光年 .这是137亿年来爆炸后物质扩张的结果.未知宇宙的范围绝对不止137亿年. 那么在无限的虚无中只有我们这已知宇宙的137亿光年这样一小团物质吗?我想是不可能 的.这就好象认定一个大厦中只有一个乒乓球一样,不可能. 我想必定有其他的宇宙.下面为了说明就把我们已知的宇宙说成home universe好了.但 是我们最近的neighbor universe都离我们如此之远,以至于我们的home universe从奇 点爆炸出生到最后塌缩回奇点历经比如上千亿年我们都看不到其他的universe发来的光 .所以永远不能了解.设想下比如我们最近的neighbor universe离我们有上万亿光年的 距离.我们的home universe的寿命存活不了上万亿年,所以不能了解其他世界. 有道理不?欢迎探讨. -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· yugong 进入未名形象秀 我的博客 发信人: yugong (愚公挖坑), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Sun Aug 25 10:42:17 2013, 美东) 估计你这是文科的理解。所谓宇宙空间长度大小不一定是靠直线距离来衡量的。这个乒 乓球没有所谓的里外,或者虚无。 【 在 lucyale (lucy) 的大作中提到: 】 : 我觉得我们通常说的宇宙有限无边这个有限指的是物质.我们已知宇宙范围是137亿光年 : .这是137亿年来爆炸后物质扩张的结果.未知宇宙的范围绝对不止137亿年. : 那么在无限的虚无中只有我们这已知宇宙的137亿光年这样一小团物质吗?我想是不可能 : 的.这就好象认定一个大厦中只有一个乒乓球一样,不可能. : 我想必定有其他的宇宙.下面为了说明就把我们已知的宇宙说成home universe好了.但 : 是我们最近的neighbor universe都离我们如此之远,以至于我们的home universe从奇 : 点爆炸出生到最后塌缩回奇点历经比如上千亿年我们都看不到其他的universe发来的光 : .所以永远不能了解.设想下比如我们最近的neighbor universe离我们有上万亿光年的 : 距离.我们的home universe的寿命存活不了上万亿年,所以不能了解其他世界. : 有道理不?欢迎探讨. -- 发自Android MITBBS阅览器 8.2 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· emacsnw 进入未名形象秀 我的博客 发信人: emacsnw (emacsnw), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Sun Aug 25 23:36:05 2013, 美东) 宇宙虽然才诞生137亿年,但由于大爆炸后经历了暴涨,因此大小远不止137亿光年,可 能有超过1500亿光年。其中可观测到的只有460亿光年,在这之外的就是你说的不可知 的大厦了。 【 在 lucyale (lucy) 的大作中提到: 】 : 我觉得我们通常说的宇宙有限无边这个有限指的是物质.我们已知宇宙范围是137亿光年 : .这是137亿年来爆炸后物质扩张的结果.未知宇宙的范围绝对不止137亿年. : 那么在无限的虚无中只有我们这已知宇宙的137亿光年这样一小团物质吗?我想是不可能 : 的.这就好象认定一个大厦中只有一个乒乓球一样,不可能. : 我想必定有其他的宇宙.下面为了说明就把我们已知的宇宙说成home universe好了.但 : 是我们最近的neighbor universe都离我们如此之远,以至于我们的home universe从奇 : 点爆炸出生到最后塌缩回奇点历经比如上千亿年我们都看不到其他的universe发来的光 : .所以永远不能了解.设想下比如我们最近的neighbor universe离我们有上万亿光年的 : 距离.我们的home universe的寿命存活不了上万亿年,所以不能了解其他世界. : 有道理不?欢迎探讨. -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· cocoa2009 进入未名形象秀 我的博客 发信人: cocoa2009 (贪吃猫), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Sun Aug 25 23:54:35 2013, 美东) 你这所谓大厦的理解和古时认为大地需要大龟扛着很相似。 【 在 lucyale (lucy) 的大作中提到: 】 : 我觉得我们通常说的宇宙有限无边这个有限指的是物质.我们已知宇宙范围是137亿光年 : .这是137亿年来爆炸后物质扩张的结果.未知宇宙的范围绝对不止137亿年. : 那么在无限的虚无中只有我们这已知宇宙的137亿光年这样一小团物质吗?我想是不可能 : 的.这就好象认定一个大厦中只有一个乒乓球一样,不可能. : 我想必定有其他的宇宙.下面为了说明就把我们已知的宇宙说成home universe好了.但 : 是我们最近的neighbor universe都离我们如此之远,以至于我们的home universe从奇 : 点爆炸出生到最后塌缩回奇点历经比如上千亿年我们都看不到其他的universe发来的光 : .所以永远不能了解.设想下比如我们最近的neighbor universe离我们有上万亿光年的 : 距离.我们的home universe的寿命存活不了上万亿年,所以不能了解其他世界. : 有道理不?欢迎探讨. -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· robck 进入未名形象秀 我的博客 发信人: robck (万廷), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 00:11:44 2013, 美东) 宇宙是4维球体。地球是3维球体,所以你沿着地球走一圈会回到原点。宇宙的第4维是 时间,所以宇宙无限胀大后最终会缩回一点,继续爆炸。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· xiaojiya 进入未名形象秀 我的博客 发信人: xiaojiya (xiaojiya), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 00:11:58 2013, 美东) 有边没边几何学上有严格定义。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· xiaojiya 进入未名形象秀 我的博客 发信人: xiaojiya (xiaojiya), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 00:12:06 2013, 美东) 有边没边几何学上有严格定义。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· Jasmina 进入未名形象秀 我的博客 发信人: Jasmina (茉莉阿茉莉), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 00:53:16 2013, 美东) 楼主的理解不对 有限无界是这个意思: 通俗的说,如果空中悬浮着一只气球,放一个蚂蚁在球表面,蚂蚁会觉得永远爬不到边 ,无穷无尽,但是这个球再我们看来毫无疑问是有限的 把上面这个例子拔高一维,就是宇宙的情况了 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· churchill 进入未名形象秀 我的博客 发信人: churchill (老丘), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 01:01:08 2013, 美东) 谁知道有没有道理 【 在 lucyale (lucy) 的大作中提到: 】 : 我觉得我们通常说的宇宙有限无边这个有限指的是物质.我们已知宇宙范围是137亿光年 : .这是137亿年来爆炸后物质扩张的结果.未知宇宙的范围绝对不止137亿年. : 那么在无限的虚无中只有我们这已知宇宙的137亿光年这样一小团物质吗?我想是不可能 : 的.这就好象认定一个大厦中只有一个乒乓球一样,不可能. : 我想必定有其他的宇宙.下面为了说明就把我们已知的宇宙说成home universe好了.但 : 是我们最近的neighbor universe都离我们如此之远,以至于我们的home universe从奇 : 点爆炸出生到最后塌缩回奇点历经比如上千亿年我们都看不到其他的universe发来的光 : .所以永远不能了解.设想下比如我们最近的neighbor universe离我们有上万亿光年的 : 距离.我们的home universe的寿命存活不了上万亿年,所以不能了解其他世界. : 有道理不?欢迎探讨. -- 抵制日货 ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· lsheng 进入未名形象秀 我的博客 发信人: lsheng (lsheng), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 01:08:59 2013, 美东) 这些讨论很有趣的,不过有些物理学家的观点是宇宙大爆炸之前的时间没意义,因为时 间也是由大爆炸产生的。似乎最后物理学家们讨论的是各种数学模型,很深奥的,但也 不是一般人能轻易理解的。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· jacksonlee 进入未名形象秀 我的博客 发信人: jacksonlee (永久性脑残中期), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 01:45:04 2013, 美东) 我以前也很喜欢思考宇宙,但这个东西太深奥了,能理解的只是一小部分。讨论来讨论 去也无法知道真相。人真的很渺小,有些东西我们永远不可能明白。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· AiWo 进入未名形象秀 我的博客 发信人: AiWo (Jenny), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 02:02:17 2013, 美东) 我小学就知道宇宙是无边的。如果有边,那边外边是啥?别狡辩说外边不叫宇宙。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· kuku 进入未名形象秀 我的博客 发信人: kuku (小黄猫), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 03:27:26 2013, 美东) 外面确实不叫宇宙,就是这么定义的。这个已经是个哲学问题了。 【 在 AiWo (Jenny) 的大作中提到: 】 : 我小学就知道宇宙是无边的。如果有边,那边外边是啥?别狡辩说外边不叫宇宙。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· freshviva 进入未名形象秀 我的博客 发信人: freshviva (fresh-viva), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 04:00:27 2013, 美东) 我只需要了解自己的小宇宙就行了。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· wsn1 进入未名形象秀 我的博客 发信人: wsn1 (吴思南(Wall Street No. 1)), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 07:26:16 2013, 美东) 我的小宇宙TM这周已经爆发两次了。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· Gastro 进入未名形象秀 我的博客 发信人: Gastro (Gas_tronomy), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 09:21:35 2013, 美东) 想法不错,不过理论学界探讨的比较多,不算新点子了。 可以从这里开始了解 http://en.wikipedia.org/wiki/Multiverse -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· fibril 进入未名形象秀 我的博客 发信人: fibril (游来荡去), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 10:31:46 2013, 美东) 也许我们的整个宇宙就是一个生物的一个细胞?或者一个细胞中的一个“原子”。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· htd 进入未名形象秀 我的博客 发信人: htd (孩儿她爹), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 11:43:28 2013, 美东) 这个假设是按照简单三维来考虑的 【 在 AiWo (Jenny) 的大作中提到: 】 : 我小学就知道宇宙是无边的。如果有边,那边外边是啥?别狡辩说外边不叫宇宙。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· nnutsudu 进入未名形象秀 我的博客 发信人: nnutsudu (nnutsudu), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 12:47:07 2013, 美东) 即使我一点都不懂 我都觉得楼主一窍不通 像你这么想,任何东西都没有边 宇宙外面有其他宇宙。。。然后这所有的宇宙我们叫做 牛宙吧,然后不可能有一个牛 宙,还有很多很多的牛宙 然后很多很多牛宙 组成 马宙 ,然后不可能一个马宙吧,。。。。循环往复 所以楼主你这么想应该比初中生好点,连很聪明的高中生都不如 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn· AiWo 进入未名形象秀 我的博客 发信人: AiWo (Jenny), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 13:23:04 2013, 美东) 四维也没关系。时间也是无起点无尽头的吧。如果有起点,那起点之前是啥。 【 在 htd (孩儿她爹) 的大作中提到: 】 : 这个假设是按照简单三维来考虑的 发信人: lucyale (lucy), 信区: WaterWorld 标 题: Re: 有关宇宙大小有边没边我的通俗理解 发信站: BBS 未名空间站 (Mon Aug 26 13:30:21 2013, 美东) 但是只是我们这个宇宙是爆炸产生的.其它的远的我们永远不知道的地方就没有物质了? 天知道其它宇宙经历了多少回爆炸+塌缩了,或者根本不是奇点爆炸这种方式产生的. 【 在 lsheng (lsheng) 的大作中提到: 】 : 这些讨论很有趣的,不过有些物理学家的观点是宇宙大爆炸之前的时间没意义,因为时 : 间也是由大爆炸产生的。似乎最后物理学家们讨论的是各种数学模型,很深奥的,但也 : 不是一般人能轻易理解的。 -- ※ 来源:·WWW 未名空间站 海外: mitbbs.com 中国: mitbbs.cn·
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[转载]大历史—在宇宙演化中书写世界史 光明日报 2012
RiverWalter 2013-7-15 10:24
大历史—在宇宙演化中书写世界史 《光明日报》2012年3月29日 “大历史”一词由澳大利亚学者大卫·克里斯蒂安于20 世纪90 年代初创造, 指史学家从各种时段来探究历史,它从宇宙大爆炸开始讲起, 由此经过“无生命的宇宙”、“地球上的生命”、“早期人类的历史”、“全新世”、“近代”直至现在等阶段,进而瞻望人类世界的“多种未来”。 主持人:本报记者 薄洁萍 嘉宾:大卫·克里斯蒂安, 澳大利亚麦考瑞大学教授 弗雷德·斯皮尔, 荷兰阿姆斯特丹大学教授 阿科普·拿撒勒, 俄罗斯科学院研究员 孙岳, 首都师范大学副教授 2012 大历史在宇宙演化中书写世界史 光明日报 32911.pdf
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关于宇宙、细胞状态学、癌症的科学随想
hbwanghb 2013-7-9 13:42
四月上旬,思想很活跃,9日、10日两天,写了三条“科学随想”,本想积少成多后出一本书,但事情常常非己所愿,还是先在此发出来吧。请大家指正。 科学随想.doc
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人在宇宙
热度 5 yonglie 2013-7-3 08:38
那天说 Gaudi 的房子,刚才看见 Penrose 的宇宙图景,幻觉有高老师手绘房子的影儿——不过认真去找高老师的图,却找不出相似了——看来果然是幻觉。幻觉往往是瞬间的,更值得记下来。 Penrose画人存原理( The Road to Reality ) “瞬间”涌上心头的,却是本家春夜在桃李园发出的感叹:夫天地者万物之逆旅光阴者百代之过客……这是一种“共形变换”(也就是“保角变换”,初等几何里说的“相似”,只管角度不管长度):时间的尺度变了,感觉依然是瞬间——那“感觉”靠谁呢?人呀。于是有了所谓的“人存原理”( anthropic principle , 过去译“人择原理”):大意是,宇宙之所以如此,是因为人的存在。 Penrose 的图描述的就是那个原理的不同形式。弱形式说,人能在宇宙中找到位置;强形式说,人能在众多的宇宙中找到自己的宇宙。 那个原理有点儿像逻辑循环,也像政治家的文字游戏,但把人换成“事件”、换成基本粒子呢?意思可不一样么?但物理学法则说的无非就是那些啊?回到前面说的“瞬间”,那只能是有质量的东西才能感觉的,那么当粒子都衰变为零质量了以后呢?不但空间尺度没有了,时间标度也没了,那“会儿”还留下什么?就在这个意义上,彭老师引出了他的CCC……
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[转载]“宇宙真理”的出处
热度 3 nqed 2013-6-29 13:08
中国梦的自信在哪里 ■孙临平 实现中华民族伟大复兴的中国梦,自信比什么都重要。自信如水,水积不深何以负大舟;自信如风,风聚不劲何以振大翼。那么,在党团结和带领亿万人民意气风发共筑中国梦的进程中,激励我们不断前进的力量源泉是什么、恢弘我们豪情壮志的奋斗自信在哪里? 信仰如炽气如虹 ——中国梦的自信在信仰坚守里 中国梦以信仰为魂、自觉为根。信仰如炬信心满满,寓理弘志意气风发。面对当今复杂多变的国际环境、艰巨复杂的国内改革发展任务、党所面临的严峻考验和危险,极大地增强同心共筑中国梦的自信,首要的是始终同心坚守中国特色社会主义信仰,笃信“ 我们信仰的主义,乃是宇宙的真理 ”。 对于当代中国共产党人,这种笃行信道集中表现为:一是坚定信仰科学社会主义真理,坚信社会主义优于资本主义,坚信社会主义取代资本主义是人类社会发展的客观规律,坚信科学社会主义实现了历史与逻辑、科学与价值、理论与实践的有机统一,为人类的进步和解放开辟了无限前景,具有永远颠扑不破的真理价值和普遍意义;二是坚定信仰中国特色社会主义,坚信中国特色社会主义是社会主义而不是其它什么主义,科学社会主义的基本原则没有丢也不会丢;坚信中国的发展说到底是社会主义性质的发展,科学社会主义的根本价值取向没有变也不会变;坚信中国特色社会主义回答和解决了什么是社会主义、怎样建设社会主义,建设什么样的党、怎样建设党,实现什么样的发展、怎样发展等当代人类社会发展的“世界之问”,以全新的视野深化了对共产党执政规律、社会主义建设规律、人类社会发展规律的认识,是具有鲜明民族特色和时代特色的社会主义。这一科学社会主义运动史上的伟大创造,宣告了所谓社会主义“终结”预言的彻底破产,宣示了中国特色社会主义的精神光芒和实践伟力。 (下略) ------------------------- 文克玲: 物理学是所有学科中最简单的,物理学家还不敢宣称他们发现了什么“普遍真理”之类。社会科学可比物理学复杂多了。 该作者断言,实现“中国梦”,最重要的是“信仰”!? --------------------------------- 孙临平,1954年6月生,1969年参军。南开大学历史系毕业,历任装甲兵工程学院政治教员、学员队教导员,1986年调总政宣传部工作,历任干事、副局长、局长、2006年9月任南京政治学院政治部主任、副政委。2008年12月任解放军报社副总编辑。2009年任解放军报社总编辑。少将军衔。
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声波和宇宙的暗能量(修改稿)
zxafafa 2013-6-27 17:33
作者,张新安(1963.1-),男,西安工程大学纺织与材料学院高级工程师,同济大学物理学博士毕业。 1.声波的暗能量 作者在软材料吸声理论模型的研究中发现;声波与软材料相互作用时,波动的空气粒子可以看成是一个压缩固体来处理。由此应用经典力学理论推导出与实际相吻合得吸声系数公式(见文献1,2)。 得到的声波压缩体的质量为 m a =( 0 c 0 S )/4f (1) 式中, 0 为空气密度,c 0 为声速,S为声波与材料的作用面积。f为声波频率。 根据声波粒子速度与声波振幅的关系 v=jwY (2) 式中,v为粒子速度,j 为复数,w为角频率,Y为声波振幅。 将声波看成压缩体时其动能为 E=(mv 2 )/2 (3) 式中,E为能量 将(1),(2)两式代入(3)式得 E= - f( 0 c 0 Y 2 S 2 )/2 (4) 如果认为声波粒子的振幅正好等于空气粒子自由程,则上式中f后的各项可认为都是常数。 则(4)式与光量子能量方程在形式上完全一致。即声波也有能量随频率增加的现象。 但是,我们看到(4)式中有负号。即声波具有负能量。将能量表示成为E=F*d(即力F与粒子位移d的乘积).设粒子平均位移等于其分子自由程即声波振幅Y 则转换(4)式后有 p a = - (fc 0 Y 2 ) 0 /2 (5) 则声波具有负压强。 2。宇宙声模型 由文献3知,宇宙中的正物质和暗物质只占27%的能量比例。而且他们不产生负能量。这就无法解释另外的73%的能量由何处而来。 文献4中给出了宇宙负能量的条件,即宇宙状态方程 +3p0 (6) 式中, 为宇宙物质能量密度. 假设其为声波能量密度则有 =p 2 a /(2 0 c 2 0 ) (7) 在最大压强的情何况下,将(7)式代入(6)式后有 p a - 6 0 c 2 0 (8) 将(8)式代入(5)式最终得到 Y12 / 2 (9) 式中, 为声波波长 如果考虑宇宙总能量由暗能量和其他能量组成,假设声波能量即为暗能量,其组成占总能量68%,则其他能量占32%。设声波能量为E(s),其他能量为E(0).则E(o)=0.47E(s).宇宙总能量即为 E=E(s)+E(o)=1.47E(s) (10) 宇宙能量密度即为 =1.47 (s) (11) 其中 (s) 为声波能量密度。将其公式代入(7)式再代入(6)式可求得 pa - 4.1 0 c 2 0 (12) 最终得 Y0.83 (9) 即,物质粒子的平均距离小于声波波长时,即可满足宇宙状态方程。而物质粒子平均距离小于声波波长是声波得以产生的基本条件。所以,只要声波存在就可以产生负压强。同时也满足宇宙状态方程的要求。 由于(1)式是建立在驻波基础上的。则要求宇宙中必须有驻波。由此,则要求宇宙是有边界的。这样才可能在边界产生反射波而在宇宙中形成驻波。 结论: 宇宙暗能量来自于宇宙声波。宇宙是有边界的。 参考文献 1.张新安: 振动吸声理论和声学设计,西安交通大学出版社,2007年9月,157-161 2.Xin an Zhang: Vibration sound absorption theory of flexible materials. Xi’an Jiaotong University Press.Jan.,2010,111-124 3.王永久,经典宇宙与量子宇宙,科学出版社,145-149 4 陈云,暗能量理论模型,天文学进展,2009,6,VOL.27,No.2,130-151
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主题:一个完整的宇宙说
zckai5140 2013-6-25 16:50
星系与物质存在状态的演化 邹朝凯 宇宙是什么?这个问题看来很可笑。但是关于宇宙的解说从人类开始有了思维能力以来就没有间断过。有关于宇宙的解说;有关于宇宙中星球位置的解说;有关于宇宙星球形成的解说;有关于宇宙起源的解说……。这里持的观点是:宇是无始无终的;宙是无边无际的。也就是说时间是无限的、是没有起始的;宇宙是一个无限物,而宇宙中的所有物质,也就是星球、组成星球的物质诸状态都是有限的,是可以改变的,是有生有灭的,是可以相互转变的。 目前,对宇宙研究有影响的是星云假说和宇宙大爆炸假说。这里就从这两种假说谈起。 星云假说 这种假说核心部分就是讲星系中的星球是由原始星云聚合而成。但这种说法即不能说星云是怎样产生的又不能说明恒星所发生的核聚变所需的上千万度的强热是怎样形成的。单单是物体的聚合是产生不了这样强的热量的,就目前的技术而言,引起核聚变所需的热是由核裂变方法产生的,而核裂变所要求的裂变原料浓度要求极高,否则裂变就产生不了强热。单纯的物质聚合是不会产生浓度极高的裂变原料的。 根据牛顿的力学第一定律任何物体在没有受到外力的作用时,都保持原有的运动状态不变。这里可以延伸这一定律:任何物体在没有受到外力作用且自身能量又不能摧毁自身时都保持原有形态不变。星云说的外力是哪里来的呢?万有引力只是保持星云不变的力。 所以说,宇宙中的星系、恒星系是不会由星云的聚合而形成。星云说是不能成立的。 大爆炸假说 这种假说认为宇宙源于一个奇点,在某一时刻,各种元素开始形成宇宙并发生膨胀形成了星球。 这种假说克服了星云假说恒星的热核聚变强热来源上的困难,但是却不能说明星系是怎样形成的,为什么几乎所有的星系都是旋涡状的,差别只是形状的不同。再就 是说到了物质的形成,那么物质在形成之前又是什么样的东西呢?并且宇宙在大爆炸假说中是有限的东西,宇宙既然有它诞生之日,也就必然会有终结之时。为了使大爆炸说得以圆满继而产生了关于宇宙终结的学说。其中有关于宇宙收缩的说法。这里不仅要问:引起宇宙收缩的力是从哪里来的呢?再就是既然宇宙是有终结的、那么就是说在宇宙终结之日时间也就终止了。这就引出了一个关于时间是什么的问题。 因为大爆炸假说即不能概括宇宙、宇宙中的星系,星系中的恒星系形成的具体原因。所以说宇宙不是源于一次大爆炸而形成的。得出这样判断的理由如下:首先,就我们的地球而言,普遍的认知是具有46亿年左右的年龄,而目前所能观测到的宇宙范围以半径是150亿光年。150亿光年的时间概念自然就是150亿年。那么就是说现在已经认识到的宇宙范围是300亿光年,也就是说现在已经探求到至少150亿年前的宇宙状况。如果说大爆炸就发生在百十亿年前的话那么怎么又会有地球这只有46亿年这样年青的星体呢?其二,就实际观测而言,在现在能够观测到的数百亿个星系是相互独立的星系在星系与星系之间没有任何物质的联系。这些相互独立的星系又怎么会是一次大爆炸的产物呢?宇宙果真是由一次大爆炸形成的话,那么在星系与星系之间就必然会有物质的联系,星系与星系就一定会形成某种形式的排列。这只不过是对一个常识性的问题的解答而已。再者,怎样认识宇宙这一概念,也就是说宇宙指的是什么?按大爆炸的理论来看宇宙显然指的是大爆炸以后产生的星系所占有的空间,那么未被星系占有的空间还算不算宇宙呢?用大爆炸的学说来看是不能算的,宇宙仅指大爆炸之后的星系所占有的空间。这是用数学上的无穷进展来认识宇宙的无限。宇宙的无限同数学上的无穷是截然不同的,宇宙是一个无限大但同时又是一个有限的无限。也就是一个绝对的无限大:它就是那么大,大到再也不能扩大一分一厘;它其中的物质就是那么多,既不能多一丝也不能少一毫。宇宙只是一个由无限的物质——诸星系、含各种状态的物质也就包括小粒子——充满了的一个空间。还有就是为什么河外星系的红移量是随距离成正比递增的,也就是说星系距地球越远扩散的速度就越快。那么导致星系运动速度加快这样一个加速度的力是怎样产生的呢?这个力在大爆炸的提法里是找不到的,因为即使宇宙发生大爆炸的话其产生的力也只能一次作用于星系的扩散而不能加快这一运动。 红移现象 构成宇宙膨胀说、宇宙大爆炸说的主要的依据是对宇宙河外星系观测的结果分析上。因为河外星系普遍都存在着光谱红移的现象,而且距地球愈远的星系红移量就愈大。对光谱红移现象的现在解释方式是用多普勒原理。这里对此提出异议。 首先是光速不变原理。在真空中光速是不变的,这符合经典力学中关于任何物体在没有受到外力的作用时都保持原有的运动状态不变的定律。然而在自然中,在宇宙中,充满了能够影响光线传播速度的因素,主要的是宇宙射线,这些无规则运动的宇宙射线必然会影响到光线传播的速度。也就是说,在自然条件下在非真空条件下,光速是可变的。 其次,就现在的观测而言,第一,射向太阳的雷达波往返时间是延迟的,第二,在强引力场中所发生光波的谱线有红移。如果将这两种现象合并起来考虑的话,那就可以得出这样的推理:即在强引力场发出的光的速度比地球上所测的光速要慢,这只是因为雷达波这种电磁波的速度跟光速等同,如果雷达波的传播时间延长了那就是说光线的运动速度也减慢了。造成引力场发出的光有红移现象的原因就是因为光速减慢造成的。 对于雷达波的延迟现象现在是用相对论中时间变缓的方式来解释的,对此笔者已有专门论述这里就不提了【见尾注】,反正是一个错误:时间是用来计算速度的,怎么能反过头来是用速度来决定时间呢? 综合自然光线的速度会减慢和引力场光波减慢会出现光谱红移不难得出这样的结论:光谱红移现象除多普勒效应外,光线的速度减慢也是其中的一个原因,而后一原因在宇宙学、天文学中更为重要。宇宙中充满着的引力作用,宇宙射线阻碍了光线的传播速度,使光线由发光星球到地球时的频率发生了变化,这就是为什么河外星系距地球愈远,红移量就愈大的原因:因为光线随星球距地球愈远,光线的传播速度就愈慢,光波的频率衰减就愈大,所以实际观测到的光谱红移量也就愈大。就是爱因斯坦在相对论也说光是在真空中速度不变的,没说在自然的条件下速度变不变。 星系的形成 这里根据大爆炸理论作如下判断:星系形成于黑洞、这种现代物理学界普遍认可的一种物质形态。大爆炸确实有过,但所发生爆炸的不是宇宙,而是宇宙中多个相互独立的黑洞,每一个星系就是宇宙间发生的每一次大爆炸的产物。这种爆炸准确的讲应该是黑洞裂化和膨胀。 就目前观测结果而言,星系大致有旋涡星系;椭圆星系和不规则星系这三大类。这里就这三大类星系形成的方式逐一进行推测: 一、旋涡星系。这种星系侧面为梭状,中间呈圆形愈向边缘愈扁;正面呈旋涡状,愈向内恒星密度就愈大;星系间的差别仅在于旋涡的松紧不同,旋臂数不同。这是由于黑洞本身是在转动的,所以裂化后的大量物质就会延黑洞本身自转的黄道方向抛出,部分物质向近于垂直及其它的方向扩散运动,抛出的物质扩散速度初始时越靠外的就越快,而中间部分则由于相互间的制约而较慢,越是中间部分的就越慢,星系中的星体由于这种不同的运动速度的作用经亿万年之后就形成了现在这样一种星系状态。旋涡状越松的则说明该星系形成的年代越为久远。星系的这种向外扩散的运动方式将永远保持下去,并且扩散的程度暨其范围也就越来越大,这只是因为在宇宙中是没有任何阻力的,星系中的星体在其爆炸初始时所获得的速度及运动形式与方向将会永远继续的保持下去直到它末日的来临。如果说我们所处的地球具有46亿年的话那只能说明银河系也只具有大约46亿年左右的存在期。那就是说发生在大约46亿年前宇宙中的一次黑洞裂化形成了原始的银河系,诸星体的扩散经过46亿年后变成了现在占天10万光年的今天这个模样。所以说,银河系中的一切,无论是恒星、行星、卫星还是彗星、星云、尘埃没有什么老、中、青、幼之分,它们都只具有同一个共同年龄,这就是46亿年左右。具体到我们的地球、月球和太阳来说,它们是在同一个时刻诞生的。一个星系所有的星际物质是与整个星系共生共灭的。 二、椭圆星系。这种星系为集中在一较小天际间的星系团成员。星系与星系的距离较近;正面为椭圆形,中间有恒星密度大的圆。这是因为这类星系在其每一个星系裂化时所产生的抛撒物受其他星系的引力影响运动的整体发生了扭曲。这种扭曲现象就与我们的地球受月球和太阳的引力影响而形成的潮汐现象相类似。由于这种引力的影响是在裂化前就有的,所以当裂化发生时这种影响就导致裂化后的抛撒物运动的方向及速度产生差异。经数亿年的运动之后就由最初的圆盘状演变成椭圆状了。 三、不规则星系。这种星系后面再作推测。 如果是这样的话,就可以确定的说:宇宙中现在有多少个星系就曾至少有过多少个黑洞——应该强调的是,这里所说的黑洞要比现代物理学界认为的黑洞大许多,是一般认为的黑洞的百亿倍至千亿倍。因为一般认为的黑洞是由单个恒星塌陷形成的,而这里说的黑洞指的可是整个一个星系的前身。并且后面还将会看到黑洞的形成方式也不同——并且至少发生过多少次类似于银河系形成这样的大裂化。宇宙绝不是通过一次大爆炸形成的,而是自然形成的宇宙中曾有过数不清的大爆炸发生。这种大爆炸今后还会有数不清的次数发生。也就是说,只有黑洞通过裂化形成了由能发光的恒星构成的星系后才进入我们的视野,也才能为我们地球人所观察到。 黑洞的形成与裂化 一个星系形成后便进入了它的壮年期。然而好景必竟是有限的。当绝大部分发光恒星在足以使其发光的能量用尽后——这也许是一百亿年或更长一些的时间吧,但肯定是会有这一天的——该星系便进入了它的衰退期。这时的星系中的恒星因为没有了光,所以就不能够为我们所观测到,也就是说脱离开了、或尚未进入到我们地球人的视野之中。而宇宙中处于这种状态之中的星系肯定是存在。这种星系因为看不见所以不妨称之为暗星系。前面提到的不规则星系或许就是星系向暗星系转变过渡期的一种星系:其中大部分的恒星已不发光,剩余部份显示不规则的形状。这种暗星系虽然不能为我们的目光所看到,但它们仍然像可视星系那样一承不变地扩张着自己的领天。直到有那么一天某一个暗星系的领天和另一个暗星系的领天相遇了。也就是说,两个原本是漠不相干的星系相接触了。这种星系间的相遇也可能发生于可视星系间,因为诸星系在太空中是漂移的。 星系与星系的相接触可不是一个简单的事,这样的接触可是恒星系一一假如不发光的恒星还能称为是恒星的话一一与恒星系的碰撞。也可以说是两个以不同方向不同速度运动着的太阳撞在了一起。结果必然是两个恒星系的相互吞并而形成一个整体质量是两个恒星系之和的新的星体,这个星体再与其它恒星相撞……就这样发展了下去就会形成具有非常大的质量,从而具有一个非常大的引力场的星体团出现。这个星体团的非常大的引力就开始影响原有的两个暗星系中星体的运动。原有星系中星体的运动形式只是原始星系形成时所赋予的脱离黑洞中心的运动,没有一种为摆脱一个新的引力场的形式的运动一一这一运动形式在每一个恒星系中都有,这就是行星的公转一一于是两个暗星系中的星体就改变了原来的运动方向,而最终跌入新星体团的怀抱之中变为新星体团的组成部分。新星体团也就因此获得了更多的质量其引力也就更为强了。作为这样作用的结果,两个暗黑系的势力愈来愈弱,而新星体团的势力则愈来愈强。这是一个单赢的双重运动:一方面是暗星系不断将其恒星系通过扩散自身的方式送给新星体团另一方面是新星体团由于得到不断的物质补给质量不断增加引力场作用范围不断扩大和增强而使更多的星际物质变为已有。也不知过了许久。当这个新星体团的质量足够大时,或者就是在新星体团开始形成之初时,新星体内部也在不断的收缩着。最容易理解的是恒星系的收缩,即所有行星被恒星被收编了而成为新星体团的组成部分。在新星体团内部可能就是由于恒星与恒星相撞而产生的巨大压力的作用下吧,新星体团中的分子、原子也在收缩:分子所占有的空间被无止境的压缩,原子中的电子环绕所占有的空间也没有了;电子被压缩到了原子核身上,被原子核消化吸收了。而原子核接着也就被压迫的解了体。也就是说当新星体团的质量达到足够大时,即相当于一个普通星系所具有的那样的质量时,这个新星体团也就不再是什么星体团了,它就转变成为一个所谓的黑洞了。其实,黑洞和形成黑洞的新星体团之间是没有根本区别的,都是我们所看不到的。二者的差别仅在于一个在不断扩充自己的质量时收缩着自身,一个是只是单纯的浓缩自身的物质组成部分。在黑洞中物体——各种粒子——不断被粉碎、压缩。继分子被摧毁之后,原子核也被摧毁为单纯的质子、中子、电子;继而质子、中子、电子等这一等级的粒子也被摧毁了被粉碎成为更小一级的基本粒子,接着基本粒子族们也被粉碎、压缩;再继而;再再继而;反正直到所有的粒子都被粉碎成了光子一一这里之所以讲的是光子是因为迄今所知的最小粒子是光子,如果可能的话,还会变成更小的粒子一一可以设想一下:当一个庞大的星系被压缩到了成为仅由光子组成,而光子与光子之间几乎又没有间隙的程度,这个黑洞该有多么的小呀,密度又该有多么的大呀。 在黑洞形成后,它就只有两种运动形式:疯狂的自转一一这可以从黑洞发生爆炸后所形成的星系是旋涡状的并围绕星系中心旋转得到证实一一和不断的收缩。当这种运动到了一定的程度时一一怎样的程度是不知道的,也就是说不清的一一反正就是到了一个临界时这个黑洞就会剧烈的膨胀起来,膨胀是由其内部的光子开始相撞击而聚合成为大一些的粒子而产生的能量引起的。这些新聚合成的大一级的粒子再聚合成更大一级的粒子……直到聚合成基本粒子,聚合成质子、中子、电子等等,质子、中子、电子等再以不同的组合方式聚合成不同的原子,各种元素也就这样的被重新塑造出来了。原子形成后就是形成分子了,然后再由分子堆积成各种无机化合物的原身如水等。应当明确一点的是上述的过程是聚合而不是聚变,聚变是原子与原子之间发生了关系而转变为另一种原子。而这里所发生的则是许多小质量等级的粒子聚集在一起而形成一个大质量等级的粒子并如此发展。 因为在黑洞裂化过程中粒子聚合过程所产生的能量大到难以故量的程度,其热度也是难以故量的。所以其中的物质是一种怎样的状态也就不好推测了,大概就像地球上的火山吐出的岩浆吧,但一定要比岩浆要热的多,并且是离子状的不是像岩浆那样是由基本相同密度的物质构成,而是包含着大密度的物质和极小密度、重元素和轻元素的物质构成的混合物整体的向外扩散,在黑洞膨胀的过程中,黑洞产生的这些类似于岩浆的东西不断的被抛撒了出来,冲向无际的天空,并且逐渐的或快速的冷却。较巨大的物质团就成了恒星的雏体它捕捉到了一些较小的物质团就当作成了它的行星的雏体而这些较小的物质团也可能再捕捉到一些更小的物质团作为它们卫星的雏体。而那些渣子们则成为现在的星云、小行星、彗星等。就是这些由黑洞在其膨胀过程中抛撒出来的物质形成了现在星系中的各种星体和星际物质。 因为大一些的物质团冷却的时间较长,由于自转的原因而形成了球形、较小的物质团因冷却的较快而成为不规则形。星际问之所以有冰块就是因为含水的物质团很小冷却的更快些水还没有散开就己冻成冰了而己。恒星之所以是恒星是因为它的质量大,引力就大,能够控制住它自身形成的可用来发生聚变反应的物质,恒星应该在它们尚未冷却时核聚变就已经发生并继续下去的。所以说恒星是天然的恒星,它在诞生之日起就会发光。而行星则由于质量小从而引力也就小。一方面是当可供核聚变所需物质聚集起来前就已经冷却到热核反应不足以发生的程度,另一方面又控制不了热核原料听任它们都飞走逃逸了,所以也就不能发光。因此,行星也就是天然的行星。 在黑洞的膨胀过程中,被抛撒出的物质团可以是小粒子的不同组合,但也不排除其中的小粒子在尚未完成分子级乃至原子级的聚合时就被抛撒出去的可能。这种可能性也许就是现在被观测到的白矮星和中子星等这类大密度的且是由小粒子组成的星体的现实。当数个物质团在近距离聚合凝结时,相互间的引力就使其形成了变星和双恒星、三恒星的聚合体。再大一些的物质团就形成了现在的红巨星。 接下来发生的事就是人们已经观测到了的,关于星系及其恒星系演变的过程的说明也就该中止了。概括说来,宇宙是一个无边无际的自然体,在时间上也是永恒的,即没有起始也不会有终结,发生变化的只不过是宇宙中的物质的存在状态,其中变化最为显著的就是能源物质,之所以这样说道理就在于宇宙中的物质状态,要不是被反复重塑的话,包括于其中的能源物质也就不能再生,那么宇宙也就根本谈不上什么无始无终了。诸星系的诞生与毁灭;黑洞粉碎了物质的原有结构;黑洞在裂化膨胀过程中重塑了物质的存在状态。所以说宇宙是没有历史的,星系是有历史的。如果说宇宙要是有历史的话,那就是发生宇宙中的星系演化的总和构成了它的历史。在黑洞膨胀过程中被抛撒出来的物质凝结成怎样的形态都可能有。有质量的相似和差异,有密度的相同和不同,其中的物质团有得到充分聚合的,也有未完全聚合的,但凡我们能够在宇宙中观测到的.也就是星系中现存着的各种星际物质的各种形态无不是由黑洞膨胀及小粒子聚合产生的,只不过就是形态和组合程度上的差异而已,各种星际物质的运动速度、方向、形式也是在其形成之日起就形成了并且基本上是不会改变的。 当然了,这里只是根据已有的被观测的宇宙现象,配合对于星系、物质存在演化的过程和形式的推测再加上逻辑推理而描述的一幅发生于宇宙中关于物体现体粒子——恒星、行星等可谓大粒子,而分子、原子、中子、质子等就是小粒子——由生至灭,死而复生;波及十万乃至数十万光年,跨越数十亿甚至数百亿年的画卷。其真实性确实是有待证实的。以上所讲这些在未被得到充分证实而能成立对宇宙的说明时毕竟还只是被称为能是一个假说。一个被笔者自以为是的认为是可以且能够自圆其说的假说。 注:关于“时间”和“红移”因为内容所限,在此文中不好全面表述。笔者在《光速、时间、空间与相对论》一文中有详尽的阐述。
个人分类: 宇宙学|53 次阅读|0 个评论
主题:一个完整的宇宙说
ckai5140 2013-6-21 15:52
星系与物质存在状态的演化 邹朝凯 宇宙是什么?这个问题看来很可笑。但是关于宇宙的解说从人类开始有了思维能力以来就没有间断过。有关于宇宙的解说;有关于宇宙中星球位置的解说;有关于宇宙星球形成的解说;有关于宇宙起源的解说……。这里持的观点是:宇是无始无终的;宙是无边无际的。也就是说时间是无限的、是没有起始的;宇宙是一个无限物,而宇宙中的所有物质,也就是星球、组成星球的物质诸状态都是有限的,是可以改变的,是有生有灭的,是可以相互转变的。 目前,对宇宙研究有影响的是星云假说和宇宙大爆炸假说。这里就从这两种假说谈起。 星云假说 这种假说核心部分就是讲星系中的星球是由原始星云聚合而成。但这种说法即不能说星云是怎样产生的又不能说明恒星所发生的核聚变所需的上千万度的强热是怎样形成的。单单是物体的聚合是产生不了这样强的热量的,就目前的技术而言,引起核聚变所需的热是由核裂变方法产生的,而核裂变所要求的裂变原料浓度要求极高,否则裂变就产生不了强热。单纯的物质聚合是不会产生浓度极高的裂变原料的。 根据牛顿的力学第一定律任何物体在没有受到外力的作用时,都保持原有的运动状态不变。这里可以延伸这一定律:任何物体在没有受到外力作用且自身能量又不能摧毁自身时都保持原有形态不变。星云说的外力是哪里来的呢?万有引力只是保持星云不变的力。 所以说,宇宙中的星系、恒星系是不会由星云的聚合而形成。星云说是不能成立的。 大爆炸假说 这种假说认为宇宙源于一个奇点,在某一时刻,各种元素开始形成宇宙并发生膨胀形成了星球。 这种假说克服了星云假说恒星的热核聚变强热来源上的困难,但是却不能说明星系是怎样形成的,为什么几乎所有的星系都是旋涡状的,差别只是形状的不同。再就 是说到了物质的形成,那么物质在形成之前又是什么样的东西呢?并且宇宙在大爆炸假说中是有限的东西,宇宙既然有它诞生之日,也就必然会有终结之时。为了使大爆炸说得以圆满继而产生了关于宇宙终结的学说。其中有关于宇宙收缩的说法。这里不仅要问:引起宇宙收缩的力是从哪里来的呢?再就是既然宇宙是有终结的、那么就是说在宇宙终结之日时间也就终止了。这就引出了一个关于时间是什么的问题。 因为大爆炸假说即不能概括宇宙、宇宙中的星系,星系中的恒星系形成的具体原因。所以说宇宙不是源于一次大爆炸而形成的。得出这样判断的理由如下:首先,就我们的地球而言,普遍的认知是具有46亿年左右的年龄,而目前所能观测到的宇宙范围以半径是150亿光年。150亿光年的时间概念自然就是150亿年。那么就是说现在已经认识到的宇宙范围是300亿光年,也就是说现在已经探求到至少150亿年前的宇宙状况。如果说大爆炸就发生在百十亿年前的话那么怎么又会有地球这只有46亿年这样年青的星体呢?其二,就实际观测而言,在现在能够观测到的数百亿个星系是相互独立的星系在星系与星系之间没有任何物质的联系。这些相互独立的星系又怎么会是一次大爆炸的产物呢?宇宙果真是由一次大爆炸形成的话,那么在星系与星系之间就必然会有物质的联系,星系与星系就一定会形成某种形式的排列。这只不过是对一个常识性的问题的解答而已。再者,怎样认识宇宙这一概念,也就是说宇宙指的是什么?按大爆炸的理论来看宇宙显然指的是大爆炸以后产生的星系所占有的空间,那么未被星系占有的空间还算不算宇宙呢?用大爆炸的学说来看是不能算的,宇宙仅指大爆炸之后的星系所占有的空间。这是用数学上的无穷进展来认识宇宙的无限。宇宙的无限同数学上的无穷是截然不同的,宇宙是一个无限大但同时又是一个有限的无限。也就是一个绝对的无限大:它就是那么大,大到再也不能扩大一分一厘;它其中的物质就是那么多,既不能多一丝也不能少一毫。宇宙只是一个由无限的物质——诸星系、含各种状态的物质也就包括小粒子——充满了的一个空间。还有就是为什么河外星系的红移量是随距离成正比递增的,也就是说星系距地球越远扩散的速度就越快。那么导致星系运动速度加快这样一个加速度的力是怎样产生的呢?这个力在大爆炸的提法里是找不到的,因为即使宇宙发生大爆炸的话其产生的力也只能一次作用于星系的扩散而不能加快这一运动。 红移现象 构成宇宙膨胀说、宇宙大爆炸说的主要的依据是对宇宙河外星系观测的结果分析上。因为河外星系普遍都存在着光谱红移的现象,而且距地球愈远的星系红移量就愈大。对光谱红移现象的现在解释方式是用多普勒原理。这里对此提出异议。 首先是光速不变原理。在真空中光速是不变的,这符合经典力学中关于任何物体在没有受到外力的作用时都保持原有的运动状态不变的定律。然而在自然中,在宇宙中,充满了能够影响光线传播速度的因素,主要的是宇宙射线,这些无规则运动的宇宙射线必然会影响到光线传播的速度。也就是说,在自然条件下在非真空条件下,光速是可变的。 其次,就现在的观测而言,第一,射向太阳的雷达波往返时间是延迟的,第二,在强引力场中所发生光波的谱线有红移。如果将这两种现象合并起来考虑的话,那就可以得出这样的推理:即在强引力场发出的光的速度比地球上所测的光速要慢,这只是因为雷达波这种电磁波的速度跟光速等同,如果雷达波的传播时间延长了那就是说光线的运动速度也减慢了。造成引力场发出的光有红移现象的原因就是因为光速减慢造成的。 对于雷达波的延迟现象现在是用相对论中时间变缓的方式来解释的,对此笔者已有专门论述这里就不提了【见尾注】,反正是一个错误:时间是用来计算速度的,怎么能反过头来是用速度来决定时间呢? 综合自然光线的速度会减慢和引力场光波减慢会出现光谱红移不难得出这样的结论:光谱红移现象除多普勒效应外,光线的速度减慢也是其中的一个原因,而后一原因在宇宙学、天文学中更为重要。宇宙中充满着的引力作用,宇宙射线阻碍了光线的传播速度,使光线由发光星球到地球时的频率发生了变化,这就是为什么河外星系距地球愈远,红移量就愈大的原因:因为光线随星球距地球愈远,光线的传播速度就愈慢,光波的频率衰减就愈大,所以实际观测到的光谱红移量也就愈大。就是爱因斯坦在相对论也说光是在真空中速度不变的,没说在自然的条件下速度变不变。 星系的形成 这里根据大爆炸理论作如下判断:星系形成于黑洞、这种现代物理学界普遍认可的一种物质形态。大爆炸确实有过,但所发生爆炸的不是宇宙,而是宇宙中多个相互独立的黑洞,每一个星系就是宇宙间发生的每一次大爆炸的产物。这种爆炸准确的讲应该是黑洞裂化和膨胀。 就目前观测结果而言,星系大致有旋涡星系;椭圆星系和不规则星系这三大类。这里就这三大类星系形成的方式逐一进行推测: 一、旋涡星系。这种星系侧面为梭状,中间呈圆形愈向边缘愈扁;正面呈旋涡状,愈向内恒星密度就愈大;星系间的差别仅在于旋涡的松紧不同,旋臂数不同。这是由于黑洞本身是在转动的,所以裂化后的大量物质就会延黑洞本身自转的黄道方向抛出,部分物质向近于垂直及其它的方向扩散运动,抛出的物质扩散速度初始时越靠外的就越快,而中间部分则由于相互间的制约而较慢,越是中间部分的就越慢,星系中的星体由于这种不同的运动速度的作用经亿万年之后就形成了现在这样一种星系状态。旋涡状越松的则说明该星系形成的年代越为久远。星系的这种向外扩散的运动方式将永远保持下去,并且扩散的程度暨其范围也就越来越大,这只是因为在宇宙中是没有任何阻力的,星系中的星体在其爆炸初始时所获得的速度及运动形式与方向将会永远继续的保持下去直到它末日的来临。如果说我们所处的地球具有46亿年的话那只能说明银河系也只具有大约46亿年左右的存在期。那就是说发生在大约46亿年前宇宙中的一次黑洞裂化形成了原始的银河系,诸星体的扩散经过46亿年后变成了现在占天10万光年的今天这个模样。所以说,银河系中的一切,无论是恒星、行星、卫星还是彗星、星云、尘埃没有什么老、中、青、幼之分,它们都只具有同一个共同年龄,这就是46亿年左右。具体到我们的地球、月球和太阳来说,它们是在同一个时刻诞生的。一个星系所有的星际物质是与整个星系共生共灭的。 二、椭圆星系。这种星系为集中在一较小天际间的星系团成员。星系与星系的距离较近;正面为椭圆形,中间有恒星密度大的圆。这是因为这类星系在其每一个星系裂化时所产生的抛撒物受其他星系的引力影响运动的整体发生了扭曲。这种扭曲现象就与我们的地球受月球和太阳的引力影响而形成的潮汐现象相类似。由于这种引力的影响是在裂化前就有的,所以当裂化发生时这种影响就导致裂化后的抛撒物运动的方向及速度产生差异。经数亿年的运动之后就由最初的圆盘状演变成椭圆状了。 三、不规则星系。这种星系后面再作推测。 如果是这样的话,就可以确定的说:宇宙中现在有多少个星系就曾至少有过多少个黑洞——应该强调的是,这里所说的黑洞要比现代物理学界认为的黑洞大许多,是一般认为的黑洞的百亿倍至千亿倍。因为一般认为的黑洞是由单个恒星塌陷形成的,而这里说的黑洞指的可是整个一个星系的前身。并且后面还将会看到黑洞的形成方式也不同——并且至少发生过多少次类似于银河系形成这样的大裂化。宇宙绝不是通过一次大爆炸形成的,而是自然形成的宇宙中曾有过数不清的大爆炸发生。这种大爆炸今后还会有数不清的次数发生。也就是说,只有黑洞通过裂化形成了由能发光的恒星构成的星系后才进入我们的视野,也才能为我们地球人所观察到。 黑洞的形成与裂化 一个星系形成后便进入了它的壮年期。然而好景必竟是有限的。当绝大部分发光恒星在足以使其发光的能量用尽后——这也许是一百亿年或更长一些的时间吧,但肯定是会有这一天的——该星系便进入了它的衰退期。这时的星系中的恒星因为没有了光,所以就不能够为我们所观测到,也就是说脱离开了、或尚未进入到我们地球人的视野之中。而宇宙中处于这种状态之中的星系肯定是存在。这种星系因为看不见所以不妨称之为暗星系。前面提到的不规则星系或许就是星系向暗星系转变过渡期的一种星系:其中大部分的恒星已不发光,剩余部份显示不规则的形状。这种暗星系虽然不能为我们的目光所看到,但它们仍然像可视星系那样一承不变地扩张着自己的领天。直到有那么一天某一个暗星系的领天和另一个暗星系的领天相遇了。也就是说,两个原本是漠不相干的星系相接触了。这种星系间的相遇也可能发生于可视星系间,因为诸星系在太空中是漂移的。 星系与星系的相接触可不是一个简单的事,这样的接触可是恒星系一一假如不发光的恒星还能称为是恒星的话一一与恒星系的碰撞。也可以说是两个以不同方向不同速度运动着的太阳撞在了一起。结果必然是两个恒星系的相互吞并而形成一个整体质量是两个恒星系之和的新的星体,这个星体再与其它恒星相撞……就这样发展了下去就会形成具有非常大的质量,从而具有一个非常大的引力场的星体团出现。这个星体团的非常大的引力就开始影响原有的两个暗星系中星体的运动。原有星系中星体的运动形式只是原始星系形成时所赋予的脱离黑洞中心的运动,没有一种为摆脱一个新的引力场的形式的运动一一这一运动形式在每一个恒星系中都有,这就是行星的公转一一于是两个暗星系中的星体就改变了原来的运动方向,而最终跌入新星体团的怀抱之中变为新星体团的组成部分。新星体团也就因此获得了更多的质量其引力也就更为强了。作为这样作用的结果,两个暗黑系的势力愈来愈弱,而新星体团的势力则愈来愈强。这是一个单赢的双重运动:一方面是暗星系不断将其恒星系通过扩散自身的方式送给新星体团另一方面是新星体团由于得到不断的物质补给质量不断增加引力场作用范围不断扩大和增强而使更多的星际物质变为已有。也不知过了许久。当这个新星体团的质量足够大时,或者就是在新星体团开始形成之初时,新星体内部也在不断的收缩着。最容易理解的是恒星系的收缩,即所有行星被恒星被收编了而成为新星体团的组成部分。在新星体团内部可能就是由于恒星与恒星相撞而产生的巨大压力的作用下吧,新星体团中的分子、原子也在收缩:分子所占有的空间被无止境的压缩,原子中的电子环绕所占有的空间也没有了;电子被压缩到了原子核身上,被原子核消化吸收了。而原子核接着也就被压迫的解了体。也就是说当新星体团的质量达到足够大时,即相当于一个普通星系所具有的那样的质量时,这个新星体团也就不再是什么星体团了,它就转变成为一个所谓的黑洞了。其实,黑洞和形成黑洞的新星体团之间是没有根本区别的,都是我们所看不到的。二者的差别仅在于一个在不断扩充自己的质量时收缩着自身,一个是只是单纯的浓缩自身的物质组成部分。在黑洞中物体——各种粒子——不断被粉碎、压缩。继分子被摧毁之后,原子核也被摧毁为单纯的质子、中子、电子;继而质子、中子、电子等这一等级的粒子也被摧毁了被粉碎成为更小一级的基本粒子,接着基本粒子族们也被粉碎、压缩;再继而;再再继而;反正直到所有的粒子都被粉碎成了光子一一这里之所以讲的是光子是因为迄今所知的最小粒子是光子,如果可能的话,还会变成更小的粒子一一可以设想一下:当一个庞大的星系被压缩到了成为仅由光子组成,而光子与光子之间几乎又没有间隙的程度,这个黑洞该有多么的小呀,密度又该有多么的大呀。 在黑洞形成后,它就只有两种运动形式:疯狂的自转一一这可以从黑洞发生爆炸后所形成的星系是旋涡状的并围绕星系中心旋转得到证实一一和不断的收缩。当这种运动到了一定的程度时一一怎样的程度是不知道的,也就是说不清的一一反正就是到了一个临界时这个黑洞就会剧烈的膨胀起来,膨胀是由其内部的光子开始相撞击而聚合成为大一些的粒子而产生的能量引起的。这些新聚合成的大一级的粒子再聚合成更大一级的粒子……直到聚合成基本粒子,聚合成质子、中子、电子等等,质子、中子、电子等再以不同的组合方式聚合成不同的原子,各种元素也就这样的被重新塑造出来了。原子形成后就是形成分子了,然后再由分子堆积成各种无机化合物的原身如水等。应当明确一点的是上述的过程是聚合而不是聚变,聚变是原子与原子之间发生了关系而转变为另一种原子。而这里所发生的则是许多小质量等级的粒子聚集在一起而形成一个大质量等级的粒子并如此发展。 因为在黑洞裂化过程中粒子聚合过程所产生的能量大到难以故量的程度,其热度也是难以故量的。所以其中的物质是一种怎样的状态也就不好推测了,大概就像地球上的火山吐出的岩浆吧,但一定要比岩浆要热的多,并且是离子状的不是像岩浆那样是由基本相同密度的物质构成,而是包含着大密度的物质和极小密度、重元素和轻元素的物质构成的混合物整体的向外扩散,在黑洞膨胀的过程中,黑洞产生的这些类似于岩浆的东西不断的被抛撒了出来,冲向无际的天空,并且逐渐的或快速的冷却。较巨大的物质团就成了恒星的雏体它捕捉到了一些较小的物质团就当作成了它的行星的雏体而这些较小的物质团也可能再捕捉到一些更小的物质团作为它们卫星的雏体。而那些渣子们则成为现在的星云、小行星、彗星等。就是这些由黑洞在其膨胀过程中抛撒出来的物质形成了现在星系中的各种星体和星际物质。 因为大一些的物质团冷却的时间较长,由于自转的原因而形成了球形、较小的物质团因冷却的较快而成为不规则形。星际问之所以有冰块就是因为含水的物质团很小冷却的更快些水还没有散开就己冻成冰了而己。恒星之所以是恒星是因为它的质量大,引力就大,能够控制住它自身形成的可用来发生聚变反应的物质,恒星应该在它们尚未冷却时核聚变就已经发生并继续下去的。所以说恒星是天然的恒星,它在诞生之日起就会发光。而行星则由于质量小从而引力也就小。一方面是当可供核聚变所需物质聚集起来前就已经冷却到热核反应不足以发生的程度,另一方面又控制不了热核原料听任它们都飞走逃逸了,所以也就不能发光。因此,行星也就是天然的行星。 在黑洞的膨胀过程中,被抛撒出的物质团可以是小粒子的不同组合,但也不排除其中的小粒子在尚未完成分子级乃至原子级的聚合时就被抛撒出去的可能。这种可能性也许就是现在被观测到的白矮星和中子星等这类大密度的且是由小粒子组成的星体的现实。当数个物质团在近距离聚合凝结时,相互间的引力就使其形成了变星和双恒星、三恒星的聚合体。再大一些的物质团就形成了现在的红巨星。 接下来发生的事就是人们已经观测到了的,关于星系及其恒星系演变的过程的说明也就该中止了。概括说来,宇宙是一个无边无际的自然体,在时间上也是永恒的,即没有起始也不会有终结,发生变化的只不过是宇宙中的物质的存在状态,其中变化最为显著的就是能源物质,之所以这样说道理就在于宇宙中的物质状态,要不是被反复重塑的话,包括于其中的能源物质也就不能再生,那么宇宙也就根本谈不上什么无始无终了。诸星系的诞生与毁灭;黑洞粉碎了物质的原有结构;黑洞在裂化膨胀过程中重塑了物质的存在状态。所以说宇宙是没有历史的,星系是有历史的。如果说宇宙要是有历史的话,那就是发生宇宙中的星系演化的总和构成了它的历史。在黑洞膨胀过程中被抛撒出来的物质凝结成怎样的形态都可能有。有质量的相似和差异,有密度的相同和不同,其中的物质团有得到充分聚合的,也有未完全聚合的,但凡我们能够在宇宙中观测到的.也就是星系中现存着的各种星际物质的各种形态无不是由黑洞膨胀及小粒子聚合产生的,只不过就是形态和组合程度上的差异而已,各种星际物质的运动速度、方向、形式也是在其形成之日起就形成了并且基本上是不会改变的。 当然了,这里只是根据已有的被观测的宇宙现象,配合对于星系、物质存在演化的过程和形式的推测再加上逻辑推理而描述的一幅发生于宇宙中关于物体现体粒子——恒星、行星等可谓大粒子,而分子、原子、中子、质子等就是小粒子——由生至灭,死而复生;波及十万乃至数十万光年,跨越数十亿甚至数百亿年的画卷。其真实性确实是有待证实的。以上所讲这些在未被得到充分证实而能成立对宇宙的说明时毕竟还只是被称为能是一个假说。一个被笔者自以为是的认为是可以且能够自圆其说的假说。 注:关于“时间”和“红移”因为内容所限,在此文中不好全面表述。笔者在《光速、时间、空间与相对论》一文中有详尽的阐述。
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从一本书的引用数看宇宙奇点的复活
热度 6 yonglie 2013-6-19 09:17
读 Penrose 的东西,又偶然回到 Hawking 那儿,发现他 30 岁时写的教科书 The Large Scale Structure of Space-Time 迄今被引用了 3000 多次,而且主要是最近 20 年(那以前每年不过几次)。“大尺度”的菁华在于用 Morse 理论证明奇点定理(我以为),所以引用数据似乎说明宇宙奇点的研究近些年特别活跃。奇怪的是,他 1966-67 年发表在皇家学会的三篇宇宙奇点的“经典”论文( The Occurrence of Singularities in Cosmology I, II, III , Proceedings of the Royal Society of London, Series A ), 40 多年才被引用 60 来次。 (见 http://libra.msra.cn/Publication/1992051/the-large-scale-structure-of-spacetime ) 有趣的是,霍老师的引用曲线与爱老师的差不多,也是 20 年宇宙学热闹的见证。 两位老师的引用数总的说来并不太高,还比不上时下某些作者的几篇热门文章。那些立刻能吸引大量跟风者的文章,多半儿像流行歌曲,过几年就很少有人唱了。真正的经典起初不一定火爆,但在几十年甚至几百年后还能吸引新的读者,激发新的思想。 此书引进了中英文版,封面比原版的黄皮好看多了
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[转载]宇宙是一台大计算机吗
wangxiong868 2013-6-13 17:29
Digital physics From Wikipedia, the free encyclopedia (Redirected from It from bit ) In physics and cosmology , digital physics is a collection of theoretical perspectives based on the premise that the universe is, at heart, describable by information , and is therefore computable . Therefore, the universe can be conceived of as either the output of a computer program, a vast, digital computation device, or mathematically isomorphic to such a device. Digital physics is grounded in one or more of the following hypotheses; listed in order of decreasing strength. The universe, or reality : is essentially informational (although not every informational ontology needs to be digital) is essentially computable can be described digitally is in essence digital is itself a computer is the output of a simulated reality exercise Contents 1 History 1.1 Overview 1.2 Weizsäcker's ur-alternatives 1.3 Pancomputationalism or the computational universe theory 1.4 Wheeler's it from bit 1.5 Digital vs. informational physics 2 Computational foundations 2.1 Turing machines 2.2 The Church–Turing (Deutsch) thesis 3 Criticism 3.1 Physical symmetries are continuous 3.2 Locality 4 See also 5 References 6 Further reading 7 External links History Every computer must be compatible with the principles of information theory , statistical thermodynamics , and quantum mechanics . A fundamental link among these fields was proposed by Edwin Jaynes in two seminal 1957 papers. Moreover, Jaynes elaborated an interpretation of probability theory as generalized Aristotelian logic , a view very convenient for linking fundamental physics with digital computers , because these are designed to implement the operations of classical logic and, equivalently, of Boolean algebra . The hypothesis that the universe is a digital computer was pioneered by Konrad Zuse in his book Rechnender Raum (translated into English as Calculating Space ). The term digital physics was first employed by Edward Fredkin , who later came to prefer the term digital philosophy . Others who have modeled the universe as a giant computer include Stephen Wolfram , Juergen Schmidhuber , and Nobel laureate Gerard 't Hooft . These authors hold that the apparently probabilistic nature of quantum physics is not necessarily incompatible with the notion of computability. Quantum versions of digital physics have recently been proposed by Seth Lloyd , David Deutsch , and Paola Zizzi . Related ideas include Carl Friedrich von Weizsäcker 's binary theory of ur-alternatives, pancomputationalism, computational universe theory, John Archibald Wheeler 's It from bit, and Max Tegmark 's ultimate ensemble . Overview Digital physics suggests that there exists, at least in principle, a program for a universal computer which computes the evolution of the universe . The computer could be, for example, a huge cellular automaton (Zuse 1967 ), or a universal Turing machine , as suggested by Schmidhuber (1997), who pointed out that there exists a very short program that can compute all possible computable universes in an asymptotically optimal way. Some try to identify single physical particles with simple bits . For example, if one particle , such as an electron , is switching from one quantum state to another, it may be the same as if a bit is changed from one value (0, say) to the other (1). A single bit suffices to describe a single quantum switch of a given particle. As the universe appears to be composed of elementary particles whose behavior can be completely described by the quantum switches they undergo, that implies that the universe as a whole can be described by bits. Every state is information , and every change of state is a change in information (requiring the manipulation of one or more bits). Setting aside dark matter and dark energy , which are poorly understood at present, the known universe consists of about 10 80 protons and the same number of electrons . Hence, the universe could be simulated by a computer capable of storing and manipulating about 10 90 bits. If such a simulation is indeed the case, then hypercomputation would be impossible. Loop quantum gravity could lend support to digital physics, in that it assumes space-time is quantized. Paola Zizzi has formulated a realization of this concept in what has come to be called computational loop quantum gravity, or CLQG. Other theories that combine aspects of digital physics with loop quantum gravity are those of Marzuoli and Rasetti and Girelli and Livine. Weizsäcker's ur-alternatives Physicist Carl Friedrich von Weizsäcker 's theory of ur-alternatives (archetypal objects), first publicized in his book The Unity of Nature (1980), further developed through the 1990s, is a kind of digital physics as it axiomatically constructs quantum physics from the distinction between empirically observable, binary alternatives. Weizsäcker used his theory to derive the 3-dimensionality of space and to estimate the entropy of a proton falling into a black hole . Pancomputationalism or the computational universe theory Pancomputationalism (also known as pan-computationalism, naturalist computationalism) is a view that the universe is a huge computational machine, or rather a network of computational processes which, following fundamental physical laws, computes (dynamically develops) its own next state from the current one. A computational universe is proposed by Jürgen Schmidhuber in a paper based on Konrad Zuse's assumption (1967) that the history of the universe is computable. He pointed out that the simplest explanation of the universe would be a very simple Turing machine programmed to systematically execute all possible programs computing all possible histories for all types of computable physical laws. He also pointed out that there is an optimally efficient way of computing all computable universes based on Leonid Levin 's universal search algorithm (1973). In 2000 he expanded this work by combining Ray Solomonoff's theory of inductive inference with the assumption that quickly computable universes are more likely than others. This work on digital physics also led to limit-computable generalizations of algorithmic information or Kolmogorov complexity and the concept of Super Omegas, which are limit-computable numbers that are even more random (in a certain sense) than Gregory Chaitin 's number of wisdom Omega . Wheeler's it from bit Following Jaynes and Weizsäcker, the physicist John Archibald Wheeler wrote the following: it is not unreasonable to imagine that information sits at the core of physics, just as it sits at the core of a computer. ( John Archibald Wheeler 1998: 340) It from bit. Otherwise put, every 'it'—every particle, every field of force, even the space-time continuum itself—derives its function, its meaning, its very existence entirely—even if in some contexts indirectly—from the apparatus-elicited answers to yes-or-no questions, binary choices, bits. 'It from bit' symbolizes the idea that every item of the physical world has at bottom—a very deep bottom, in most instances—an immaterial source and explanation; that which we call reality arises in the last analysis from the posing of yes–no questions and the registering of equipment-evoked responses; in short, that all things physical are information-theoretic in origin and that this is a participatory universe . ( John Archibald Wheeler 1990: 5) David Chalmers of the Australian National University summarised Wheeler's views as follows: Wheeler (1990) has suggested that information is fundamental to the physics of the universe. According to this 'it from bit' doctrine, the laws of physics can be cast in terms of information, postulating different states that give rise to different effects without actually saying what those states are. It is only their position in an information space that counts. If so, then information is a natural candidate to also play a role in a fundamental theory of consciousness. We are led to a conception of the world on which information is truly fundamental, and on which it has two basic aspects, corresponding to the physical and the phenomenal features of the world. Chris Langan also builds upon Wheeler's views in his epistemological metatheory : The Future of Reality Theory According to John Wheeler: In 1979, the celebrated physicist John Wheeler, having coined the phrase “black hole”, put it to good philosophical use in the title of an exploratory paper, Beyond the Black Hole, in which he describes the universe as a self-excited circuit. The paper includes an illustration in which one side of an uppercase U, ostensibly standing for Universe, is endowed with a large and rather intelligent-looking eye intently regarding the other side, which it ostensibly acquires through observation as sensory information. By dint of placement, the eye stands for the sensory or cognitive aspect of reality, perhaps even a human spectator within the universe, while the eye’s perceptual target represents the informational aspect of reality. By virtue of these complementary aspects, it seems that the universe can in some sense, but not necessarily that of common usage, be described as “conscious” and “introspective”…perhaps even “infocognitive”. The first formal presentation of the idea that information might be the fundamental quantity at the core of physics seems to be due to Frederick W. Kantor (a physicist from Columbia University ). Kantor's book Information Mechanics ( Wiley-Interscience , 1977) developed this idea in detail, but without mathematical rigor. The toughest nut to crack in Wheeler's research program of a digital dissolution of physical being in a unified physics, Wheeler himself says, is time. In a 1986 eulogy to the mathematician, Hermann Weyl , he proclaimed: Time, among all concepts in the world of physics, puts up the greatest resistance to being dethroned from ideal continuum to the world of the discrete, of information, of bits. ... Of all obstacles to a thoroughly penetrating account of existence, none looms up more dismayingly than 'time.' Explain time? Not without explaining existence. Explain existence? Not without explaining time. To uncover the deep and hidden connection between time and existence ... is a task for the future. The Australian phenomenologist, Michael Eldred, comments: The antinomy of the continuum, time, in connection with the question of being ... is said by Wheeler to be a cause for dismay which challenges future quantum physics, fired as it is by a will to power over moving reality, to achieve four victories ( ibid. )... And so we return to the challenge to nderstand the quantum as based on an utterly simple and—when we see it—completely obvious idea ( ibid. ) from which the continuum of time could be derived. Only thus could the will to mathematically calculable power over the dynamics, i.e. the movement in time, of beings as a whole be satisfied. Digital vs. informational physics Not every informational approach to physics (or ontology ) is necessarily digital . According to Luciano Floridi , informational structural realism is a variant of structural realism that supports an ontological commitment to a world consisting of the totality of informational objects dynamically interacting with each other. Such informational objects are to be understood as constraining affordances. Digital ontology and pancomputationalism are also independent positions. In particular, John Wheeler advocated the former but was silent about the latter; see the quote in the preceding section. On the other hand, pancomputationalists like Lloyd (2006), who models the universe as a quantum computer , can still maintain an analogue or hybrid ontology; and informational ontologists like Sayre and Floridi embrace neither a digital ontology nor a pancomputationalist position. Computational foundations Turing machines Theoretical computer science is founded on the Turing machine , an imaginary computing machine first described by Alan Turing in 1936. While mechanically simple, the Church-Turing thesis implies that a Turing machine can solve any reasonable problem. (In theoretical computer science, a problem is considered solvable if it can be solved in principle, namely in finite time, which is not necessarily a finite time that is of any value to humans.) A Turing machine therefore sets the practical upper bound on computational power, apart from the possibilities afforded by hypothetical hypercomputers . Wolfram's principle of computational equivalence powerfully motivates the digital approach. This principle, if correct, means that everything can be computed by one essentially simple machine, the realization of a cellular automaton . This is one way of fulfilling a traditional goal of physics: finding simple laws and mechanisms for all of nature. Digital physics is falsifiable in that a less powerful class of computers cannot simulate a more powerful class. Therefore, if our universe is a gigantic simulation , that simulation is being run on a computer at least as powerful as a Turing machine. If humans succeed in building a hypercomputer , then a Turing machine cannot have the power required to simulate the universe. The Church–Turing (Deutsch) thesis The classic Church–Turing thesis claims that any computer as powerful as a Turing machine can, in principle, calculate anything that a human can calculate, given enough time. Turing moreover showed that there exist universal Turing machines which can compute anything any other Turing machine can compute - that they are generalizable Turing machines. But the limits of practical computation are set by physics , not by theoretical computer science: Turing did not show that his machines can solve any problem that can be solved 'by instructions, explicitly stated rules, or procedures', nor did he prove that the universal Turing machine 'can compute any function that any computer, with any architecture, can compute'. He proved that his universal machine can compute any function that any Turing machine can compute; and he put forward, and advanced philosophical arguments in support of, the thesis here called Turing's thesis. But a thesis concerning the extent of effective methods—which is to say, concerning the extent of procedures of a certain sort that a human being unaided by machinery is capable of carrying out—carries no implication concerning the extent of the procedures that machines are capable of carrying out, even machines acting in accordance with 'explicitly stated rules.' For among a machine's repertoire of atomic operations there may be those that no human being unaided by machinery can perform. On the other hand, a modification of Turing's assumptions does bring practical computation within Turing's limits; as David Deutsch puts it: I can now state the physical version of the Church-Turing principle: 'Every finitely realizable physical system can be perfectly simulated by a universal model computing machine operating by finite means.' This formulation is both better defined and more physical than Turing's own way of expressing it. (Emphasis added) This compound conjecture is sometimes called the strong Church-Turing thesis or the Church–Turing–Deutsch principle . It is stronger because a human or Turing machine computing with pencil and paper (under Turing's conditions) is a finitely realizable physical system. Criticism The critics of digital physics—including physicists who work in quantum mechanics —object to it on several grounds. Physical symmetries are continuous One objection is that extant models of digital physics are incompatible with the existence of several continuous characters of physical symmetries , e.g., rotational symmetry , translational symmetry , Lorentz symmetry , and electroweak symmetry , all central to current physical theory. Proponents of digital physics claim that such continuous symmetries are only convenient (and very good) approximations of a discrete reality. For example, the reasoning leading to systems of natural units and the conclusion that the Planck length is a minimum meaningful unit of distance suggests that at some level space itself is quantized. Moreover, computers can manipulate and solve formulas describing real numbers using symbolic computation , thus avoiding the need to approximate real numbers by using an infinite number of digits. A number—in particular a real number , one with an infinite number of digits—was defined by Turing to be computable if a Turing machine will continue to spit out digits endlessly. In other words, there is no last digit. But this sits uncomfortably with any proposal that the universe is the output of a virtual-reality exercise carried out in real time (or any plausible kind of time). Known physical laws (including quantum mechanics and its continuous spectra ) are very much infused with real numbers and the mathematics of the continuum . So ordinary computational descriptions do not have a cardinality of states and state space trajectories that is sufficient for them to map onto ordinary mathematical descriptions of natural systems. Thus, from the point of view of strict mathematical description, the thesis that everything is a computing system in this second sense cannot be supported. For his part, David Deutsch generally takes a multiverse view to the question of continuous vs. discrete. In short, he thinks that “within each universe all observable quantities are discrete, but the multiverse as a whole is a continuum. When the equations of quantum theory describe a continuous but not-directly-observable transition between two values of a discrete quantity, what they are telling us is that the transition does not take place entirely within one universe. So perhaps the price of continuous motion is not an infinity of consecutive actions, but an infinity of concurrent actions taking place across the multiverse.” January, 2001 The Discrete and the Continuous, an abridged version of which appeared in The Times Higher Education Supplement. Locality Some argue that extant models of digital physics violate various postulates of quantum physics (as in ). For example, if these models are not grounded in Hilbert spaces and probabilities, they belong to the class of theories with local hidden variables that some deem ruled out experimentally using Bell's theorem . This criticism has two possible answers. First, any notion of locality in the digital model does not necessarily have to correspond to locality formulated in the usual way in the emergent spacetime . A concrete example of this case was recently given by Lee Smolin . Another possibility is a well-known loophole in Bell's theorem known as superdeterminism (sometimes referred to as predeterminism). In a completely deterministic model, the experimenter's decision to measure certain components of the spins is predetermined. Thus, the assumption that the experimenter could have decided to measure different components of the spins than he actually did is, strictly speaking, not true. See also A New Kind of Science Bit-string physics Cellular automata Church–Turing thesis Church–Turing–Deutsch principle Continuous spatial automata David Deutsch Digital philosophy Digital probabilistic physics EPR paradox The Fabric of Reality Ed Fredkin Fredkin finite nature hypothesis Holographic principle Hypercomputation Konrad Zuse Margolus-Levitin theorem Mathematical universe hypothesis Tipler's Omega Point Programming the Universe Physical information Quantum computation Seth Lloyd Chris Langan Simulation hypothesis Simulated reality Ultimate ensemble References ^ Jaynes, E. T., 1957, Information Theory and Statistical Mechanics, Phys. Rev 106: 620. Jaynes, E. T., 1957, Information Theory and Statistical Mechanics II, Phys. Rev. 108: 171. ^ Jaynes, E. T., 1990, Probability Theory as Logic, in Fougere, P.F., ed., Maximum-Entropy and Bayesian Methods . Boston: Kluwer. ^ See Fredkin's Digital Philosophy web site. ^ A New Kind of Science website. 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The English translation of his Rechnender Raum . External links Luciano Floridi , Against Digital Ontology , Synthese , 2009, 168.1, (2009), 151-178. Edward Fredkin : Digital Philosophy Introduction to Digital Philosophy Gontigno, Paulo, Hypercomputation and the Physical Church-Turing thesis Petrov, Plamen, and Joel Dobrzelewski, 1998. Digital Physics Juergen Schmidhuber : Home page, 1996-2007 Computer Universes and Algorithmic Theory of Everything Zuse's Thesis: The Universe is a Computer Konrad Zuse , PDF scan of Zuse's paper. Konrad Zuse , Re-edition of Zuse's paper in modern LaTeX. Digital physics. Mountain Math Software. The Oxford Advanced Seminar on Informatic Structures Wired: God is the Machine Gualtiero Piccinini . Computation in Physical Systems Discusses the metaphysical foundations of digital physics in section 3.4.
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我的哲学纲领
benlion 2013-6-5 22:08
(1983年-2013年) 目录 前言 1 、宇宙观:结构论 – 综合系统理论 1 )系统科学与综合哲学 2 )系统生物学与系统生物工程*(图论与拓扑学) 2 、生命观:精神论 – 信息组织理论 1 )宗教 – 哲学(儒释道)、艺术 2 )数学 - 工程、科学(物理 - 生物 - 社会) 3 、文明观:社会论 – 文明转换理论 人类 4 期文明: 1 )埃及 - 巴比伦文明 2 )印度 - 希腊(拜占庭)、波斯 - 中国轴心文化 3 )中国 - 阿拉伯 - 欧洲 4 )欧洲 - 环太平洋、 4 次科技与 3 次工业革命 后记 附图*: 系统生物学与生物工程 - 生物系统理论与实验、计算与工程方法的生物系统与人工生物系统研究与开发(1999)。 -(网络日记)-
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[转载]宇宙或存在空洞大脑 数量远超人类
热度 2 crossludo 2013-5-26 11:40
宇宙或存在空洞大脑数量远超人类 北京时间5月24日消息,新科学家报道, 漂浮在深空的空洞大脑将威胁我们对宇宙的理解 。然而一个最新的数学建模表明,弦理论和它暗示存在的多重宇宙可能会救赎我们——它也将为这一颇具争议的理论赢来多一些的支持者。 在过去的几十年间,物理学家构想出很多怪异的想法,但是大约十年前, 他们提出了玻耳兹曼的大脑的概念——在外太空自发形成的完整发育的有意识实体。 大脑在一闪间忽然存在似乎是不太可能的,但物理法则并没有完全排除这种可能性。它唯一所需要的就是时间。最终,一大块物质和能量可能会意外的撞在一起形成可以工作的大脑。这和一百万只猴子在一百万台打字机上工作,他们最终将复制出莎士比亚的完整作品是一个逻辑,只要它们拥有充足的时间。 很多未来的模型预测宇宙将会无止尽的膨胀。它最终将产生不可思议的大量玻耳兹曼的大脑,数量将远超过存在的人类,或者未来即将存在的人类总和。这意味着,在整个宇宙历史过程中,玻耳兹曼的大脑在宇宙存在的经历,而非人类的经历,才是典型的标准。这的确是个问题,因为我们对宇宙和它的行为的理解的出发点在于人类才是典型的观察者。如果我们不是典型的观察者,那么我们提出的理论也将变得不具说服力。 “人类,而非玻耳兹曼的大脑,才应该是正常的观察者。”美国加州大学伯克利分校的克莱尔· 朱可夫 斯基(Claire Zukowski)这样说道。还有一个特殊的问题,那便是玻耳兹曼的大脑将存在于遥远的未来,当宇宙变成一个漆黑的空洞的时候。而这将导致我们对时间的体验非常不同。 然而,如果我们能够证明宇宙具有有限的寿命,那么这将否认玻耳兹曼的大脑所需要无限时间来超越人类的数量。弦理论可能能够提供帮助,朱可夫斯基这样说道,作为她的博士研究的一部分,她与同来自加州大学伯克利分校的拉斐尔·布索(Raphael Bousso)正在一起研究这个问题。 根据弦理论,有大量的宇宙同时存在。所有的宇宙都是通过一个名为永恒膨胀的过程产生的,至少一个宇宙将以令人惊讶的速率持续膨胀,而其它宇宙将像气泡一样在这个宇宙内部形成和生长。这种宇宙池也被称为多重宇宙。 在很多其他的宇宙里,可能也存在很多有意识的生物出现在宇宙发展的早期历史中,就像我们所处的这个宇宙一样,过去和未来有所不同。这可以帮助我们建立标准的观点。但是如果这些宇宙最终变得死气沉沉,并持续的缓慢度过,它们最终将产生玻耳兹曼的大脑。 幸运的是,朱可夫斯基和布索的最新研究表明,这并不会发生。在多重宇宙中,宇宙正从母体宇宙里“出芽生殖”,因此母宇宙的特征确定了它将产生什么样的“婴儿宇宙”——以及这些宇宙是否会存在足够久的时间来产生玻耳兹曼的大脑,还是最先衰退。 朱可夫斯基和布索对多重宇宙进行了一项数学分析,他们从两个不同状态之一开始:较老的模型是由史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和他的同事詹姆斯·哈特尔(James Hartle)最先提出的,而较新的模型产生于对弦理论多重宇宙的数学计算。哈特尔-霍金的模型结果显示玻耳兹曼的大脑将泛滥成灾,而最新的模型则表明人类的意识形态还是占上风。在这样的多重宇宙中人类的宇宙观则变得更为正常。 有关弦理论和多重宇宙的概念仍然颇具争议。它因过于复杂和非常难证明而颇受诟病。如果朱可夫斯基和布索是正确的,它将帮助解开玻耳兹曼的大脑的问题,这个理论可能可以获得更多的支持者。 “这将潜在的为弦理论和永恒膨胀带来额外的实验性成功,” 美国普林斯顿大学的物理学家丹尼尔·哈洛(Daniel Harlow)这样说道。“我们需要更好的理解它,但它潜在的能够解释一切事物应该是我们因此努力的动力。”
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方先生的《宇宙的创生》远比比霍金的《果壳中的宇宙》要好
热度 13 aeinstein 2013-5-25 12:57
霍金先生的书《果壳中的宇宙》中文版印刷的非常精美,记得当年《时间简史》中文版也是异常精美,特别适合做装饰品。但是其中的内容真的是很难理解,可能英文原著还稍微好一点,翻译成中文以后,很多地方的行文不符合中文习惯,读起来比较费劲。而且内容颇为零碎,要理解的话,需要有很多宇宙学和相对论的知识储备。总之,我只能把它们当做图画书看了看。难道那么多夸它们好的读者,真能理解书中的内容吗? 而方先生的《宇宙的创生》则完全不同。朴实,生动,来龙去脉很清楚,一些容易理解而且重要的公式,一些非常有启发性的数量级的估计都使得这本书让我获益匪浅。阅读它,不仅能了解宇宙学和相对论,还能看到统计力学,电磁学,量子力学的运用,对一个有大学本科知识的读者来说,是非常有益的。 《宇宙的创生》写于 1987 年,所以书中介绍宇宙的组成还是只有物质和暗物质。经过这二十多年的发展,如今的宇宙学可能与方先生当时所介绍的也有了一些不同。不知道哪位专家能够承担起这本好书的修订工作,把一些新的进展加进去,让现在的中国读者看到,我们有自己的世界水平的科普书。这将是泽被后世的一件大功劳,比许多 SCI 论文的价值要高得多。
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从哲学的“主义”探求宇宙的本源
热度 1 yingquanliang 2013-5-24 02:05
《从哲学的“主义”探求宇宙的本源》 梁应权  关键词:唯物主义、辨证唯物主义、唯心主义、二元论、三元一体论、物质、精神、宇宙本原、神 唯物主义者说:“世界上除了运动的物质之外,什么也没有。”其实,这是他们的意识对世界所作的描述。在他们做这样的描述的时候,其实已表明,世界上除了运 动的物质之外,还有世界的观察者——人,以及人的意识和精神。他们自己并不认为,人的意识或精神,也是运动的物质,因为他们对物质的定义是:物质是存在于 人意识之外,不受意识影响或改变的客观事物,(而人的意识是人主观的东西)。所以他们的意识对世界的描述,马上否定了他们自己的唯物主义的命题。事实上, “世界上除了运动的物质之外,还存在着研究物质运动的人和人的意识和精神。” 为了坚持唯物主义,在他们不得不承认物质和精神都存在的同时,提出了新的命题:“物质是第一性的,精神是第二性的”。是物质产生了精神,所谓“物质变精 神”;但在一定条件下,精神也可反作用于物质,改变物质,所谓 “精神变物质”。这就是所谓的物质与精神的“对立统一关系”。他们把这种观点称为辩证唯物主义。而把那些认为精神和物质没有从属关系的人,称为“二元论” 者;更把那些认为精神是更本原的人称为“唯心主义者”。当中认为精神是宇宙中的“绝对真理”(绝对精神)者,则被称为“客观唯心主义”;而如果认为精神只 是人的主观意识,则被称为“主观唯心主义”。辨证唯物主义者,自认为自己是最正确的,他们拥有了绝对真理;而所有其它主义,包括各种宗教,都是谬误的,都 是人民的“精神鸦片”。他们把辨证唯物主义歌颂成为“科学的世界观和方法论”,“是放之四海而皆准的真理”。 其实,在辨证唯物主义者构筑物质与精神的“对立统一”关系时,他们已犯了逻辑的错误。因为人类的意识或精神,只存在于人类之中,并只通过人类起作用。人的 精神与人的肉体和生命构成三元一体的关系,它们是相对独立的三个组成部分,又是紧密不可分离而组成人这个整体。只有肉体和生命而没有精神的生物,不是人。 例如植物人失去了意识,就更象植物而不是真正的人;由动物饲养长大的小孩,比如狼孩,接受了狼的意识和本能,而没有人的意识和精神,也就不是人了,而更象 一只小狼。诺贝尔说,一个没有书本和墨水的闲居者,等于是一具有生命的僵尸。所以人的精神只存在于人这个子系统之中,与人的肉体和生命构成三元一体的关 系,而并没有与唯物主义者的所谓“物质”“构成“对立统一”的关系。而人类、人类社会和大自然在地球上组成一个大的三元一体的系统。每个人作为人类社会的 一员,而与这个大系统发生关系。人类的精神通过指导人类自身的实践活动,而构建人类社会,并影响和改变了大自然,在这个过程中,也不断丰富和改变人类的精 神世界。这个关于人类`人类社会和地球的三元一体结构的观点和方法,是比较全面和符合事实的观点和方法。也是逻辑前后一致的观点和方法。这种观点和方法揭示了世界上 各个系统之间的内在逻辑关系,揭示了世界的普遍联系和统一性,而这才是辨证法的本质和核心。  在三元一体论中,我们不必去追问谁是第一性的,谁是第二性的,谁是第三性的。因为三者是平等而相对独立的,又是紧密不可分而实为一体的,是一而三、三而 一的。即使在大自然、人类社会和人类这个大的三元一体关系中,虽然很明显,人类和人类社会是在大自然的各种条件都符合人类生存的前提下才出现的,但不能因 此说,大自然是人类和人类社会的本原。因为迄今为止,并没有任何证据证明,无生命的物质能产生出生命来。生命只能由生命来产生,这是生物学的定律。同时迄 今为止,也没有任何证据证明人的精神是由动物进化来的,没有任何人发现在动物中有人那样的以认识和融合世界为目的的思维活动,即以概念、逻辑和数学来反映 物质运动规律的思维活动。因此,说“物质产生了精神”是没有根据的。所以物质世界不是人类和人类世界的本原,而只是基础。但是人类自己也不是自己的本原。 因为人类只是宇宙中的一部分,并且几乎可以肯定,是宇宙中最晚出现的部分。人类不能决定自己的肉身结构,不能无限延长自己的寿命,不能随意提高自己的智 力。在组成人自身的三元中,肉体、生命和精神,人对它们都没有决定权的。虽然人被称为“万物之灵”,但人类不是自己的本原,更不可能是宇宙的本原。不管是 人的思想(精神)还是人思想指导下的实践活动,都不是宇宙的本原。因此,人本主义只是人类自私片面的对宇宙的宣言,整个宇宙是不会“同意”的。(对于那些 不把人当人看的社会,提倡“人本主义”还是有一定历史意义的)。至于“天人合一”,如果仅指人与运动物质的合一,以为这样就是宇宙的本原,其实仍然是人本 主义的翻版。以为人的精神掌握了物质的运动规律,人就与宇宙合一,成为主宰,这是人狂妄自傲的表现。 因此如果我们硬要问,人的精神的本原是什么?不如去问人的本原是什么?归根结底,就是要问宇宙的本原是什么?根据现代科学比较符合事实的宇宙学说,大多数 科学家相信,宇宙是有起源的。既然宇宙是有起源的,那么宇宙的本原就只能在宇宙之外。那么这个在宇宙之外、造就了这个充满运动物质和研究物质运动的人的世 界本原是什么,我们对他是一无所知的,本质上也是不能认识他的。惟有他如果愿意启示他于人类,我们才有可能认识他愿意启示于我们的部分。在亿万浩瀚的典籍 中,惟有基督教圣经记载:起初,神创造了天地;神按照它们的形象创造了人类。我们只有从圣经中,才能认识这位神,这就是圣经神学;我们也可以从神创造的天 地万物和人类自身去认识这位神,这就是自然神学和人类神学。这三种神学,是人类的最高智慧。
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一个宇宙 or 多个”平行宇宙”?
热度 6 bugu234 2013-5-22 08:14
根据英国《每日邮报》近日报导,科学家宣称发现了其他 ” 平行宇宙 ” 存在的 “ 确凿证据 ” 。 宇宙学家研究了从普朗克太空望远镜搜集的数据,描绘成了宇宙地图。几位美国科学家发现:它显示出异常情况,可能是由其他宇宙引力拖曳造成的。这个发现暗示著:除了我们所处的宇宙外,可能还存在有无限个平行宇宙。 由于普朗克地图的精确性是如此之高,它能够解释某些奇特的无法解释的特征,它需要新的物理学理解,并且将彻底改变我们对宇宙的认识。 在英文中 , 宇宙是 Universe, uni 代表是唯一的。科学家为“多个宇宙”创造了一个单词: Multiverse 。 现在流行的宇宙大爆炸理论认为:我们的宇宙是 138 亿年前唯一的一次大爆炸( Big Bang )形成的。现在从普朗克望远镜搜集的数据,显示出了异常情况,所以科学家提出可能还存在有很多个平行宇宙。 这个科学论据与我在几年前提出的“局爆宇宙论”十分相似。我认为,宇宙是无限的,宇宙( universe ) 代表万物。宇宙中某一个区域可能发生威力非常大的爆炸,它是由于某种致密暗星体爆炸引起的。 虽然我不太喜欢 Multiverse 的提法,可是我为科学家宣称发现了其他 ” 平行宇宙 ” 存在的 “ 确凿证据 ” 感到高兴,这代表了科学的进步。 我在这里也创造了一个英文单词: Multi-bang ,即宇宙中有无限多次爆炸。希望大家帮助推广。
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[转载]最新研究称科学家发现了其它平行宇宙存在的第一个“确凿证据”
crossludo 2013-5-21 12:29
北京时间5月21日消息,英国每日邮报报道,最新研究称科学家发现了其它平行宇宙存在的第一个“确凿证据”。宇宙学家研究了普朗克太空飞船搜集的数据描绘的宇宙地图,他们总结称它显示的异常情况只可能是由其它宇宙引力拖拽造成的。这张地图展示了目前仍能检测到138亿年前宇宙大爆炸产生的辐射,也即宇宙微波背景辐射。 科学家预测这种辐射应该是均匀分布的,但这张地图显示了在南部天空辐射更加密集,同时还存在一个目前物理学无法解释的“冷点”。美国北卡罗莱纳州大学教堂山分校的理论物理学家劳拉·梅尔西尼-霍顿(Laura Mersini-Houghton)以及美国卡内基米隆大学的理查德·霍尔曼(Richard Holman)教授早在2005年就预测了这种辐射异常性的存在,并且称它们是由其它宇宙的引力拖拽作用引起的。 梅尔西尼-霍顿博士在研究了普朗克的数据后称她的假设被证实了。她的发现暗示着除我们所处的宇宙外,可能还存在有限个平行宇宙。梅尔西尼-霍顿说道:“这些异常情况是由其它宇宙对我们宇宙在大爆炸形成时期拖拽所造成的。它们是其它宇宙存在的首批确凿证据。” 更好的质量:之前的辐射地图(左)不如最近的普朗克地图这么细节化。 尽管有的科学家对其它宇宙存在的理论持怀疑态度,但这些发现的确是朝改变物理学观点向前迈出的一大步。运行这个耗资5.15亿英镑的普朗克望远镜的欧洲太空局表示:“由于普朗克地图的精确性是如此之高,它能够解释某些奇特的无法解释的特征,它可能需要新的物理学理解。” 英国剑桥大学的理论物理学家马尔科姆·佩里(Malcolm Perry)认为这些发现可能提供了其它宇宙存在的真实证据。剑桥大学天体物理学教授乔治·艾夫斯塔休(George Efstathiou)说道:“这样的观点现在听起来可能非常古怪,正如一百年前提出的宇宙大爆炸理论引起的反应一样。但当我们获得了确凿的证据,它将彻底改变我们对宇宙的认识。”
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2.725K的宇宙空间背景辐射与宇宙暗物质:轴子
unifiedphysical 2013-5-17 20:28
2.725K的宇宙空间背景辐射与宇宙暗物质:轴子 1. 宇宙空间中存在着固有的2.725K的空间背景辐射 在人类历史中有很多的宇宙构成理论,其中最著名的理论仍然是近代的“宇宙大爆炸理论”,这个理论是由俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。该理论认为:宇宙开始于高温、高密度的原始物质,最初的温度超过几十亿度,随着温度的继续下降,宇宙开始膨胀。 随着温度和密度的降低,宇宙早期存在的微小涨落在引力作用下不断增大,最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。 如果宇宙起始于某次大爆炸,这种爆炸理应在宇宙太空中留下某种遗迹,大爆炸的遗迹果真被找到了。1964年,美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特·威尔逊(Wilson)在一次检测天线噪音性能的实验中偶然发现了太空中存在波长为7.35cm的微波辐射,并且是一个各向同性的讯号。这个信号既没有周日的变化也没有季节的变化。这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射,对应到约为3K 的宇宙空间黑体辐射。彭齐亚斯和威尔逊也因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。 根据1989年11月升空的宇宙背景探测者(COBE,Cosmic Background Explorer)测量到的结果,宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合温度为 2.726±0.010K 的黑体辐射谱。 继COBE之后,比COBE角分辨率高近70倍的WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy ProbeNASA)的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)于2001年进入太空,对宇宙微波背景辐射进行更精确的观测,WMAP测量到的结果显示宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合温度为 2.725±0.002K 的黑体辐射谱,因此WMAP的功劳在于清晰地确认了COBE的成果。见图1,我们对轴子的探索理论就从宇宙空间存在2.725K背景温度这个实验结果开始。 图1 COBE和WMAP探测数据表明,在整个宇宙空间中弥漫着相当于温度为2.725±0.002K的黑体辐射谱的微波背景辐射 2 宇宙空间微波背景辐射揭示出宇宙空间的物质属性 尽管物理界还没有科学的确定宇宙空间及构成宇宙空间的最基本(物质)单元是什么?但是我们可以先总结已经被人们确认的宇宙空间的物质属性: 1, 宇宙空间存在某种基本物质单元:由于光、电磁波、引力均由空间传播,所以宇宙空间中一定还存在某种性质的基本物质单元(也称空间基本单元),并且由于这种物质单元的 运动才使得这些能量波动(以光速的)得以在空间中传播。 2, 宇宙空间自身存在2.725K的辐射(排除了粒子性的辐射):由于辐射是物质热运动的一种直接表征,这也说明了宇宙空间确实是存在某种基本物质单元,并且由于这种基本物质单元的热运动引发了2.725K的辐射。 根据以上描述的宇宙空间所表现出的物质属性,我们有理由假设:在宇宙空间存在这样的可以被称为"空间基本单元"的基本物质单元体,并且,由于这种基本物质单元体的运动导致了2.725K的空间背景辐射的存在。同时,由于空间单元的运动导致了光、电磁波、引力在空间的传输,由于它们在空间传播的速度都是光速,就自然而然的引出我们进一步的假定:空间单元的运动而导致的能量传递速度也是光速。 根据量子物理学对于黑体辐射的解释:空间基本单元的在空间的运动可以分解为在0至无限大的频率范围内的谐振子的振动模式。在热平衡状态下,根据波耳兹曼正则分布,每个维度的谐振子的能量范围为 的概率正比于: ,因此谐振子的平均能量为 : (1) 式中 为波耳兹曼常数。由于空间基本单元的运动是3维的,因此,空间基本单元的总平均能量为 : (2) 同时,在每一个周期内, 谐振子的平均动能能量与其平均势能能量相等 既: (3) (4) 假设空间基本单元的总能量的等效质量(非惯性质量)为 ,等效能量为 ,因此有: (5) (6) *不要试图将 理解为一个质量 的,以光速C运动的粒子。 只是作为一份以光速运动传递的能量(这个能量可以是我们可理解的波动、振动能量形式)。 由此而来,我们根据量子物理学理论以及发现空间存在的2.725K的空间背景辐射来推导并证明:空间基本单元作为空间存在的基本物质,具有可以在能量激发下产生波动(光波),以及可以以光速传播波动能量的真实属性。 式中c=299792458m/s, JK-1为波耳思曼常数, 为空间单元的等效质量。由此而来,我们就有了由宇宙微波背景辐射测量结果以及经典的量子物理学、分子热力学理论推导来的宇宙空间存在的基本物质单元:空间单元的等效质量 : kg (7) 其能量折合电子伏为: (8) 图2空间基本单元想象图 由于目前还没有技术手段直接观测到空间基本单元的形态。因此想象中的空间单元形态或许更近似于当代物理讨论的弦或类球型的形态,其等效质量1.255827668 Kg,约0.704467 eV 。空间基本单元的质量与形态同空间单元的能量状态是直接相关,并且处于基态的空间基本单元不具有自旋角动量属性。 3 宇宙空间基本物质单元与宇宙暗物质 自从原子论成为近代物理学主导地位以来,人们普遍认为宇宙是由以原子构成的物质为主体。但是,现代宇宙物理学发现:我们的宇宙可见物质仅仅占总宇宙物质的4%左右,大概96%的物质是不可见的,也称暗物质、暗能量,如图3所示。 图3 暗物质、暗能量在宇宙中的分布 由此而来,物理学界展开了大规模的暗物质搜索工作。轴子作为暗物质最有可能的侯选者,吸引了全世界物理界的关注。 轴子(axion)的概念是在70年代为了解決量子物理中CP守衡问题所提出的一个假设粒子。其最简单的模型是:预测存在一种自旋为零的、叫做“标量”的粒子(“Scalar”Particles”)的基本粒子。如果真有轴子存在的话,那么轴子应该是不带电荷、跟強作用力及弱作用力的耦合极弱同时质量极小。但是轴子被认为在强磁场下可以与光子耦合进而改变光子的偏振方向。这个性质被用来作为寻找轴子是否存在的检验方式。 当我们在谈到一种充满在整个宇宙空间中的、人们还不能够发现的所谓的“暗物质”时,不得不由我们马上联想到引发2.725k的空间背景辐射的空间基本物质单元-空间基本单元。二者最大的特点是:都是充满整个宇宙空间的所谓的基本物质(粒子)单元。 并且,由于空间基本单元的思想是:空间基本单元是包括光波在内的所有无线电波的载体,当这个载体发生偏转和扭曲时势必影响到载波的属性。由此可见,轴子的概念(自旋为零、标量的、不带电荷、基本粒子等)与本文的空间基本单元的假设属性完全相同。另外空间基本单元的等效质量推导来源于经典的辐射理论的粒子运动(包括波动、振动形式在内的运动)速度(均方根速度)与辐射温度的关系式(2.1),而不是来源于量子力学的能量关系式(2.2)。 分子热运动能量与温度关系式: (9) 量子力学能量关系式: (10) 这一点也确定了空间基本单元的基态并不具备角动量的自旋属性,在形态上来讲也存在类球形状的可能(见图2)。因此,也是属于自旋为零的,叫做的“标量”粒子(“Scalar”Particles”)的基本粒子范畴,从这一点来看,空间基本单元同轴子定义的标量粒子的属性完全一致。那么“空间基本单元”与“轴子”两者的质量检测结果如何?就势必是二者之间相互支持的最关键的证据和基础。因此,原则上,由2.725K的宇宙空间背景辐射线索中发现的“空间基本单元”同为解释量子物理中CP守衡问题而提出的“轴子”就该是同一种物质的不同显现。 可贺的是,空间基本物质单元理论给出了确切的空间单元的能量、质量值。根据本文的推测,空间基本单元的等效质量(能量)为:0.7044667meV(该值省略了除以光速的平方值,以下同此),那么在空间中的发现轴子的质量实验测量结果又是多少,则是二者是否同一物质的最关键的证据。 4 寻找轴子的实验数据--PVLAS和BFRT实验 目前在全世界几十个搜索轴子的实验中,最著名的有意大利的PVLAS和美国与意大利合作的BFRT实验,其基本原理是:将一束直线偏振的激光照射到一个具有強磁场(磁场强度为2-5.5T)的真空中,然后观测激光穿越磁场后的偏振变化并根据这一变化来测量暗物质的质量。 1993年美国物理评论(Phys.Rev.D47,1993) 3707-3725,发表的BFRT (Brookhaven- Fermilab- Rochester-Trieste )的轴子质量(以能量形式表示)的实验测量结果 为: 0.8meV,详细实验数据见图4。 2005年第9届天文粒子物理国际会议(TAUP)上发表的PVLAS 的轴子质量(以能量形式表示)的实验测量结果为:0.7meV 2meV,详细实验数据见图5。 图4 BFRT 的轴子实验数据 图5 PVLAS的轴子实验数据 图4和图5 摘自于: A.Ringwald,“Axion interpertation of PVLAS Data”, TAUP 2005 。 综合BFRT和PVLAS二者实验得出的轴子质量(以能量形式表示)范围为: 0.7meV 2meV 0.8meV (11) 可以得出同时满足BFRT和PVLAS实验结果的轴子的质量(以能量形式表示)范围为: 0.7meV 0.8meV (12) 而基于空间基本单元理论推导出的空间基本单元的质量(以能量形式表示)为:     =0.7044677meV (13) 一种是依据宇宙微波背景辐射测量结果以及经典的分子热力学量子物理学理论推导而来的宇宙空间基本单元等效质量,一种是在利用现代高科技的众多实验中寻找空间最基本暗物质轴子的质量结果。空间基本单元与轴子二者不仅仅相关属性一致而且双方质量(能量)在小于0.1meV的范围相接近,不能说这仅仅是一种巧合。还有大量的实验报告和理论计算都指出了空间基本物质单元(或以静止光子的身份,或以轴子的身份)的能量在小于1meV 附近,本文不再逐一列举 。 5.结论 由上述可见,空间基本单元理论推导的空间单元质量已经以相当高的精确度的接近当代物理学家们寻找的宇宙最基本粒子轴子的质量的实验结果。既然空间基本单元理论提出:宇宙空间是由空间基本单元构成的,那么在当代物理学家们在真空中寻找轴子的过程中,实际上检测到的就必然是空间基本单元了,只不过这时候的空间基本单元是被人们以轴子的面貌认识的。这样一来,检测到的所谓轴子的质量同空间基本单元的质量接近一致就不足为奇了。因此这些搜索暗物质的科学实验对于发现和最终验证空间基本物质单元的存在有着非常重要的意义。 其实,还远远不止于对轴子的探索。对于2.725k的空间背景辐射所引发的对宇宙物理学法则统一性的探索中,我们还发现并有证明这种空间基本物质单元还构成了电子 、质子、中子、夸克、介子等几乎所有发现的粒子,并以一个完美的形式,在继承电相互作用力的基础上以3维的方式参与并形成物质间的万有引力作用 (当然这一点早在爱因斯坦在广义相对论中也关注到宇宙微观物质对引力的影响作用 ),我们将逐一剥开隐藏在宇宙空间2.725k的微波背景辐射后面的所有秘密。 图6 暗物质的发现与空间基本单元 参考文献: 姜放.构造宇宙的空间基本单元-统一的物质统一的力 .北京:知识产权出版社出版,2009 王永昌.近代物理学.北京:高等教育出版社出版 ,2006,31页 秦允豪.热学.北京:高等教育出版社出版 ,1999,81页 姜放.2.725K的宇宙空间背景辐射成为空间物质构成电子的证据 .邵阳学院学报.2010,7(1):18-24 Robilliard C,Battesti R,Fouché M,Mauchain J,Sautivet AM,Amiranoff F,Rizzo C.No light shining through a wall: results from a photoregeneration experiment. ,Phys Rev Lett.2007 Nov 9;99(19):190403. Epub 2007 Nov 5. Afanasev A,Baker OK,Beard KB,Biallas G,Boyce J,Minarni M,Ramdon R,Shinn M,Slocum P .Experimental limit on optical-photon coupling to light neutral scalar bosons .Phys Rev Lett.2008 Sep 19;101(12):120401.Epub 2008 Sep 15 方戈亮,赵子夫,周腾蛟,吕嫣.爱因斯坦相对论在微观和宇宙范围内的应用 .沈阳师范大学学报(自然科学版) 2005-23(4):361-363 R. Cameron, G. Cantatore, A.C. Melissinos, G. Ruoso, Y. Semertzidis (Rochester U),H.J. Halama, D.M. Lazarus, A.G. Prodell (Brookhaven),F. Nezrick (Fermilab),C. Rizzo, E. Zavattini(Trieste U).Search for nearly massless, weakly coupled particles by optical techniques. , Phys.Rev.D47:3707-3725,1993. A.Ringwald .Axion interpertation of PVLAS Data.2006 J. Phys.: Conf. Ser. 39 197
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上帝就是未知!
benlion 2013-5-9 10:14
到底谁是上帝?创造世界的唯一精神,也就是无形、无偶像。 霍金又在说上帝不存在,因为认为一切都在可知之中;然而,就是因为有未知,才导致人类孜孜以求的探索与思考,而这种探索和求知欲望带来了人类科技的进步与发展。 唯有相信未知的存在,才会导致探索未知的未来,唯有相信无形的精神,才会排除有形偶像的崇拜。 如何建立创新型社会机制,将是一个极为严峻和关系到中华民族未来的大课题。 社会管理与体制的功用在哪里?那其实只有一个目标 – 发展科学和技术,实现人类的生存与发展,尤其,面对未来不可知的危机或灾难。 美国科幻电影为何总是那些恐怖、末日呢?这就是一种人类生存的危机感,正是这种危机感才驱使人类科技的进步与发展。我们的国歌,恢复田汉的歌词,那也就是要时刻警醒 - 民族生存与发展的危机感,只有这个危机感才能促进一个民族的自奋图强。 如何及时从知识型、依赖型社会向创新型、开拓型社会体制转型呢?这绝不是一个小问题,而是一个关系国家和民族未来前途和命运的急需解决的大问题。 能够领先世界的实力所在就是勇于探索、开拓,从东部向西部的开拓,从大西洋向太平洋的开拓,从地球向太空的探索,从古代历史向未来科幻的探索 - 这是信仰的精神力量! 附:NASA的合成生物学( http://syntheticbiology.arc.nasa.gov/ ) - 宗教,探寻神秘而表现为浪漫情怀,科学,追求理想而转化成现实。-
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如何打造一个适合居住的星球
newlight 2013-5-6 12:14
人类居住的这颗行星,在茫茫宇宙之中似乎是个极端的例外,天文学家们找了几个世纪,也没找到其它有生命迹象的星球。从远古到现代,当人们仰望星空之时,大概都不免有自觉渺小和孤独惶惑的感觉。 地球从何而来?为什么能出现生命?人类将会把地球变成什么样子?今天这个日子,大概是读一下《如何打造一个适合居住的行星》( How to Build a Habitable Planet )最恰当的时候了。 本书的第一版出版于1985年,作者是美国哥伦比亚大学著名科学家沃利•布勒克(Wally Broecker)。他的科研领域主要在地球与海洋化学,建立发展了大洋环流的理论,并且对通过碳同位素确定年代的技术作出了相当贡献。1975年他在《科学》杂志上发表的一篇文章中,第一次使用了“全球变暖”(global warming)这个概念。20多年前写这本书时,是希望向普通读者解释是什么原因使得地球上能够出现生命、讲述地球如何成为一颗适合人类居住的行星的故事。虽然谈的是一个非常复杂、也没有完美答案的话题,却在保持科学理论严谨性的前提下,写得深入浅出、通俗易懂,成为一部经典的科普著作。台湾的天下文化出版社2005年曾出过繁体中文版,书名为《开天辟地》。 在这本书出版之后的20多年中,人类对于地球以及宇宙的认识已经有了巨大的飞越。查尔斯•兰米尔(Charles Langmuir)开始着手为这本传奇作品写一个新的版本。他本人在哥伦比亚大学呆了20年,曾是布勒克的同事,2002年搬到哈佛大学,他在哈佛教的一门课程就是以这本书作为教科书、面向大学们的各科学生,所以他自然成了撰写新版的最佳人选。他对原书做了较大的扩充,原书的9章被扩大成了21章,页数增加了一倍,超过了700页,最重要的是把加入了多门学科的研究成果,原版以地球科学为主,新版中加进了天文学、生物学、环境科学、量子物理等学科的知识。 本书的副题《从大爆炸到人类的地球故事》(The Story of Earth from the Big Bang to Humankind)确切地概括了叙述的线索。这本书的前4章讲的是宇宙大爆炸,从第5章开始行星才出现,到第13章才开始讲述生命的起源,人类则要到第19章才登场。但是在这有关人类活动的两章中,却涉及到了许多十分关键的问题:地球提供的独特环境为生命的产生提供了条件,物种的进化最终产生了人类,反过来人类活动对地球生态的影响,包括气候变迁、海水酸化、生物多样性的破化等等,也是十分明显的,这些会对地球的未来发生什么样的影响,现在还难以预料。当然书中也谈到了一些可能的解决办法,比如降低温室效应、再生能源以及碳抓取碳沉降等等。 虽然覆盖的科学广泛、涉及的题材众多、其中有许多复杂的理论,但是本书采用的语言却是清晰而简单,读起来并不觉得艰深。这是一本科普读物,也是一本大学教材,因此书中不乏图表、照片、结构式等等,但并不要求读者具有很强的理工科背景。 NASA的科学家们解释玛雅人年历的“终点”,并不意味着世界末日,而是新一论历法的开始。这一新旧交替的时刻,也许是应该好好地回顾一下这个蓝色星球的过去,思考一下地球家园的未来了。 原为《深圳特区报·读与思周刊 》稿件
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化学家眼里的平行宇宙
热度 2 snowboyice 2013-4-30 18:27
平行宇宙是相对论时间可逆的结果,这样推理亦可以走向另外一个极限,即为微观粒子的平行与叠加态。牛顿力学与量子理论的对立统一关键在于参考的相对时空,宏观的物体在特有的时空参照系中具有量子特性,人类正进入多层次量子时代,微观粒子的个性研究与时间分辨将证明牛顿力学的有效性。根据自相似认识论,化学家是平行分子反应瓶宇宙的缔造者,宇观与宏观映射微观模式的深入研究有望揭示人类与地球将何去何从,美哉,妙也!
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[转载]宇宙撞击导致氯元素被剥离?
热度 1 crossludo 2013-4-27 12:44
早期天体巨大撞击导致地球氯大量丢失 北京时间4月26日消息,国外媒体报道,近日地球化学家表示,大量的迷你星球曾经撞击了年轻的地球,这种碰撞导致集中在地球表面的氯全被炸飞。如果这些氯大量消失事件没有发生,那么整个世界的海洋将会变得盐度太高以至于复杂生命无法存活。 这种情景也可以解释为什么大型撞击事件发生较少的火星拥有的氯是地球的两倍,研究人员在发表在4月16日的《地球和行星科学快报》上的报告中这样写到。 “这些事件之间似乎衔接的非常好,”加拿大多伦多大学的地质学家詹姆斯·布瑞南(James Brenan)这样说道。“生命可能经过了相当长的时间才逐渐适应了周围的环境,虽然那时候的环境可能与现在的有所不同。”但这个观点面临的一个障碍便是“非常难对它进行测试,”英国曼彻斯特大学的地球化学家雷·伯吉斯(Ray Burgess)这样说道。 古代陨石的组成成分表明地球所含有的氯本应该是现在含量的10倍多,陨石是建造行星原材料的残余物。缺失的氯让科学家困惑了几十年。1995年,地球化学家威廉·麦唐纳(William McDonough)提出氯被形成地球核心的铁、镍和其它金属“拖入”地球中心。“它们进入地球核心并不是我想要的结果,”马里兰大学帕克分校的麦唐纳这样说道,但他也没有更好的理论,“我曾苦思冥想如何解释这一难题。” 然而,最新的研究表明,地核并不是氯的归属地。美国新墨西哥州阿尔伯克基新墨西哥大学的圣扎迦利·夏普(Zachary Sharp)和美国休斯顿美国宇航局约翰逊航天中心的大卫·德雷珀(David Draper)进行的实验室测试估计了地球核心的状况并观测了氯的特性。他们添加了金属铁和组成地幔的典型岩石以及氯化合物到一个胶囊里,并在高压条件下(大约是地球大气压的8万多倍)将其加热到1900摄氏度。结果显示,氯并没有溶解在铁里,这意味着氯可能并不藏在地核里,夏普这样说道。 因此他和德雷珀将注意放在别处寻找答案。在排除了地球从未积累过氯的可能性后,两人总结称,大约40亿年前初期地球撞上了巨大的行星天体,这种反复的碰撞导致氯元素被炸飞了。 这种解释主要依赖于氯的独特性,与其它位于岩石和金属的元素不同,地球上大多数氯都位于盐沉积物或者消融在海洋里。由于这种元素集中在地表,因此过去发生的巨大撞击可能导致大片存在的氯被剥离,夏普和德雷珀这样说道。 如果这种早期的撞击没有发生,“地球可能会变成被卤素毒害的星球,”夏普解释道。海洋可能像死海一样咸,高盐度将会减少降雨,雨水越少,地球陆地上的侵蚀越少,流入海洋的营养盐也越少。在这样的世界里,高等复杂的生命的进化变得更加困难。 麦唐纳承认最新的研究的确证明了氯围困在地核的观点是错误的。然而,他对宇宙撞击导致氯元素被剥离的理论也不是特别信服,尽管巨大的撞击产生了月亮,但是地球引力的作用会导致喷射入太空的物质返回地球。“但目前我也没有更好的理论。” 为了增强这一理论的可信度,美国亚利桑那州立大学的行星地球化学家米哈伊尔·佐罗托夫(Mikhail Zolotov)表示,研究小组进行了仿真以评估巨大行星撞击会对年轻地球的大气层、海洋和地壳里的元素造成怎么样的影响。研究小组还调查了其它在地表发现的元素是否比预期的量更少。
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《宇宙之书》序
热度 3 陈学雷 2013-4-18 23:23
《宇宙之书》(The book of universes) 是英国宇宙学家John D. Barrow 写的一本科普书,由李剑龙博士译成中文,人民邮电出版社出版。该书编辑邀请我和李淼为此书写了推荐序,昨日收到了出版社寄来的样书。下面是我为该书写的序。 ****************************************************************** 推荐序 在广义相对论和现代宇宙学的研究方面,英国有很强的学术传统,特别是剑桥大学,一直是国际上宇宙学研究的一个主要中心。从爱丁顿开始,到稳恒态宇宙学的主将霍伊尔,再到以发现黑洞辐射而著名的霍金,英国有许多一流的宇宙学家,而且英国宇宙学家还有一个优良传统,就是他们当中很多人(包括上面提到的几位)都非常喜爱而且擅长撰写科普作品,这些作品内容新颖,介绍了宇宙学研究的前沿成果,而且语言风趣幽默,影响了世界各地的许多青少年,有不少宇宙学家,最早就是因为读了这些书而对宇宙学发生兴趣的。 约翰 D. 巴罗教授也是一位多产的英国宇宙学家,截至 2012年底,他已经撰写了四百八十多篇论文,二十多本书,还为报刊、杂志等写了很多评论。巴罗教授在宇宙学模型和其观测检验方面完成了大量的研究工作,特别是在检验可变的引力常数方面。我自己的博士毕业论文研究也在这一领域,1999年我从哥伦比亚大学毕业时,巴罗刚刚就任剑桥大学应用数学和理论物理学系教授,我获得了一个到他那里做博士后的机会。不过,由于那时我刚刚开始和一位女孩谈恋爱,因此我选择了留在美国而没有去他那里——补偿我的是这位女孩后来成了我妻子。直到2010年夏天我才有机会再去剑桥访问,并在那里见到了他。 巴罗教授有几本科普书已被译成中文,在剑桥的访问结束时他赠给我几本,使我愉快地消磨了回国飞机上的一段时光。这几本书并不象教科书那样系统地介绍某个理论或某种知识,而是有点象一位博学的朋友和你在咖啡馆聊天那样,东拉西扯却又让人兴味盎然。对于一个典型的理科男,也就是那些对数学、物理、天文、哲学、历史之类内容感兴趣的人来说,是非常饶有兴味的消遣读物。 本书在某些方面的风格与那几本书也有些相似,里面有不少作者颇费了一番功夫收集甚至考证出来的关于学者们的各种奇闻轶事和八卦,还有许多本来和主题风马牛不相及但被引用时又让人有画龙点睛之感的幽默引语。不过,就内容而言,本书却相当系统,正如它的标题所示,它介绍了从古老的托勒密时代开始直到最近,研究者们为了理解宇宙而所构想出的各种各样稀奇古怪的宇宙理论。现在对宇宙学感兴趣的一般读者们不难从许多科普书籍中找到对标准的大爆炸宇宙学理论的介绍,但本书所介绍的许多宇宙学理论,比如说在有些维度上膨胀而在另一些维度上收缩的卡斯纳宇宙,允许时间旅行的哥德尔旋转宇宙,九种类型的均匀而又各向异性的比安基宇宙等等,则很少在科普书籍上露面,甚至对于一些专业的宇宙学研究者而言,如果不做理论研究的话,往往也只是在广义相对论教科书的脚注或者习题里才偶尔与之邂逅。既然这些模型并非主流甚至有些已被淘汰,为什么要在一本面向公众的书中加以介绍呢?科学是在不同学说的竞争中发展的,现代被学者们普遍接受的标准宇宙模型,是在经过观测和实验检验,击败了众多对手之后才脱颖而出的,但由于科普书籍通常不得不做的过于简化的处理,不少喜爱思索的读者在读完介绍大爆炸宇宙学的书籍后往往并不能完全满足而会产生这样的疑问:你们宇宙学家是有一些观测的证据,但难道对这些观测就不容许有其它的解释吗?读完本书,你可能对科学发展的历史会有一种不同的认识:其实,学者们一直都在创建不同的宇宙学理论,许多学说尽管在竞争中落败了,但对它们的研究,同样丰富和加深了我们对宇宙的理解。 本书也介绍了多重宇宙和人择原理这些仍处在激烈争议中的“后现代”宇宙学说。对这类学说,许多——也许是大部分——从事专业宇宙学研究的人都不太喜欢,认为它们充满了玄学味道,其论证随时可能陷入逻辑漏洞,也无法被观测和实验所证伪——而可证伪性不正是真正科学理论的标志吗?但无可否认的是,不管你喜不喜欢,从逻辑出发,多重宇宙和人择原理是可能的。对这些问题的思索和研究,虽然很难取得那种被学术界一致认可的发现,但对于加深我们对宇宙的理解,却仍是很有必要而且也非常有趣的。不过,关于这些问题的论证往往是颇为抽象难懂的,还且往往还夹杂着一般人所不熟悉的暴胀宇宙学和弦论中一些复杂的技术问题和术语。本书的介绍是比较清晰而平易的,抛开了这些技术上的细节而更多地指向问题的本质。当然,这个“平易”是相对而言的,它还是要求读者具有相当的知识基础。比如,下面这段话时我感到是关于人择原理最简明的解释:“重点不在于宇宙拥有特定属性的概率,而在于宇宙中可能存在观测者(生命)的同时,也拥有这种特定属性的条件概率”,一下子就点透了人择原理的最基本的思想。但是,当然你必须很熟悉或者至少是了解“条件概率”的概念才会对这段话有这种“通透”的感觉。 总之,巴罗教授的这本著作是一本颇为有趣、让人大开眼界的宇宙学科普书籍,无论是初次接触宇宙学的人,还是对之有一定了解甚至从事专业研究的人,都可以从阅读此书中得到一些乐趣。我愿向所有对宇宙学感兴趣的读者们推荐本书。 陈学雷 中国科学院国家天文台
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菜根谭52---宇宙内事要力担当,又要善摆脱
zjzhang 2013-4-15 07:32
宇宙内事要力担当,又要善摆脱。 不担当,则无经世之事业; 不摆脱,则无出世之襟期。
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狄拉克曾悬重赏求解宇宙大数之谜
qdp 2013-4-7 00:57
有网友“云深雾重”先生在新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_a33b5c0001016hpj.html 评论我的“再谈哈勃常数”,从我的公式直接联想到狄拉克大数,可他当时并没有看到我另一篇博文“揭开狄拉克大数的神秘面纱” http://blog.sciencenet.cn/blog-648126-670843.html ,看来真是心有灵犀一点通啊! “云深雾重”先生还说,狄拉克对他的大数相关性问题曾经“懸重賞給將來解開它們的人”,不知道原来还有这等事!狄拉克早已谢世多年,如果这位一代宗师天堂有知,看到我的公式 也当“泪飞顿作倾盆雨”吧!
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衰老是人类不可抗拒的自然规律
热度 1 rongqiaohe 2013-3-31 14:51
人类个体的衰老是一个异常复杂的过程,相关衰老的生物学猜想和学说有许多种,从小分子、基因、蛋白质、线粒体、生物膜、细胞、细胞基质等等,都有关于衰老机制的假设和观点的提出。 其实,如果对于某一生物学现象的学说越多,该生物学现象就越没有得到阐明。不同的学说之间存在差异,存在争论,甚至相互的否认,事情的实质就没有获得解决。 但,从更高的层面来看,衰老与新生是宇宙间的基本规律。例如,太阳也在“老化”,我们的地球同样在“老化 ,表现为地磁场在逐渐衰减,地震的活跃程度在下降......也就是说,地球都在“老化”,人类作为地球的子民,遵循宇宙间的规律,当然也会老化。 个体衰老是人类进化的基本因素之一,没有老化,就没有当今的人类。然而,我们能够在多大程度上延缓人类自身的老化,这是人类需要永恒探讨的问题。
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宇宙中心被发现
热度 2 tarimriver 2013-3-30 16:26
北京五道口房价10万一平米,被誉为“宇宙中心”,不知这个宇宙中心的地位能保持多久。
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[转载]揭主宰宇宙的“黑暗幽灵”:或为惰性中微子(转)
ainy 2013-3-30 10:56
科学家在对宇宙微波背景辐射的观测发现,根据重子物质构成理论,如果没有暗物质介入,宇宙中无法演化出星系。 腾讯 科学 讯(Everett/编译)据国外媒体报道,科学家已经发现宇宙中存在大量的暗物质,除了暗能量外几乎所有的宇宙质量都由暗物质提供,显然暗物质是宇宙质量的“巨人”,支配着我们宇宙中的星系。传统意义上暗物质可分为冷暗物质、热暗物质以及温暗物质,作为宇宙中看不见的质量,科学家试图将暗物质纳入标准模型之中,它影响着宇宙星系的演化、恒星诞生等一系列谜团。 到目前为止,科学家已经进行了多种暗物质探测实验,这些暗物质探索实验或许让人产生了某种联想,比如意大利格兰萨索国家实验室进行的DAMA/LIBRA暗物质探测实验、明尼苏达素丹地矿国家公园地下深处进行了CDMS暗物质探索计划等,当前使用较为广泛的是低温暗物质探测以及惰性液体探测器等。对于一位年轻理论宇宙学家而言,当前宇宙中有许多令人无法解释的现象,根据现有的宇宙理论以及天文观测结论,暗物质的确存在,我们需要重新思考这些统治宇宙神秘力量。 宇宙中大约六分之五的物质是不可见的,早在1930年代,瑞士科学家弗里茨·兹威基就发现螺旋星系旋转速度存在不明物质拉动,如果按照牛顿引力的计算,星系旋转时最外侧的线速度将过大,势必将把整个星系拖垮,因此需要在一种庞大的介质作用下才能保证星系按目前观测的速度旋转,这些看不见的物质就是后来人们认为的暗物质。到了1970年代,科学家观测收集到银河系以及一些本地星系群中其他星系的旋转曲线,曲线中的信息可得出在距离星系中央不同距离上天体运行的速度关系,如果星系外侧天体旋转的向心力由引力提供,那么离星系中央越远引力就越弱,旋转的速度就会降低,而科学家的观测却发现边缘天体的运行速度比理论要慢,这说明星系周围存在大量暗物质。 对于暗物质是否存在,科学家在对宇宙微波背景辐射(CMB)的研究也得到了证实。微波背景辐射是宇宙大爆炸后留存的“余热”,大爆炸之后经历的暴涨时期使得宇宙逐渐冷却,大爆炸损失的能量我们可以在微波波段上看到,CMB的发现也暗示了宇宙诞生于一场大爆炸,同时科学家也发现了一个值为十万分之一的温变,根据宇宙中重子物质构成理论,十万分之一温变形成的各项异性还不足以使星系在宇宙中出现,而引入暗物质后该问题就迎刃而解,星系可以在140亿年的时间内大量形成。此外,科学家在对CMB谱密度主峰的测量发现了宇宙的几何形状,即宇宙空间接近平坦结构,证实了暴涨宇宙模型的预言。 暗物质的成分一直以来是个未解之谜,科学家提出的理论中有一种被称为大质量弱相互作用粒子,即WIMP粒子,其特点是拥有较大的质量,与周围的物质不存在相互作用,因此我们可能通过电磁途径探测到该粒子的信号,其对应的暗物质粒子或为冷暗物质。CDMS暗物质探索计划的科学家曾经发现过类似WIMP粒子的踪迹,意大利萨索国家实验室进行的DAMA/LIBRA暗物质探测实验发现暗物质粒子可能存在年周期性的变化。 也有假说认为暗物质粒子是一类超对称粒子,物理学家认为这些粒子的自旋差为1/2,其来自宇宙大爆炸,如果他们确实存在,欧洲大型强子对撞机就可能发现它们。目前,较为简单的暗物质粒子超对称理论已经被排除,科学家正在进一步验证更复杂的超对称模型,到了2015年,大型强子对撞机完成能量升级后将重新启动,剑桥大学的粒子理论学家BenAllanach认为如果在对撞机重启后的未来一年还不能发现它们,该理论可能会被排除,而奇迹是否会发生呢? 意大利萨索国家实验室的DAMA/LIBRA暗物质探测实验已经证实了可能有暗物质粒子导致的周期性信号,帕梅拉卫星和国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)也观测到可能两个大质量弱相互作用粒子(WIMP)碰撞的信号,但科学家认为其或是反物质粒子的行为,并不是我们所期望的暗物质粒子踪迹。总体而言,对暗物质粒子的探索实验存在诸多怀疑的观点,曾经提出的多种可能性解释被不断地被排除。 加州大学的宇宙学家迈克尔·伊兰科尔钦去年针对冷暗物质模型进行了研究,模拟了矮球状星系在冷暗物质粒子介入下产生的变化,它们是一类位于银河系周围的迷你星系,通过模拟科学家希望发现恒星是如何在充满暗物质的环境下运行,并推测矮球状星系中的暗物质总量。在1980年代,科学家在对中微子进行研究时发现这些速度接近光速的古怪粒子群足以解释暗物质,但是之后的研究过度估计了该粒子的质量,基于中微子理论的热暗物质与冷暗物质粒子存在相反的特性,即运行速度太快以至于无法介入诸如星系这样的天体中。 数年前,一组科学家发现暗物质并不太冷也不太热,这些“温”暗物质粒子可能是一类质量更大的中微子,即惰性中微子(sterileneutrino),除了引力作用外几乎无法探测到它们的行为。大型强子对撞机可能制造出惰性中微子与其他粒子碰撞的模型,如果温暗物质是一种解决方案,那么DAMA/LIBRA暗物质探测实验可能处于一个错误的探索方向上。对于宇宙中的暗物质分配问题,科学家认为该过程需要大量的能量,超新星可能是这一能量的唯一来源,最新的研究称暗物质粒子碰撞可形成明亮的伽马射线闪光,但是到目前为止还没发现此类信号
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宇宙简史——时间之矢与大撕裂结局
热度 2 howking 2013-3-23 15:45
宇宙简史——时间之矢与大撕裂结局 我们为何存在?我们来自何方?我们将去往何处? 这是人类一直在问的问题,追根问底、寻找答案,这是人类的本性,人类的起源可以追溯到千万年前,但事实上,我们的故事还要早得多。 从宇宙诞生之日起,就已经揭开了序幕。一切始于 137 亿年前,那个被称为 BIG BANG 的伟大时刻,随着一声巨响,时间、空间和万物从中诞生,于是宇宙历史即被开启,一切都按照上帝的程序运行。 从大爆炸到太阳系 宇宙诞生初期处于均匀且各向同性的高密高温高压物质状态,并在极早期发生了短暂的快速膨胀和冷却。在 10 -43 秒宇宙从量子背景出现,大约进行到 10 -37 秒时,产生了一种相变使宇宙发生暴胀,在此期间宇宙的膨胀是呈指数增长的,这个时期被称为宇宙暴涨期。当暴胀结束后,构成宇宙的物质形态包括夸克 - 胶子等离子体,以及其它基本粒子。此时的宇宙仍然非常炽热,以至于粒子都在做着相对论性的高速随机运动,而粒子-反粒子对在此期间也通过碰撞不断地创生和湮灭,从而宇宙中粒子和反粒子的数量是相等的(宇宙中的总重子数为零)。直到其后的某个时刻,一种未知的违反重子数守恒的反应过程出现,它使夸克和轻子的数量略微超过了反夸克和反轻子的数量——超出范围大约在三千万分之一的量级上,这一过程被称作重子数产生。这一机制导致了当今宇宙中物质相对于反物质的主导地位。 随着宇宙的膨胀,温度进一步降低,粒子所具有的能量开始逐渐下降。当能量降低到 1Tev 时产生了对称破缺,这一相变使基本粒子和基本相互作用形成了当今我们看到的样子。宇宙诞生 10 -11 秒之后,大爆炸模型中猜测的成分就进一步减少了,因为此时的粒子能量已经降低到了高能物理实验所能企及的范围。 10 -6 秒之后,夸克和胶子结合形成了诸如质子和中子的重子族,由于夸克的数量要略高于反夸克,重子的数量也要略高于反重子。此时宇宙的温度已经降低到不足以产生新的质子-反质子对(类似地,也不能产生新的中子-反中子对),从而即刻导致了粒子和反粒子之间的大量湮灭,这使得原有的 质子和中子仅有十亿分之一的数量保留下来 ,而对应的所有反粒子则全部湮灭。大约在 1 秒之后,电子和正电子之间也发生了类似的过程。经过这一系列的湮灭,剩余的质子、中子和电子的速度降低到相对论性以下,而此时的宇宙能量密度的主要贡献来自湮灭产生的大量光子(少部分来自中微子)。 在 Big Bang 发生后大约 3 分钟,宇宙的温度降低到大约 30 亿开尔文,它已经足够冷却,能够使少数质子和所有中子结合,组成稳定的氘和氦的原子核,密度降低到大约海平面附近空气密度的水平,这个过程叫做太初核合成。而大多数质子没有与中子结合,形成了氢核。随着宇宙的继续冷却,宇宙能量密度的主要来自静止质量产生的引力的贡献,并超过原先光子以辐射形式的能量密度。在大约 37.9 万年之后, 宇宙温度降为约 3000 开尔文,电子和原子核结合 成为中性原子(主要是氢原 子),这时宇宙在原子尺度之上基本显现为电中性,于是光子被带电粒子散射的几率大大降低,于是宇宙变得透明,这时被称为光子脱耦时期。在此之前光子在极短的距离即与带电粒子耦合, 光 子不能长距离传播,宇宙 处于昏暗状 态。而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这个辐射的残迹就形成了今天的宇宙微波背景辐射。即便过去了 137 亿年,在今天依然有 3K 的热辐射残余。 大约在宇宙 大爆炸之后的 4 亿 年 ,宇宙 气体发生了一次相变,在这之后数亿年间,宇宙经历了从中性到电离的一个非常重要的阶段,这一宇宙进化时期被称为“再 电离”。 在这一时期,大量的气体聚集,在引力作用下形成了第一批恒星和星系,宇宙进入光明时代,这一过程中喷射的紫外线清除了多数环绕的中性氢气。“再电离”过程以及清除雾状氢气,使得宇宙首次在紫外线下变得透明。我们的太阳系则诞生于宇宙大爆炸之后的 90 亿年,迄今已有 46 亿年历史。 太阳和太阳系内其它星体形成于一个巨大的旋转气体尘埃,也被称为太阳星云 。当引力导致星云塌缩时,它将旋转更快,且扁平呈盘状结构。在这一时期,多数气体尘埃物质都被牵引至星云中心区域,从而形成了太阳。 虽然宇宙在大尺度上物质几乎均匀分布,但仍存在某些密度稍大的区域,因而在此后相当长的一段时间内这些区域内的物质通过引力作用吸引附近的物质,从而密度变得更大,并形成了气体云、恒星、星系等其他在今天的天文学上可观测的结构。这一过程的具体细节取决于宇宙中物质的形式和分量,其中形式可能有三种:冷暗物质、热暗物质和重子物质。目前来自 WMAP 的最佳观测结果表明,宇宙中占主导地位的物质形式是冷暗物质,而其他两种物质形式在宇宙中所占比例不超过 18% 。另一方面,对 Ia 型超新星和宇宙微波背景辐射的独立观测表明,当今的宇宙被一种称作暗能量的未知能量形式主导着,暗能量被认为渗透到宇宙的每一个角落。观测显示,当今宇宙的总能量密度中有 74% 的部分是以暗能量这一形式存在的。根据推测,在宇宙非常年轻时暗能量就已经存在,但此时的宇宙尺度很小而物质间彼此距离很近,因而在那时引力的效果显著从而减缓了宇宙的膨胀。在膨胀过程中,常规物质形态密度大大降低,而暗能量密度几乎不受影响,所以经过了几十上百亿年的膨胀,暗能量逐渐在星系团以及更大的尺度上占据绝对优势,于是宇宙缓慢加速膨胀。表述暗能量的最简洁方法是在爱因斯坦引力场方程中添加所谓的宇宙常数项,但这仍然无法回答暗能量的构成、形成机制以及与已知基本粒子的相互作用形式等问题,以及与此伴随的一些更基础问题:例如关于它状态方程的细节,以及它与粒子物理学中标准模型的内在联系,这些未解决的问题仍然有待理论和实验观测的进一步研究。 所有在暴胀时期以后的宇宙演化,都可以用宇宙学中的Λ CDM 模型来非常精确地描述,这一模型来自广义相对论和量子力学各自独立的框架。目前还没有被广泛接受的模型能够描述从大爆炸到大约 10 -15 秒之间的宇宙,在这个时期的宇宙是一个质量无穷大、体积无限小的奇点,因此这个时期的宇宙既是广义相对论的,又是量子力学的。需要一个量子引力理论来突破这一难题。如何才能理解极早期宇宙的物理图景则是当今物理学的最大未解决问题之一。 时间之矢 如今,宇宙中有数以千亿的星系,每个星系又包含数千亿颗恒星,而太阳只是其中普通的一颗。归根到底,我们都是宇宙的一部分。所以,宇宙的故事就是我们的故事。 有一个东西非常重要,没有它,宇宙的故事就无从讲起;没有它, 就无法想象宇宙是什么情形。它存在于宇宙的每一个角落,那就是时间。时间的流逝造就了宇宙的演变,也诞生了许多非凡的奇迹,这些奇迹见证了宇宙的初生,也将伴随它走向灭亡。 对茫茫宇宙的探索欲望,启迪我们开创了现代天文学,为现代文明打下了基石。 日升 日落 犹如心跳一般 告诉我们时间在流逝 一天有 24 小时 这是地球自转一周的时间 一个月有 29.5 天 这是月亮在夜空中呈现出阴晴圆缺的周期 一年有 365.25 天 这是地球绕太阳一周的时间 这些我们熟悉的时间尺度,标志了我们生命的节奏。相比而言,宇宙的生命却长得多。当我们仰望星空时,看到的不只是星星点点,它们都是无数个不同的时钟。这些恒星见证了数十亿,甚至数百亿年时光的流逝。 时间存在于任何地方,它雕琢了我们的宇宙。从欲火而生,到无数代的行星、恒星和星系,直到最终的消亡。宇宙的命运,由时间之手全然掌控。宇宙里的时间尺度非常之大,几乎没有任何东西能与之相提并论。在地球上的某些地方能让我们对此有一些认识,让我们见识人类诞生之前的远古时代,地球上现存的古老的活化石海龟家族有着上亿年的故事,但是和宇宙近乎无限的时间跨度相比,也只是蜉蝣一瞬。 我们整个太阳系正绕着银河系的中心在一个极其广阔的轨道上旋转,而围绕银河系转一圈,就要花上两亿五千万年。在整个人类史中,太阳系走过的路程,还不到这轨道的 1% 。这些周期看上去,似乎是永恒不变的。当时间的故事慢慢展开,一条真理也随之被揭示,万物都不能长久,这是时间最深刻的特质。在广袤的宇宙中是如此,而在地球上,我们也能找到同样鲜活的例证。我们人类以及其它动物的生老病死,植被的更新替代,以及山川河流,大洋大洲都会在漫长岁月中时移势迁。 事物永远是以相同地顺序发展的,他们不会跳跃,也不会回头,你永远也不会看到它们反过来运行。想像一杯水从桌子上滑落到地板上被打碎。如果你将其录像,你可以容易地辨别出它是向前进还是向后退。如果将其倒回来,你会看到碎片忽然集中到一起离开地板,并跳回到桌子上形成一个完整的杯子。你可断定录像是在倒放,因为这种行为在日常生活中从未见过。 为何我们从未看到碎杯子集合起来,离开地面并跳回到桌子上。有趣的是,从来没有任何一条描述杯子碎片的物理定律规定这些碎片不会集合起来,离开地面并跳回到桌子上。 但有意思的是我们能够理解为什么这一切不会倒转。这是有原因的,我们有科学的解释叫做“时间箭头”。通常的解释是这违背了热力学第二定律所表述的在任何闭系中无序度或熵总是随时间而增加。换言之,它是穆菲定律的一种形式:事情总是向更糟糕的发祥发展:桌面上一个完整的杯子是一个高度有序的状态,而地板上破碎的杯子是一个无序的状态。人们很容易从早先桌子上的杯子变成后来地面上的碎杯子,而不是相反。 我们被迫走向未来,这是因为时间箭头决定了当时间流逝,一切都要改变。而一旦有所变化,就绝没有回头之日。永恒的变化对我们人类有着根本性的意义,随着时间流逝,我们慢慢老去,人们出生、成长、然后死亡。我觉得,这就是生命必须承受的悲喜的一部分 但在宇宙中,似乎那些史诗般的周而复始,看上去是那么亘古不变,但这只是错觉。其实,宇宙的生命就和我们的生命一样,一切都在不可逆转地改变着,通过一次次的改变,时间箭头推动着整个宇宙的演变。宇宙中充满了恒星,还有伴随它们的无数星云和行星,这些数不胜数的世界,我们永远也探索不完。在时间的雕琢之下,宇宙的美是动态的、变幻的,我们目睹了恒星的诞生,也目睹了它们的死亡,目睹了超新星爆发的壮观,也目睹了黑洞贪婪的吸积周围的一切。我们知道,时间一去不复返,因为时间箭头告诉我们未来和过去是绝然不同的。但这种变化缘由何在?过去和未来,它们为何会有不同?时间箭头的意义何在? 我们每个人都对时间有着清晰的感觉。对于我们来说,斗转星移,去日不再,这些都再自然不过了。这是因为年复一年,时间的概念已深深印在我们的基因之中,我们见证了时间的力量。随着我们探索宇宙奥秘的深入,以及科学技术的突飞猛进,一个新的学科也应运而生,名叫热力学。也就是从那时开始像热量、温度、能量这些概念走进了科学的研究领域,随之而来的是一些更深层次的认知。 这或许是最关键的一条物理定律,它能让我们理解时间的推移和宇宙的演化,它的名字是“热力学第二定律”。这条定律意义非凡,因为它的核心是一个标新立异的概念,也就是物理学家们常说的 entropy. 。熵的概念能够解释为什么在没有外力干预的情况下,墙壁会断裂、玻璃会破碎、房屋会坍倒。要想理解熵的概念,我们不能把物体看作是一个单一的东西,而要认识到它由许多部分组成。就像组成这沙堆的沙粒,熵就是沙堆在保持原样的同时能够被重新组织的可能性。当然对于沙堆来说,可能性是无穷无尽的。无论我对这个沙堆做了什么,搅和它、移动它,它依然保持着原有的形状和结构。用物理学术语来说,就是这个沙堆有很高的熵值。因为我有很多方法重新组织它,它的结构保持不变。 熵在我们的生命中也有极其重要的意义,生命赖“负熵”以生存。这句经典名言告诉我们,吃饭能为我们提供负熵,来抵消身体运转所带来的熵增。我们读书学习能够使我们的大脑神经组织变得更加有序,所以一个充满知识与智慧的大脑是熵值很低的的大脑。必要的睡眠能使身体部分组织排掉毒素,是以消耗体内储存的碳水化合物和其它营养物质提供负熵,也是一个身体系统熵减的过程。我们的生存是以消耗环境的负熵为代价的,但是我们得道的负熵远低于消耗环境的负熵,所以我建议你不要再读该文,因为这样会使周围环境加速变得无序,即便会使你的脑组织稍稍变得有序,这会加速宇宙的死寂。身体熵值的增加就意味着身体变得更糟,人的一生也伴随着熵值的时升时减,但总的来说熵值最终会变得很大,人的生命也就走向终结。 一个闭系统,熵值永远在增加,究其原因,就是因为高熵值的状态拥有更高的概率,是一个系统的最概然分布。凭借着“熵增法则”,热力学第二定律解释了时间为何只有一个行进方向。对我而言,热力学第二定律体现了物理学优雅而强大的一面。这条科学定律起先是用来描述热量的传导方式以及热机效率的,最终它却被用于解释物理史上最大的谜题之一——为何过去和未来是那样不同? 因为第二定律说,万物都从有序趋于无序,过去和未来的区别就在于此。过去的宇宙是更有序的,而未来的宇宙有序度只会越来越低,也就意味着时间的行进是有方向的。所以,热力学第二定律引入了“时间箭头”的概念。 而在宇宙中,这样的历程已经持续 137 亿年之久,也将为我们带来深远的影响。因为它意味着恒星不能永远燃烧下去。当然,我们太阳系中心的那颗恒星亦是如此,在它的晚年,太阳不会简单地慢慢黯淡下去。当太阳的燃料耗尽时,它的核心会坍缩,而坍缩过程中产生的热量,又会导致它的外层膨胀。这个过程会持续十亿年,太阳将会变得无比残暴,将给我们脆弱的世界带来毁灭性的灾难,地球将会慢慢地变热,地球的好日子终有到头的时候。最终,这个星球上所有的生命都将消失,在生命绝迹之后很长时间太阳会变得非常大,它将充满整个地平线,它将会变成红巨星,这是太阳生命的最后阶段。我们的星球很难在这一时期幸存下来,但即幸存,剩下的也不过是一块被烧焦的废石,见证着太阳的最后死亡。 亿年之后,我们的太阳将爆炸,将大量的气体与尘埃抛洒到太空中形成一个巨大星云。而它的核心散发着微弱热量,如一片记录过往的琥珀,诉说着它辉煌夺目的过去。那时,太阳的尺寸将会比地球还小,也就是不到现在太阳体积的百万分之一,而亮度与现在相比更是微不足道,我们的太阳将变成一颗白矮星。由于没有燃料可以燃烧,白矮星微弱的亮光来自于它早年的余热,太阳死了,它在冰冷宇宙的深处,慢慢地散失掉最后一丝光和热。其他所有恒星和太阳的命运是一样的,总有一天,所有的恒星都将死亡。 那时宇宙会陷入无休止的漫漫长夜,这就是时光不可倒流的结果。因为我们居住的宇宙和其中的所有行星、恒星、以及星系都无法永存。 宇宙最终将会慢慢凋零、死亡,首先到来的是造星期的终结,万星增辉的纪元就此终结。最大的恒星最先死亡,有的最后猛烈地坍缩成为黑洞,有的最后轰轰烈烈的以超新星爆发而结束生命,这些大质量的恒星寿命通常只有几百万年。但在这些大型恒星消亡后很久,只有一种恒星还留存着。 离我们太阳系最近的恒星——比邻星(半人马座α三合星的第三颗星),它离我们只不过 4.2 光年而已。而这颗恒星并不比远处的其他星星明亮多少,这是因为比邻星异常微小。这类恒星叫做红矮星,它的质量只有太阳的 11%~12% ,在我们看来它的亮度只是太阳的一万八千分之一。但红矮星与那些比它大得多,亮得多的星星相比有一个优势,因为它们质量小,热压能够抵抗引力,使得核聚变比那些更大的恒星进行的更慢,能以极慢的速度消耗核燃料,所以它们的寿命能达到百亿年之久。这意味着像比邻星这样的恒星会在宇宙里坚持到最后。如果我们能够存活到足够久的话,我们的后代很有可能会将他们的文明建立在红矮星附近,以获取最后一丝仅存的光热,就像我们的祖先在寒冷的冬夜围绕着营火取暖一样。比邻星的体积和引力都很小,这意味着它内核的压力比那些更大的恒星要小很多,这样它的内核会不停地流动并不断地从表面喷出来。虽然比邻星那么昏暗,它的表面却在永无休止地发生着爆炸性的耀斑。但最终,比邻星也会死亡,和我们的太阳相同,它也会变成一颗白矮星。 当造星季临近结束,一切都将黯淡下去,宇宙将变得暗淡无光,毫无生机。宇宙里只剩下最微弱的几丝亮光,白矮星的幽光,将用它最后一抹亮色,照耀着这个充斥着死亡恒星和黑洞的宇宙。到这时,宇宙已有一万亿年的历史了,然而,在它宏大的生命中,绝大部分的旅程还尚未开始。 在宇宙遥远的未来中,同样的命运也会落在剩下的白矮星身上 ,黑矮星将是这些末日之星的最终形态,异常冰冷的白矮星不会再散发出光和热。黑矮星是黑暗的荒凉星球,由高密度的简并态物质(一种密度极高的物质,大部分为恒星的遗骸)构成,在引力作用下,原子的核外电子被迫向原子核塌缩,电子便处于相同的量子态,根据 Pauli 不相容原理,电子之间便有极强的简并压来抵抗引力。构成它们的原子被高度压缩,黑矮星的密度要比太阳大一百万倍。恒星要变成黑矮星需要相当长的时间,远远超出 137 亿年,所以在宇宙诞生 137 亿年后的今天,我们宇宙中并没有黑矮星存在,尽管还没有出现黑矮星,但是我们依然能够依据强大的理论物理学预测它们会在未来存在并且如何消亡。黑矮星上那些宇宙中最后的物质最终会挥发殆尽,在辐射中渐渐湮灭入无尽虚空,一丝痕迹都不会留下。 黑矮星消逝之后就再也没有一个原子存在了,一度多姿多彩的宇宙只会剩下光子和黑洞,经过亿万年之后,就连黑洞也会湮灭。宇宙中空无一物,只剩一片光子的海洋,温度的差异也渐渐抹平。在宇宙膨胀的作用下,一切都会趋近于绝对零度。 当我们宇宙中最后物质的残余都消失不见,当整个宇宙都达到了相同的温度,宇宙的故事就要划上句号,时间也变得毫无意义。那时,宇宙或许是第一次永恒不变,熵值也极限,因为那时宇宙的无序度已经无法再增加,没有什么发生,而且再也不会发生什么了, 一直如此 。 这就是所谓的“宇宙热寂说”,到那时宇宙会永远地保持广阔、冰冷、荒凉沉寂的状态。而到那时过去、现在、和未来之间完全不再有区别。没有什么能够衡量时间的流逝,因为宇宙永远保持那样,不再变化,时间箭头被永远地凝固,这是宇宙不可避免的宿命。它早已写在了物理学的基本原理之中,宇宙终将死亡。一切都将死亡,这听上去也许会让人感到无比悲观,你当然可以说 “为何上帝不构建一个完全不同的宇宙呢? 在那个宇宙中,一切不会归于混沌,这样不是很好吗?” 答案是:不,上帝也做不到,只要还想让生命存在。人择原理指出:如果万物与自然定律存在,那时万物与自然定将会被人类发现。如果万物与自然定律不是那个型态出现的话,人类就不会知道这些定律是怎样出现的。如果只有在像我们的很少的一些宇宙中,智慧及生命才得以发展并能质疑: 为何宇宙是我们看到的这种样子? 回答很简单: 如果它不是这个样子,我们就不会在这里。 时间箭头以及那些会导致宇宙灭亡的微小改变,其实恰恰是最初的生命缔造者,一切物理定律只有像我们发现的这样,人类这样高度有序的机体才会出现。因为物质的形成需要时间,在引力作用下,行星和恒星的形成也需要时间,正是时间箭头在宇宙的青春期打开了一扇明亮的窗户,从而使生命成为可能。但这扇窗户并不会开得太久,同宇宙的生命,也就是从 Big Bang 到最后一个黑洞湮灭相比,我们的生命只不过占了它的 10 的 86 次方分之一。这就是为什么对我来说,宇宙的奇迹不是某颗行星、恒星、或某个星系。 大撕裂结局 Science China — Physics, Mechanics Astronomy 上发布了一篇中国科研人员发布的论文《 Dark energy and fate of theUniverse 》,这篇论文计算出所谓的“世界末日”!根据宇宙中暗能量约占 74% ,他们算出末日到来的时间下限是 167 亿年,上限是 1035 亿年,宇宙以及其中的一切终将消失于“大撕裂”。 一切得从暗能量说起。 1998 年那个载入物理史册的一年,在这之前,人类认为宇宙膨胀的速度越来越慢;在这一年,劳伦斯伯克利国家实验室天体物理学家索尔·珀尔马特通过观测 Ia 型超新星,发现宇宙在加速膨胀,这个事件震撼了整个宇宙学。早在上世纪 20 年代,著名的天文学家哈勃发现几乎所有星系(仙女座大星系 Andromeda 除外)的光谱线都向更长的波长移动,这就是“红移”。根据这个发现我们知道,其它星系正在远离我们。哈勃发现,星系离我们越远,退行速度就越快,且和距离成正比, cz=v=H 0 d 这便是著名的哈勃定律,其中, c 是光速, z 是红移, v 是速度, d 是距离, H 0 是哈勃常数。 超新星是具有大质量的恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸,这种爆炸极其明亮,在此过程中所突发的光通常能够照亮其所在的整个星系,并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内,一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中的总辐射能量相媲美。由于 Ia 型超新星的亮度比较恒定,通过观测它的“红移”,就能知道自它爆炸以来宇宙膨胀了多少。观测不同的超新星,可以得到不同年代的宇宙膨胀数据。索尔·珀尔马特发现,当红移 z 小于 0.1 的时候,哈勃定律成立;而在 Ia 型超新星的红移 z 约等于 1 的情形下,红移、速度、距离之间的线性关系就不成立,实际距离大于哈勃定律里红移所对应的距离,说明超新星以越来越快的速度远离我们,这就是宇宙在加速膨胀的证据。 宇宙在 “大爆炸”中诞生,曾一度在极端炙热和异常致密的状态中剧烈膨胀。随着宇宙的冷却,膨胀速度也逐渐变慢。约 60 亿年前(根据钱德拉 X 射线望远镜的最新观测结果),宇宙中的物质又开始以更快的速度相互远离——是什么神秘的力量控制着宇宙的膨胀速度? 我们知道,物质之间的引力只会让它们靠得更近,一定存在某种“斥力”使宇宙的膨胀摆脱了引力的束缚,从而加快了速度。因此,宇宙学家提出了暗能量假说。根据 NASA 的威尔金森微波各向异性探测器( WMAP )的“ 5 年数据发布”,在我们的宇宙中,暗能量占据了 74% ,而另一种不产生电磁相互作用,而会产生引力效应的神秘物质:暗物质,则占据了 22% 的份额。我们 人 类知识能够认识的一切物质:包括一切标准模型中的基本粒子以及由基本粒子组成的原子、气体、固 体 、液体、行星,恒星、星系,我们所熟悉的一切加在一起只构成宇宙的 4% 。震惊!这是能让我们认识到自身渺小的最有力数据。原来我们所知道的“物质”并不重要( Matter doesn ’ t matter !),那黑暗 的 96% 才是宇宙的“主要成分”,而且对这 96% 我们几乎一无所知! 暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的物质形式。根据动力学标量场( scalarfield )模型,宇宙的未来将复杂得多;也许将继续加速膨胀下去,也许会减缓膨胀的速度,甚至走向收缩,导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”( Big crunch )收场。如果据幽灵模型,随着宇宙的膨胀,暗物质的密度降低,而暗能量密度几乎不变,这将会导致宇宙以越来越快的加速度膨胀。最终,宇宙将走向“大撕裂”( Big Rip )。精灵模型则给出了一个“振荡的未来”。根据这一理论,整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎,“大坍缩”和“大撕裂”这两种极端的情况都不会出现。 讽刺的是,暗能量的无处不在,反而让人们很难意识到它的存在。暗能量与已知物质不同,它是均匀分布的,不会在某个地方聚集成团。不论是在地表,还是在星际空间,暗能量的密度都完全一样,约为 10 -26 千克 / 立方米,相当于几个氢原子的质量。太阳系中所有的暗能量加起来,与一颗小行星的质量差不多,在行星的“舞蹈”中,几乎起不了作用。只有在巨大的空间尺度上和时间跨度上,才能体现出暗能量的影响力。这像极了地球周围的空气,在我们居住的地球表层,空气大体均匀分布,我们很难意识到它的存在,人类文明直到 200 多年前才发现地表并非空无一物,而是有着各种复杂气体。同样的,如果我们人类生活在大海中,我们就很难发现水。然而暗能量的分布更加均匀宽广,它的发现之难就可想而知了,在星系尺度上才能表现出效应,我们对于它的本质可以说一无所知,除了宇宙的加速膨胀。 167 亿年后地球将被“暗能量”撕裂。 暗能量被认为占据宇宙 74% 成份,一种叫做“宇宙大撕裂”的理论认为暗能量最终将摧毁宇宙。如果暗能量的压力和密度比值低于 -1 ,它们将在有限时间内无限地扩张增长,同时暗能量可以排斥引力作用,这将对宇宙形成负面影响。最糟糕的计算结果是在 167 亿年后暗能量将引发世界末日。如果神秘暗能量撕碎宇宙,地球将从太阳系剥离,最终发生宇宙大撕裂。不光是星系团、星系、恒星系会被撕裂,就连地球,甚至原子也会被无情的撕裂。最终宇宙会无比沉寂、无限空旷。 “宇宙大撕裂”理论认为,暗能量将摧毁宇宙每个区域,在宇宙终结之前的 3290 万年前银河系将产生引力崩溃。在世界末日来临的前两个月,地球将从太阳系剥离,在此 5 天之前月球脱离地球引力束缚。在时间终止前 28 分钟,太阳将被摧毁,在时间终止前 16 分钟,地球将爆炸。令人感到欣慰的是,世界末日在遥远的 167 亿年之后才会出现,人们不必为此担忧。这个黑暗世界末日预测是依据中国理论物理学家探索的一种潜在“暗能量”理论提出的,该理论指出神秘的暗能量遍及宇宙各个区域。 Dark energy 的相关研究,会随着观测数据的增加而变得越来越可靠。目前,暗能量理论和大撕裂理论只是宇宙学中的一个假说,是根据已知的事实、原理和规律,对现有观测数据进行详细分类、归纳与分析后,对宇宙未来的演化、结局所做出的推测和猜想,这些理论的成熟需要更多的“证据”来支持和检验。 我认为宇宙的美妙不是某个东西,而是这时间长河里的须臾一瞬 也就是现在。在永恒的时间里,人类出现在地球上的这段时间只是微不足道的一小部分。 虽然我们在地球上只生存了 20 万年,我们却已经取得了令人惊叹的进步。仅仅在 2500 年前,我们还认为太阳是天神,我们还在用建在山巅的石塔,来记录它的运行轨迹。现在,人们的好奇不再局限于太阳神,而是转向了科学。现代的天文台与山巅的石塔相比,简直要复杂无数倍,它们正在探索宇宙深处的奥秘。 也许更令人赞叹的是通过先进的理论物理和数学,我们可以计算出遥远的未来,宇宙将走向何方,甚至能透过缜密的推算清晰地看到它的终结。 我们个人生命极为短暂,期间只能探索宇宙的小部分,但是,人类天生就是好奇的族类。我们惊奇,我们疑惑,我们寻求答案。不断地提出一个又一个更深层次的问题,我们从何而来?我们如何理解我们处于其中的世界?上帝设计了何种高等的程序?我们的宇宙为何是这样运转?诸如此类问题几乎每个人都为此困扰。我相信只有通过对宇宙的不断探索,对自然规律的不断寻觅,我们才能真正了解自己在宇宙奇迹中的具体位置。这也是我们这些地球居民短暂生命的意义所在,我们拥有对家园、对世间万物、对宇宙的思索。地球上的你我都生存在这片小小的叶子上,在辽阔无垠的宇宙中,一切生命都只是转瞬即逝的,因为生命跟那些行星、恒星、星系一样都不过是从有序到混沌的宇宙旅程中的匆匆过客。但是这并不意味着生命是无足轻重的,因为我们好奇,所以我们追求真知:因为我们的觉醒,才有了对宇宙的认知。从某种意义上讲生命就是宇宙认知自我的过程,在我看来我们存在的意义恰恰在于我们对这个神奇宇宙的无尽探索和认知的无限欲望。
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地球膨胀宇宙演化的必然
shfang 2013-3-12 22:42
地球膨胀说 是以地球体积不断增大胀裂地壳来解释大地构造的学说, 最早由 英国哲学家弗朗西斯 ·培根 (Francis Bacon, 1561--1626) 提出 ,于 二十世纪 中叶得到了较快的发展 ,作为一种新兴的活动论地球 演化 观 ,曾 经 受到天体物理学家和地球物理学家的 大力推崇 ,并提出了许多 关于解释 地球膨胀的动力学机制,主要有热效应、地球内部物质的 化学变化或 相变 以及 万有引力常数随时间推移不断减弱等假说,但都被此后的研究给否定了 ,地球膨胀说终因没有找到合适的动力机制而淡出了地学界。为此,本文从构成地球物质 的 元素入手,发现了可以合理解释地球膨胀的动力 学 机制。 1 超重元素分裂衰变适合解释地球膨胀 地球是由各种物质元素构成的,目前已发现的天然存在的元素大约有 100 多种,由 于这些 元素基本上是稳定的或者说是比较稳定的,从现有的研究来看,仅仅依据这些元素的普通物理性质或者化学变化去解释地球大规模的体积 增量 问题显然是不 可能 的,如果地球能够发生膨胀,还 得 从地球诞生之初 的 原始物质元素中去寻找 原因 。我们知道原子序数大于 83 的所有天然元素都具有放射性,这些处于原子序数最高端的重元素所表现出的不稳定性给了我们启示,原始地球是否应该是由一些原子序数更大的超重元素组成的呢? 虽然 超重元素 概念的提出 已历经 半个多世纪 , 至今在地球上 也 没有发现天然存在的超重元素, 但 通过人工的方法 却 已相继合成出 118 号以内的超重元素 ,因此超重元素 已不 在 是虚幻的猜想,而是具有一定科学内 涵 的理论。 我们知道,原子是由原子核和电子组成的,而原子核又是由质子和中子组成的,由于原子的质量主要集中在极小的原子核上,原子与原子核的半径之比在一万倍以上,原子核的体积不及原子的万亿分之一,也就是说原子的内部几乎是真空的,这种近似真空的原子结构,为超重元素的生成提供了巨大的空间。而且原子的结构 也 不是 永恒不变 的, 通过分裂、衰变反应可以将质量重的原子分裂、衰变成质量轻的原子;也可以通过聚变反应,将质量轻的原子聚变成质量重的原子, 原子具有 的 裂变性和聚变性,说明原子的质量是可以改变的。在自然界元素之所以有 着 千差万别的物理和化学性质,是 由 原子核中的质子和中子数不同而产生的,特别是质子,不仅是宇宙中质量最轻的元素氢的原子核,还是决定一切元素化学性质的核子,只要质子数相同,元素的化学性质就基本相同,在元素周期表中这类质子数相同中子数不同的元素,都归类在同一位置叫同位素,这些 元素 都 是构成 地球物质 的基本单元 。根据天文观测和宇宙大爆炸理论, 氢和氦是 宇宙中 最丰富的元素,约占原子总数的 99 % ,原子 总质量的 97 % ,其中氢元素的丰度大约为 75% ,氦元素的丰度 大 约为 24% ,而氦元素又是可以由氢聚变而成的元素,可见“氢”是宇宙中最基本的元素。虽然氢元素复合 成 重元素并不是简单的搭积木式组合,但一切元素皆可为氢元素的复合体。 在原子世界里,由于原子核中的质子带正电,质子之间具有极强的库仑斥力,而拥挤在原子核窄小空间里的质子之所以没有被库仑斥力驱散,是因为在质子之间还存在着一种与带电状态完全无关却比电磁力还要强百倍以上的 “核力”把它们牢牢 “粘”结在一起 ,才能形成稳定的原子核。因核力的强相互作用力距非常短,不足质子半径的 3 倍,只能在相邻质子之间起作用,而质子之间的库仑斥力不仅相互作用强,作用距离也很长,相邻质子之间不仅会产生排斥作用,整个原子核中所有质子之间都会产生 叠加 的相互排斥作用( 库仑定律与静电力叠加原理 )。因此,除普通氢元素外,所有原子核都含有等于或大于质子数的不带电荷的中性核子 “中子”,而且原子量越大原子核中的中子也就越多,无疑中子是维护原子核稳定不可或缺的核子。但因中子本身并不是稳定的,不仅在自由状态下会发生衰变,即使与质子复合成了原子核后,只要原子核中的中子过多还是会发生β衰变,多余的中子会自动转变成质子,因此,地球上目前还没有发现 过 天然存在的完全由中子组成的稳定元素。也就是说以地球现有的自然条件,原子量的大小也就有了上限,目前已发现的天然存在的最重 稳定 元素为 “钚”元素,它的原子量大约为 244 ,中子数 150 ,质子数 94 。 由于单个氢元素之间的万有引力非常小,即使是几十倍于地球质量的氢元素聚集在一起也不可能触发热核聚变反应,从太阳系最大的行星,质量是地球 300 多倍但不及太阳千分之一的木星没有发生热核聚变反应可知,元素的复合需要极高的能量。根据天文观察只有那些达到太阳质量 8% 以上的氢气团才有可能发生热核聚变反应,可见以地球的自然条件,要进行大规模的重元素复合是不可能的,更不用说要复合成超重元素,重元素只能产生于质量巨大的恒星之中。可以推断,在宇宙太空 只要 恒星的质量有足够大,温度 和重力 有足够高,就有可能形成密度非常大的物质元素,因此质量巨大的恒星应当是重元素和超重元素最理想的生成场所。在宇宙中因为只有恒星才能发生热核聚变反应,所以构成地球物质的元素只能来源于温度和重力都非常高的恒星。 1957 年 ,由 英国天文学家 弗雷德 · 霍伊尔 和 杰佛瑞 · 罗纳德 · 伯比奇夫妇( E. M. Burbidge 及 G. R. Burbidge )以及美国物理学家 威廉 · 艾尔弗雷德 · 福勒 四人提出 的 著名 B 2 FH 元素合成理论 ,也阐明了比 锂 重的元素都是在恒星内部形成的观点。也就是说在宇宙演化初期,宇宙中可能就只有一种元素 ——氢,由于万有引力的作用,分 散在 宇宙空间极其稀薄的氢等星际物质才得以汇聚成一个个硕大的恒星天体,才有了今天如此繁多的物质元素。 在自然界 虽然 有的 元素也可以 通过放射性元素的分裂衰变产生,但是,衰变成这些元素的 原 始 放射性元素实际上还是高能热核聚变的产物 ,元素的复合 还是 离不开高能物理条件 。虽然我们目前还无法准确知道质子、中子和电子是如何复合成各种元素的,但是我们知道,要想复合成更重的元素甚至超重元素,除了要有能把质子牢牢 “粘”结在一起的核力外,首先还必须要有能够克服强大库仑斥力将质子先行聚集到核力可以发挥强作用距离内的力。目前自然界已发现的相互作用力主要有强力、弱力、电磁力和万有引力四种。强力和弱力统称为“核力”,作用距离最短是短程力,强力的力程仅有 ,弱力的力程更短,小于 数量级 , 因此大于 这一距离时强力和弱力都几乎不能发挥作用,而质子和中子的半径大约为 , 所以核力只能在相邻的核子之间起作用;电磁力是长程力,虽然作用距离长而强,但因其有极性,是质子间需要克服的强相互排斥力,剩下的就只有万有引力,万有引力虽然很弱,仅有电磁力的 ,但作用距离却很长,是宇宙长程力,又没有极性不产生相互排斥作用,可见万有引力是最适合的作用力。正是因为有了万有引力的凝聚作用,分散于宇宙太空非常稀薄的氢等星际物质才有可能汇集成一个个硕大无比的 “恒星”天体。由于恒星有着极高的温度和重力,质子间的库仑斥力将被大大削弱,大量的质子就有机会聚集到核力可以发挥强作用的距离内,在核力的“粘”结下形成重原子核甚至超重原子核,宇宙中也就有了 “矮星”、“中子星”等超密度的恒星天体。可以推断,宇宙空间无数质量巨大的恒星,很可能就是复合重原子核 甚至超重原子核的 “工厂”。 恒星在自引力持续收缩下向更高密度演化是宇宙的自然演化规律,万有引力的凝聚作用使超密度的恒星天体成为宇宙的重要组成部分,超密度的恒星天体所具有的超高温、超强重力条件,对超密度物质元素的生成有着天然的优势,超重元素存在于超密度的恒星或超密度的恒星核中就有其合理性。 重元素和超重元素只能生成于质量巨大的恒星,那么质量和重力都不大的地球等类地行星物质元素又是从那里来的呢?根据 “新星”和“超新星”大爆发伴有放射性元素和超铀类重元素 来推测,构成地球等类地行星的 原始 物质元素可能来源于 “新星”或者“超新星”大爆发以及恒星相互碰撞(虽然概率非常小,但也是有可能的)产生的宇宙“尘埃”,当这些宇宙“尘埃”中的超重元素脱离了恒星的超高温和超强重力约束后,原子核中质子间的库仑斥力必然增强,超重元素将变的不稳定而要发生分裂衰变反应,直至形成相对稳定的原子结构,成为自然界天然存在的元素。如果原始地球主要是由这些超密度重元素形成的,发生膨胀也就成为必然 。 2 地球可能起源于银河系的 “新星”或 “超新星”大爆发 从太阳系位于银河系中环轨道,距离银河系边缘约 2.7 万光年来推测,太阳系的行星物质不可能是来自于银河系以外的星云物质 所 形成,因为系外星云物质如果从银河系的边缘沿着银道面到达太阳系的位置,在银河系旋转状态下必将受到数以亿计的恒星拦截。而且在银河系强大的引力加速下,围绕太阳公转的运动轨道应该是更为偏平的椭圆形,而不是现在的近圆形;也不可能是从银河系银道面的上方或者下方进入的系外星际物质,因为从太阳系行星运行轨道面与银道面几乎在同一个平面可以推断,这种假设是不成立的。当然,更不可能是由银河系大爆发时遗留下来的宇宙 “尘埃”形成的,因银河系诞生于 120 亿年前,而包括地球在内的太阳系行星系统的年龄仅有 50 亿年左右,还不及银河系的一半,比银河系“年青”多了。有可能是在 46 亿年前银河系内的一颗 “新星”或“超新星”大爆发抛出的物质形成了太阳系行星系统。 如果地球是由 “新星”或“超新星”大爆发抛出的超重元素形成的,那么为什么地球上至今没有发现天然存在的超重元素呢?我们推测,因为在超高温、超重力条件下形成的超重元素,在常温、常压下仅比库仑斥力大一百多倍的核力,无法约束住质子数超过钚元素几十倍乃至上百倍的超重原子核,超重元素必然要发生分裂衰变反应,直至形成质量较轻相对稳定的元素。在 原始 地球形成初期,可能会因地球的体积小 重力 大, 温度 极 高 等因素的影响 , 且 原子核中所拥有的中子数量 可能 也较多,地球内部具有的高能物理环境对原子核的约束作用应比现在强,有利于增加超重元素的稳定性,对延缓超重原子核的衰变起到一定的作用。但是,随着地球的膨胀,即使不考虑自然降温作用,地球因密度下降而引起的温度和重力下降都将是不可避免的,质子间的库仑斥力必定会变的越来越强,特别是地球的表层,温度 和 压力 都非常小,不足以阻止超重元素的分裂衰变,几十亿年后超重元素都将分裂衰变成质量较轻相对稳定的元素, 在地球的表面 也就难觅超重元素的踪影。我们从原子序数大于 83 的所有天然存在的元素都具有放射性也可得到佐证,由于这些元素的原子核中,质子间的库仑斥力已经达到或接近于核力所能约束的临界点,只须小小的扰动就可能影响到它们的稳定而发生放射性衰变。而且从自然界目前还没有发现原子序数大于 95 以上的天然元素可知,原子量愈重,衰变的几率就愈大,存在的时间就愈短暂,因原子序数大于 95 以上的元素瞬间就可完成衰变,所以只能在实验室中通过高能物理的方法人工产生 ,因此,地球表面没有发现天然存在的超钚类重元素也就很自然了。 3 地球自转减慢符合地球膨胀成因 20 世纪 60 年代初,天文学家芒克 ( Munk ) 、麦克唐纳 (MacDonald) 和美国 古生物学家 约翰 ·威尔斯( John Wells )在不同的科学领域里研究得出,在距今 大约五亿七千万年前 的 古生代初期, 地球一年中的天数有 421 天 ,按现在的秒长计,那时的一昼夜还不到 21 个小时,也就是说地球的自转大约以每十万年一昼夜增加 1 ~ 2 秒的速度减慢了 。那么是什么原因导致地球在这么长的时间里持续发生了自转减慢?我们知道影响地球自转减慢的因素不外乎二种情况,一是来自于地球以外的宇宙自然力的阻滞;二是地球自身发生了膨胀产生的 “刹车”样作用。纵观茫茫宇宙,太阳是离地球最近的一棵恒星,月球虽然比地球小,却是离地球最近的一棵大卫星,因此,月球和太阳成为影响地球自转减慢的最大嫌疑,所以有人认为是月球和太阳对地球的潮汐力作用使地球自转发生了减慢。我们假设这种说法是正确的,因古生物证据表明,地球自转减慢至少已有十三亿年的历史,在元古代中期,地球一年中的天数就多达 5 07 天,可见地球自转减慢决不是偶然的。由于地球诞生时月球和太阳已经诞生,所以从地球诞生那一刻起月球和太阳的潮汐力作用就应该存在。根据古生物学研究,地球的自转每十万年一昼夜大约增加了 1.85 ~ 2.3 秒, 因古生物断 定年代的方法是根据生物昼夜活动所留下的痕迹也就是 太阳日 来确定的 , 故以现在的太阳日时长 86 400 秒来推算。如果地球自转每十万年一昼夜增加的秒长超过 1.88 秒, 则 46 亿年前地球的自转周期将变成负数,所以取每十万年一昼夜增加 1.85 秒的减慢速率较为合理,依此推算, 46 亿年前地球的自转周期约为 1300 秒,位于赤道上的地表线速度将达到 30 . 8 ,远远超过了 11 . 2 的第二宇宙速度,地球物质只能逃离地球,这将无法合理解释地球的形成。也有人提出因月球朝向地球的一面较背着地球的另一面凸出,不规则的外形产生刹车样作用,使月球的自转过早停止。其实不然,在宇宙太空月球是悬空的,月轴只不过是个假想轴,实际是不存在的,不可能产生刹车样作用 。而且古生物研究证明,在最近的几千万年时间里,地球的自转还一直在减慢,在大 约六千五百万年前 的 新生代初期, 地球 一年 中的天数还有 371 天 ,比现在还多出近 6 天。也就是说不可能只有月球对地球产生潮汐力作用,而地球不对月球产生潮汐力作用,这是违反角动量守恒的,可见,由地球以外的宇宙自然力阻滞地球自转减慢的可能性非常小,地球存在膨胀。 假设地球是膨胀的,因地球是在近似无阻力的宇宙真空中自转,是个封闭系统, 而 地球的质量自诞生以来变化很小, 可以 近似的认为不变,根据角动量守恒定律,地球膨胀前后的总角动量基本不变,地球膨胀产生的 “刹车”样作用将使地球自转减慢。膨胀前的原始地球因体积很小,可以近似的认为是密度均匀的刚性圆球体。因地球经过大幅度膨胀和重力分异后, 现在 已不是密度均匀的刚性圆球体,我们假定在宇宙太空有一个体积、质量和角动量都与现在的地球大小相等的均质刚性圆球体,设这个刚性圆球体的密度为 , 由均质刚性圆球体角动量公式 ,角速度公式 和质量公式 ,得 ( 1 ) 为均质刚性圆球体的质量, 为均质刚性圆球体的体积, 为均质刚性圆球体的密度值, 为均质刚性圆球体的半径, 为均质刚性圆球体的自转周期 , 为原始地球岩石实体半径, 为原始地球自转周期 。 因地球现在不是均质刚性圆球体,均质刚性圆球体的平均密度应小于地球现在的 5.517 平均密度,大于地球上地幔盖层约 3 .0 的平均密度,因此 应介于 5.517 与 3.0 之间。所以原始地球的半径 ( 岩石实体部分,以下同 ) 应大于 576.3 , 小于 781.5 ; 赤道上的线速度大约在 2 . 79 ~ 3 . 78 之间;原始地球的平均密度在 2989 ~ 4054 之间。可见,以地球膨胀为条件得出的原始地表线速度在正常范围内,但密度却远远超出了地球现有的物质密度极限,然而与宇宙中密度高达 ~ 以上的 “矮星”、“中子星”相比 ,又根本不 算 什么 ,可见由地球膨胀影响地球自转减慢的观点 并不违反自然规律 。 4 地球膨胀更适合解释全球性大陆海退现象 地质勘探发现,大陆表面 70% 以上都覆盖着厚厚的沉积岩,而且在那些远离大海的高原山脉上还发现了远古海洋生物化石,这些事实足以说明,大陆在远古时期曾经是海底的一部份,由于发生了海退,才出露水面成为大陆。那么是什么原因 产生 如此大规模的海退现象呢?首先来探讨一下地球水的起源问题,关于地球水的起源科学界 目前 尚无定论, 主要 有自生说和外生说。 自生 说 认为 , 地球 上 的水来自 于 地球内部 ,是与地球原始物质一同形成的,是通过 火山喷发 等方式 释放出 来 的水 。 外生 说则 认为 , 地球 上的 水来自 于 地球 诞生以后 的宇宙 太 空 ,是由一种 含水 的 球粒陨石 持续降落到地球表面形成的。也有人认为是由 太阳风带来的大量氢核 和 氧核与大气圈中的电子结合 形 成 的 水 。因 地球 诞生初期曾经历过高温 熔融 时期 , 地球内部就 不可能 储 存 大量的 液态水 ,也就不可能通过 火山喷发 的方式缓慢 释放出 来,这一说法基本可以排除。而从与地球相邻却极度干涸的火星、金星、月球来看,地球上的水也不可能是通过宇宙太空长时间降水积累形成的,因为如果宇宙太空能够长期降水,这些与地球相邻的类地行星不可能像现在这样干涸,也应有同等机会获取太空降水,所以由 含水 的 球粒陨石 持续降落到地球形成水的观点也可以排除。而从全球大陆都几乎被沉积岩所覆盖来看,说明地球表面的水是由深变浅的。从位于 格陵兰西部 最古老的沉积岩都已经有 38 亿年来看,早在 38 亿年前地球上的水就已远远超过现有水的深度,这些现象说明,地球表面的水不可能是通过漫长岁月积累形成的,应该是在地球诞生初期较短时间内一次性或者有限次数获取的。如果是由 太阳风带来的大量氢核 和 氧核与大气圈中的电子 结合形 成水 ,则需要经过漫长的岁月积累,如此以来地球表面的水应会越来越深,陆地则会越来越少,而不应是全球性 的 大规模海退现象,而应是 大规模的 海侵现象,所以这一观点也可以排除。 那么又是什么原因导致了地球表面发生如此大规模的海退现象呢?会不会是因全球性的气候变冷或变暖,引起冰川扩大或者消融产生的海进、海退现象呢?据估算,目前地球上所有的冰川都融化了,海平面也仅能升高约 70m ,不会超过 100m ,而全球大陆平均海拔有 875m ,高于海拔 200m 的陆地就占 7 2 % 以上, 海拔 超过 7000m 的山峰就有 447 座,即使是超过 8844 m 的全球最高峰珠穆朗玛峰也曾经是海底的一部份,要完全淹没这些高原山脉,这点冰川是远远不够的。 会不会是因为海水蒸发干涸引起的海退现象呢?因地球强大的引力可以将密度比水还小的空气留在地球上,海水就不可能通过蒸发脱离地球引力逸散到宇宙太空而引发干涸。当然,也不可能是由太阳光把水先分解成氢气和氧气后再逸散到宇宙太空,因为质量最轻的氢气有可能脱离地球引力逸散到宇宙太空,但比氢气质量大很多的氧气则会留在地球表面,否则,今天地球表面的空气里就不会有这么多的氧气和比氧气还轻的氮气。我们假设海水被分解为氢气和氧气后,氢气可以脱离地球逸散到宇宙太空,从珠穆朗玛峰顶部也存在海相沉积岩来看,地球自诞生以来海平面至少下降了 9000 m 左右,也就是说至少有超过 45 亿 km 3 的海水被分解了,如果有这么多的水被分解,产生的氧气将可以在地球表面形成厚度超过 2000 km 以上标准状态的氧气层。目前空气中的氧气,约占空气体积的 21% ,在海拔 5 km 以上的青藏高原,空气密度只有海平面的一半,在 60 km 的高空,空气密度只有海平面的十万分之一,已经非常稀薄了,可见,海水被分解逸散到宇宙太空引起地球干涸的说法也不能成立。 那么是不是因地壳被挤皱上升形成的海退呢,我们知道沉积岩是水成岩, 一般来 说主要是通过水流、风等将地势高处的泥沙搬运至低洼处经水沉积而形成的岩石,按理说地势越低洼的地方沉积岩越厚,而事实恰恰相反,地球表面沉积岩最厚的地方并不是在低洼的海洋,而是在海拔很高的 大 陆高原 、 山脉 上 。沉积岩最薄的地方却是位于地势低洼的深海 海沟和 洋盆,而且洋壳的形成远远晚于陆壳,可见大陆地壳不可能是从 海底 挤皱 上 来的。 现行主流地学理论认为,是地幔对流形成的地壳水平移动挤皱了地壳产生的海退现象,并认为地幔是从 600km 以下深处开始发生对流的。假设地幔对流是 “存在的”,由于围绕地球自转轴不同半径的地体具有不同的角动量,距离地球自转轴越近,地体的角动量就越小;反之,距离地球自转轴越远,地体的角动量就越大。而地球 600km 深处的地幔角动量只有地表的 82% ,当地幔从 600km 深处上升到地表时,必然要获得一个与地球自转方向相反的向西附加张应力,也就是说既使会产生地幔对流,他的运动方向也只有可能是自东向西的运动。如果地幔能够流动,还要考虑离极力的作用,因为地球自转还会对 “熔融”地幔和“漂浮”在“熔融”地幔之上的地壳产生由两极向赤道方向的离极力。喜马拉雅山脉作为 “陆陆碰撞”挤压造山理论的典型,认为喜马拉雅山脉是由印度次大陆自南往北偏东方向挤压形成的褶皱,而“地幔对流”产生的应是自东向西的运动,加上北半球自北向南的离极力,与“挤皱” 喜马拉雅山脉所需的挤压力正好相反,无法满足挤压条件。而且在古地磁研究中,磁倾角浅化是一种常见的现象,有一种解释认为是由地壳的压实作用产生的,如果青藏高原是受到自南向北的挤压而缩短,为何青藏高原的古地磁倾角不会 “深化”呢?而如果地球是膨胀的,地壳无疑会被拉张减薄,在经向产生磁倾角浅化就在情理之中,可见由“地幔对流”挤皱地壳形成喜马拉雅山脉的说法违背了自然规律。 科迪勒拉山系作为洋壳挤压陆壳的构造典型, 这就需要 在 太平洋中脊 产生的 地幔对流 是自西向东运动的 , 但 在地球自转作用下 ,地幔对流产生的应力 只有可能是 自 东向西 的 ,也就不可能挤皱太平洋东 海 岸的科迪勒拉山系。 如果这个挤压力是来自于 大西洋中脊的地幔对流,那么大西洋壳首先挤皱的是大西洋西海岸,美洲大陆的东边就应比西边高,而不应该是现在的西高东低。 事实上在北美大陆的 东、西海岸都 存在张裂构造活动, 西边的 加利福尼亚半岛与北美大陆发生裂离, 北美大陆 的 东边也因拉张减薄形成了许多 湖泊与 岛屿, 这是 “地幔对流”无法解释的现象,说明全球性大陆海退现象更符合地球膨胀成因。 5 结论 地球的起源 和 演化是自然科学至今尚未解决的重大疑难问题, 因 地球膨胀的许多痕迹在漫长的地质构造活动中已经变得支离破碎而面目全非,膨胀的许多证据 几乎 被 抹 去,有的证据又是多解的,缺乏连惯性、唯一性,很难得到主流的认可。 地球 作为宇宙 中的一员虽然是微不足道的,但它 的 起源 和 演化 却 与 宇宙的演化 息息相关 , 宇宙 天体 的 众 多自然现象 无不 蕴藏 着地球起源 和 演化 的诸多信息,不仅 是窥探宇宙奥秘的重要窗口 ,也是探索 地球起源 和 演化 的重要途径, 为 寻找地球膨胀的动力机制 开启有益 的思路 。 由于构成地球物质的元素不足 50 亿年 ,可以排除地球物质是距今 120 亿年前 宇宙大爆炸时的产物。因原子核中质子之间存在着库仑斥力,中子在自由状态下又不是稳定的,重元素的合成就只能在温度和重力都极高的恒星中产生。 万有引力不仅使得宇宙中稀薄的氢气团 凝聚成了质量巨大的恒星,在自引力的持续收缩下恒星的密度不断增加,为重元素和超重元素的生成提供了必要条件。而恒星只有当密度收缩到极致时,才有可能 演变成 “新星”或“超新星”,因此 大爆发抛出的物质元素应当以超密度的重元素为主。脱离恒星后的超密度物质元素因库仑斥力超出了核力的约束能力,发生分裂衰变就在情理之中, 由超密度物质 元素 形成的 地球,发生膨胀就成为其必然的归宿。 利用地球膨胀的构造作用对全球地貌进行推演,也可以获得非常完美的效果。在分析地轴倾斜、生物进化成因时,无不与地球膨胀存在因果关系,地球膨胀不吝是非常好的解释。从火星、金星、水星等类地天体广泛存在张裂性构造地貌也可发现,这些类地行星也具有膨胀构造特征,可以说超重元素分裂衰变是解释地球膨胀的最佳动力机制。 也是揭示 地球起源 和 演化 奥秘的重要途径 。
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“暗物质”是宇宙“无”的无限层次的客观存在
mqr 2013-2-27 15:58
“暗物质”是宇宙“无”的无限层次的客观存在 我在《其小无内——“第一宇宙假说”之二》 ( http://bbs.sciencenet.cn/blog-632281-649832.html ) 一文中,对“无”的存在,以及“无”的无限层次,进行了较详细地阐述。因我的文章是以故纸堆为依据而写的,没有现实的“科学根据”,所以不敢称其为论文,只能以博文方式发在科网“科普集锦”中。 在 2 月 18 日举行的美国科学促进会年会上,美国麻省理工学院物理学家丁肇中领导的研究团队对外宣布,阿尔法磁谱仪发现了弱作用重粒子( WIMP )存在的证据,而 WIMP 就是一种暗物质的候选体。这次研究成果在丁肇中看来是朝着人类认识暗物质方向前进的重要一步,但不是最终答案。 人类所知的常规物质只占宇宙的 4% ,未知领域的暗物质占据了 23% 什么是暗物质? 大约 80 年前,天文学家意外发现,一些星系团中的星系运动速度比预想中更快,光靠所看到的这些发光物质(当时人们还没发现星系团中大量存在 X 射线气体,它们才是星系团中普通物质的主体)所产生的引力场根本无法束缚住它们。因此,大家便猜测这些星系团中应该有种看不见的神秘物质,也一起贡献着引力,拉住了星系。 “虽然我们从来没有直接‘看到’宇宙中存在这种物质,但我们却发现了由于这种物质的引力作用对于其他可见的物质运动的影响,这就是我们断定宇宙中存在这种物质的理由。”毕效军说。 这种物质的存在,在随后几十年中,又相继被各种天文观测间接证明。 目前被广为接受的说法认为,它们是一种特殊的物质,很可能是一种不参与电磁相互作用的、我们已知的粒子(如质子、电子、中子等)之外的全新粒子。 “这种物质不发光,也就是不发出电磁波,所以看不见。于是,我们就称它为暗物质。”中科院高能物理所研究员、博士生导师张新民说,“与通常物质一样,暗物质有引力作用。这个引力效应让天文学家在宇宙空间发现暗物质占宇宙的 23% ,另外 73% 是暗能量。而组成我们身边这个世界的‘常规物质’只占 4% 。” 虽然,人们早已经猜测到暗物质可能存在,但一直以来从未明确探测到暗物质粒子,因此,还不能确定暗物质的性质。 目前,寻找暗物质粒子、研究暗能量的物理本质、探索宇宙起源及演化的奥秘、结合粒子物理和宇宙学的研究已成为 21 世纪天文学和物理学发展的一个重要趋势。世界各国都在集中人力、物力和财力组织攻关,开展这一重大交叉学科的研究。 诺贝尔物理学奖获得者李政道教授曾多次指出:“暗物质是笼罩 20 世纪末和 21 世纪初现代物理学的最大乌云,它将预示着物理学的又一次革命。” 其实,很多物理学家和天文学家都开始有这样的预感:今天物理学的情况与 19 世纪末 20 世纪初诞生相对论和量子论时非常类似。 “历史经过百年轮回,人类对物质世界的认识又一次处在了十字关口,暗物质便是一个关键突破口。因此,可以这么说,揭开暗物质之谜将是继哥白尼的日心说、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论以及量子力学之后,人们认识自然规律的又一次重大飞跃。”国家天文台研究员秦波说。 对此,张新民又做了进一步的解释。 “对于宇宙中 4% 的物质,即所谓的通常物质,我们已经建立了一套非常完备的理论,即所谓标准模型,进行描述。但是标准模型并不能描述宇宙中暗物质的现象。这就表明,我们对于物质的基本组元、基本结构还有待进一步的深入研究。而暗物质是目前最明确的突破了标准模型的观测现象,了解暗物质的性质就可能带我们走进基本粒子更加深入细微的结构中,了解更加深刻、基本的物质构成的规律。在另一方面,了解暗物质的性质对于我们理解宇宙中像星系、星系团这样的大尺度的结果是如何在宇宙演化过程中形成也同样具有重要的意义。 暗物质以 220 千米 / 秒高速运动、与普通物质相互作用弱难以探测,捕捉它需“上天入地” 暗物质之所以“暗”,不仅是指它不发光,更重要的是它太难捉摸。 “每天可能有几万亿个暗物质以高速穿过你的身体,且未留下任何痕迹,让你完全感受不到。”张新民做了个比较, 56 式半自动步枪子弹出膛的速度是每秒 700 米,而这些暗物质粒子却是以每秒 220 千米的高速在运动,是前者的 300 倍。 通过上述引文可以看出,一种“全新粒子”的存在是确定无疑的。但还没有最终被证实这个存在,原因何在,就在一个“无”字上。 我所写的文章 ( http://bbs.sciencenet.cn/blog-632281-649832.html ) ,内容就是探讨这个“无”中的“存在”,而且不仅是“存在”,更是多层次的“存在”。 常规物质,有形的无限的宇宙层次,就隅于这无形的也是具无限层次的暗物质之中。 “每天可能有几万亿个暗物质以高速穿过你的身体,且未留下任何痕迹,让你完全感受不到” 的,可能不只是“穿过”,而且你也以同样的速度在同步运动着。有多少个宇宙层次,就有多少个层次的暗物质,运动速度远不只是一个 220 千米 / 秒,也就有无限个暗物质速度,我们人,也就会以无限个高速在运动着。 写此文的目的,一是阐述个人对宇宙的认识, “暗物质”就是宇宙“无”的无限层次的客观存在; 二是盼能有较多的科学家,重视中华文化的故纸堆,从中发掘出有用的东西。
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物理世界之“蛇图腾”
热度 12 Penrose 2013-2-10 19:25
物理世界之“蛇图腾”
初中物理课本扉页上的插图 蛇年到了,在成千上万关于蛇的拜年短信里,你是否还记得,在中学物理课本上,也曾有一张关于蛇的“图腾”? 一条巨蟒,咬住了自己的尾巴,代表了我们生活的物理世界。 这要从古埃及和古希腊传说中的一个神话动物——沃洛波罗斯( Ouroboros )说起。 沃洛波罗斯是一条咬着自己尾巴的神话巨蟒,象征着轮回和重生,即开始也是结束,永无止境。 古埃及《死亡之书》认为这条巨蟒是太阳神阿屯( Atum )的化身,它从混沌之水中靠自身孕育了蛇形的自己,而且每天都将在黎明重生。 古希腊人认为沃洛波罗斯是宇宙中第一个生灵,它是永生的,它不需要眼睛,因为除了它别无他物可见,它也不需要耳朵,因为除了它也无他声可听,它不需要呼吸,因为周围根本不存在空气,它也不需要吃喝和消化器官,因为没有任何东西能被它吃,所以它咬住了自己的尾巴,把自己“吃”下去的同时也重生了自己,如此不断循环往复。 沃洛波罗斯就是世界的永恒之魂。 在中国的神话故事里,虽然没有沃洛波罗斯这样的巨蟒,但也有开天辟地的盘古氏。关于盘古的传说,似乎和沃洛波罗斯巨蟒有着某种类似之处。上古时代的盘古从浑沌之中,挥巨斧开天辟地。用现代物理语言来说,就是宇宙起源于一片虚无中的“大爆炸”,从此有了时间和空间。 沃洛波罗斯( Ouroboros )想象图,由 Theodoros Pelecanos 绘制。 非常有趣的是,“大爆炸”之后形成的当今物理世界(我们的宇宙),就如同一条巨大的沃洛波罗斯蟒蛇。从科学的角度来说,当今宇宙的尺度在 10 27 米,被我们称为哈勃半径,组成宇宙的是各种星系和星系团以及它们之间的粒子辐射和暗能量,星系由亿万颗恒星及其环绕恒星运动的行星等天体组成,地球是一个极其普通的行星,它上面有山川河流海洋和空气,孕育了无数个生灵包括具有智慧的人类,组成生命的个体是细胞,构成各种物质的是分子和原子,原子的内部由原子核和核外电子组成,原子核又由质子和中子构成,质子和中子内部是夸克,万物无限分割的结果是我们的世界可以用有限种类的基本粒子及其相互作用来描述,而几乎所有的这些基本粒子则在宇宙诞生那一刻形成,并且宇宙的未来取决于其中含有的物质的平均密度。 于是,物理世界就从最小的微观尺度紧密联系上了最大的宇观尺度,如同一条沃洛波罗斯巨蟒,用硕大的脑袋咬住了细小的尾巴。 神话传说中的 沃洛波罗斯
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声波和宇宙的暗能量
zxafafa 2013-1-31 14:02
声波和宇宙暗能量.doc 作者,张新安(1963.1-),男,西安工程大学纺织与材料学院高级工程师,同济大学物理学博士毕业。 1.声波的暗能量 作者在软材料吸声理论模型的研究中发现;声波与软材料相互作用时,波动的空气粒子可以看成是一个压缩固体来处理。由此应用经典力学理论推导出与实际相吻合得吸声系数公式(见文献1,2)。 得到的声波压缩体的质量为 m=qcs/4f(1) 式中,q为空气密度,c为声速,s为声波与材料的作用面积。f为声波频率。 根据声波粒子速度与声波振幅的关系 v=jwY(2) 式中,v为粒子速度,j复数,w为角频率,Y为声波振幅。 将声波看成压缩体时其动能为 E=(m*v#2)/2(3) 式中,E为能量,#2代表给前面项平方。 将(1),(2)两式代入(3)式得 E=-f*(q*c*s*H#2*Y#2)/2(4) 式中,H=3.1415926 如果认为声波粒子的振幅正好等于空气粒子自由程,则上式中f后的各项可认为都是常数。 则(4)式与光量子能量方程在形式上完全一致。即声波也有能量随频率增加的现象。 但是,我们看到(4)式中有负号。即声波具有负能量。将能量表示成为E=F*d(即力F与粒子位移d的乘积). 则转换(4)式后有 p=-(f*c*H#2*Y#2/2d)Q(5) 则声波具有负压且其状态方程与宇宙负能量状态方程在形式上完全一致(文献3)。 设w=-f*c*H#2*Y/2d并考虑到空气粒子自由程Y=9.3*10#-8(m) 可求得w=-1.47*(10#-11)f/d 欲使上式数值大于1/3,则f/d要大于0.49*10#-11 材料的位移一般在1cm的范围内,此时则频率大于0.49*10#-13的任何频率都可能产生宇宙负能量。 2。宇宙声模型 由文献3知,宇宙中的正物质和暗物质只占27%的能量比例。而且他们不产生负能量。这就无法解释另外的73%的能量由何处而来。 文献3中给出了宇宙负能量的条件,即 w-1/3 根据上面的讨论,如果假设宇宙中存在类似于声波的物质波动,只要波速c,波幅Y,和媒质位移d满足下列条件 f*c*H#2*Y/2d1/3 则现有的物质即可产生负能量,其表现形式为量子式,且频率越高能量越大。 参考文献 1.张新安:振动吸声理论和声学设计,西安交通大学出版社,2007年9月,157-161 2.XinanZhang:Vibrationsoundabsorptiontheoryofflexiblematerials.Xi’anJiaotongUniversityPress.Jan.,2010,111-124 3.王永久,经典宇宙与量子宇宙,科学出版社,145-149 看全文请点击顶部附件。
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《不惑一梦》第九十八章
lao2004 2013-1-23 22:28
当依特吉眼光穿过会议室大门,凝望远方的天空时,在古岛白塔屿建造方舟的科学们,仿佛能感受到依特吉的祝福和期盼,一种对于美好梦想的希冀。 玛丽亚说:“依特吉科学家一定是想问咱们什么时候把方舟建成。有了方舟,就不用再建什么遮天蔽日伞了。” 詹梅丽说:“不仅如此,依特吉科学家一定是盼望着,有朝一日,咱们能够把地球建造成一个完完整整,十分安全的方舟。绝对是这样的。” 玛丽亚看着阿尔伯特依然静心面向大海沉思,似乎对于敕州总部会议心不在焉。 玛丽亚问阿尔伯特:“阿尔伯特科学家,世界如此危险,您却心定气闲,为何如此镇定?”阿尔伯特笑说:“我也很着急,为了方舟建造,不得不镇定。方舟为微妙之物,丝毫差错,必当前功尽弃,急不得了。”玛丽亚说:“看您如此表情,根本不像不得不镇定,是真镇定吧!难道已有什么妙方良策吗?”阿尔伯特说:“没有什么妙方良策。如算有,就是现在咱们全力以赴建造的方舟了。” 玛丽亚说:“方舟快要建成了,我敢保证,一定成功。”蓝妮妮说:“到时候,咱们第一个冲进去。”玛丽亚说:“近水楼台先得月,咱们先找个好住处,不再怕那高温,里面一定没有狂风暴雨,一切风平浪静。”詹梅丽说:“那么,说好了,你俩先进去,成为第一批土著,先当实验品,实验成功了,我们才进去。”玛丽亚说:“那时候,地球温度升到一百度,看您们不进来。”蓝妮妮说:“那时候,方舟早已爆了,怎能等到梅姊。”玛丽亚说:“也是,也是,梅姊就当成烤肉了。” 阿尔伯特和其他很多科学家面带微笑,听着三个逗哏取乐。三个逗够了,玛丽亚说:“阿尔伯特科学家,能告诉我们,您为何能如此平静吗?”玛丽亚和詹梅丽虽然外表乐着,内心其实很焦急,非常担忧这地球温度升高难以控制,她们看阿尔伯特似乎真的不担心,蓝妮妮看起来似乎也不担心。 阿尔伯特说:“我也很担心啊,不过,我们都在努力,努力克服困难,努力寻找希望,我们可以因为努力而使内心平静。”玛丽亚说:“天啊,这要多大的勇气,我难以做到,我都急疯了。”阿尔伯特说:“不必太多的勇气,内心存有一丝浩然正气,很容易就能做到。”玛丽亚说:“噢,那么,妮妮,您也有一丝浩然正气吗?我觉得您也很平静。不是吗?”蓝妮妮吸了一回气,试了试,感觉一下,说:“没有啊,一般的空气,带点咸味。”玛丽丽说:“妮妮,来劲了。”阿尔伯特说:“妮妮不一样。”玛丽亚说:“男女有别?”阿尔伯特说:“是的,男女应该有些差别?”玛丽亚说:“还真的,别开玩笑了。”阿尔伯特说:“不开玩笑,男女应该有些差别。男士,因正气而勇敢,因努力而平静;女士,因为天真、善良而勇敢、平静。” 阿尔伯特像在开玩笑,詹梅丽、玛丽亚反而着急了。詹梅丽问道:“阿尔伯特科学家,很多人在寻找新的星球,准备移民,以避灾难。目前,超级天镜已经搜寻了几万亿光年的宇宙,希望找到一个如地球这样的星球。阿尔伯特科学家,您说这方法能行吗?”蓝妮妮说:“当然不行了,别说几万亿光年的星球,就是一两百光年的星球,也来不急了,俺绝对等不及的。”玛丽亚说:“既如此,你们一个比一个安然,像神仙般,又是为何?” 詹梅丽道:“我也不安然,又能如何?我是盼有奇迹出现,但,如今,最重要,仍然是全力以赴保护地球安然。这次,真的砸锅卖铁也行,如能换回一个适宜居住的地球。”蓝妮妮笑道:“又来了,您去问问那‘阴鲨’,是否要来古岛月亮湾居住?”玛丽亚说:“别提那怪物,想起它,就窝心。”詹梅丽生气说:“小妮妮,别乱讲,它如来月亮湾,先找你算账。它绝对不会来的。”玛丽亚不怕,接口说:“‘阴鲨’如真有智能,可以向它请教请教,如何在没有空气、水和食物的星球生存?还能吃核弹,人如能像它一样,问题就解决了。”几个人说来说去,对于如何解决地球温度升高,都没有什么好方法。只能盼着把方舟造得尽可能大,多装进一些人,逃之夭夭。 “如果气候真的无法控制,咱们要如何办呢?像温水煮青蛙一样慢慢熟了,抑或瞬间被蒸烤?”詹梅丽问道。蓝妮妮说:“梅丽姊,不要吓人,好吗?”玛丽亚看着阿尔伯特不作声,愠愠说道:“现实就是这样,谁也不要假装镇静,更不能装傻,不拿出个办法,说不定,灾难就来了。”蓝妮妮说:“不管总部作什么决定,只要能解决问题,我一定支持。”詹梅丽说:“我也一样。”玛丽亚说:“他们如果再提出像狼群上天的馊主意,我才不管。” 蓝妮妮突然想起了凤翔翔,说:“什么时候,得请那个小女孩,能够锁定‘阴鲨’的凤翔翔来古岛玩玩,也认识、认识咱们的龙潜潜。”蓝妮妮开玩笑说道。蓝妮妮话引起大家的兴趣。 龙潜潜、史蒂芬、科本克里、唐克西姆,还有很多科学家,他们的想法与蓝妮妮一样,希望凤翔翔,这个脑海装得下整个太阳系的女孩到古岛一游。大家心里都在想着一件事,凤翔翔能够使“鸽梦”自由飞翔,是否也能使已经建成的小方舟飞起来,如行,那绝对又是一项壮举。 阿尔伯特坐于洁白岩石上,对着大海,任凭风浪吹拂他的乱发,观看大海波涛汹涌,悠然静思。听到蓝妮妮说要请凤翔翔来古岛,即对玛丽亚说:“玛丽亚科学家,什么时候,是应该请那个小女孩来古岛看看咱们的方舟。” 玛丽亚即刻给了凤翔翔一个信息。这时候,凤翔翔与科尔苡蒂、卓尔兄弟在一起,等待核心小会室决定建造遮天蔽日伞的事。她收到玛丽亚的信息,立即把视频投向古岛。 四人很礼貌向玛丽亚、詹梅丽、蓝妮妮、阿尔伯特等科学家问好。龙潜潜、唐克西姆、科本克里、史蒂芬、贝多弗、黛也冉皆与凤翔翔四人相互问候示意,一番热闹寒暄后,蓝妮妮说:“翔翔,小美人,什么时候来古岛,方舟快造好了,等着您。”凤翔翔说:“蓝姐姐好,等依爷爷事情好了,一定前往。”蓝妮妮说:“翔翔,这是潜潜,他正盼着与您一比高下。” 听到蓝妮妮如此说,凤翔翔与龙潜潜的视线第一次交织,两人同时向对方竖起大拇指。科尔苡蒂和凤翔翔很淑女向龙潜潜摆摆手,红头发的少年,她们很小就已闻名,这是第一次亲密接触。凤翔翔对蓝妮妮像蓝精灵的相貌,对龙潜潜红头发,尤其是额上无眉越显清秀俊逸,印象很好。互相熟悉后,视频转回大陆洲,转向凤翔翔和科尔苡蒂居住过的圆楼,也转向科学城堡。这些建筑,皆可能会因建造遮天蔽日伞而被拆除。 总部核心小会议的会议已经开始了,恶毒说:“依老啊,无论如何,咱们今天要有真章,再不采取行动,恐怕就晚了。” 上一章 下一章 第一章
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[转载]八个宇宙秘密,给你惊喜神奇
热度 3 Valentina 2013-1-2 09:27
1、生命中的一切好坏,都是我们过去现在行为、言语和思想的总和吸引来的。我们作用给世界的一切,无论善恶,都会反作用回来。这就是牛顿第三定律( 作用力与发作用力等大反向 )。   2、宇宙中万事万物的变化规律是: 因+缘=果 。因此,1所有事物都有三个层面: 果 ( 现象 )、 缘 (中介 )、 因 ( 本质 );2任何一个问题都有三种解决之道:解决果,解决缘,解决因。 解决果最快,但是暂时的;解决缘慢些,但长久;解决因最慢最不易最要智慧,但才能彻底。   3、忏悔是人类最能清洗心灵污垢的方法。同时也是消除慢性疾病、绝症与灾难的良方。   4、感恩与祝福是人类内心中最深沉、最能快速激发出正面情绪的一股源源不绝的能量!   5、宽恕是人类最能解脱自己内心与外在障碍的方法。   6、实现梦想的绝对神奇灵异的 四步法 :1向宇宙祈祷、2为一切众生祈祷我想要的美好、3观想众生与我都已实现、4观想与众生一起陶醉享受在已实现的美好中。 7、 人生最重要的四种基本能力:学习能力、思考能力、表达能力、行动能力。与知识文凭和头衔无关!(把自欺欺人的文凭和头衔立刻扔掉,就立刻快速成长!)。 而 凡 众生都有永恒的三大存在:困惑、需求、向往。所以,什么能力都不如拥有三大能力——解决众生困惑的能力、满足众生需求的能力、带领众生向往的能力,它是人一生的 魅力所在、 价值所在和财富所在!   8、传播这些秘密(真理和智慧),可引导人提升境界、进入实相,因此有五大利益:     A. 绝对得到收此信息的朋友的感恩和祝福。     B. 绝对迅速积累能量与福报,     C. 绝对加速自己心愿的实现。     D. 绝对轻松改变今天的运气和未来的命运。     E. 有助自己灵性的苏醒、领悟真理和增长智慧。
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[转载]《自发进化》节选(13)
罗非 2012-12-31 11:01
[转载]《自发进化》节选(13)
基本范式:故事的简史 考古学家和历史学家发现,全世界的文明曾经历过四种 基本范式 ,或者说,关于存在的一致性解释,它们是: 本真论 , 多神论 , 一神论 ,和 唯物论 。在每个阶段抵达其理解与影响的极限时,就会发生一次进化,从中兴起一个全新的阶段,它即驳斥了旧的范式,又以两种方式之一保留了其残余部分:要么整合进新的理解之中,要么作为孤立的不妥协成分。 每个版本的文明的特征和命运取决于人们怎样知觉其自身的存在与宇宙的关系。从文明的黎明开始,人们就把宇宙划分为两个极端的领域——物质界与非物质界。物质界代表物理的宇宙,它由物质 (matter) 构成。非物质界代表各种不可见的力量,古人们称之为精神 (spirit) ,而当代科学家称之为 能量场 。现代科学家们与古代神秘主义者们都同意非物质的力量极大地影响着我们人类的体验。我们的讨论将会把能量场和精神看做可以互换的名词。 塑造文明之各个阶段的四种基本范式定义了该文化与物质界和非物质界的关系。某些文化承认,精神界是控制地球上生命特征的最重要的因素;而另一些文化则强调物质界对于塑造宇宙来说是根本性的。而有些文明则相信这两界都是决定人生体验的因素。如果把西方文明的进化过程画成时间曲线,来测量人们所知觉到的社会与宇宙之间的关系,会给我们提供关于进化和人类之未来的惊人的启示。 我们将用下列图示来追踪一个文明的信仰,考察其所感知到的与精神界和物质界之间的关系。在 A 图中,两界被设定为分离的元素。图 B 则是一种更为现实主义的表达方式,其中各种信仰对物质界和精神界强调的程度被画成相互重叠的梯度,其范围在百分之百相信精神性第一位到百分之百相信物质现实第一位之间。水平中线代表某种百分之五十强调物质、百分之五十强调精神的平衡状态。 图 3-2. 图 A :精神 (Spirit) 代表非物质的精神界。物质 (Matter) 代表物质的物理界。图 B :在现实中,精神和物质是相互重叠的,从而产生一个介于 100% 精神 /0% 物质和 0% 精神 /100% 物质之间的连续体。 B 图中线附近的箭头代表时间前进的方向,我们将沿着它画出文明进化的轨迹。历史上从一种基本范式到下一种基本范式之间的交替是加速进行的,这显示人类是以一种呈指数递增的速度在进化。在一种觉察水平之内的轨迹则提供了一种更为深层的理解,正是它促使进化过程更为快速的地进入并通过下一个觉察水平。当我们把日期加在这个时间轴之上时,我们会看到,时间的确是跑得越来越快的。 所有的征象都表明,文明当前正处在进化到第五种基本范式的边缘。但在我们谈到这个之前,先来看看我们曾经走过的路吧。 本真论:让我与一切合一 本真论可能是最古老的宗教实践,据信它起源于新石器时代甚至旧石器时代的原始文化中,大约在公元前 8000 年前后。它建立在如下信仰的基础之上,即精神是宇宙性的,存在于万事万物之中——不论是生命还是非生命。由于本真论代表了一种基于物质界和精神界之间的某种完美平衡的文化,因此我们把它放到了图形的中线上。 图 3-3. 在本真论时期,被普遍接受的范式是精神与物质之间的内在平衡。 本真论 (Animism) 一词来源于 anima ,该词在拉丁语中的本意为“呼吸”或“灵魂” ( 代表生命的要素或根本。由此可见,这个词的根源意义是追寻生命的真正根本,故本文将其译为“本真论”。旧译“泛神论”或“万物有灵论”,前者带有西方宗教立场上的贬义,而后者则暗含世俗意义上的贬义。因此本文采译其拉丁原意——译者注 ) ,本真论是伊甸园式的精神体验,在那里,自我和环境之间没有区别。万事万物——雨滴、天空、岩石、树木、动物,当然,还有人——共有某种不可见的精神。而且,尽管自然的每一个部分都体验着某种单独的精神,但世界上所有的精神却都是某个整体的部分。 为了避免我们把伊甸园想象成犹太教 - 基督教的发明,神话学者约瑟夫·坎贝尔评论说,这个故事的某些版本对全人类各种文化而言是共通的。这个神话的共通性表明,各种文化都共同保存了某种原始的关于我们与一切存在相互连接的记忆。 本真论在有些地方仍然存在于本土居民当中。对澳大利亚土著居民来说,精神界是他们真正的现实。而看起来像是处在物质界当中的人生,被知觉为其实是某种类似白日梦的状态。这样,在此世界和彼世界之间的面纱其实是很薄的。对某些古人而言,时间本身并不真正存在,每一刻都只是另一个现在而已。 本真论对那些永恒问题提供了如下的回答: 1. 我们是怎么来的? 我们是大地母亲 ( 物质界 ) 和天空父亲 ( 精神界 ) 的子女。 2. 我们为什么存在? 为了照看这个大花园并在其中茁壮成长。 3. 我们既已如此,怎样充分利用它? 与自然相互平衡地生活。 本真论或许是人类自从伊甸园时代以来最接近在其对精神和物质两方面的看重上达成平衡的状态。在本真论范式期间,不可见的精神界与可见的物质界之间的和谐得到了广泛的接受。一切都与那同一个“一”是一体的。如果人生在本质上就是静态的循环,我们应该仍然身处“园”中,完全整合在我们的环境之中并且几乎不可区别,身上只遮着一片无花果树叶甚至更少。人们会像所有其他动物一样,生活在一个实际上等同于巨大的全球动物乐园的世界中。 但是,出于某种力量或者诱因,或许就是人类天生的好奇心,将我们的古老前辈送上了一条出离这充满田园色彩的乐园之路,从而让我们作为一个种族,在这个世界上可以观察、评价,并且变得博学多闻。被后世神学家们描述为我们从无罪的荣光中堕落或者我们与神的分离的这个改变,在现实中,它是一次智慧的提升;正是它推动了人类通过寻求了解与觉察实现进化之旅。 随着那一口智慧之果的品尝,大地震动,伊甸园式的统一体被撕裂,文明走上了一条体验精神与物质的两界分离之路。然而,一个明显的美中不足之处是:为了充当这个世界的观察者,我们的先辈不得不站在它的外边看进来。这种视角极大地改变了他们与自然之间的关系。突然之间,宇宙被分割成了 我 与 非我 。而且不知怎么一来,所有那些变成了 非我 的一部分的力量都必须得到安抚,以免 我 和 其他像我一样 的存在受到这些力量的迫害;而同样是这些力量, 我 和 我们 曾把它们视为共同处于平衡的和谐之中;也就是说,与万物为 一 。
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”意识的本质“之我小见
热度 1 supanyun 2012-12-27 11:32
”意识的本质“之我小见
世界的本源是物质,这我承认,但是这个世界会“物质”到何种程度?“物质”到最后就是“意识”!!! 我们知道“物极必反”,宇宙不会“一”。 下文,我将表述一下我的朋友的一些想法和我的对意识的小认识: 一·意识方程 “意识方程”,这是我的一位朋友提出的设想,他认为,意识也可以有方程来表述,就像爱因斯坦的“E=MC2”。大道至简, 物质有能量来量化,意识也可以由总的量来量化。但是,这个参照物和方程怎么来,我们无法得知,也想不到具体的实验突破 点和思考点。现在,还在纠结。。。 但我个人有点想法:我们知道, DNA的碱基序列组合形成了万物,我想,意识也可以量化和程序化,意识是由不同的“意识元”(意识的基本单位)来相互排列组合,随时随地的形成意识,可以存储,可以分解,可以合成。那么,“意识元”来之哪里呢??? 二·意识的来源 对于“意识”,百度一下,各种名人的和不知名的解释,多种多样,看了,大部分人是会更加糊涂的,呵呵呵。 小狗会唱歌,小鸟会飞翔,我们还会继续这样! Why ?! 很神奇啊,“望苍茫大地”“鱼翔浅底,万物霜天竞自由!” 宇宙的形成,来源于不知名的点的突破;太阳系的形成,来源于不知名的“力量”的运转。太阳的光芒照耀大地 ,才有了你我以及这万物! 是的,我想说,意识的来源是“ 太阳的光芒 ”!!! 地球的进化史,以及生命的进化史,我就不写了。 另外一个重点是,有一位牛人发现了宇宙运转的一点规律: Rudolf Clausius 提出的“熵”!!! 这是一个伟大的很牛的总结,适合于万物的发生和发展。 “意识”如果加入“熵”的概念,将会非常合理,再加入“ 太阳的光芒 ” ,就更加的有丰度。 (1)我们围着地球“活东活西”,地球围着太阳转来转去,这些都是基础。太阳给了地球最基本的“力”———也就是物质基础,能够使得其合理存在,然后有了“光”,这可不得了啊!!! “光”带来了“意识”,并且“意识”是由“光”组成的。我们的地球一直在接受太阳的“意识”,并且加以“组合”,形成了非常丰富的意识世界! 意识在物质之间来回的转化和组合,以及不断地重回本源,我们一代又一代,历史不断进展,万物竞自由!实际,光就是“意识元”!!! (2) 那么,“熵”的存在以及“熵的趋势”是形成生命体发展的原动力,符合最基本的宇宙发展方向。意识的“熵”,则是我们存在和走下去的最根本的本质的驱动力!! 呵呵呵,先写这么多吧,有点累。。。。。(未完待续) 意识元
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浪漫游天歌:心中天(Heaven in my heart)
warlong 2012-12-25 02:11
浪漫游天歌:心中天(Heaven in my heart)
心中天双语版(Heaven in my heart) 据《月中天》歌曲改写 请下载,用酷歌播放,打开歌词聆听: http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c501014d2y.html 金煌冠 凤羽扇 玲珑匣开珍珠灿 螭龙送我上九天 无穷虚廓 似雾非雾 似烟非烟 明月诗 律如幻 清风细细逐莺鸾 深空粼粼鱼儿玩 蹇舟相会 星光溅落瑶池恋 欲绵绵 玉指抚超弦 心涟涟 曲波浮千莲 时空两忘断 化作光飞翔 光飞翔 无牵绊 梦看镜中天 英文版 Heaven in my heart Thecrownis on my head Aphoenix-fan is inhand The jewelbox open the pearls brilliantly A golden dragon carry me to empyrean Oh! Infinite empty sky Look like the fog also likethe cloud Bright moon shining the poem which tune is so occult Goddess ride phoenix flying in the soft wind Stars like as fish playing in the clear space Ah! I take a boat to meet each other Stars splash intoyour blue eyes I fall in the lake of love by gravitation Entangle ourself continually Yousfingers play super-strings My heart ripple smiles Curvature-waves float many lotuses All space-time be forgot I am winding on the light Ah! On the light What freely it is My dream hasthawed inthecosmos 注:郑中据《月中天》歌词改写。原歌为电视剧《香粉传奇》的片尾曲,表达的是爱情的朦胧之美和缠绵之美。殷馨梓演唱,陈涛作词,王备作曲。博主曾多次聆听此曲,在未知其词之前,屡次听成佛教音乐,旋律间有种十分纯净、空灵、飘逸的意境,故改写成一首“浪漫游天歌”,第一阕写天象奇观和游入九天,第二阕写星空景色和神仙情缘,第三阕将物理(超弦论、相对论)艺术化,进入一种超脱感、自由感、沉醉感,表达出“宇宙即我心,我心即宇宙”“化光涅槃,天人合一”的澄明圆融之境。 《月中天》原歌词 绿纱裙 白羽扇 珍珠帘开明月满 长驱赤火入珠帘 无穷大漠 似雾非雾 似烟非烟 静夜思 驱不散 风声细碎烛影乱 相思浓时心转淡 一天青辉 浮光照入水晶链 意绵绵 心有相思弦 指纤纤 衷曲复牵连 从来良宵短 只恨青丝长 青丝长 多牵伴 坐看月中天
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大侃终极问题:关于量子真空、道具进化、天统理论、神经宇宙等
热度 1 warlong 2012-12-21 03:16
《末日大侃终极问题》 关于量子真空、道具进化、天统理论、神经宇宙及其它 Discuss the ultimate problem of universe on doomsday : About the quantum-vacuum, evolution of physical toy, theory of everything, neural cosmos and others 郑 中( Geongs Zhern ) 2012.12.21 【题记】据说快世界末日了,那就随便侃下终极问题,但敲到凌晨,山没崩,地没裂,地球也没掉。宗教预言的世界末日是指人类因灾害或大战而毁灭,虽然这在几万年后是可能的,未来几千年内采用替代资源、文明改良、科技创新,还基本可凑合混日子。也许人们对预言的好奇心超过了日常理性,那些是对生活不满、命运不公、心怀恶意、甚至报复心理的人们想借此恶作剧煽风点火,希望不久末日来临,善恶一起完蛋。有些宗教含有些诅咒和隐晦的怨愤,历史上的基督教有时也难免如此。 丹马斯预言、甚至借《易经》来忽悠,就像中国历史上那些隐藏阴谋或迷信的各式纬书,都是吃饱了撑着的一丘之貉。科学的预言必须对天地人大系统进行全面深入分析,建立合理的数学模型,采用超级计算机模拟,这是预测未来学的使命。但历史客观地讲,没有一切是永恒的,人类或许是个过客,至于未来能否出现新人、超人、克隆人、兽人、生物机器人、芯片人、外星人,谁都说不清。全球气候变化、行星地球演化劫波、自然生态环境变化等因素与人类的生存状况息息相关,而人类社会内部的经济、政治、法律、阶级、种族、人性等错综纠缠,人类何时退出地球舞台,真不好轻谈。 但物理学家所谓的世界末日,多指宇宙的终结。本文只侃些有关真真空、量子、额外维、弦论、 M 论、膜宇宙、克莱因瓶、非欧空间、时空、宇宙、多元宇宙、大爆炸前、纯真理、不完备性、神经元、精神物理等问题。既然是侃,就别怕侃错,只求侃得痛快,最好侃出点新趣味,侃出更多问题。 版权所有,禁止转载,违者必究 。这里仅贴出部分草稿章节见: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=289142do=blogid=644813 目 录 第一章 量子真空 ... 2 什么叫真的真的虚空? ... 2 H 2 O 泡水或水泡 H 2 O ? ... 3 量子如此奇怪变态 ... 4 量子泡或是学术泡? ... 5 量子纠缠与超光速1 . 6 量子可单身静止吗? ... 7 第二章 永恒混沌 ... 7 玄幻的微观界 ... 7 混沌的量子场 ... 8 能量的几种相态 ... 8 质量起源于量子纠缠? ... 8 经典稳定是局域幻觉? ... 9 第二章 道具演化 ... 10 粒子标准模型 ... 10 视界中的隐卷维 ... 10 碰 P ,赏 S ,玩 M .. 11 美丽的 D 膜 ... 12 玄奥的黑 P 膜 ... 13 第三章 新奇世界 ... 14 弦/ 膜气宇宙学出场了 ... 14 绚丽多彩的膜宇宙 ... 15 膜碰撞的轮回火宇宙 ... 16 无边界的克莱因瓶 ... 17 胡侃四维K 型膜宇宙 ... 18 K 型膜宇宙稳定吗? . 19 步入共形的舞池1 . 19 第四章 追问玄珠 ... 20 上帝先煮水还是先淘米? ... 20 大爆炸之前怎样?1 . 20 宇宙时空的非欧几何性 ... 21 无中生有,真空下蛋? ... 21 第五章 全息流形 ... 22 真空流形的拓朴缺陷 ... 22 熵增,序增,全息守恒1 . 23 Λ ,暗能量,暗流和膨胀 ... 23 混沌膨胀的真 空流形1 . 23 表里对应与全息原理 ... 23 第六章 一真法界 ... 24 没有光就没有时间 ... 24 宇宙空间原本是几维? ... 25 一元宇宙还是多元宇宙?1 . 26 登入纯粹理性的圣殿 ... 27 哥粉碎了大一统野心? ... 28 第七章 人脑宇宙 ... 29 神经元的网海1 . 29 意识的 起源1 . 31 人脑宇宙之谜1 . 32 模拟人脑思维1 . 34 读取意识流信息1 . 36 第八章 天人和谐 ... 38 量子与精神物理学1 . 38 神经网络的宇宙结构 ... 39 宇宙膨胀与大脑成长1 . 40 向全息人脑进化1 . 41 人类和宇宙的终结1 . 41 什么叫真的真的虚空? 《道德经》曰 :“道冲而用之,或不盈。渊兮,似万物之宗;湛兮,似或存。吾不知谁之子,象帝之先。”“窈兮冥兮,其中有精;其精甚真,其中有信。”“独立而不改,周行而不殆,可以为天下母。” 东汉《淮南子》曰 :“道始于虚 霩 ,虚 霩 生宇宙,宇宙生气,气有涯垠。 ” 《华严经》 曰:“世界之初,先成虚空,再成无色界,次成色界,再次成欲界。” 《真空赋》曰: “正而静,偏而动;零点能,自然生。” 真真空或许是物理学中最玄乎的概念。真空已够玄乎了,中国物理学者们却翻译出一个让丈二和尚摸不着脑门的、让外行莫名其妙的饶舌术语“真真空”,于是我不得不常将其简称为真空,而将伪真空简称为伪空。物理学家所分出的真真空、伪真空和过渡真空(元空),根据的是宇宙空间内的能量密度。 2011 年春,我在 《真空赋》中写道 :“有基态空、有激发空,有低维空、有高维空,有点内空、有点外空,有正真空、有反真空,有恒真空、有变真空,有开真空、有闭真空,有膨胀空、有紧缩空,有真真空、有伪真空。若以参量细分,空类千万 。”真空以及有关的以太,最初从古希腊以来就有哲学家谈论了,但普遍认为自然害怕真空;古中国佛家也谈真空妙有,而道家常说元气、虚空、虚廓。 佛家所谓的空,是指超出一切色相意识蒙蔽羁绊的精神境界(目空一切,也佛的宇宙观)。南朝陈徐陵《长干寺众食碑》:“自非道登正觉,安住于大般涅盘;行在真空,深入于无为般若。”唐惠能《坛经·般若品》:“念念说空,不识真空。”《法苑珠林》曰:“本体即空,四大皆空,真空妙有,空有不二”。朱子语类》卷一二六:“释氏见得高底尽高,或问他何故只说空,曰:说玄空又说真空。玄空便是空无物,真空却是有物。”清王夫之《张子正蒙注·太和》:“但见来无所从,去无所归,遂谓性本真空,天地皆缘幻立。”但哲学上的“真空”不同于物理真空,而世界上许多哲学家谬解真空,固步自封,跟不上自然科学前进的步伐,难怪霍金说“哲学已死!” 真空的复活,是西方近代的量子力学开始的;德西特研究了爱因斯坦场方程,发明了 dS 真空(点外真空)、 Ads 真空(点内真空);而龙树菩萨曾从哲学上侃了十八空;而有些弦论家更玄,侃了 10 的百多次方种真空,比全宇宙的粒子数都还更多了。 --- 物理学家的谈玄论道,更空得厉害,或许真空了来忽悠。 我们需要反思对真真空的定义简况。工业技术上的真空是某特定空间内部气体物质几乎被排出的那种空间状态。一般物理学上的真空是一种不存在任何物质的空间,真空中声音不可传递,而电磁波可传播。但量子论中真空最深刻。 真空的性质,空可“空”,非真“空”。 1 )噪动性,真空中粒子不停地以虚粒子、虚反粒子对的形式凭空产生、互相湮灭,而总能保持不变。 2 )真空若自发破缺,就存在极性,虽局部可变得不对称,但整体上保持对称性。 3 )真空的局部具备了整体的特征,正如 0 与 1 之间的实数具备有任何整个坐标轴上实数特征。后面两点表名真空具有全息性。 关于真空的近代认识不再是哲学思辨,可通过实验来检验。如氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩,实验上已高精度证实了真空极化的效应;高能正负电子对撞湮没为高能光子,反之高能光子可使真空激发出大量的粒子,也是明证。对于真空的认识尚属初级探索阶段,物理学家还在探索真空自发破缺、真空相变等问题。 《真空赋》曰: “钓长鲸于星海兮,戏苍龙于天渊。惊潜蛟之狂战兮,凿易汰而膨胀。收四维于玄珠兮,融万物而和光。视亿古为刹那兮,觉真空而妙香。” H 2 O 泡水还是水泡 H 2 O ? 现在我们探讨归结为一个奇怪的问题: “ 量子是用真空来定义还是真空用量子来定义 ?! ” 这涉及到物理哲学观问题,许多学者至今并没搞清楚,糊里糊涂地使用着,但追求宇宙终极的思想者绝对不会停留于此。其实作个等价转换,这相当于问: “ 自然数是用实数来定义还是实数用自然数来定义? ” 这下显然几乎大家都会承认是实数用自然数来定义。但若问到量子和真空问题就吱唔犹豫了。其实,这取决于你是坚持 分离性原理和连续统原理谁更优先 ? 从纯粹哲学上来讨论该问题,似乎永不休止,但物理学是一门实验性科学,会用 “ 实践可验谓之真 ” 来判断谁是谁非?真空妙有太玄乎了,量子似乎更有些实验证据。在此,我们还是冷静地深入思考吧,就会万象洞明。如果探测量子内部(比如量子对碰使其撞碎)需要翻越极高的能量壁垒,加之技术上难度太高,对于人类来说几乎是永远绝望的不可能事情,那么我们就只能接受这种实验性定义:量子就是组成宇宙的不可再分的最基本物质微元。但人的理性思维仍推测,量子不是一个绝对致密的质点,而是一个 像旋转的气泡一样游动于水中 ,但量子内外的真空肯定物理性质不一样,只要深思该问题就必然要先 如何定义真空 ,思考量子离不开思考真空;真空不能再用量子来定义,如果定义为更微小的 “ 炁子 ” 或 “ 粒子 ” ,那么就显得玄学了些。 但如果摈弃传统真空(连续统)概念,而完全用离散性的量子来定义连续性的真空,正如用自然数定义实数一样,那么真空物理学就显得更好办了,可有许多现成的数学几何学理论(如拓朴学、纯量场论、拓朴几何等)来探讨处理了。总之,从东方直觉上说,我更偏爱用真空来定义量子,但这涉及不可知的妙有真空,显得玄乎;而从西方理性上说,个人认为用量子乃定义真空,避免了量子内真空问题,宇宙伪真空、真真空也容易定义了,故更便利、更可验性!可见,分离性原理优先于连续性原理,虽然真真空可能是由尚未观测到、甚至未推测到的更基本微粒 --- 炁子 ( qiton ) --- 组成的,但物理实验性阻止了我们哲学上的好奇或猜测,否则物理学就可能蜕变为玄学的风险。 如果将真真空定义为比伪真空在能态上更次级的真空,那么我们的宇宙就无需从绝对虚无的真空中诞生出来,宇宙背景仍然是非欧空间。但这可能导致认为宇宙无限大,甚至推测存在母宇宙、多元宇宙。然而,这种推测是可从数学上避免的,正如一个平面上做减速运动的钢球,虽然理论上它会沿着一个无限多的距离系列不断运动下去,但这并 不等于会沿着一个无限的时间序列永远运动下去 ;在物理上,钢球必然会停止在某一极限距离处。与此类似,宇宙各级(各种激发态)视真空能(不包含可能的内能)的递减序列曲线不会完全精确地交于绝对零点,正负(实虚)能量中和后,有个正的能量残值。至于宇宙会不会永恒膨胀撕裂的问题,物理学家已有大致定论,取决于宇宙平均能量密度是否大于临界值,这是开宇宙的结果。虽然如此,但我认为这种结论仍然是一种可能,因为如果宇宙减速因子(引力作用)随之增加,就可得出另外的结论。 我们如何定义和区别 量子内空、量子外空与宇宙伪空、宇宙真空 等(为了防止字义混淆,去掉了 “ 空 ” 字前的一个 “ 真 ” 字)?注意,对于一元论宇宙学家而言, “ 宇宙外真空 ” 是自我悖谬的伪概念 ,因此只有 “ 宇宙内空间 ” 的说法。只要思考宇宙外真空问题,必然导致多元宇宙论,除非你认为只有我们这个宇宙会显得很孤独,但孤独是人的感觉,孤独可能就是现实,一旦你爱上这种疯狂幻想,就可能最终幻想出超级量子宇宙超级大爆炸,无穷无尽, My God ! 量子如此奇怪变态 经 典物理学理论中,能量可连续取值。但在 19 世纪后期,科学家们发现很多物理现象无法用此理论解释。 1900 年 12 月 14 日 ,德国物理学家普朗克( M.Planck , 1858 - 1947 )提出:像原子作为一切物质的构成单元一 样,“能量子”(量子)是能量的最小单元,原子吸收或发射能量是一份一份地进行的。这一天被后世称作量子论诞生日。后来爱因斯坦继而提出“光量子”(光子)的概念。 量子是什么?能量量子化,质量量子化,空间量子化,体积量子化,时间量子化,角动量量子化,自旋量子数 ( 而电子还有主量子数、磁量子数等 ) ,以及同位旋量子化,奇异量子化,最后宇宙万象都量子化。。。 OUT 了耶,糊涂了耶,你想的哪种量子化?你能想象哪种量子?玩起量子的魔法,许多难题就往往迎刃而解。但量子到底是什么形态?综合那各类量子化一想,量子还真奇怪。类比水中各种气泡,像环形水泡就是比较稳定的,你见过海豚鼻孔吹出的环泡吗?各种几何形态的真空泡的稳定性推测也应可能是不一样的,这与附近的真空流场环境、量子泡本身的大小等有关。这个问题太难,但量子或许有多种,各种内禀性组合,是否可分类?物理学家们没回答,大致只能根据量子自旋方向分出个上下(正负、顺逆),宇宙空间是三维的,为什么量子自旋方向不能分出上下左右前后六种方向?其实,这是空间对称性自发破缺所致。 量子有一定的自旋,由其组成的粒子复合粒子也带有自旋,其自旋可相加而得,如质子的自旋可从夸克自旋得到。根据第一性原理推导出亚原子粒子的自旋是比较困难的,尽管我们知道质子是自旋为 1/2 的粒子,但原子核自旋的问题仍是一个活跃的研究领域。而原子、分子的自旋是原子、分子中的未成对电子自旋之和,未成对电子的自旋导致它们的顺磁性。现实观测表明,其实一切星体都在自旋,地球、月亮、太阳、银河系,那么星系团、星系洋、乃至整个宇宙仍在自旋吗?这种宏观天体的自旋与量子自旋有关系吗?其实,运动是相对的,自旋也是相对的。但也要注意到,自然界中许多中宏观事物都没有自旋,自旋有正负,可以相互中和,宇宙或许根本没有自旋,或许太初量子有自旋? 其 中,奇异量子数更有趣,上个世纪四十年代研究人员在宇宙线和大型加速器实验中发现了一批具有奇异难解释的粒子,即产生快、衰变慢,总是协同产生而非协同衰变。为此提出了盖尔曼一西岛法则,奇异数方案指出:不同的粒子具有不同的奇异数 S 。指定 K 介子 S=l , n 超子的 s= - 1 , u 超子的 s= - 2 , SZ 超子的 S= - 3 ;光子、 n 介子和核子的 S=0 ;轻子没有奇异数;反粒子与相应粒子的奇异数符号相反。盖尔曼证明了 强相互作用中和电磁相互作用中的奇异数都保持守恒,而弱相互作用中的奇异数不守恒 。奇异数方案为介子、核子和超子的分类提供了一个重要规则,不仅成功解释了奇异粒子行为,而且预言了一些后来证实的新奇异粒子的存在。 1961 年在奇异数守恒定律的基础上,盖尔曼进而提出了 SU3 对称性。不久,盖尔曼和以色列物理学家内曼 ( Neemann ) 分别独立提出了“八重态”分类法,它的得名于每 8 个粒子能填人 SU3 群的 8 维表示中。他们假设, 8 个质量最小的重子 ( 质子、中子及其激发态 ):2 个核子, 3 个乏超子, 2 个三超子及 1 个 n 超子,构成一个超多重态,如此排出他的 粒子八卦图 ,这 8 个粒子分处各个顶点,自旋都是 1 /2 ,宇称均为正值,质量相近,但电荷、同位旋、奇异数皆不同。此图如此井然有序的,排布有规律: 从左上向右下,同一直线上的粒子电荷数相同;沿水平向右,同一直线上粒子的奇异数 ( 或超荷 ) 相同 。盖尔曼读到释迎牟尼的话语“兄弟们,世间有解脱苦难的真谛,即八正道”,于是名之为 八正道 。 1964 年,盖尔曼在坂田模型和“八正道”基础上,进而提出了更复杂的模型。他认为强子并不是最基本的粒子,而是由更小的粒子组成。认为 SU(3 基本表示的三重态应为 3 种夸克,而夸克都是两两成对或三三成群,永不可单独被观测,三夸克靠交换胶子结合在一起(但我不知道三夸克如何吃胶子、传胶子,夸克都喜欢胶子、但有很谦让,所以很强力很团结)。随着 6 种夸克及其味道都相继为实验所证实,夸克模型正式诞生了。 1964 年盖尔曼在给组成强子的 3 种基本粒子取名字时,日思夜想,伤透脑筋,后来在休息时,他随手翻到詹姆斯·乔伊斯长篇小说中,发现了有这样一段诗句 : 夸克,夸克,夸克 三五海鸟脖子伸直 一起冲着绅士马克 除了三声‘夸克’ 马克一无所得 除了冀求的目标 全部都归马克 幽默在哪里?马克在德语里却是货币的发音,夸克需求的食物,冲着一个绅士叫唤,需求的是食物,而这种食物需要金钱卖,而金钱是一种流行世界的东西;盖尔曼明白了,哦!三声夸克 - 马克( - 食物 - 金钱 - 食物) - 能量,原来所想的粒子是三个夸克!盖尔曼确实位有艺术气质的大物理学家,他有句名言:“在我们的工作中,我们总是处于进退两难的窘境之中 ; 我们可能会不够抽象,并错失了重要的物理学;我们也可能过于抽象,结果把我们模型中假想的目标变成了吞噬我们的真实的怪物。” 量子泡可能是学术泡? 但是,量子是一个质点,还是一个空泡呢?量子泡的质量或能量怎样起源的?如果量子确实是个真空泡,那么泡内真空就应蕴含着一定真空能。其实,量子很可能像 小黑洞,将会以“霍金辐射”的形式蒸发消逝。甚至我们就所居住的整个宇宙就是一个大的量子泡,一个大的黑洞。 许多著名物理学家认为,如惠勒等学者所宠爱的,量子就是一个太清(真空)中的一个泡,整个宇宙万物都是一群漫天飞舞、胡乱碰撞组合的气泡(但群众像儿童一样的笑了)。希格斯也吸取了惠勒的量子旋泡概念,认为存在一种遍布于宇宙的量子场 --- 希格斯场( Higgs field ),量子是游动在真空中的泡,基本粒子的质量起源于希格斯机制:希格斯场自发对称性破缺,引起 场量子化激发 ,通过场量子相互作用而将产生质量。 John Ellis et al.(2009) 认为在 D 膜的时空泡沫模型中,对暗能量的贡献取决于 D 膜速度和 D 粒子缺陷的密度 ,后者也可降低光子速度(随能量线性降低),它与光速普适的天体物理学探测器建立起一种现象学联系。而当代测得的宇宙学暗能量密度可能与从 AGNs 附近传播来的能量光子的视延迟( apparent retardation )有关。然而,这种“ D 泡现象 ”( D-foam phenomenology )的初场可因宇宙各时期的 D 粒子密度变化而变复杂。红移 z ∼ 1-a “ D 虚空”中 D 粒子的约化密度 --- 可降低暗能量,而抑制真空折射率,因此可能符合 AGN 测量,从 GRB 090510 传来的能量光子看来具有较小的延迟,如费米卫星所测。 虽然物理学界有人开始研究了 D 泡(不是灯泡,是 D 膜泡),如果假设 “ 有些 ” (暗含量子不发生超距纠缠作用)量子的表观振动能量趋近零或为零,即几乎一点不振动,处于静止状态(暗含存在零速量子,谁见过?),那么静态量子的质量(静质量或视质量)也是很大的。物理学常将质量定义为物体运动的难易程度的度量,虽然这种定义带有马赫味道,也是相对论性的定义。 如果量子质量定位为分布在普朗克单位空间内(残留有牛顿经典力学味道),则容易导致奇性问题;但如果量子质量定义为潜藏在量子泡中的内能,那么就可避免奇性问题,但这种定义是 冒着玄学风险而牺牲可测性为代价 的。进入量子能量势垒大得难以探测量子内部,故用量子泡中的内能来定义量子质量就显得不具有实验性,量子泡这个定义具有神秘的 先验性 。既然测量量子存在不确定性,那么量子始终对我们来说就是模糊的,更不能谈起内部物理性和组成! 现在我再问“ H 2 O 泡水还是水泡 H 2 O ?”,噢!你恍然大悟。因此,量子泡这个概念仍可能是个学术泡沫。 量子可单身静止吗? 如果这种量子内能对外真空不发生作用(如引力效应,即时空弯曲),就无任何力阻碍,要么保持静止,要么光速运动,这种量子就是玻色子类(如光子、引力子),但别忘了速度是个 局域物理量 。外静内动的量子是神秘的、难以理解的,是不符合相对论思想的。而每一个这样的量子就是一个自闭合的小宇宙,与我们大宇宙也无关,因为它不与我们的宇宙发生任何作用,我们也不可能观测到。 静态量子是个很强的假设,只要深入思考就会感到不可思议。我相信宇宙中最多只有一个静态量子,但难以证实,那就是太初的宇宙量子,但它刹那间就消逝,你说它存在还是不存在?它非常短暂的存在过,就几乎等于说它不存在!太初的宇宙量子只能是自相纠缠。 所以,宇宙中的量子都是或多或少与外部真空量子发生着相互作用,量子运动正如自旋都是内禀性,绝对静止的量子都是不存在的。因为超距纠缠作用,单个的量子也是探测不到的;宇宙是一片超弦之网海,一切量子荡漾其中,难脱纠缠。量子可以不具有静质量,但必须以宇宙极限速度运动,即 沿各个量子化方向以不同的几率波的形式传播 (注意,这里不再说经典粒子式的单向运动),如此保证了宇宙空间内各点同律、整体均匀性、各向同性以及全息性。 比天堂不足,比量子有余 如果你一头撞碎质子(开玩笑),或许可见到三三两两的夸克小组在疯狂追逐,但快如黑风鬼影。我们知道在标准模型中, 夸克是唯一一种能受四种基本自然力的基本粒子,也是已知唯一的一种非整数电荷的粒子 ;而轻子不参与强力作用;而玻色子不参与弱力作用。夸克是宇宙中非常。到了夸克、轻子和玻色子这一级,物理学家们至今没法细分了(夸克与轻子属于费米子族,与玻色子族共同组建宇宙、表演万象),或许这三类都是不同数量的正负量子的模糊合影,但谁也辨不清这三类脸谱各自表情细节。 如果你使劲“如来神工”,或许恍惚梦到量子幽灵,在一片忽生忽灭冥波上,起伏着奇形怪状的流形,这是个梦魇的世界,彷佛到处一片烦躁欲狂的噪音,但如果你听觉足够灵敏,比如用计算机将其滤波加强,或许听到一种奇妙的音乐?类似大爆炸的? 上帝是男的还是女的?是丑恶的还是惊艳的?是可怕的还是羞涩的。她始终深藏着确定性的、经典性的真实,或许朦胧性才是她的魅力所在。人类如果彻底搞清楚了一切,那岂不是可能统治宇宙了?普朗克说量子的寿命就 10 -43 秒,我们可想象它何等变化多端!或许她本身资金并不丰厚,她需要快节奏对能量进行借贷还贷,才可以尽量小的降低借贷成本(负能量)、加速现金(正能量)流转。上帝真是个精明的资本家!本钱不多,但却是个善玩“空手道的乱掷骷子的”顽童。 人啊,比 天堂不足,比量子有余,得了,我至少身上还有个 33 亿个量子(按 71kg 除以普朗克质量),够花了一辈子了,死后至少可在宇宙中每 3 个星系中随便赠送一个。脑科学家采用立体测量法来估算人脑神经元数量约为 1000 亿个(人脑平均质量 1300g ,先选出具有一定代表性的大脑切片,数出切片中的神经元数目,然后推测出人脑神经元总数),果真如此,那么光是人脑神经元就可给宇宙每个星系赠送一个,难道是前人高估了人脑神经元,估算方法出了问题?大脑切片不具代表性还是神经元计数错误? 《金刚经》曰“ 一切有为法,如梦幻泡影;如露亦如电,应作如是观 ”。但正因为有全息原理的存在,所以智慧生命才可以从刹那觉悟永恒,从一点窥悉世界。若能直观本体,顿悟真谛,此生即是永恒,此心即是宇宙。 质量起源于量子纠缠? 希格斯认为存在一种遍布于宇宙的量子场 --- 希格斯场( Higgs field ),量子是游动在真空中的泡,基本粒子的质量起源于希格斯机制:希格斯场自发对称性破缺,引起 场量子化激发 ,通过场量子相互作用而将产生质量。但我想这可能是通过场量子的纠缠作用(即真空涡旋或超弦纠缠作用)而使得规范玻色子和费米子具有质量。希格斯质量起源假说,有些类似于将量子粒子的质量定义为量子泡在真空场中运动的难易程度。因为该学说简明地解释了粒子质量起源,吸引了众多物理学者。据说 2012 年 7 月 2 日,美国能源部费米国家加速器实验室就已宣布,该实验室最新数据 接近证明 这种自旋为零的希格斯玻色子的存在。 在宇宙太初,温度特高,希格斯场未呈现对称性(超对称性?),宇宙能量分布几乎绝对均匀。随宇宙大爆炸,宇宙温度降低,继而发生几次整体相变(对称性破缺)导致宇宙千变万化。而最后一次相变将弱力与电磁力分离开,弱作用距离极短,而电磁作用距离几乎无穷远,现在物理学者已有能力做出达到这相变所需条件的实验,但将电核作用力分离为电弱力与强力所需条件,目前仍远不可及,但一般认为静质量起源于希格斯场这种理念是研究强力的关键。 当然,大统一理论假设有很多种不同强度的希格斯场,而最小标准模型 ( minimal standard model ) 只假定有一个希格斯场。当宇宙温度低于大统一温度,希格斯场开始起作用。一般认为暗能量在导致宇宙在加速膨胀,有人认为它也来自希格斯场的真空能。 原子物理学发现电子的自旋量子数与原子质量数、原子序数之间存在一定关系,那么我想真空中量子的自旋数与量子本身的质量是否存在某种某种关系?但从直觉上许多人搞不懂为何光子静质量为 0 、电荷为 0 却具有 1 自旋、能量、动量、角动量和宇宙极限速度?我们知道光子的相对论性质量的上限大致是 M = HV/C 2 ,但经典电磁理论的基本假设之一光子静质量为零,这种假设很拗口,不如说 光子没有静质量 ,以免和光子总以光速运动相矛盾;但有些科学家认为光子可能有静止质量,如果实验最终检测到,那么经典理论将发生改变。有些学者认为光子是由一对特殊的费米子(正电子和负电子)组成的,因为电子碰撞实验证明。 经典稳定是个局域幻觉? 《华严经》曰: “娑婆世界一劫,如莲花世界里一刹那;莲花世界一刹那,如娑婆世界一大劫。” 如果量子忽生忽灭,极其不稳定,那怎么解释我们及其地球、山河如此稳定?至少说它不会像肥皂泡那样一会儿就消失,其实很好应对这种诘问。我们所感受的宏观时间,被宏观环境放大了(膨胀拉长)。我们总是习惯拿运动、生命周期与我们周围世界中可感知的那些事物来比较,这种自家圈子比自己而得出的观点,难免坐井论天。原因不外乎有三: 1 )观测时段太短。我们感觉几千年很长,但相对于宇宙时间就是一瞬,而我们一生就是这一瞬的一瞬,所以人们多天真地认为恒星是不动的。 2 )遥远距离缩小主观感觉。恒星、星系在作高速运动状况,但因为距离我们太远太远,我们肉眼感觉恒星很小,乃至隐藏不见,于是感觉天星不动。 3 )相对论原理。当运动系里的人以接近光速运行时,静系看动系里的人的每一个动作都是非常缓慢的;同样,天上的智慧生命如果能观测到我们,据相对性原理,那么天上动系观测我们地球静系里的人的动作同样是非常缓慢!时钟变慢并不是指动系上的时钟真变慢,只是客观测量到的时间变长。 所以,天上一秒,地上亿年。人类根据所处的狭小时空环境(太阳系、地月系),所论的时间尺度与天上星系时间尺度差很多数量级,所以感觉到时间缓慢流逝,所以感觉万物稳定,但从整个宇宙来说,这是一种 来自客观观测的主观幻觉 !如果我们从步行的人,联想到飞速公转的地球、高速运动的太阳系、飞速的银河系、星系团、星系洋、乃至一百多一年来一直光速膨胀的宇宙,就会感到人存在的渺小性,所认为的漫长人类历史的短暂性。 看来,人类仰天一比,没法比,很自卑,人生短暂得几乎可笑。比上不足,比下总会有余吧。朝微观世界一看,深入到微观原子、量子世界。。。那么就会感到虚空占据着世界,钻过云雾缭绕的电子云进入空旷的原子世界,撞上坚硬的质子。与质子、光子、电子、中微 子四大长寿粒子没法比。质子寿命是 10 33 年以上(稳定得几乎不衰变,质子才是 世界稳定的基石 !)没法比;与自由的中子 10 来分钟的寿命还可比,但自由中子一刻钟就衰变成稳定成质子。一个自由的中子会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子,一个 π 介子衰变成一个 μ 子和一个中微子,质子 =1 个上夸克 +2 个下夸克。 虽然光子、电子、质子、中微子,寿命几十次方年,但它们是怎样由忽生忽灭的量子组成的?这是个难题,物理学家们还未给出解答。宇宙如果是一片无序沸腾的量子海洋,那么它怎么建构起星球万物的沙子?直觉告诉人们,无数稳定的微小旋涡及其组合就是我们安身立命的岛屿。佛笑我们有情世间下为金轮,金轮下为水轮,水轮下为风轮,我们可将金、水、风三轮分别理解为物质分子、基本粒子、真空量子。《起世因本经》卷第一〈阎浮洲品第一〉: “九山、八海由三轮所支持。风轮在最下,其量广无数,厚十六亿由旬。其上有水轮。水轮上部则凝结成金轮。水、金二轮深度共达十一亿二万由旬,下方八亿由旬是水轮。而两轮之广,直径十二亿三千四百五十由旬。最初,由于有情业增上力,风轮生,依止于虚空,又依有情之业力,大云雨起,澍风轮上,积为水轮,又因业力风起,击水,上部结为金轮。这是有情的依处,即器世间,住在此间的有情有天、人、阿修罗等六趣。” 《法苑珠林》曰:“三千大世界以无量因缘乃成,且如大地依水轮,水轮依风轮,风轮依空轮,空轮无所依。然众生业感世界安住。” 隐藏在视界中的卷曲维 超弦、膜论基本思想之一就是额外维,额外维就像刚绳的扭结方向,远处看不见,故常称之为隐藏的卷曲维或卷曲膜。额外维这种天才思想是 卡鲁扎( Kaluza )和克莱因( Klein )在 1920 年代提出的,他们认为将引力和电磁力理论设想为五维超理论的四维极限,从而把这两个理论带入一个统一的理论框架中。但因为过去人们还不知道量子场论 ,所以对于粒子相互作用没有一个完整图像,而电磁相互作用的完全正确描述需要量子电动力学。但是额外维这种思想在现代新物理学思潮中大有用武之地,是弦论、膜论宠儿。 但为什么我们没见到高维空间,并“探测到”紧致化思想?我们将高维空间变得如此小,以致它们在低能条件下不被探测到。如果它们足够小,那么额外维在实验上是不能被探测到的,如小到普朗克标度,额外维更探测不到。 紧缩额外维的 拓扑学方式确定了宇宙中的粒子数和类型。在弦论中,弦缠绕于紧缩维周围,并确定了弦的振动模式 ( vibrational mode ),进而确定可能的粒子类型。需要提到的是,还有一种重要的紧致流形( compactified manifold ) ,称为卡丘流形( Calabi-Yau manifold ),它是国际微分几何大师丘成桐创构的,现在被弦论学者们视为核心研究对象 。卡丘流形紧缩了 6 个空间维,并留下 3 个宇观空间维加上 1 个时间维,而得到一个多数弦论所需的 10 维宇宙;卡丘流形的一个关键特征在于它们是对称破缺的。 碰 P ,赏 S ,玩 M 《真空赋》曰: “故真空、以太、力场、能量,同出而异名;量子、奇点、超弦、泡膜,同体而异象。” 《超弦赋》曰: “夫惟弦哉,荡然交响于宇宙间,和谐万物,一统时空,而深为当世探究。然此弦非彼弦,此曲非彼曲也。古之伯牙师于自然而谱成妙曲,今之圣哲法于万象而创建弦论。于是超弦奏而量子舞,张量扰而引力穿;凿混沌而赋流形,卷六维而彰世界。弦者玄乎,弦者道乎?” 自从物理大厦的粒子 (Particle) 标准模型基本建构好后,许多现代物理学家开始弹弦( String )了,认为超弦是宇宙中最基本的物质存在形式,我至今认为这种另类的物理体系就像是台球打多了,有人换弹古筝了。当弹弦谈腻了,部分弦论学家开始敲膜 (Membrane) 打鼓了。这各种物理玩具,最可靠的还是基于粒子模型的物理学。但独立于人类存在的外部世界,像一个巨大而永恒的谜,沉思世界,就像寻求精神的宁静和解放,吸引着每一个哲学物理学家,于是从不同的哲学视角创造着、改进着“物理玩具”。对于弦论这种人类智力的优雅杰作,正是 “挥毫四维,时空曲而卷几何;拨弦六度,旋律奏而响微波。”( 《京都弦会赋》,丘成桐( 2004 ),郑中白话译注 ) 超弦论为了数学自洽性,要求额外维。在大多数公式中,需要 10 个维度。物理学家已证明, 11 维不仅是超引力容许的最大维数,也是纳入等距群 SU(3) × SU(2) × U(1) 的最小维数。在 1990 年代中期,法国热尔省的皮特尔 * 霍拉法( Petr Horava )和普林斯顿大学 IAS 的厄德 * 威滕( Ed Witten )认为,在某种条件下,额外维可展开在一个有限区间内;推测 6 个维度缠绕于一个称作卡丘流形( Calabi-Yau manifold )的微球内。 萨斯金德和威滕推导出一种有趣结果 IR-UV 关系 ,它把 体空间内的 IR 发散性与边界上的 UV 发散性联系起来 。考虑体空间内的超弦结束于边界上。现在,恰恰反思电子的自能( self-energy ,或译为内禀能量),你将领悟到杨米理论中的点电荷具有一种无限发散的自身能量,这是一种 UV 发散性。体弦( bulk string )的发散性正比于 1/ δ,而δ在 SYM 论中对于 UV 发散性,起着一种短距调节器的作用。 局部超对称性将引力纳入物理统一论。爱因斯坦广义相对论是根据广义时空坐标变换下的某些要求导出来的,但在超对称时空坐标变换下,局部超对称性则预言存在“超引力”。到了 1984 年,超引力丧失领头理论地位,超弦理论取而代之,夸克之父盖尔曼说“让 11 维见鬼去吧!”,表达了不少物理学家对 11 维的失望。但 20 世纪 20 年代,波兰人卡卢扎( T.Kaluza )和瑞典人克莱因( O.Klein ),发现从高维空间约化到可观测的 4 维时空的机制,但时空从 11 维紧致化到 4 维时,却无法导出手征性来。但 1994 年开始了弦论的第二次革命,五大弦论被证明是等价的,于是可从 11 维时空的 M 论导出,十一维空间又复活了。 M 理论是五大弦理论的统一, 而且在新理论框架中成功地融合了量子力学与广义相对论, 至此弦论学家们弹弦弹到了膜论的大门口了。 弦论大师威滕说:“ M 在这里可以代表魔术( magic )、神秘( mystery )或膜( membrane ),随你便。” M 还代表矩阵( matrix )。 一个带有长满洞穴的时空,可想象成一个蜂窝。黑胚的作用可把所有不同的时空联系起来,于是对弦紧致问题容易解决了。 M 理论最终将依照某种极值原理,选择一个稳定的时空,弦就在这个时空中生存下来,于是各种振弦将产生人类已知的粒子和力,也就是产生出人类所处的现实世界。 但一般还不太认为矩阵理论是 M 理论的一个完美表述。值得注意的是,矩阵理论的确给出了许多有意义的结果,因此必定有其物理上的合理成分,这很像本世纪初量子力学完全建立前的时期 --- 普朗克提出能量量子导出黑体辐射公式,而玻尔提出轨道量子化给出氢原子光谱。一个新理论的迹象和内涵已被人们发现了,但一个完美自洽的 M 理论大厦还远未建立,因此超弦论五指山下的大海乃至海底世界景色,还有待物理学家探索发现。 《真空赋》曰: “乘粒子以虚数兮,旋泡膜于希场。开视界以光速兮,运万象于流形。力消解为曲率兮,熵递增为时矢。量调和于方程,乐创作于六度。振超弦以交响兮,聆宇宙之华章。” 美丽的 D 膜 D 膜(缔膜) 是薄膜(二维膜或 2- 膜)的扩展。弦被认为是一维膜或 1- 膜, p - 膜是 p 维空间内的对象。 D 膜在弦论较重要,但我认为 M 论、 D 膜本质上都超出了弦论的范畴,是一门新的物理体系,但二者存在联系,基本弦的末端可系缚于膜上。一般认为,量子场论 可通过杨米型理论(如电磁学)来描述。 与膜无关的空间维称为体空间( bulk )。膜的体积称为世界体积( world-volume )。注意,时间在体空间内,也在 D 膜上,到处流逝。 D 膜理论认为,标准模型的相互作用(电磁力、强力和弱力)被束缚于膜上。宇宙模型认为我们居住于一个 D3- 膜内,体空间由其余的额外空间维组成。三维的宇宙膜牢牢地嵌入于一个高维时空(称为体空间 )之内。我们主要通过电磁力(光,化学反应,等)与物理世界发生接触,而电磁力是通过弦束缚于膜上的粒子进行传播,所以我们感受的世界具有三维空间。引力通过弦进行传播,可离开膜并传播入体空间内,但因此引力的强度被高维空间稀释了,这解释了为什么电磁作用(以及其它自然力)比引力强得很多。但如果以某种方式探测体空间,就可发现引力强度实际上不是如此显得纤弱。 阿卡尼 - 海姆德等人及兰德尔和森德拉姆分别于 1998 年和 1999 年 提出的膜( brane )世界场景,认为我们的宇宙是一个嵌入一个高维时空中的“三维膜”,标准模型中的物质被禁闭在这一膜上,而引力可在整体时空中传播。这个膜世界论对高能粒子物理、引力理论、宇宙学等产生深刻影响,也是近几年引力学和宇宙学界的热门领域。其中 D 膜(我翻译成缔膜,缔造宇宙之膜), D 是 Dirichlet (狄利克雷)的第一个字母。弦论中发现 D 膜这种 非微扰孤立子, 也是理解弦论本质的关键。 为了确定 D 膜 ,我们选择的坐标要满足纽曼边界条件 ,并且满足狄利克雷边界条件。 弦论中引入了高维扩展对象,即超越一维弦。当这些对象与狄利克雷边界条件有关时,我们称这些扩展对象为 Dp- 膜,这里 p 表示它具有的空间维数。它是一种将两个区域分开的二维曲面。 Dp- 膜思想将该概念一般化,而考虑一种 p 维扩展对象。 Dp 膜是一个 (p+1) 维的世界面 (p 维空间加 1 维时间 ) ,开弦端点在其上可自由移动。 道格拉斯 ( Douglas ) 等人仔细研究了 D 膜的性质,发现了在极短距离下, D 膜间的相互作用可以完全由规范理论来描述,这些相互作用也包括引力相互作用。因此,极短距离下的引力相互作用实际上是规范理论的量子效应。基于这些结果,班克等人提出了用 0 维 D 膜(即点 D 膜)作为基本自由度的 M 理论的一种基本表述--矩阵理论。从 D 膜与反 D 膜,到德西特时空与反德西特时空,弦膜学家发现引力不同于其它自然力的最重要本性是“引力具有全息性”,而反德西特时空就是全息原理成立的具体例子。膜论学家现在爱谈稳定 D 膜、不稳定的 D 膜及其与快子(超光速粒子)有关。 玄奥的黑 P 膜 Dp 胚可解释成为黑洞,或更恰当地说是黑胚,即是任何物质(包括光在内)都不能从中逃逸的客体。开弦可看成是有一部分隐藏在黑胚之中的闭弦,而黑洞可当作由 7 个紧致维的黑胚构成的, M 理论将为解决黑洞悖论提供途径。 现已证明,当黑胚包绕着一个洞收缩时,黑胚的质量将会消失。这一性质将对时空本身产生绝妙的影响,它将改变经典拓扑学的法则,使得时空拓扑发生变化。斯特龙明格( Andrew Strominger )和瓦法( CumrunVafa )利用 Dp 胚方法,计算了黑胚中的量子态数目,计算所得的熵与霍金的黑洞熵完全一致,这是 M 论最得意的成就之一。 当膜世界体积是里奇平直的( Ricci-flat ),膜就被退化视界所包围;但当世界体积具有正的常数曲率,则被两个视界所包围。每个解分别对应于一个极限态和非极限态,其因果结构( causal structure )类似于那些反德西特( AdS )时空中的 Reissner–Nordstrm 黑洞。然而,非极限黑膜不是一种静态对象,而是一种膨胀膜( inflating brane )。 描述 D p - 膜最早采用的是所谓的光锥规范( light-cone gauge ) 。整体黑 p 膜视界的内部区域具有含牛顿引力的膜世界所需的所有要素。在 Y. Kim et al.(2001) 的图景中,视界尺寸可解释为额外维的紧致尺寸,尽管视界内部区域无限延伸,而渐近于 AdS p+2 × S d−1 。因此,大质量等级被转化为大尺度视界,这得到黑膜携带的大量电荷所支持。在该图像中,霍金辐射是解决与膜世界图景有关的各种问题,如观察到我们世界的平直性和似洛伦兹不变性。膜的挠度和体空间曲率违反了我们膜上的 SO(3, 1) 等度规性 ( isometry ),这对应极限状态的激发态,非极限黑膜的激发态可通过霍金辐射过程而演化为极限态。 膜上的非零真空能密度(相当于宇宙学常数)也是极限状态的激发态,如果激发态对应非极限黑膜,那就被霍金过程稀释。但即使真空能密度产生的激发态也是非极限态,这在某种程度上不同于静态非极限黑膜,通常在文献中放在超引力或弦论语境中处理,因为具有非零真空能密度的膜将发生碰撞,而且对应的时空将是静态的。因此,其热力学性质也将不同于静态的。我们可能需要找到相应的黑膜解来检验其热力学性质,看看某一热力学过程是否可作为一种稀薄化膜上真空能密度的动力学机制。 Sei-Hoon ( 2002 )探究了黑洞类 p 空间维缺陷(黑 p 膜)解,它应被归为“整体黑 p 膜”或“整体黑膜”。他发现几个分离区域中的一系列解,并定量证明了它们可相互连通。当膜世界体积是里奇平直的,那么膜就被衰减的视界所包围,当世界体积不是里奇平直的,但具有正的常数曲率,那么它们被两个视界包围。它们分别对应于极限黑膜和非极限黑膜。并讨论了整体黑膜的时空结构,其因果性结构类似于反德西特时空中的 Reissner–Nordstrm 黑洞的因果性结构。极限黑膜的近视界几何是一个无限长的反德西特喉(拓朴 AdS p +2 × S d −1 ),膨胀 p 维空间畴壁的时空乘以非极限黑膜的 ( d -1) 维球。 表里对应与全息原理 《真空赋》曰: “熵增体内,序涌膜层。” “全息”是由希腊字 holos 变来的,意即全部信息──不仅包括光的振幅信息还包括位相信息。 全息原理 ( Holographic Principle )最先由杰拉德 • 特霍夫特( Gerard t’Hooft )于 1993 年提出,并已为伦纳德 • 萨斯金德做了大量研究。该原理表达为两个假设: 1 )空间体积内的信息总量等价于其表面上的一种物理理论; 2 )时空域边界在单位普朗克面积上最多含有一个自由度。信息量(量子熵)可用来计算一个系统内的状态数,与视界面积成正比,公式为: S=A/4G ( G 是牛顿引力常数,面积 A 是用普朗克单位测度的)。这是一个令人惊奇的结果,与我们通常的直觉 --- 认为状态数正比于闭合域的体积 --- 不同,这说明黑洞信息完全是编码于视界面上的。 全息原理最初是根据弦 /M 论研究者提出的反德西特 / 共形场论对应( AdS/CFT ) --- 我翻译为表里对应关系(一种对偶关系)而建立的。这种对偶性介于五维引力论与边界(膜)上超杨米论理论之间,即边界上的杨米理论等效于五维 AdS 几何中的引力物理。所以超杨米理论是五维实空间边界的一种全息图像,给出了单位普朗克面积上 1 比特的一种全息描述。总之,全息原理告诉我们,对于一个封闭体,体内信息量可由边界表面上的一种等效理论来描述,即 一个系统原则上可由其边界上的一些自由度完全描述 。 其实,这个基本原理也可应用于量子计算,将量子元和量子位结合起来。有人数学证明,时空有多少维,就有多少量子元;有多少量子元,就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的时空有限集(排列组合集)。全息不全,意味着选排列数,选空集与选全排列,有对偶性,即 一定维数时空的全息性,完全等价于少一个量子位的排列数全息性;这类似“量子避错编码原理” 。这从根本上解决了量子计算中的编码错误造成的系统计算误差问题。类似的还有,生物 DNA 的 双螺旋结构的双共轭编码 ,它是把实与虚、正与负的双共轭编码组织在一起的生物量子计算机,或可叫基因编码学。其中的“信息熵”,也类似“宏观熵”,不但指混乱程度,也指一个范围。因此,所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”,时间“熵”为热力学箭头“熵”。 其实,类似 N 数量子元× N 数量子位的二元排列,与 N 数行和 N 数列的行列式或矩阵类似的二元排列,其中有一个不相同,是行列式或矩阵比 N 数量子元和 N 数量子位的二元排列少了一个量子位,这是否类似全息原理? N × N 二元排列是一个可积系统,它的任何动力学是否都可用低一个量子位的类似 N 数行和 N 数列的行列式或矩阵的场论来描述呢?数学上也许是可证明或探究的。 弦 / 膜气宇宙学出场了 《宇宙吟》曰: “世界唯物而在,唯心而理,理随物化,物法自然,对立统一,冲气为和。” 人们思考大爆炸一般想到的多是粒子漫天辐射,这里的弦 / 膜宇宙学则是超弦、膜组成的元气漫天爆射的精彩宇宙诞生图景。 Richard 等研究了早期宇宙膜气的热力学和宇宙参数。根据 M 理论的低能极限,我们假设宇宙是均匀而各项异性的 10 维环面,含有卷曲的 2 维膜和超引力气体。我们描述了该体系的热力学,并估算了与膜上激发有关的哈格多恩温度( Hagedorn temperature )。 Richard 等根据热力学方式研究了膜产生的横截面,并推导出控制卷曲膜数的波尔兹曼方程。膜气可导致三个空间维的去紧致化或松弛化( decompactication )。为了研究这种可能性,采用环面体积中的初始条件,否则假设所有状态是大致相等的。 Richard 等定量地求解了爱因斯坦 - 波尔兹曼方程,以确定不含卷膜的总维数;这些非卷曲维被认为是松弛的。最后, Richard 等考虑了初始体积上的全息界限( holographic bounds ),并且为了初始体积,所有的膜一般是在消灭后发生排斥。 Richard 等在几个方面推广了膜气图景。他们对 2 维膜的 Hagedorn 温度给出了一个简单推算,并研究了 2 维膜的 Hagedorn 气为主的宇宙性质;并推算膜与 SUGAR 气之间的相互作用的横截面,显示出当宇宙膨胀时,膜消灭效率变小。因此,膜甚至发生排斥而最终导致 曲膜 ( winding brane )具有残留密度。 Richard 等定量求解了相应的波尔兹曼方程,并发现: 假如宇宙开始于 Hagedorn 期,那么最终的卷维数本质上取决于初始体积 。他们仔细审视了对初始条件的约束,并识别出初始条件空间区域,可与全息界限( holographic bound )相比,发现为了符合全息学,宇宙初始体积必须较小,并暗示平衡的膜数也较小,这个界限与定量研究相比。我们知道全息学上允许初始条件空间区域,一般要求宇宙中所有的膜消灭后就排斥,因此留下所有的 10 个维度,而自由均匀地膨胀。该结果值得注意,原因有: 1 )这说明 M 论版的膜气图景不能产生曲膜各向异性散布的宇宙,因此不能提供保障宇宙含有少数宏观维的机制。 2 )对于我们的知识而言,全息界限用于超环面宇宙,而且 全息论据提供了新的制约,已首次被成功地用于宇宙学模型 。 需说明的是,当在完全各向异性时空中分析动力学时,可构想各向同性宇宙的全息论据。但不清楚的是,中等的各向异性是否改变了全息约束,而使三维空间的松弛化变得可能。而且,当前分析涉及统一序( order unity )常数,它没被可靠地确定,他们的结论中存在其它可能漏洞。 Richard 等假设宇宙是均匀的,膜在横向上被抹掉;当处理大量膜时,这应是一个良好近似,但我们看得见的膜数较少。 因此,应谨慎对待这些结论。一个有希望的可能性是,环面的一个方向相对于普兰克尺度较小。这降低了微方向上的卷曲膜质量,因此增加了它们的平衡数密度,并保持整个体积不变。这种图景描绘了 M 论的弦极限。 Richard 等的结果不能直接用于这种情况,因为如果所有 10 个维度方向相对于普朗克尺度是较大的情况下,超引力作用量才有意义;但他们已采用的数学技术可用于弦气宇宙学,人们继续有待观望这种图景。 神奇多彩的膜宇宙 1983 年, A.Linde 提出的混沌暴胀宇宙模型,即极早期宇宙中存在着若干个空间畴,每一个空间畴将作指数膨胀,形成大小超过可观测宇宙的微宇宙泡;每一个微宇宙泡可演化为一个对应的宇宙,而我们所在的这个宇宙只是其中一个微宇宙泡经暴胀演化而来的。这种混沌宇宙暴胀模型是量子膜宇宙的早期版,很有意思的。如果 D 膜的空间维数等于宇宙的时空维数,就是一个特殊的充空膜( space- fi lling brane )。膜宇宙论将整个宇宙视为一个充空膜,取得些有趣的新成果。 但膜宇宙论也存在问题。 1 )要求膜在无限的过去启始时,处于一种以不可思议的精度调准的位形之中。膜初始条件的任何微小变化,都会使碰撞变乱,而产生一个高度无规的膨胀宇宙,而我们现在所观察到的宇宙是大体均匀光滑的。 2 )膜启动于一个非稳态。这相当于说如果缺乏一只相当稳定的手,我们无法精确地推算膜宇宙的初始条件;但是如果能做到这点,膜就可从任何状态启始。这些问题不太令人满意,膜宇宙论有待修正改进。 如果存在最低能态,膜将会停留在那儿吗?不,膜就几乎不振荡,好似平静无波。 量子效应导致三维世界在碰撞之前,其内部沿额外维荡起涟漪。而 膜就是真空起伏而自发鼓起的,像沸腾水中蒸气泡的形成。泡随机长大或缩小,水中更多的分子化为蒸气,或进行逆过程。大多数小蒸气泡将会重新凝结成液体,但有些会膨胀超过临界尺度而继续长大。膜世界就像是气泡的表面,而里面是高维的内真空。膜表面上的物质决定着膜内的引力场;反之,膜内引力场也决定着膜上物质分布。 宇宙膜像一张全息图,是宇宙的有序(负熵)集中分布曲面,它编码记录着膜内空间的全部信息,正如 CMB 波纹记录着我们的量子宇宙的信息,只要你能将其解析出来。 而且,宇宙膜上的人类就观测到所在的宇宙正在膨胀,星系相互远离。上帝不会持宇宙之针,无事将泡刺破,但谁敢说永远如此安稳,量子引力幽灵或许到时就会以极强的力量将膜宇宙刺破。    膜宇宙理论似乎很炫,但它提可解释为什么万有引力为什么这么弱。引力可通过额外维而散开、稀释,所以我们生活所在的膜上的长距引力变弱了。如果引力在额外维中更强,那么在高能粒子碰撞时,就容易形成小黑洞,日内瓦建造中的 LHC (大型强子碰撞机)上基本已经实现了。跟随物理学家们探险的步伐,我们可以发现一个新奇膜世界。 膜世界图景确实吸引人,尽管引力本来就是高维的,甚至含有大的(无限)额外维,但牛顿引力可存在于膜上。该方法解释了引力与电弱力之间质量标度的量级差异,并可能解释统一理论模式类型。这些理论也提供了解决宇宙学常数问题的新方式,因为如果我们的四维世界嵌入于高维时空中,那么非零的真空能效应可影响额外维空间的曲率,有学者提出了这适合于平直的四维世界(如 V.A. Rubakov 1983; J.E. Kimet al. 2001 )。 Sei-Hoon ( 2002 )在整体黑膜语境中简要探讨了膜世界模型,通过非极限整体黑膜的热力学不稳定性,讨论了膜世界上的宇宙化学常数的减小。在高维引力整体缺陷语境中,许多学者都想企图认识膜世界图景。 Cohen Kaplan ( 1999 )已认考虑了一个膜世界,它可被视为两个额外维空间内的整体弦。其时空表现为距弦核有限距离处的一个曲率奇点,类似于四维空间中的情形。他们强调一个统一的边界条件,奇点可能位于额外维的边界,这形成一种有限而非紧致空间。现象学类似于 ADD 图景,而不是 RS 图景。 Gregory ( 2000 )已指出当存在负的体空间宇宙学常数是,就可得带有 RS 型图景所需参数的一个非奇性的整体弦类解。 Olasagasti Vilenkin ( 2000 )研究了一种更普通的膜(非零宇宙学常数的高维时空内携带有整体荷)。特别是,当具有负宇宙学常数,额外维几何渐近于横截面为 (d-1) 维球的固定半径(雪茄状几何)的圆柱体。具有指数式衰减的卷曲因子的雪茄状解是令人感兴趣的,因为它们具有 RS 型图景所要求的特征。 Sei-Hoon ( 2002 )研究发现膜世界上的宇宙学常数通过非极限整体黑膜的热力学不稳定性而减小。 膜碰撞的轮回火宇宙 我在《凤凰烈梵》一诗中写道: 噢!又一个五百亿年 不死的神鸟 于滚沸的火海中 脱胎换骨,胚孕成形 展翅冲飞而出 挣脱万有引力的缰绳 撕成无量的鸿毛 抖落凤羽 漂洒星系的旋涡 似天池的莲花盛开 亿万朵华藏世界 印度史诗《罗摩衍那》记载:保护神毗湿奴点燃熊熊烈焰,垂死的凤凰投火自尽,再从灰烬重生飞出美丽辉煌的火凤凰。传说中她是人间幸福的使者,每五百年投火自焚;在经历烈火煎熬的无限痛苦之后,生命和灵魂获得新生,如是轮回,不断升华,臻于完美,此谓“涅磐”(笔者结合音译、意译为“烈梵”),意译为灭度、寂灭、解脱、圆寂,以此寓意不畏痛苦、义无返顾、不断追求、自我超越的执着精神。西哲尼采凝注心血于《查拉图斯特拉》一书中提出“永恒轮回”思想,其本义是“无限接近存在的不断生成”。烈梵原意为熄灭或吹散状态,是一种高熵的死寂状态,而凤凰浴火重生某种意义上就是万物轮回、甚至庞加莱循环或宇宙振荡的比喻。这是辩证精神的最高境界。 膜世界理论中,目前最著名的一种版本是称为焚宇宙( Ekpyrotic cosmos )的影子膜模型。焚宇宙顾名思义,来源于古希腊词古斯多葛学派宇宙学模型( Stoic cosmological model ),也类似赫拉克利特宇宙。 Ekpyrotic 意思是“大火(灾)”(灾火或冲突),引申为运动变化的意思。根据以该名字命名的古代宇宙模型,宇宙是在一次突然的火烧中创生的。芝加哥大学的宇宙学家迈克尔 * 特纳说“几乎疯狂得够正确”,他补充道“当你正试图破解一个真正的难题,你需要一种疯狂的观念。” 在焚宇宙模型中,想象一种永恒存在的宇宙,但它经历一种循环模式。它始于一种平直、虚空而冷却状态中,边界膜位于第五维空间边界,且相互平行。膜以及影子膜存在了无限久,膜是自无限的过去开始振动;而膜之间一个非常小的力,就可微扰使其相互运动,膜就会碰撞、穿越,而产生大量的热辐射,这就是大爆炸,启始宇宙的热膨胀相。 膜碰撞在某些位置在稍不同的时刻发生, 从膜碰撞产生的能量创造了膜内物质; 直到碰撞完成时,涟漪导致细小的温度变化,而成为微波背景中温度涨落和星系形成的种子。 在膜在碰撞之后相互弹开,并冷却降温,最后恢复到冷却的、虚空的、平直的初始态;然后焚烧过程再次开始。隐藏在该过程之后的驱动力是标量场( scalar fi eld ),它确定了膜的间距。这可推导出,宇宙演化先经历缓慢加速膨胀期,接着是减速膨胀期直至收缩期,如此再次触发宇宙的反弹和再热。 膜宇宙论涉及两类膜的碰撞,这去掉了大爆炸理论的“奇性”,而得出一种永恒的轮回宇宙学( CCC ),彭罗斯在《宇宙的轮回》一书中作了详细探讨 。 目前的焚图景方案就是所谓的宇宙轮回模式,它认为: 1 )大爆炸不是时间的起源。 2 )宇宙永恒存在,并以膜的反复碰撞运行。宇宙历史循环经历如下情景: 1 )两类膜碰撞假设大爆炸在宇宙轮回之间起着过渡作用,并产生了物质和辐射。 2 )在热大爆炸期间产生了宇宙大尺度结构。 3 )接着是缓慢的加速膨胀期,宇宙冷却而稀释。 焚宇宙图景 提出了一种极早期宇宙的新理论,解决了热大爆炸图景的著名问题 --- 视界、平直性和单极子疑难,并且导致能量涨落,形成星系的种子,并产生宇宙微波背景上的温度变化。 所以, 天文学家对该新理论作出了激动的反应,部分是因为 互生维度 ( alternate dimensions )的思想对于他们来说是很新鲜的,而宇宙学家们倾向于将该理论作为一个有发展潜力的候选方案来欢迎,但是对焚宇宙理论前景表示谨慎态度。 无边界的克莱因瓶 克莱因瓶 ( Klein bottle )是由德 国数学家菲利克斯 · 克莱因 ( Felix Christian Klein ) 提出的,它是一种在三维空间中的无定向曲面,无 “ 内部 ” 和 “ 外部 ” 之分,类似默比乌斯带,或者准确地说是后者的推广。克莱因瓶的结构简单,瓶底坳陷成一个洞,连接一根长管从瓶壁穿出,然后弯曲回来与瓶口相连,在三维空间中看起来整个瓶子是无缝连接的。 克莱因瓶的半边有点像小时候在农村埋在田里以诱捕泥鳅的竹笆儿,但若将笆儿编成克莱因瓶状,那么三维泥鳅一钻进去就更难出来了。但如果我们的四维宇宙也是一个克莱因瓶,而克莱因瓶壁是三维超曲面,那么就从这个宇宙瓶的内部就可沿着那 “ 高曲率的时空隧道 ” (克莱因瓶细颈)而直接飞到它的外部,而不必穿越坚硬的宇宙瓶壁。不像一般的宇宙气球直观上可分内外,而克莱因瓶宇宙没有内外之分,它自身就是一个无边界的三维整体。 再而可设想我们乘坐作一个三维的神舟飞船,沿克莱因宇宙瓶的三维曲面飞行,那么就发现没有边界,只能观测到三维空间的局部曲率不一样,极高曲率处类似扭曲虫洞,低曲率处局部接近平直空间。神舟飞船从宇宙一头穿入、经过一个狭小隧道、又从另一头穿出,对于神舟飞船上的宇航员来说,就好像落入一个宇宙玄渊、中间经历一段黑暗无光的虫洞、而进入了另一个或下一轮的膨胀宇宙,但实际上整个旅行过程都是在四维宇宙时空内,而没有所谓的另一个或下一轮宇宙,所以克莱因膜宇宙是一个 自足自洽、镜像对称的圆满的整体空间 。当然,博主认为克莱因膜宇宙的三维曲面内,量子表象熵总在递增,但真空涡量子所携带的隐卷序及其组合产生的结构序、层级序(部分表现为引力形成的 负熵 )也在递增,从而抵消了整个宇宙的正熵增量,故整个宇宙信息应守恒。 胡侃四维 K 型膜宇宙 《真空赋》曰: “流形奇点,虫洞翻卷;表里镜换,复开波澜。 《道德经》曰 :“大曰逝,逝曰远,远曰反。”《梵天同乐》曰:“克莱因瓶倒世界,镜中醉游天外天。” 传统的克莱因瓶在长管穿越瓶壁处具有非光滑的拓朴缺陷,博主认为这完全可在几何上作 “ 光滑 ” 处理,并根据处理方式赋予克莱因瓶曲颈方向(这里可将克莱因瓶的连接曲颈理解为 一维宇宙时间方向的形象化 !但当时空曲率大到一定极限或时空尺度小到一定极限,实时间变为虚时间),因此笔者将其称为 “ 四维克莱因瓶 ” ,它是四维有向而三维无向的拓朴几何结构。而且,我们可将克莱因瓶宇宙想象为一种特殊结构的膜宇宙,它通过膜表面的拓朴手术(如褶皱、扭曲、嵌入、穿插等)而形成丰富的微分结构,从而为理解各种能力物质形式而提供了一条新思路。这里提出的 克 莱因膜宇宙 ( Klein brane cosmos )就是我以前所谓的 太极宇宙模型 ( Taiji cosmos model ),它满足 明暗质能守恒、能动张量守恒、阴阳信息守恒 三大原理, 表观 上具有 无内无外、无边无向、有限有时 的特征,但 超观 上它具有内外,膜外部是真真空,膜内部是伪真空(精气,即暗能量)及其 凝聚而成的精质(暗物质)和明物质。 K 膜宇宙实际上意味着在真空中存在着两种膜(可视膜和隐藏膜,或阳膜和阴膜,前者对应明物质,后者对应暗质能), 一阴一阳,一明一暗、一张一紧,一大一小,一实一虚,自相调和,对冲不休 。 K 膜宇宙中 阴阳能量的反复冲消 ,实际上是同一个宇宙阳膜(并不是指在真空中不同位置上存在两个不同的膜宇宙)及其内部的无数阴膜(真空泡)发生能量交换。宇宙膜经由虫洞及其配对的鱼眼,实现宇宙自身阴阳能量与明暗物质的转换和对流。当宇宙膨胀,阴阳膜分离,量子引力效应逐渐占据主导,宇宙阳膜在整体引力极处逐渐向内凹陷(即大坍缩),直到曲率超过阴膜(量子泡膜)曲率,则击穿量子阴膜,使其刹那破裂(量子宇宙大爆炸)散射无数阴膜子(费米子及玻色子)。阳宇宙坍缩至能量抽空,而后世的阴宇宙膨胀至半径极大,然后阴宇宙向内坍缩再转化阳宇宙,如是镜像循环。 前世宇宙从单一的低熵的凝聚同态(即太初的量子宇宙)是否可通过 N 个膜重合共振机制实现,只要宇宙泡膜内伪空的粘性足够强, N 个量子泡膜也可瞬时重合共振?星系就像膜宇宙上的五彩纹旋动,千变万化,永不重复。即使膜宇宙不膨胀不收缩,且对外绝热,即使没有“天风”吹扬、膜外引力作用,它自身也仍可能是表观熵增的。 K 膜宇宙能解决奇性疑难、视界疑难、熵增疑难、各向同性等问题吗?至少看起来是。在此定性构建的这种 K 膜宇宙模型可综合量子宇宙、大爆炸宇宙、爱因斯坦宇宙、精质宇宙、德西特宇宙、玄幻宇宙、膜宇宙碰撞、火宇宙、循环宇宙等 特例模型 的诸多特征,当然难免带有些臆想成分,甚至没怎么说清楚。我所谓的 K 型膜宇宙,见七言诗《梵天同乐》,图见: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=289142do=blogquickforward=1id=643072 K 型膜宇宙稳定吗 ? K 膜宇宙是自为自在的永恒存在, K 膜上携带着量子宇宙大爆炸的波纹,膜内伪空内充满四维的精气(暗能量),流动着精质(或暗物质)和物质(明物质),暗能量(或宇宙学常量)来自鱼眼;只要鱼眼吐出的暗能量与虫洞(玄渊)输出的物质保持均衡, K 膜宇宙就不会无限膨胀、乃至最终导致宇宙大冻裂。需要指出的是,阴阳膜宇宙相互镜像,拓朴同胚,半径互为倒数,之间的虫洞(鱼眼)是瞬时生灭的,而不是永恒持续存在的,它 穿连的概率取决于量子隧穿效应与膜壁强度之比 ,但该 耦合常数 恰好保持双膜若即若离,反复相互作用,但这个耦合常数是多少了? 只要 K 膜宇宙一旦生成,且假设与外部真真空中的其它宇宙膜发生碰撞的几率为零,那么 K 膜内外真空压力差(量子熵斥力)与膜内量子引力保持均衡,且内部通过阴阳能量物质的流通对冲均衡机制,那么 K 膜宇宙就可保持 长期稳态 。但这种稳态是否永久? 零点能的引入简化了对真真空的理解,而回避了前面关于真空的解释带来更麻烦的几何结构问题。如果 K 膜宇宙朝外部真真空通过量子蒸发或引力辐射所泄露的能量忽略不计,那么 K 膜宇宙就是绝热的,且可通过自调机制而近乎永恒存在,但若以极其微弱的速率衰变,并加热激发外部真真空,或者与真真空中的其它膜宇宙碰撞,那么我们的膜宇宙就可发生破裂、粘合、嵌套、旋转等高级运动,但或许这是 多元宇宙论的幻梦 。其实, K 膜宇宙就像是一只神奇的精灵,她的膜不断发育成羽,演化长出凤凰般美丽的子流形,繁衍生成无穷精彩的世界万物,而你我就居住在 这张内部透明的三维全息黑膜世界 上。 《真空赋》曰:“ 欤!膜上世界,多少文明!人本平凡,管窥沧海。零一之间,实数无穷;生灭之间,虚空连绵。推理之外,真题无限;视域之外,宇宙浩瀚。奇思幻想,呜呼已矣!终极之谜,凡心难猜;膜拜宇宙,终归道也 。” 真空流形的拓朴缺陷 《真空赋》曰:“ 夫空者,高不可极,深不可测;广而无垠,渺而无色;大而无外,小而无内;包涵宇宙,支撑乾坤;禀赋无形,源流太清;动而有能,冲而不盈;至柔至刚,至曲至平。 ”但是,真空流形在流动过程中可产生各种缺陷(局域缺陷、整体缺陷),如粒子、畴壁、超弦、膜等,原来包括人类万物都天生就是真空的拓朴缺陷,故“不完美的必然的”。 整体缺陷在拓朴学上是某些内对称流形( internal symmetry manifold )的非平凡同伦( non-trivial homotopy )的稳态标量场构形。通常,这种拓朴缺陷出现在 d 维标量场论中,可能具有 (d − 1) 维球拓朴的真空流形( Sei-Hoon Moon, 2002 )。当真空流形具有离散对称性时,最简单的例子是畴壁或域壁( domain wall );当 d=2 时为整体弦;当 d=3 时,为在四维时空中的整体单极子( global monopole )。当整体单极子具有良好定义的静态度规时,畴壁和整体弦就不具有静态度规。畴壁时空是非静态的,而畴壁平面内的度规就是 (2 + 1) 维德西特空间。整体弦的时空在相距弦核的有限距离处具有曲率奇点( R. Gregory, 1988 )。其度规是由 Cohen Kaplan ( 1988 )发现的。但 Gregory ( 1996 )指出时间相依性可去除整体弦时空的奇性态。当这些分析纯粹是在爱因斯坦四维引力语境中(缺少宇宙学常数)时,当宇宙学常数为负,不管宇宙学常数如何小,整体弦时空总是有规律的。因为负的宇宙学常数可避免奇点时空光滑,然后终结于奇点。 整体缺陷首先被认为是存在于四维时空中,但最近有人在膜世界图景中研究了高维的整体缺陷,如大额外维图景( ADD )和兰德尔 - 桑德儒( RS )图景中。据膜世界图像,三维空间世界是嵌入于高维世界中的膜。 Sei-Hoon ( 2002 )研究了与具有负的宇宙学常数的高维引力相耦合的整体缺陷( global defect ),研究了整体黑膜解( global black brane solution ),视界附近展开的整体缺陷。 Sei-Hoon ( 2002 )发现一系列解存在于几个分离的区域内,并定量地证明了它们可相互连通。 在高维引力整体缺陷语境中,许多学者都想企图认识膜世界图景。 Cohen Kaplan ( 1999 )已认考虑了一个膜世界,它可被视为两个额外维空间内的整体弦。其时空表现为距弦核有限距离处的一个曲率奇点,类似于四维空间中的情形。他们强调一个统一的边界条件,奇点可能位于额外维的边界,这形成一种有限而非紧致空间。现象学类似于 ADD 图景,而不是 RS 图景。 Gregory ( 2000 )已指出当存在负的体空间宇宙学常数是,就可得带有 RS 型图景所需参数的一个非奇性的整体弦类解。 Olasagasti Vilenkin ( 2000 )研究了一种更普通的膜(非零宇宙学常数的高维时空内携带有整体荷)。特别是,当具有负宇宙学常数,存在解 --- 额外维几何渐近于横截面为 (d-1) 维球的固定半径(雪茄状几何)的圆柱体。具有指数式衰减的卷曲因子的雪茄状解是令人感兴趣的,因为它们具有 RS 型图景所要求的特征。 Y. Kim et al.(2001) 采用 Schwarzschild 型度规拟设,研究了存在负宇宙学常数的高维整体缺陷的时空。他们发现极限黑洞类 p 维空间缺陷(整体黑 p 膜),它是被退化视界所包围的里奇平直膜。并采用 Schwarzschild 型度规拟设,研究了存在负宇宙学常数的高维整体缺陷的时空。他们发现极限黑洞类 p 空间维缺陷(整体黑 p 膜),它是被退化视界所包围的里奇平直膜。 Y. Kim et al.(2001) 指出,极限整体黑膜的近视界几何符合雪茄类几何,具有 Gregory(2000) 和 Olasagati Vilenkin(2000) 发现的指数式衰减的卷曲因子。 上帝先煮水还是先淘米? 玻色子具有交换对称性,彼此相容,是传播子;费米子具有交换反对称性,不相容,是物质粒子。看来两大家族各有所长、各有专职,但我想问 宇宙最初是先有玻色子还是先有费米子 ?或者诙谐的说,宇宙是先有水还是先有米?这个鸡蛋问题如何解决。但若问“先煮水还是先淘米?”,答案已很显然了,宇宙还是先有水(真空超流)。 单从自旋数比较猜想,整数自旋的玻色子应由半整数自旋数的费米子组成;从时空作用尺度看,全域性的玻色子也应由局域性的费米子组成的。物理学理论上,也预言过玻色子到费米子的转变,并有人提出了玻色子变费米子的方法。 J. D. Franson 等人 2004 年提出利用量子芝诺效应,不断测量一个玻色子,看它是否处于出于粒子数为 2 的 Fock 态 ;如果测得足够快的话,该系统将只出现 0 和 1 两种状态,他们发现瞬时的玻色子算符也是满足玻色子的对易关系的,而且多次测量平均之后的有效粒子算符也是满足费米子对易关系。如果能在实验中观测到玻色子转化成的有效费米子系统,结成费米子对,那么我们就可观察费米子对的玻色 - 爱因斯坦凝聚态了。 至此,可猜想玻色子就像充斥荡漾在宇宙间的元气,而费米子就像凝聚漂浮于宇宙中的尘露,元气凝聚可形成露珠,但露珠蒸发也可产生元气。但据常识类推,没有尘埃作为凝聚核,露珠也难以形成;宇宙最初或许真是一个玄珠,正如元代谷神篇曰: “ 元气始生,犹一黍也,露珠也,水颗也 ” 。因此推测,太初先有元量子 ( metaquantnm , 也是费米子吗?),然后大爆炸产生元气,形成时空,然后元气凝聚形成各种一代、二代、三代费米子。 大爆炸之前怎样? 《真空赋》曰: “若夫太初之前,奇点色闭;光信未知,时空虚幻。静极无向,先有纯量;紧致四维,出场无疆。遍历积分,息定初态;奇异构形,胚孕华藏。” 大爆炸假象。彭罗斯。 宇宙时空的非欧几何性 如果真真空定义为绝对虚无,即连任何能量和物质都没有,那么这种真真空就是 “ 绝对平直的四维 ” 欧氏空间,这就是死寂宇宙图景:我们的 K 膜宇宙浮游于一个无限广大、无限恒久的四维欧氏真空内,霍金的这种绝对无中生有的宇宙诞生模式至少是误解的,我们更可以想象的是混沌无中生有模式,因此 K 膜外部真空仍然可能是比其内部伪空 “ 在能量密度上更次级的真空 ” 。 量子物理上的真真空也是含有能量的,量子海处于最低能量态,即零点能(在零点位置附近作微小振动),真真空零点能的存在使宇宙空间弯曲成非欧空间。但只要适当激发,真真空潜在的能量就会通过复杂的流形结构和物质运动展现出来!只要不超过普朗克能量壁垒(一个量子内的能量相当于一次闪电的能量),那么量子泡内能就不会爆发出来。 如果将外部真真空(简称外真空)视为四维非欧流形的局部微元空间(即内部真真空,简称内真空),则宇宙内外真真空在理论上连通一体,而 K 膜宇宙的外部真真空是内部真真空的一种虚假镜象(但后文否定了宇宙外真空的悖谬概念)。在这个意义层面上说, K 膜宇宙本性上无啥内外真真空之别, K 膜宇宙也无内外之分。因为它是绝对的真真空,故可视为一个无限薄的、无限广的整体。既然无限薄,所以量子 “ 以其为媒介 ” 而发生超距作用;因为无限广,所以可以包容宇宙。这第三种解释实际上是否定了真真空及其微小零点能的存在,而只存在唯一的 K 膜及其包含的伪真空,但难以解释其为何存在。 无中生有,真空下蛋? 《道德经》曰:“ 有物混成,先天地生;惟象无形,窈窈冥冥,寂寥淡漠,不闻其声,强名曰道。 ”列子曰:“ 太易者,未见气也:太初者,气之始也;太始者,形之始也;太素者,质之始也。气形质具而未相离,故曰浑沦。 ”故曰:“ 天下万物生于有,有生于无。 ”《真空赋》曰:“无 者,逝隐也,耗散也,混沦也,而未知也。 ” 我当然不认为真正的无中生有,空中掉蛋,正如天下不会掉下林妹妹。霍金通过欧氏空间向洛氏时空的量子转变,从而推导出他的量子宇宙波函数,并由此认为我们的宇宙是一片无深广的死水中突然浮现一个泡沫。但这种宇宙图景是相当不可思议的,这种绝对无中生有的宇宙生蛋模式至少是误解的。欧氏空间 “ 背景 ” 只是我们思考非欧空间 “ 前景 ” 的局部近似,这种奇妙的 “ 思维互换叠象 ” 在不经意间 “ 产生了宇宙诞生于欧氏真空的错觉 ” ,即平直的欧氏真空内突然生了一个非欧宇宙蛋(奇点),问题出在理性思维人为地预设了一个理想的欧氏空间,然后思考宇宙如何从其中的一个奇点诞生。 欧氏空间不是宇宙的真实背景,因为宇宙自身无需任何空间背景, 宇宙背景就是自身的非欧空间 ,故更自然的解释是: 真空的非欧流形从自身局部的奇性涡洞中翻吐而出,产生宇宙大爆炸的表象 。而这恰好可描述为四维欧氏时空转变成四维洛氏时空的量子宇宙转变,但四维欧氏时空毕竟不具实在性,而是对已消逝的 “ 前世 ” 宇宙的描述,因为前世宇宙已消逝,故对现实宇宙无任何物理作用,所以才说是 “ 绝对真空,平直不弯曲的,而且是虚时空 ” 。从欧氏空间转变为非欧空间来理解宇宙创生,必须从真空流形结构上去推想,哲学上不应得出无中生有的误论,而是意味着 从局部可理解整体、从平直可理解弯曲、从瞬间可理解永恒、从虚空可理解实体 。 步入共形宇宙的奇境 《真空赋》曰: “有空中之空,正如有泡中之泡;有宇中之宇,正如有粒中之粒;有律中之律,正如有形中之形;有流中之流,正如有力中之力。” 。。。 熵增,序增,全息守恒 《华严经》曰: “于一微尘中,悉见诸世界。” 我在《凤凰烈梵》一诗中写道: 于是平坦的苍穹扭曲 星的碎片连着一切 崩入终极的深渊 狂舞中焚羽 全化为光明 照亮宇宙的黑夜 你携带着信息 圆寂回黎明的巢穴 《真空赋》曰: “量子纠缠,耦断丝连,引纶恢恢,遍布空间,统治宇宙。故洞窥深境,星系飞红;心游纤丛,全息守恒。” 。。。 Λ ,暗能量,暗流和膨胀 。。。 混沌膨胀的真空流形 元《谷神篇》下卷《元气说》曰: “元气始生,犹一黍也,露珠也,水颗也。盖自无始旷劫、霾翳搏聚之,内含凝一点之水质,强名曰道 ... 破乃分之,天地开辟 ... 外之余气施张以措之,内之元气兆运以局之。百里之天既分,则千里矣,渐至万里矣;历元应化,致今莫谛其几万里矣。” 《梵天同乐》曰:“超弦谐奏唱万籁,缔膜狂飙扫诸天;自爆烟花庆宇宙,旋舞流形出玄渊。” 。。。。 没有光就没有时间 人脑从视觉系统接受的信息量占所接受外界总信息量的 70% 以上,可见眼睛对人类认知的重要性,尤其是空间感、几何直觉。对可见光而言,单个光子携带的能量约 为 4×10 -19 焦 耳,这样大小的能量足以激发起眼睛上感光细胞的一个分子,从而引起视觉。但如果世界没有了光(电磁波),我们还能感受到时间吗?当然,还能感觉到时间,比如瞎子的大脑能根据储存在自己脑海的各种触觉和直觉而感受到主观时间,甚至大致感受到客观时间。时间的客观性不是唯一来自于肉眼,还可以通过其它感觉器官输入人脑神经网海。人脑的每种感觉都可还原为不同频段的电磁波(色)吗?难道有人可直接通过其它自然力(弱力、强力、引力)而感受到时间吗? 其它自然力中长程力引力强度太弱,短程力弱力和强力的作用距离又太短,相对于电磁力而言,都超出了人类的感觉器官的感知范围,是 不可能直接感受到 的。我们能感觉引力(重力),是通过大质量星球对我们产生的引力,通过臀部或身体其他部位的压力感而间接感受到的。我们如果直接感受到了强力和弱力,那么我们就能在脑海内感受到原子弹爆炸了(呵呵)。其实,我们连分子力都不能直接感受到,我们的肌肉感、拉扯感、疼痛感等体感是通过大量人体分子键而间接感受到的,但分子力本质上仍是电磁力。 因此,我们可以说,世界如果没有了光(电磁波,即色),万物离散了,星球也就没有了,突然悬浮于虚空,连重力感也没有了,这是个极度空虚的世界。我敢肯定无光的世界,即使假设你存在,也感受不到时间;没有光,就没有一切感受,人脑意识一片空白,而周围一片黑暗,这就是彻底的死寂!有了光,才有了感知的媒介,才有了信息,才有了感受和意识。所以圣经曰“上帝说要有光,于是就有了光”;佛念得最多的是光明,最尊崇的是光。光是生命意识存在的最基本前提,没有了光,就没有了一切感知信息,也就没有时间!《金刚经》曰:“色即是空,空即是色”,而今我曰: 无空则无色,无光则无时;时凭光而觉,色于空中现 。 相对论常讲“类空”、“类时”,“空间是时间的一维,时间是空间的一维,二者不可分割”;但我认为如果没有光,类时不存在,但类空也不存在,因为无光则无时,而无时间维的类空是三维纯空间。广义相对论虽不同意, 无时的类空即使存在,也没有相对论性意义 ,因为我们不能测量它,但 GR 总是有效吗?无时的类空是什么?是太初的量子宇宙,或者说是光还未脱耦逃逸散射出来的奇点。 宇宙空间原本是几维? 什么是实在性呢?是粒子还是超弦?是气泡还是膜?实证主义哲学认为这是无意义的问题,宇宙的真正维数谁敢肯定?四维、五维、十一维的理论描述可以等效。或许我们观察到的是一个上帝的一根毫毛端,也许我们见到的是洞穴上的投影,但愿我们遇到的任何魔鬼都是影子。 只要数学物理学家们思考宇宙终极问题,就需要站在更高的思维角度、从几何上来直观地理解宇宙,即增加或引入一个或更多个虚拟空间维(额外维,或时间维?),以便在更高维空间来解释宇宙有关问题,如宇宙为何存在?宇宙时空结构如何?四大自然力如何统一?量子真空的流形?最初是牛顿时代的三维空间,到爱翁时代的四维时空,到卡鲁扎 - 克莱因的五维时空,到后来超弦的 26 维时空和 M 论的十一维时空,还有数学上那些抽象的无限维时空。 但是,这各种高维时空是客观存在还是主观臆造?我们需要那么多脚手架吗?近现代物理学发展史表明,虽然理性思维常常抽象出高维空间作为一种思维背景,以全面地直观掌握思维对象的各种因素,但存在需要那么多维度吗?如果我们将增加了虚拟维度的高维空间当作真实的物理空间,就可能误解宇宙的本质,使物理理论“冗余化”、“泡沫化”,为此我们需要用降维法来还原或简化物理实在。物理思维要求优雅简单性,空间维度不多不少最好。 当然,为了理解洞穴上无序运动的影子,增加 n 维甚至就很有规律了,增维法不仅是数学物理中推广定理、猜想的主要方法之一,也是开拓探索领域、理解客观世界的重要方法,所以不可一概否定。我们的宇宙显然是三维空间,最多加一维时间, 3+1 维就足够了,这是许多人坚守的信念。但有时我变为极端者,甚至认为四维真空也应抽去一维,剩下只有原本的三维空间才是本真空间,因为对于真空,一维时间是没意义的,永恒的真真空不呈现时间! 时间维如果撇开事件几率就难以理解,时间是空间对称性自发破缺的表象。时间意味着运动和演化,它是宇宙局部信息关联维,是宇宙量子系综的熵增,是宇宙空间的内生维度。从某种意义上说,时间是一个系统的客观幻量,但它的客观性借自系统内物质运动的客观性。高一时我就意识到这点,或许几何化偏好是直觉思维的特征。 一元宇宙还是多元宇宙 《华严经》曰: “此遍照十方炽然宝光明世界种有:十佛刹微尘数回转形世界,十佛刹微尘数江河形世界,十佛刹微尘数漩流形世界,十佛刹微尘数轮辋形世界,十佛刹微尘数坛 墠 形世界,十佛刹微尘数树林形世界,十佛刹微尘数楼观形世界,十佛刹微尘数尸罗幢形世界,十佛刹微尘数普方形世界,十佛刹微尘数胎藏形世界,十佛刹微尘数莲华形世界,十佛刹微尘数 佉 勒迦形世界,十佛刹微尘数种种众生形世界,十佛刹微尘数佛相形世界,十佛刹微尘数圆光形世界,十佛刹微尘数云形世界,十佛刹微尘数网形世界,十佛刹微尘数门闼形世界,皆在此无边妙华光香水海及围绕此海香水河中。” 《长阿含经》曰: “一日月周行四天下,光明所照,是为一世界。如是千世界中有千日月、千须弥山王、四千天下、四千大海、四千恶道、千阎罗王、千四天王、千忉利天,至千梵天,是为小千世界。尔所小千千世界是为中千世界,尔所中千千世界是为大千世界。其中须弥、四洲、日月乃至梵天,各有万亿,通名一佛刹也。” 让我们先看看佛家的宇宙观。 娑婆世界:释迦牟尼的佛刹,位于“普照十方炽然宝光明世界种”的第十三重,即银河系边缘。 普照十方炽然宝光明世界种:位于“无边妙华光香水海”的中央,即星系岛中心。 无边妙华光香水海:位于“华藏庄严世界海”的中央,即星系海中心。 华藏庄严世界海:位于“十方恒沙世界海”的中央,即星系洋中心。 十方世界海:在“一真法界”中,即宇宙全体。 一真法界:诸佛证悟,如来以“一真法界”为法身,即爱因斯坦、威滕、彭罗斯等认为宇宙存在大一统的终极定律。 小世界:一个日月周行所照空间,即太阳系。 小千世界: 10 3 个小世界,大体即银河系(古人目视星等数量级)。 中千世界: 10 3 个小千世界,含 10 6 个星系,即星系岛。 大千世界: 10 3 个中千世界,含 10 9 个星系,即星系海。 三千大千世界:含 10 12 个星系,即星系洋。 。。。。。 经典的广义相对论 《梵天同乐》曰: “遍历四维圆本体,凌波微步量周天;惟凭算符谱神曲,大道零和方程边。” 《真空赋》曰: “真空圆融,完美对称。各点同律,各向同象,是谓大同。如此架势,内禀不稳,或缩或膨,是谓大运。” 回归纯朴的纯粹世界 《真空赋》曰:“ 量分而数增,数增而象变,象变而态进。故测系综而值非零,仰苍穹而星流行。老子曰:‘道生一,一而再,再而三,三生万物。’”“零为数之母,点为形之父……数者,离散之象也;或加或减,或乘或除,或开方或乘方,或点积或叉积。形者,连续之象也;或缩或长,或弯或扭,或粘接或断裂,或熔化或畴化。” 《京都弦会赋》曰 :“道有阴阳,力分强弱。弱力玻传,衰变能识左右;强力胶坚,色动犹有璨味。何天下之至微,囿于至细,三份始克成粒,三家适可成象。嗟微子之多元,叹宇称之能规。范群不换,万象始知纯美;质量其何,众士犹觅真意。场论早成规矩,实验若合符节。岂三力之齐一,实造物之有常。何量化之难求,抑引力之未卜。” 宇宙本体是三维的,视觉表象是二维的,根据全息原理,视界表象可解译出三维空间事物的信息。只要思考宇宙本体演化,就需要时间维。有了时间维,就可微扰物理量了,就可从更高维的空间来思考宇宙本体了,否则理性思维就几乎一直停留在混沌无象的懵懂状态。 而没有时间的宇宙本体只能用拓朴纯量场(真真空,零点能基态)来描述,这种场没有所谓的单个量子,整个宇宙纠缠一体、凝聚一团,所谓“元气未泄”,超观(设想从高维时空外看)宇宙,就好似一颗寂静无光的玄珠,整个量子宇宙就是混沌的太一,几乎无法追思其内部结构。然而,从 WMAP 观测数据显示,太初宇宙应该是各向同性且整体均匀的。 但这个所谓的宇宙瞬子或奇点,如果具有原初的拓扑结构,那么从三维空间观测就像是上一轮宇宙或膜碰撞的遗迹,或许起着宇宙基因的作用,决定着太初纯量场的模量演化。如果采用 纯量场空间对称性自发破缺的几率来代替时间维 (暗含对称破缺机制高于时间量,并把时间问题完全归结为空间问题),那么就可自然地启动和描绘宇宙纯量场,直至生成矢量场、张量场、曲率场,人们对这种 “ 纯朴宇宙物理学 ” 还知之甚少。 物理学家迄今已费了三十年的心血来寻找所谓的万有理论,目前认为 M 论是个候选者,它是一个通过 S 对偶和 T 对偶联系起来的 理论网络,所有的子理论在某种能量极限条件下是彼此等效的。但超弦论在物理学领域把数学工具发挥到极致,被称为“在物理台上的数学舞”,似乎把宇宙演化变成纯数学游戏,而显得失去了许多物理意义,成了人类的数理艺术作品,因此我认为不能预测、不能实验验证的、且数学味太浓的 M 论还距万有理论早着呢。真正地万有理论应该坚持首先对宇宙真空物理取得突破,并融合量子场论和广义相对论,对太初宇宙、量子引力、引力波等以及视界疑难、熵疑难、平直性疑难、 CMB 、各向同性、整体均匀性、时间因果性、质量起源等问题作出合理而简洁的解释,而对杂罗百家的 纯朴宇宙物理学或许才是有希望的万有理论正统 。 彭罗斯作为著名的广义相对论和量子理论专家,偏爱用数学构造解释物理实在。彭罗斯把世界分为三个层面:物质世界,数学世界,心灵世界。他把三个世界看成一种互相包含互相投影的关系,类似吃尾巴蛇游戏,他尤其推崇数学世界,认为它也是一种客观存在。 “ 纯朴宇宙物理学 ” 或许正是彭罗斯所谓的数学世界,这一直是数学之王希尔伯特的理想。 哥粉碎了大一统野心? 《真空赋》曰:“ 常数不常,定律不定;唯物非物,真空不空。量子滔滔,表象波涵;天网恢恢,因果纠缠。结构三维,万物迭演;协变十维,宇宙一统。一真法界,飞露幻影;亿兆恒沙,浮花入梦。” 20 世纪 20 年代,在集合论不断发展的基础上,大数学家希尔伯特向全世界的数学家抛出了个宏伟计划,其大意是建立一组公理体系,使一切数学命题原则上都可由此经有限步推定真伪,这叫做公理体系的“完备性”;希尔伯特还要求公理体系保持“独立性”(即所有公理都是互相独立的,以保持公理系统最简洁)和“无矛盾性”(即相容性,公理和公理之间不能是自相矛盾的)。   希尔伯特所说的公理,不是我们通常的公理,而是经过彻底形式化,这就是所谓的元数学,它一般数学理论的关系有点像计算机中应用程序和普通文件的关系。希尔伯特是个乐观主义者,他的计划也确实有一定进展,几乎全世界的数学家都乐观地看着数学大厦即将竣工。但正当一切似乎明朗之际, 1931 年突然一声晴天霹雳,希尔伯特计划不到 3 年,哥德尔就使其数学化宇宙梦想变成了令人沮丧的噩梦,这也给后来的纯数学领域带来阴云。 哥德尔证明:任何无矛盾的公理体系,只要包含初等算术的陈述,则必定存在一个不可判定命题,用这组公理不能判定其真假。也就是说, “自洽”和“完备”不能同时满足, 这便是哥德尔不完全性定理。但要注意,哥德尔理论只适用于 较强的公理系统 ,“较强”意味着该理论含有足够的算术以便对第一不完备定理的证明过程进行编码。公理系统可能含有无穷条公理(例如皮亚诺算术就是这样),但要哥德尔定理生效,必须存在检验证明是否正确的有效算法。 《真空赋》曰:“ 数算系统,不可自证;必有命题,真伪不辨。呜呼!自洽而不完备,完备而不自洽。几何体系,亦类于此。然佯谬之源,在定义之偏、假设之伪也。何谓零点?何谓量子?何谓时空?何谓超弦?何谓泡膜?何谓无穷?诸般概念,亦若鬼话?!推数而忘形,必没于无限;变形而忘数,必失于奇点。” 但哥德尔不完备性定理遭许多人误解,它并不意味着任何有意义的公理系统都是不完备的。理论上,哥德尔理论还是留下了一线希望:数学家也许能给出一个算法来判定命题的不确定性,但不管如何,也可忽略那些不确定性的命题。正如 Marvin Minsky 所指出的,人类智能有犯错误、理解不相容的谬句的能力。彭罗斯声称“可被机械地证明的”,“对人类来说看起来是真的”,他认为人类智能不同于自然的无意识过程。据说哥德尔相信人脑直觉真谛的思维能力,不同于计算机式的方法,人类可知其真而不受现有定理的束缚的直觉。 对此,当代那些苦心探究太初宇宙、大爆炸前物理、量子真空的学者们,哥德尔不完备性定理是否有些启示?哥德尔定理使我们变得谨慎、谦虚,知道越多,或许问题越多。矛盾始终存在体系内,这是 有限的视域思考无边界的宇宙时所必然伴随的体系局部缺陷 。不完备性不是完全否定体系错误,而是 继续探索出更精纯的真理之泉的不竭动力 !正如 爱因斯坦说:“ 世界最不可理解的是世界是可以理解 ”, 希尔伯特说:“ 我们必须知道,我们必将知道 !” 2010 年我在《凤凰烈梵》诗末写道: 哦!那是你的极乐界 无边而有限的一真法界 泛起比特的泡沫 在场中生灭 而精神怎能容忍 这疯狂的不确定性 那勇敢的水手 总想在柏拉图的天空 寻找不变的星辰 以决定论式的信仰 指引真理的航程 于是心与物之间 对称自发破缺了 时间之箭 穿过燃烧的森林 消失在混沌的世界 博主部分有关贴文链接 宇宙微波闻道乎: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=289142do=blogid=494009 真空衰变新方式: http://blog.sciencenet.cn/blog-289142-635899.html 全息暗能量重建 f(T) 引力: http://blog.sciencenet.cn/blog-289142-636707.html
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玄诗:梵天同乐(play KBC with joy)
warlong 2012-12-15 23:46
玄诗:梵天同乐(play KBC with joy)
梵天同乐(play KBC with joy) 超弦谐奏唱万籁,缔膜狂飙扫诸天; 自爆烟花庆宇宙,旋舞流形出玄渊; 我欲乘风御龙去,又恐时空迷色眼; 但恨此身态纠缠,且随量子共场颠; 穿破畴壁越势垒,伪空衰变涌暗泉; 遍历四维圆本体,凌波微步量周天; 无数珠宝缀苍穹,一网星鱼作肠餐; 克莱因瓶倒世界,镜中醉游天外天; 遗忘信息散太虚,乱扔骷子射时间; 惟凭算符谱神曲,大道零和方程边。 关于有关问题,可见《 关于真空量子、物理玩具、宇宙时空及其它 》: http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=289142do=blogid=644813
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与邢志忠教授商量“上帝粒子”
killywen1983 2012-12-13 10:04
原听说希格斯上帝粒子的时候,许多人科普的时候,我硬是没看明白。只是听一批人解释老外理论多么先进,做的实验多么好,是否有中国人的贡献。 我只好自己构想出来宇宙的原初粒子,比如宇宙的一个0分解为-1和+1, -1与+1碰到就会消失的,但-1与-1,+1与+1可以比较有机的结合起来。这样的结合,就可以解释各种相互作用和力,也可以解释质量的起源。后来细细看了希格斯粒子介绍,其某些分量也有结合与相消的意思。 现在我想说明的人,无数的-1和+1经过几万万万亿亿亿次以上组成了现在的世界。要找到-1和+1实在太难了,相当于找到微积分里面那个无穷小量。但要找到比较大的相互吸引的两个粒子,还是容易的。不能因为找到类似的,就说一定是上帝粒子。 而且我觉得+1与+1相互吸引,只是一个假设,这样假设起来直观但不合理,也许宇宙起源并不是这样。也就是说希格斯的质量机制,可能并非如此。 为啥我们一直要跟着老外走,而不去想出来一些更好解释的理论? 请邢教授和其他人评点。
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向左转还是向右转,这是个问题(图)
热度 1 sheep021 2012-12-12 12:48
偶然看到这个这个图,不知出自何人之手,但很有意思:向左转即是向右转! 其实,世界就是这样。世界到底是个什么样子,取决于你怎么去看 不知道中间那个会变方向的旋转人体,是不是具有左右“二象性”?
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生物机器与生物工业 - 哲学探索
benlion 2012-12-8 08:59
生物机器与生物工业 - 哲学探索
在系统科学的基础上,实验与计算生物学结合的生物系统和数学与工程生物学结合的人工生物系统研究,构成系统生物学和系统生物工程概念。 1)自60年代贝塔朗菲阐述理论生物学的系统论方法和数学模型研究开放生物系统和Mesarovic M.提出“systems biology”词汇,2)经历80年代发展到计算机方法的数学建模和生物化学系统论,3)在90年代进入分子细胞生物学层面的实验生物技术与生物信息技术结合的研究形态。 1992年-1994年提出系统遗传学及其系统医药学和系统生物工程,1996年-1999年倡导生物系统论和实验、计算生物学方法的生物系统科学与人工生物系统工程的研究模式。 1999年在德国建立网站筹备协会,2000年日本举办会议和美国成立研究机构,2001年同时国际5个学派发表论文,从而进入了21世纪系统生物科学与工程的时代。 :1)Mesarovic M.和Rosen R.为最早的数学生物学派,在80年代读到Rosen R.的论文;2)钱学森推动系统工程和论述传统文化的系统思维,这2条路径同时影响了我 – 这是提出系统遗传学和系统医学、系统生物工程的背景,而在中关村分子生物技术、生物信息技术和基因工程技术和海外代谢链、信号传导和基因调控网络研究 – 96年-99年阐述定义的背景。 附、两个时期研究历史的背景: 1)在英国用了2年时间研究西方近现代文化发展 - 起因是90年代初年轻教师一起在食堂进餐闲聊,我说到正在读一本现代西方绘画历史译著书中提到中国文化对现代西方艺术的影响,同事的立即反应是讽刺,却不是去我那查看一下这个书;所以,在英国专门研究了大量国外原文资料。 2)这2年考证了整个系统生物学在20世纪和21世纪的发展历程,是因为看到2人都说自己提出系统生物学的“词汇”,又说80年代与免疫学家为邻想到系统观 - 却不知50年代贝塔郎菲的抗体系统论和70年代的免疫网络理论,再说到交叉学科 - 却不知并不是开发生物仪器的交叉,而是研究生物系统的交叉和综合 - 5个学派是1996年-1999年倡导*的“系统理论、实验、计算和工程方法操作生物系统和人工生物系统”定义的组成部件 – 国际研究机构网页描述的也是这个,却不是那个有争议的概念。 *,在90年代未和21世纪初,大规模地毯式发送email到许多不同于生物科学领域的科学家通信,以及互联网转载和链接的大量广告。 (网络日记总结)
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直线即圆,圆即直线
热度 2 sheep021 2012-12-7 11:01
有一天,忽发奇想:直线与圆,看似水火不容,但其实也没有两样。举一个最简单的例子:在地上画一条直线,谁都知道那是直线不是圆,但是,如果一直画下去呢?随着直线的延伸,岂不是围着地球构成一个圆了吗?从整体上看,这是一个圆,真实不虚,但是就局部而言,谁也无法说明到底这条直线从什么地方变成圆了。 由此可知:直线只是圆的特殊存在形式! 进而可知:知道直线与圆的差异是一种水平,而知道直线与圆的相似之处,就是另一种水平了,显然,后者的水平更高一层。 这个世界就是这么不可思议! 更不可思议的是古人早就知道了这个道理: 如《老子》说:“无,名天地之始;有,名万物之母。故常无,欲以观其妙;常有,欲以观其徼。此两者同出而异名,同谓之玄。玄之又玄,众妙之门。” 《庄子》说:“天地与我并生,而万物与我为一。” 《心经》:“色即是空,空即是色,色不异空,空不异色。” 其实,即是在科学领域,把直线与圆截然分开的也仅仅限于高中及以下水平,越往上,直线与圆的关系也就越模糊,甚至,走向统一( 直线 即 圆 ……向量中关于无穷远处的悖论……_数学吧_贴吧 ): 复分析里面直线和圆不作区分 高等几何上写得类似,一条直线只过一个无穷远点,然后两端必定在无穷远相交 如果考虑无穷远点的话,直线就是特殊的圆。球面极点射影。圆心是无穷远点,半径无穷大,此圆既以无穷远点为圆心又过无穷远点…… 整体与局部的关系由此可见一斑。人之眼界高低不同,所看到的同一件事的结果差异之大也不言而喻。 由此可见,世上万事万物,没有绝对,直线与圆,有与无,阴与阳,水与火,甚至生与死,过去与未来…… 写到这里,俺想到一个更奇怪的问题: 大家都知道:光沿直线传播,这是初中物理上就写明白的。 但是,放到茫茫宇宙之中,这句话还能成立吗? 从地球上扔石头,石头总是还要落到地上 从地球上发射卫星,卫星最后变成环绕地球飞行(直线运动,变成圆运动) 从太阳发射出来的阳光,最终梦醒何处?会一直向前,永不回头吗?光线会不会也变成了圆运动—— 一个大大的圆! 如果从更大的空间来看,光线也是圆运动的话,那可就有意思了: 人类永远不能通过观测宇宙深处射过来的光线来探测宇宙到底有多“深”。 时间并不存在,时间只是变易的化身 爱因斯坦PK霍金:时间独立存在吗? 附加一点“鬼打墙”的资料: 为何迷路时会原地转圈?科学揭秘"鬼打墙" 走入丛林。阴天时,当人们在一片森林中穿行时,他们很容易绕着圆圈行走(蓝色路径)。而在太阳可见的晴天时,人们则更容易直线行走(黄色路径)。 当冒险小说以及恐怖电影中的主人公无助地在一个陌生环境中绝望地绕圈 行 走时,我们的心弦也会跟着绷到最紧。如果《女巫布莱尔》中的那些学生能够在森林中沿直线前行并顺利地走出困境,那么这部影片也就没什么意思了。这种导航故障究竟是真实存在的或仅仅是艺术作品用来增加趣味性的一种手段?一项新的研究发现,当人们行走时没有任何路标指引,他们很容易就会绕圆圈行走。   这项研究的第一作者,德国杜宾根马普 生物 控制论研究所的心理学家詹-索曼说,这一研究观点来自于德国一个名为Kopfball(字面意思是足球中的“头球”)科技电视节目中观众的一次提问。为了弄清楚这个众所周知的“观点”究竟真实与否,节目制作人联系了索曼以及他研究认知行为的同事。索曼说:“我们也不知道是不是真实存在,不过我想这个问题确实很有趣。”   在其中一项实验中,15个志愿者蒙 住 双眼,佩戴GPS接收器,试图沿直线穿过一片空旷的空地。他们中大多数人都沿着这条路线蜿蜒前行,偶尔会绕圈,圆圈的直径小到20米。之前研究人员推测,绕圈行走可能是因为人们的左右腿不一样长,这会导致他们走路时倾向于向左转或向右转。然而在索曼的研究中,大多数志愿者并没有明显的向左转或者向右转的倾向。尽管一些志愿者的左腿和右腿长度确实存在少量差异,不过研究人员发现,这些差异与志愿者平时向左转或向右转的习惯没有直接联系。为了使左腿和右腿长度有明显差异,研究人员给志愿者的左脚或者右脚的鞋垫上12厘米高的底。不过他们还没有发现腿的长短与向左转或者向右转的倾向有任何系统性的联系。   索曼从这一研究结果中推断,人们有时走路会转圈的原因在于大脑。当人们蒙上双眼时,大脑就不得不勾画出一条直走的路线图,而这一勾画过程所依赖的信息很有限,比如前庭系统(传递平衡感知)以及肌肉和关节中的运动传感器的输出。索曼说:“所有这些信号都会出现微小的差错,”通常来讲,就是这些差错引导人们毫无目的地蹒跚行走。不过在特定方向的认知中出现的差错,偶尔会引导我们在某个环境中转圈行走。   宾夕法尼亚匹茨堡的卡耐基梅隆大学的心理学家罗伯塔-克拉茨基认为这种解释“非常简洁明了”。之前的研究可以追溯到20世纪20年代,这些研究发现,当人们看不见的时候,他们就倾向于脱离直线行走。但是在GPS出现之前,研究人员并不能长距离追踪人们的行迹,所以也无法对他们绕一个整圈的全过程进行观察。   然而当人们能够看到他们行走的路径时,情况就不一样了。当志愿者没有蒙住双眼在两个陌生环境中——德国的一片森林,突尼斯的沙哈拉沙漠——行走时,索曼和他的同事对他们进行了跟踪观察。在森林里,志愿者确实会绕圈行走——不过仅限于阴天。当有太阳时,他们通常会沿直线走上几个小时。在撒哈拉沙漠中也是一样。索曼说,可见的线索,如太阳或者太阳产生的阴影,会帮助人们克服绕圈行走的倾向。
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译诗两首:宇宙意识、极乐世界
warlong 2012-12-6 11:16
Sri Aurobindo 像 斯瑞 * 奥若宾多 ( Sri Aurobindo ) 是一位革命者 , 诗人 , 哲学家 , 作家和精神导师 , 1872 年 8 月 15 日出生于印度东北的加尔各答 ( Calcutta ) 。他的生命富有魅力,但他对任何传记表述表示质疑。他说:“没有任何人可书写我的生命,因为人们的理解,还未触及皮毛。”但他的著作和外部生命,使得可对这个独特的精神导师的生命给予深入一瞥。斯瑞 * 奥若宾多为瑜伽派铺平了道路,这就是所谓的“整体瑜伽”( Integral Yoga )。不像古老的瑜伽修行者,他认为瑜伽和灵性不必逃避世界。斯瑞 * 奥若宾多希望将神赐(带直觉性的含义)( Divine )带入全部生命。他生命的最后四十年中,他为了放弃一种新精神意识这个目标而不倦地工作。 在博主看来,他具有一位深受印度传统文化浸染的、带有一些神秘宗教意识的革命性学者。他的以下两首诗显示出较深邃的哲学意味。 详细了解: http://www.sriaurobindoashram.org/ 宇宙意识( Cosmic Consciousness ) 作者:斯瑞 * 奥若宾多( Sri Aurobindo ) 译者:郑中(Geongs Zhern) 我将宽广的世界卷叠入更宽广的自我里 而时间和空间为我的精神所意识 我就是上帝和恶魔,幽灵和精灵 我就是疾驰的罡风和炽热的恒星 一切自然是我关爱的赤婴 我就是战争和永恒的静止 世界的快乐转瞬即逝,我忍受着 无数悲伤盛满孤独的胸襟 我尽管了解封闭的特性 但无法限制自身的生成 我运载着所谓的大千世界 登上自己不朽的殿宇 我超越时间和鸿毛般的生命 复归于万物生生灭灭的太一 原诗: I have wrapped the wide world in my wider self And Time and Space my spirit's seeing are. I am the god and demon, ghost and elf, I am the wind's speed and the blazing star. All Nature is the nursling of my care, I am its struggle and the eternal rest; The world's joy thrilling runs through me, I bear The sorrow of millions in my lonely breast. I have learned a close identity with all, Yet am by nothing bound that I become; Carrying in me the universe's call I mount to my imperishable home. I pass beyond Time and life on measureless wings, Yet still am one with born and unborn things. ------------------------ 极乐世界 ( Nirvana ) 作者:斯瑞 * 奥若宾多( Sri Aurobindo ) 译者:郑中 (Geongs Zhern) 一切消逝,独留寂寞 思想解放理智,悲伤解救心灵 变成不存在,于是超越信仰 没有了我和自然,已知和未知 城市单调的阴影图像 漂浮着颤抖的虚幻 缺乏立体感的形式 电影流动着空虚的形态 世界像触了一个暗礁 已在绝望的海湾沦落 这里惟有无限的恒定 一种伟大、平凡、僵滞的和平 但一旦我感觉到里面是 沉默无名的空虚内容 要么不知不觉地逐渐增强 要么与无际的大海明波一起兴奋 原诗: All is abolished but the mute Alone. The mind from thought released, the heart from grief, Grow inexistent now beyond belief; There is no I, no Nature, known-unknown. The city, a shadow picture without tone, Floats, quivers unreal; forms without relief Flow, a cinema's vacant shapes; like a reef Foundering in shoreless gulfs the world is done. Only the illimitable Permanent Is here. A Peace stupendous, featureless, still. Replaces all, - what once was I, in It A silent unnamed emptiness content Either to fade in the Unknowable Or thrill with the luminous seas of the Infinite.
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43、我的“人天观”
热度 1 baishp 2012-12-2 16:19
这一篇该好好谈谈我自己的“人天观”了。 关于“天”字的含义,据 南 怀 瑾先生归纳,约有5种(见附)。“人天观”中的“天”,与“人”并列,显然应该是指天文学上物理世界的天体之天,或者就称“宇宙”、“世界”。为了与人的“主观感受”相对应,还有人把它叫做“客观世界”的。 先从一个假设开始分析。我们知道,世界上有一种“残疾人”叫做“色盲”,他们看世界都是黑白而非彩色的。我们把他们叫做“残疾人”是因为我们认为“客观世界”是彩色的,而我们这样认为的根据是因为我们大多数人看世界都是彩色的。现在我作一个假设:假设由于某种原因(具体什么原因实在无关紧要),世界上的“彩视人”大都死掉了,剩下来的人数远远少于“色盲人”,请问世界是黑白的还是彩色的?如果仍然说是彩色的,这不是极其愚蠢的“先入为主”吗?估计“色盲人”们也不会同意;如果说是黑白的,“客观世界”怎么会因为死掉一些人而发生改变呢?…… 上面所举的是一个极端的例子。我们又知道世界上还有一种“半色盲”或“轻度色盲”人,他们看世界虽也是彩色的,但色彩比“正常人”要暗淡的多。我有绝对充分的理由作一个毫无疑问的简单推定:比起看世界色彩最鲜艳的那个人来,世界上其他每一个人都会有一点点“色盲”(虽然极其极其轻微),而且“色盲”程度各不相同,就象每个人高矮胖瘦各不相同一样。请问“客观世界”的色彩程度到底以谁看到的为准呢? 这个问题的唯一解答是:并不存在一个脱离于具体观察者之外的“客观世界”的色彩,某人看世界是黑白的,那么“他的世界”就是黑白的;某人看世界是彩色的,那么“他的世界”就是彩色的;某人看世界色彩程度是如何的,那么“他的世界”色彩程度就是如何的。 这个问题同样可以推扩到人的所有其它感觉上去:听觉、嗅觉、味觉与触觉都可以作同样的设问,并得出这样一个结论:任何一群人在“同时”关注、感觉“同一样东西”时,每个人的感觉其实都是各不相同的(虽然差别极其轻微)。 这种极其轻微的差别对我们平常的各种交流、勾通可以说没有任何的妨碍,但在分析我们与“客观世界”(“天”)的关系时却有着极其重大和决定性的作用。我们平时之所以认为有一个脱离于我们的感觉系统之外的“客观世界”,就是因为看不到这个极其轻微的差别,把一个“绝对值很小很小的数”当成了“零”,而在数学上我们都知道这二者是有着本质性的不同的——一个“分子为零、分母为一个绝对值很小很小的数”的分数等于“零”,将分子、分母颠倒一下,这个分数则等于(正负)无穷大。 前述“极其轻微的差别”使我们认识到,我们用眼、耳、鼻、舌、身所感觉到的东西,与我们脑海中所想象的东西,其实只有量的差异,而没有质的不同。因为我们都知道:我们意识想象中的东西,每个人是各不相同的,因此它是我们生命中的一种现象——我们先有生命,后有意识想象中的东西;我们的生命是“因”,意识想象中的东西是“果”。所以我们同时也知道了,我们所感觉到的“客观世界”,其实也是我们生命中的一种现象——我们先有生命,后有“客观世界”;我们的生命是 “因”,“客观世界”是“果”。 事实上,当你看着眼前的这把椅子时,你必须要“用心”才能看到,否则就会“视而不见”,这与你必须要“用心”想象才能在脑海中想象出这把椅子,又有着共同的特性。这可以更进一步地说明“客观世界”与“意识想象中的东西”的相同本质。 既然“客观世界”是我们生命中的一种现象,那么作为“客观世界”的一部分——我们因种种“感觉”才得知,才认识到的“身体”,自然而然也就成了我们生命中的一种现象。 因此,可以说,我们每个人都“拥有”每个人的一个“宇宙”,每个人的“宇宙”都是各不相同的,不存在离开具体个人(观察者、感受者)之外的“宇宙”。当然,也不存在离开“宇宙”之外的“个人”(观察者、感受者)。 那么,我们每个人的生命形式到底是怎样的呢?我们每个人的生命的本来面目,是个超越“宇宙”与“身体”的、“天人合一”的、无形状、无大小、无内外的“形而上”体,它能够涌现起各种现象并知道这些现象的涌起,仅此而已。 附:南 怀 瑾 先生归纳的“天”字的5种含义: A:摘自 南 怀 瑾 先生著《禅宗与道家》(下)《道家与道教七、道家与道教宗祖人物思想的略论》: (1)天字是指有形象可见的天体。(2)天字是指形而上的天,纯粹为抽象的理念。(3)天字是指类同宗教性神格的天,具有神人意志相通的作用。(4)天字是最高精神结晶的符号。(5)天字是心理升华的表示。 B:摘自 南 怀 瑾先生著《老子他说》与《庄子讲记》: (一)天文学上物理世界的天体之天,如《周易》乾卦卦辞“天行健”的“天”。(二)具有宗教色彩,信仰上的主宰之天,如《左传》所说的“昊天不吊”。(三)理性上的天,如《诗经》小节的“苍天苍天”。(四)心理性情上的天,如《泰誓》和《孟子》的“天视自我民视,天听自我民听”。(五)形而上的天,如《中庸》所谓“天命之谓性”。 C:摘自 南 怀 瑾 先生著《原本大学微言》 一是指天文学上天体之天,也可以说,包括了无量无边的太空。可不是吗?外国叫航行太空,我们叫航天并没有两样,各自文化不同,用字不同而已。这是科学的天。 二是宗教的天,这是表示在地球人类之上,另外有个仿佛依稀,看不见、摸不着的主宰,叫它为天。在我们上古以来的传统习惯上,有时和“帝”字、“皇”字是同一意义。不过,“帝”和“皇”是把那个莫名其妙的东西,加上些人格化的意思而已。如果用“天”字就抽象得多。在意识上,便有“天人之际”,自有一个主宰存在的意思。 三是形而上哲学的天,它既不代表陈列日月星辰的天体,统属于自然科学的范围,又不是宗教的唯心之天。它既非心和物,又是心和物与一切万物的根源。它犹如萧梁时代,傅善慧大师所说的一首诗“有物先天地,无形本寂寥。能为万象主,不逐四时凋。”的天。简言之,它是哲学的“本体”之天。 四是心理情绪上的天。它如一般人习惯性所默认的“命”和“运”关联的天。所谓“天理良心”,这是心理道德行为上所倚仗的精神的天。又如说:“穷极则呼天,痛极则呼父母”,是纯粹唯心的天。 五是属于自然科学的范围,作为时间和空间连锁代号的天,例如一年三百六十五天,今天、明天、昨天、以及西天、东天等等。南怀瑾先生认为了解这些对于研究《中庸》一书,更为重要。 (按:综合起来实际上就有6种含义了) (本文首发于: http://blog.sina.com.cn/s/blog_6ad0d3de01017okz.html 首发时间:2012-07-28 13:45:26)
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玄奇歌英文版:Mystical song
warlong 2012-11-30 23:32
Mystical song By Geongs Zhern (郑中) 2012.11.30 Yu! It’s dark and dark,quiet and quiet, Has it disappeared or existed? Oh! It’s phantom and phantom, It originally had no name. Who have mixed it to form a whole? Ifeel like something flowing is so cool! It can be so small that have no inside, but they are in the same state; It can be so large that have no outside, this is super-symmetrical universe. If it only has space but no time, this is so-called the beginning; If the volume is limited but no border, this is so-called occult. Getting stationary has no direction, so the initial number is the pure quantity; Quantum tunnel through potential barrier, and conformate the magical superfield. Perhaps global entanglementwasat the beginning, justit dominated the singularity of Taiji; Vacuum ripple by interfering and perturbation, souniversal gravitation be present in it. Among fluctuations of the field of vacuum, quantum bubbles are spinning; Between zero and one, quantum information be transmitting. Each point in space follows the same rule, and their metric keep covariant; The observation in any directions is uniformity, and their distribution follow the fractal law; The cosmic brane is inflating constantly, those galaxies fly away us after redshift rule ; In the cosmic microwave background, Be still echoing the music of Big Bang. Ah! Though the vacuum is so unreal, the quintessence existinit after all; Oh! Ifthe intuition see through everything, wecan wanderwith Dao freely. 博主《玄奇歌》中文版原帖 : http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c50100too3.html
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THE EVOLUTION ROAD MAP FROM THE ORIGIN OF LIFE TO THE INTELL
热度 1 liufeng 2012-11-30 09:52
”从生命起源到智慧宇宙“全文(英文论文)作者 刘锋 This paper published in the January 2012 Hawaii WDSI management and Operations Research Conference THE EVOLUTION ROAD MAP FROM THE ORIGIN OF LIFE TO THE INTELLIGENT UNIVERSE Feng Liu,ResearchCenterfor Virtual Economy and Digital Sciences,ChinaAcademyofSciences,Beijing100190,China Yue “Jeff” Zhang, California State University, Northridge, USA Abstract The Theory of Evolution by Darwin revealed the law of evolution of lives, from primitive to advanced, from simple to complex. Similar evolution can also be seen on the Internet: the four decades of the Internet show that the Internet’s development is not orderless. Instead, through the analogy and contrast between the Internet and human brain structure, evidences show that the evolution of the Internet is highly resembling that of human brains. Enlightened by neurology, we plotted the “virtual brain structure” for the Internet. We found that the Internet has the tendency of infinite expansion and growth, and have come to the conclusion that the Internet will eventually extend to the whole universe. According to the research, we have formed a roadmap of evolution from the origin of life to the Intelligent Universe Introduction From the review and examination of the history of the Internet, we have found that the structure of the Internet has strong resemblance to that of human brain. We proposed a structure of the Internet Virtual Brain, and plotted six illustrations of evolution of the Internet, from a primitive one evolved to a mature one. On the special dimension, on the other hand, we noted that the Internet has the tendency of infinite expansion and growth, from the laboratory prototype to national internetwork, intercontinental network, and, through moon explorer and Mars explorer, expanding to outer space. We thus speculate that as time passes, the Internet will expand from the Earth to the whole Solar System, further to the Milky Way galaxy, eventually to the whole universe. This universe that is connected and covered by the Internet is what we call the “intelligent universe” or “the universe as a brain.” We created five figures to illustrate the expansion of the Internet from the Earth to the whole universe. The Darwinian has proved the process of evolution from the single-cell microbody to human. However, the evolution after human life is still unknown. We attempted to combine the evolution of lives and the evolution of the Internet, to form a roadmap of evolution from the origin of life to the Intelligent Universe. This roadmap will be illustrated in Section 4. 1. The Origin of Life, and the Theory of Evolution In 1859, C.R. Darwin published his revolutionary book The Origin of Lives , in which he argued that all lives on the Earth evolved from a common ancestor; lives have biological relations.Darwin proposed selection of the nature to explain the cause of evolution, thus established a scientific theory of evolution, revealing the law of the development of lives . The commonly held scientific belief is that the lives on the Earth evolved following such roadmap: from the most primitive non-cell organism, evolved to prokaryotes with cell structure, from prokaryotes with cell structure to Single-celled eukaryotes , and then follow different directions of evolution, there appeared fungi, vegetable kingdom, and animal kingdom. In the animal kingdom, the evolution manifested from the primitive flagellate to multi-cell animal, to chordate, and further to vertebrates. The fishes in the vertebrates evolved to amphibian, then to reptiles, which branched to mammals and birds. A branch of mammals further evolved to one that has high level of intelligence, which is human . We will borrow the scientific illustration of the evolution from the primitive non-cell structure to human, to be the first part of our evolution roadmap from the origin of life to the intelligent universe 2.The Birth of the Internet, to the Formation of the Internet Brain The Internet was born in 1969 as APARNET, a computer internetwork by the Advanced Research Project Agency (APAR) of the of the U.S. Department of Defense. The applications on the Internet developed from simple forms in the early days such as ftp, electronic mail, electronic BBS, developed to the rich forms of today, such aselectronic commerce, blogs, wikis, social networks, search engines, instant messaging, and video streaming. Although the original purpose of the Internet (APARNET) was to facilitate the connections and the communications among computers, the great significance of the Internet proved to be way beyond such original intention . Looking back to the evolution history of human, it is a history of the extension of human sensing and motion organs. Stick extended arms, stone extended fist, car and train extended legs, telescope and microscope extended eyes, drums, trumpets, and telephone lines extended ear and mouth in signal transmission. The highway networks, railway networks, airlines networks, and ocean liner networks eventually realized the networking of human limbs. At the same time, the extension of human brain never stood still either. Knot-tying, counting rod, abacus are all examples of early day computing tools that extend the human brain. In1753, almost at the beginning of the industrial revolution, an author known as “C.M” described on The Scottish the structure of his “electric communication machine.” In 1837, Cook, an English, made the first major step in telecommunications with his telegraph. Bell’s telephone in 1876 basically laid the ground for today’s internetworking. Then the electronic computer born in the US in 1946 substantially extended human brain. And then in the 1950s there came the communications among computers – the digital communications It took the mankind two hundred years to make preparations for internetworking. In 1969, ARPANET connected four computers for the first time, and then the Internet took off from the original military-oriented ARPANET to today’s Internet with millions of servers and countless applications and services. The forty years since the ARPANET, there emerged desktop computers, laptop computers, and smart phones, everyone of which increased the time human brain connected to the Internet. The information and knowledge inside human brain constantly interacts with those on the Internet. The history of the Internet indicates that the Internet is not only the internetworking of computers, but rather for the connection of human brains through internetworking of computers . If the fundamental function of the Internet is to connect human brains rather than only computers, the this connection itself should have a structure relevant and similar to that of what it connects – the human brain. Observing the Internet’s development since 1969, we noticed this similarity with more and more evidence . From the 1990s, video cameras connected with the Internet had started to be used in homes, factories, and public places such as intersections and squares. In 2007, Google launched the street view service, through which Internet users in Asia or Europe can view city views of Denver, Las Vegas, Miami, or New York. This new system is to the Internet as vision and hearing systems are to the human nerve system Also in the 1990s, sensors placed in soil, air, bridges, building began to be connected to the Internet, sending data to monitors through the Internet. In 2006, the water resources management of China began to place sensors in soil, rivers, and air, transmitted data of temperature, humidity, wind speed to data processing center through the Internet, for analysis to support decisions regarding flood/drought prevention and response. Since 2009, the Internet of Things featuring networks of sensors began to take off world wide. These networks are similar to the Somatosensory nerve systems in human brain . Since 1980s, the control of a remote printer or copier through LAN or MAN (metropolitan area network) emerged. In the first ten years of the 21st century, it is not uncommon to see cases in which doctors perform surgery through networks from distance. These applications of controlling machines or equipments from a distance are similar to the motion nerve system in human brain . In October 2007, Google and IBM began to extend their cloud computing programs in university campuses, including Carnegie Mellon, MIT, Stanford, UC Berkeley, and University of Maryland. In cloud computing, the software traditionally installed on PCs – such as office, gaming, security, and financial software – are residing in and running from giant servers on the Internet. Numerous users obtain the services provided by these gigantic servers through simpler clients (as compared to full-fledged stations). At the same time the data captured by the “vision,” “hearing,” “body sensing,” and “motion”“nerve systems” are all transmittedto cloud servers, where they are processed and searched/queried. The cloud computing is very similar to the central verve system in human brain It is enlightened by these evidences, we developed the following illustration for the “virtual brain of the Internet” (Figure 1): The above figure was later further developed into a new one that emphasized the triple-layer structure of the central nerve system of the Internet ” (Figure 2): The evolution of the Internet from the original four connected computers to the eventually complete “virtual brain of the Internet” is not achieved in one strike. Instead it is a gradual and evolutional process. Based on the development of the Internet, we plotted six figures as the second part of the evolution roadmap from the origin of life to the intelligent universe. 3.The Internet’s Spatial Growth from Laboratory to Intelligent Universe October 29, 1969, the computers at Stanford and UCLA connected for the first time, which was the prototype of the Internet. Since that point, in 42 years, the Internet expanded from theU.S.to covering theAmericas, Europe, andAsia. All continents are now completely covered by the Internet. The Internet’s expansion is not limited to the Earth: every step of mankind’s exploration into the outer space marks the expansion of the boundary of the Internet: the moon explorer, the Mars explorer, or the deep space explorers Voyager I and II, all pushed forward the boundary of the Internet to the “Interplanet.” We can reasonably speculate that as the evolution of mankind, the Internet will certainly expand to the further dep space. Given time, the development of mankind will expand the Internet to cover the Milky Way galaxy, and in an infinite time, eventually expand to the whole universe. We discussed in Second 2 that the structure and functions of the Internet will be similar to those of the human brain; therefore, a Solar system, a Milky Way galaxy, and a universe that is connected by the Internet can be referred to as intelligent Solar system, intelligentMilkyt Waygalaxy, and intelligent universe (“Universe Brain”). We will use five figure to depict the expansion of the Internet from intercontinental to intelligent universe, as the third part of the roadmap from the origin of life to the intelligent universe. 4 The roadmap from the origin of life to the intelligent universe Sequence number Figure Remarks 1 The origin of life (figure fromthe Internet) 2 The age of bacteria and blue algae(figure from the Internet) 3 The age of trilobite; explosion of lives (figure from the Internet) 4 The age of fishes(figure from the Internet) 5 The age of amphibians (figure from the Internet) 6 The age of dinosaurs and reptiles (figure from the Internet) 7 The age of mammals (figure from the Internet) 8 The age of evolution of man (figure from the Internet) 9 1969, Internet was born; mankind entered the Internet Age 10 1969-1983: The Internet had only a few functions 11 Since BBS’birth in 1978,its functions span off and there emerged many new services such as news, e-commerce, blogs, wikis. 12 The spin-offs of BBS combined with other early applications of the Internet 13 Internet applications further merged and synthesized, forming the “quasi-neuron” structure based on personal (Internet) space 14 As the emerge of the Internet of Things and with cloud computing, the virtual brain structure of the Internet is taking form 15 The virtual brain of the Internet that covers all continents (figure from the Internet) 16 The virtual brain of the Internet that covers the whole Earth (figure from the Internet) 17 The virtual brain of the Internet that covers the whole Solar system; it can be referred to as “intelligent Solar System” or the “Solar System Brain” (figure from the Internet) 18 The virtual brain of the Internet that covers the whole Milky Way galaxy; it can be referred to as “intelligent Milky Way” or the “Milky Way Brain” (figure from the Internet) 19 The virtual brain of the Internet that covers the whole Universe; it can be referred to as “intelligent Universe” or the “Universe Brain” (figure from the Internet) 5.Conclusion Through the examination and organization of the development history of the Internet, this study developed and described the roadmap of evolution from the origin of life to the Intelligent Universe. It has the following significance: 1. Filled in the blank of the Darwinian after the evolution reached the human. 2. Established a model for the future of the Internet, and provided a foundation for future scientific research and commercial applications/extensions. 3. Through the proposed model of the Intelligent Universe, pointed out the direction of the evolution of lives. Although this study pointed out the ultimate result of the evolution of the Internet is the Intelligent Universe, or the Universe Brain, there are still three issues that need to be explored and addressed: 1. How will the Intelligent Universe overcome the constraints of time and space in its operation? 2. What would be the direction of the next stage of evolution for the Intelligent Universe? 3. What could be the factors pushing forward the lived toward the direction of the Intelligent Universe?
个人分类: 互联网进化论|4888 次阅读|2 个评论
妙形颂英文版:A Song of the wonderful manifold
warlong 2012-11-29 13:44
妙形颂英文版:A Song of the wonderful manifold
A Song of the wonderful manifold By Geongs Zhern (郑中) Magical God has created the world, universe is evolving in manifold ; Ocean of galaxy is floatting various lotus flowers, microwave background echo the music of Big Bang; Ah! This complicated universe layer by layer, show itself beautiful color everywhere; This vast deep and p ure land of Vairocana , is so phantom and also so true; Those wonderful laws are interacted each other, and are multiplying and splitting up infinitely; Ah! The geometirc change is following the law of quantity, and the quantitative change is restricted by the shape; The various scale-invariant laws in nature, are origin from the conservation in the field of vacuum; I overview the four-dimensional space-time mystically, and be aware of the holographic principle luckily; Ah! Superstrings are being created and annihilated endlessly, it seem as the transient flowing trace of quantum; Oh! The branes are emerging out and colliding continually, and are immergied and disturbing in the quintessence; I measure all over the star-sand worlds with Planck scale, and stroll on Friedman's dust universe freely; I integral all over the space-time of entire cosmos, just realized the great noumenon perfectly; Oh! What geometry praised highly is the image in superfluid, and what mathematics praised highly is the principle of everything; Ah! Heaven and earth is so wonderful for human, but all glory of ideas belong to the Great One. 此诗原为四言体,博主作于 2011 年 10 月 4 日 ,今此译成英文,且白话翻译如下: 妙形之歌 神奇的“上帝”创造了世界,宇宙万物在流形中演化着; 星系洋浮游着各种形态的莲花,微波背景回响着大爆炸的音乐; 啊!这复杂的宇宙层层叠合,到处呈现出美丽的色彩; 这浩瀚深邃的华藏世界,竟然如此虚幻又如此真实; 那美妙的规律互相作用,在无穷地繁衍和分化着; 啊!几何变化遵循着数量的规则,而数量变化也受到形态的制约; 自然界那各种标度不变律,本源于真空场的守恒律; 我神秘地览遍四维时空,有幸觉悟到了全息原理; 啊!超弦不断地创生和湮灭,好像量子瞬流的痕迹; 噢!膜不断地涌出和碰撞,微扰着浸入太清; 我用普朗克尺度测遍恒沙世界,自由漫步于弗里德曼的尘埃宇宙; 我积分遍历整个宇宙时空,才完满认识这伟大的本体; 噢!几何学推崇的是超流的形象,而数学推崇的是万物的道理; 啊!天地对于人类是如此美妙,理念的全部荣誉皆归属于太一。 原诗见博主原贴 : http://blog.sciencenet.cn/blog-289142-493182.html
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[转载]研究称人脑、互联网和宇宙具有相似运行规律 z 真是这么回事吗?
twhlw 2012-11-24 07:30
作者:常丽君   发表时间:2012-11-23   摘自:新华网 来源:科技日报 按照分形学说的理论,世界在某些局部和过程上与整体是相似的。据物理学家组织网报道,最近,又有科学家提出,宇宙在结构和发展规律上,与人脑、互联网、人与人之间的社交网等复杂网络非常相似。研究结果近日发表在《自然·科学报告》网站上。   “我们不能说,宇宙就是一个大脑或一台计算机,但我们发现,宇宙的发展演化和复杂网络具有等效性。这有力地表明,有某种我们还未料到的相似法则,控制着这些完全不同的复杂系统的动态演化。”论文第一作者、美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校超级计算机中心互联网数据分析联合会的德米特里·克里奥科夫说。   对复杂网络的动态发展进行预测和控制,是网络科学的核心问题。不同的真实网络之间,在结构和动态发展上具有相似性,这表明可能存在着某种宇宙法则,能够精确地描述这些网络的发展,尽管人们现在还未能揭示出这些法则的性质和共同起源。   研究小组利用超级计算机模拟宇宙,并结合多种其他计算,证明了在我们这个加速膨胀的宇宙中,描述大尺度时空结构的因果关系网络的曲线图,是一个具有显著聚类特征的幂函数曲线,和许多复杂网络如互联网、社交网、生物网络等惊人的相似。   “这是结合了数学、物理和计算机科学的跨学科研究的完美典范。”圣地亚哥超级计算机中心主管迈克尔·诺曼说,“有人会猜测,我们宇宙的四维时空是从量子真空中出现,这和互联网的发展有什么关系呢?这二者的核心都是因果关系。所以,克里奥科夫他们所发现的二者间的相似性,也是有可能被预测出来的。”   “人们最常问到的是,复杂网络和宇宙之间的渐趋一致性,是否只是一种巧合?”克里奥科夫说,“虽然有可能,但巧合的概率是极低的。对于这种相似性总会有一种解释,虽然可能并不明显。”   “也许有一天,这种解释会引导人们发现两个不同序列或有限架构共同遵守的基本法则。”西班牙巴塞罗那大学马里恩·博格纳说。
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[转载]人脑、互联网和宇宙具有相似运行规律
crossludo 2012-11-23 23:15
人脑、互联网和宇宙具有相似运行规律 按照分形学说的理论,世界在某些局部和过程上与整体是相似的 。据物理学家组织网11月21日(北京时间)报道,最近,又有科学家提出,宇宙在结构和发展规律上,与人脑、互联网、人与人之间的社交网等复杂网络非常相似。研究结果近日发表在《自然·科学报告》网站上。 “我们不能说,宇宙就是一个大脑或一台计算机,但我们发现,宇宙的发展演化和复杂网络具有等效性。这有力地表明,有某种我们还未料到的相似法则,控制着这些完全不同的复杂系统的动态演化。”论文第一作者、美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校超级计算机中心互联网数据分析联合会的德米特里·克里奥科夫说。 对复杂网络的动态发展进行预测和控制,是网络科学的核心问题。不同的真实网络之间,在结构和动态发展上具有相似性,这表明可能存在着某种宇宙法则,能够精确地描述这些网络的发展,尽管人们现在还未能揭示出这些法则的性质和共同起源。 研究小组利用超级计算机模拟宇宙,并结合多种其他计算,证明了在我们这个加速膨胀的宇宙中,描述大尺度时空结构的因果关系网络的曲线图,是一个具有显著聚类特征的幂函数曲线,和许多复杂网络如互联网、社交网、生物网络等惊人的相似。 “这是结合了数学、物理和计算机科学的跨学科研究的完美典范。”圣地亚哥超级计算机中心主管迈克尔·诺曼说,“有人会猜测,我们宇宙的四维时空是从量子真空中出现,这和互联网的发展有什么关系呢?这二者的核心都是因果关系。所以,克里奥科夫他们所发现的二者间的相似性,也是有可能被预测出来的。” “人们最常问到的是,复杂网络和宇宙之间的渐趋一致性,是否只是一种巧合?”克里奥科夫说,“虽然有可能,但巧合的概率是极低的。对于这种相似性总会有一种解释,虽然可能并不明显。” “也许有一天,这种解释会引导人们发现两个不同序列或有限架构共同遵守的基本法则。”西班牙巴塞罗那大学马里恩·博格纳说。 圈点 人脑、互联网和宇宙,三者之间有着千丝万缕的联系。随着人类的进化和发展,互联网的扩张不会局限在地球的范围内,它必将向更远的外太空蔓延,并最终蔓延到整个宇宙,到那时, 智慧宇宙或宇宙大脑 将会诞生。人类会利用一切机会发展自己的智慧并向宇宙深处扩张,直到无穷的时间点。
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宇宙是一颗震动的蛋,里面翻滚着无数的波
热度 4 gailjjj 2012-11-21 02:30
图书馆地下室的天花板有两个天窗,确切的说又不是窗,而是喷水池的池底。方形的水池中间有一字排开的小喷泉,永远只能喷出一种样式和高度的水柱。每个水柱都有一盏小灯。水柱落下去,砸起一圈一圈的波纹,这些波碰到水池的四壁就从四个方向向中心反弹回来,和最初向外扩散的波相互缠扰,这些水波就互相被彼此切割成一节一节颤动的小波,反射出无数跳动的光斑。 想象宇宙是一颗全封闭的蛋,里面装着水。你拿着蛋,站在逆时针旋转的转盘上,水平方向上以同样的角速度顺时针摇晃这只蛋,里面的水也会顺时针旋转成一个漩涡。这就是宇宙里公转和自转的模型。 在竖直方向上再加一种运动,振动,里面的水不但保持水平方向的转动,还上下振动,并且由于碰到蛋壳还会产生反弹的振动。继续在其他方向上添加运动,蛋里的水就有了来自各个方向不同频率振动的水波。由于同频率的波峰波谷相遇时,波动会被削减,而由于蛋壳的封闭,每个波都会被反弹,于是这个蛋里面极有可能会存在一点,所有方向的波动在这一点相互抵消。这就是黑洞的模型。 波纹相会相交的时候会"切断"彼此,波纹碎成了一截一截的非常小的弦,这就是弦理论中弦的模型。 这些小弦保持着波动,但看上去却像做无规则随机运动,但如果只看一个方向上的投影,还是能看到那个方向上的波动,有波峰也有波谷。这就是量子力学测不准原理中,所描述的的粒子运动。而这些我们观察到的粒子运动只是,多方向多维度振动的弦在一个维度一个方向上的投影。 把这个蛋的模型放大到更多维度,那么弦就是被更多维度上不同频率不同方向的波所相互叠加和干扰形成的。每种弦振动模式的不同,也就有很多种不同的粒子。 如果这个模型是真的,平行世界就应该交叉存在于不同的维度上。我们所在的时空可能存在于另一点上,而由于决定时间这一维度的波的 传播,那一点上事情可能比我们这个时空发生的早一些或者晚一些。
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[转载]濒死体验与灵魂出窍:量子物质离开神经系统 进入宇宙!
czzzzc 2012-11-2 03:40
Near-death experiences occur when the soul leaves the nervous system and enters the universe, claim two quantum physics experts Ground-breaking theory holds that quantum substances form the soul They are part of the fundamental structure of the universe By Damien Gayle PUBLISHED: 10:38 GMT, 30 October 2012 | UPDATED: 11:26 GMT, 30 October 2012 Life after death: Dr Stuart Hameroff, Professor Emeritus at the University of Arizona, advanced the theory on a television documentary A near-death experience happens when quantum substances which form the soul leave the nervous system and enter the universe at large, according to a remarkable theory proposed by two eminent scientists. According to this idea, consciousness is a program for a quantum computer in the brain which can persist in the universe even after death, explaining the perceptions of those who have near-death experiences. Dr Stuart Hameroff, Professor Emeritus at the Departments of Anesthesiology and Psychology and the Director of the Centre of Consciousness Studies at the University of Arizona, has advanced the quasi-religious theory. It is based on a quantum theory of consciousness he and British physicist Sir Roger Penrose have developed which holds that the essence of our soul is contained inside structures called microtubules within brain cells. They have argued that our experience of consciousness is the result of quantum gravity effects in these microtubules, a theory which they dubbed orchestrated objective reduction (Orch-OR). Thus it is held that our souls are more than the interaction of neurons in the brain. They are in fact constructed from the very fabric of the universe - and may have existed since the beginning of time. More... Evolution of sight traced back 700m years to jellyfish which first developed the ability to detect light The next silicon? IBM reveal groundbreaking technique to mass produce 'carbon chips' that could could dramatically improve everything from supercomputers to mobile phones Sea bed wired up with thousands of kilometres of living electrical cables made of bacteria, says new study The concept is similar to the Buddhist and Hindu belief that consciousness is an integral part of the universe - and indeed that it is really all there may be, a position similar to Western philosophical idealism. With these beliefs, Dr Hameroff holds that in a near-death experience the microtubules lose their quantum state, but the information within them is not destroyed. Instead it merely leaves the body and returns to the cosmos. Shocked back to life: The theory holds that when patients have a near death experience their quantum soul is released from the body and re-enters the cosmos, before returning when they are revived Dr Hameroff told the Science Channel's Through the Wormhole documentary: 'Let's say the heart stops beating, the blood stops flowing, the microtubules lose their quantum state. 'The quantum information within the microtubules is not destroyed, it can't be destroyed, it just distributes and dissipates to the universe at large. 'If the patient is resuscitated, revived, this quantum information can go back into the microtubules and the patient says "I had a near death experience".' He adds: 'If they're not revived, and the patient dies, it's possible that this quantum information can exist outside the body, perhaps indefinitely, as a soul.' Evidence: Dr Hameroff believes new findings about the role quantum physics plays in biological processes, such as the navigation of birds, will one day prove his theory The Orch-OR theory has come in for heavy criticism by more empirically minded thinkers and remains controversial among the scientific community. MIT physicist Max Tegmark is just one of the many scientists to have challenged it, in a 2000 paper that is widely cited by opponents, the Huffington Post reports. Nevertheless, Dr Hameroff believes that research in to quantum physics is beginning to validate Orch-Or, with quantum effects recently being shown to support many important biological processes, such as smell, bird navigation and photosynthesis. Read more: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2225190/Can-quantum-physics-explain-bizarre-experiences-patients-brought-brink-death.html#ixzz2B07qKvxZ Follow us: @MailOnline on Twitter | DailyMail on Facebook 转载此文,因为认为这一假设和研究有可能弥合宗教与科学之间最深的一道鸿沟,“灵魂”。也有可能解决哲学的最基本问题。不过我不清楚这样转帖是否侵权,如有问题,请告知,我将及时删除原文只保留题目和阅读链接。 对于后续的研究,非常期待:)
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万金华氏宇宙中任何事物的发展进程中始终均被至少有一对在属性上
万金华 2012-10-19 11:05
万金华氏宇宙中任何事物的发展进程中始终均被至少有一对在属性上各自极性走向完全相反的规律互作双螺旋运动去贯穿和支配着的规律
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未来:互联网,人脑和宇宙的三者合一
热度 2 liufeng 2012-10-17 23:11
未来:互联网,人脑和宇宙的三者合一
前言: 互联网,宇宙和大脑的关系是互联网进化论的终极猜想:互联网将宇宙和大脑结合在一起,结构无限逼近人脑结构,空间上无限逼近宇宙边缘,在无穷时间点,宇宙,大脑,和互联网三者将合为一体,进化成为宇宙大脑。 这是《互联网进化论》中的一篇文章节选,《互联网进化论》一书书 2012年9月由清华大学出版。 详细介绍 请点击这里 。 作者刘锋 几千年来,人类从文化、宗教、哲学甚至科技层面,对人类的未来进行了深入探讨和思考。佛教相信弥勒佛将在未来诞生,带领信众进入极乐世界。据佛经记载,弥勒出生于古印度波罗奈国的一个婆罗门家庭,与释迦是同时代人。后来随释迦出家,成为佛弟子,他在释迦入灭之前先行去世。据说释迦曾预言,他离开此世间后,将上生兜率天宫,在那儿与诸天演说佛法,直到释迦佛灭度后五十六亿六千万年时,才从兜率天宫下生,来到人间。 佛教认为“他降世的那个时期,地球经过了许多变化,山河石壁,皆自消灭,多是平原,海水平静,土地肥沃,多有自然乐园。一年四季,风雨调顺,百花开放,万类和宜,产物丰收,果实甘美,并产天然粳米,没有糠皮,滋味香美,如果成熟,不炊可食,人食长寿,毫无疾苦。又无任何灾难,人心皆为大善,没有贪、嗔、痴、慢、疑、……,更无杀、盗、淫、妄、酒、……等一切不良的思想言行。” 与佛教对未来的乐观不同,世界范围内对未来悲观的观点大行其道。最突出的是世界末日说,世界末日的预言大多起源自原始宗教。早期的人类追求天人合一的思想。认为人的死亡是与自然的融合,因为把死亡看做是一种神圣的过程。从而产生了“末日”思想。随着早期人们征服自然战胜自然思想的膨胀,早期宗教出现了较大的分裂,寻求天人合一思想的派系逐渐缩小。但是思想和理论被别的宗教吸收成为了末日审判的一种思维模式,如北欧神话“诸神的黄昏”、基督教、犹太教、天主教、新教、伊斯兰教等的弥撒亚在末日的审判等。 基督教认为,在世界终结前,上帝和耶稣将要对世人进行审判,这就是末日审判。凡信仰上帝和耶稣基督并行善者可升入天堂,不得救赎者下地狱受刑罚。《圣经·启示录》中对末日审判进行了描述。“海水立即变成血,海中一切生灵尽皆死尽。江河及众水之源,亦变成血水。顿时烈日的烤,热浪袭人。电闪雷呜,地震城塌,海岛山峦都无踪影,特大冰雹降落下来...” 科学上对于世界的未来也有很多研究,一九二九年,美国天文学家哈勃根据“所有星云都在彼此互相远离,而且离得越远,离去的速度越快”这样一个天文观测结果,得出结论认为:整个宇宙在不断膨胀,星系彼此之间的分离运动也是膨胀的一部份,而不是由于任何斥力的作用。   其后的宇宙膨胀学说提出:我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球,而星系是气球表面上的点,我们就住在这些点上。我们还可以假设星系不会离开气球的表面,只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动……。如果宇宙不断膨胀,也就是说,气球的表面不断地向外膨胀,则表面上的每个点彼此离得越来越远,其中某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行,而且离得越远的点退行速度越快 。 图 宇宙大爆炸模型 按照宇宙大爆炸理论,宇宙的不断膨胀,使各种星系和其他天体彼此高速远离而去,因此,宇宙物质将变得越来越稀疏,密度也越来越小。如若如此,我们的宇宙终将变得“空空荡荡”。于是出现另一种理论,它认为:当宇宙膨胀使星系之间的距离变得足够“巨大”的时候,就会有许多新的物质从“虚无”中被创造出来,以填补出现的“间隙”,维护宇宙物质的应有密度,他们甚至计算出新物质产生的速度。还有第三种说法,当宇宙膨胀到一定程度后,将停止膨胀,反过来进行收缩,直到重新回到膨胀时的原点“奇点”。 我们在互联网进化的膨胀规律中提到,互联网的扩张不仅仅局限在地球的范围内,事实上人类迈向太空的每一步,都意味着互联网范围的进一步扩大,无论是月球探测器、火星探测器,或者是外太阳系太空探测器旅行者 1 号。它们的信息通过无线电设备与地球实现联网和通讯。 我们可以合理的推测,随着人类的进化和发展,互联网的范围也必将向更远的外太空蔓延。只要有足够的时间,人类的发展将使互联网的范围扩大到银河系、本星系群、本星系团、在无穷的时间点上、最终蔓延到整个宇宙,到那时智慧宇宙或宇宙大脑将会诞生。 从互联网进化论的观点看,人类的未来并不是无目标无前途无光明的,而是有着庄严的使命和方向,那就是想尽一切办法存活下去,利用一切机会发展自己的智慧并向宇宙深处扩张,直到无穷的时间点,彻底知道宇宙的每一个细节,彻底理解宇宙每一个秘密,彻底掌握改造宇宙的每一项能力,那时才是人类进化的终点,才是人类生存安全的永恒之地 图 宇宙大脑示意图 仍然有我们无法思考下去的断点:宇宙大脑或智慧宇宙形成后,还会如何进化?曾经思考过,在这个宇宙大脑里诞生另一个智慧萌芽,向另一个智慧宇宙进化,但这会导致死循环,一个诞生另一个,再诞生第三个 …… 似乎这样的宇宙结局太枯燥了。应该还有其他的进化或发展,跳出这个死循环,只是这已经超出了我们现在的想象。
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[转载]优雅的宇宙(分3集,双字幕,更精彩)
seawan 2012-10-17 06:02
Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com 不过,不要指望翻译的质量。这是网友的业余翻译。 看了后有一个印象: 所谓弦论, 在于将所谓的物质基本颗粒, 看作是能量的不同“振动”形式的表现; 只是,这种振动,不是简单的一维振动(如水波粒子的上下振动), 而是多维的;多少维度呢? 很多。 以至于需要10维或者11维才能描述。 而为什么我们只能看到3维或者说4维呢? 因为这些振动的有些维数,没有表达到“外界”而已。 正如, 一个球形牢笼, 里面有一只老虎, 由于老虎在里面暴跳, 这个球形牢笼会在二维的地面上滚动, 但是, 里面的老虎,实际上是在三维暴跳的, 只是, 第三个维度,由于地球的引力,不能表现到外界。 (这一集封面上关于Witten的论文的翻译就很滑稽。。)
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《不惑一梦》第七十二章
lao2004 2012-10-16 18:11
虽是黑夜,宇宙中各种流星、慧星不时划过,极光四溢。超级如意机器人,在它们来临之前,总能及时提先警告。否则,疑神疑鬼之下,核弹可要浪费多多。 月亮上十人,绝活加身。在地球上,他们的感觉特别好,乾坤尽在囊中。可到了月亮,每个人都感到今非昔比,皆成聋盲者了。 面对未知怪物,十人组皆为高士桀骜之辈,害怕谈不上,心结仍在。力拔山兮者和红粉霸王者的一番对话,终是把大家心结解了,阵法进入了一种玄妙状态。面对未知怪物,因此多了一分胜算。人如果已经豁出去了,奇迹出现的机率就大了。 壮哉!悲哉!人类走到这一步,面对宇宙老人家,仍像是手无寸铁的孩童,仍然只能寄于奇迹,而无法把握生死存亡。他们,勇士们,等待着幸运之神的眷顾,等待着未知世界的主宰,等待着命运的宽宏大量。悲乎!壮乎! 相比于月亮之上十位大能耐者,可苦了敕州总部核心小会议的科学家们。他们一心扑在科学研究上,对于修心养性、延年益寿的功力修养差了很多。 从十日开始,他们跟着通宵达旦。十日,大家睡不着,轻松过去;十一日,分一批人睡觉;十二日分另一批人睡觉;十三,大家睡不着,熬了过去;十四日,十五日没敢睡。苦了一大帮凡胎俗子了,心脏怦怦跳,站起来头重脚轻,眼睑如铅、神情恍惚。 依特吉科学家见此光景,一再鼓劲,老当益壮。白天安排更多一部分人偷睡一会,晚上则是紧紧盯住。有时真的撑不住,各自想着办法。依特吉就在小空间里打太极,推手、抱月,又推手、抱月,循环反复。其他人也依样画葫芦,为的是提神醒脑。 天上这样想,地下也心有灵犀。八月十日至二十日,胜负之关键。这十天,无论如何必须盯紧,各种灵仙妙药涌涌送上;这十天,时间老人走得特慢,故意磨人。地球人,度日如年,眼球随月亮摇摆。 月亮之上,长年累月的辛勤耕耘,已有了收获。不再是满目荒凉了,也不再是千古不毛之地。月海里已有水、有泥、有沼泽,更有些田字草。相比于山脉之荒芜,月海月谷已有了生机了。地球人已经把月亮当成人类生存的家园,千艰万苦使其复活。要说放弃,谁也不甘心。 月亮在地球人的心中,早就把它当成自己的,像自家的孩子,又像是美丽的天使。月亮很美,是天生的仙境。月球表面的环形山、山脉、山谷和尘土可以让人置身于地球上找不到的旷野环境。重力只有地球六分之一,是老年人和儿童非常乐意的去处,摔跌下去不会疼痛,爬起来也不费吹灰之力。行动不会老态龙钟,也不会蹒跚学步。在月面上要像袋鼠那样走路才最省力。想到这些,科学家们都有切身体会,对月亮爱在心底,誓要将它保护。它招惹谁,如此作恶? 可恶的怪物,来无影去无踪。恶毒科学家说它来自火星,是火星星裂的罪魁祸首。恶毒科学家的说法,大家将信将疑,毕竟他也说不出所以然。问阿尔伯特。阿尔伯特赞同恶毒的说法,可他只是猜测。问是否与他建造的方舟一个模样。阿尔伯特说绝对不一样,因为,它的方舟眼睛是可以感觉到的。怪物或许太远了,离得太远,超过人类眼睛的极限,当然看不清楚了。或许,它更加高级吧!阿尔伯特说最大的差异是:方舟没有攻击力量。 怪物,说它来自了火星,为何会偏偏跑来月亮作恶呢?难道月亮以前属于火星,它跑来地球附近玩耍,被地球捕获,成了地球的卫星。从月亮的平均密度与火星相仿来说,真的有可能喽。现在,火星上的外星人想把月亮带回去?火星以前或许有生命,可如今的科学推断是不可能存在生命了。 敕州总部小会议难得如此多科学家,老呆在这里如此长时间。除了应对月亮危机外,对太阳系、对宇宙演化各抒已见,总体来说,问题很严峻,焦头烂额的事情将来还会很多,小心谨慎为荷。 月亮和地球都笼罩着一场战争阴影,可对手是谁呢?只是猜测,一无所知!就算是来自火星,它长得啥模样?有智能吗?三头六臂?来无踪、去无影,神出鬼没。这仗如何打呢?戍边、戍边,何处是边! 敌在暗处,神出鬼没,它会再来吗?一而再,再而三,就可确定是有意的。如果,它不来了,消失了,情况另当别论。十四日,十五日又平安过去。或许,它真的不来了。 有人开始认为这不过是偶然事件,如同宇宙里的黑洞,恰好从月亮身边滑过,把那些飞船啊、卫星一并吞噬了。 有人说是空间虫洞造成的。那空间虫洞的一个口子恰好开在月亮附近,所有飞船、卫星都从虫洞进入另外的星际。 被黑洞吞没,绝对是有去无返;被虫洞卷走,杳无音信,也是凶多吉少。 如果是外星人所为,它们诡计多端,应付会很麻烦,但仍有胜负之分;如果是宇宙老人家的意思,不仅是月亮,甚至地球也必须听天由命了。 因此,当十六日也过去时,有人又担心怪物不来了。或者,它不在月亮作恶,干脆来地球。从地心里钻出来,叼走地球上的所有宝贝。 越说越离谱,越说越可怕。这世界啊,最可怕的事,一定是未知的怪物,毛骨悚然。 依特吉听了,时时皱眉,他知道如此下去,军心必乱,这仗未打就得投降。恶毒科学家有此同感,提了提嗓门,大声对依特吉说道:“依老,我虽然无法知道怪物的形状和踪迹,但我有百分之九十的把握,它来自于火星,一定是一种物体,也可以说是一种生命体。不一定有眼睛、有耳朵,但它一定有智能。” 奥而奥问道:“恶毒科学家,你的意思,是一种外星人,跟咱们不一样的外星人,有智能?” 恶毒点了点头,很肯定地说:“它是可以界定为外星人,或者,可以当成火星人,它有智能,又有目的,又是对手。唯一,它不一定像咱,五官六腑,它也可以是个圆球或其它形态。” 奥而奥说:“无论如何,不管有否外星人,咱们都必须给予这位不速之客雷霆一击,以儆效尤。警告所有的窥视者。” 所有人同仇敌忾,天上地下严阵以待,准备伏击来犯之敌。 上一章 下一章 第一章
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沉寂,倾听宇宙之音
benlion 2012-10-14 20:39
曾经印象最深的两张照片:一是法国密特朗总统在山东曲阜孔庙,一是傍晚时光的一个钢琴家演奏曲子。《复制贝多芬》的神奇音乐来自哪里?独自一人沉浸在自然环境中, 聆 听来自宇宙的声音,或者如同爱恩斯坦所说的宇宙吹笛手的音乐。我想,凡高的绘画、 康 德的哲学,应该都属于这类作品。 莫言 – 是不是,也抓住了这个深刻思想?西方科技的发展,不也是如此,在沉静之中,而不是在喧哗之中, 飞速奔向未来! 兼述 – 从实验、分子到系统生物学的思维方法自我解析 80 年代,国际系统科学诸多理论传入中国,计算机的非诺依曼模型探讨也是那时热点。 图林机和计算机编程,追踪到机械计算器和纺织机花样编程,计算机技术基于系统科学,或者说维纳的控制论、艾什比的神经控制论和香农的信息论等,而混沌和分形几何则可用计算机图形学演示。那个时期,在大学给学生上课过程中,思考了生物形态发生拓扑学和细胞的物质、能量流过程的信息概念,细胞计算机的想法也源于此。 90 年代在中关村,更多阅读到计算机科学中的人工智能、神经网络和遗传算法等词汇,加上德国宝林曼公司的细胞信号传导、基因调控和代谢网络挂图,生物技术实验室的转基因生物技术、 DNA 和蛋白质合成、测序和 mRNA 差异显示分析等仪器,生物资源信息数据库中心互联网的国际 Genbank 等检索和 DNA 片段、载体分析与设计软件等,从而,带入了一个新的思维体系:一是计算机科学的生物学概念、运算理论与生物学实验的数据和操作结合,二是将细胞内的分子电路设计放进诺依曼质点概念内在无结构的细胞自动机里去,这样就走向了现代系统生物学与合成生物学了。 80 年代,从生物科学、物理学和化学等理论综合,然后是系统科学的哲学提出结构论,包含了系统的结构整合、调适稳态和分层建构等原理,装配、组装和集成、集装在建筑、运输和机器等标准化设计,乃至影视的计算机合成( synthetic )等都是很重要的方法;因此,系统生物工程设计与制造的工程化实施,学科交叉和技术综合成为显著特征。 20 世纪诺贝尔化学奖和医学奖,涉及生物化学、物理学和医学,从细胞分子的结构、合成与反应机理,神经、内分泌和免疫机理,转基因、干细胞和基因表达调控、反应链到细胞周期、通讯与信号传导等研究,相关于系统科学的有普利高津耗散结构论和艾根分子动力学等。系统生物学从生物分子系统到细胞发生系统等研究生物系统的机理。基因组计划测定核酸分子碱基的编码和非编码序列;然后,提供分析设计生物系统的程序语言与语法,从而为系统生物工程能够实现以人的需求编程与制造人工生物系统。 至于,转基因禽类输卵管生物反应器的提出,那个思路就更加简单了。 1993 年罗斯林研究所转基因禽类研究,在鸡蛋的蛋黄中表达了外源蛋白质,那么,何不直接设计在蛋清中表达外源蛋白质的转基因研究呢?检索和查阅国际 medline 等文献资料,蛋黄蛋白质在肝细胞表达,蛋清蛋白质在输卵管细胞表达,基因组序列也已经有了,可以进行转基因表达载体设计,再就是当时的乳腺生物反应器概念,于是,1994年整个输卵管生物反应器的课题方案就出来了。国际上第一个得到我的idea是美国Avigenics公司的乔治亚大学遗传学教授,而后,罗斯林研究所也开启了这个项目。 可见,在中国完全可以产生引领国际科技前沿发展的研究;那么,又是什么原因制约了这种趋势了呢?我想,许多人都很清楚为什么。
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[转载]未来的科学:模型 and/or 理论?
yinlifeng 2012-10-14 19:43
[转载]未来的科学:模型 and/or 理论?
去年的诺贝尔物理学奖颁发给了索尔·佩尔穆特(Saul Perlmutter) 、布赖恩·施密特(Brian P. Schmidt)和亚当·里斯(Adam G. Riess),以表彰他们发现宇宙在加速膨胀。这项发现带来了一个惊人的猜想:我们宇宙 75% 的成分可能是迄今为止未知的一种东西——暗能量。这是一个重要的发现,背后有许多聪明的头脑和精彩的历史。它延续了一个宏大叙事的传统,从亨丽爱塔·勒维特(他建立了计算天体间距离的标准参考物)到爱因斯坦(被他鄙弃的宇宙常数因为这些发现而复活了) 到埃德温·哈勃,继之以乔治·勒梅特和乔治·伽莫夫(的大爆炸理论),最终汇聚于我们当今对膨胀宇宙的繁复领悟。 但是和这些知识同样有趣的,是获奖的发现所揭示出来的我们的无知程度。这项奖颁给了一项证明宇宙在加速膨胀的观测,而不是对这个现象的解释。没人真正知道宇宙为什么在加速膨胀。当下对加速的解释包含一系列的不同模型,其中用到了像 “暗能量” 这样的东西,但是这些东西是否存在都没有得到确定的证明,不能良好地解释我们观测到的事实。这让我很好奇,会不会这样一连串的模型就会在没有相应坚实理论的情况下成为未来科学的主体。 20 世纪见证了许多物理学理论的进展,这些理论和实验相符到了惊人的准确度。这一进步的顶峰是在量子电动力学,其精确程度用费曼的话说等同于测量纽约和洛杉矶之间的距离,误差不超过一根头发。自那时起,我们令理论和实验在数值上相符这件事又取得了一些成功,最著名的是验证大爆炸理论和粒子物理标准模型的工作。但是暗能量这东西——要论和实验的符合程度,迄今为止关于它的理论里还没有一个能赶得上量子电动力学的精确程度,事实上是差十万八千里。 当然,就这么批评暗能量是不公正的,毕竟我们只是刚开始探索它的奥秘而已。也许有一天我们能找到一个综合全面的理论,但考虑到这件事情的复杂程度(我们这可是等于要解释宇宙中一切物质和能量的本质啊),有可能我们将不得不与模型为伍,永远得不到真正的理论。而且这可能不只限于宇宙学,对其他学科也一样。事实是,近来科学试图处理的那些现象全都是多因素的、复杂的、涌现的。那种机械的、还原论的研究方法,虽然曾经在原子物理和分子生物学领域大显身手,但可能要想把这些复杂现象拆开就力不从心了。就以生物学为例,你真的认为我们可以得到人类大脑的完整 “理论”,能够定量计算出任何一个大脑状态,进而导出我们的意识和我们对外部世界的回应吗? 那么试着建立一个信号传导的 “理论”,允许我们不但能预测、还能(在整体论的意义上)真正理解生物体内药物和生物分子的所有相互作用,又如何呢?然后还有其它的复杂现象,比如经济学、天气和社交网络呢。看起来,我们不太能指望在短期内为这些现象搭建真正高屋建瓴的理论。 另一方面,大部分这类领域都充斥着准确度和有效性各异的解释性模型,这在我看来也许预兆了未来的方向。最重要的是,数学建模和模拟会逐渐被承认为是科学的 “第三条腿”——另两条是理论和实验。很多人已经逐渐意识到,当前科学面临的诸多巨大挑战可能不适合建成严谨的理论,我们可能不得不将描述现象的模型也看作是独立的、权威的、解释性的实体,拥有单独存在的权利。其实在化学、生物、气候科学和社会科学领域,我们已经见证了这一现象的发生,我也听说现在就连宇宙学家也严重依赖于宇宙的计算模型。我自己研究的制药领域就是模型成败的绝好案例。这个领域里,模型不但用于计算模拟药物和疾病相关蛋白之间在分子层面的相互作用,还用来整合药理学数据和X射线衍射数据,构建基因和蛋白质网络,甚至执行和分析临床试验。药物发现和开发的每一步都要以模型为先驱,很难想象我们什么时候能获得一个整体的 “理论” 来包容药物研制全过程的每一个阶段。 诚然,这些模型和所有其他模型都落后理论和实验很远,毕竟后两者已经有上千年的历史了。但是毋庸置疑,这些模型随着计算能力的增长、数据的愈发完整,只会变得越来越准确。具体的准确程度我们还不知道,但是值得注意的是已经有著作认为,建模和模拟应当拥有其独立的、值得研究的哲学。比如说,最近南佛罗里达大学的哲学家埃里克·温斯堡(Eric Winsberg)出版的一本著作就表扬了一部分科学哲学家,他们不把模型看成是纯粹为了方便的应用或者理论的外在表象(按照传统观点,理论是基本的、是唯一值得研究的),而是认为模型本身就是终极的独立的解释,值得从哲学上单独考量。 这是否会是科学的未来——至少是一部分未来?在这个未来里,强劲有力的实验观测最后不是被严谨而完备、具有美感的理论——就像量子电动力学或者广义相对论——所囊括,而只是化入许多个不同的模型,用逻辑一致、实验数据、经验系数还有老一套的 “直觉” 给缝缝补补到一起。这将会是一种新式的科学,从应用上讲和旧式科学一样,但是扎根在模型而不是完整的理论之中。考虑到理论科学的历史,这个未来看起来大概会很黯淡、很让人沮丧。因为,正如统计学家乔治·博克斯(George Box)的名言,虽然有些模型是有用的,但所有的模型某种意义上都是错的。博克斯的意思是,模型经常要为系统的细节设下不符合实际的假定,但是却允许我们重现出现实中最为关键的一些特征。这些模型完全受制于各种 “经验拟合常数” 和模型创立者的个人灵感,因此它们永远无法提供和 “现实” 的那种连接,而理论却可以。当不同的模型对一个问题给出同样的解答时,这个问题尤其严重。如果没有其他办法进行区分,那么哪一个模型是 “正确” 的呢? 传统的标准答案是 “以上皆非”,因为它们都有相同的解释事实的能力。而在这个新科学观里,模型可以仅仅以它们的有效性来裁断,在这里模型才是 “现实” 的终极裁判官,统一的理论框架不复存在;但是这个科学观让人感到深深的不安。在这个宇宙里,“真正” 的理论将永远隐藏在模型的高墙背后,正如真实永远隐藏在黑洞事件视界背后一样。对于那些毕生编织关于生命、宇宙和一切的宏大叙事者来说,这样的宇宙恐怕无法温暖他们的心房。然而,这也许是我们为了追求更完整的理解而不得不付出的代价。未来,诺贝尔奖可能更多被授予重要的发现,而这些发现背后并无真正的理论,唯有模型。暗物质和暗能量的发现,还有我们当下试图理解大脑和细胞信号传导的努力,很可能就是这种新科学的预表。 面对这个充斥了模型却找不到理论的世界,我们应该担心吗? 也未必。如果说我们对于科学是怎么回事还算知道一点的话,那就是它在不断演化。宏大的解释性理论曾经被认为是科学事业的一个关键——甚至是唯一的关键。但这主要是出于历史先例、还有人们追求优雅和统一的心理渴望。何况就算是历史上,科学也在没有完整理论的情况下有过重大进步,就像化学在原子和结构理论出现之前的那几百年里一样。 “学科欲真正发展,必先有宏大理论” ,这个信念过去曾被反反复复地证实,但是它的有用性如今可能也到头了。我不是在宣扬什么 “科学的终结”,远远不是;但是近来弦理论的发展史、事实上是整个理论物理的发展都表明,就连数学上最优雅、心理上最招人喜欢的理论,可能也和现实几乎没有联系。鉴于我们现在正试图解释的东西的规模是如此之大、如此之复杂,我们继续运用传统的、以还原论为主的科学思考方式可能已经撞上了南墙,哪怕它在过去 500 年效果是那样好。 说到底,真正至关重要的是我们建构的东西——理论、模型、经验规则或者启发式模式识别——能否完成它们的使命:为复杂现象建构出一致的解释。科学的任务就是解释,而到底是用统一的叙事还是支离破碎的解释则是次要的。虽然前者听起来让人心理上更加满意,但是科学其实不在乎如何满足我们的自我。事物存在,我们尽一切必要和充分的努力,去解读它们。就这么简单。
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[转载]我国天文学家首次捕捉到宇宙中神奇“磁零点”
crossludo 2012-10-12 20:58
我国天文学家首次捕捉到宇宙中神奇“磁零点”   以前,科学家只是从理论上推测,在太阳风暴、核反应中,“应该存在”一个非常重要而奇特的“点”——磁零点。而最近,我国天文学家通过卫星观测数据,真实地“捕捉”到了宇宙中的磁零点。最新成果发表在近期出版的《自然·物理学》杂志上。   磁零点是什么?它就像地球上的台风眼——别看台风呼啸横扫数百公里,小小的台风眼里却风平浪静。我国天文学家发现,来自太阳的电磁风暴同样也有台风眼——尽管“太阳风暴”袭击地球磁场时,甚至可以引起无线通讯中断,但在台风眼之中,却有个磁场为零的地方。   多年来,为寻找磁零点,欧洲宇航局启动了“星簇”计划,连续发射了四颗卫星,中国也实施了“双星”计划。日前,卫星在离地球约12.6万公里的太空中,观测到一次“太阳风暴”侵袭下的地球磁场。根据观测数据,国家天文台肖池阶副研究员、大连理工大学王晓钢教授、北京大学濮祖荫教授等为主的研究小组,首次发现了自然界中存在的磁零点。当期杂志配发评论,认为这是磁重联研究领域中“极其重要的”进展。   在神奇的磁零点上,发生着太空中十分常见的物理过程——磁重联。在太阳风暴的“劲吹”下,“背风”处的地球磁场从原先的圆球形,被“吹”得好像飘扬的长发。长发般的磁力线在太阳风的“逼迫”下,不断逼近磁零点。   当两条磁极方向相反的磁力线与磁零点无限接近的那一瞬间,两条磁力线开始“重新联结”:同时从中断开,并连接成两条新的磁力线——一条带着太阳风暴的等离子体飞向浩淼的太空,另一条则如同拉满的橡皮筋,缩向地球,它所携带的高能粒子“撞”进地球南北两极的大气层,形成美丽的极光。   据国家天文台汪景琇研究员介绍,以前人们只是在理论上推测磁零点的存在,但这次他们利用该台赵辉博士发展的 微分拓扑学 方法,通过实际观测数据分析,发现了 磁重联的中心区域存在磁零点 ,并计算出 磁零点周围的磁力线存在螺旋结构 。由于磁重联存在于太阳耀斑、磁约束核聚变等重要物理过程中,是能量转换和加速带电粒子的基本机制之一,因此,这一发现有助于彻底解决磁重联理论中一些长期悬而未决的难题。
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[转载]地球生命起源新说
lysyxcs 2012-10-4 18:09
  据英国每日邮报报道,我们是否起源于外星生命?日前,科学家声称,来自外星球的微生物在太空中穿越数百万年,抵达地球或许成为地球生命之源。   最新模拟计算显示,远古时期其它恒星系统中行星岩石残骸具有较大概率着陆在地球表面。其中一些岩石残骸嵌入着微生物,或许它们是地球生命的起源。该研究报告发表在近期出版的《天体生物学》期刊上。   这一研究暗示尽管宇宙存在较高放射等级,休眠状态的微生物更容易在太空漫长旅行中幸存下来。同时,科学家认为简单的生命结构也可以从地球传播至太阳系之外。此项研究进一步支持了“泛种论”,意味着宇宙遍布着类地生命体。研究负责人美国普林斯顿大学爱德华-本鲁诺博士说:“我们的这项研究很可能是证实泛种论的首个研究报告。如果泛种论是真实的,将暗示着宇宙生命是一个整体系统,生命体将遍布整个宇宙。”   大型火山喷发、陨星坠落和与其它星体之间的碰撞将导致行星的岩石残骸溅射至太空中,当太阳系还处于年轻状态,太阳比当今更接近邻居星体,环绕不同恒星的行星之间存在着岩石残骸交换传播。由于太空岩石残骸速度较慢,当它们接近一些行星时,很容易被行星的引力“俘获”。研究人员运行电脑程序模拟了太阳诞生的恒星簇,他们发现从太阳系和邻近星体溅射的所有岩石残骸被其它星体引力俘获概率为万分之五至万分之十二。在1000万-9000万年里,将有100万亿至30千万亿块10公斤以上岩石残骸在太空中传播。   在太阳系形成之后1.35亿至5.35亿年期间,诞生太阳的恒星簇逐渐分解,在太阳系形成2.88亿年时,地球表面出现了水资源,从而很可能使这颗行星能够适宜存活外星球微生物。该研究报告合著作者、西班牙天文学家玛雅-摩罗马汀说:“我们的研究显示当固体岩石残骸被第二个行星系统引力俘获时,对于泛种论而言,固体岩石残骸需要着陆在一颗能够孕育生命的岩石行星上。”   因为起源于第一个行星系统的大量固体岩石残骸可能被第二个行星系统俘获,可能会着陆在一颗岩石行星表面,因此关于着陆在一颗岩石行星的概率性的研究报告具有深远研究价值。我们的研究并未证实泛种论的真实发生,但却表明这一理论的较高概率性。
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[转载]科学家绘制宇宙时空结构 探索冷暗物质之谜
热度 1 crossludo 2012-9-26 22:52
科学家绘制宇宙时空结构 探索冷暗物质之谜 德莱布尼茨天体物理学研究所发明人工智能算法精确绘制宇宙大尺度结构图以及研究宇宙物质(Λ-冷暗物质)分布对本星系群的影响。 据国外媒体报道,德国天文学家开发了一种新的人工智能算法,凭借前所未有的精确度来绘制和解释环绕在我们周围时空的宇宙结构和动力学系统。本项研究由位于德国北方城市波茨坦的莱布尼茨天体物理学研究所科学家弗朗西斯科·西萨拉(Francisco Kitaura)博士领导,该研究团队将最新研究成果发表在英国皇家天文学会的每月通告上。科学家们以往总是使用大型望远镜来浏览天空,为成千上万的星系绘制坐标和测算距离,从而构造出大范围的宇宙结构图。 本星系群的计算机模拟图像,每边长3.7亿光年显示了2微米红移巡天观测的星系位置与穿过“隐带”的随机分布星系。 本星系群部分星系时空分布位置示意图 但是,天文学家所观测到的分布情况是有趣也难以解释的,因为宇宙中分布的庞大星系(团)不但形成复杂的“宇宙网”,而且星系之间还分布着相互连接的细丝和大片的真空区域。图中显示了本星系群宇宙空间的图像数据,所绘制的图像对应宇宙天区为每边长3.7亿光年,红色的圆圈标记了星系的位置,由2微米红移巡天(2MRS)观测,该计划对超过4.5万个星系的位置和距离进行了测量。蓝色的圆圈为穿过“隐带”(银河系周围聚集星际物质的不规则带)一些随机分布的星系。 如此多样时空结构的驱动力是万有引力,其来源由两部分组成:首先,构成宇宙的5% 是“正常”物质,这些物质构成了恒星、行星、尘埃和其他可见的物质,其次的23%是不可见的“暗”物质,除此之外宇宙中72%由神秘的“暗能量”构成,而不是此前经典理论所认为的由可能导致宇宙加速膨胀的引力统治着。这三种构成宇宙的组分在一个被称为Λ-冷暗物质(Lambda-CDM)的模型中被提及,引入了宇宙学常数来解释导致宇宙加速膨胀的暗能量,使得宇宙大尺度结构和3K辐射理论可完整描述。 测量宇宙大爆炸的余热让天文学家能够确定包括银河在内的星系演化动态模型,这种余热被称作是宇宙微波背景辐射,这是大约在137亿年前宇宙大爆炸之后发出并弥散在宇宙空间中的电磁辐射,也可以称为3K辐射。天文学家试图通过对我们周围物质的分布情况及其相互间的万有引力来研究这种动态,但该情况被绘制同一区域内暗物质所制约,因为后者难以统筹到该体系之中。 将暗物质分布情况与星系之间相互对应符合就如同在绘制欧洲地图时,使用只显示夜晚人口密集地区亮光的卫星地图。为了解决这个问题,研究人员开发出一种基于人工智能的新型算法,其依据宇宙微波背景辐射并可观察到宇宙密度波动的影响,最后显示出从137亿年前的宇宙大爆炸时期至今天星系的演化过程,新的人工智能算法可看到星系分布与运动之间的关系。 弗朗西斯科·西萨拉博士认为我们的精确计算结果显示星系的运行方向和80%星系的运动速度,其中一些星系组成了我们的本星系群并可由引力来解释它们的行为。本星系群中的星系数量超过了五十个,包括了银河系、仙女座大星系等。通过对本星系群中星系运行速度的比较,如仅距离250万光年外的仙女座大星系,科学家发现了在遥远距离上物质的分布情况对靠近银河系星系群的影响程度。 科学家的研究成果也与Λ-冷暗物质(Lambda-CDM)模型的预测相符,为了解释星系剩余的20%速度,我们需要考虑在4.6亿光年外宇宙物质分布通过宇宙大尺度结构对本星系群产生的影响,但目前的数据在如此超距离上并不太可靠。尽管这样,我们的预测模型还是前进了一大步,在人工智能技术的帮助下,我们以前所未有的精确性推演本星系群在宇宙大尺度结构的物质分布上所产生的影响,并研究宇宙大尺度结构是如何应运而生的。
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什么是天人合一?
热度 2 zhanghuatian 2012-9-25 09:35
天文物理学家奈尔-泰森被问到:“宇宙最令人惊叹的是什么?”奈尔给出了这段感动而又引人深思的回答:宇宙很大,我们很小,但构成宇宙的物质同样也构成了我们。我们在宇宙之中,我们之中也有宇宙。配上To Build A Home的旋律,聆听内心的宇宙之声。这不就是天人合一吗? 从这里可以看出科学家和“科学脑残粉”的区别就在于,科学家的科普不但美,有亲和力,更能让人接受。 当某些人面对陌生而神奇的知识而产生莫名其妙的崇拜的时候,那就变成了知识的奴隶, 表现形式为智力低下并进入迷信状态 。历史上对任何知识体系的迷信都是这样产生的,科学也不例外。脑残粉们喜欢用传教的方式把自己的崇拜的东西捧得高高在上,而且通过歪曲来贬低其他文化,其结果只能换来人们的厌恶。
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与蒋继平老师切磋宗教、神、生命与宇宙关系等问题
热度 6 Helmholtz 2012-9-2 21:36
与蒋继平老师切磋宗教、神、生命与宇宙关系等问题 蒋继平老师是植物学专家,也是科学网上的人气博主。我最早注意到蒋老师的博文,就是因为他曾经认认真真地贴出了自己的一些亲身体验,并把这作为引导自己皈依神的重要原因。当时我新上科学网,就和蒋老师抬起了杠。我并非是说这些是虚假的,而是坚持这可能可以有其他的解释,比如说我所曾经从事的专业“人体科学”中的“特异功能”现象,当然也可以被认为是其他网友称作的“灵异”现象,当然心理学领域或者可能认为这就是“自我暗示与催眠”。总之如牛饮水,不同的人基于不同的体验和社会知识基础,可以做截然不同的解释。正是由于这些现象都很罕见,不能证明于他人之眼前,于是不同的解释反而才是最合理的结果。 最近几日,蒋老师又因为某些事情的触动,再次来了兴趣,连续发了几篇如 “两种大牛间的争论” 、 “我与上帝的科学认知” 等文,激起我跟贴表达自己的观点 - 毕竟我跟蒋老师一样都是科学背景,也都试图用科学和逻辑来认识理解神秘现象。这次蒋老师比较欣赏和推荐我的跟贴,于是听从建议,这里把跟贴内容放在自己的博文中 。 如果有朋友对于我当年的一些“特异功能”、“气功”等“人体科学”题材的文字有兴趣,也可以翻看我过去博文的 “气功与特异功能” 以及 “超心理学译文与动态” 。神秘主义的东西,虽然假象很多,许多问题没有定论,但一概认为是虚假的、是骗局、是伪科学,这本身就是不科学的。当然,现象自身的复杂性、难于重现性也是事实,所以才困挠了人类几千年,甚至因此而诞生了种种合理与不合理的认知以及各门各派的宗教。 有意思的是,近几百年科学的昌明使人们对物质世界的认识有了极大的提高,并因此而大大地提高了人类改造世界的能力,但是对于智能的研究尤其是精神本质的研究,仍然进展不大。所以,科学界有志之士,若是能够以平常心、平等心实事求是地面对“灵异”现象,以平常心、平等心面对宗教文化与信仰,进行一些认认真真的研究,功莫大焉。这或者会对社会的正面影响以及人类和平可能会有更大的助益。 —————————— 蒋老师好,很高兴认认真真地从科学的角度与您谈谈神和宗教信仰,我自己也是因为神秘体验而开始用科学研究以特异功能和气功为代表的“人体科学”的,并因此对宗教和信仰内在差异以及差异的产生等问题产生的兴趣。我这里把刚才发在你“两只大牛的讨论”中的回复转上来,因为你当前写的这篇博文“我对上帝的科学认知”显然可能会得到科学网上有识之士的更大关注:如何看宇宙、如何看宗教、如何看待神秘体验以及生命的意义其实是人类的永恒话题。 ——————————————— 蒋老师好。我转的前面台湾 吕应钟《别问了,外星人早来过地球》书中的这个故事旨在说明天下有很多的聪明人都很容易发现对方在逻辑上和观念上的悖论与错误,但一般总是较少以平等心反思一下,自己在对方眼里何尝不同样如此? 台湾有个踢神打鬼很厉害的牛人张开基,把以佛教为代表的各路宗教批得一无是处,见天地自然人网站:www.cwnp.com.tw,但我就不是十分理解,他如何又自命并且大力宣传自己的“灵魂学”,因为他和他的朋友多次走阴,与跟死者的灵魂打交道。 从我自己来说,我是德国的博士、英国的博士后,投靠钱学森研究“人体科学”,基本上否定了所有的“人体科学”的科学实验,在我面前倒下二十多年研究中的一路大师们,我甚至被一些人士视作“人体科学的叛徒”,但我却又从自己的体验坚持认为“特异功能”有真的,甚至自己也拥有“真的特异功能”。这让科学网的李铭老师也气得一鼓一鼓的。 台湾基督教牧师批判佛教的网站:www.gotobr.org,写的非常好,把佛教理论批得一无是处;可是,这改变不了世界上有3亿多佛教徒的事实。相比之下印度教、基督教应该有7亿多信徒、伊斯兰教更多,而应该这么多宗教门派中的不少智者都应该能准确看清楚对方的不足与缺陷,所以才没有出现大量的叛教并造成本派的崩溃。 但并不能因为这个结果而认为宗教就更拥有真理,毕竟现在相信科学的人数更多,虽然也有人能做到科学与信仰的统一,但总体而言认为科学至上的人更多。比如在“科学教”门派之下,象曾获“科学卫士”之名的方舟子之属批判圣经和基督教来,也是凌厉无比,咄咄逼人,原来圣经里也同样是自相矛盾、满篇荒堂,在他们眼里通篇看去只剩一个缺少人性、不义嗜血的上帝,这样的上帝不信、不要也罢。 所以,在宗教与信仰问题上说到底是文化背景尤其是个人的经验决定了自己立场。在终极问题上似乎完全没有可能找到一个统一的答案,或者都是部分对,或者真相其实是都不对。目前的事实说明应该不可能只是其中某家受到神的偏爱并因此而拥有完全真理(基督教义最好最优的一面是承认人生的平等和人的不完美,而这也应该能反证其他宗教的一定合理性)。以科学的态度来看,人类的历史不长、科学的历史更短。显然人类当下的认知确实极其有限,每个人在宇宙之中或者仅仅只是象一个体细胞一样生活着,而人类或者也只是组成了一个巨大生命体的一部分组织或器官。人之理解宇宙,正如细胞要去理解一个人一样困难。细胞自然会新陈代谢,而组织也会老化和死亡。而这个细胞之于人,真的是可以或有或有,少数的可以先分解再合成,再极个别的或可以变成精原细胞为繁殖下一代有点贡献。如此而已。 至于永恒、再生、轮回,天堂与极乐世界的存在,相信与不相信,其实可能并无本质差别。所谓人的人生价值观乃至终极信仰,不过是一个幻觉,只不过维系了自己对生命价值认同、维持了生命的繁殖与存在。在这层意义上佛学(不是有团队有仪式佛教)一切本空的理论似乎才更为合理。但这不妨碍有人会因为自己的经验体验而相信外星人、相信有求必应的神灵、或者相信并接受存在唯一神的最后审判。如果真有神,人与神的关系,或可以对比羊与主人的关系:几只羊或可能因为更听话、更顺从就受到宠爱并因此而获得免于屠宰的命运,但或者就会被提拔到到四处鲜花、永恒不灭的天堂?而且所有的羊都应该以此为榜样以进天堂为方向?不会的,也不应该如此。否则天堂的意义又在哪里呢?这样的天堂象极了佛教经典里说的“止涕黄叶”。在我看来,事实要么如“道德经”所言,“天地以万物为刍狗”,人在神眼里包括在圣经的描述里完全无所谓;要么这一切的是非乃至生命的演化的总和原本就是神(宇宙)的一个梦幻,我们一切做为、做善与做恶,其实在神的层面都是了无意义的,一切都会随风而散,只不过因为业力牵引或另一个机缘而转到另一个生命的循环之中。在生灭的过程中,当然也应该存在就象物理学原理一样的一些基本宇宙法则,所以才会有些人精通易经的或具有“灵通”的个别人能够象算术一样运用,才有个别人能通过八字命理推算出一些过去事以及未来事,以及因此而提倡努力改命的善行(包括三十年河东、三十年河西的国运)。 我更相信我们每个人都是神性的一部分,都在受无意识的命运的牵引,因为自己所以为自由选择而流入到不同的生命河流之中,这一切的一切都是宇宙内在的循环。就象一滴水会汇入小溪、小河然后是大江大海,最后又被蒸腾上天成云、形成雨并重新回到地面。这是一种极自然的宿命。至于你说这一切是有意义或无意义,完全取决于个人的文化背景和信念。我们最终做出任何选择毕竟还是因为自己感兴趣、个人更认同自己的选择并从中得到“快乐的回报”。以此而看宇宙间一切存在都有极大的合理性,都有许多的内在因果关系和必然性。我们经常认为的自由选择,其实在表相的背后可能是宿命的无可选择。我以为这才是心物一元、包容多元性的宇宙本相。但具体到一个人,他生命的价值究竟何在?他如何践行一个高尚的、快乐的人生并能做到与周边人与事的天人合一,这仍然是见仁见智,而且极可能象是即有所定、又无所定、近同于微观量子力学效应的事情。 面对茫茫宇宙和更加神奇的精神世界,我们所知的只是我们真的所知甚少,各种解说其实仍然都十分地不完备。
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[转载]转发:科学家制作78秒视频展现宇宙140亿年演化
cxncjx 2012-9-1 06:56
科学家制作78秒视频展现宇宙140亿年演化。哈佛-史密森尼天体物理学中心的科学家与德国海德堡理论研究所的研究人员联手制作了一段高分辨率的电脑模拟视频,展现宇宙从大爆炸到现在大约140亿年的演化过程。 这段模拟视频由名为“Arepo”的软件生成,采用移动网格技术呈现本地宇宙内不同星系的图像,细节非常丰富。与此前的模拟软件不同的是,Arepo通过虚拟的可弯曲网格再现大爆炸后的宇宙演化。这种网格可以移动,以对应构成宇宙的气体、恒星、暗物质和暗能量的移动。 研究小组表示视频中的螺旋星系——例如银河系和仙女座星系——与实际景象更接近,而在此前的模拟视频中,这些星系呈现为模糊的点。研究人员在一篇描述这项技术的文章中指出:“与此前的模拟软件Gadget相比,Arepo模拟出的星系恒星形成速度更快,星系内的气体盘范围更大,形态上更薄更平滑。” 研究人员表示他们尚未完成模拟工作,希望对面积更大的宇宙区域进行模拟。如果做到这一点,他们进行的宇宙模拟将是有史以来最逼真同时规模最大的一次。天体物理学家黛博拉-希杰基将高分辨率模拟领域取得的这项成就与24.5米口径的巨型麦哲伦望远镜相提并论。 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/8/268889.shtm
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盘古开天辟地是宇宙起源,宇称不守恒与规范对称
热度 12 laserdai 2012-8-22 05:47
1。盘古开天辟地之前,天地根本不分地混在一起,非常均匀,称为 混沌 ,这时候是宇称守恒的体系,质量能量不分,也没有时间。 2。盘古开始开天辟地,西方称作宇宙大爆炸,时间的零点,其实就是宇宙开始诞生,宇称开始不守恒。天和地开始分离,时间开始,即是说,质量和能量开始分离,混沌中产生了基本粒子,继而生成原子进而组装成实物,这就是地,包括各类星体,星云,星系,盘古从混沌中分离气体,这就是天,实际上是星体之间的真空包括暗物质暗能量,二者也开始分离。 3。盘古开天辟地用了数万年,就是说宇宙诞生也用了同样的年数,由于离开混沌状态越来越远,宇称不守恒越来越厉害。上述的基本粒子直到星系逐步形成,包括太阳系也逐步形成,八大行星和小行星以及陨石等逐步从太阳剥离,或者俘获外来的星体碎片。其中星云,星系碰撞,组合,打散,这就是宇宙诞生以后的演化过程。 4。关于熵和熵守恒 ,混沌中各处熵值一样,都是零。盘古开始时刻,熵值开始改变,实部分熵值正增加,就是我们的实物世界,另一部分熵值减少,这就是暗物质暗能量。按照克劳修斯观点,实物部分熵值一直增加,最后热死。恩格斯说过这不对,但是没有说清楚理由。实物部分是这样的,暗物质暗能量部分则是减少,二者互相抵消,总的熵值还是零,这个才是永远守恒的。 5。宇宙的未来 :随着实物部分的膨胀和演化,和暗部分会互相充分融合,之后熵值逐渐抵消,最终回到混沌状态。 6。时间 :开始于盘古第一斧子,之后作为一个尺度衡量演化,最后重新回到混沌,时间消失。 7。盘古之后,精气变成为上帝和女娲,并有相互爱情,相互吸引,这理所应当。后来二人关系崩了,一东一西,各自造人,社会性和脾气虽然不同,但是基因完全相同,因此完全可以通婚,繁衍。( 女娲和上帝的爱情故事 ) 8。 宇称不守恒原理 :就是开始于盘古的第一斧子,因为偏离了均匀的混沌状态,这不是自发的(spontaneous),盘古之后各方面都宇称不守恒,就叫做自发性对称性破缺,从夸克到粒子,粒子到原子,原子到分子很多有手性,等等等等,这方面已经给了好几个诺贝尔奖。甚至到82-28实际上也是 自发性对称性破缺,因为双方自愿的 。 9。 规范对称性原理 :这才是正宗的混沌状态的描述,盘古以后虽然 宇称不守恒/ 自发性对称性破缺比比皆是,但是这个 规范对称确实实实在在的,包括实物质实能量和暗物质暗能量的熵值抵消,两类体系中时间的演化,都严格符合这一条,直到将来重新回到混沌状态,这一条都是正确的。
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钓鱼岛:暗能量的较量
张海霞 2012-8-18 14:14
钓鱼岛:暗能量的较量
早上去科技馆听武向平老师的科普讲座《宇宙的过去,现在和未来》,非常好的一个关于宇宙学的讲座,其中,讲到暗能量,暗物质,黑洞等孩子们和大众难以理解的概念的时候,武老师用钓鱼岛打了一个比方: 钓鱼岛之争不在于那个小小的岛屿,支撑它浮出海面的是下面的暗物质,而真正环绕四周的则是暗能量,即形象又贴切,赞一个! 钓鱼岛
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[转载]18.我们这个宇宙为什么由正物质构成而不是由反物质构成
mfs701 2012-8-14 17:46
地球上的物质主要由质子和中子构成,(质子中子内各包含三个夸克),从而由夸克所构成,除了由少数物理学家在大型粒子加速器中产生的之外,不存在由夸克构成的反质子和反中子,从宇宙射线中得到的证据表明,我们星系中的所有物质也是这样,除了少数当粒子和反粒子对进行高能碰撞产生出来的以外,没有发现反质子,反中子,如果在我们星系中有很大区域的反物质,则可以预料,在正反物质的边界会观测到大量的辐射,该处许多粒子和它们的反粒子相碰撞,互相湮灭,并释放出高能辐射。 我们没有直接的证据表明。其它星系中的物质是由质子、中子,还是由反质子、反中子构成,但两者必须居其一,否则,我们又会观察到大量由湮灭产生的辐射,因此我们相信,所有的星系是由夸克而不由反夸克构成,看来一些星系为物质,而另一些星系为反物质也是不太可能。大爆炸过程中应当产生了同等数量的物质与反物质,它们随后在致命的烈焰中迅速互相残杀并同归于尽,只留下一个大零蛋。 为什么夸克比反夸克多这么多?为何它们的数量不相等?这数目有所不同,肯定使我们交了好运,否则,早期宇宙中它们势必已经相互湮灭,只余下一个充满辐射而几乎没有物质的宇宙,因此,后来,也就不会有人类生命赖以发展的星系,恒星,和行星,庆幸的是,原子的质量问题可以提供一个解释,尽管甚至刚开始时两者数量相等。为何现在在宇宙中的夸克比反夸克多,正如我们将要看到的,正电荷与负电荷的差异: , 由于较重原子核核力巨大,时空中的虚粒子对更容易向原子核内聚集,使原子核更容易带正电荷成为正物质,而非原子核的核力对周围的虚粒子对视而不见任意其向外释放,形成负电荷成为反物质。事实就是这个样子的,重原子核更容易带正电荷成为正物质而非反物质。 这条道理是“上帝”也改变不了的事实。尽管在较轻粒子核中可以形成正电荷和负电荷,(例如:电子,介子,夸克,及一些比较轻的原子核),但随着粒子核核心质量的增加,(如 :锂铍硼……)粒子时空的核力的增加。相湮灭的正反虚粒子对,受这个核力影响,更容易从时空背景中折出,而转向在粒子核心内相互湮灭,该结果使原子核更愿意形成正电荷,而非负电荷。这就是为什么在宇宙诞生之时,从虚无中产生了等量的正反粒子。然而由这些正反粒子聚集成的大质量——原子呢!它却因为它的“体重”缘故更容易形成正物质而非反物质,而使大爆炸之初物质原子的产生几率比产生反物质原子几率稍稍高一些,致使宇宙正物质的形成占据了绝对的主导地位。使我们有一个正物质的世界。 经科学家发现,加速器内部微缩宇宙的状态从正负相抵变成物质比反物质多出大约1%。特别指出的是质量越大的物质间相抵聚变成物质的可能性越大,变成反物质的几率越来越小。我们有理由相信宇宙是由正原子核——物质构成、而决非由反物质组成。我们不必因我们的宇宙是一个正物质的世界而庆幸,因为那是必然的,这是一个就连“上帝”也改变不了的事实。 http://mfs701.blog.163.com/blog/#m=0
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[转载]3.引力子时空的本质
mfs701 2012-8-10 20:02
宇宙理论的发展,一直伴随着各大高手,门派的PK,其精彩程度,远不逊色于任何一本武侠小说。如果再能讲讲囚哥伽利略,哥白尼与神的决斗,牛顿的粉丝们还有爱因斯坦的奇闻轶事……,保证是有焦点有花边,有明星有八卦。在这个群星闪烁的年代,在宇宙论这个门槛上发挥点‘烛光’是何等的不易啊。但是我却非要进入这个领域,因为我发现一个简单理论(叠加相对运动理论)能够解释一切宇宙现象。 谢谢大家的支持,我的理论是有科学依据的。 证据1:时空性质——物质时空之间的引力、斥力是通过时空组合结构而实现的,而单个空间本身确没有引力、斥力。 有时我们的不经意发现,可能会透漏出我们不知道的秘密。例如;伟大的物理学家爱因斯坦的时空理论,他把时空分为两种,一种有引力的时空,叫做弯曲时空。弯曲时空对外有引力、斥力作用。另一种则是没有引力的时空,叫做平行时空。平行时空对外没有引力,斥力了作用。如某一个物体在平行时空里运动,总保持相对静止或是均速直线运动状态。如果大家留意的话我们不难会发现,时空弯曲代表----时空内的物质质点组合结构是弯曲的,对外有引力作用。平行时空代表----时空内的物质质点组合结构是平行的,对外没有引力、斥力作用。爱因斯坦的时空理论透漏着一个不争的事实,那就是:时空产生引力、斥力作用与单个空间无关,与物质空间共同组合结构有关。单个空间产生不了引力、斥力作用。这点很重要呦! 证据2:在承认宇宙空间被物质充满世间万物绝对运动情况下,我们决不能回避一个现象,那就是各向运动的物质之间不可能不出现物质间的碰撞问题。 请不要用物质“颗粒”相互从之间空隙穿梭而过相对运动解释该命题”因为那是徒劳的,宇宙空间被物质充满——物质间还是“物质”,哪来的空隙?现代宇宙论告诉我们,物质不再表示“小而不可入的实体”,不仅充满着空间,而且还可以重叠。茫茫宇宙中充满了物质,而物质空间又再不停的运动着,这意味着什么呢?会发生交通事故么?车向不同的物质空间之间会撞在一起,由于爱因斯坦告诉我们单个物质空间之间没有引力、斥力作用,那车祸……就会使物质时空之间叠加在一起,而后对撞又会使时空之间产生相互从对方体内贯穿而过的效应,这种运动形式我们把它叫做叠加式相对运动。(叠加式相对运动的彼此双方运动方向相反,完全互逆。)这真是一个令人吃惊的事件,我们肉眼从来没有看见过一个物质能从另一个物质内穿过,给人感觉,这种现象似乎只有在幽灵小说中才能看见,如(一个幽灵可以自由穿过任何阻碍它的物质)。但在自然规律面前,我们不能否认,在一个被物质充满的宇宙中,之间没有任何引力、斥力的两个时空间运动碰撞,之间不会重叠,不会相互穿过。这和我们不能否认电子在电路中重叠电场运动一样的,我们不能否认宏观物质与背景时空叠加并在其内运动着。自然科学就是这个样子的,给人已难以想象的惊奇。 是啊!对于一个对立统一的宇宙,某点有正向运动,同时为什么不会有反向运动呢?物质世界就是这个样子的,从阴到阳,从物质结构的吸引与排斥,生命的吸收与排放;市场的进货与出货,货币的集聚与流通……,其本身都体现出一种物质能量的流通过程,叠加相对运动性质贯穿其中,可以肯定地说:叠加相对运动是宇宙间一切物质形成和变化的最根本原因。 请相信叠加相对运动理论吧!它可以宣布一个全新宇宙研究形式的出现。它是打开宇宙统一理论的钥匙。 http://mfs701.blog.163.com/blog/#m=0
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[转载]盘点宇宙八大最强磁体:中子星磁场为地球百万亿倍
yshimp 2012-8-10 13:47
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2009/8/222740.shtm 据美国《探索》杂志报道,磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,而磁体周围存在磁场。在浩瀚的宇宙中,一些物质借助磁场向对方施加强大的影响,比如中子星,它的磁场强度竟然是地球的100万亿倍。以下便是宇宙间最强大的磁体。 1.中子星:磁场强度是地球100万亿倍 我们可以从自家电冰箱感受到磁体的影响。最强大的人造磁场会让粒子碰撞和聚变反应成为可能。但是,正如我们所看到的,即便与宇宙最远端的磁场(如源于中子星的磁场)相比,人类付出最大的努力仍旧显得苍白无力。超新星种类不同,产生的结果也不同。质量最大的超新星会在爆发以后形成黑洞,而质量相对较小的超新星则会产生中子星。 中子星的密度惊人,磁性同样惊人:地球的磁场强度维持在0.5高斯左右,而中子星的磁场却是地球的100万亿倍。这张照片是钱德拉X射线望远镜拍摄的仙后座A(Cassiopeia A)超新星残余。 2.磁星:从10万英里处消除信用卡信息 出于一些尚未被完全理解的原因,有些中子星被归入“磁星”一类。磁星“继承”了一般中子星惊人的磁场强度,并在此基础上乘以1000倍。即便在地球和月球之间停留,磁星仍可以消除信用卡上的信息。 科学家尚不确定磁体的磁场强度超过普通中子星的原因,但天文学家发现这种现象越来越明显。当不同寻常的磁场开始减缓中子星的旋转速度时,它会以X射线波长释放剧烈的能爆,美宇航局的X射线望远镜可以看到这一切。 3.为黑洞提供能量 我们大家都听说过黑洞的故事:这些超高密度的超新星残余施加如此惊人的引力,使得它们可以吞噬附近的一切事物,为黑洞进一步提供了能量。但是,故事并未以引力而结束。 一旦物质被拉向黑洞,它会在黑洞边缘旋转,并在被吞噬之前甩掉部分角动量。磁性便是在这一过程产生的。在气体绕黑洞盘面边缘旋转时,会产生自己的磁场,这个磁场会抛射盘面的气体远离黑洞。这些喷射物会从距离黑洞最近的气体内部“盗取”能量。随后,气体速度慢慢减缓,最终被这个黑暗的魔兽所吞噬。 4.全球最大的人造磁体 尽管人造磁体不能与自然界最强大的磁体相提并论,但人类的努力并非无足轻重。美国的三个不同机构——佛罗里达州立大学、佛罗里达大学、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室——构成了美国国家磁场实验室,这里也是世界上最大的人造磁体所在地。 仅仅洛斯阿拉莫斯国家实验室就有8个可在至少50特斯拉(一个普通条形磁体可生成0.01特斯拉的强度)强度下运行的磁体,其中还包括一个用时10年制造的100特斯拉的多点磁体。 运行这些磁体投入巨大,例如,洛斯阿拉莫斯国家实验室便使用一个1.43千兆瓦发电机和5个64兆瓦电源。1.43千兆瓦发电机放在一个由60根弹簧制成的平台上,因为在磁体通电以后,会产生惊天动地的怒吼,所以,发电机放在弹簧平台上面是磁体减速时减缓震动所必须的。 5.大型强子对撞机揭开宇宙起源之谜 大型强子对撞机是一个具有多个超大磁体的庞然大物,线圈长度超过14米。超导磁体可以在8特斯拉以上的强度下运行,驱动质子绕一条17英里(约合27公里)长的环形隧道运转,令其互相撞击,生成无数的次原子微粒。2008年9月,大型强子对撞机启动后不久便因磁体冷却系统的电连接故障而关闭。如今,经过近一年的维修,这台超导对撞机仍未启动,这种情况将至少持续到今年11月。 6.国际热核聚变实验堆 对科学家来说,获取“自给自足”的聚变能量仍是一个梦想,而实现这个梦想的关键在于磁性。国际热核聚变实验堆(ITER)是一个由多国参与的项目,是世界上规模最大的融合氘和氚的尝试之一。氘和氚是氢的两个重同位素。一旦国际热核聚变实验堆建立起来,它会不断加热氘和氚,令其变成等离子态,产生500兆瓦的高温。接着,这台装置将利用磁场去包含和控制那些过热的等离子质。 7.自然界最奇特的现象——超导电性 超导电性是自然界最奇特的现象之一,是单纯依靠经典物理学所无法彻底解释的。有些物质在被冷却至接近绝对零度时,其电阻会变为零。因此,电流可以无限期地持续下去。科学家在大型强子对撞机这样的粒子对撞机上采用了超导材料,但你大可不必不远万里前往欧洲去探求它们的特性。超导体中的持续电流可以使物质浮起来,因为恒定电流会排斥浮动物体(甚至是活体)的磁场。此图中,荷兰科学家在一个16特斯拉的磁场里将一只青蛙浮了起来。 8.核磁共振成像窥视人体内部奥秘 自从科学家20世纪70年代初制造出第一台核磁共振成像(MRI)仪器以来,这项技术的发展可以用“突飞猛进”四个字来形容——以致美国食品与药品管理局不得不给人体暴露于外部的磁性幅度设限。2003年,在伊利诺斯州大学的科学家开发出9.4特斯拉的扫描仪以前,8特斯拉是最大值。9.4特斯拉的扫描仪最终获得美国食品与药品管理局批准。 但是,它并不是世界上最强大的核磁共振成像扫描仪。曾给麻省理工学院开发出9.4特斯拉扫描仪的布鲁克拜厄斯宾公司(Bruker Biospin)在此基础上设计出11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪。2009年,得克萨斯大学宣布计划在其医疗中心安装一台11.7特斯拉核磁共振成像扫描仪。
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[转载]火星探测价值:我们在宇宙中是否孤独 2012年08月02日
热度 1 yshimp 2012-8-6 03:26
转自 http://tech.sina.com.cn/d/2012-08-02/09227458729.shtml 重播   哈勃空间望远镜拍摄的火星,半个世纪以来人类已经发射了40多颗探测器,而最近的一颗就是好奇号火星车,它将于北京时间8月6日中午登陆火星   北京时间8月2日消息,据物理学家组织网站报道,神秘的火星一直吸引着人们关注的目光,自从航天时代开始以来世界各国已经向火星发射了超过40颗探测器,科学家们迫切地想知道,尽管现在满目荒凉,但在历史上这颗红色的行星上是否曾经存在过生命。而现在,最新的一颗探测器即将抵达这里,这就是美国宇航局的“火星科学实验室”,也就是“好奇号”火星车,它将于北京时间下周一中午在火星着陆。但是尽管科学家们兴致高涨,仍然有人发出这样的疑问:火星探测是否真的是一项值得去做的投资?因为很显然,探测火星并不便宜。   当然我们很难开列出一张完整的收支清单,但在过去的48年中美国宇航局在火星探测项目上的确开销不菲。仅仅是上世纪70年代首次成功着陆火星并发回首张火星地表图像的美国“海盗号”探测项目就耗资超过10亿美元——当时还是1970年代,美元还是非常值钱的。为更多人所熟知的勇气号和机遇号两个孪生火星车项目,其项目研发和运行总开支也达到了10亿美元,而此次实施的好奇号火星车项目的耗资则高达25亿美元。在美国国会中,有一部分议员已经对此颇有微词,他们说:是时候收一收口袋了。奥巴马政府公布的2013财政年度中将美国宇航局用于火星探索的拨款从5.87亿美元削减到了3.6亿美元。    火星探测的意义   但是支持者们坚持认为火星探测对于美国至关重要。对这颗地球近邻的探索行动将可以帮助回答有关地球历史的很多基本问题,增强美国的优势地位并吸引更多的孩子对科学产生兴趣。这样的探索行动还将让人们逐渐接近一个终极问题的答案:我们在宇宙中是孤独的吗?正如波多马克政策研究所高级研究员艾登·穆森(Alden Munson)所言:“这是对于生命意义的探寻。” 波多马克政策研究所是一家设立在美国弗吉尼亚阿灵顿的科技智囊机构。   从历史上看,美国这个国家和火星的渊源紧密。这种历史可以一直追溯到洛威尔的时代,在19世纪90年代,他将他的望远镜指向火星并认为自己看到了某种复杂的网络状结构,他认为这些是火星上的运河,一定是火星上的文明社会所建造的。当然他从来没有见到过这些“火星人”,但从那以后“火星人”便成了科幻小说中的主角。   直到1965年,地球上的人们才首次近距离观察到这颗神秘星球的面貌。这一年,美国宇航局发射的水手-4号飞船从火星附近掠过,它搭载的相机拍摄了火星的照片。人们从这些模糊不清的照片上看到的是一颗和月球有些相似的死寂的星球——没有水,没有地质活动的存在迹象,而这正是生命存在最重要的两个条件。但在后续的探测中,人们的这些看法又发生了改变。1972年,美国宇航局的水手-9号飞船成为首颗火星人造卫星,人们发现火星上拥有太阳系最高的火山,拥有太阳系最大的峡谷,还有蜿蜒的古代河道痕迹,这一切都说明这颗行星拥有远比我们设想中复杂的地质系统。   在那之后美国又接连进行了多次火星环绕和着陆考察,比如70年代进行的海盗号计划,以及后来的勇气号和机遇号火星车项目等等。经过大量探测之后,科学家们逐渐发现火星可以作为研究地球气候和地球物理学的绝佳参照实验室。研究已经证明火星在遥远的地质历史上曾经永远远比今天温暖潮湿的气候环境,在很久之前这里或许曾经是一片适合生命生存的土地。当行星科学家们最近在美国国家科学院济济一堂商讨下一个十年内的研究计划时,搜寻火星上的宜居环境再次被列为最高优先级。    出于现实性的考虑   大卫·佩吉(David Paige)是一位美国加州大学洛杉矶分校的行星科学家,多年来一直从事月球和类地行星研究工作。他说:“如果在火星上存在或曾经存在过生命,这就意味着生命并不是特殊的,也可以在其它地方出现。而如果最终证明火星确实是贫瘠而荒芜的,那么地球将显得比以往更加独特。”不过也有一些专家质疑将如此多的精力集中在一颗行星上是否明智。他们指出,太阳系内还有许多其它目标,如木星的冰冻卫星木卫二。这颗星球被一层厚厚的冰层覆盖,在冰层下方的海洋中可能拥有支持生命生存的环境条件;还有土星的卫星土卫六,富含有机化合物,这里同样值得深入探究。大卫·朱维特(David Jewitt)是加州大学洛杉矶分校一位主要研究彗星和小行星的科学家,他表示:“这就像是一个弄丢了家里钥匙的孩子只在路灯下寻找一样。”不过,当考虑这个问题时有一点必须牢记在心,那就是:行星科学的研究拨款非常有限,并且即使是那些支持应当在更广泛范围内展开探测活动的人也承认火星仍然是一个最具有现实性的探测目标。   举例来说,要实施一项远赴木卫二展开考察的项目,光是将探测器送达目的地就需要耗费6年时间,而相比之下好奇号火星车的单程路程仅需要8个月。木卫二还有其它一些不利条件,比如来自木星磁场的高能带电粒子可能只需数周就可以毁掉飞船上的电子系统。就像来自美国亚利桑那大学,专门研究这些外太阳系冰冻卫星的行星科学家理查德·格林贝格(Richard Greenberg) 所说的那样:“我个人非常喜欢木卫二。但是客观的说,木卫二和火星都是搜寻生命迹象的好去处。”    太空探索的价值   不管科学家们最终是否能找到地球之外的生命体,火星探测项目确实增强了美国的威望。正如穆森所言:“全世界各地的人们所感受到的很多温暖人心的时刻,很多都来自太空探索项目。因此很难准确的去计算一项太空探测计划所带来的价值。”太空探测项目是最终的地位象征。中国和印度通过成功的太空计划展示了各自的技术实力。甚至包括伊朗,巴基斯坦,委内瑞拉,以色列,墨西哥和十多个其他国家都跃跃欲试,希望在这一领域崭露头角。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的科学家亚当·谢里夫(Adam B. Schiff)说:“如果我们停止火星计划,那么要想重新回去可能就要再花上数十年。”位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室是美国宇航局火星探测计划的指挥中枢。他说:“我们拥有所需的专业技术。在这个世界上没有任何其它国家可以做到这一点。”事实也确实如此,美国宇航局自从1964年以来已经实施了13次成功的火星探测项目,另有5次失败,而相比之下,前苏联(1991年之后为俄罗斯)在火星探测计划上则是厄运连连,该国已经经历了15次重大失败,仅有4次取得了部分的成功。   穆森还表示,相比美国在其它太空项目上花费的金钱,火星探测项目只占了很小的一部分金额。他指出,仅在2011年,美国宇航局就在国际空间站和航天飞机项目上花费了40多亿美元,而设计作为现役的哈勃空间望远镜继任者的詹姆斯·韦伯空间望远镜项目,宇航局已经为其支付了88亿美元。这看上去已经是非常惊人的花费,但是如果你去看一下美国国防部仅仅在2012年一年的预算拨款,超过6000亿美元的金额会让宇航局的任何项目黯然失色。朱维特说:美国人每年花费70亿美元购买薯片。而佩吉也说:“对于火星项目而言,我们所说的仅仅是一比非常小的开销。”但就算是这样,在美国选举年的狂热之中,政客们仍然觉得这些用于科学的钱是“太浪费”了,他们找不到将钱花在火星探测方面的理由,只要美国政府依旧债台高筑,很多美国民众的要求没有得到满足之前就永远如此。   不过这次,在好奇号即将展开火星登陆壮举的时刻,似乎很难找到一个人愿意去公开批评火星探测项目。但是在2004年,当美国总统小布什推动一项雄心勃勃的太空计划(其中包括载人火星飞行)时,来自美国康涅狄格州的参议院乔·利伯曼(Joe Lieberman)提出了批评,他说与其将数十亿美元的经费用在火星上,还不如将这些钱用在地球上,用在改善美国民众的医疗,教育和公共安全方面。美国火星协会创始人,航天工程师罗伯特·祖柏林(Robert Zubrin)表示:即便是那些对火星感兴趣,并且对好奇号的诞生感到兴奋的人们也对此提出了担忧,他们忧虑宇航局是否“将鸡蛋都放在了一个篮子里。” 火星协会(Mars Society)是一个民间组织,致力于推动实施载人火星飞行计划。   美国宇航局在1999年经历重大挫折,当年实施的两大火星探测项目——火星气候轨道器和火星极地登陆者全部失败,但是美国宇航局当时就已经开始着手为下一次的火星探测做准备,并且之后都取得了成功。   但是这次已经没有办法再像当年那样迅速反应了。原本计划中的火星取样返回以及木卫二探测计划都已经因为资金短缺而被推迟执行。在好奇号项目之后,美国宇航局的行星科学家们手里只剩下唯一一个大型火星探测项目,即一个名为“MAVEN”的火星轨道器,它将对火星大气和气候情况展开考察,预计它将于2013年发射升空。(晨风)
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[转载]宇宙超级文明可控制整颗恒星甚至星系的能量
热度 1 crossludo 2012-8-4 15:17
宇宙超级文明可控制整颗恒星甚至星系的能量 科学家认为宇宙第二类文明可控制恒星能量,打造超级戴森球能量体。我们通过探测异常红外能量辐射可找到他们存在的踪迹。 据国外媒体报道,我们都会对宇宙中究竟存在多少外星智慧生物的问题感到疑惑,仅仅在银河系中又会有多少先进的文明呢?最近一次检测到不明宇宙信号是在三十年前,被称为“WOW”(哇)信号的神秘无线电波来自于射手座方向上,究竟是不是由外星智慧生物所发出的,一直是个迷。 卡尔达舍夫定义的“第二类宇宙文明”可控制整颗恒星的能量 卡尔达舍夫定义的“第三类宇宙文明”可控制整个星系能量 “寻找外星智慧生物”(SETI)计划的科学家们一直认为我们的太阳系被淹没在无数恒星的世界中,如同一个茂密的森林,一个文明去寻找另一个文明如同大海捞针,但是作为宇宙的一种智慧生物,查看周边的森林中是否存在其他生物却是有意义的,寻找外星智慧文明的证据。即便是距离我们最近的仙女座大星系都要以百万光年的单位来衡量,按无线电方式等以光速进行通信的想法显然也是行不通的,当我们接受到消息时,另一个文明可能已经灭亡了。为此,在寻找外智慧生物时,我们可以通过另一种方法来间接推断它们的存在。 例如观察这片森林中“最高的树木”,由于高级外星文明的存在将对星系产生无法用当前已知常规天文现象来解释的作用,甚至可影响到星系的自然背景,但是超级宇宙文明很可能会通过我们无法理解的技术使得星系看起来像是还处于原始状态,这样的改造活动将在数百万光年上产生作用。在1964年,苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev)设想了外星文明的等级,通过掌握不同能量控制技术进行文明等级的划分。 能控制所在行星系统中的恒星能量的宇宙文明被划分为第二类文明类型,这样的文明可控制超过我们100亿倍的能量,获得一颗恒星的全部能量输出。早在二十世纪六十年代,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就提出了一个“球形能量源”的概念,即可以在一颗恒星周围建立起球形结构,获得最大化的恒星能量。这个超级能量壳体就是所谓的“戴森球”,虽然这是一个传奇式的构想,但天文学家们通过一些红外空间望远镜也发现了类似特征的天体,问题是处于尘埃团笼罩的恒星看起来很像一个“戴森球”。 根据美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜的观测结果,巡天调查就曾发现笼罩在宇宙尘埃团中的恒星。上个世纪七十年代,天文学家们进行一项对全天25万个天体的红外巡天调查,发现了17个类似戴森球特征的天体。根据费米实验室的科学家理查德·卡里根(Richard Carrigan)介绍:“我们可以想象宇宙超级文明首先将能量殖民范围从自身所在的行星系统开始,获得最大化的恒星能量。” 卡里根希望能在附近的星系中观察到巨大的“戴森球”痕迹,对于卡尔达舍夫第二类宇宙文明而言,其不仅对一颗恒星进行戴森球化改造,可能会对一个恒星集群进行能量殖民,所带来的影响将会被我们观测到。比如,我们将会探测到在银河系中出现反常的黑暗空隙,恒星的部分能量将会以红外波段的形式泄露出来,使得在红外线空间望远镜上可观测到明亮的发光现象,也可将其认为是戴森球体表面的热辐射。 科学家认为猎犬座M51螺旋星系是一个理想的戴森球体寻找场所,美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜与斯皮策红外空间望远镜将对星系中的无数恒星世界进行观测,通过可见光与红外照片的叠加跟踪被尘埃团笼罩的恒星。但是卡里根粗略估计在M51星系中应该不会存在无法解释的“泡沫”或者空间。 由于巨型椭圆星系不存在尘埃团的干扰,如果其中出现了不寻常的黑暗空隙,那么从整体上看就是非常奇怪的现象。但距离我们较近的椭圆星系至少有6000万光年,因此需要更大的空间望远镜,哈勃望远镜目前可提供足够的分辨率。在卡尔达舍夫文明体系中,可利用最高能量的宇宙文明为第三类文明,足以控制整个星系中的所有能量,但现有的天文观测并未发现整个星系的能量发生无法解释的现象,所以第三类文明要么不存在,要么至少目前还未出现。
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《时间几何学》一把打开宇宙之门的钥匙
热度 2 crossludo 2012-8-3 19:34
《时间几何学》一把打开宇宙之门的钥匙
个人分类: 科研迷题|2117 次阅读|2 个评论
在K43次列车上的感想
热度 3 jiangjiping 2012-7-22 06:52
在 K43 次列车上的感想 ---2012 年回国记事和感想之一 蒋继平 2012 年 7 月 22 日 2012 年 7 月 19 日从宁夏的中卫乘坐 K43 次列车前往甘肃的酒泉。一路上的所见所闻使我浮想联翩, 特作此文, 以作留念。 茫茫宇宙星斗移, 乌云挡不住! 圆圆地球万象新, 黄河东流去。 朵朵白云空中飘, 曾有几多愁? 滚滚车轮尘土扬, 那顾碎石苦! 巍巍高山冰雪白, 耐得住孤独。 浩浩汪洋碧水蓝, 受惯了污辱! 青青草木悠自在, 全靠光和雨。 芸芸众生奔走忙, 自创祸与福! 金钱财富名利权, 全属身外物。 成败得失英雄寇, 都是人来谱! 将士疆场晒热血, 王侯尝美酒。 巨松小草共生存, 大家都舒服? 青山在, 水东流。 人生好似一场梦, 也是一部曲! 有人富贵有人穷, 都有乐与愁。 多少乐, 几分愁? 尽量努力来改变, 随着机遇走!
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宇宙世界之有与无
热度 3 sealedforest 2012-7-19 20:19
这世界存在我们称其为“有”,那么在“有”之前的状态是什么呢,有世界之前是否一定是没有这个世界呢?换句话说就是这个世界怎么来的。 这个问题有点类似于先有鸡还是先有蛋的问题。当然后面这个问题仅从问题本身来回答则可以通过进化理论来解释,即先有了变异成功的鸡蛋,然后才有了鸡。但是如果再进一步追根溯源,回溯再回溯,我们就会问到宇宙是怎么诞生的,宇宙是怎样从“无”到“有”的。然而在“有”之前真的一定是“无”吗?这似乎已经不再是一个科学上的问题。如果宇宙真有“无”,那么就是“无中生有”了,这将是何等巧妙的一个过程啊!谈及宇宙起源和宇宙年龄的话,这似乎是个不该回避的问题。
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完美人生——踏踏实实做事,自自在在做人
热度 3 sheep021 2012-7-15 11:54
按:本文系 放飞灵魂,抛却烦恼——鲍鹏山《庄子》讲座听后感 一文之补充,若有所得,是鲍老师讲的,若有不足,那是俺没听明白,或没写清楚,与鲍老师无关。特此说明。 -------------------------------------- 大小之辨是理解逍遥游的核心之一。不懂得大小之辨,不知道大用与小用,大材与小材的区别和联系。是我们精神不自由的根本原因。 何谓大:宇宙为大,自然为大,人为大,“大” 是无限的 。《老子》说:“道大,天大,地大,人亦大。城中有四大,而人居其一焉。”也是这个意思。 何谓小:人对自然、宇宙、天、地、人自身的认识为“小”,“小” 是有限的。 人们的可笑之处,不在于其知识的有限,而是在于常常把有限的知识,当成无限宇宙,自以为是,自以为大 。 统观《庄子》一书,其所说的大,从来都是只可想象,不可眼见,不可度量的。如逍遥游中的大鹏,“ 北冥 (míng) 有鱼,其名为鲲 (kūn) 。鲲之大,不知其几千里也。化而为鸟,其名为鹏。鹏之背,不知其几千里也;怒而飞,其翼若 垂天 之云。是鸟也,海运则将徙 (xǐ) 于南冥。南冥者,天池也。 ” 庄子为何不说,我家门口有条河,河里有一条鱼,鱼之大, 3 米 多长呢。 庄子所描述的,若从世俗的眼光看,都是虚构的,不可亲眼见到的,北冥、南冥,在哪里?“不知其几千里也”是多大? 都是超越常识的。开篇即这么写,也是对本书读者设的一个门槛。没有想象力、只认“常识”、“死理”的人是不可能读下去的。阅读《庄子》,欲求绝对自由,必须抛弃自身的常识、经验、知识等成见,方能站在生命的高度,俯视芸芸众生。方知所谓人类探索宇宙和人自身所取得的丰富知识,不过是“用管窥天,用锥指地也,不亦小乎?” 如《逍遥游》中,斥鴳笑之曰:“彼且奚适也?我腾跃而上,不过数仞而下,翱翔蓬蒿之间, 此亦飞之至也 ,而彼且奚适也?” 此小大之辨也 。 《庄子》中,类似的故事还有很多,如《庄子.秋水》之《河伯与海若》: 秋水时至,百川灌河。泾流之大,两涘渚崖之间,不辩牛马。于是焉河伯 欣然自喜,以天下之美为尽在己 。顺流而东行,至于北海,东面而视,不见水端。于是焉河伯始旋 其面目,望洋向若而叹曰: " 野语有之曰: ' 闻道百,以为莫己若 ' 者 。我之谓也。且夫我尝闻少仲尼之闻而轻伯夷之义者,始吾弗信 ; 今我睹子之难穷也,吾非至于子之门 , 则殆矣,吾长见笑于大方之家。 " 北海若曰: " 井蛙不可以语于海者,拘于虚也;夏虫不可以语于冰者,笃于时也;曲士不可以语于道者,束于教也。今尔出于崖涘 ,观于大海,乃知尔丑,尔将可与语大理矣。天下之水,莫大于海。 万川归之,不知何时止而不盈;尾闾泄之,不知何时已而不虚;春秋不变,水旱不知:此其过江河之流,不可为量数…… 不过,千万要注意,并不是说大就好,小就不好。完全不是这回事。大有大用,小有小用,各得其用,各得其所,才是妙用。 述古论今,现在有没有这样目光短浅,把有限当无限的人呢? 估计很多吧。比如,常常有人把不能被科学实验证实的东西说成是不存的,就犯了以偏概全、以有限验证无限的错误。咱不反对科学,毕竟科学也是认识世界的一种方式,而且是目前所用的一种主要方式。但是,不能因此而否定人类还有其他的认识世界方式,否则就是不科学的,可笑的。 鲍 老师特别强调,不要听完我的讲座,无学“无用之用”,都辞职了,啥也不干了。 任何事情都是两面的,不可顾此失彼。 曾有人问道,你讲孔子时说孔子好,讲庄子时说庄子好,到底他们二位谁更好呢?我们该向谁学习呢? 鲍 老师说,如果一定让我表态,我只能说:我最尊敬孔子,最喜欢庄子。他们都是伟人,都值得我们学习。 以《论语》为代表的儒家思想,强调的是一种实用主义精神,“内圣外王”是其最高目标。整部《论语》讨论的是如何积极入世的问题,对于纯粹的精神领域的问题,则很少涉及,而这正是《庄子》所追求的。所以,《庄子》与《论语》各有侧重,互补性很强。 孔子的“为”,与庄子的“无为”,一个是物质的,一个是精神的,不可混为一谈。儒家主要教人如何积累知识,踏踏实实做事,不断积累物质财富。道家则是教人如何突破已有知识的束缚,在思想上、精神上得到彻底的解放和绝对自由。人是生活在物质世界,也生活在精神世界的,缺一不可。只追求物质,忽略精神,人不就成行尸走肉,衣冠禽兽了吗? 只有精神生活,没有物质生活,人还能活下去吗?所以,最好的办法是: 像孔子一样,踏踏实实做事。 像庄子一样, 自自在在 做人。 岂不美哉?! 后记: 行文之后,忽然感觉,还是老子牛鼻,不愧是鼻祖,“为,无为,则无不治”,短短七个字,就涵盖了本文的全部内容,也囊括了孔子和庄子学说的精髓。 不过,如果没有 孔子和庄子剑走偏锋,各执一端的话,平凡如我者,的确很难理解 “为,无为,则无不治”这句话的奥妙。
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粒粟小世界 滴水大宇宙——应王号
热度 2 yangyongtian 2012-7-13 14:52
原诗 水在云上走 云在水中游 一粟藏世界 湖中煮宇宙 ------ 和诗 水在云下走 云在水上游 粒粟小世界 滴水大宇宙
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[转载]麻省理工打造可超宇宙寿命的“时间晶体”
crossludo 2012-7-12 12:22
麻省理工打造可超宇宙寿命的“时间晶体” 【 导读】 麻省理工科学家欲利用“时间晶体”制造超级计算机,可在宇宙热寂之后仍然存在。 据国外媒体报道,科学家发现宇宙中存在一种神秘的物质状态,可形成不可思议的“时间晶体”,更为奇特的是这类物质形态的运行机制如某种超导体,在低温环境下可运载电流,可能在不接受外部能量的情况下保持永久性运行,因此即便宇宙已经处于“热寂”状态,这样的体系还是能保持下来。 和普通晶体不同的是,即使在能量最小态,这个晶体也会永远转动。这种永恒转动产生了时间上的周期性结构,从而形成了一个时空晶体。 “时间晶体”机器可在宇宙热寂后仍然存在 科学家认为对神奇的“时间晶体”进行研究,为我们建造该体系新蓝图迈进了一步。普通的晶体的原子、分子排列具有一定的空间形态,可呈现出规则的几何形,并存在周期性排列的特征,就比如氯化钠这样的离子晶体,其空间结构呈现出立体对称,为一个八面体构造。通过这样的空间形态,可以为整体结构的化学性能保持最低的能量来维持晶体状态。 在今年早些时候,来自麻省理工学院的理论物理学家弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)曾推测这类未知状态的物质可形成“时间晶体”,并且可发生周期性的重复,更为重要的是在被称为宇宙第四维--时间纬度上进行周期性重复。将一个普通的晶体转换为在第四维度上的空间对称性,“时间晶体”中的原子会出现不停地旋转,而回归到其初始的能态上。更为重要的是,这些原子也会自发地处于较低的能态中,这意味着它们可以在宇宙处于熵寂或者温度冷却到“统一温度”时,也可以自然保持该体系的运作。 “时间晶体”中不断运行的机制通常会违法热力学定律,超导体中的电子被允许进行连续而不间断地运行。理论物理学家弗兰克·维尔切克最初建议超导环可以看作是一种“时间晶体”,如果电子流可以被分离而不是以一个整体、持续的状态出现,也可以确保出现周期性的重复。但是弗兰克·维尔切克并没有指出如何在现实世界中打造这样的“时间晶体”超导环。 根据加州大学伯克利分校李(Tongcang Li)教授、以及位于密西根大学安娜堡分校、中国清华大学的几位同事认为这样的超导环的建造还是存在可能性。首先,我们需要一个离子阱(Ion trap),这是一种通过磁场或者电场就带点离子束缚在一定空间范围内的装置,处于极地的温度下,这样就可以使得离子形成一个类似环状晶体的结构。接着,我们将通过一个微弱的静态磁场,从而将离子旋转起来。在量子力学中,允许粒子的旋转能量必须大于零,甚至当超导环冷却到最低温度时而还能保持最低的能量状态。 在这种情况下,电场和磁场没有必要去保持晶体的形状以及粒子自旋的问题,其结果便是形成“时间晶体”,或则是一个事实上的“时间晶体”,因为离子环不仅可以在时间中进行周期性的重复运作,也可以在时间保持类似的特性。根据理论物理学家弗兰克·维尔切克介绍:“这是一个令人兴奋的设计思路,如果拥有了一些实验条件,似乎可以将其付诸现实,打造‘时间晶体’的困难在于环境温度需要接近绝对零度。” 加州大学伯克利分校的研究小组成员张翔(Xiang Zhang)认为:实验的主要挑战是体系的冷却温度需将离子环处于应有的状态上,但随着离子阱技术的不断提高,可能会在不远的将来实现。此外,理论物理学家弗兰克·维尔切克提到处于工作状态的“时间晶体”可以打造成一台计算机,通过对不同旋转状态的控制,使其处于如0和1两种状态的二进制计数模式。 实现这样的超级机器可能需要重新拟定该体系的组成,比如我们需要获得不同类型的离子,也可能需要若干个晶体环进行相互干扰。弗兰克·维尔切克认为:从以上几点可以试想下按这些规则进行运行的“时间晶体”机器。 然而,在不久的将来应该还不会出现“时间晶体”计算机。弗兰克·维尔切克指出我们原则上所认为的宇宙热寂是充满黑暗和寒冷的时期,因此进行该实验模拟还需要考虑其他问题。根据加州大学伯克利分校李(Tongcang Li)教授介绍:我们现在将焦点集中在实验室中如何创建“时空晶体”,因此需要找出一种方法,使得它们可以在宇宙热寂后继续存在下去。 【 相关阅读】:新研究显示古菊石类生物并非皆“游牧” crossludo评论 制备 时空晶体 的实验方案获得诺贝尔奖得主高度评价
个人分类: 天文生物|1562 次阅读|3 个评论
《不惑一梦》第四十四章
lao2004 2012-7-8 19:04
一条条磁力线在脑海里绕来绕去,一颗颗灿烂星辰在脑海里闪烁光芒,一缕缕智慧幽光从脑海神经细胞里飞越穿梭。他的头发越发散乱了,他的蓝眼睛更加深邃了。蛟龙号海阔天空的意境,给了他驰骋纵横的最大空间。他的推算系统从大海,到天空,到太阳系,到银河系,到未知空间。他的灵魂也离开了身体、离开了地球、离开了眼前境物,有了独自的世外桃源。对,就是独立的世外桃源,自成一番天地,诺亚方舟的天地。它应该什么形状,什么模样? 阿尔伯特清晨起床后,没有像以往那样直接到甲板上与其他人一起用早餐,他事先打了招呼,免了大家的担心。他坐在舱屋窗前,对着窗外的浪花畅想:什么模样?圆的、扁的,像蚕宝宝、像蚕茧? 等到甲板上人们都散尽,阿尔伯特从他的舱屋里走了出来。他独自来到放置古琴的小屋旁,绕着小屋边思考边比划。蛟龙号潜艇在海浪中稳如磐石,阿尔伯特就这样在甲板上挥洒他的科学探险之路。有人好奇,悄悄在远处观望;有人担心,悄悄地在舱屋里议论;可他们很谨慎,生怕干扰阿尔伯特的思路。 太阳从海面升至天空,又从天空慢慢地行至海面。晚霞挽着波光,呼唤着群鸟归巢。阿尔伯特伫立凭栏,慈祥凝望这美景,凌空蹈虚。 般长詹践例急了,赶紧启动应急预案。他通知詹梅丽赶紧返回,可她们正在远处。詹梅丽也着急了,与蓝妮妮商量对策。蓝妮妮要詹梅丽请船长詹践例务必想办法使阿尔伯特不被干扰。蓝妮妮告诉詹梅丽,阿尔伯特这样的深层次沉思很难得,无论如何不能轻易打断。她安慰詹梅丽和玛丽亚,不会有事的。 她们急急赶回。一路上,詹梅丽嘴巴一直唠叨“不会有事、不会有事”。詹梅丽的情绪传染了玛丽亚,一向雷厉风行的她,也担心了。这种氛围,蓝妮妮最受不了,善良的天性,使她劝这个劝那个,差一点把自己劝哭了。 太阳慢慢西下,带走了光明,黑暗的序幕拉开。独自停泊海中的蛟龙号潜艇根据蓝妮妮的请求,甲板没有开灯。船舱的灯光调得昏暗。一切都为了自然一点。尽力减少人为因素影响,这是蓝妮妮的经验之谈。船长詹践例下达了死命令,潜艇如临大敌,无论如何必须尽职尽责,科学思想不能因某些人的不小心弄丢了。 太阳走了,带走了所有光芒,宇宙回归了它的面貌,一派漆黑。阿尔伯特脸带微笑,凭空幻起一个长方形车箱。他从容地坐在车箱内,追随太阳而去。他飞呀飞,他追呀追;他绕来绕去,变幻得车箱的模样。他追失了太阳,追失了灿烂星空;他追进了一个乌黑空间,他知道那是宇宙的黑洞,里面涅气横流。 阿尔伯特不慌不忙,他早就想领教黑洞的利害。它引力很大,甚至连光都不能从它里面逃逸出来。阿尔伯特可不这样想,他自信地驾驶着已经想象出来的方舟,向着黑洞中心冲去,向着漩涡中心冲去。 他冲出黑洞,撞进了宇宙的白洞。他什么也看不见,白洞把他的方舟摔了出来。他的方舟是一个蛋,最不怕被摔。他驾驶着方舟依然在漆黑中行驶,方舟里外全是漆黑。 詹梅丽、玛丽亚和蓝妮妮回到了潜艇已是深夜。她们从船舱另一侧绕到甲板。甲板原来热闹的宴席没有了。甲板一派昏暗。阿尔伯特模糊的身影融入黑暗中,雕像般屹立着。 这个夜晚,天不作美。天空没有一颗星星。船舱里外乌黑、暗灰。三人接受船长詹践例建议,回到各自的舱屋耐心等待。这一夜,蛟龙号无眠;这一夜,日月星辰全歇息。 阿尔伯特驾驶的方舟有了麻烦,他无意间闯进了宇宙暗流之中。在暗流中,一切只能听天由命。方舟在黑暗中漂流,随波逐流。他无法把握方向,长久的黑暗使人难受。 阿尔伯特迫切盼望着光明。他期盼着有些光的慰藉,可眼前一片漆黑。这难不倒他。面对挫折和挑战,科学家们脑子里全是乐观的细胞。他要创造光明,人造的光明。 智慧的灵光自我点灯。霎时,阿尔伯特驾驶的方舟亮堂起来:太阳由西向东,又从东向西来回摆动;星星,他要它们永远挂在天边,不能偷懒;月亮,多来几个,从四面八方升起。多么的亮堂,这些都是人类自己创造的,智慧生物的杰作,从始,再也不怕那黑暗! 阿尔伯特驾驶着他那亮堂的方舟在暗流中悠哉悠哉徜徉。唯一的遗憾是他迷失了方向,只能随着暗流漂呀漂,绕呀绕,飞呀飞,追或追。 他盼望着外面也能亮堂。他想用智慧的灵光为外面世界点灯。可暗流如此强大,他无可奈何。他只能等待,等待外面的世界自己亮起来。终于,他的眼里有了光,有了影。他看到曙光。 阿尔伯特醒了。依然半梦半醒。他以为他只站了一会儿。那时,太阳已经老高了,可这时,太阳也半梦半醒,它似乎刚要起床。 阿尔伯特困了,打了一个哈欠。他看了看四周,没有人影,大家仍在酣睡。他看了看浪花,又看了看天边,天还早。他悄悄走回舱屋,喝了口水,他想歇一会儿。 阿尔伯特一睡睡到了傍晚。他梦里仍陶醉于自己创造的太阳、月亮、星星。他想好好欣赏它们。他睁开了眼睛,嘿,太阳真的挂在西边了。这一歇,歇久了。他赶紧起来,洗洗漱漱,走到甲板。 这时候,甲板上已经摆满了长桌。詹梅丽与船长詹践例商议,无论如何,不能再让阿尔伯特独自看那古琴,他身体受不了。蓝妮妮没意见。她担心阿尔伯特,又得安慰这个安慰那个,这一夜时间可是一秒一分数着过;她为古岛乡亲的亲情重义所感动;她第一次领略了这世间如此难受的事。 这时候,蓝妮妮终于怀念敕州总部了。在那里,天大的事情都是依特吉科学家,还有恶毒科学家作主,她像个公主。蓝妮妮抽空分别给他们每个人都捎个祝福语。 上一章 下一章 第一章
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[转载]十大未解之谜:人类是否是宇宙唯一智慧生命
热度 2 crossludo 2012-7-1 10:06
十大未解之谜:人类是否是宇宙唯一智慧生命 据英国每日邮报报道,有一个问题困扰了人类数个世纪——我们是否是宇宙唯一智慧生命?依据英国最新一项调查统计,有十项人们最期待解答的问题。 地球人类是否是宇宙中唯一智慧生命是最新民调十大未解之谜之首 其中“我们是否是宇宙唯一智慧生命”是第一个问题;第二个问题是什么时候能够发现治疗癌症的方法;第三个问题是人类是否能够证实上帝的存在。 受调者还提出一些更加现实的问题,例如:希望知道是否当冰箱门关闭时,冰箱灯是否真实熄灭。英国伊甸园电视频道对2000位居民进行了调查统计,其他几个颇为关注的问题还有宇宙空间的大小,以及是否时空旅行能够成为可能。此外还有一些常见的难题,是先有鸡,还是先有蛋等。 这项受调报告发表在伊甸园电视频道的《科学月》节目中,发现四分之三的英国成年人声称对科学颇感兴趣,类似的百分比人数希望能够更好地获得科学信息。 英国电视台《事实》节目总编艾德里安-威尔士(Adrian Wills)说:“过去人们曾500多年都多数认为地球是扁平结构,由此可见我们是以惊人的速度理解科学理论。这项调查报告显示人们仍在置疑我们在宇宙中的位置,以及科学界许多较为重要的未解之谜。伊甸园电视频道的《科学月》试着解答一些问题,尽管其中许多问题仍需我们努力探索研究。” 以下是人们最期待解答的十大神秘事件: 1、我们是否是宇宙唯一智慧生命? 科学家称,宇宙很可能包含着许多行星系统,一些行星系统的生存状况非常适合于智慧生命的进化形成。然而,我们当前不具备研制先进科学技术能够抵达数百万光年之遥的星球,探索研究神秘的外星生命。 2、是否有治疗癌症的妙方? 医学研究领域一些令人兴奋的治疗方案将持续提高不同形式癌症病例的存活率,虽然这些治疗方案不具备魔法效果,在未来一个晚上能够成功治愈,但是未来癌症患者的寿命会更长,实现有效的癌症治疗并非不可能。 3、上帝是否存在? 这个问题无法以经验主义进行判断,也没有科学证据可以证实上帝的存在。 4、宇宙空间有多大? 一些天文学家认为宇宙空间是没有限制的,其他一些人则表示自从宇宙大爆炸以来宇宙直径已膨胀扩展至1500亿光年。 5、地球生命起源于什么时候以及何地? 关于这一话题有许多理论,从各种各样的细菌进入共生系统,以及微生物通过对流穿越地壳。 6、时空旅行是否成为可能? 时空结构包含着叫做“虫洞”的捷径,可能使时空旅行理论上成为可能。然而,虫洞并不稳定,支持虫洞打开需要排斥引力,目前虫洞的存在并未证实。 7、我们是否能够殖民其他星球? 或许未来可以实现,一些专家表示我们应当认真思考当地球变得不适宜居住时应当在太阳系其他星球上建立殖民地,美国宇航局现已召开外星环境地球化会议,旨在改造其他一些行星和卫星状况,使其类似于地球环境。 8、什么时候、何种物质能够代替石油? 石油的替代能源现在可以提供,但是需要更多的成本,来实现替代石油。未来的纳米技术或许能够解答。 9、宇宙将如何终结? 一些人认为宇宙将停止膨胀,之后自身崩溃,伴随着宇宙膨胀将逐渐降温,直到降至绝对零度,同时暗能量将最终克服引力作用。 10、人类寿命可以延长多少年? 对老鼠进行的延长寿命的实验使许多科学家深信人类不久便能活到100岁,届时许多人们都会度过百岁生日。
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【Stapp】心智的宇宙(1)-- 科学,意识和人类价值
热度 2 quantumuniverse 2012-6-29 11:25
1 科学,意识和人类价值 1 Science, Consciousness and Human Values 出自: Mindful Universe - Quantum Mechanics and the Partipating Observer. 《心智的宇宙——量子力学和参与的观察者》 Springer 2007. 作者简介: Henry Stapp, 加州大学伯克利分校物理学教授,美国著名量子物理学家,长期在劳伦斯伯克利国家实验室从事研究工作。 Henry Stapp 早年在加州大学伯克利分校攻读物理学博士,在诺贝尔奖获得者 Emilio Segr è和 Owen Chamberlain 的指导下获得粒子物理学博士学位。此后, Stapp 到苏黎世联邦工学院( ETH Zurich )在沃夫冈·泡利( Wolfgang Pauli )的指导下从事博士后研究工作。在这一期间,他完成了一篇题为“心智、物质和量子力学”的文章,这篇文章他从未发表,数年后他将其扩充为一本同名的专著,并于 1993 年出版。 1958 年泡利去世后,他转往慕尼黑与海森堡( Werner Heisenberg )合作从事研究。那时候,他在中子散射的分析、以及发展 S -矩阵理论等方面开始做出重要贡献。同时, Stapp 还是贝尔定理的专家,他解决了贝尔和爱因斯坦等人提出的关于非局域性的几个问题。 Stapp 最为著名的工作或许是关于量子力学基础的研究,尤其是他把研究的焦点放在揭示意识的本性和作用方面。近年来 Stapp 应邀为多部百科全书撰写意识的量子理论章节,并多次应邀在国际会议上介绍这一思想。 译者: 倪志勇 当前对于意识问题的巨大兴趣,正在萌发。行为主义学者试图将意识放逐于科学之外的把持,最终被冲破了。这一变革最近得到了确认,例如,几年前《科学美国人》 (Scientific American) 杂志推出了题为“隐匿的心智”( The Hidden Mind )的文章专辑( 2002 年 8 月)。 安东尼奥 · 达马西奥( Antonio Damasio ,著名的神经科学家)撰写的导论文章,以这样的宣言作为开头:“在新世纪的开始,一个问题凸显于所有的生命科学研究之上:被我们称为心智的一系列过程是如何从大脑的活动中涌现出来的?”他指出,某些思想家“认为这个问题在原则上是无法回答的”,然而:“另外一些思想家认为,持续不断的、以指数式增长的知识会让人产生这样的感受,没有什么问题能够阻挡科学前进的步伐,只要科学是正确的而且技术足够有力”。他指出:“反对者们争辩道,所有这些详尽整合的(神经科学)资料被用来说明心智状态的关联,但却与一个实际的心智状态没有任何相似之处”。他进一步认为:“事实上,与生物学事件相关的物理解释仍然是不完备的”,并断言“在最精致的层次上对心智的描述 … 或许需要量子水平的解释”。达马西奥清晰的表达了他的立场:“只有当我们没有充分理解细节的时候,我们才可以这样认为,当前被认为是与心智相对应的生物过程就是心智过程”。 达马西奥暗示的“生物学过程 … 在细节上尚未被充分的理解”,是一种量子力学的理解。 同样,大卫·查尔默斯( Dave Chalmers, 当前国际意识研究的领导者,亚利桑那大学意识研究中心主任)在“隐匿的心智”专辑文章——“意识经验的困惑”中也提出,量子物理与意识过程和大脑过程相关联的可能性。然而,查尔默斯是通过分析物理学家罗杰·彭罗斯( Roger Penrose , 1989 , 1994 )的观点来阐述这种可能性的,他指出了彭罗斯途径的局限性。 查尔默斯认为彭罗斯观点的局限性在于,它没有把意识引入到理论之中。彭罗斯的理论是关于一定的脑过程或许与意识相关,但是“这个理论对于这些过程如何产生意识经验保持沉默。事实上,对于任何建立于物理过程之上的意识理论,都存在这一问题”。 彭罗斯的处理方法确实是关注物理过程。但是,量子论在本质上是心理物理学的( psychophysical ):正如这一理论的奠基人所设计的,也正如实际科学实践中所应用的,它最终是一套关于我们经验结构的理论,它建立在对经典物理学变革的基础之上。 查尔默斯进一步阐述了“解释的鸿沟”:一方面是对脑过程的行为和功能的理论理解,另一方面,这些功能是如何以及为什么会伴随意识体验。这些解释鸿沟来自经典近似,而不是来自正统量子论。量子论在根本上包含了我们的意识经验流结构的因果网,这些意识经验是用心理学术语来描述的,并通过数学的语言对物理世界给予理论表述。 17 世纪的科学家所发明的干枯的力学概念加之于自然之上,使得科学的哲学和人们的心智偏离轨道已经 300 多年了,它有效的消除了自然的心理层面与物理层面的因果关系,这种关系后来被当代物理学所恢复。 但是,这种后来被证明是错误的、关于世界的传统观念,依然在起着蒙蔽作用。例如,丹尼特( Daniel Dennett,1994,p.237 )的思考建立在这样的观点之上,“大脑永远准备去做被当前的、局域的、机械环境引发它去做的事情”。但是,在做出这一断言的过程中,他依据的是笛卡儿的二元论的物理元部分,或者是它的产物,经典物理学。这使得在他的书《意识已获得解释》( consciousness Explained, Dennett, 1991 )中,意识被排除了,正如他在书末所确认的。通过有效的把自己限制于经典近似的范围之内,他把意识效应挤出了更为精确的有赖于意识的量子动力学。丹尼特将自己排除在给意识努力以任何物理解释的可能性之外。 克里克( Francis Crick, 生物学家,因发现 DNA 的双螺旋结构而获得诺贝尔物理学奖)和科赫( Christof Koch, 加州理工大学神经生物学教授)在“隐匿的心智”专辑文章——“意识问题”中,以这样的宣言作为开头,“当代神经生物学中最重大的问题是,心脑关系”。但是在列举了对找出这一问题答案的若干困难之后,他们总结道:“革新的观念或许确实是必要的——量子力学迫使我们修正我们的科学思维,唯一合理的道路是诉诸实验,直到我们遇到两难、而需要新的思维方式”。 然而,克里克和科赫所比较的两个例子极为不同。我们之所以被迫转向量子论是基于这样的事实,我们的系统如此简单——由单个氢原子与电磁场相互作用——可以用经典物理学的方法很好的解决,但是其运算结果却与实验结果不符。这里没有概念问题,而是产生了这样的局面:精确的计算是可能的,但却给出错误的答案。而在意识研究中的情形正好相反:对与意识相关的大脑动力学过程的精确计算仍然是不可能的,因此人们还没有揭示出理论与实验的不符。问题是观念上的:许多神经生物学家正在运用的经典物理概念在逻辑上是不充分的,它们已经把我们的意识思维排除在外了,因而与量子力学不同。 查尔默斯强调了这一观念的困难,指出,神经生物学家所做的实验本身对于解决“意识经验的困惑”是不充分的。发明或者运用更好的概念仍然是必须的。他建议,宇宙的要素或许是信息,这与经典物理学理论认为宇宙的要素是物质不同,而 量子论建立在信息结构之上 ,它在知识经验与物理描述的过程之间建立起因果关系。 19 世纪,在经典物理学被证明是根本错误的之前,科学家和哲学家有理由相信实在的物理层面在因果上是封闭的:被数学上描述的自然的物理层面被自然定律完全决定了。然而,甚至在那时候,这一认识却导向了一种不合理,如同 James 指出的( James, 1890,p.138 )。意识看上去是“一个器官( organ ),它居于所有其它器官之上,它维持了动物的求生能力,它在动物的求生过程中发挥了作用。但是它无法在不对身体产生有效影响的情况下发挥作用。” James 继续考察了在什么情况下意识会出现。他总结道:“结论是,意识确实是有用的,这无可置疑。但是,它必须通过它产生的因果效应来发挥作用,自动机理论必须屈服于常识”( James 1890, p.144 )。 詹姆斯的上述结论,甚至是在经典物理学理论看上去是可靠的和无法挑战的时候所得出的,认为我们人类是机械的自动机的观念,是当时成功的物理学理论在理性上的不可避免的推论。然而,詹姆斯的分析,却得到了 20 世纪上半叶开始逐渐居于统治地位的量子力学的支持。本书的目标就是,描述这一涉及我们心身联系观念的修正,以及它所带来的对人类的意识在实在展现的过程中所扮演的角色的修正。对理解我们自身以及我们在自然中的位置的观念修正,将赋予人以重要的意义,它超乎科学的狭窄边界。这些变革将渗入重要的社会学和哲学主题的核心。 科学已经在多方面的改善了我们的生活。它减轻了人类从事单调乏味工作的负担、扩展了我们在物理上的力量,因此促进了人类创造力的迸发。另一方面,它给我们以巨大的破坏能力,它能够以空前的规模蹂躏环境以及使得我们整个物种全部消失。然而,伴随着这一毁灭性的力量,科学也提供了进一步的贡献——虽然是微弱的、但仍然能够被人类的心智勉强感觉得到,它最终将对人类文明提供最有价值的贡献,而且对人类的生存至关重要。 科学不仅仅是一项通过驯服自然来服务于人类现实需要的事业。它也是人类对宇宙以及自身在宇宙中的位置的无止境的探询事业的一部分。这种探询,不单单受到无用的好奇心的激励。我们每一个人,当我们试图去建立能够指引我们行为的价值观的时候,都不可避免的会导向这样的问题——相对于更大的整体,一个人的位置何在。这一哲学的探询与个人价值的现实问题之间的关联,不仅仅是智力的抽象。每一时代的殉道者们都在鲜明的提醒人们这样的事实,没有什么事情,甚至是自我保存的本能,能够强于一个人对自身与周围宇宙、以及形成这一切之力量的关系的信念。这样的信念构成了个人自我形象的基础,因此,最终决定了个人价值。 常常有人宣称科学对于意义问题保持缄默:一旦我们对各种意义进行了排序,科学能够帮助我们实现目标,但是它在对这些意义配以权重的过程中不起任何作用。这种主张显然是不正确的。科学在意义判断的过程中起到了重要作用。因为,我们的价值判断取决于我们相信什么,而我们相信什么则强烈的受到科学的影响。 这种影响的一个显著的例子是,科学对中世纪教堂所传播的价值系统的冲击。这个价值系统的结构建立在对宇宙本质的一个信条之上,即造物主以及人与造物主的关系。科学通过对这一信条的置疑,从而削弱了建立在这一信条基础之上的价值系统。进一步,科学提出了自己的信条。从那个“科学的”景象中,我们人类,从被赋予自由意志的、神圣创造力量的活力,转为机械的自动机,成为一个茫无目的、沿着注定了的轨迹运行的巨大机器的齿轮。 这一物质化的人类图像,不仅侵蚀了道德价值的宗教根系,而且侵蚀了关于个人责任的整个观念。在这个图像里,我们每个人都被认为是先于我们而存在的一个系统的机械延伸。那个系统的早期状态是人们无法控制的。因此,对于从早期状态中所涌现出来的、命定的事物,人们不必对它负责。 关于人的这个观念,掏空了理性道德哲学的基础,科学也因此受到了责难:它不仅侵蚀了早期价值系统的基础,而且剥夺了人对于自身的任何图像以及自身在宇宙中的位置,而这却是高尚的价值系统的理性基础。 二十世纪,这个在精神上被腐蚀了的机械自然观,被发现是极度不正确的。它的失败不在细节,而在其内核。一个迥异于此的巨大的观念系统,通过原子物理学家维纳·海森堡( Werner Heisenberg )、尼尔斯·玻尔( Niels Bohr )、沃夫冈·泡利( Wolfgang Pauli )以及他们的同事建立起来。这些科学家被迫对物理学理论的整体主旨进行了全面修正,通过新的数学法则的特性,新的理论始终得到了可靠实验数据的验证。 早期的“经典”物理学起源于人们对行星和大型天体可见运动的研究,可以想见,相应的整个的物理宇宙被认为是由“固体的、有质量的、坚硬的、不可分割的运动着的粒子”(正如牛顿所说)所构成,这些微小的物体被认为是通过接触性相互作用而彼此影响,很像桌球。除了一种被成为引力的超距作用。牛顿本人拒绝这个观念,即引力真的可以不通过任何媒介传递而产生作用。然而,当时所发现的规律仍然被认为是控制了这些微小物体的行为,也因此控制了由这些微小物体构成的事物的运动。这些定律独立于是否有人在观察物理宇宙:它们并不考虑人类的观察对系统所施与的任何作用所产生的影响,或者从这种观察过程中所获取的任何知识所产生的影响,以及人类意识思维所产生的影响。在经典物理学的框架里,所有的这些因素都通过机械作用于微观尺度上的物理性质和规律所完全决定了,它们对所研究的系统不产生任何物理影响。但是二十世纪产生了一些新的令人费解的实验数据,使得正在研究这些现象的物理学家试图继续深入探索控制这些现象的定律,他们的探索颠覆了整个科学事业。 或者我应该说,他们把原本被颠覆的科学事业纠正过来了。“科学” ( science ) 这个词来自拉丁语单词“ scire ”,意思是“去认识”( to know )。新理论的创建者们宣称,在根本上,科学所探索的对象,并不是或许就在、或许不在“那里”,它们对于人类是不可观察和不可知的。更合理的说,科学是关于我们人类能够知道什么、以及为了知道的更多我们能够做什么的学问。这样,他们明确的表述了他们的新理论,它被称为量子论,或者量子力学,它是关于人类的知识获取行为、以及通过操作这些行为我们所获得的知识的一门学问,而不是关于一个被猜想为有充分因果的、机械世界的学问。理论的焦点发生了转移,经典物理忽略了我们认识(对系统产生的影响),新的理论则关注我们认识、关注我们为了获取更多的知识所实施的行为对系统所产生的效应是如何作用于我们所能够知道的。 这种经过修正的新观念不同于传统观念,这个在多方面令人痴迷的理论至今仍在吸引着物理学家的兴趣。然而,它是对人类本性的理解的修正,是对人类意识在实在的展现过程中所扮演的角色的修正,我认为,这才是新物理学中最令人激动的事情,或许,归根结底,它也是科学对于我们这一物种的福祉做出的最为重要的贡献。 这一观念结构修正的理性基础,来自于 19 世纪 20 年代的一系列激烈的智力交锋,主要发生维纳 · 海森堡、尼尔斯 · 玻尔和沃夫冈 · 泡利之间。这些智力上的努力,最终取代了当时流行的牛顿物质观 —— 认为物质是 “ 固体的、有质量的、坚硬的、不可分割的运动着的粒子 ” ,而代之以一个新观念。在新的观念中,物理学理论需要将人类主体的意识决策产生的物理效应引入因果结构。这一根本变革将无意义的弹珠宇宙模型一扫而空,代之以这样的一个宇宙,在这里,我们人类,通过我们基于价值的意向性努力,首先可以对我们自身的行为产生影响,然后对我们生于其中的社会母体( social matrix )产生影响,最终对支撑我们意识经验流的整个物理实在产生影响。 现存的对量子理论的一般描述,往往强调了它的令人困惑和似是而非,这使得非物理学家怀疑这一理论可能具有的任何重要的应用意义,进而忽视了量子力学所带给我们的,对于理解人类和自然的深刻观念变革。然而,归根结底,量子力学比经典力学更具有可理解性,因为它更加符合我们在自然界中的地位的常识观念,它不像经典物理所宣称的、人类是 “ 自动机”。相反,正是经典力学的机械观 300 多年来的教化,才产生了当前的困惑。 一个关于我们的观念,既要符合通常的人类直觉、又要符合全部的经验事实。量子力学的创立者通过给出一组规则来呈现量子论,这组规则是关于如何做出经验预测的,对如果我们采取某种特定的行动、我们人类观察者将经验到何种经验反馈的预测。当然,可以认为经典物理学也在做同样的事情,但是,两个理论在他们的逻辑和数学结构上有着深刻的差异,结果是,在它们所宣称的、在根本上所论及的事物上,有着更为深刻的差异。 在经典力学中,任一系统在某个时刻 t 的状态,通过系统中每个粒子的给定的位置和速度、以及对电磁场和引力场相应的给定信息来定义。所有的观察者和他们的观测行为,被认为是连续演化的、完全机械的、预先确定了的物理宇宙的简单部分或方面。人的意识之流被认为是某种神秘的,但是,在因果上是不相关的或者是多余的,是他或她的 —— 在经典力学中所认为和描述的 —— 大脑活动的副产物或者对应物。 但是,认为我们的意识经验仅仅是连续演化的大脑状态的某种副产物的观念,遇到了一个困难。根据经典理论,大脑的演化是连续的,因此在任意给定的时间范围内,大脑的不同的物理状态的数量是无限的。因此,如果心身相互关联,那么意识的状态也应该是连续变化的,如同它所代表的神经系统状态一样。但是这种猜测与经验证据不符。威廉 · 詹姆斯这样写道( 1911 ): ……我们获得的知觉经验是离散的合成物。我们或者什么都没知觉到,或者以一定的强度知觉到某种事物。这个事实,在心理学上被称为“阀值”定律。你的体验或者是无内容、无变化的,或者是有一定的内容或变化的。你对现实的认识,是通过知觉的一点一滴的增长来实现的。在思想上,你可以将它们分割成更小的组成部分,但是在直接经验中,它们或者是全有、或者是全无。 量子现象具有相似的离散性:广泛传播的量子波覆盖了许多探测器,但是只有一个探测器被激发,其余的则不激发。最基本的离散性,例如,盖格计数器指示“是”或“否”的“嘀哒”声,就是量子论的一个基本特征。因此,玻尔( 1962, p. 60 )谈道:“整体的要素,通过作用量子给予符号化,完全不同于经典物理学原理”。 在心理学中,实际上进入意识流的知觉的特性和形态,强烈的依赖于正在感知的心态的意向( the intention of the probing mind ):一个试图体验他或她正是寻找的事物,提供了那个体验得以出现的可能性。观察者没有创造出本来没有的事物,但是却参与了从存在的大量的可能性中抽取,令正在觉察的自我感兴趣或者有意义的个别条目。正如我们将要看到的,量子力学展现出了同样的特性。因此,心理学和物理学,当对这二者进行深入考察的时候,都揭示出观察者对整体要素的影响,而这是“完全不同于经典物理学原理的”。 直到目前的所有检验中,量子论解释了早期物理理论能够解释的所有观测现象,也同样能够解释传统观念所不能解释的大量新现象。但是,根据新的观念,物理学描述的世界并不是由物质颗粒)所构成,如同 19 世纪人们所理解的物质概念,而是由具有客观倾向( objective tendencies )——可能性的离散状态所构成,它们构成了将要发生的整个实在事件( actual events )。每个事件,都具有心理描述和物理描述两个层面,心理描述层面在本质上是知识的增量( increment in knowledge ),物理层面的描述是一种操作,这种操作改变在数学上可描述的可能性的集合——与知识的增加相对应。量子论的这种协调性——用物理 / 数学术语所描述的层面与用心理学数学所描述的层面相协调,使得这一理论具有实用性。已经证明,该理论的某些经验预言的精度已经达到小数点的后 7 位有效数字。 通向量子力学的最大变革是,将人类对他们将如何操作所做出的特定选择纳入到理论的动力学之中。当然,在经典物理学中,人类行为也是需要考虑的。但是这两种理论对人类行为的处理,在根本上是不同的。在经典物理学中,一个人的行为方式在原理上完全决定于实在的物理描述层面。但是在量子论中,在物理因果中存在着一个根本的鸿沟。这个鸿沟由海森堡的不确定原理所产生,它在人类行为的层次上打开了一个行为可能性的范围,在这个范围之内,理论的物理描述层面在原理是无法选择或确定。但是,这种在原理上丢失了的因果确定性,与在原理上可知的物理信息的丢失是相关的,在逻辑上,这打开了将另外一种可能因素引入动力学过程的可能性,这种可能的因素被称为,关于我们如何行为的意识选择。意识因素的这种介入,是以“新边界条件”的形式出现在动力学之中的。 当然,确认边界条件,也是实验者的一项传统的工作。但是在经典物理学中,唯一需要确定的边界条件,是上帝在时间的起点所确定的。另一方面,量子力学的原理,既在动力学上打开了、而且在逻辑上也需要,后来才做出的附加选择。因此,当前的正统物理学将某些原本归之于不可理解的上帝的责任——在久远的过去就开始产生作用,赋予了我们当前可知的意识行为。 玻尔在一段话里强调了试验者的这种行为的自由: (在量子力学中)经典物理学所预设的实验自由,当然得到了保留,并且对应于实验安排的自由选择,量子力学形式的数学结构为这种选择提供了合适的自由度( Bohr 1958, p. 73 )。 我认为,我们别无选择的需要承认,在经验领域里,我们正在处理一些个体的现象,我们掌控测量仪器的可能性,使得我们仅仅能够在我们想要研究的、现象的不同的互补方面做出选择。 (Bohr 1958, p. 51) 在冯诺依曼对量子力学的严格的数学表述中,这种自由选择对物理世界的效应,被明确的称为 “ 介入” (von Neumann 1955/1932, pp. 358, 418) 。这种选择是 “ 自由的 ” ,意思是,它们不是强制性的、固定的、或者被理论的物理描述层所决定了的。但是这种没有被当前的正统物理学中的任何定律所确定下来自由选择 —— 它们看起来部分的依赖于基于价值感的 “ 推理 ” ,却明确的对理论中的物理层产生有效的作用。这些效应,在理论中得到了明确的描述。 在经典物理学中不存在任何类似的情形 —— 心智对物理时间产生有效的作用。经典物理学的任何原理都不需要存在诸如思维、观念、感觉这样的事物,当然也不需要这种要素的介入,这种要素不被物理变量所决定、然而却可以影响物理结构的未来。事实上,经典物理学里没有任何 “ 体验类 ” 实在的概念,或者没有任何这类实体所要做的事情,没有它们能够做的任何没有被具备的机械要素所决定了的事情,这就是哲学 300 年来的致命错误。消除这一在科学上未受支持的、封闭的物理因果观念,就为新的基于科学的哲学开辟了道路。 上述评论,就是对这本书的主体的简要概括。接下来,我将运用量子力学的创立者们的原话,对二十世纪科学新发展进行说明,我将强调 “ 我们的知识 ” 在新理论中所占据的核心位置。 (倪志勇 译 2009-9-24 )
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[转载]科学家声称解释宇宙的标准模型可能存有瑕疵
HuChangBo 2012-6-23 23:36
[转载]科学家声称解释宇宙的标准模型可能存有瑕疵
原文标题为:Standard Model of how universe works may be flawed, say scientists Data collected from experiments conducted over one decade ago may lead scientists to finally reconfigure one of science’s most important scientific principles: the Standard Model of particle physics. Inside the BaBar experiment at the SLAC National Accelerator Laboratory, researchers say experimental data shows a certain particle decay happening at a pace far exceeding that predicted by the Standard Model. The data from BaBar, a high-energy physics experiment based at the U.S. Department of Energy’s (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory, show that a particular type of particle decay called “B to D-star-tau-nu” happens more often than the Standard Model predicts. “The excess over the Standard Model prediction is exciting,” said BaBar spokesperson Michael Roney of the University of Victoria in Canada. “But before we can claim an actual discovery, other experiments have to replicate it and rule out the possibility this isn’t just an unlikely statistical fluctuation.” “If the excess decays shown are confirmed, it will be exciting to figure out what is causing it,” said BaBar physics coordinator Abner Soffer, associate professor at Tel Aviv University. “We hope our results will stimulate theoretical discussion about just what the data are telling us about new physics.” While the data is far from new, the latest experimental results are a longtime coming. The BaBar experiment observed particle collisions from 1999 to 2008, but the large amount of data collected during the time has left physicists to analyze the data piece by piece. While the BaBar findings are more sensitive than previous studies of these decays, they are not statistically significant enough to claim they present a clear break from the Standard Model. Researchers continue to apply BaBar data to a variety of questions in particle physics. The data collected by the experiment remains one of the most important data collections in the field of physics, and it is seen as invaluable for researchers. The data, for instance, has raised more questions about Higgs bosons, which arise from the mechanism thought to give fundamental particles their mass. Higgs bosons are predicted to interact more strongly with heavier particles – such as the B mesons, D mesons and tau leptons in the BaBar study – than with lighter ones, but the Higgs posited by the Standard Model can’t be involved in this decay. The team noted that an upcoming experiment could lead to confirmation of their findings, setting the stage for further research into the odd findings, possibly upending the Standard Model itself. If the Belle experiment at the Japanese high-energy physics laboratory KEK replicates the finding, “the combined significance could be compelling enough to suggest how we can finally move beyond the Standard Model,” said researchers. Researchers from the team presented their findings at the 10th annual Flavor Physics and Charge-Parity Violation Conference in Hefei, China, and detailed them in a paper submitted to the journal Physical Review Letters. 原文链接地址: http://www.thebunsenburner.com/news/standard-model-of-how-universe-works-may-be-flawed-say-scientists/
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《不惑一梦》第三十九章
lao2004 2012-6-22 17:08
钢琴,一架古老的钢琴,通体乌灰像个长方体铝箔箱,一幅不显山不露水寒酸样。琴脚缩在箱底若隐若现像蚕宝宝的两对腹足。唯有琴侧两个金字“鬼丽”,彰显了显赫架势。不知谁喊了声“古琴”,古琴就这样被叫响了。 古琴的发现,一个奇迹!随着它的美妙琴音从古岛传到了大陆洲和敕州,听者都被它纯之又纯声音所震撼。古琴的神奇发现过程和它的琴音一样被人们津津乐道。龙潜潜的名气也随着古琴传开了。红发少年一时受到很多人关注。 桂峰龙洞石窟里,幻影机器人变成小猎犬在一旁逡巡。凤翔翔等跟着杰克曼在荒芜中搜索着残砖片瓦。她们一个个小精灵,时而专注刨掘着,时而讶异于一些精美图案。凤翔翔采集了一块青瓷片,拿在手中与别的青瓷片冰冷冷不同,倒是柔洁温润。凤翔翔对着其中龙飞凤舞的文字瞪着大眼。那文字活似的,跟人瞪眼;那花和草,长在瓷里,也活着。凤翔翔猜不出文字意思,她知道越看不懂越是好东西,宝贝般放在身上。 中午在松栎林间休息,一群人逗着幻影机器人。彼此把找到宝贝相互比美。杰克曼借此机会兜售所学所知。他看到了凤翔翔手中的青瓷片,瓷片上“不谋万世者,不足谋一时;不谋全局者,不足谋一域。”他脸上带了些不屑。 凤翔翔觉察到了,奇怪问道:“杰克曼叔叔不喜欢这些字吗?” 杰克曼带点无奈说:“小翔翔,叔叔不是不喜欢,相反的,很喜欢。”杰克曼耐心解释了二十字的意思和故事。 “小翔翔,你可别小看那几个字,它们一撇一捺就是一辈子。这几个字,在艺术家手中,精准达分子原子水准,还有罕见的精神力。为了这风雅,人们没少下功夫。不单是文字,漆书壁经奇技淫巧不计其数。这其中,藏有着很多科学道理,咱们要的就是这科学道理。”凤翔翔等人争相欣赏摆玩,字好画也好,制造工艺更是绝美。 杰克曼谆谆教导道:“小翔翔手上的瓷片,写字一回事,制作成釉更是精巧迥然,工序绝不逊色于科学家制作的一些高级机器人。比飞船绕月几个来回更加复杂艰难,小小瓷片挺磨人的。如果宇宙能够安稳生息,地球能够平静过好日子,这样的生活,最是惬意,花前月下舞文弄墨,挺诗意的。” 杰克曼的话没错,凤翔翔等人都已经乘坐飞船来回月球好多趟了。可她们从未见有人能把几个字写得如此龙飞凤舞,把几朵花草画得乱真惑真,这功夫可比飞船绕月难多了。杰克曼讲得头头是道,凤翔翔等人听得津津有味。 杰克曼沉醉怀古。他那山岳般长脸变得平和许多,成熟气质加上泥灰里滚爬所特有的沉静沧桑,使得几个小姑娘、小伙子一起迷醉了。 “哈哈哈,小家伙,别用这样的眼神看人,够吓人的。”“哈哈哈,杰克曼叔叔好英俊哦,怪不得小猫整天缠着叔叔形影不离,帅呆了。”幻影机器人可以听话变幻成各种形态,可当它变成一条银色皮带时,就只认死理缠着杰克曼一人瘦腰上。凤翔翔等人想尽办法,想让它缠住她们的小蛮腰。可幻影机器人就是不理不睬。 “哈哈哈,还调侃我,着迷归着迷,不过,我要慎重告诉你们,千万不能自作多情。除非将来谁被禁锢在一个孤独的房子里,闲得无聊才花这么大力气搞这玩意。否则,咱们面临的大事多着了。咱们的对手可是宇宙老人家,咱们就在它的肚子里,像一只只毛毛虫在里面生活,危险得很。” “杰克曼叔叔才是大毛毛虫,我们不是毛毛虫,我们是顶天立地的好孩子!” “好好好,好孩子,叔叔爱听。” 琴音响了起来,从遥远古岛传到了山野里。凤翔翔听着琴音,双眼透过森林上空,凝望着无边无际的宇宙,心里满怀向往;黛也冉、贝多弗、卓尔凝风和卓尔颂风兄弟听到了琴音,身体飘飘然蠢蠢欲舞;杰克曼听到了琴间,表面无动于衷,内心则被无尽惆怅缠绕着,一心想着默默品味那岁月的沧桑和无奈。感受截然不同,其中的滋味谁能知?琴音过后,红发少年很自然受到她们的特别关注,嘻嘻哈哈争着一睹为快。 敕州,阿尔伯特静静注视着蚕宝宝作茧自缚。琴音响起时,他的心紧了紧,强烈使命感仿佛一堵墙压在了心口,压得他不得不喘口大气;身边蓝妮妮听到了琴音,一呆,她感受到了来自远方翘首期盼情眷眷。 “蓝妮妮,回答一个问题,咱们就走。”看着蓝妮妮着火的眼睛,阿尔伯特不忍再拖下去,再这样拖下去,他心存不安,同样难有收获。心想不妨一走,或许能有意外之喜。“什么问题?”蓝妮妮兴奋问道。“您说蚕宝宝作茧自缚,是傻瓜,抑或聪明?两选一!”阿尔伯特出了一个选择题。“绝顶聪明!”蓝妮妮说完哈哈大笑,清脆的笑声和着琴音在敕州总部楼堂里久久飘扬。她知道阿尔伯特已经决定前往古岛了。 临走前,依特吉、恶毒等科学家为阿尔伯特和蓝妮妮送行。敕州总部地平线出口处有了罕见的温馨一幕。 依特吉打趣道:“阿尔伯特科学家离巢,从无空手而归,先预祝成功了。” 阿尔伯特一袭多格子套装,精神抖擞,头发依然零乱。他呵呵应道:“被蓝妮妮赶鸭子上架,没把握,没把握。总部打理,你们多辛苦了。” 依特吉对蓝妮妮呵呵笑道:“小妮妮,尽情玩吧,可别把我们忘了,不回来了。捎个信给詹梅丽、玛丽亚科学家了,祝她们美丽安康。” 蓝妮妮赶紧正儿八经应道:“依爷爷,我们早去早回。”她的心早已飞到蛟龙号那架古琴旁边了。 依特吉:“好好,早去早回,拜拜。”“拜拜,拜拜。” 看到蓝妮妮着急写在脸上的样子,恶毒可羡慕了。他自思如能有蓝妮妮百分之一的天真和意趣,那该多好啊!恶毒内心里默默祝福着这位头发乱糟糟老兄长和天仙般蓝小妹能大功告成,也只有这样的人物才能成就那异想天开的事了。 上一章 下一章 第一章
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物理学和数学能完整描述实在吗?
quantumuniverse 2012-6-22 17:04
物理学和数学能完整描述真实吗 2011年05月02日 10:14:20  来源: 科技日报    什么是真实?罗杰·彭罗斯在他的《通向实在之路》一书的结论章中提出这样的质疑:“我认为至今尚未找到一条真正的‘真实之路’。尽管2500年来,尤是最近的几个世纪,人类取得了非凡的成就。然而某些根本性的新见解是必要的……一些人认为,这条路本身可能就是个海市蜃楼,具有真正客观性质的、不依赖于人们怎样去观察它的‘物理真实’,这一概念本身就是一场白日梦。”   2010年,美国科学家设计出一种肉眼可见的量子机械,让一个极小的半导体“量子鼓”同时处在振动和不振动的叠加态,进一步缩小了量子力学和我们现实感之间的距离。该研究成果获评《科学》杂志2010年十大科学突破之首。   根据量子力学基本方程,像电子这样的微观粒子不会同时具有精确的动量和精确的位置,这一不确定性原理限制了人们对微观事物认识的极限,因为存在观测者对观测目标的扰动,主体和客体世界必须被看成是一个不可分割的整体。没有一个独立存在于客观世界的事物,任何事物都只有结合特定的观测手段,才谈得上具体意义。    是否存在独立于观察者的真实事物?   乔普拉:您认为是否存在独立于观察者的真实事物?   奥尔福德:是的。那种执着地认为桌子上的水壶依赖于你或我的观察的观点,我并不认可。   乔普拉:我认为水壶的形状、颜色、质感依赖于神经系统,不同的神经系统对这些信息的感知会完全不同。蜜蜂不会体验到(同样的)水壶,蝙蝠会体验到超声波的回声,而蜥蜴的眼球能以两个不同的轴转动,我很难想象对一只蜥蜴来说,水壶看起来是什么样子。所以,水壶本身就是作为水壶而存在吗? 奥尔福德:是的。   乔普拉:物质是假象,唯有意识是真实。   这是今年1月29日在曼哈顿菲罗克忒忒斯多学科研究中心举行的一场题为“真实的性质”辩论会的一个片段。彭罗斯的质疑给这场论辩提供了主题——物理学和数学能完整描述真实吗?科学家、艺术家和学者们坐在一起探讨主观感知的世界,旨在为科学和人文两个截然不同的世界架起沟通的桥梁。   讨论由乔普拉基金创始人、内分泌学家迪帕克·乔普拉主持,参加者有华盛顿大学圣路易斯分校文理学院物理教授、夸克研究理论物理学家马克·奥尔福德,亚利桑那大学医学院麻醉学与心理学教授、意识研究中心主任斯图亚特·哈梅罗夫,英国皇家学会物理学家罗杰·彭罗斯等人。 意识如何产生?   哈梅罗夫支持的观点是,知觉和意识产生于大脑中量子纠缠电子的玻色—爱因斯坦凝聚波函数的坍塌。比如这种坍塌每秒钟40次,而有些受过特殊训练的人达到了每秒80次,感知的速度更快,所感知的世界就会慢下来。   奥尔福德2006年发表于《物理学基础》上的一篇论文中称,物理学“只是覆盖了我们经验世界的有限方面”。但他质疑“量子意识”的观点,认为量子纠缠“通常非常脆弱”并且“难以组织”。物理学家认为,即使是对于少量粒子在任意长久期间的纠缠,这也是不大可能的,他说,对于量子微妙性而言,“这些非常脆弱的过程是人类大脑功能的关键特征”,但这“不适用于环境”。他支持对物理学与形而上学之间的联系给予严格的限制。他说:“意识更可能从其他地方升起,按照更传统的科学说法,你不需要到达这里;而按最奇怪、最诡异的现代物理的说法,你不需要到达任何地方。”   而乔普拉作为神秘主义者的一方,表示希望“熟悉科学的限制”。正是奥尔福德强调了那些限制。乔普拉想把奥尔福德的实用主义界限推得更远。他认为科学以谦虚的方式才能被理解,却未必是打开“终极真实”之门的钥匙。   奥尔福德指出,量子力学早正在20世纪就产生了,也可能有一天被丢掉,正像19世纪末提出的以太概念那样。“如果你太过于依赖当前的科学范式,再过100年,它可能被替代了。你可以用‘量子力学’来启发思路,可以在多个途径使用它。但我不认为你真的想把它当做基础性的根本原理。”    菲罗克忒忒斯之伤   本次辩论在菲罗克忒忒斯多学科设想研究中心举行,将科学家、艺术家和学者们集中到一起,以圆桌会议的形式进行科学探讨,致力于在科学与人文两个截然不同的世界之间架起沟通的桥梁,通过整体和跨学科的途径来理解创新和想象过程。   菲罗克忒忒斯是特洛伊战争中的角色,被一条蛇咬了脚,伤口感染发出难闻的气味,同伴将他困在利姆诺斯岛以避开臭味。幸运的是,他还有他大力神父亲留下的弓箭。当时希腊人从预言中得知,如果没有大力神的弓箭,他们不可能在特洛伊战争中取胜,所以他们被迫重返利姆诺斯岛,请求菲罗克忒忒斯返回参战。 以“伤者和弓箭”的形象出现的菲罗克忒忒斯,在科学探索中所体现的并非最初神话的寓意。文学评论家爱德蒙·威尔逊将伤口比喻为精神创伤,弓箭比喻为当他审视艺术如何从痛苦中升起的时候,由于洞察真相而获得的恢复力量。   真实是什么?在数学框架中,真实可能永远得不到一个完整的最终描述,科学探索者正如受了伤的菲罗克忒忒斯。自然世界中,不依赖于主观观测的客观真实是否存在?在当前的物理学和数学范式中探索心理过程与意识,能否完整地诠释真实?迄今尚未发现的未来的物理或数学是否有这个能力?   当人们把目光转向认知的主体时,却发现量子力学这一解释客观世界的理论与主观意识运行如此贴近。量子意识理论认为,经典力学无法完整解释意识,意识是一种量子力学现象,如量子纠缠和叠加作用。大脑中存在海量的处于量子纠缠态的电子,意识正是从这些电子的波函数的周期性坍塌中产生。这一假说在解释大脑功能方面占有重要地位,形成了解释意识现象的基础。   目前有几种不同的量子意识理论。代表人物有大卫·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大卫·查尔默斯、罗杰·彭罗斯与斯图亚特·哈梅罗夫等人。    大卫·玻姆(DavidBohm)   上世纪50年代,大卫·玻姆发表了他的第一本书《量子理论》,成为该领域的一部经典教科书,他成功构建了一个隐函数体系。粒子拥有确定的位置和动量,周围弥漫着直到宇宙尽头的“量子势”,以维护爱因斯坦的“上帝不掷骰子”观点。观测仪器会和量子势发生作用从而使粒子改变它的行为模式。   玻姆认为,量子理论和相对论之间的矛盾,暗示了在自然宇宙中存在一种更基本的层面。无论是量子理论还是相对论,都指向这一更深层的理论。而这种更基本的层面,代表了一种不可分割的整体和一种隐含的秩序,在此之上才产生了我们对这个经验宇宙的解释秩序。   玻姆的隐含秩序不仅适用于物质也适用于意识,它能解释物质和意识二者之间的关系。隐含秩序代表更基本的真实,精神和物质被看作是这一更基本真实在我们的解释秩序中的一种投射。   玻姆用听音乐的经验来讨论意识的性质。他认为,对运动和变化的感受构成了人们的音乐经验。刚刚过去的和当下的感受在大脑中同时呈现,刚过去的成为对当下的解释,这是一种转化而不是记忆。玻姆认为,这正是意识从隐含秩序中的浮现。   玻姆把对运动、变化、流动,以及相关类似的经验,如听音乐作为一种隐含秩序的体现。他称支持这一观点的证据来自简·皮亚盖特对婴儿的研究。这些研究显示,儿童必须学习时间和空间,因为这是解释秩序的部分,而他也有一个“硬件”来理解运动,这是隐含秩序的部分。他认为语法形成了大脑中的“硬件”。但玻姆从未提出任何具体的大脑机制,将他的隐含秩序和意识联系起来。   古斯塔夫·波洛伊德(GustavBernroider)   波洛伊德认为玻姆的“隐含—解释”理论构架说明了神经过程和意识之间的关系。2005年,波洛伊德发表论文详细论述了这一过程的物理基础。文章的主要观点是,量子相干是由和神经过程有关的一种足够长的离子通道支撑。他提出,这种通道能和周围的液体、蛋白质以及同一细胞膜中的其他通道产生纠缠。离子通道控制着整个神经轴突膜的电势差,在大脑的信息处理过程中起着核心作用。   他研究了封闭状态下的钾离子通道,并绘制了原子光谱。离子通道有一个过滤区域,能让钾离子进入而将其他离子挡在外面。研究显示,该过滤区是一种由5套四个氧原子组成的结构,是周围氨基酸分子中羧基群的一部分,就像连着的口袋,称为附囊(bindingpockets)。两个钾离子被困在封闭离子通道的选择过滤器中。每个离子都和其他两套(8个)氧原子或附囊形成静电联系。   波洛伊德的研究揭示了一种的生理结构,在离子通道中可能产生量子相干。以此为出发点,他和合作者进一步提出,离子通道中钾离子的行为与逻辑状态有关,钾离子和附囊中的氧原子是两个量子纠缠的亚系统,等同于一种量子计算映射。离子从通道中排出,是给氧原子的状态进行编码。不同的离子通道也会互相纠缠。    大卫·查尔默斯(DavidChalmers)   澳大利亚国立大学脑意识研究中心主任、哲学家大卫·查尔默斯提出了多种量子力学方式来解释意识,他认为,坍塌的动力机制为相互作用论者的解释提供了开放余地。   查尔默斯认为:“问题在于我们如何解释。我们想知道的不仅仅是关联,我们想要解释——大脑过程如何产生意识,为什么产生意识?这才是神秘之处。”   “最有可能的解释是,在意识状态不可能被叠加的条件下,意识状态和系统的整体量子状态有关。大脑作为意识的物理系统,在非叠加的量子状态中,该系统的物理状态和精神现象相互关联。按照薛定谔方程,对叠加的外部系统进行观测时,将导致外部观测系统与大脑相互作用,造成了大脑状态的叠加,通过精神物理相关造成意识状态的叠加。然而意识叠加不可能发生,所以意识必须选择某个状态,结果导致了一种确定的大脑状态和对观测目标的被选择的确定状态。” 罗杰·彭罗斯(RogerPenrose)与斯图亚特·哈梅罗夫(StuartHameroff)   理论物理学家罗杰·彭罗斯和麻醉学家斯图亚特·哈梅罗夫合作建立了广受争议的“和谐客观还原模型(Orch-OR模型)”。彭罗斯和哈梅罗夫分别创立了各自的理论,彭罗斯从数学和歌德尔定理出发,而哈梅罗夫从他的癌症研究和麻醉学出发,后来他们合作构建了Orch-OR模型。   歌德尔定理是这一理论的核心。1931年,歌德尔证明了,如果一个形式理论足以容纳自然数的5条公理并且无矛盾,它必定是不完备的,进一步,任何一个相容的数学形式化理论中,只要它强到足以在其中定义自然数的概念,就可以在其中构造在体系中既不能证实也不能证伪的命题。   彭罗斯从歌德尔定理发展了自己的理论,认为人脑有超出公理和正式系统的能力。在他第一部有关意识的书《皇帝新脑》中提出,大脑有某种不依赖于计算法则的额外功能,这是一种非计算过程,不受计算法则驱动;而算法却是大部分物理学的基本属性,计算机必须受计算法则的驱动。对于非计算过程,量子波在某个位置的坍塌,决定了位置的随机选择。波函数塌缩的随机性,不受算法的限制。   人脑与电脑的根本差别,可能是量子力学不确定性和复杂非线形系统的混沌作用共同造成的。人脑包含了非确定性的自然形成的神经网络系统,具有电脑不具备的“直觉”,正是这种系统的“模糊”处理能力和效率极高的表现。而传统的图灵机则是确定性的串行处理系统,虽然也可以模拟这样的“模糊”处理,但是效率太低下了。而正在研究中的量子计算机和计算机神经网络系统才真正有希望解决这样的问题,达到人脑的能力。   目前彭罗斯又提出了一种波函数塌缩理论,适用于不与环境相互作用的量子系统,却可能自行塌缩。他认为,每个量子叠加有自身的时空曲率,当它们距离超过普朗克长度(10的-35次方米)时就会塌缩,称为客观还原(objectivereduction)。 彭罗斯认为,客观还原所代表的既不是随机,也不是大部分物理所依赖的算法过程,而是非计算的,受时空几何基本层面的影响,在此之上产生了计算和意识。   1989年彭罗斯在撰写第一部关于意识的书《皇帝新脑》时,还缺乏对量子过程在大脑中如何作用的详细描述。随后,哈梅罗夫读了彭罗斯的书,提出了微管结构作为对大脑量子过程的支持。他们在上个世纪90年代早期共同建立了Orch-OR理论。   支持神经元的细胞骨架蛋白主要由一种微管构成,而微管由微管蛋白二聚体亚单元组成,其功能包括传输分子、联系神经突触的神经传导素、控制细胞生长等。每个微管蛋白二聚体都有一些憎水囊,彼此间距约8纳米,里面含有离域π电子。微管蛋白还有更小的非极性域,含有π电子富集吲哚环,相隔约2纳米。哈梅罗夫认为这些电子之间距离很近,足以形成量子纠缠。   哈梅罗夫进一步提出,这些电子能形成一种玻色—爱因斯坦凝聚态,而且一个神经元中的凝聚态能通过神经元之间的间隙接点(gapjunctions)扩展到其他多个神经元,由此在扩展脑区形成宏观尺度的量子特征。当这种扩展的凝聚波函数坍塌时,就形成了一种非计算性的影响,而这种影响与深植于时空几何中的数学理解和最终意识体验有关。   而这种凝聚态的活动性造成了大脑中的伽马波同步(gammawavesynchronisation),传统神经科学认为这种同步与意识和间隙接点的功能有关。   另一位神经科学家丹柯·乔治伍接受彭罗斯的大部分观点,却不同意哈梅罗夫的解释。他认为,在微管表面的量子相干过程是通过突触前骨架蛋白扩展到突触的,这既能影响突触放电,也能从突触间隙传到其他神经元。 亨利·斯塔普(HenryStapp)   美国物理学家亨利·斯塔普1993年出版了著作《精神、物质和量子力学》,他的解释更为客观,结合了自行坍塌理论、波函数的确定性演进,非确定性坍塌被看作是两个真实的、本体上截然不同的现象。大脑中发生的坍塌事件,即大脑意识的观察或测量更加尤其重要。他认为坍塌是一个精神过程,是大脑状态的自然演进。他的解释是哲学和二元论的结合。   坍塌从各种可能性中选择了一个确定存在,这其实是个选择的过程,而不是随机掷骰子。他的解释涉及到时间因素。按照块区宇宙论,未来依赖于当前的决策,不是早已存在,而是有主观参与的演进宇宙,就像怀海特的形而上学。   斯塔普认为,意识对大脑神经兴奋进行最高水平的控制。量子大脑事件发生在整个大脑,是从大范围的大脑兴奋中进行选择。神经兴奋被看做一种编码,每一个意识经历都是来自这一编码的选择。据此理论,大脑是个以记忆为输入数据的自行编程的计算机,记忆本身是来自过往经验的编码。   这一过程导致了意识选择有多种可能性。意识行为是选择一条顶级编码,然后对神经兴奋电流加以控制。斯塔普认为,这一过程是大脑活跃性的最高级,涉及信息收集、计划、执行监控。根据这一理论,意识事件能掌握整个活动方式,由于意识的整体性,能够为“统整问题”提供解决方案。   斯塔普的大脑意识观点,是一种内部决定系统,不能代表外部系统,对于其余的自然宇宙部分,外部表现增加了按照定律准确预知未来事件的知识。他的理论证据需要找到能提供顶级编码的神经元,以及记忆转入额外顶级编码的过程。    量子大脑动力学(Quantumbraindynamics)   量子大脑动力学最早起源于上世纪60年代,其代表人物是物理学家HiroomiUmezawa和赫伯特·弗洛里希。近几十年来,这一观点得到进一步发展,主要支持者有马利·吉布(MariJibu)、KunioYasue和朱塞佩·维泰罗(GiuseppeVitiello)等人。根据量子大脑动力学理论,占大脑70%的水分子有两个电极,构成了量子场,称为皮层场。皮层场中的量子被称为皮层子。皮层场和生物分子产生的量子相干波相互作用,在神经元和神经网络中传播。 弗洛里希最早提出了神经网络中会产生量子相干波,他认为,由于生物系统中生化过程波动的扰乱,尚不清楚是什么次序支持。他认为,可以通过神经细胞膜上的电势差来观察量子顺序。他的研究认为,在热浴中有一种电荷震荡,许多量子会凝聚到同一状态,即玻色—爱因斯坦凝聚态。   这种凝聚状态使两极之间形成长距关联。进一步,生物分子被认为是沿着肌动蛋白纤维(细胞骨架蛋白的一部分)排列,随着量子相干波在肌动蛋白上产生两极震荡。目前,已有某些实验证据的支持,证明具有高电偶极矩的生物分子有着周期性震荡。   维泰罗认为,生物组织中化学反应顺序链不需要某种量子顺序也会坍塌,这在量子大脑动力学理论中被称为量子场论。他还从生理结构上提供证据来支持自己的观点,包括放射效应对细胞生长的影响研究、外部刺激反应、非线性通道、膜蛋白中相关原子核运动、生物系统中的光学相干、孤立子和相干兴奋的能量转化等。   量子大脑动力学认为皮层场不仅互相作用,而且会扩展到对整个神经网络的控制。它认为生物分子波沿着肌动蛋白纤维在细胞膜区域和神经树状突细胞传播,波从存储于细胞膜中的ATP(三磷酸腺苷)分子中获得能量,控制离子通道,反过来控制信号流向神经突触。维泰罗认为,量子大脑动力学不需要将量子震荡持续到退相干。   量子大脑动力学的支持者认为,意识并非由某种确定的途径所产生。吉布和雅苏认为,在神经网络中,皮层场和生物分子波的能量量子之间的相互作用产生了意识。另一方面,维泰罗认为,量子大脑动力学中的量子状态产生了两极,一极是主观的外部世界的表现,另一极是自我。这一自我向外部世界表现开放。根据该理论,意识既不是自我,也不是外部世界表现,而是处于开放的二者之间。    一些量子意识的证据   许多实验力图证明神经过程与量子状态有关。2003年到2009年之间,埃里克·康特等人做了一系列实验,来证明人类在感知和认知模糊数字的过程中,其精神状态中存在量子相干效应,并取得了证据,为分析认知主体的时间动力学提供了理论支持。 近几年的研究显示,在光合蛋白中有一种实用的量子相干。恩格尔2007年在这一领域发表了权威论文,克里尼等人2010年证明了蛋白质中的这种相干能在室温下存在。这些系统退相干的时间和大脑蛋白质的时间相符。   加利福尼亚大学伯克利分校物理学家认为,他们发现了生物系统中量子相干的证据:绿色植物为了捕获太阳光能,在光合作用中表现出了量子计算的能力。   2010年英国牛津大学在《物理评论快报》发表论文称,一种欧洲知更鸟能敏锐感知主要磁场的微小变化,这是“叠加和纠缠在生物系统中持续100微秒,超过了最好的人造分子系统所持续的时间”的证据,作者并为此构建了一个简单的模型。(常丽君)
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时间会“冻结”吗?
lxj6309 2012-6-20 16:47
最新新闻报道: 时间正在逐渐变慢,并且将最终停止。这不知道是一个理论推演结果,还是一个观测推断结果,但是,无论怎样,它肯定最多只能是一个局域的且近似的结果。如果是一个理论结果,那它如果与现有主流理论一致,那么,这个结果在逻辑无误的情况下正反映了现有主流理论的应用界限;如果它是观测推论的结果,那它或者是把有限的观测做了过度的扩展,或者是推论使用的理论存在缺陷。 如果说这个世界上有什么是永恒的话,那就是运动或变化的永恒性!宇宙中总有一处在变化,这变化必然不断扩展开去。假若某一天某个局域的宇宙“死掉”了,它的死灰必然要继续演化下去,生命还将继续! 这就是运动的质与量的双重不灭性! 最新研究称时间正变慢 最终将“冻 结” 中新网6月18日电 据外媒17日报道,人们普遍认为,随着宇宙的扩张时间正在变快。然而,根据最新研究显示,时间正在逐渐变慢,并且将最终停止。   据西班牙科学家的研究结果表明,人们被宇宙扩张理论“愚弄了”。事实上,时间正在变慢,最终一切将会停止。就像照片“凝结”住的瞬间一样,届时所有事物都将“冻结”。   不过,人们肉眼无法观察到时间变慢的效果。科学家称,离时间最终停止还有几十亿年,那时地球早已消失,人类也早已消失了。   据悉,已经被广泛接受的宇宙扩张说,是基于承认“反重力”的概念,它亦被称之为“暗能量”。这种能量被认为正在拉开星系之间的距离。   然而,一些科学家们认为宇宙正在经历的却与该理论恰恰相反。 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/6/265761.shtm 科学家反驳宇宙膨胀论 称时间减慢或走向静 止( http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/6/265761.shtm )
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[转载]反驳宇宙膨胀论,科学家称时间越来越慢或走向静止
crossludo 2012-6-19 20:26
反驳宇宙膨胀论,科学家称时间越来越慢或走向静止 【 导读】 科学家最新一项研究表明,时间并不是加快流逝,而是处于惰性运动状态,最终宇宙时间将完全停止下来。 人们常说岁月无痕,随着人们年龄的增长,时光飞快流逝,但最新一项科学理论显示,时间并非飞快流逝,而是逐渐处于减缓状态。 这是哈勃望远镜拍摄的照片,科学家认为暗能量能够加速宇宙膨胀 科学家最新研究表明,宇宙时间处于减缓状态,最终将完全停止下来 专业学者提出的这项激进理论认为时间能够减缓下来,同时可能最终停止下来。这项最新令人费解的研究发现是由西班牙大学的研究人员提出,显示我们曾错误地认为宇宙处于膨胀之中。 研究人员指出,事实上,宇宙时间在数十亿年间将逐渐减缓,最终将停止下来。虽然这项最新研究让人感到担忧,但不必为此无法睡眠,或者花费太多时间进行思考。 科学家指出,逐渐流逝的时间对于人类眼睛而言并不是显而易见的。塞诺维尔拉教授说:“任何事物都将冻结,就像一个瞬间永远而短暂的快照。到宇宙时间停止的时候,地球也不再存在。” 之前科学家测量遥远爆炸恒星释放的光线,从而来显示宇宙的快速膨胀速率。这个广泛被认可的理论是基于暗能量反引力作用,该作用下必然导致星系分解。 但是从事这项最新研究理论的科学家表示,我们正在 逆向观看物体。塞诺维尔拉指出,最新研究将否定之前人们的观点, 当前时间加速的外表事实上是由于时间逐渐减缓所导致的 。 这项最新研究可能令人非常难以相信,但是英国剑桥大学一位宇宙学家表示这项观点并非没有实质,他说:“我们相信时间出现在宇宙大爆炸,如果时间能够出现,也会消失,这仅是一个逆向效果。”
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“神七”颠覆了宇宙定律吗?(物理分析)
热度 33 boxcar 2012-6-17 20:48
不知不觉间,中国载人航天已经迈着坚实的步伐走了很长一段路,就在昨天,神舟九号飞船已经载着3名宇航员起飞去执行和天宫一号的交会对接以及一系列太空实验的任务。不过,对中国载人航天的各种质疑声却也时常响起,例如近4年前的神舟七号飞船上的宇航员进行的那次出舱,就曾有过不小的质疑,我就曾在两全其美论坛上看过一个帖子,质疑神七出舱的影像是造假的,当时我曾写过一段分析,随后转载到了我的新浪博客上,今天看到居然还有人在质疑,索性将这段陈年旧文重新转帖到我的科学网博客,让更多的人品读。 下面的红字是我对相关现象做出的物理分析。 本文最早是对两全其美论坛上的一个帖子的回复,转载回自己的新浪博客 (2008-10-09 10:11:31) 。 Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false MicrosoftInternetExplorer4 /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman"; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b0339520100as4c.html 下面本人从物理的角度一一做出解释 【 在 powerjia 的大作中提到 : 】 : 神 7 颠覆了宇宙定律,你会相信吗? 我当然不信! : 请仔细观察太空人出仓的种种物理现象,仔细思考我的下面的问题, : 注意一定要认真看细节,否则你看不清楚的 .... : 前后飞出到底是什么?气泡是什么?是不是气泡?是空间垃圾? 没错!打开舱门时是有东西飞出去,是舱内的一些漂浮物,此时舱外是真空,舱内有一定的气压,所以通向真空的舱门一打开,气体分子都会涌向舱门,裹带着舱内的漂浮物,着就是我们家用的吸尘器的原理。 : 是轨道舱的垃圾?泄气?为什么速度那么快?为何是往一个方向的? 速度确实够快的,因为在舱温下分子运动的平均速率可以达到数百米每秒,如果向舱门单方向放气,即使只有很小的压差,所产生的推动小漂浮物的作用力是在此环境下(以飞船为参考系)唯一的作用力,方向指向舱门,它都足以让漂浮物迅速加速。 : 真空中运动有一致的方向? 真空中运动没有一致的方向,但在与真空连通状态下的容器中气体的平均速度的方向一定是向着真空端的。 : 什么叫真空?真空中有啥东西?为何旗子会自动飘动? 一般来说真空中是没啥东西的。 飞船外旗子的飘动,是因为那里处于失重状态(实际是在飞船这个非惯性系中看,引力和离心力互相抵消了),旗角不会自然下垂,可以旗子始终保持自然的伸展状态,飘动的原因应该和轨道舱的振动有关,还有一种可能是受到舱口不断飞出的气体分子撞击(如果真有很多气体分子在不停地涌出的话)。 : 为何一边是真空或者接近真空,一边是有微压,那么舱门为何那么难打开? : 还会反弹? 就算飞船放气到一定程度,仅存微压,换你的话也根本拉不动! 按照压强的定义: P=F/A ,压力 F=P*A ,舱门的面积按照 0.4 平方米估算, 1Pa 的压强就能产生 0.4N 的力,如果微压是 300Pa ,就是 120N ,这个力在地面上不算什么,在没有依托的轨道舱中,如果航天员身体后方不做固定,使力时除了让自己身体的部分部位更快靠近舱门,别无效果。这些估计还是在没考虑舱门密封件的黏合力效应的情况下。反弹的原因是拉动后航天员本能地松劲了,但此时门缝方向迅速泄压接近真空,而铰链方向的气压却下降较慢,所以压差作用会产生一个向门缝方的力,产生一种使门趋向于重新关闭的作用效果。 : 声音和画面,在无线电中谁快?同步性如何? 一般差不多,但如果涉及编码和解码等操作,速度可能会有差异,视频画面的信息量更大,可能需要处理的时间长点儿。我们看到的画面是经过多次周转的,从飞船到测控站、远望测量船或者天链卫星,再回到地面的指挥中心,处理后给电视台。 : 背景上地球为何几乎静止不动, 40 年前,美国和苏联的上天的视频,为何清晰看到地球运动? : 难道中国的角度不好? 从飞船上看,地球是在动的。随着飞船的轨道高度不同、速度不同、运行的周期不同,看到的和地面的相对运动速度就会不同,就象在火车上看近处景物快速移动,远处的慢慢后移一样(你没看到动,我可看到了),如果你想看到地球快速的转到,建议等你太空旅游时让飞船从东向西飞就明显了(你的服务商肯定反对,因为这样太耗费燃料)。还有一个飞船重要的细节是太空日落。 外国的视频地球是动的,中国的地球不动,可见在楼主的心中还是 “ 外国的月亮比中国的圆 ” 。 : 反光镜和帽子中的整齐的灯光是来自什么地方的?是星星?是来自人类?来自空间? 如果不加照明,我们什么都看不到。这种灯光当然来自摄像机方向,飞船外的摄像机也象你在街上买的摄像头一样装照明灯。 : 为何解说员,说动 2 ,水中拉近 ... 运行正常? 水中实验是为了让航天员适应失重环境的身体感觉。只是人穿着模拟服装在水中感受不到重力而已,由于水有很明显的流体阻力,所以是根本无法模拟太空的真空环境的。水中正常太空不灵很正常。 : 为何宇航员手一直死死没有离开飞船?请对比一下 40 年前美国和苏联的出仓? 这次没有使用推进系统,手要是离开了飞船不好控制身体的姿态,可能会有危险。下次咱用上推进系统就好办了。 : 超出拍摄范围以外的灯光,很强,来自哪里?来自太阳? 就是太阳。你真的没看到日落?注意出舱那段正是日落时间。 : 我不愿意再评价这个事情的真伪 ... 我希望宇宙定律错了! 我真的不愿意想楼主提出这些问题对他(或她或它)来讲是真问题还是伪问题,我只想知道,在他(或她或它)的眼里 —— 中国是否还真的存在?这个帖子的潜力究竟在于颠覆宇宙定律还是中国?
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两粒种子和一个宇宙
sfw111 2012-6-16 16:24
宇宙起源于两粒种子,如果我们这样说:可能有人会提出完全反对的意见,甚至可能把我们批判的体无完肤。但如果我们说,任何现存的宇宙物质中都包含有宇宙形成时的最初信息,现存的物质都是由宇宙过去的物质裂变后产生的,上一代物质和新一代物质之间存在着物质信息的遗传,可能没有人反对。 如果用这样的观点分析我们的宇宙,一层层的核对这种物质裂变后的信息遗传,我们会发现,其实宇宙是由两粒性质相反的种子产生的,宇宙所有物质中的发展信息都包含在这两粒种子中,宇宙中的所有物质最终都是由这两粒种子不断裂变、聚合而成。 中国古代的先哲老子就有太极生阴阳,阴阳生四仪,四仪生八卦以及道生一,一生二,二生三,三生万物的说法。虽然简单,但从哲学上可能道出了宇宙形成的最深刻的奥秘。 物质信息遗传最典型的例子就是生物的信息遗传了,生物遗传信息的分析使人们最终发现了生命由低级向高级发展的规律,发现了人类有共同祖先的事实,发现了有机物是由无机物生成的事实。 证明了物质信息遗传是客观存在的这样的事实。 生物信息遗传是物质间信息遗传的表现之一,从哲学的角度看,物质信息遗传还存在其他形式,挖掘这些物质信息遗传的形式,有助于我们搞清宇宙的奥秘。 物质不灭规律和能量守恒定理似乎也向我们阐述了这样一个事实:物质包含的信息也是不灭的,是可以转化和遗传的。 中国哲学中有一种说法:象由心生,意思是表象由本质支配,从现实的人类知识以及自然界做观察,虽然我们的宇宙表现丰富多彩,但表现在这些包罗万象的自然现象背后,起关键作用的东西应该不会很多,而 物质的信息守恒及其遗传估计是一条永恒的定理。 我们在研究现实宇宙有形物质时,可能只对宇宙形成初期的其中的一粒种子的情况会越来越清楚,但也会越来越迷惑。可能会对于另一颗完全相反性质的种子不理解或无法客观的去认识,但我们要说的是,其实宇宙开始就应该是由两粒种子生成的。 从我们现有的宇宙知识看,宇宙是由有形物质,空间,时间,暗物质,暗能量组成,除了对形物质,空间,时间的性质我们有所认识外,对于宇宙我们还几乎一无所知。但经过研究我们也发现,宇宙是在一个奇点上经过大爆炸后产生的,现有的宇宙有形物质几乎是在零的状况下产生的,如果我们坚持物质不灭定理或能量守恒定理,实际上无法自圆其说,但具体什么规律在起作用,我们现在还不清楚。但从宇宙包罗万象的表象看,物质的信息守恒和遗传却时时存在。 要说宇宙是由两粒种子起源的,我们现存的宇宙所以物质中就存有最初两粒种子的所有信息,你肯定要骂我,说我可能是农民,但当你发现了宇宙中的所以物质信息后,你会发现确实是这样。
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【电影】超时空接触
quantumuniverse 2012-6-14 22:20
影片简介: 《接触未来( contact )》被认为是,直到目前好莱坞所拍摄的科学含金量最高的真正意义上的科幻片。《超时空接触》改变自天文学家卡尔•萨根 1985 年出版的同名科幻小说。卡尔•萨根( Carl Sagan,1934 — 1996 ),美国人,曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任,被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用,在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。第 2709 号小行星以其姓氏被命名为“萨根”。他主持过电视科学节目,出版了大量科普文章和书籍,其《伊甸园的飞龙》曾获得普里策奖,电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。主要作品还有《宇宙联结》《宇宙》《布卢卡的脑》《被遗忘前辈的阴影》《暗淡蓝点》《数以十亿计的星球》等。 书中以科学可能性为依据,讲述了人类首次接触地外文明的奇特经历。虽说小说刚一问世便吸引了好莱坞影人的热切关注,可直到 1995 年才寻求到科学与电影的最佳融合。德鲁扬回忆说:“《超时空接触》的大银幕之路曲折而漫长,两年前罗伯特•泽米吉斯的出现才让一切成为可能,在所有期待拍摄本片的影人中,没人比他更了解这部小说的实质。”从一开始起,泽米吉斯就领悟到了萨根作品的深刻含义,他说:“《超时空接触》有关人类对外太空讯号的本能反应,它与外星人无关,而是有关人类自身和一旦我们坚信的生存信仰发生动摇会发生怎样的变故。我一直认为深入了解人类自身是人类探索宇宙的原动力之一,而这也正是《超时空接触》所关注的核心问题。” 泽米吉斯一向擅长驾驭特效与情节并重的电影,可对他而言,改编《超时空接触》仍充满挑战。他说:“小说的时间和地域跨度很大,而且有着数百个人物,将所有这一切融入一个脉络清晰而引人入胜的故事是改编过程中的头等难题。”泽米吉斯开始与萨根联手改编剧本,两人努力在趣味和科学之间找到平衡,尽管电影人和科学家的视角不可能完全一致,可他们的合作确实赋予影片以独特的魅力。“当最初着手剧本时,卡尔竭力捍卫着科学,希望故事情节切实可行,而我则捍卫着戏剧元素,希望故事情节不至过于专业,”泽米吉斯回忆道:“我努力让科学尽可能的有趣,而他则尽可能的简化科学以顺应戏剧情节。我们曾一度因为一句对白而争论了两个小时,最终它被保留在剧本中。” 萨根和泽米吉斯一致认为影星朱迪•福斯特是扮演埃莉•艾罗威博士的唯一人选,德鲁扬说:“卡尔和我与朱迪的第一次会面一直让我难以忘怀,她飞到西雅图和我们讨论埃莉的角色,当时我们惊喜万分,因为她具有着埃莉的智慧、独立、勇气和坚毅,没人比她更适合扮演埃莉。”福斯特感慨道:“你不得不承认有些会面会影响你的一生,我和卡尔的会面便是如此。我们在一起长谈了三小时,可感觉却如同十分钟。”泽米吉斯认为只有福斯特才能从情感和才智的双重层面演绎角色,她所塑造的埃莉不仅是才华过人的科学家,还是一个完整的人。 Contact ——探索的愿望 作者:倪志勇 《超时空接触》的主人公,女科学家艾莉•爱罗薇从小就对外太空感兴趣,并在父亲的指导下用无线电接收其他地域和空间的信号。长大后,她成了一名从事外太空生命搜索的专家。她对宇宙生命充满探索欲望,尤其是对她产生深远影响的父亲去世后,她对科研的投入更加上了对父亲的强烈怀念。她决心找到外太空生命迹象的努力,只得到少数人的理解,但绝大多数人都认为她的行为是疯狂的。她和她的同事们为了寻找外太空生命而努力工作。和艾莉一样,在内心深处,我们每个人都充满了探索宇宙生命的愿望和冲动。探索宇宙生命的愿望,深深扎根于那些伟大的哲学家、科学家内心,那是他们最大的动力来源。量子物理学家、诺贝尔奖获得者薛定谔在《自然与古希腊》(薛定谔于 1940 年代在剑桥大学的两次题为《自然与古希腊》和《科学与人文主义》的演讲集)中说道: 你可能会问,而且你一定会问我:那么,你认为自然科学的价值是什么?我会回答:它的影响范围、目标和价值与人类知识的其它分支是同等重要的。不仅如此,只有针对由它们组成的统一整体,而非某一个单独的分支,讨论它的范围或价值才会有意义。这描述起来很简单:遵从特尔斐神的神喻,认识你自己。或者简单地用普罗提诺说过的感人妙语:“那么我们,我们到底是谁呢?”他回答:“或许在这个宇宙存在之前,就已经有我们人类,但也许是另一种人类,甚至是某种神、纯净的灵魂和思想。它们同整个宇宙相联系,是这个可以被认识的世界的一部分,不可被分离或隔断,与整个世界融为一体。” 我生于这样一个处境中——不知道自己从何而来,又去往何方,也不清楚我是谁。这是我的情形,也是你的,你们每一位都如此。每一个人都是这样的处境,并且永远都将如此。这一现实不能给我任何答案。我们热切地想知道自己从哪里来到何处去,但唯一可观察的只有身处的这个环境。这就是为什么我们如此急切地竭尽全力去寻找答案。这就是科学、学问和知识,这就是人类所有精神追求的真正源泉。对我们所置身的时空环境,我们总是尽可能想知道更多。当努力寻找答案时,我们乐在其中,并且发现它引人入胜(或许这不是我们的终极目标所在?) 第一次读这段话的时候,我几乎流下泪来。“我生于这样一个处境中——不知道自己从何而来,又去往何方,也不清楚我是谁”。这是陈述,也是感慨。我是谁?我就是肉体吗?似乎不是,因为我们的细胞每天都在更新。科学家用事实告诉我们说,“人体由一千万亿个细胞组成,细胞数比银河系中的星星还多一万倍。在这一细胞群体中,每天有约六千亿个细胞死去和同样多的细胞再生——每秒约有一千万个细胞生死。皮肤细胞平均仅存活约 2 周;骨细胞每 3 个月就全部更新。每 90 秒钟就有数百万抗体被合成,每个抗体有约 1200 个氨基酸;每个小时有 2 亿个红血球再生。根据 O. 里奇( Oak Ridge )实验室所进行的放射性同位素的分析结果,在一年时间里组成有机体的 98 %的原子也被置换了。躯体中没有一种物质是不变的,尽管心和脑细胞持续的时间比其他器官的细胞更长一些。而且,在一定的时间里同时存在的躯体内的物质每秒钟都要产生数千次生物化学反应”(欧文 . 拉兹洛《微漪之塘》)。 那么,我是精神吗?精神又是什么呢?就算是我是精神的我,那么这个精神的我又是从何而来呢?无论我再怎么努力,我都想不起什么时候有的我。而这个我会不会消失呢?是完全的消失吗?如果不是,那消失之后又变成什么呢?那么,精神和肉体又是什么关系呢?许许多多的人,都会在某些时候,有些怅然若失的感觉,甚至是无法表达的孤独感。原因就在于此,我们不知道我们精神的家园何在,找不到回家的路。于是就浑浑噩噩的飘荡,把所有这些问题都抛之脑后。而那些保有赤子之心的人们,他们必须面对自己内心的渴望。诺瓦利斯说:哲学本质思乡症,就是普遍的要回家的冲动。而哲学家海德格尔说:“诗人的天职是还乡。”“即返回人诗意地栖居的处所,返回与神灵亲近的近旁,享受那由于偎伴神灵而激起的无尽的欢乐。”诗人用诗歌表达他们的探索,哲学家用一部部著作记录他们的探索,而科学家们则用方程式来表达。 现实主义与科学主义 艾莉从小就失去的母亲。小的时候在爸爸指导下使用无线电的时候,她曾问爸爸能够呼叫多远的地方,每一次她想到一个遥远的地方,爸爸都告诉她可以呼叫到,直到太阳系的边缘。这时候,艾莉问“我们能用来,呼叫妈妈吗”。爸爸一生叹息,很认真的回答她说“恐怕最大的电台都不能做到”。当父亲去世之后,艾莉逐渐成长为一位科学家,探索外星生命的科学家。这种探索,与其说她是在探索宇宙中的外星生命,不如说是在探索自己的内心世界。也许她并不知道,她这种探索的热情来自何处。当她把天线对向宇宙空间,一遍又一遍的扫描时,在内心最深处,她是否仍渴望着也许某一天能接受到已故的母亲和父亲的讯息呢? 长大后的艾利已经自我训练为一个典型的、训练有素的、执着的科学家。通过不懈努力,终于有一天,艾莉的研究有了新的突破,他们的工作站收到了一个以素数方式发送的奇怪信号,艾莉立即断定这是智能生命向空间发送的寻求伙伴的信号。这一发现震惊学政界,埃莉的导师丢下了那些有价值的科研项目跑来充当领头人,政府派来了国家安全顾问迈克尔•基兹监督进展——“以防外星文明对地球具有潜在的敌意”。此外,研究所外,成千上万的群众蜂拥而至,有媒体,有外星文明爱好者,有宗教团体,有狂热分子。 埃莉很快被调往华盛顿参与政府的研究项目。此事,在波多黎各认识的初恋男友庞马•乔斯——当时她并不知道他的身份——作为政府高级神职人员,成为评委会的一员参与了相关的政府工作。二人在华盛顿会议上相遇, 晚宴中他们进行了一次很随意的叙旧闲聊。但却显出了他们在观念上的巨大差异。在人类的近代文明史上,正是这两种原本可以和谐共存的观念持续争斗的历史:理性的、现实的、局部的、科学的,与感性的、理想的、整体的、精神的。 艾莉:我看了你的书。 帕姆:是吗 艾莉:要我引用两句?“具有讽刺意味的是,人们最渴望的意义,正是科学所不能给他们的。” 帕姆:对 艾莉:你这就是说,科学推翻了上帝。要是科学只是证明,上帝原本就不存在呢?……“奥卡姆剃刀”,听说过吗? 帕姆:奥卡姆剃刀?听着像暴力血腥的恐怖片。 艾莉:不,“奥卡姆剃刀”是一个基本的科学原则。万物平等,越简单的解释越正确。 帕姆:有道理。 艾莉:是的。全能的上帝创造了世界,却决定不要任何证据证明他的存在?或者,上帝根本不存在,我们编造了他。这样,我们就不会感到渺小和孤单。 帕姆:我不知道。我不能想象活在一个没有上帝的世界里。我不希望那样。 艾莉:你怎能知道你不是在自欺欺人?我是说,对我来说,我要证据。 帕姆:证据? ...... 你爱你爸爸吗? 艾莉:什么? 帕姆:你的爸爸。你爱他吗? 艾莉:爱,非常爱。 帕姆:证据呢? 艾莉沉默,随之,情绪有些激动。 任何一个崇尚理性和传统科学的人都会像艾莉一样哑然而止。因为在艾莉所说的“证据”的意义上,任何来自个人主观感觉的证据都不能被称之合理的证据。艾莉对“证据”的理解,正是过去几个世纪里,传统的科学对证据的理解。这种“证据”要强调客观性,即排除所有主观因素之后所剩下的东西。“爱”显然是主观的,因此,在上述传统科学的证据意义上,艾莉无法向任何人证明她是爱爸爸的,她甚至都无法向自己证明这一点。不但如此,从根本上来说,“爱”根本就不在传统科学的世界图景之中。薛定谔早在上世纪 40 年代就清晰的认识到了这一点,他称之为 “ 科学图景的严重缺陷 ”( 《自然与古希腊》 P84 - 89) ,他说 : 科学家们下意识地、不经意地在他所构建的图景中忽视或排除他自己、他自己的人性,即认识主体,从而对理解自然界这一问题进行简化。思想家在不知不觉中重又成为外部观察者的角色。这对于完成这个任务非常又帮助。但是它留下了空白,巨大的空白,无论何时都会导致悖论和二律背反。人们没有认识到这种世界图景对人的排斥,试图在其中找到自己或放置自己,以及将人的思维和有感觉的头脑放入其中。 这么说吧,“我们周围的真实世界”和“我们自己”,即我们的心,都是由相同的建筑材料制造的。可以说,两者用的都是相通的砖,只是以不同的顺序排列:感觉、形象记忆、想象、思维。 我们可以认为这些元素(让我们这样叫它们)构成了我们每个人的心,也构成了物质世界。但我们不能,即使能也是相当困难地同时思考这两样东西。从精神方面想到物质方面,或者反过来,我们似乎是必须把这些元素分离,然后再用不同的顺序将它们组合在一起。 这就是为什么我相信,在构建我们周围的真实世界时,实际上确实排除了我的思想。这件事是正确的。而我没有意识到这种排除状况。接下来令我感到非常吃惊的是,我周围的真实世界的科学图景是由严重缺陷的。它给出了许多与事实相关的信息,把我们的经验按其经验按极其协调的秩序整理好。但是,它对离我们的心最接近的,对我们说来真正是物质的每一个人,却闭口不谈。关于红与蓝、苦与甜、身体的痛苦或快乐,它不能告诉我们一句话;对于美与丑、好与坏、上帝与永恒,它也一无所知。 我们不属于科学为我们构建的这个物质世界。我们不在其中,我们在其外。我们只是观众。我们认为我们在其中,认为我们属于这个图景,其原因是我们的身体在这个图景中。我们的身体属于它。不仅是我自己的身体,而且我朋友的身体,还有我的狗、猫和马的身体,以及所有其他人的身体和它们的动物的身体都属于这个图景。这就是我与它们联系的唯一方式。 此外,我的身体被隐含在相当多的有趣的变化中,如运动等。这些变化是在物质世界中发生的。而且我的身体也被隐含在这样一种方式中,即我自己也是这些变化的部分作者。但这就出现了这种僵局,一种非常尴尬的科学发现:我不必作为一个作者。在这个科学的世界图景中发生的所有这些事件,只照管它们自身。它们可以用直接的强有力的相互作用来充分说明。甚至人体的运动也像谢灵顿所说的“是自动的”。科学的世界图景对发生的所有事件都给予了完备的理解,使它成为一个可理解的事件。这个图景使你把世界的整个表现都作为机械时钟的行为,对科学所认识到的一切,这种过程会继续按部就班地进行下去,没有意识、意志、劳累、痛苦和快乐以及与它相关的责任,尽管它们实际上都是存在的。造成这种困扰状况的原因就在于,为了构建外部世界的图景,我们已经使用了极其简化的手段,把我们的人性排除了,移走了。因此它去了。它已消失了。显然它是不必要的。 尤为重要的是,这就是为何科学的世界观本身不包括伦理价值、美学价值,而且对我们的终极目标和目的不置一词,也没有上帝 ( 如果你愿意这么认为的话 ) 的原因。我从何而来,又去往何方 ? 科学不能告诉我们,为什么音乐能使我们愉快,为什么一首老歌能使我们感动得流泪 ? 我相信,在后一种情况下,从压缩和扩展的波进入我们的耳朵到某种腺体分泌出一种咸味的流体并涌出我们的眼眶这一过程中,对我们的感觉器官和“运动器官系统”所发生的一切,原则上说科学都能详细描述。但对于伴随这一过程的悲欢之情,科学却是全然不知,因而保持缄默。 在涉及到大统一体时,科学也保持缄默。这个大统一体就是巴门尼德的“一”。我们莫名其妙地成为它的组成部分。我们属于它。在我们时代最盛行的是称呼它为上帝,即用大写字母开头的神。科学常常被贴上美学的标签。从我们上面所说的来看,这是不足为奇的。如果它的世界图景甚至不包括蓝、黄、苦、甜、美、快乐和悲伤,如果通过约定将人性排除在这个图景之外,那么它怎能包括展现在人类心智中的最杰出的概念呢 ? 帕尔莫 . 乔斯成为神学家、成为白宫的心灵顾问。由于他的著作《信仰的失落》成为畅销书,他接受了新闻采访,新闻主持人问道“你是否反技术、反科学呢?”帕尔莫答道:“不,根本不是。我想一直在问的一个问题是:我们是否更幸福了?就整个人类而言,现实世界是否因为科学技术而在根本上变得更好了?我们在家购物、我们泡网 ... 但是,与此同时,我们觉得更加空虚,并且比历史上任何时期更感到相互隔膜。我们正在成为一个综合社会 ... 而且迫不及待地” 接下来发生的事情更令人振奋,他们继续收到了不太稳定的电视信号!奇怪的是,经过还原之后,居然是当年希特勒演讲的画面。爱罗薇不相信事情只是如此简单,于是,继续对其进行解码。她发现电视信号中迭加着一行行的密码文本,这一发现惊动了美国政府,官员们决定关注这一事件,这些文本的破译工作成为全球的目标。但还是爱罗薇首先破译了这些密码,这些密码居然是生产时空机器的图纸和说明!时空机器制造出来后,由于原定的乘坐者在一起爆炸事件中身亡,艾罗薇作为替补者成为人类首位与外星生命接触的使者,飞越宇宙,去与外太空的生命进行理智的接触。 时空机器宛如一个原子的模型,艾罗薇的坐舱被慢慢放入中心,不可思议的事情出现了:爱罗薇发现自己的坐舱变得透明了,自己正在穿越一个光怪陆离的隧道,最终她来到了一个星球的沙滩上,发现欢迎她的是自己过世多年的父亲! 在经过一系列强烈的震颤、惊恐之后,艾莉缓缓醒来,她看到了一个壮观的场景。 她缓慢的报道她所看到的一切: 仙境奇观。。。不。。。没有语言。。。没有语言可以形容 只有诗歌! 他们应该派一名诗人来这里。 如此的壮丽!壮丽!。。。如此壮丽!。。。如此壮丽! 我无法解释。。。我无法解释。。。我无法解释。 《接触》中,艾莉再次醒来的时候,深入一个未知的,又是如此美丽的地方。她轻轻触碰、感受周围的事物,多么的神奇! 然而这一切才刚刚开始。艾莉正在惊讶的观看周围神奇的一切的时候,他发现,远处,一个人渐渐从远处走来,当她整理好麦克准备报道的时候。她渐渐发现,那竟然是他的已经去世多年父亲。于是,我们看到了一个跨越古今、跨越多维时空的对话,这种对话在人类中已经发生了数千年。。。是人类与高级生命的对话: 父亲: hi, 火花(对女儿的昵称) 艾莉:爸爸?艾莉流下泪来,那就是她尊敬的、无比想念的父亲 父亲:我想你。艾莉投入父亲的怀抱 父亲:抱歉,我不能在你身边,宝贝。 艾莉:你不是真实的。这些都不是真实的! 父亲:这才是我的科学家。 艾莉:我失去知觉的时候,你们下载了我的思维和记忆 父亲:我们原以为这样安排会让你轻松一些。 (正如所有高级的生命为众生开创的种种升华生命的法门,人类文化中我们称之为《经》。) 艾莉:你们为什么联络我们? 父亲:是你们联络我们。我们只不过是聆听而已。 艾莉:还有,其他的生命? 父亲:许许多多。 艾莉:他们都是通过那个你们建造的运输系统来到这里? 父亲:不是我们建造的。。。我们不知道是谁建造的。 早在我们来到之前,他们就离开了。。。 也许有一天他们会回来的。。。 艾莉:你们发现的所有文明都会来到这里吗? 父亲:并非所有的。 艾莉:这是某种测验吗? 父亲:不,不是测验。。。 你的手和你妈妈的一模一样。。。 父亲:你们这个物种很有意思。。。 一个有意思的复合体。。。 你们有如此美丽的幻想 和那样恐怖的噩梦 你们感到如此迷惘。。。如此隔绝,如此孤独 其实并不是的。。。 你看,在所有的探索中,我们发现,要忍受这种空虚 只有相互依靠 (所有《经》的核心,是爱、是德,是无缘大慈、同体大悲。) 艾莉:现在该怎么办呢? 父亲:现在?你回家去 艾莉:回家? 可是,我有那么多问题 我们还能回来吗? 父亲:这只是第一步。时机成熟的时候,你们还会继续向前迈步 艾莉:可是其他人也需要看到我看到的这一切—— 父亲:亿万年以来,事情就是如此的。 艾莉:但是。。。 父亲:慢慢来,艾莉,慢慢来 几十个小时后,艾莉返回,地球上的人们无论如何不相信所发生的事:他们看到的是艾罗薇的坐舱径直掉入了旁边的海中,而一切只有几分钟的时间。但爱罗薇带去的录像录下了几十个小时的空信号,使人们相信了爱罗薇。 帕姆另一句对媒体的话也说得好:“科学和神学虽然研究不同的内容,但我们却有一个共同的目的,寻找真理。” 是的,科学是什么?它是知识、是技术、是种种思想,但它最内核确实对真理的探寻。 另外,影片结尾一个小细节,艾莉而对参观射电望远镜的小男孩有关是否有外星人的提问回答说:“你说呢?” 我们都渴望知道:我从哪里来? 我们都是思乡者。 诺瓦利斯说:哲学本质思乡症,就是普遍的要回家的冲动。而哲学家海德格尔说:“诗人的天职是还乡。”“即返回人诗意地栖居的处所,返回与神灵亲近的近旁,享受那由于偎伴神灵而激起的无尽的欢乐。” 这让我们回忆起,荷尔德林的《返乡》: 勿庸置疑,这里就是生身之地,你找寻的 故乡泥土,近在咫尺,已然与你相遇。 行歌的羁旅,赤子般,并未徒然凝立 在惊涛拍击的城门,而是在为你 探寻着敬爱的名讳,天眷的林道! 大地殷切的垭口, 诱引我远行在对远方的期待中 ...... 他们在那里将我迎接,哦故城的声音,母亲之声! 哦你感动着我,唤起我久违的往事! 而他们依然如故!哦我至爱的人们!阳光与喜悦 依然焕发你们的容颜,你们的目光依然明澈。 呀,一切依然如昨!成长着成熟着,在此 活着爱着的一切,依然挚诚不改。 而世间至善之物,横陈在神圣和平 的彩虹下,被白发老人与垂髫少年珍存。 我迂阔妄语。喜悦满怀。而明天与未来, 当我们走过看过花树下生机盎然的田野, 我爱着的人们,我将在阳春的佳日里, 与你们一道倾谈、憧憬。
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宇宙猜想(更新中...)
热度 3 doniao 2012-6-13 21:30
1. 如果宇宙有边界,那么宇宙的外面是什么世界; 2. 宇宙有边界并且在膨胀,说明宇宙外面的空间被压缩,如何理解; 3. 如果宇宙起源于一次大爆炸,而这次大爆炸之前的宇宙浓缩在无限小的一个点,那么这个点持续了多长时间,这个点是如何诞生的,是前宇宙灭亡之后浓缩的吗; 4. 无独有偶,一生二,阴阳呼应,浓缩点的爆炸不应该只诞生物质世界,也就是说物质宇宙的外面很可能是非物质世界,因此在物质宇宙里面寻找反物质或者暗物质估计找不到,或者只有爆炸初期非物质宇宙的一些残留; 5. 哲学上讲,存在即合理,那么宇宙存在的意义是什么; 6. 认识宇宙,其实没有必要遨游宇宙,佛经说一花一世界,一木一菩提,其实就是说宇宙是分形的,是自相似的,认识宇宙的规律只要观察一个具体对象即可,比如人体,其实就是个小宇宙,所以认识宇宙从自己开始; 7. 宇宙的膨胀在加速,但这种加速应该不会一直持续,因为宇宙运动是波动(时间和空间上均如此); 8. 宇宙在膨胀,一方面说明宇宙内部能量在增大,但是宇宙能量守恒,因此,这种膨胀说明宇宙在接收之外的能量,说明非物质宇宙在释放能量,在冷却,在萎缩,其所谓一阴一阳之谓道; 9. 宇宙在膨胀,空间在变大,其对时间是如何影响的?加速还是减速 欢迎答疑!
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[转载]扭曲缠绕空间:霍金发现宇宙是超现实几何体
crossludo 2012-6-11 12:58
扭曲纠缠空间:霍金发现宇宙是超现实几何体 一.斯蒂芬·霍金的研究结果认为宇宙形状类似于超现实的几何图形 (1/9) 1 / 9 2 / 9 3 / 9 4 / 9 5 / 9 6 / 9 7 / 9 8 / 9 9 / 9 据国外媒体报道,英国著名的物理学家和宇宙学家斯蒂芬·霍金(StephenHawking)在剑桥大学表示,根据一项研究成果我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形,更接近于超现实主义的艺术,如同荷兰著名艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔(M.C.Escher)创作的图形一样匪夷所思,这一发现可能会让埃舍尔的艺术迷十分喜悦。但是霍金的研究团队认为关于宇宙形状的研究发现以弦理论为依据,而该理论目前仍然还处于假设之中,并未被完全验证。 探索“宇宙形状”的研究小组使用了数学工具解决 扭曲缠绕空间 的计算问题,该方法在之前被认为是不可能进行的。如果这个模型成功建立起来,那么我们将可以用它解释宇宙是如何从大爆炸中“撑”起来,并将统一了引力和量子力学。根据位于比利时的天主教鲁汶大学理论物理研究所科学家、霍金研究小组的成员托马斯·埃尔托格(ThomasHertog)介绍:“我们通过弦理论模型搭建出宇宙的外形,这是一种新的途径。”至于该如何描述这样的形状,我们可以通过观察科奈里斯·埃舍尔艺术家的几何图像来知晓, 复杂纠缠的几何模型似乎与我们之前认为的宇宙外形大相径庭 。 查看原图
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[转载]平行宇宙
Irasater 2012-6-9 12:27
平行宇宙.txt   “喜欢宇宙论、时间旅行、弦理论和10维或11维宇宙的读者可能不会找到比加来道雄博士更好的引导者了,他既是一位亲身从事这方面研究的学者,同时又善于以引人入胜的方式,深入浅出地讲解这一难以琢磨的复杂问题,非常难能可贵。” “在《平行宇宙》一书中,加来道雄博士以其无与伦比的解说才能,讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性,即,可能存在着广阔无垠的宇宙之网,里面排列着许多宇宙,也许是无穷多个宇宙,而我们这一宇宙只不过是其中之一。他运用生动巧妙的类比、幽默的语言,耐心地向读者介绍有关平行宇宙的种种话题,从量子力学、宇宙学,到最新出现的M-理论,一路娓娓道来。读读这本书吧,在学者的陪同下,作一次奇妙的宇宙漫游,他的见解可将我们的想象力推向极限。” 第一部分 宇宙 我当时没有认识到我意外地触及到一个重大的神学问题。我迷惑了,因为在佛教中根本没有上帝,只有无始无终的永恒的宇宙。后来,当我研究有关世界的神话时,我知道了在宗教上有两种类型的宇宙论:一种理论是上帝在一瞬间创造了宇宙,另一种理论是宇宙过去、现在和将来都永远如此。 --------------------------------------------------------------------------------   “在《平行宇宙》一书中,加来道雄博士以其无与伦比的解说才能,讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性,即,可能存在着广阔无垠的宇宙之网,里面排列着许多宇宙,也许是无穷多个宇宙,而我们这一宇宙只不过是其中之一。他运用生动巧妙的类比、幽默的语言,耐心地向读者介绍有关平行宇宙的种种话题,从量子力学、宇宙学,到最新出现的M-理论,一路娓娓道来。读读这本书吧,在学者的陪同下,作一次奇妙的宇宙漫游,他的见解可将我们的想象力推向极限。”   ——布莱恩·格林(Brian Greene),哥伦比亚大学理论粒子物理教授,《宇宙结构和优雅宇宙》的作者。   我们的宇宙正在死亡吗?   还可能有其他的宇宙吗?   加来道雄博士是一位世界著名的物理学家和畅销书作者。《华尔街杂志》说他擅长将最为玄妙难解的思想解释得通俗易懂。在《平行宇宙》一书中他以引人入胜的方式,带领读者遍览宇宙学和M■理论,深刻理解其对宇宙命运的意义。   继《超越爱因斯坦和超空间》之后,在新近出版的这一本有关物理学的书中,加来道雄博士首先讲述了在过去一个世纪,特别是过去10年中所出现的改变了宇宙学的那些非凡进展,迫使全世界的科学家重新思考我们对宇宙起源及其最终命运的理解。在加来道雄博士看来,随着WMAP 、COBE卫星和Hubble空间望远镜所提供的新发现,宇宙幼年时期的图景以前所未有的方式呈现在了我们面前,所以说我们正生活在一个物理学的黄金时代。   当天文学家不辞辛劳地分析了从WMAP卫星得到的像雪片一样多的数据之后,一幅新的宇宙图景显现了。到目前为止,有关宇宙起源的最重要的理论是“膨胀宇宙理论”,对大爆炸理论作了重大改进。在这个理论中,我们的宇宙只不过是众多宇宙中的一个,像泡泡一样漂浮在无边无际的泡沫宇宙之海中,随时都有新的宇宙在诞生。一个平行宇宙也许就悬浮在我们的头顶上,相隔只有毫米之遥。   对于平行宇宙这一想法,以及对于用以解释平行宇宙之存在的弦理论,科学家一度以怀疑的眼光看待,认为它是神秘主义者、假充内行以及行为怪诞的人所感兴趣的领域。但是今天,已有压倒多数的理论物理学家在支持弦理论和它的最新版本M■理论。因为,如果这个理论被证明是正确的话,它将能够以简单优雅的方式把宇宙的四种力归结在一起,同时能够回答“在大爆炸之前发生了什么?”这个问题。   Advance Praise for Parallel Worlds   《平行宇宙》一书的发行评语   “喜欢宇宙论、时间旅行、弦理论和10维或11维宇宙的读者可能不会找到比加来道雄博士更好的引导者了,他既是一位亲身从事这方面研究的学者,同时又善于以引人入胜的方式,深入浅出地讲解这一难以琢磨的复杂问题,非常难能可贵。”   ——唐纳德·戈德史密斯(Donald Goldsmith),《逃亡的宇宙和与宇宙的联络》的作者。   “可读性极高,让你轻松涉足在宇宙学前沿而乐不可支。”   ——马丁·里斯(Martin Rees),《我们的宇宙栖息地和我们的最后结局》的作者。   “穿越宇宙,突破宇宙,目不暇接,五光十色。加来道雄博士,世界上最优秀的科学作家之一,指点你透过物理世界的寻常表象,看到隐藏其下的奇妙世界:不可思议的暗物质及暗能量,空间中隐藏着的高维度,振动着的弦及其微小的环,宇宙就是靠它们才得以维系。根据加来道雄博士的看法,现实世界其实扑朔迷离,丝毫不亚于最离奇的科幻小说。”   ——保罗·戴维斯(Paul Davies),澳大利亚悉尼Macquarie大学太空生物学中心,《怎样建造时间机器》的作者。   “加来道雄博士的又一力作。在《平行宇宙》中,他巧妙地将物理学的前沿变得如同一座游乐园,使你能一边享受乐趣,一边又学到了爱因斯坦的相对论、量子力学、宇宙学和弦理论。但是本书的真正精髓在于,它告诉你加来道雄是如何运用这些强大的工具,来探究多宇宙是否存在,以及,在我们对上帝以及生命的意义进行认知的过程中,它们能给我们以怎样的哲学启迪。”   ——尼尔·德·格拉斯·泰森(Neil de Grasse Tyson),天体物理学家和纽约城海登天文馆主任,《起源:宇宙演变的140亿年》一书的合作者。   科学可以这样看丛书   平行宇宙   穿越创世、高维空间和宇宙未来之旅   〔美〕加来道雄(Michio Kaku) 著   伍义生〓包新周 译   Also by Michio Kaku   Beyond Einstein   Hyperspace   Visions   Einstein’s Cosmos   跟随加来道雄   超越爱因斯坦   超空间   构想   爱因斯坦的宇宙   This book   is dedicated to   my loving wife,Shizue   加来道雄博士解释说,世界上最重要的物理学家和天文学家正利用高度精密的波检测器、重力透镜、卫星和望远镜来寻找各种方法,以便对多宇宙理论做检测验证。M■理论的前景非常诱人,其意义难以尽数。如果平行宇宙确实存在,加来道雄博士推测,一万亿年之后,当宇宙变冷变暗,进入科学家所描述的大冰寒时,很可能高级文明能找到一种方法乘坐某种“星际间救生飞船”逃离我们的宇宙。   探索黑洞、时间机器、另类宇宙、高维空间,这是一次令人难忘的旅程。《平行宇宙》一书讲述的是一场席卷宇宙学领域的革命,不可不看。   加来道雄博士是纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授。他的几部著作都广受赞誉,其中包括《构想未来》(Visions)、《超越爱因斯坦和超空间》(Beyond Einstein and Hyperspace),均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。他主持着一档全国联网的科学广播节目,还在诸如《晚间热线》、《60分钟》、《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全国性电视节目中亮相。   世界著名科学家科幻小说系列(6本)   世界科幻名著。作者为世界著名科学家和科幻大师,他们在科学界和科幻小说领域均享有崇高的声望。他们创作的科幻小说屡获“星云奖”、“雨果奖”、“坎贝尔奖”等世界级科幻小说大奖。   科学可以这样看丛书(3本)   世界科学名著。作者为世界著名科学家和科学畅销书大师,用精妙的语言、精彩的故事、生动的推理、反叛的精神,勾绘科学的脉络和愿景。阅读这些书,你将最终得到解放,自由地去思考和寻找真理。   科幻文学理论和学科体系建设丛书(4本)   国家社会科学学术基金重大研究项目,北京师范大学文学院科幻文学理论研究标志性工程,吴岩总主编,第一次权威论述和构建我国科幻文学理论宏图。   致谢   我要感谢以下科学家,感谢他们花费许多时间接受我的采访。他们的意见、观察和思想极大地丰富了本书的内容,使本书的内容更深刻、更集中。   ?诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)(奥斯汀得克萨斯大学)   ?诺贝尔奖获得者墨里·盖尔曼(Murray Gell-mann)(圣达菲研究所和加利福尼亚工学院)   ?诺贝尔奖获得者利昂·莱德曼(Leon Lederman)(伊利诺斯工学院)   ?诺贝尔奖获得者约瑟夫·罗特布拉特(Joseph Rotblat)(圣·巴塞洛缪医院,退休)   ?诺贝尔奖获得者沃尔特·吉尔伯特(Walter Gilbert)(哈佛大学)   ?诺贝尔奖获得者亨利·肯德尔(Henry Kendall)(麻省理工学院,已故)   ?物理学家艾伦·古思(Alan Guth)(麻省理工学院)   ?英国皇家学会天文学家马丁·里斯(Martin Rees)爵士(剑桥大学)   ?物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)(普林斯顿高级学术研究所)   ?物理学家约翰·施瓦尔茨(John Schwarz)(加利福尼亚工学院)   ?物理学家利萨·兰德尔(Lisa Randall)(哈佛大学)   ?物理学家J?里查德·戈特(J?Richard Gott Ⅲ)(普林斯顿大学)   ?天文学家尼尔·德·格拉斯·泰森(Neil de Grasse Tyson)(普林斯顿和海登天文馆)   ?物理学家保罗·戴维斯(Paul Davies)(阿德莱德大学)   ?天文学家肯·克罗斯威尔(Ken Croswell)(伯克利加利福尼亚大学)   ?天文学家唐·戈德史密斯(Don Goldsmith)(伯克利加利福尼亚大学)   ?物理学家布莱恩·格林(Brian Greene)(哥伦比亚大学)   ?物理学家库姆兰·瓦法(Cumrun Vafa)(哈佛大学)   ?物理学家斯图尔特·塞缪尔(Stuart Samuel)(伯克利加利福尼亚大学)   ?天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)(科内尔大学,已故)   ?物理学家丹尼尔·格林伯格(Daniel Greenberger)(纽约市立学院)   ?物理学家V?P?奈尔(V?P?Nair)(纽约市立学院)   ?天文学家罗伯特·P?基尔希纳(Robert P?Kirshner)(哈佛大学)   ?天文学家彼德·D?沃德(Peter D?Ward)(华盛顿大学)   ?天文学家约翰·巴罗(John Barrow)(苏塞克斯大学)   ?科学新闻记者 马西娅·巴尔图什克(Marcia Bartusiak)(麻省理工学院)   ?物理学家约翰·卡斯蒂(John Casti)(圣菲研究所)   ?科学新闻记者蒂莫西·费里斯(Timothy Ferris)   ?科学作家迈克尔·莱蒙尼克(Michael Lemonick)(《时报》杂志)   ?天文学家富尔维奥·梅利亚(Fulvio Melia)(亚利桑那大学)   ?科学新闻记者约翰·霍根(John Horgan)   ?物理学家里查德·马勒(Richard Muller)(伯克利加利福尼亚大学)   ?物理学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)(西部案例保存Case Western Reserve 大学) 2.第二节   ?原子弹设计家特德·泰勒(Ted Taylor)   ?物理学家菲利普·莫里森(Philip Morrison)(麻省理工学院)   ?计算机科学家汉斯·莫拉韦克(Hans Moravec)(卡内基梅隆研究所)   ?计算机科学家罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks)(麻省理工学院人工智能实验室主任)   ?天体物理学家唐娜·雪莉(Donna Shirley)(喷气推进实验室)   ?天文学家达恩·韦特海莫(Dan Wertheimer)(伯克利加利福尼亚大学,外星智能探索基地)   ?科学新闻记者保罗·奥夫曼(Paul Hoffman)(《发现》杂志)   ?物理学家费朗西斯·埃费里特(Francis Everitt)(斯坦福大学,重力探测基地)   ?物理学家西德尼·佩尔科维奇(Sidney Perkowitz)(埃默里大学)   我还要感谢以下科学家,多年来他们促进了有关物理学的讨论,极大地增强了本书的内容:   ?诺贝尔奖获得者T?D?李(T?D?Lee)(哥伦比亚大学)   ?诺贝尔奖获得者谢尔登·格拉索(Sheldon Glashow)(哈佛大学)   ?诺贝尔奖获得者里查德·费曼(Richard Feynman)(加利福尼亚工学院,已故)   ?物理学家爱德华·威腾(Edward Witten)(普林斯顿高级学术研究所)   ?物理学家约瑟夫·吕克(Joseph Lykken)(费米实验室)   ?物理学家大卫·格罗斯(David Gross)(圣芭芭拉加利福尼亚大学)   ?物理学家费兰克·维尔切克(Frank Wilczek)(圣芭芭拉加利福尼亚大学)   ?物理学家保罗·汤森德(Paul Townsend)(剑桥大学)   ?物理学家彼得·范·尼乌文惠仁(Peter Van Nieuwenhuizen)(斯托尼布鲁克大学)   ?物理学家米格尔·维拉索罗(Miguel Virasoro)(的里雅斯特大学)   ?物理学家布尼·萨基塔(Bunji Sakita)(纽约市立学院,已故)   ?物理学家阿肖克·达斯(Ashok Das)(罗彻斯特大学)   ?物理学家罗伯特·玛莎(Robert Marshak)(纽约市立学院,已故)   ?物理学家费兰克·提普勒(Frank Tippler)(图拉大学)   ?物理学家爱德华·特赖恩(Edward Tryon)(亨特学院)   ?天文学家米切尔·比奇曼(Mitchell Begelman)(科罗拉多大学)   最后,我要感谢我的编辑罗杰·肖勒(Roger Scholl),他出色地编辑了我的两本书。他的编辑扎实可靠,极大地增强了本书的魅力,他的意见总是帮助澄清和加深书的内容和表达。我还要感谢我的代理人斯图尔特·克里切夫斯基(Stuart Krichevsky),这些年来我的所有的书都是由他介绍给读者的。   前言   前言   宇宙学是研究宇宙整体的科学,包括宇宙的诞生和它的最终命运。毫不奇怪的是,它经历了缓慢的、痛苦的演变,这种演变常常被宗教的教条和迷信所笼罩。   宇宙学的第一次革命是在17世纪引进望远镜时产生的。在伟大的天文学家尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus)和约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)工作的基础上,伽利略·加利列伊(Galileo Galilei)借助于望远镜的帮助展示了天空的壮观,首次为天空的认真的科学研究打下了基础。宇宙学的这个第一阶段的进展在艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的工作中达到了顶点,他最终确定了控制天体运动的基本定律。天体的规律现在不再是魔法和神秘,而是受可以计算和可以复制的力支配的。   宇宙学的第二次革命是在20世纪引进大型望远镜产生的。例如威尔逊山上的一架望远镜有一面巨大的直径100英寸(2?54米)的反射镜。在20世纪20年代,埃德温·哈勃(Edwin Hubble)利用这架巨大的望远镜推翻了几个世纪以来有关宇宙是静态的和永恒的教条。他证明天空中的星系正以巨大的速度离地球而去,即宇宙在膨胀。这就证实了爱因斯坦广义相对论的结果,它说空间时间的构造不是平的和线性的,而是动态的和弯曲的。这就给出了宇宙起源的第一个似乎可信的解释,即宇宙开始于“大爆炸”,大爆炸将星星和星系飞快地向外送到空间。由于乔治·伽莫夫(George Gamow)有关大爆炸和弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)有关元素起源的先驱工作,已经出现了一个概括宇宙演化的框架。   现在正在进行第三次革命。大约只有5年时间。它是由新的电池、高技术仪器,如空间卫星、激光、重力波探测器、X射线望远镜和高速超级计算机产生的。我们现在有了关于宇宙性质的最权威的数据,包括它的年龄、它的组成,甚至它的将来和最终的死亡。   现在,宇宙学家认识到宇宙正以跑开的模式在膨胀,无限制地膨胀,速度越来越快,随着时间越长宇宙变得越来越冷。如果这样继续下去,我们将面临大冻结的前景,这时宇宙将陷入黑暗和寒冷,所有的智能生命都将死亡。   这本书是写这个第三次大革命的。这本书不同于我早先的一本关于物理的、书名为《超越爱因斯坦和超空间》(Beyond Einstein and Hyperspace)的书,那本书是向公众介绍高维和超弦理论的。在《平行宇宙》(Parallel Worlds)中注意的问题不是空间时间,而是在过去几年时间内展现的宇宙学的革命性的发展。这些发展是根据从世界各个实验室和最外层空间得到的新证据和理论物理的新突破。我的意图是不需要任何以前的物理学和宇宙学的背景,就能让读者了解这些发展。   书的第一部分集中在对宇宙的研究上,总结宇宙学早期阶段的进展,最后讲“膨胀”理论,它给了我们到今天为止的大爆炸理论的最完善的表述。书的第二部分特别集中在多宇宙理论的出现,即世界由多个宇宙组成,我们的宇宙只是其中之一。讨论虫洞、空间和时间弯曲的可能性,以及高维空间可能会怎样连接它们。超弦理论和M理论使我们在超越爱因斯坦原始理论的道路上走出重要的一步。它们给我们进一步的证据,说明我们的宇宙只不过是众多宇宙中的一个。书的第三部分讨论大冻结,现在科学家都把它看做是我们宇宙的结局。我也给出一个认真的,尽管是推测的一种可能性。在1万亿年后,遥远将来的高级文明也许能利用物理定律离开我们的宇宙,进入另一个更友好的宇宙,开始重新诞生的过程,或在时间上回到宇宙温暖的时期。   随着我们今天收到的大量的新数据,随着新的工具,如能够扫描天空的空间卫星,随着新的城市大小的原子对撞机接近完成,物理学家感到正在进入一个宇宙学的黄金时代。简而言之,对物理学家来说,对于一位宇宙起源和命运的探索者来说,一个伟大的时代即将来临。 3.第一节   第1章宇宙诞生时的情景   诗人仅需仰望天空抒发情怀,而逻辑学家却要探索天空寻找其中的秘密。   ——G?K?切斯特(G?K?Chesterson)   当我是一个孩子的时候,我内心的信仰有冲突。我的双亲是在佛教的传统下长大的。但我每周去主日学校上课,我喜欢这里讲的有关鲸鱼、方舟、盐柱、肋骨和苹果的圣经故事。这些古老的寓言让我着迷,这些内容是我最喜欢主日学校的地方。对我来说,有关大洪水、燃烧的丛林和逝去的流水,比起佛教的圣歌和沉思默想更让我激动不已。事实上,这些古代的有关英雄事迹和悲剧的传说给我上了一堂生动的道德和伦理课,这些教育伴随了我的一生。   在主日学校里,有一天我们学习“起源”。读到上帝在天上雷鸣般地说:“让世界充满光明!”这些话语听起来比有关“涅槃”的沉思默想更为生动。出于好奇,我问我的主日学校老师:“上帝有母亲吗?”平时她回答问题总是很果断,每次都给我深刻的道德教育。然而,这一次她被问住了,她迟疑地说上帝大概没有母亲吧。我问她:“那么上帝是从哪来的呢?”她咕哝着说,关于这个问题她要问问牧师。   我当时没有认识到我意外地触及到一个重大的神学问题。我迷惑了,因为在佛教中根本没有上帝,只有无始无终的永恒的宇宙。后来,当我研究有关世界的神话时,我知道了在宗教上有两种类型的宇宙论:一种理论是上帝在一瞬间创造了宇宙,另一种理论是宇宙过去、现在和将来都永远如此。   我想,两种理论不可能都是对的。   后来,我开始发现这些共同的主题贯穿在很多其他的文化中。例如,在中国的神学中,开始时有一个宇宙蛋。幼儿上帝盘古几乎是永久地居住在这个漂浮在无形的混沌海上的蛋中。当他最终孵化出世后,他长得无比地大,每天长10英尺多(3米多),蛋壳的上半部分变成了天,下半部分变成了地。一万八千年后,他死了,诞生了我们的世界,他的血变成了河,他的眼变成了太阳和月亮,他的声音变成了雷。   盘古神话以各种方式反映了一个在其他宗教和古代神学中所建立的主题,即宇宙是从无到有创造的。在希腊神学中,宇宙起源于混沌状态。事实上,混沌一词来源于希腊意思为“深渊”这个词。这个毫无特色的空洞通常被描绘为一个海洋,在巴比伦和日本的神学中就是这样描绘的。这个主题也出现在古埃及神学中,太阳神Ra(拉。被画成鹰头而戴太阳之冠的古埃及人的主神。——译者注)是从漂浮的蛋中出现的。在玻利尼西亚神学中,宇宙蛋被一个椰子壳代替。玛雅人相信的故事又有一些变化,宇宙诞生,但五千年后最终死亡,然后又一次一次复兴,诞生和毁灭无休止地循环。   这些从无到有的神话是与佛教的宇宙论及某种形式的印度教截然不同的。在这些神学中,宇宙是永恒的,无始无终的。存在的级别有很多,最高的是“涅槃”,它是永恒的,只有通过沉思冥想才能达到。在印度佛教的教义中写道:“如果上帝创造了世界,在创造世界之前他在哪里呢?……要知道世界不是创造的,就像时间那样没有开始和终结。”   这些神学明显地互相矛盾,不能明确地说出谁对谁错。他们是相互排斥的:宇宙或者有开始,或者没有,显然没有折中的余地。   然而今天似乎出现了一个解决方案,这是由全新的科学世界的发展,由新一代的翱翔在外层空间的强大科学仪器所得出的结果。古代神学依赖的是讲故事的人的智慧解释世界的起源。今天,科学家则利用一组卫星、激光、重力波探测器、干涉仪、高速超级计算机和因特网,革新我们对宇宙的理解,给我们有关宇宙起源的更加引人注目的描述。   从科学探测数据逐渐得出的是两种相互对立的神学的合成。科学家推测,“起源”也许在无止境的“涅槃”海洋中重复发生。在这个新的图片中,我们的宇宙可以比做漂浮在巨大“海洋”上的一个气泡,在这个“海洋”上不断有新的气泡形成。根据这个理论,宇宙像开水中形成的气泡,在不断地产生,漂浮在一个更大的舞台上,即一个11维的超空间“涅槃”上。越来越多的物理学家认为我们的宇宙的确是从一次火灾中,从一个大爆炸中产生的,但它也与其他宇宙的永恒的海洋并存。如果我们是对的,大爆炸甚至就在你读这本书时正在发生。   全世界的物理学家和天文学家现在都在推测这些并行的世界会是什么样子,服从什么规律,它们怎样诞生,最终如何死去。大概这些世界是荒无人迹的,没有生命的基本要素。或者也许它们只是看上去像我们的宇宙,被一个单一的使这些宇宙脱离我们宇宙的量子事件所分开。一些物理学家推测,也许有一天,随着我们生存的宇宙变老和变冷,生命难以继续维持,我们将不得不离开它,逃到另一个宇宙中去。   驱动这些新理论的动力是从空间卫星拍照宇宙创建时留下的残迹所得到的大量的数据。最显著的是,科学家现在将零点定在大爆炸发生后仅380 000年后所发生的事情。那时,宇宙创建时的余晖首次充满了宇宙。这种从宇宙创建所产生的辐射的最引人注目的描述大概是从WMAP卫星的新仪器得来的。   WMAP卫星   2003年2月,一些通常持保留态度的天文物理学家在谈论从最近一颗卫星得到的精确数据时,异口同声地赞叹道:“不可思议!”“一个新的里程碑!”WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)是以宇宙学家大卫·威尔金森(David Wilkinson)的名字命名的,于2001年发射升空,已给予科学家前所未有的精确的年龄仅有380 000年的早期宇宙的详细图片。从诞生星星和星系的原始火球留下的巨大能量环绕了我们的宇宙几十亿年。今天,它最终被WMAP卫星异常详细地捕捉在影片上,产生了一幅以前从未见过的天空照片,惊人地、详细地呈现大爆炸所产生的微波辐射。这些辐射被《时报》杂志叫做“创世的回波”。天文学家再也不会以同样的方式看待天空了。   普林斯顿高级学术研究所的约翰·巴赫恰勒(John Bahcall)说:“WMAP的发现代表了宇宙学从推测到精密科学的跨越。”从宇宙历史的早期得到的这些数据使宇宙学家首次能够精确回答远古时代的所有问题,自从人类第一次看到夜晚天空的美丽景色,这些问题就一直困惑着人类,并激起他们的好奇心。宇宙有多大年纪了?宇宙是由什么构成的?宇宙的命运是什么?   (1992年的前一颗COBE〔宇宙背景探测卫星〕给了我们这些充满天空的背景辐射的第一张聚焦不好,从而模糊不清的图片。尽管这个结果是革命性的,但是因为它给出的早期宇宙的图片太不清楚了,所以令人失望。但这并没有妨碍出版界将这张照片激动地称为“上帝的脸”。然而,从COBE得到的这张模糊的照片更确切的说法应该是代表宇宙幼年的“婴孩照片”。如果今天宇宙是一个80岁的老人,则COBE和后来的WMAP所得到的照片是一个新生的不到1天的宇宙。)   WMAP卫星能够给我们前所未有的宇宙幼年的照片的原因是,夜晚的天空像一架时间机器。因为光传播的速度是有限的,我们在夜晚看到的星星是它过去的样子,而不是现在的样子。光从月球到达地球需要1秒多钟,因此当我们凝视月亮时,我们看到的是它1秒钟以前的样子。光从太阳到达地球需要大约8分钟。同样,我们在天上看到的很多熟悉的星星是如此之远,光从这些星星到达我们的眼需要10到100年。换句话说,它们距离地球10到100光年。1光年大约是6万亿英里(约9?656万亿千米),或光1年走过的距离。从遥远星系来的光可能有几亿到几十亿光年之远。结果,这些光代表了“化石”光,有些甚至是在恐龙出现之前就发射出来的光。我们用天文望远镜能够看到的有些天体叫做类星体,它们是巨大的发动机,在可见宇宙边缘附近发出难以想象的能量,这些类星体离地球120亿到130亿光年。现在,WMAP卫星已检测到甚至是在此之前从创造宇宙的原始火球所发出的辐射。   为了描述宇宙,宇宙学家有时采用从曼哈顿100多层高的帝国大厦向下看的例子来说明。当你从顶层向下看时,你仅仅能够看到街道水平面。如果帝国大厦的基础代表大爆炸,那么从顶层向下看,遥远的星系将位于第10层。通过地球望远镜看到的遥远的类星体将位于第7层。WMAP卫星所测量的宇宙背景则仅高出街道半英寸(约1?27厘米)。这样WMAP卫星测量得出的宇宙年龄为137亿年的精度达到令人吃惊的1%。   WMAP完成的使命是十几年来天文物理学家艰苦工作所达到的顶点。WMAP卫星的设想是在1995年首次提交给NASA(美国国家航空航天局)的,两年之后得到认可。在2001年6月30日,NASA将WMAP卫星搭载在德尔塔Ⅱ(Delta Ⅱ)火箭上,将它发射到位于地球和太阳之间的太阳轨道上。目标仔细选在拉格朗日点2(或L2点,一个特殊的靠近地球的相对稳定点)。从这一有利的地点,该卫星总能背向太阳、地球和月亮,因此能够得到完全不受障碍的宇宙的视野,它每6个月完全地扫描一次整个天空。   它的仪器是最新式的。利用它的强大的传感器,它能够检测大爆炸所留下的充斥宇宙的微弱的微波辐射,但是这些辐射大部分被我们的大气吸收掉了。这颗由铝合金和复合材料制造的卫星内径3?8米(11?4英尺),外径5米(15英尺),重840千克(1 850磅)。它有两架背靠背望远镜聚焦来自周围天空的微波辐射,它最终将数据用无线电发回到地球。它的电源仅419瓦,相当于5只普通的灯泡。离开地球100万英里(约161万千米),WMAP卫星位于地球大气的干扰之外,微弱的微波背景辐射不会被地球大气遮挡,并且能够持续不断地观察整个天空。2000年4月,该卫星完成了对整个天空的首次观察。6个月后做了第二次整个天空的观察。今天,WMAP卫星给了我们最完善的、详细的微波辐射图,这是以前从来没有得到过的。1948年,乔治·伽莫夫和他的小组曾首先预言了WMAP所检测的微波背景辐射。他还指出这一辐射有一个与其相关的温度。WMAP测量的这个温度比绝对零度K(-273?15 ℃)高一点,在绝对温度2?724 9至2?725 1度之间。   WMAP所拍摄的天空图用肉眼看上去并不怎么有趣,只是一群随机分布的斑斑点点。然而,这些斑斑点点却让一些天文学家激动得落下眼泪,因为它们代表了在宇宙创造之后不久所发生的大爆炸所产生的原始火灾的波动和不规则。这些小的波动就像“种子”一样从此以后无限扩展,就像宇宙本身向外爆炸一样。今天,这些小的种子发展成我们所看到的照亮天空的星团和星系。换句话说,我们所在的银河系(Milky Way galaxy)和我们周围的星团曾经是这些波动之一。通过测量这些波动的分布,我们看到星团的起源就像画在天上的宇宙织锦上的小点。 4.第二节   图1这是WMAP拍照的宇宙的“婴儿照片”,因为拍的是它仅有380 000岁时的照片。每个点很可能代表在创造余晖中的微小量子波动,它们随后扩展,创造了我们今天看到的星团和星系。   今天,大量的天文数据积累的速度超过了科学家建立理论的速度。事实上,我认为我们正进入一个宇宙理论的黄金时代。(尽管WMAP卫星给人深刻的印象,与欧洲2007年要发射的普朗克〔Planck〕卫星相比,它可能会成为一个矮子。普朗克卫星将给天文学家更加详细的有关微波背景辐射的图片。)在多年的思索和疯狂的猜想之后,今天宇宙论终于成熟。在历史上,宇宙学家因名声不是太好而感到痛苦。他们满怀激情所提出的有关宇宙的宏伟理论仅仅符合他们的一点可怜的数据。正如诺贝尔奖获得者列夫·兰道(Lev Landau)所讽刺的:“宇宙学家常常是错误的,但从不被怀疑。”科学界有句格言:“思索、更多的思索,这就是宇宙学。”   20世纪60年代后期,我在哈佛大学主修物理,我考虑是否有研究宇宙学的可能性。从童年开始我就对宇宙的起源着迷。然而,只要看一看这个领域就知道它令人困窘。它根本不是一门实验科学,不能用精密的仪器检验你的假设,而是一些不精确的猜测的理论。宇宙学家忙于激烈地争论,世界是在宇宙大爆炸时诞生的?还是自始至终以稳定的状态一直存在?但是由于数据太少,各种理论的数量超过了数据的数量。事实上,数据越少,争论越激烈。   在整个宇宙学的历史中,由于可靠数据太少,导致天文学家的长期的不和和痛苦,他们常常几十年愤愤不平。例如,就在威尔逊山天文台的天文学家艾伦·桑德奇(Allan Sandage)打算做一篇有关宇宙年龄的讲演前,先前的发言者辛辣地说:“你们下一个要听到的全是错的。”当桑德奇听到反对他的人赢得了很多听众,他咆哮着说:“那是一派胡言乱语。它是战争——它是战争!”   宇宙的年龄   天文学家一直渴望知道宇宙的年龄。几个世纪以来,学者、牧师和神学家一直试图估计宇宙的年龄,在他们的探讨中所用的唯一方法是自亚当和夏娃所产生的人类的宗谱。在20世纪,地质学家利用岩石中残存的放射性元素给出地球年龄的最佳估计。与此相比,今天的 WMAP 卫星测量了大爆炸的回波,给我们最具权威的宇宙的年龄。WMAP数据揭示,我们的世界是在137亿年前发生的剧烈的大爆炸中诞生的。   (多年来,一个困扰宇宙学的最令人不安的事实是,由于数据不完善,计算得出的宇宙的年龄常常比行星和星星的年龄要年轻。以前估计的宇宙的年龄是10亿到20亿年,与地球的年龄45亿年和最老的星星的年龄120亿年相矛盾。现在,这些矛盾消除了。)   WMAP 对希腊人2 000年前提出的宇宙是由什么构成的争论问题,给出了意想不到的转折性的答案。过去一个世纪,科学家相信他们已经知道了这个问题的答案。经过上千次艰苦的实验,科学家得出结论:宇宙是由大约100多种不同类型的原子构成的。这些原子在元素周期表上按次序排列,第1个是氢元素。这一理论成为现代化学的基础,事实上,在每个高中的科学课程上都是这样教的。WMAP现在毁灭了这种信念。   为了确认以前的实验,WMAP得出我们所看见的周围的物质,包括山、行星、星星和星系只占宇宙总物质和总能量的4%。(在这4%的物质中,绝大部分是氢和氦,大约只有0?03%是重元素。大部分宇宙实际上是由完全不知道起源的、神秘的、不可见的材料构成的。)我们所熟悉的构成我们世界的元素仅占宇宙的0?03%。在某种意义上,科学被拉回到几个世纪以前,那时还没有出现原子假设,因为物理学家掌握了事实:宇宙是由全新的、不知道的物质和能量形式所支配的。   根据 WMAP的观测,23%的宇宙是由奇怪的、不确定的、叫做暗物质的物质构成的。这些物质有重量,以巨大的光环围绕着星系,但是它们完全看不见。暗物质在我们的银河系是如此普遍和丰富,以至它的重量为所有星星的10倍。尽管看不见,这种奇怪的暗物质能够间接地被科学家观察到,因为它能使光线弯曲,就像玻璃那样,因此可以靠它所产生的光线扭曲来定位。   谈到从WMAP数据得到的奇怪结果时,普林斯顿天文台的天文学家约翰·巴赫恰勒(John Bahcall)说:“我们生活在一个难以相信的、疯狂的宇宙中,但它是一个我们现在已经知道了它的详细特性的宇宙。”   但是,从WMAP数据得出的最令人吃惊的大概是宇宙的73%是由完全不知道的叫做暗能量形式构成的,或隐藏在空间的看不见的能量构成的。爱因斯坦在1917年曾提出暗能量的概念,后来又放弃它,他将它称为他的最大错误。现在暗能量又作为整个宇宙的驱动力重新出现了。现在人们相信这个暗能量产生一个新的抗重力场,它使星系分开。宇宙自身的最终命运将由暗能量决定。   目前,没有一个人知道暗能量是从何而来。西雅图华盛顿大学的天文学家克雷格·奥甘(Craig Hogan)承认:“坦率地说,我们确实不理解它,我们知道它的效果,但我们完全没有线索……每个人都没有它的线索。”   如果我们采用最新的亚原子粒子理论来试图计算这个暗能量的值。我们发现它的数值为10120,即1的后面跟120个零。这个理论和经验的矛盾远远超出了科学历史上发现的最大差距。这是一个最令我们困惑的问题,我们的最好的理论不能计算整个宇宙最大能源的值。可以肯定,有很多很多的诺贝尔奖在等待勤奋工作的、能够揭示暗物质和暗能量秘密的人。   膨胀   天文学家仍然试图竭力处理从WMAP得来的大量数据。因为它将古老的宇宙概念一扫而光,一个新的宇宙学的图景正在出现。查尔斯·L?班尼特(Charles L?Bennett)是帮助建立和分析WMAP卫星的国际小组的领导人,他说:“我们已经奠定了统一的、一致的宇宙学理论的基础。”迄今为止,最先进的理论是“宇宙膨胀论”,它是大爆炸理论的重大更新,该理论是麻省理工学院的物理学家艾伦·古思(Alan Guth)首先提出的。在膨胀过程中,在一万亿分之一的一万亿分之一秒,一个神秘的抗重力引起宇宙比预想的更快的速度膨胀。该膨胀期是难以想象的爆炸式的,宇宙膨胀的速度比光速更快。(这不违反爱因斯坦对任何物体的速度都不能超过光速的断言,因为膨胀的空间是真空的空间。而实质性的物体不能超越光速。)在几分之一秒中,宇宙不可想象地扩大了1050倍。   为了直观地说明此膨胀期的动力,想象一个正在膨胀的气球,在气球表面画了一个星系。我们所看到的充满了星星和星系的宇宙都位于这个气球的表面上,而不是在气球的内部。现在在气球上画一个用显微镜可见的小圈。此小圈代表可见的宇宙,即用我们的望远镜所看到的一切。(打个比方,如果整个可见的宇宙像亚原子粒子那样小,那么实际的宇宙比我们看见的我们周围的可见宇宙要大许多许多。)换句话说,膨胀的速度是如此之快,以至超出我们的可见宇宙的整个区域并将永远超出我们可以达到的范围。   事实上,膨胀是如此巨大,在我们的视野范围内,气球看上去似乎是平的。这一事实已被WMAP卫星实验证实了。同样,地球看上去似乎是平的,因为与地球半径相比我们人太小了。宇宙看上去是平的,只是因为它在更大的尺度上是弯曲的。   如果假定早期的宇宙经历了膨胀的过程,我们就可以毫不费力地解释很多有关宇宙的谜团,如为什么它看上去是平的和均衡的。物理学家乔尔·普里马克(Joel Primack)在评论膨胀理论时说过:“没有一个理论能像膨胀理论这样完满,以前曾认为它是错的。”   多元宇宙   尽管膨胀理论与WMAP卫星得到的数据一致,但它仍然回答不了一些问题,如什么引起膨胀?是什么发出抗重力使宇宙膨胀?有50多种建议解释是什么引起膨胀,是什么最终终止膨胀,创建了我们所看见的我们周围的宇宙。但未达成共识。大多数物理学家赞同快速膨胀期这一核心思想,但是没有确切的建议回答膨胀背后的发动机是什么?   因为无人确切地知道膨胀是怎样开始的,所以同一机理总有可能再次发生,即膨胀式的爆炸可能重复发生。斯坦福大学的俄罗斯物理学家安德烈·林德(Andrei Linde)就提出了这样的想法,即不管是什么机理引起部分宇宙突然膨胀,该机理可能仍然在起作用,也许会意外地引起宇宙其他遥远的区域也发生膨胀。   根据这个理论,一小片宇宙可能突然膨胀、“发芽”,萌生一个“女孩”宇宙或“男孩”宇宙,这些宇宙又可能萌生另一个婴宇宙,如此不断进行下去。想象吹一个肥皂泡到空中。如果我们使劲吹,我们看到有些肥皂泡分成两半,产生新的肥皂泡。宇宙可能会以相同的方式不断产生新的宇宙。如果这是真的,我们可能生活在这样一个宇宙的海洋上,每个宇宙像一个漂浮在其他肥皂泡的海洋上的一个肥皂泡。事实上,比“宇宙”更确切的词应该是“多元宇宙”或“巨型宇宙”。   林德(Linde)将这一理论叫做永恒的、自我再生的膨胀,或“无次序的膨胀”,因为他预想的是一个绝无终止的平行宇宙连续膨胀的过程。首次提出膨胀理论的艾伦·古思(Alan Guth)说:“膨胀理论几乎是强迫我们接受多元宇宙的思想。”   这一理论也意味着,我们的宇宙可能在某个时候萌生了它自己的一个婴宇宙。也许我们自己的宇宙也是从更古老、更早期的宇宙萌生出来的。   马丁·里斯(Martin Rees)是大英帝国皇家学院的天文学家,他说:“我们通常所说的‘宇宙’可能只是全体成员中的一员。可能存在不计其数的规律不同的其他宇宙。我们所在的宇宙属于与众不同的子集,在这个宇宙中允许复杂的事物和意识得以发展。”   图2越来越多的理论证据支持多元宇宙的存在,在多元宇宙中,整个宇宙不断萌生其他的宇宙。如果这是真的,它将统一两种重大的宗教神学,“创始”和“涅槃”。在无始无终的“涅槃”的织构中“创始”不断发生。   所有这些关于多元宇宙主题的研究活动让人们开始思索,这些其他的宇宙看起来会是什么样子?是不是也有生命?是不是最终有可能与他们取得联系?加利福尼亚工学院、麻省理工学院、普林斯顿大学和其他研究中心的科学家已经进行了计算,以确定进入平行宇宙是不是符合物理学的规律。   M理论和11维空间   科学家曾以怀疑的眼光审视平行宇宙这一思想,因为它太神秘、太夸张和太离奇了。任何敢于研究平行宇宙的科学家都会受到嘲笑和伤害他的事业生涯,因为即便是现在也没有实验证据证明它的存在。   但是,近年来潮流急剧改变,本星球杰出的思想家都在极为兴奋地探讨这一课题。这种突然的转变是由于一个新的理论,“弦理论”的出现,它的最新版本叫做“M理论”。该理论让我们不仅有可能揭示多元宇宙的性质,还让我们能“解读上帝的心思”,正如爱因斯坦曾经雄辩地指出的那样。如果这一理论证明是正确的,这将代表过去2 000年自希腊人首先开始探索单一的、一致的和全面的宇宙理论以来的物理学研究的最高成就 5.第三节   关于弦理论和M理论所发表的论文的数量是惊人的,有几万篇。关于这个课题举办了几百次国际会议。世界上每一个主要的大学或者有一个小组在研究弦理论,或拼命地想认识它。尽管此理论不能用我们今天的薄弱的仪器来检测,它仍然激发了物理学家、数学家、经验主义者的极大兴趣。他们希望能在将来利用外层空间强大的重力波检测器和巨大的原子对撞机检测此理论的正确性。   最终,此理论可能回答自大爆炸理论提出以来一直困扰宇宙学家的问题:在大爆炸之前发生了什么?   这要求我们运用物理学知识的全部力量,运用几个世纪以来所积累的每一个物理发现。换句话说,我们需要一个“万物的理论”,一个包括驱动宇宙的各种物理力的理论。爱因斯坦花费了他生命的最后30年追寻这种理论,但他最终未能成功。   目前,能够解释控制宇宙力多样性的最重要的(和唯一的)理论是弦理论,或者它的最近的化身M理论。(M代表“膜”,也包含“神秘”、“魔法”甚至“母亲”的意思。尽管弦理论和M理论基本上是相同的,但M理论是一个更神秘的、更完善的、统一各种弦理论的框架。)   自古希腊以来,哲学家就已推测:最终组成大块物质的可能是微小的叫做原子的粒子。今天,用我们强大的原子对撞机和粒子加速器,我们已经能够将原子分裂为电子和原子核,原子核又可分裂为更小的亚原子粒子。但是我们找不到一个优雅的、简单的框架,从加速器发现的是几百个亚原子粒子,名字也很奇怪,如:中微子、夸克、介子、轻子、强子、胶子、W玻色子,等等。很难相信,大自然在它最基本的层次上会产生这么多令人糊涂的奇异的亚原子粒子群。   弦理论和M理论是根据一个简单的和美妙的思想,即构成宇宙的让人困惑的各种亚原子粒子类似于可以在小提琴琴弦上演奏的音调,或在鼓膜上演奏的鼓点。(“弦”和“膜”不是普通的弦和膜,它们存在于第10维和第11维超空间。)   传统上,物理学家把电子看做是无限小的点粒子。这意味着物理学家不得不为他们发现的几百种亚原子的每一个引进不同的点粒子,结果造成十分混乱的局面。但是根据弦理论,如果我们有一个超级显微镜能够探测到一个电子的心脏,我们将会看到它根本不是点粒子,而是一个很小的振动的弦。只是因为我们的仪器太粗糙,它才看上去是一个点粒子。   这些很小的弦依次以不同的频率振动和共鸣。如果我们拨动这个振动的弦,那么它就会改变模式,变成另一个亚原子粒子,如夸克粒子。再把它拨动,它又将转变成中微子。用这种方式,我们可以将众多的亚原子粒子解释为不是别的,而是弦的不同的音调。我们现在可以将实验室看到的几百个亚原子用一个单一的弦这个物体来代替。   用这个新的词汇,经过几千年的试验仔细构造的物理学定律不是别的,只是人们为弦和膜书写的协调规律。化学定律是人们可以在这些弦上演奏的悦耳音调。宇宙是弦的交响曲。爱因斯坦意味深长地所谱写的有关“上帝的心思”是整个超空间的宇宙音乐共鸣。(这又产生了另一个问题:如果宇宙是弦的交响曲,那么有作曲家吗?我在后面的第12章讨论这个问题。)   音乐类比   音乐符号   小提琴弦   音调   协调规律   悦耳的音调   宇宙   “上帝的心思”   作曲家弦的对照物   数学   超弦   亚原子粒子   物理   化学   弦的交响曲   整个超空间的音乐共鸣   ?   宇宙的终结   WMAP不仅让我们更精确地看到早期的宇宙,它也给出我们的宇宙将如何死亡的最详细的图片。正如神秘的反重力在创世之初将星系推开一样,这同一个反重力正将宇宙推向它的最终命运。以前,天文学家认为宇宙的膨胀正逐渐减慢。现在,我们认识到,宇宙的膨胀是加速的,星系正以不断增加的速度飞快地离开我们。构成宇宙物质和能量73%的同一个暗能量正在加速宇宙的膨胀,以日益增加的速度将星系推开。空间望远镜研究所的亚当·里斯(Adam Riess)说:“宇宙就像一个见到红灯减慢速度的驾驶员,当红灯变成绿灯时踩油门加速前进。”   除非有什么意外的事情发生使这个膨胀过程逆转,在1 500亿年内我们的银河系将变成一个孤岛,99?999 99%的银河系附近的星系将跑到可见宇宙的边缘之外。夜晚天空中熟悉的星系将跑到离开我们如此遥远的地方,以致它们的光线永远也不能到达我们。这些星系本身不会消失,但它们离得太远,我们的望远镜不能再看到它们。尽管可见宇宙包含大约1 000亿个星系,但在1 500亿年后仅能见到局部超星系团中的几千个星系。在更加遥远的将来,只有由36个星系组成的我们的本地星群构成整个可见的宇宙,几十亿个星系将漂出地平线的边缘之外。(这是因为本地星群的重力足以克服膨胀力。反过来说,当遥远的星系离开视野,生活在这个黑暗世纪的任何天文学家可能根本检测不到宇宙的膨胀,因为本地星系群内部不膨胀。在遥远的未来,第一次分析夜晚天空的天文学家可能认识不到有任何膨胀,于是得出结论说:宇宙是静态的,仅由36个星系构成。)   如果这个反重力继续下去,宇宙将最终死亡,形成大冻结。由于深层空间的温度趋于绝对零度,分子本身都很难运动,宇宙中的所有智能生命将最终被冻死。在几万亿的几万亿年之后,星星将不再发光,它们的核火因燃料耗尽而熄灭,夜晚的天空将永远是漆黑一片。宇宙膨胀留下来的仅仅是由矮星、中子星和黑洞构成的寒冷的、死亡的宇宙。更远更远的将来,黑洞本身也将蒸发掉它们的能量,留下一个无生气的由漂浮基本粒子颗粒构成的寒冷的雾。在这样一个荒凉的寒冷的宇宙中,任何可以想象的生命形式实际上都是不可能的。在这样一个冻结的环境中,热力学的铁的定律不允许有任何信息传递,所有的生命必然灭绝。   在18世纪就有人开始认识到宇宙最终将可能冰冻而死。查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在评论物理学定律似乎注定了所有智能生命必将灭亡这一令人沮丧的结局时写道:“我相信在遥远将来的人类比起现在将是更加完善的生物,一想到人类和所有其他有知觉的生物在这个长期持续的缓慢过程中注定要完全灭绝,让人不能忍受。”不幸的是,从WMAP卫星得到的最新数据似乎证实了达尔文的担忧。   逃往超级空间   物理定律决定了宇宙间的智能生命将注定面临死亡。但是也有进化定律,当环境改变时生命可以适应环境而生存下去,或者死亡。因为生命不可能适应因冻结而死亡的宇宙,因此为了避免死亡唯一的选择是离开我们这个宇宙。当宇宙面临最终死亡的时候,几万亿年后的文明是不是有可能具备了必要的技术,乘坐空间“生命之船”离开我们的宇宙,漂向另一个更年轻、更温暖的宇宙呢?或者是不是他们能够利用超级技术构建“时间弯曲”,返回到过去他们自己的那个更温暖的年代呢?   另一个极端的构思是:有些物理学家提出了一些似乎可信的计划,利用可利用的最先进的物理学,提供最现实的空间入口或通往另一个宇宙的通路。当物理学家计算是不是人们可能利用“外来的能量”和黑洞找到通往另一个宇宙的通道时,全世界物理实验室的黑板上充满了抽象的方程。几百万年到几十亿年以后的文明是不是能在技术上开发出已知的进入另一个宇宙的物理定律呢?   剑桥大学的宇宙学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawkin)曾俏皮地说:“虫洞,如果存在的话,会是快速空间旅行的理想通道。你可以穿过虫洞到星系的另一侧,然后赶回来吃午餐。”   如果“虫洞”和“空间入口”尺寸太小,无法让大批的人离开我们的宇宙,那么还有另一个选择:将高级智能文明的总信息量缩减到分子级别,让它们通过通道,然后在另一端重新自我装配。用这种方式,整个文明可以将它的种子通过空间通道,然后重建它的光辉。超空间不是理论物理学家手中的玩物,在宇宙面临死亡时,它是拯救智能生命的最终途径。   但是要完全理解这些内容的含义,我们必须首先了解宇宙学家和物理学家是怎样经过千辛万苦才得到这些令人吃惊的结论的。在《平行宇宙》这本书中,我们将审阅宇宙学的历史,几个世纪以来在这个领域所产生的矛盾,最后阐述与所有实验数据相符合的膨胀理论,以及我们不得不接受的多重宇宙的概念。   第2章荒谬的宇宙   如果在创世时我在的话,我会给出一些有用的暗示,让宇宙的秩序变得更好。   ——阿方斯·怀斯(Alphonse the Wise)   该诅咒的太阳系。这里光线太坏、行星太遥远、彗星令人烦恼、发明才能太弱,我能创造一个更好的宇宙。   ——洛尔·杰费里(Lord Jeffrey)   莎士比亚在戏剧《因为你喜欢它》中写下一段不朽的话:   整个世界是一个舞台,   所有的男人和女人只是演员,   他们都将进场和退场。   在中世纪,世界的确是一个舞台,但它是一个小的静态的舞台,是由一个小的扁平的地球构成的,在它周围有天体以其完美的天体的轨道神秘地绕它运动。彗星被看做是预示国王死亡的预兆。当1066年的大彗星掠过英国的上空时,它吓坏了哈罗德(Harold)国王的撒克逊(Saxon)士兵,他们很快输给了征服者威廉(Willian)的进攻得胜的军队,奠定了现代英国形成的舞台。   同一颗彗星1682年又一次掠过英国的上空,又一次在整个欧洲引起恐慌。似乎每一个人,从农民到国王都被这颗扫过天空的意想不到的天上游客所迷惑。这颗彗星从何处来?到何处去?它意味着什么?   埃德蒙·哈雷(Edmund Halley)是一个富有的绅士,一个业余天文学家,他对这颗彗星十分着迷,于是他去征求他那个时代最伟大的科学家之一,艾萨克·牛顿的意见。当他问牛顿是什么力可能控制这颗彗星的运动时,牛顿平静地回答:这颗彗星沿椭圆轨道运动,这是由与距离平方成反比的力决定的。(即作用在这颗彗星上的力随着离开太阳距离增加按平方关系而减小。)牛顿说,他已经用他发明的望远镜,即今天全世界天文学家所用的反射望远镜跟踪这颗彗星,它的轨道遵循他在20年前建立的重力定律。   哈雷感到震惊,有些不大相信,他说:“你怎么知道的?”牛顿回答道:“什么?我计算出来的。”哈雷做梦也没有想到自人类开始凝视天空就一直使他们迷惑的天体的秘密能够用新的重力定律来解释。 6.第四节   哈雷认识到这一突破的巨大意义,他慷慨地提供经费出版这一新的理论。1687年,在哈雷的鼓励和资助下,牛顿发表了他的巨著《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica/Mathematical Principles of Natural Philosophy)。这部著作受到热烈欢迎,被看做是从未发表过的最重要的著作。一瞬间,不知道太阳系规律的科学家突然能够极其精确地预计天体的运动了。   “原理”一书在欧洲的沙龙和朝廷的影响是如此巨大,以至诗人亚历山大·蒲伯(Alexander Pope)写道:   自然和自然规律埋藏在黑暗之中,   上帝说:让牛顿去发现它!让一切大放光明。   (哈雷认识到:如果这颗彗星的轨道是一个椭圆,人们也许能够计算什么时候它会再次掠过英国上空。寻找历史记录,他发现1531、1607和1682年的彗星的确是同一颗彗星。就是这颗彗星曾经在1066年创建现代英国时起了关键的作用,在整个有记录的历史上人们都曾看到这颗彗星,包括朱利叶斯·恺撒〔Julius Caesar〕。哈雷预计这颗彗星将在1758年回来。这时牛顿和哈雷都早已去世。当这颗彗星精确地按照日程表在这一年的圣诞节返回时,人们把这颗彗星命名为哈雷彗星。)   牛顿早在20年前发现了万有引力定律,那时鼠疫迫使剑桥大学关闭,牛顿被迫回到他在伍尔斯索普(Woolsthorpe)的乡村庄园。他深情地回忆到:他在庄园周围散步时看到一个苹果掉下来。这时他问了自己一个最终改变人类历史进程的问题。他问道:如果苹果掉下来了,月亮也会掉下来吗?在天才的一闪念间,牛顿认识到苹果、月亮和行星全都服从同一个重力规律,即在与距离平方成反比的重力作用下它们全都会下落。当牛顿发现17世纪的数学太原始不能解这个重力定律时,他发明了数学的新分支——微积分,用来确定下落苹果和月球的运动。   “原理”一书也包含牛顿写下的力学定律,即确定地面物体和天体抛物线轨道的运动定律。这些定律奠定了设计机械、利用蒸汽能、制造机车的基础,这些进步为工业革命和现代文明铺平道路。今天,每一座摩天大楼、每一座桥梁和每一枚火箭都是按照牛顿的运动定律建造的。   牛顿不仅给了我们永恒的运动定律,他也改变了我们的世界观,给了我们全新的宇宙描绘,在这个宇宙中控制天体的神秘定律是与控制地面物体的定律相同的。生活的舞台不再被可怕的天上的征兆所包围,应用到演员的定律也能应用到布景上。   本特利悖论   因为“原理”是这样一部雄心勃勃的巨著,所以它在宇宙构造问题上引起了一个令人烦恼的矛盾。如果世界是一个舞台,它有多大呢?它是无限的还是有限的呢?这是一个古老的问题,甚至罗马哲学家卢克莱修(Lucretius)也对这个问题着迷,他写道:“宇宙在任何方向都是没有边界的。如果它有的话,在某个地方必定有一个界限。但是显然除非在一件东西的外面有其他东西包围,否则这件东西不可能有界限……整个宇宙在所有尺度,在这一侧或那一侧,向上或向下都没有端点。”   但是牛顿的理论也揭示出任何有限和无限宇宙理论所固有的矛盾。最简单的问题也会使你陷入矛盾的泥潭。即便是牛顿沐浴在由于发表了“原理”一书所给他带来的荣誉之中,他发现他的重力理论存在一些矛盾。1692年,一个名叫列夫·里查德·本特利(Rev?Richard Bentley)的牧师写了一封措辞谨慎的、坦率的,但是令人烦恼的信给牛顿。本特利(Bentley)写道:因为重力总是吸引的,绝不是排斥的,这就意味着任何星星的集合将会自然地聚集到一起。如果宇宙是有限的,那么夜晚的天空不会是永恒的和静态的,当星星彼此相撞聚合成一个燃烧的超级星球时,我们看到的将是一幅难以置信的惨不忍睹的大屠杀情景。但是本特利也指出:如果宇宙是无限的,作用在任何物体上的力,向左的和向右的,也是无限的,因此星星将被撕成碎片。星星将出现火灾,并被撕裂开来。   最初,本特利(Bentley)似乎把牛顿将死了。宇宙要么是有限的(将聚集成一个火球),要么是无限的(所有的星星将爆炸而撕开)。不管哪种可能性,对牛顿提出的年轻的理论来说都是一场灾难。这个问题在历史上第一次揭示出将重力理论应用到整个宇宙时所产生的矛盾。   在仔细思考之后,牛顿回了信,他在争论中找到一个论点。牛顿倾向于宇宙是无限的,但它是完全均匀的。因此,如果一颗星星被无限数量的星星拉向右,它就会被另一方向的另一个无限系列的星星拉向左,从而抵消了前者的作用。在每一个方向所有的力是平衡的,产生一个静态的宇宙。因此,如果重力总是吸引的,对本特利(Bentley)悖论的唯一解答是宇宙必须是均匀的、无限的。   牛顿在与本特利(Bentley)的争论中找到了一个论点。但是牛顿聪明地认识到他的回答是软弱无力的。他在一封信中承认:尽管他的回答技术上是正确的,但内在是不稳定的。牛顿的均匀的、无限的宇宙就像一座用纸牌搭成的房屋,稍有风吹草动就会使它坍塌。人们可以计算得出:只要有一颗星星晃动一点,马上就会引起连锁反应,星团就会立刻开始崩溃。牛顿的软弱无力的回答只能乞求“神的力量”防止这个纸牌建造的房屋不致倒塌。他写道:“需要一个持续不断的奇迹来防止太阳和恒星在重力作用下跑到一块儿。”   对牛顿来说,宇宙就像一个在创世之初由上帝拧紧了发条的巨大的钟表,从此以后根据他的运动三定律滴答滴答地走动,不再有神的干预。但是,有的时候神也不得不偶尔干预一下,将宇宙再拧一下使它不致崩溃。(换句话说,上帝不得不偶尔干预一下,以防止生活舞台的布景不至崩溃落到演员的头上。)   奥尔贝斯悖论   牛顿知道在任何无限的宇宙中有着更深层次的矛盾,叫做奥尔贝斯(Olbers)悖论,这个悖论是从夜晚天空的背景为什么是黑色产生的。早至约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)时代的天文学家就认识到:如果宇宙是均匀的和无限的,那么不管你向哪看,你都会看到从无数个星星发出的光。凝视夜晚天空的任一点,我们的视线将最终穿过不计其数的星星,接收到无限数量的光线。因此,夜晚的天空应该是一片火海!但事实是,夜晚的天空是黑的,不是白的,几个世纪以来这成了一个微妙的,但是意义深远的宇宙矛盾。   这个悖论像本特利(Bentley)悖论一样,看上去简单,却使很多代的哲学家和天文学家苦恼。本特利(Bentley)悖论和奥尔贝斯(Olbers)悖论都与观察有关,在一个无限的宇宙中,重力和光线可以产生无限多个没有意义的结果。几个世纪以来,人们提出了很多不正确的回答。开普勒(Kepler)被这个悖论困惑得走投无路,只得推测宇宙是有限的,被一个外壳所包围,因此只有有限数量的光线能够到达我们的眼球。   对这个悖论的回答是如此混乱,以至1987年的一项研究表明:70%的天文学教科书都给出不正确的回答。   起初,人们说光线被尘云吸收了,想由此解答奥尔贝斯(Olbers)悖论。1823年海因里希·威廉·奥尔贝斯(Heinrich Wilhelm Olbers)第一次清楚地叙述这个悖论时,他本人就是这样回答的。奥尔贝斯(Olbers)写道:“地球是多么幸运啊,不是天穹每一点的光线都能到达地球!要不然亮度和热度将不可想象,比我们经受的要高90 000倍,只有全能的上帝才能设计出能在这种极端环境条件下生存的生物体。”奥尔贝斯(Olbers)提出:为了地球不沐浴在像太阳光盘那样明亮的背景中,尘云必须吸收大量的热,地球上的生命才能够生存。例如,我们所在的银河星系的火焰中心,在夜晚的天空中本应特别耀眼,但实际上它藏在了尘云的背后。因此当我们遥望银河系中心所在的人马星座(Sagittarius)的方向时,我们看到的不是闪烁的火球,而是一片黑暗。   但是尘云不能真正解释奥尔贝斯(Olbers)悖论。经过一个无限长的时间周期,尘云吸收来自无数星球的光线,最终将和星星表面一样发光。因此,尘云在夜晚的天空应发光。   同样,人们可以假定:星星离得越远就越暗淡。这是对的,但不能回答这个悖论。如果我们观察夜晚天空的一部分,非常遥远的星星的确很暗,但是你看得越远,你看到的星星就越多。在均匀的宇宙中这两者的效果互相抵消,夜晚的天空仍然应该是白的。(这是由于光线的强度随距离的平方减小,星星的数量随距离的平方增加,两者抵消。)   非常奇怪的是,历史上第一个解决这个悖论的人是一位美国的神秘作家埃德加·爱伦·坡(Edgar Allen Poe),他是一位天文学的长期的业余爱好者。就在他临死之前,他在一篇叫做《欧雷卡》(Eureka)的充满哲理的散文诗中发表了他的很多观察。其中有非常精彩的一段话:   如果星星的系列是没有止境的,展现在我们面前的天空的背景应是均匀照明的,像银河系所显示的那样。因为在整个背景中绝不可能找到一个地方没有星星。因此,在这种情况下为什么我们的望远镜在数不清的方向什么也看不见的原因是:不可见的背景距离是如此遥远,以至根本没有光线能到达我们。   他最后说:“到目前为止这个想法太美妙了,还无法证实。”   这是正确回答问题的关键。宇宙不是无限的老。它有起源。到达我们眼球的光线有一个有限的分离点。从最遥远星星来的光线还来不及到达我们。宇宙学家爱德华·哈里斯(Edward Harrison)首先发现爱伦·坡解决了奥尔贝斯(Olbers)悖论。他写道:“当我第一次读到爱伦·坡的诗时,我惊呆了。一个诗人,最多是一位业余科学家,怎么能在140年前就认识到正确的答案,而在我们的学院里却一直讲解着错误的结论?”   1901年,苏格兰的物理学家洛德·开尔文(Lord Kelvin)也发现了正确的答案。他认识到:当你遥望夜晚的天空时,你看到的是它过去的样子,而不是现在的情况。因为光的速度尽管按照地球的标准是非常之快(每秒186 282英里〔每秒300 000千米〕),但仍然是有限的,光从遥远的星球到达地球需要时间。洛德·开尔文(Lord Kelvin)计算得出:要想夜晚天空是白的,宇宙的范围必须扩大到几百万亿光年。但是因为宇宙的年龄没有万亿年,所以夜晚天空一定是黑的。(还有第二个夜晚天空为什么是黑的理由,星星的寿命是有限的,以几十亿年计。)   近来,利用哈勃空间望远镜已经有可能实验验证爱伦·坡解答的正确性。这些强大的望远镜又使我们能够回答甚至是孩子也能提出的问题。最远的星在哪里?在最远的星之外有什么?为了回答这些问题,天文学家为哈勃空间望远镜编制了程序以执行一项历史性的任务:拍摄宇宙最远之处的快照。为了捕捉最深层空间角落的极其微弱的辐射,该望远镜必须完成一项前所未有的任务:在总共几百小时的时间内精确地瞄准猎户星座(Orion)附近天空的同一点,这要求该望远镜在围绕地球运转400圈的时间内要完全对准。此项目是如此之困难,不得不花费4个月的时间才完成。 7.第五节   2004年,全世界的报纸以头版头条新闻发布了一张极有吸引力的照片。这张照片展示从大爆炸之初的混沌中凝缩出来的10 000个幼稚的星系。空间望远镜科学研究所的安东·柯克莫尔(Anton Koekemoer)宣称:“我们可能已经看到创世的终结。”此照片显示离开地球130亿光年的一团暗淡的星系,也就是说光要花费130亿年的时间才能到达地球。因为宇宙本身的年龄只有137亿年,这意味着这些星系是在创世后大约5亿年的时间形成的,这时第一批星星和星系正从大爆炸留下的气体中凝缩出来。该研究所的天文学家马西莫·斯蒂瓦韦里(Massimo Stivavelli)说:“哈勃把我们带到离开大爆炸本身只有一箭之遥。”   但是又有问题产生了:在最远的星系外面有什么呢?当你凝视这张非凡的照片时,很明显在这些星系之间只有黑色。它是一个来自遥远星球光线的一个最终的分离点。然而,这些“黑色”实际上又是微波背景辐射。因此,对夜晚天空为什么是黑色的最终回答是:夜晚天空实际上根本不是黑的。(如果我们的眼睛能够或多或少看到微波辐射,不只是可见光,我们就会看到来自大爆炸的辐射充满夜空。在某种意义上,来自大爆炸的辐射出现在每晚的夜空。如果我们的眼睛能够看到微波,我们就会看到位于最远的星星之外的创世主。)   爱因斯坦的反叛   牛顿定律是如此地成功,以至科学花费了200多年的时间才进入下一个决定性的步骤,开始了阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)的工作。   爱因斯坦开始他的事业时,似乎没有什么可能令他成为这样一次革命的候选人。他1900年毕业于瑞士苏黎世(Zurich)工学院,获得学士学位。毕业后他发现自己没有什么希望被雇佣。他的生涯被他的教授们破坏了,他们不喜欢这个常常旷课、不懂礼貌、过于自信的学生。他的恳求的、压抑的信可以说明他的痛苦程度。他把自己看成是一个失败和他双亲的一个痛苦的经济负担。他在一封令人痛苦的信中承认他甚至想结束自己的生命,他沮丧地写道:“我可怜的父母命运很惨,这么多年来没有一刻快乐过,这像一块沉重的石头压在我的心上……我只是我双亲的负担……也许我死了会更好一些。”   在绝望中,他想到转变职业,加入了保险公司。他甚至担任了教孩子这样的低级的工作,但是由于与老板的争吵被解雇了。当他的女朋友米列娃·马里克(Mileva Maric)意想不到地怀孕之后,他悲痛地认识到,由于他没有财力娶她,他们的孩子生下来将是私生子。(到现在也没有人知道他的私生女利泽劳尔〔Lieseral〕后来怎样了。)当他父亲突然去世时,他感到深深地悲痛,从此留下的感情的伤疤永远也没有完全恢复。他的父亲临死时还在想他的儿子是一个失败。   尽管1901年到1902年大概是爱因斯坦一生中最差的时期,他的同班同学马塞尔·格罗斯曼(Marcel Grossman)通过拉关系,为他在伯尔尼(Bern)的瑞士专利局找到一个可靠的低级职员的工作,挽救了他的生涯。   相对论的矛盾   从表面上看,专利局不大可能成为启动自牛顿以来物理学伟大革命的地方。但是专利局有它的优点。在迅速处理完堆在桌上的专利申请之后,爱因斯坦会靠在座椅的靠背上,回到他童年时的梦想。他年轻的时候读了一本亚伦·伯恩斯坦(Aaron Bernstein)的书,《自然科学的名人》(People’s Book on Natural Science)。他回忆道:“这本书我一口气将它读完。”伯恩斯坦(Bernstein)要读者想象,当电流跑过电报线时你在电流的旁边和它一起跑。爱因斯坦16岁时问自己一个简单的问题:如果你能赶上光线它会是什么样子?爱因斯坦回忆道:“这样一个从矛盾中得出的原理在我16岁时就偶然发现了:如果我以速度c(光在真空中的速度)追赶一束光线,我应当看到这束光线作为空间振荡的电磁场是静止的。然而,不管是根据经验还是根据麦克斯韦(Maxwell)方程,似乎不会有这样的事情发生。”爱因斯坦想:如果你能和光线一起跑,它看起来应是冻结的,像一个不运动的波。然而,以前没有人看到过冻结的光线,因此一定是有什么事情大错特错了。   在19世纪末20世纪初,物理学有两大支柱:牛顿力学理论和重力,以及麦克斯韦(Maxwell)的光的理论,万物都依赖这两个支柱。在19世纪60年代,苏格兰物理学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)证明光是由彼此不断改变的振动的电场和磁场构成的。使爱因斯坦震惊的是,他发现这两个支柱是互相矛盾的,二者之一必须否定。   在麦克斯韦(Maxwell)方程的框架范围内,爱因斯坦找到了困扰他10年的难题的解答。爱因斯坦发现了麦克斯韦(Maxwell)本人忽略的一些地方,麦克斯韦(Maxwell)方程指出无论你试图以多快的速度追赶光线,光线都以固定的速度传播。光速c在所有惯性坐标框架(即匀速运动的框架)中都是相同的。不管你是站着不动、或是坐在火车上、或在飞速掠过的彗星上,你都会看到光线以同样的速度向你驶来。不管你跑得有多快,你绝不会超过光线的速度。   这立刻会产生一堆矛盾。你想象一下一个太空人追赶飞速行进的光线。太空人在他的火箭船中点火起飞,直到他与这束光线并肩前进。对于在地面上观看这个假想追赶的旁观者来说,他会说太空人和这束光线是肩并肩移动的。然而,太空人的说法则完全不同,他说这束光线飞速地离他而去,就好像他的火箭船静止不动一样。   爱因斯坦面临的问题是:同一件事,为什么两个人的说法完全不同呢?按照牛顿的理论,人们总有可能追上光线;而在爱因斯坦的世界中,这是不可能的。他忽然认识到,在物理学最基础的地方有一个基本的缺陷。在1905年的春天,爱因斯坦回忆道:“在我的大脑中刮起了一场暴风雪。”爱因斯坦在一闪念之间找到了答案:时间跳动的速率是不同的,取决于你运动得多快。事实上,你运动得越快,时间进展得越慢。时间不是像牛顿所想的那样是绝对的。根据牛顿,在整个宇宙中时间的节拍是均匀的,因此在地球上过了1秒,在木星和火星上也过了1秒,在整个宇宙中时钟的节拍是绝对同步的。然而,对爱因斯坦来说,在整个宇宙中时钟的节拍是不同的。   爱因斯坦认识到:如果时间的节拍可以依赖你的速度改变[1],那么其他量,如长度、质量和能量也会改变。运动得越快,距离收缩得越多(有时叫做洛伦茨菲茨杰拉德〔Lorentz?FitzGerald〕收缩)。类似地,运动得越快,重量变得越重。(事实上,当你接近光速时,时间将减慢到停止,距离收缩到零,重量变得无限大,看起来荒谬可笑。这就是为什么不能突破光障的原因,光速是宇宙中的速度极限。)   一位诗人是这样描述这个奇怪的空间时间扭曲的:   有一个叫菲斯克(Fisk)的年轻小伙子   他的剑术非常敏捷。   他舞剑的速度是如此之快,   由于菲茨杰拉德(FitzGerald)收缩   他的细长的剑缩成了一个盘。   与牛顿的突破统一了地面上的物理学和天体物理学一样,爱因斯坦统一了空间和时间。他还指出物质和能量也是统一的,因此可以彼此转换。如果一个物体运动越快,它变得越重,这意味着运动的能量转换成了物质。反过来也是对的,物质也可以转换成能量。爱因斯坦计算出物质能转换成多少能量,他得出的计算公式是E=mc2,即一小点质量当它转换成能量时要乘一个巨大的数字(光速的平方)。这样,照亮宇宙的星星的能源的秘密被揭示出来了,它是物质通过这个方程转换成能量的结果。星星的秘密可以从以下简单的陈述中得出:在所有惯性框架内光速是相同的。   和他之前的牛顿一样,爱因斯坦改变了我们生活舞台的世界观。在牛顿的世界中,所有的演员都精确地知道现在是什么时间和距离怎样测量。时间的节拍和舞台的尺度绝不会改变。但是相对论给我们一种奇异的方式来理解空间和时间。在爱因斯坦的宇宙中,所有的演员都有自己的手表,显示的时间不同。这意味着不可能同步舞台上所有的表。规定在中午排练对不同的演员意味着不同的时间。运动越快,手表的节拍越慢,演员变得越重越胖。   经过了好多年,爱因斯坦的见识才被科学界的大部分人所承认。但是爱因斯坦没有停步,他想把他的新的相对论应用到重力上。爱因斯坦认识到这会是多么困难,他将挑战他那个时代最成功的理论。量子论的奠基人马克斯·普朗克(Max Planck)提醒他:“作为一个老朋友,我必须再次劝告你,首先你不会成功,即便你成功了也没有人会相信你。”   爱因斯坦认识到:他的新的相对论违背了牛顿的重力理论。按照牛顿,重力在一瞬间传遍整个宇宙。但是这提出了一个甚至孩子有时也会问的问题:“如果太阳消失会发生什么?”对牛顿来说,整个宇宙会同时在瞬间看到太阳消失。但是根据狭义相对论,这是不可能的,因为星星的消失是受光速限制的。根据相对论,太阳忽然消失应会发出球面重力冲击波,以光的速度向外传播。在冲击波的外面,观察者会说太阳还在发光,因为重力还来不及到达他们。但是在冲击波之内,观察者会说太阳消失了。为了解决这个问题,爱因斯坦引进了面貌全非的空间和时间描绘。   弯曲空间的“力”   牛顿把空间和时间看做一个巨大的、空的舞台。在这个舞台上,一切事件按照他的运动定律发生。这个舞台充满奇迹和神秘,但基本上是惰性的和静止的,是一个被动的自然界活动的见证人。然而,爱因斯坦把这个想法掉了一个过儿。对爱因斯坦来说,舞台本身也成了生活的重要部分。在爱因斯坦的世界中,空间和时间不是牛顿所假定的静止的舞台,而是动态的,以奇怪的方式弯曲和曲线的。假定生活的舞台用一个蹦床来代替,演员在他的重量作用下会慢慢沉下去。在这样一个舞台上,我们看到舞台变得和演员一样重要。   想象一个放在床上的保龄球在床垫上慢慢沉下去。现在沿床垫的扭曲面弹一个弹子球。弹子球将沿围绕保龄球的曲线路径行进。对牛顿来说,从远距离观察弹子球绕保龄球运动的人可能会得出结论:保龄球作用在弹子球上有一个神秘的“力”。信仰牛顿力学的人可以说:保龄球对弹子球施加一个瞬间的“拉力”,迫使弹子球向心运动。   对相对论者来说,他可以从近距离观察床上弹子球的运动。显然根本没有力作用。只有床的弯曲迫使弹子球沿曲线运动。对相对论者来说,这里没有“拉力”,只有曲线床作用在弹子球上的“推力”。用地球代替弹子球,太阳代替保龄球,真空的空间时间代替床,我们看到地球绕太阳运动不是因为重力的拉力,而是因为太阳使地球周围的空间弯曲,产生推力迫使地球绕太阳运动。 8.第六节   这使爱因斯坦相信重力更像一块布,而不是在瞬间作用在整个宇宙中的看不见的力。如果人们快速抖动这块布,就会在它的表面上形成以有限速度传播的波。这就可以解决太阳消失的矛盾。如果重力是时空结构弯曲所产生的副产品,那么太阳的消失可以和从床上突然拿起保龄球相比。当床弹回到它原来的形状时,在床单上形成以有限速度传播的波。这样,通过将重力化简为空间和时间的弯曲,爱因斯坦将重力和相对论统一起来。   想象一个蚂蚁试图走过一张褶皱的纸片。当蚂蚁试图走过有褶皱的地形时,它将像一位喝醉酒的水手,左右摇晃。蚂蚁可能会抗议说,它没有喝醉,而是有一个神秘的力拽着它,一会儿把它拉向左边,一会儿又拉向右边。对蚂蚁来说,真空的空间充满了神秘的力,使它不能沿直线路径行走。然而,从近距离看蚂蚁,我们看到根本没有力在拉它,是褶皱纸片的褶皱在推它。作用在蚂蚁上的力是空间本身弯曲引起的幻觉。“拉力”实际上是它在纸的褶皱上行走时产生的“推力”。换句话说,不是重力在拉,而是空间在推。   1915年,爱因斯坦最终完成他所谓的广义相对论,从此广义相对论成为所有宇宙论的基石。在这个令人吃惊的新的描述中,重力不是充满宇宙的独立的力,而是空间时间这块布弯曲的表观效果。他的理论是如此地强大,以至他可以把它凝集在大约1英寸(2?54厘米)长的方程式里。在这个灿烂的新理论中,空间和时间弯曲的量由它所包含的物质和能量的量决定。想象往一个池塘扔一块石头,产生一系列发源于冲击点的波纹。石头越大,池塘表面的弯曲越大。类似地,星星越大,围绕星星的空间时间的弯曲也越大。   宇宙学的诞生   爱因斯坦试图用这个图片作为一个整体来描述宇宙。他不知道他不得不面对几个世纪以前本特利(Bentley)提出的问题。20世纪20年代的最好的天文学数据说明宇宙是均匀的和静态的。因此,爱因斯坦的出发点是假定宇宙均匀地充满了尘埃和星星。用一个模型打比方,宇宙好比一个大气球或气泡。我们住在气泡的表皮上,我们所看到的围绕我们的星星和星系可以比做涂在气球表面上的斑点。   使他奇怪的是,每当他试图解他的方程时,他发现宇宙变成动态的。爱因斯坦面对200多年前本特利(Bentley)提出的同一个问题。因为重力总是吸引的,不是排斥的,一个有限集合的星星将最终聚集到一起,形成大坍缩。然而,这与20世纪早年流行的宇宙是均匀的和静态的看法相矛盾。   作为像牛顿这样的革命者,他不能相信宇宙会在运动。像牛顿和很多其他人一样,爱因斯坦相信静态的宇宙。1917年,爱因斯坦在他的方程式中被迫引进一个新名词,“虚构系数”;在他的理论中引进一个将星星推开的新的力,“反重力”。爱因斯坦把它叫做“宇宙常数”,一个似乎是补充爱因斯坦理论的丑小鸭。然后,爱因斯坦专横地用这个反重力恰好抵消重力的吸引,产生一个静态的宇宙。换句话说,由于重力所产生的宇宙向内收缩和暗能量产生的向外的力相互抵消,宇宙成为静态的。(在70年间,这个“反重力”被认为有些像一个孤儿而没有人承认,直到最近几年有了新的发现情况才有所改变。)   1917年,荷兰物理学家威廉·德·西特尔(Willem de Sitter)给出爱因斯坦理论的另一个解答。在他的解答中,宇宙是无限的,但是完全没有物质。事实上宇宙仅由真空中所包含的能量,即宇宙常数构成。这个纯粹的反重力足以驱动宇宙快速地、以指数规律膨胀。即便没有物质,这个暗能量也能创造一个膨胀的宇宙。   物理学家现在面临进退两难的局面。爱因斯坦的宇宙有物质,但没有运动。德·西特尔(de Sitter)的宇宙有运动,但没有物质。在爱因斯坦的宇宙中,宇宙常数是必不可少的,它抵消重力的吸引创造一个静态的宇宙。在德·西特尔(de Sitter)的宇宙中,只要有宇宙常数就足以创造一个膨胀的宇宙。   最后,在1919年,那时欧洲正试图从第一次世界大战的废墟中走出来,有两队天文学家被派到世界各地检测爱因斯坦的新理论。爱因斯坦早就提出太阳所产生的空间时间弯曲足以使通过它附近的光线弯曲。光线应该以精确的可计算的方式围绕太阳弯曲,就像镜片使光线弯曲一样。但是因为太阳光线的亮度遮盖了白天的任何星星,科学家不得不等待日食进行精确的测量。   图3在1919年,两队测试组证实爱因斯坦预计从遥远星球来的光线通过太阳附近时会弯曲。这样,在太阳出现的时候,星星的位置看起来要偏离它的正常位置。这是因为太阳约束了它周围的空间时间。因此不是重力在“拉”,而是空间在“推”。   英国天文学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)带领的一队航行到西非海岸几内亚湾的普林西比岛,记录在下一个日食期间光线绕太阳的弯曲。安德鲁·克罗姆林(Andrew Crommelin)带领的另一队航行到巴西北部的索布拉尔(Sobral)。他们得到的数据说明光线的平均偏离为1?79弧秒(1″≈〔1/3 600〕°),证实了爱因斯坦预计的1?74弧秒(在误差范围内)。换句话说,光线确实在太阳附近弯曲了。爱丁顿后来声称验证爱因斯坦的理论是他一生中最伟大的时刻。   1919年11月6日,在伦敦召开了皇家学会和皇家天文学会的联合会议。皇家学会主席和诺贝尔奖获得者J?J?汤普森(J?J?Thompson)庄严地宣告:“这是人类思想史中最伟大的成就之一。它不是发现了一个孤岛,而是发现了整个新科学思想的大陆。它是自牛顿阐明他的原理以来与地心引力相关的最伟大的发现。”   (根据传说,后来一位记者问爱丁顿:“有谣传说整个世界只有三个人懂得爱因斯坦的理论。你必定是其中之一。”爱丁顿默默站着没有说话。于是这位记者说:“别谦虚了,爱丁顿先生。”爱丁顿耸耸肩膀说:“根本不是,我是在想谁可能是第三个人。”)   第二天,伦敦《时报》以显眼的大字标题登载道:“科学革命——宇宙新理论——牛顿的理论被推翻”。这个标题标志着一个重要时刻,它标志着爱因斯坦成为世界知名的人物,成为一位从星星来的使者。   此宣告是如此之伟大,爱因斯坦违背牛顿是如此之激进,于是引起了对抗性的反应,一些杰出的物理学家和天文学家公开指责这个理论。在哥伦比亚大学,查理·兰·普尔(Charles Lane Poor),一位天体力学教授领导了对相对论的批评,他说:“我感到我好像在和艾丽丝(Alice)一起漫游奇境,又好像在和麦德·哈特(Mad Hatter)一起喝茶。”   为什么相对论违背我们的常识,这不是因为相对论是错的,而是因为我们的常识不代表真实。我们是宇宙的怪儿。我们居住在宇宙中的一个不寻常的庄园里,在这里温度、密度和速度都很适中。然而,在“真正的宇宙”里,在星星的中心的温度可能是极其酷热,在外层空间又可以冷得使人麻木,亚原子粒子以接近于光速有规律地穿过太空。换句话说,我们的常识是在宇宙非常不寻常的地球的环境中孕育出来的,因此我们的常识不能领会真正的宇宙是不奇怪的。问题不在于相对论,而在于我们以为我们的常识代表真实。   宇宙的未来   尽管爱因斯坦的理论成功地解释了天文现象,如光线绕太阳的弯曲和水星轨道的轻微摆动,但它的宇宙学预测仍然是模糊不清的。俄罗斯的物理学家亚历山大·弗里德曼(Aleksandr Friendmann)很好地澄清了问题,他发现了爱因斯坦方程的最全面和最真实的解答。一直到今天,在广义相对论的每一个研究生教程都还在讲解这些内容。(弗里德曼是在1922年发现这些解答的,但他死于1925年,所以他的工作大部分被遗忘了,多年后才又被发现。)   通常,爱因斯坦理论包括一系列极其困难的方程,要用计算机才能解。然而,弗里德曼假定宇宙是动态的,并作了两个被称为宇宙原则的简化假定:宇宙是各向同性的(即从给定点无论向哪个方向看都是相同的),和宇宙是均匀的(即在宇宙中无论你走到哪儿都是均匀的)。   在这两个简化假定之下,这些方程被解出来了。(事实上,爱因斯坦和西特尔的解都是弗里德曼通解的特解。)最显著的是弗里德曼的解只取决于三个参数:   1.H,宇宙膨胀的速率。(今天,这个参数叫做哈勃常数〔Hubble’s constant〕,以实际测量宇宙膨胀的天文学家命名。)   2.Omega(奥米伽值,Ω),宇宙物质的平均密度。   3.Lambda(拉姆达值,λ),与真空的空间有关的能量,或暗能量。   很多宇宙学家花费毕生精力试图确定这三个参数的精确数值。这三个常数之间的微妙关系确定了整个宇宙将来的演化。例如,因为重力吸引,宇宙密度奥米伽值(Omega)起到刹车的作用以减慢宇宙膨胀,逆转大爆炸膨胀速率的某些影响。想象将一块石块扔向天空。通常,重力很强,足以逆转石块的运动方向,使它跌回到地面。然而,如果将石块扔出的速度特别快,它就能逃出地球的重力,永远遨游到外层空间。像这块石块一样,宇宙最初因为大爆炸而膨胀,但是物质,或奥米伽值,其作用类似刹车,减慢宇宙的膨胀,就好像地球重力对石块的刹车作用一样。   我们暂且假定与真空的空间有关的能量拉姆达值(Lambda)等于零。让宇宙密度奥米伽值被宇宙临界密度除。(宇宙的临界密度大约为每立方米10个氢原子,相当于平均在3个篮球大的体积里发现1个氢原子,可想宇宙有多么真空。)   如果奥米伽值(Omega)小于1,科学家得出结论:宇宙中没有足够的物质逆转大爆炸产生的原始膨胀。(好比将石块扔到空中,如果地球的质量不够大,石块将最终离开地球。)结果宇宙将永远膨胀,陷入大冻结状态,直到温度接近绝对零度。(这个原理和电冰箱或空调制冷一样,当气体膨胀时变冷。比如,在你的空调中,在管中循环的气体膨胀将使管和房间冷却。)[2]   如果奥米伽值大于1,宇宙物质充分,宇宙重力最终将逆转宇宙膨胀。结果,宇宙膨胀将停止,然后收缩。(好比扔向天空的石块,如果地球的质量太大,石块将最终达到一个最大高度,然后跌落到地面。)当星星和星系跑到一起时温度开始上升。(给自行车胎打过气的人都知道气体压缩产生热。压缩空气所做的机械功转化成热能。同样,宇宙压缩将重力能转化成热能。)最终,温度将变得如此之高,一切生命都将灭绝,因为宇宙陷入了一片火海。(天文学家肯·克罗斯威尔〔Ken Croswell〕把这个过程说成是“从创世到火葬”。)   图4宇宙的演变有三种可能的历史。如果奥米伽值小于1(和拉姆达值是0),宇宙将永远膨胀,形成大冻结。如果奥米伽值大于1,宇宙将收缩,形成一片火海。如果奥米伽值等于1,宇宙将永远膨胀。(WMAP卫星数据显示奥米伽值+拉姆达值等于1,这意味着宇宙是平的。这和膨胀理论是一致的)。 9.第七节   第三种可能是奥米伽值精确地停留在1。换句话说,宇宙密度等于临界密度。在这种情况下,宇宙盘旋在两个极端之间,但仍将永远膨胀。(我们将看到,膨胀的图片支持这种情景。)   最后,有这种可能,宇宙在变成一片火海之后又重新出现新的大爆炸。这个理论叫做振荡宇宙理论。   弗里德曼指出每一种情景又确定了空间-时间的曲率。如果奥米伽值小于1,宇宙将永远膨胀。他指出宇宙不仅时间是无限的,空间也是无限的。宇宙被说成是“开放”的,即空间和时间都是无限的。当他计算这个宇宙的曲率时他发现是负的。(好像一个马鞍或喇叭的表面。如果一个小虫停留在这个表面上,它会发现平行线决不相交,三角形内角和小于180度。)   如果奥米伽值大于1,宇宙将最终收缩形成一片火海。时间和空间是有限的。弗里德曼发现这个宇宙的曲率是正的,像一个球面。最后,如果奥米伽值等于1,则空间是平的,时间和空间是无界的。   图5如果奥米伽值小于1(和拉姆达值是0),宇宙是开放的,曲率为负,像一个马鞍面;平行线决不   相交,三角形内角和小于180度。   图6如果奥米伽值大于1,宇宙将封闭,曲率为正,像一个球面;平行线总会相交,三角形内角和大于180度。   弗里德曼不仅提供了了解爱因斯坦宇宙方程的第一个综合处理的方法,他还给出有关世界末日,即宇宙最终命运的最现实的推测。宇宙要么死于大冻结,要么在一片火海中火葬,要么永远振荡。答案取决于关键参数:宇宙的密度和真空的能量。   但是弗里德曼的描述留下了缺陷。如果宇宙是膨胀的,这意味着它曾经有开始。爱因斯坦的理论没有涉及这个开始的时刻。大爆炸创世开始的那个时刻被忽略了。后来有三位科学家最终给了我们有关大爆炸的最引人注目的描述。   第3章大爆炸   宇宙不仅比我们猜想的要奇怪,它还比我们能够猜想的要奇怪得多。   ——J?B?S?藿尔丹(J?B?S?Haldane)   人类在创世故事中所要寻找的是展现在我们面前的超然的宇宙是怎么产生的,在宇宙间我们自己又是怎样形成的。这就是我们想知道的。这就是我们所要寻求的。   ——约瑟夫·坎贝尔(Joseph Campbell)   1995年3月6日《时报》杂志的封面刊登了大螺旋星系M100的照片,并声称:“宇宙学处在混沌中。”宇宙学陷入了泥潭,因为从哈勃空间望远镜得到的最新数据似乎说明:宇宙比它最老的星还要年轻,在科学上这是不可能的。数据表明宇宙的年龄在80亿到120亿年之间,而有人相信最老的星的年龄为140亿年。亚利桑那大学的克里斯多佛·英庇(Christopher Impey)嘲弄地说:“你不可能比你妈妈还老。”   但是一旦你看过这张精美的照片后,你就会认识到大爆炸的理论是完全有根据的。反驳大爆炸的证据只是根据对单个星系M100的观测,由此就得出结论在科学上是不可靠的。正如文章所承认的,问题是“驱动恒星飞船通过的瞭望孔太大了”,根据哈勃空间望远镜的粗略数据所计算的宇宙年龄的精度不会超过10%~20%。   我的看法是,大爆炸理论不是根据思索,而是根据几百个从不同来源得出的数据,这些数据会聚到一起,全都支持这个单一的、自圆其说的理论。(在科学上,不是所有产生的理论都是同等的。尽管任何人都可以不受限制地提出他自己的有关宇宙起源的观点,但是要求它能够解释我们收集的与大爆炸理论一致的几百个数据。)   大爆炸理论的三个重要“证据”是根据三位传奇科学家的工作得出的,他们在各自的领域里都是领军人物,他们是:埃德温·哈勃、乔治·伽莫夫和弗雷德·霍伊尔。   埃德温·哈勃,贵族天文学家   当爱因斯坦奠定宇宙学的理论基础时,现代观察宇宙学几乎是由现代天文学最伟大的人物一手创造的,他是埃德温·哈勃,20世纪最重要的天文学家。   哈勃1889年生于密苏里州马什菲尔德(Marshfield)偏僻的森林地带。他是一个谦虚的有着远大志愿的乡村小孩。他的父亲是一位律师和保险代理人,要他学法律。然而,哈勃被儒勒·凡尔纳的书迷住了,被星星迷惑了。他狼吞虎咽地阅读科幻经典,如《海底两万里》(Twenty Thousand Leagues Under the Sea)和《从地球到月亮》(From the Earth to the Moon)。他也是一名熟练的拳击手,他的教练要他成为职业拳击手挑战世界重量级拳王杰克·约翰逊(Jack Johnson)。   他获得声望很高的罗德(Rhode)奖学金到牛津大学学法律。在这里他学会了英国上流社会的生活方式。(他的举止开始像一位牛津先生,穿斜纹软呢服、抽烟斗、说话时带很重的英国口音、谈论他的因决斗留下的伤疤,据谣传这个伤疤是他自己造成的。)   然而,哈勃是不愉快的。真正吸引他的不是民事侵权行为和诉讼,抓住他的想象的是从童年就开始的对星星的着迷。他勇敢地转换了学历,前往芝加哥和威尔逊山天文台,它有当时世界上最大的望远镜,镜面直径100英寸(2?54米)。由于他开始学习天文学太晚,他不得不抓紧努力。为了弥补失去的时间,哈勃迅速地从回答天文学中最深远的、一直没有解答的问题开始。   20世纪20年代,大学是一个舒适的地方。人们都认为整个宇宙仅由银河系构成,它的细长的模糊的光像泼出的牛奶划过夜晚的天空。(事实上,银河这个词就是从希腊语“牛奶”来的。)1920年在哈佛大学天文学家哈洛·沙普莱(Harlow Shapley)和利克(Lick)天文台的赫伯·柯蒂斯(Heber Curtis)之间爆发了一场著名的“大争论”,题目是“宇宙的形状”,涉及银河系的大小和宇宙问题。沙普莱(Shapley)认为银河系构成整个可见宇宙。柯蒂斯(Curtis)认为在银河系之外有“螺旋星系”,看上去虽然奇怪,但是确实有一片美丽的成卷的螺旋薄雾。(早在18世纪,哲学家伊曼纽尔·康德〔Immanuel Kant〕就推测这些螺旋薄雾是“宇宙岛”。)   这个争论引起哈勃的极大兴趣。关键问题是:确定到星星的距离是天文学众多任务中最困难的一个。一颗很亮但距离很远的星看起来和一颗很暗但距离很近的星一样亮。这个混乱是天文学中许多争执和辩论之源。哈勃需要一根“标准的烛光”,一个在宇宙任何地方都发出同样光量的客体来解决这个问题。(实际上,一直到今天,宇宙学家的大部分努力在于试图找到和标定这样一个标准的烛光。)如果人们有了在宇宙各处以同样强度的均匀燃烧的标准蜡烛,那么一颗星星离开地球的距离为原来的2倍,它的亮度就会比原来暗4倍。   一天晚上,哈勃分析螺旋星系仙女座(Andromeda)的照片,他忽然发现自己“找到了答案”。他在仙女座(Andromeda)星系中发现一颗变星,叫做造父变星(Cepheid),亨丽埃塔·列维特(Henrietta Levitt)曾对它进行了仔细的分类。已经知道,这颗星随着时间规则地变亮和变暗,一个完整周期的时间与它的亮度有关。星星越亮,脉动的周期越长。因此只要测量周期的长度,就可以标定它的亮度,从而确定它的距离。哈勃发现它的周期是31?4天,使他惊奇的是,转换成距离后为100万光年,远远超出银河系之外。(银河系的范围只有10万光年。后来的计算表明哈勃实际低估了到仙女座〔Andromeda〕的距离,实际距离接近200万光年之遥。)   当他对其他螺旋星系进行类似观测时,他发现它们也远远超出银河系范围。换句话说,对他来说这些螺旋星系是一个完全有自身头衔的宇宙岛。银河系只是太空星系中的一个星系。   宇宙的尺寸一下子变得非常之大。宇宙突然从单一的星系,成为住有几百万星系,或许几十亿姐妹星系的地方。宇宙从只有10万光年之遥,突然拥抱了几百万星系,范围有几十亿光年之遥。   这一个发现就足以保证哈勃在天文学的殿堂上占有一席之地。但是哈勃超越了这一发现。哈勃不仅决心发现到星系的距离,他还想计算这些星系移动的速度。   多普勒效应和膨胀的宇宙   哈勃知道计算远处物体速度的最简单的方法是分析它们发出的声音或光线的变化,或者叫做多普勒效应(Doppler effect)。汽车在高速公路上行驶时发出声音。警察利用多普勒效应计算汽车的速度。警察将一束激光打在汽车上,激光束返回到警察的汽车上。分析激光频率的移动就可以计算这辆汽车的速度。   例如,一颗星星向你靠近,它发出的光将像手风琴一样压缩。结果它的波长变短。一颗黄色的星看上去有些发蓝(因为蓝光比黄光波长短)。同样,如果一颗星星离你而去,它的光波将伸展,波长变长,黄色的光看上去有些发红。星星的速度越快,变化就越大。因此,如果知道光线频率的移动,就能确定它的速度。   1912年,天文学家维斯托·斯莱弗(Vesto Slipher)发现这些星系以极大的速度离地球而去。不仅宇宙比原来想的要大得多,而且还以极大的速度在膨胀。除去一些小的波动,他发现这些星系呈现红色偏移,而不是蓝色偏移,这是由星系离我们而去引起的。斯莱弗的发现说明宇宙的确是动态的,不是像牛顿和爱因斯坦假定的静态的。   在所有的世纪以来,科学家研究了本特利(Bentley)和奥尔贝斯(Olbers)的悖论,但没有一个人认真考虑过宇宙膨胀的可能性。1928年,哈勃作了一次重要的旅行,去荷兰会见威廉·德·西特尔(Willem de Sitter)。吸引哈勃的是,西特尔(Sitter)预计星星离得越远,它应当移动得越快。想象一个膨胀的气球在它的表面标上星系。当气球膨胀时,彼此靠近的星系将缓慢地分开。但是在气球上离得较远的星系分开得更快。   德·西特尔(de Sitter)催促哈勃在他的数据中寻找这个效应,这个效应可以通过分析星系的红光偏移来证实。星系的红光偏移越大,它离开得越快,因此离得也越远。(根据爱因斯坦的理论,星系的红光偏移从技术上讲不是由星系飞速地离开地球而去引起的,而是由星系与地球之间的空间膨胀引起的。红色偏移的起因是:从遥远星系发出的光被空间的膨胀伸展或加长了,因此看上去变红。)   哈勃定律   哈勃回到加利福尼亚后,他听从西特尔(Sitter)的建议开始寻找这个效应的证据。他分析了24个星系,发现星系越远离开地球它的速度越快,正如爱因斯坦方程预计的那样。距离除以速度之比大约为一个常数。这个常数很快被叫做哈勃常数,或H。这个常数大概是宇宙学中最重要的常数,因为哈勃常数(Hubble’s constant)告诉我们宇宙膨胀的速率。   科学家在想,如果宇宙在膨胀,那么也许它也有一个开始。事实上,哈勃常数的倒数给出宇宙年龄的粗略估计。想象一个记录爆炸的录像带。在录像带中我们看到爆炸现场留下的残骸,并能计算爆炸的速度。但是这也意味着我们可以倒退磁带,直到所有残骸集中到一个点。因为我们知道爆炸的速度,我们可以反过来工作,计算爆炸发生的时间。 10.第八节   (哈勃的原始估计将宇宙的年龄确定为大约18亿年,这使几代宇宙学家感到头疼,因为它比公认的地球和星星的年龄年轻。后来,天文学家认识到是尘云使从仙女座〔Andromeda〕的造父变星〔Cepheid〕来的光线变暗,造成哈勃常数计算不正确。事实上,在过去70年间,有关哈勃常数精确值的“哈勃之战”一直在进行。最权威的数字今天从WMAP卫星得出。)   1931年,爱因斯坦扬扬得意地访问了威尔逊山天文台,第一次会见了哈勃。爱因斯坦认识到宇宙的确在膨胀,他将宇宙常数称为他的“最大的失误”。(然而,正如我们在后面章节讨论WMAP卫星数据时将看到的,即使是爱因斯坦的一个小错也足以动摇宇宙学的基础。)当爱因斯坦的夫人在巨大的天文台周围炫耀自己时,有人告诉她,这个巨大的望远镜正在确定宇宙的最终形状,爱因斯坦夫人不屑一顾地说:“我丈夫在一个旧信封的背面已经确定了宇宙的形状。”   大爆炸   一位名叫乔治·勒迈特尔(Georges Lema?tre)的比利时牧师学习了爱因斯坦的理论后,被爱因斯坦理论逻辑上会导致宇宙膨胀,因此宇宙有一个开始的想法迷住了。因为气体压缩时会变热,他认识到宇宙在开始时一定是非常的热。在1927年,他说:宇宙一定是起始于一个温度和密度都不可想象的“超原子”,它突然向外爆炸产生了哈勃的膨胀宇宙。他写道:“世界的演化可以与刚刚放完的烟火相比:留下少许红丝、灰尘和烟雾。我们站在已冷却的灰烬上看着太阳在慢慢衰退,我们设法回想已消失的原始世界的光辉。”   (第一个提出在创世之初超原子想法的人也是埃德加·爱伦·坡〔Edgar Allen Poe〕。他说因为一种物质吸引其他形式的物质,所以在创世之初一定有宇宙原子浓缩发生。)   也许勒迈特尔(Lema?tre)愿意参加物理学会议,纠缠其他科学家要他们接受他的想法。也许这些科学家会心情愉快地听他讲话,但随后将默默地从心中摒弃他的想法。亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)是他那个时代的最重要的物理学家,他说:“我作为一位科学家,我完全不能相信目前万物的次序是从大爆炸开始的……大自然目前的状况和次序是突然开始的想法是我不能接受的。”   但是,多年之后,他不再固执地坚持他的看法。一位科学家要想成为大爆炸理论的最重要的代言人和推广者,就必须最终提供该理论的最令人信服的证据。   乔治·伽莫夫,宇宙小丑   尽管哈勃是一位宇宙学的老于世故的大科学家,然而还有另一位传奇式人物乔治·伽莫夫(George Gamow)继续了他的工作。伽莫夫在很多方面与哈勃相反:一个爱讲笑话的人、一位漫画家、以恶作剧著称和20本有关科学图书的作者,很多书是为年轻的成年人写的。他的有趣的、见识广博的、有关物理和宇宙的书孕育了几代科学家,包括我在内。在相对论和量子论使科学和社会发生变革时,他的书独树一帜:这些书是十几岁的孩子能够得到的可靠的有关尖端科学的书。   缺乏思想,只满足于处理成堆数据的科学家为数不多,但伽莫夫是他那个时代创造性的天才,一位博学多才能迅速迸发出思想的火花,能改变核物理、宇宙学,甚至DNA研究进程的人。   詹姆士·沃森(James Watson)的自传的题目叫做“基因、伽莫夫和女孩”大概不是偶然的。沃森(Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)一起揭示了DNA分子的秘密。正如他的同事爱德华·特勒(Edward Teller)回忆的:“伽莫夫的理论百分之九十是错的,他也容易承认它们是错的。但他并不在意。他是那些不为他的任何发明而感到特别骄傲的人之一。他会抛出他的最新思想,然后把它当成一个笑话。”但是剩下的百分之十的他的思想则会改变整个科学的面貌。   伽莫夫1904年生于俄罗斯的敖德萨(Odessa),那时俄罗斯处在早期的社会剧变中。他回忆道:“当敖德萨(Odessa)被某个敌人军舰轰炸时,当希腊、法国或英国远征军插上刺刀沿城市主要街道进攻传统的白色、红色甚或绿色俄罗斯军队时,当不同颜色的俄罗斯军队互相残杀的时候,学校常常停课。”   有一次他去教堂,礼拜后偷偷拿回家一些教堂的面包。他在显微镜下看,他看不到代表耶稣基督肉体的教堂面包和普通的面包有什么区别。他说:“我想,是这个实验使我后来成为科学家。”这一次去教堂成了他早期生活的转折点。   他就读于列宁格勒大学,在物理学家亚历山大·弗里德曼指导下学习。后来,在哥本哈根大学他遇见了很多物理学的巨人,如尼尔斯·玻尔。(1932年,伽莫夫和他的妻子试图乘从克里米亚到土耳其的木筏逃离苏联,但没有成功。后来,他在布鲁塞尔参加物理学会议,成功地逃离。)   伽莫夫以给他的朋友发出五行打油诗著称。大多数是不刊印的,但是有一篇五行打油诗抓住了宇宙学家在面对巨大的天文数字和无限的星星时所感到的忧虑:   有一位从特里尼蒂(Trinity)来的年轻小伙子   他取无穷大的平方根   但位数之大   使他害怕;   他丢下数学去从事神学。   20世纪20年代,他在俄罗斯解决了为什么可能发生放射性衰变的秘密,从而首次获得成功。由于居里夫人和其他人的工作,科学家知道铀原子是不稳定的,以阿尔法射线(氦原子的核子)的形式发出辐射。但是根据牛顿力学,将核子聚在一起的神秘的核力应该是阻止这种泄露的障碍。那是怎么发生的呢?   伽莫夫,还有R?W?格尼(R?W?Gurney)和E?U?康登(E?U?Condon)认识到放射性衰变是可能的,因为量子理论的测不准原理意味着绝不能精确地知道一个粒子的精确位置和速度,因此有微小的可能性,这些粒子会穿过“隧道”、跨过障碍。(今天,这个隧道思想是所有物理学的中心,用来解释电子设备、黑洞和大爆炸本身的性质,宇宙本身也许是通过隧道产生的。)   通过类比,伽莫夫想象一个囚犯被囚禁在巨大的监狱墙壁的包围之中。按常理,在经典的牛顿的世界里逃跑是没有可能的。但是在量子世界的奇怪的世界里,你不能精确地知道他的位置和速度。如果囚犯不停地撞墙,你可以计算出有一天他会穿过墙壁,直接违背了常识和牛顿力学。计算得出囚犯有跑到监狱墙壁之外的一个有限的可能性,你有可能在监狱大门之外发现他。对于囚犯这样的大物体,你等待的时间比宇宙的寿命还要长,奇迹才能发生。但是对于阿尔法粒子和亚原子粒子,这种情况就会经常发生,因为这些粒子以巨大的能量反复地冲击核子的墙壁。很多人感到:应该给这个极其重要的工作发诺贝尔奖。   20世纪40年代,伽莫夫的兴趣从相对论转向宇宙学,他把它看成是富有的未被发现的乡村。在那个时候,人们所知道的有关宇宙的一切是:天空是黑的,宇宙在膨胀。伽莫夫被一个单一的想法所指引:找到任何证据或“化石”证明几十亿年前发生了大爆炸。这是一个非常棘手的问题,因为宇宙学在真正的意义上不是一门“实验科学”。人们不可能对大爆炸进行任何实验。宇宙学更像一个侦探故事,一门观察科学,你在犯罪现场寻找“蛛丝马迹”或证据,而不是一门能够进行精确试验的实验科学。   宇宙的核厨房   伽莫夫对科学的第二个伟大贡献,是他发现了产生我们在宇宙中看到的最轻元素的核反应。他喜欢把它叫做“史前的宇宙厨房”,原来宇宙的所有元素都是在大爆炸的高温下烹饪出来的。今天,这个过程叫做“核合成”,即计算宇宙中元素的相对富裕程度。他的想法是:有一个完整的链,从氢原子开始,然后只要不断向氢原子加入更多的粒子,就能产生链中的其他元素。他相信:整个门捷列夫周期表中的化学元素都能从大爆炸的高温中创造出来。   伽莫夫和他的学生分析,在创世之初,宇宙是一个非常高温的中子和核子的集合,然后大概熔合发生了,氢原子熔合在一起形成氦原子。正如一枚原子弹或一颗星星,温度是如此之高,结果氢原子的中子互相碰撞直至熔合,产生氦核。然后氢与氦发生碰撞,按照同样的过程产生下一组元素,包括锂和铍。伽莫夫认为,将更多更多的亚原子粒子加入到核中可以产生更重的元素。换句话说,所有构成可见宇宙的100多种元素都可以在原始火球的高温中烹调出来。   按照通常的方式,伽莫夫制订这个雄心勃勃的计划的总体框架,让他的博士生拉尔夫·阿尔法(Ralph Alpher)补充细节。当这篇文章完成时,他禁不住开了一个玩笑。他未经物理学家汉斯·贝蒂(Hans Bethe)的许可,就把他(贝蒂)的名字写上,于是这篇文章就成了著名的“阿尔法贝塔伽马”论文(alpha?beta?gamma paper)。   伽莫夫发现的是,大爆炸的温度的确很高,足以产生氦,它构成宇宙质量的25%,数量巨大。反过来工作,我们看到今天很多的星星和星系是由大约75%的氢、25%的氦和少量微量元素构成的,这可以作为大爆炸的一个“证据”。(按照普林斯顿大学的天文学家大卫·施佩格尔〔David Spergel〕的说法:“每当你买一个气球,你就得到大爆炸头几分钟产生的原子。”)   然而,伽莫夫通过计算也发现了问题。他的理论对非常轻的元素工作很好。但是,有5个和8个核子与中子的元素极不稳定,因此不能作为“桥梁”产生有更多中子和核子的元素。因为我们的宇宙是由重元素构成的,它们的中子和核子数比5和8要多得多,这就成了一个宇宙之谜。伽莫夫不能将他的理论扩大到超出5个粒子和8个粒子的范围成了一个多年来的棘手的问题,这就注定了他的宇宙中的所有元素都是在大爆炸时产生的说法不能成立。   微波背景辐射   在同一时间,另外一个想法吸引了他。如果大爆炸的温度是难以置信的高,也许今天它辐射的热仍在宇宙中回旋。如果是这样,它就给出大爆炸本身的“化石记录”。也许大爆炸是如此之巨大,以至它的余震仍然以均匀的放射性烟雾充满宇宙。   伽莫夫在1946年提出一个假定:大爆炸有一个超热的中子核。这是一个合理的假定,因为除了电子、质子和中子以外,关于亚原子粒子我们知道的很少。如果他能估计这个中子球的温度,他就能计算它发出的辐射的量和性质。两年后,伽莫夫指出这个超热核心发出的辐射的作用好像“黑体辐射(black body radiation)”。这是由高温物体发出的非常特殊类型的辐射。它吸收所有碰到它的光,以特有的方式发出辐射。例如,太阳、熔岩、火中的热煤、烤炉中的热陶瓷,都发出黄红的光和发射黑体辐射。(黑体辐射是1792年由著名的陶瓷制造家托马斯·韦奇伍德〔Thomas Wedgwood〕首先发现的。他注意到炉中烘焙的原材料,当温度升高时颜色从红变成黄,再变成白。) 11.第九节   这是非常重要的,因为一旦知道了热体的颜色,就可以大约知道它的温度,反过来也一样。马克斯·奥兰克(Max Olanck)在1900年首次得出联系热体温度和它发出的辐射之间的精确公式,这导致了量子理论的诞生。(事实上,这是科学家确定太阳温度的方法。太阳主要辐射黄色光,相应于大约6 000 K的黑体温度。这样我们就知道了太阳外层大气的温度。类似地,猎户星座中的一等星红巨星参宿四〔Betelgeuse〕表面温度为3 000 K,此黑体温度相当于红色,一块烧红的煤也发出这种颜色的光。)   伽莫夫在1948年发表的文章首次提出大爆炸的辐射也许有特殊的特性,即黑体辐射。黑体辐射最重要的特点是它的温度。下一步,伽莫夫必须计算此黑体辐射的当前温度。   伽莫夫的博士生拉尔夫·阿尔法(Ralph Alpher)和另一名学生罗伯特·赫尔曼(Robert Herman)试图完成伽莫夫的温度计算工作。伽莫夫写道:“从宇宙早期外推到现在,我们发现在过去的无数年代中,宇宙已经冷到了大约绝对零度以上5度。”   1948年,阿尔法(Alpher)和赫尔曼(Herman)发表了一篇文章,给出大爆炸余晖今天的温度在绝对零度以上5度的详细讨论(他们的估计显著地接近现在所知道的正确温度,绝对零度以上2?7度)。他们确定这种辐射在微波范围内,它今天应当仍然在环绕宇宙回旋,以均匀的余晖充满宇宙。   (分析如下:在大爆炸以后的年代里,宇宙的温度是如此之高,每当一个原子形成时,它就会被强大的、随机的与其他亚原子的碰撞撕开。这样,宇宙是不透明的。在这个超热宇宙中传播的光线在跑过一段短距离后就被吸收。因此宇宙看上去是一片云雾。然而,在380 000年之后,温度降到3 000度〔K〕。低于这个温度,原子不再被碰撞撕开。结果稳定的原子可以形成,光线可以传播若干光年而不被吸收。这样,空间开始变得透明了。这个辐射不再在它产生以后就被吸收,而是今天仍在环绕宇宙回旋。)   当阿尔法(Alpher)和赫尔曼(Herman)向伽莫夫说明他们最终计算出的宇宙的温度时,伽莫夫失望了。这个温度太低了,测量这个温度将会极其困难。经过一年的时间,伽莫夫才最终同意他们计算的细节是正确的。但是他对能够测量这样微弱的辐射场感到绝望。回到20世纪40年代,没有可用的仪器测量这样微弱的回响。(在后来的计算中,伽莫夫利用不正确的假定将辐射的温度提高到50度〔K〕。)   他们举办一系列讲座发表他们的工作。但不幸的是,他们的预言结果被忽略了。阿尔法(Alpher)说:“我们花费了许多精力讲解我们的工作。没有人在意,没有人说它可能测量,从1948年到1955年一直这样,我们最后放弃了。”   伽莫夫大无畏地出版书、发表演讲,成为第一位推出大爆炸理论的人。但是他也碰到了他的对手的激烈反对。当伽莫夫用他顽皮的笑话和妙语迷住他的听众时,他的对手则用他的智慧和敢做敢为的勇气吸引听众。   弗雷德·霍伊尔,反对者   微波背景辐射给了我们大爆炸的“第二个证据”。但是弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)坚决反对通过核合成提供的大爆炸的第三个重要证据。他几乎用了他毕生的精力试图驳斥大爆炸理论。   霍伊尔(Hoyle)是一位学术怪人的化身,一位有才气的反对派,好斗,敢于挑战常规的至理名言。哈勃喜欢效仿牛津先生的怪癖,显得雍容华贵;伽莫夫则喜欢讲笑话、博学,能够用他的妙语、五行打油诗和恶作剧让他的听众眼花缭乱;而霍伊尔则看上去很奇怪,在剑桥大学古老的大厅里显得不合时宜,纯粹是一个艾萨克·牛顿的鬼魂。   霍伊尔(Hoyle)1915年生于英国北部一个以羊毛工业为主的地区,是一个小纺织商的儿子。霍伊尔小时候喜欢科学,那时候收音机刚刚进村。他回忆到:20到30个人急切地在他们的房间里装上无线电接收机。后来,他的父母作为礼物给了他一架望远镜,这成了他生活的转折点。   霍伊尔的好斗性格从童年就开始了。在3岁时他就掌握了乘法表,然后他的老师要他学罗马数字。他轻蔑地回忆道:“有哪个孩子会这么愚蠢不写8,而写 Ⅷ 呢?”当有人告诉他法律要求他进学校时,他写道:“我很不愉快地得出结论,我生来就要进入一个叫做‘法律’的怪物主宰的世界,它既强大又愚蠢。”   有一次,他和另一位教师发生争吵就更加强了他对权威的蔑视。一位女教师在班上对学生说:一种特别的花有5个花瓣。为了证明教师错了,他将有6个花瓣的花搬进教室。对这种放肆无礼的反抗行为,这位女老师狠狠地在他的左耳处打了一个耳光。(霍伊尔的左耳后来变聋了。)   稳恒态理论   在20世纪40年代,霍伊尔不迷恋大爆炸理论。这个理论的一个过失是哈勃没有考虑星光被尘云遮盖降低了亮度,因此错误计算宇宙的年龄为18亿年。地质学者声称地球和太阳系的年龄大约为几十亿年。宇宙的年龄怎么能比它的行星年轻呢?   霍伊尔和他的同事托马斯·戈尔德(Thomas Gold)和赫尔曼·邦迪(Hermann Bondi)一起开始建立与此相反的理论。据说他们的稳恒态理论(steady state theory)是受到1945年由迈克尔·雷德格雷夫(Michael Redgrave)主演的叫做《夜晚的死者》(Dead of Night)这部鬼片所启发的。这部影片由一系列鬼的故事组成,但是在影片的结尾有一个难忘的转折:影片的结尾就像开始一样。因此这部影片是循环的,无止无尽。这部影片启发他们三人提出一个宇宙也是无始无终的理论。(戈尔德〔Gold〕后来澄清了这个传说。他回忆道:“我想我们几个月前看了那部影片,后来我提出稳恒态理论,我对他们说:‘是不是有点像夜晚的死者呀?’”)   在这个模型中,宇宙的各个部分事实上在膨胀,但是新的物质不断地从无产生,因此宇宙的密度保持不变。尽管这个模型不能给出物质怎样神秘地从无到有的详细描述,然而,这个理论立刻吸引了一群反对大爆炸理论的忠实支持者。对霍伊尔来说,在某个地方发生火灾,从而将星系以飞快的速度送往各个方向的说法是不合逻辑的。他倾向于物质是从无中慢慢地创造出来的。换句话说,宇宙是永恒的,是无始无终的。   (稳恒态理论和大爆炸理论之争,就像地质学和其他科学之争一样。在地质学中,有持久的均变论和灾变论之争。〔均变论认为地球是在过去逐渐变化中形成的,灾变论认为变化是通过剧烈的事件发生的。〕尽管均变论解释了很多地球地质的和生态的特点,但没有人否定彗星和流星曾经对生物的大量灭绝产生过影响,以及由于构造漂移所产生的大陆破碎和移动的影响。)   BBC讲演   霍伊尔绝不回避论战。1949年,BBC广播公司邀请霍伊尔和伽莫夫就宇宙起源问题进行辩论。在BBC广播期间他猛烈攻击对方的理论,做了影响历史进程的大事。他击中要害地说:“这些理论(指伽莫夫的理论)是根据宇宙的所有物质都是在遥远过去一个特定的时间在一次大爆炸中产生出来的。”这个理论现在被它的最大的反对者正式命名为“大爆炸”。(霍伊尔后来声称,他不打算贬低它。他承认说:“我找不到办法创造一个短语来贬低它,我创造这个短语是为了吸引人。”)   (多年以来,大爆炸的支持者极力想改变这个名字。他们不满意这个名字,嫌这个名字太普通,含义粗俗,而且是由它的最大的反对者杜撰的。纯化论者尤其不满意,因为事实上它是不正确的。第一,大爆炸不大,它是从比原子小得多的某种类型的微小奇异性中产生的。第二,没有爆炸声,因为在外层空间没有空气。1993年8月,《天空和望远镜》杂志发起一次重新命名大爆炸理论的竞赛。此竞赛得到13 000个题目,但是裁判找不到比原来更好的叫法。)   确定霍伊尔在整整一代人中的名望的,是他的著名的有关科学的BBC系列讲座。20世纪50年代,BBC计划在每星期六晚举办科学讲座。原来邀请的客人取消了,BBC制作人被迫找人代替。他们与霍伊尔联系,他同意上场。然后,他们校核他的文件,看到一个便条上说:“不要用这个人。”   幸亏他们没有理睬前一制作人的可怕的警告,他向世界作了5次迷人的讲座。这些经典的BBC广播令国人着迷,特别启发了下一代天文学家。天文学家华莱士·萨金特(Wallace Sargent)回忆这些广播对他产生的影响:“当我15岁的时候,我听了弗雷德·霍伊尔在BBC举办的题目为‘宇宙的本性’的讲座[3]。我们能知道太阳中心的温度和密度这个想法着实让我吃惊。在15岁的年纪,这些事情似乎是超出了知识的范围。不只是数字惊人,我们能知道它也让人不可思议。”   星星中的核合成   霍伊尔不愿意坐在扶手椅上空想,开始行动测试他的稳恒定状态理论。他认为宇宙元素不是像伽莫夫所相信的那样是在大爆炸中烹调出来的,而是在星星的中心产生的。如果100多种化学元素是由星星的高温产生的,那么就根本没有大爆炸的必要。   霍伊尔和他的同事在20世纪40年代和50年代发表了一系列的文章,详细地展示了在星星核心内部的核反应,而不是大爆炸,能够将更多更多的质子和中子加入到氢和氦的核子中,直至产生所有的重元素,至少到铁为止。(霍伊尔和他的同事解决了难住伽莫夫的怎样产生超过原子质量数为5的元素的秘密。在天才的一闪念之间,霍伊尔认识到如果有一个原来没有注意的从3个氦核子产生的不稳定形式的碳,它持续的时间刚好够长,就可以成为产生较重元素的“桥梁”。在星星的核心,这个新的不稳定形式的碳持续的时间也许刚好够长,通过不断增加更多的中子和质子,就可以产生出超过原子质量数5和8的元素。当这个不稳定形式的碳被实际发现时,就会辉煌地证明核合成可以在星星内部发生,而不是通过大爆炸发生。霍伊尔甚至编制了大型计算程序,从这些原理出发确定我们在自然界看到的元素的相对富有程度。)   但是,即便是星星的高温也不足以“烹调”超出铁的元素,如铜、镍、锌、铀等。(由于各种原因,通过熔化超出铁的元素来吸取能量是极其困难的,包括核子中质子相互排斥和缺乏结合能。)对于这些重元素,需要一个更大的熔炉,即大质量星星或超新星的爆炸。当巨星剧烈地崩溃时,在它最终死亡的剧痛中可以得到几亿度的高温,就有足够的能量“烹饪”超出铁的元素。这意味着超出铁的元素只能从爆炸星星或超新星的大气中抛出来。   1957年,霍伊尔、玛格丽特(Margaret)、杰费里·伯比奇(Geoffrey Burbidge)和威廉·福勒(William Fowler)发表了仿照伽莫夫一贯有之的典型的方式,甚至杜撰出下面一段用圣经风格写出的话。一篇大概是最有权威性的著作,详细描述了建造宇宙元素和预计它们的已知富有程度所需要的精确步骤。他们论据的精确性是如此之强大和令人信服,甚至伽莫夫也不得不承认霍伊尔给出了核合成的最引人注目的描述。   “当上帝创造元素的时候,在计算的激动中他忘了需要质量数为5的元素,因此重元素不能形成。 12.第十节   上帝非常失望,想先与宇宙联系,全都重新开始。   但这样做就太简单了。   于是,全能的上帝决定以最不可能的方式纠正他的错误。   上帝说:‘让霍伊尔出来吧。’霍伊尔就出来了。   上帝看着霍伊尔……让他用他喜欢的方式制造重元素。   霍伊尔决定在星星中制造重元素,并通过新星爆炸把它们散布到四周。”   反对稳恒态理论的证据   然而,在过去十年间,不利于稳恒态宇宙的证据越来越多。霍伊尔发现在辩论中不能取胜。在他的理论中,因为宇宙不演变,只是不断创造新的物质,所以早期的宇宙看上去应很像今天的宇宙。今天看到的星系应当很像几十亿年前的星系。如果有迹象表明在几十亿年的进程中有巨大的演变性变化,稳恒态理论就会遭到驳斥。   20世纪60年代,在外层空间发现一个叫做“类星体”的极其强大的神秘的源,或叫做准恒星体。(这个名字是这样容易让人记住,因此一种电视机以它命名。)类星体产生巨大的能量,有着显著的红色偏移,这意味着它们在可见宇宙的边缘,在宇宙很年轻时它照亮天空。(今天,天文学家相信这些是靠巨大黑洞能量驱动的巨大的年轻星系。)然而,我们今天看不到任何类星体的迹象。但是根据稳恒态理论今天也应该有类星体存在。但是经过几十亿年它们消失了。   霍伊尔理论还有另一个问题。科学家认识到,宇宙中有太多的氦与霍伊尔的稳恒态宇宙预计的不符。氦是一种熟悉的、在小孩子的气球和小型飞船中可以发现的气体,实际上它在地球上是很稀少的,而在宇宙中它是仅次于氢的第二个最丰富的元素。事实上,因为它在地球上是如此之少,所以它是首先在太阳上发现的,而不是在地球上发现的。(1868年,科学家分析了从太阳发出的透过棱镜的光线。被检测的太阳光分解成通常的彩虹和谱线,但是科学家也检测到由以前不知道的神秘元素引起的微弱的谱线。科学家错误地认为它是金属,他们将这个神秘的金属命名为“氦”,希腊单词的意思是“太阳”。最后于1895年在地球的铀矿中发现了氦,科学家尴尬地发现它是气体,不是金属。因此,首次在太阳上发现的氦在取名时用词不当。)   如果原始的氦是像霍伊尔相信的那样主要在星星中产生的,那么它应该很少,并且应该在星星的内核附近发现它。但是所有天文学数据说明,实际上氦是很丰富的,构成宇宙原子质量的25%。而且发现,它在宇宙间是均匀分布的,如伽莫夫相信的那样。   今天,我们知道有关核合成,伽莫夫和霍伊尔都有对的地方。伽莫夫原来想所有元素是大爆炸的原子尘埃或灰烬。但是这个理论在处理5个粒子和8个粒子时失败了。霍伊尔想抛开大爆炸理论,证明是星星制造了所有的元素,根本不需要乞求大爆炸。但是这个理论不能解释我们现在知道的在宇宙中存在大量的氦。   伽莫夫和霍伊尔从本质上给了我们值得称赞的核合成的描述。5个粒子和8个粒子以前的非常轻的元素的确是大爆炸产生的,像伽莫夫相信的那样。今天,作为物理学的发现结果,我们知道大爆炸确实产生了大多数的我们在自然界看到的氦,氦3、氦4和氦7。但是铁以前的重元素是在星星的核心产生的,像霍伊尔想象的那样。如果我们再加上由超新星高温抛出的铁以外的元素(如铜、锌和金),我们就有了解释宇宙中所有元素相对含量的完整的描述。(任何现代宇宙学的各种理论都有一个艰难的任务:解释宇宙中100多种元素和它们的种种同位素的相对含量。)   星星的诞生   这个关于核合成的激烈争论带来一个副产品,它给了我们星星生命循环的相当完整的描述。一个典型的星星,如我们的太阳的生命是从一个叫做“原恒星”的大的弥散氢气球开始的,在重力的作用下逐渐收缩。当它开始收缩时,它开始迅速旋转(通常导致双星系统的形成,两颗星在圆形的轨道上互相追赶,或在星星的旋转平面形成行星)。星星核心的温度急剧上升,达到将近1 000万度(K)或以上,这时氢熔合成氦。   在星星点燃之后,它被叫做“主序列星”,可以燃烧大约100亿年,它的内核缓慢地从氢变成氦。我们的太阳当前处在这个过程的中途。在氢燃烧完后,星星开始燃烧氦,并且它的尺寸膨胀得很大达到火星的轨道,变成“红巨星”。在内核中的氦燃料耗尽之后,星星的外层消散,留下内核本身,成为地球大小的“白矮星”。在白矮星中,可以产生元素周期表上铁以前的较轻元素。像我们太阳这样较小的星将在空间中死亡,成为矮星中的熄灭了的核材料。   但是,如果巨星的质量比我们的太阳大10倍到40倍,熔合过程将进行得更加迅速。当巨星变成红巨星时,它的内核迅速熔合较轻的元素,成为一颗混合的星,在红巨星的内部是一颗白矮星。当熔合进程达到产生铁元素的阶段,从熔合过程中再也提取不出能量。结果经过几十亿年后核炉将最终关闭。在这时,星星将突然收缩,产生巨大的压力将电子压向原子核。(密度可以超过水的密度的4 000亿倍。)使温度上升到万亿度。将它压缩成这样小的物体的重力能向外爆炸形成新星。这个过程所产生的巨大热量再一次引起熔合,合成在元素周期表上超出铁的元素。   例如,可以很容易在猎户星座看到的红巨星是不稳定的,随时可能爆炸成为超新星,放出大量的伽马射线和X射线到周围的空间。当这种情况发生时,就可以在白天看到这颗超新星,在夜晚它的亮度将超过月亮。(曾经有人设想,超新星释放的巨大能量毁灭了6 500万年前的恐龙。事实上,如果一颗超新星离开我们的距离为50光年,它一旦爆炸将结束地球上的所有生命。幸运的是,角宿星座的一颗巨星角宿〔Spica〕和猎户星座的一颗巨星参宿四〔Betelgeuse〕分别离开我们260光年和430光年。因为离得太远,当它们爆炸时不会对地球引起严重的损伤。但有些科学家相信:200万年前一小部分海洋生物的灭绝,是由离开我们120光年的一颗超新星的爆炸引起的。)   这也意味着我们的太阳不是地球真正的“母亲”。尽管地球上很多人把太阳崇拜为神,说它诞生了地球,这只是部分正确的。尽管地球原来是从太阳产生的(作为45亿年前在黄道平面上围绕太阳的旋转的碎片和尘埃的一部分),但我们的太阳的热量不够大,只够将氢熔合成氦。这意味着我们真正的太阳“母亲”实际上是一颗不知名的星或星集,它是一颗在几十亿年前就死亡了的超新星,在它的周围播下了有着构成地球的超出铁的重元素的星系。精确地讲,我们的地球是几十亿年前消亡的星星的星尘构成的。   超新星爆炸的结果形成一个小的叫做中子星的残骸,由压缩成曼哈顿岛那样大小,尺寸只有20英里(32?19千米)的固体核物质组成。(中子星是瑞士天文学家费里茨·兹维基〔Fritz Zwicky〕于1933年首先预测到的,因为看起来太神奇了,被科学家忽略了几十年。)因为中子星不规则地放出射线,并且快速地旋转。从地球上看去,中子星在脉动,因此叫做脉冲星。   大约比40个太阳质量还大的极大的星,最终经历超新星爆炸后可能留下一个比太阳质量大3倍的中子星。这颗中子星的重力是如此之大,以至能够抵消中子之间的排斥力,这颗星将最终收缩形成大概是宇宙中最奇怪的物体,即黑洞,我们在第5章将讨论它。   鸟屎和大爆炸   阿尔诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)在1965年发现了稳恒态理论最关键的问题。他们在新泽西州装备有霍尔姆德尔·霍恩(Holmdell Horn)射电望远镜的20英尺(6?1米)高的贝尔实验室工作,在他们从天空寻找无线电信号时,他们检测到不想要的静电噪音。他们想这可能是一个异常,因为这些噪音均匀地来自各个方向,而不是来自一颗星或一个星系。他们想这些静电噪音可能是尘土和碎片造成的,于是他们仔细清除罩在射电望远镜开口处的一层白色涂层,彭齐亚斯(Penzias)把它称做“一层介质材料的白色涂层”(通常叫做鸟屎),结果静电噪音似乎更强了。尽管他们还没有认识到,他们偶然发现了1948年伽莫夫小组预计的微波背景辐射。   现在宇宙学的历史读起来有点像吉斯通的无声喜剧片,有三个小组在探索答案,而彼此不知道别人在做什么。一方面,伽莫夫、阿尔法(Alpher)和赫尔曼(Herman)于1948年奠定了理论,预计了微波背景辐射的存在,他们预计微波背景辐射的温度在绝对零度以上5度,因为那时的仪器的灵敏度不能检测到它,他们放弃了测量空间微波辐射的希望。在1965年,彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)发现了这个黑体辐射,但却不知道它是黑体辐射。同时,由普林斯顿大学罗伯特·迪克(Robert Dicke)领导的第三组独立地重新发现了伽莫夫的理论并积极寻找背景辐射,但是他们的仪器太原始了,所以没有找到。   天文学家伯纳德·伯克(Bernard Burke)是他们的共同朋友,当他告诉彭齐亚斯(Penzias)有关罗伯特·迪克(Robert Dicke)的工作时,这个可笑的情形结束了。两个小组后来互相联系,显然彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)已检测到大爆炸本身发出的信号。由于这一重大的发现,彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)1978年得了诺贝尔奖。   事后才知道,霍伊尔和伽莫夫这两位持相反观点的最著名的对手,曾于1956年在一辆凯迪拉克轿车中,有过一次也许能改变宇宙学命运的至关重要的会见。霍伊尔回忆道:“我记得乔治(George)开一辆白色凯迪拉克带我在四周转。”伽莫夫向霍伊尔重复他的信念,大爆炸留下的余晖甚至到今天还能看到。然而,伽莫夫的最新数字将余晖的温度确定为绝对温度50度。然后,霍伊尔令人吃惊地向伽莫夫指出,他知道安德鲁·麦凯勒(Andrew McKeller)在1941年写的一篇晦涩的文章,该文指出外层空间的温度不可能超过绝对温度3度。超过这个温度就会发生新的化学反应,在外层空间就会产生更多的碳氢(CH)和碳氮(CN)基。通过测量这些化合物的存在,就可以确定外层空间的温度。事实上,他发现他检测到的空间CN分子的密度,说明外层空间温度大约为绝对温度2?3度。换句话说,伽莫夫不知道绝对温度为2?7度的背景辐射在1941年已经间接地测量到了。   霍伊尔回忆说:“不管是因为凯迪拉克轿车太舒适了,还是因为乔治(George)想要绝对温度高于3 度(K),而我想要温度为绝对零度,我们错过了9年之后由阿尔诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和鲍勃·威尔逊(Bob Wilson)所做出的发现的机会。”如果伽莫夫小组的数值没有计算错而得出的是较低的温度,或如果霍伊尔对大爆炸理论不是这么敌对,也许历史就要改写了。 13.第十一节   大爆炸的余震   彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)检测到微波背景辐射的这一发现,对伽莫夫和霍伊尔的生涯产生了决定性的影响。对霍伊尔来说,彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)的工作是一个至关重要的实验。最后,霍伊尔在1965年的《自然》杂志上正式承认失败,引用微波背景辐射和在太空中富有氦作为放弃他的稳恒态理论的理由。但是真正扰乱他的是稳恒态理论失去了它的预测能力,他说:“人们广泛相信微波背景辐射扼杀了‘稳恒态’宇宙学,但是真正扼杀稳恒态理论的是心理状态……在微波背景辐射中有一个重要的现象没有预计到……很多年来,它使我感到无能为力。”(霍伊尔后来试图修改他的理论,但每次修改后的理论变得越来越似是而非。)   不幸的是,有关优先权的问题(是谁首先发现微波背景辐射?)使伽莫夫尝到苦果。从字里行间我们可以看到伽莫夫一点也不高兴他的工作和阿尔法(Alpher)及赫尔曼(Herman)的工作很少被人提起。他一直对人很有礼貌,他把这些不快深深埋藏在心里,但是在他写给别人的私人信件中,他说物理学家和历史学家完全忽略了他们的工作是不公正的。   尽管彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)的工作对稳恒态理论是一个巨大的冲击,并帮助将大爆炸理论放在了坚实的实验基础上,但是在我们理解膨胀宇宙的结构问题上仍有巨大的缺口。例如,在弗里德曼(Friedmann)的宇宙中,要理解宇宙的演变,我们必须知道宇宙物质平均分布的奥米伽值。然而,当我们认识到宇宙的大部分不是由熟悉的原子和分子,而是由重量比普通物质大10倍的叫做“暗物质”的奇怪的新物质组成时,奥米伽值的确定就成了一个大问题。在这个领域的领袖人物也没有被天文学界的其他人认真对待。   奥米伽和暗物质   暗物质的故事大概是宇宙学中最奇怪的一章。回到20世纪30年代,加利福尼亚工学院的瑞士天文学家费里茨·兹维基(Fritz Zwicky)注意到,后发座星系团的星系运动不遵照牛顿重力定律。他发现,这些星系运动得太快,根据牛顿运动定律它们应当飞离开来,星群应当解散。他想,能让后发星座星系群聚在一起而不是飞离的唯一办法,是星群的质量要比望远镜看到的大几百倍。要么是牛顿定律在极大的距离时多少有些不正确,要么是在后发星座星系群中有巨大的看不见的物质将它们聚集在一起。   这是在历史上第一次指出,关于宇宙中物质的分布的有些事情是完全错了。不幸的是,由于以下几个理由,天文学家一致拒绝或忽略了兹维基(Zwicky)的先驱工作。   第一,天文学家不愿意相信几个世纪以来占统治地位的牛顿重力理论会可能出错。在天文学中有过这样的处理危机的先例。19世纪,在分析天王星的轨道时发现它有些摆动,即它少许偏离了牛顿方程的预计。这样要么是牛顿错了,要么有一颗新的行星的重力在吸引天王星。后者的说明是正确的,1846年按照牛顿定律预计的位置在几个小时之内发现了海王星。   第二,有一个兹维基(Zwicky)的个性和一个天文学家如何对待“外人”的问题。兹维基(Zwicky)是一位空想家,在他的一生中常常被嘲笑或忽视。1933年,他和沃尔特·巴德(Walter Baade)一起杜撰了“超新星”这个词,并正确地预计到直径大约14英里(22?53千米)的小中子星将是一颗爆炸星星的最终的残迹。这个想法太怪了,以至在1934年1月19日《洛杉矶时报》的漫画中受到嘲笑。有一小组顽固的天文学家使他非常愤怒,他认为他们排斥他、不承认他、偷窃他的思想,用直径100到200英寸的望远镜来放大诋毁他。(在他1974年死前不久,他自己出版了一个星系的目录。目录开头的标题是:“提醒美国天文学的主教和献媚者。”这篇论文尖锐地批评那些所谓的天文学精英的排外做法,将像他这样的持不同意见者排斥在外。他写道:“今天的献媚者和彻头彻尾的小偷,特别是在美国的天文学界,似乎是肆无忌惮地盗窃持不同意见者和非遵逢者的发现和发明。”他把这些人叫做“天体私生子”,因为“无论你怎么看,他们都是私生子”。当为中子星的发现而颁发的诺贝尔奖忽略了他而授予别人时,他感到非常愤怒。)[4]   1962年,天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)再次发现这个奇怪的银河运动的问题。她研究了银河系的旋转,发现了同样的问题。她也受到类似的天文学界的轻视。通常,行星离太阳越远它跑得越慢,离得越近它跑得越快。这就是为什么水星以速度之神命名的原因,它离开太阳最近跑得最快。为什么冥王星的速度比水星慢10倍呢?因为它离开太阳最远。然而,当维拉·鲁宾(Vera Rubin)分析我们星系中的蓝星时,她发现这些星星以同样的速率绕星系旋转,不管它们离开星系中心有多远(叫做平直的旋转曲线),因此违背了牛顿力学的概念。事实上,她发现银河系旋转得如此之快,按理应该飞出去。但是大约100亿年来,这个星系十分稳定。为什么旋转曲线是平的成了一个秘密。为保持这个星系不分解,它必须比当前科学家想象的重10倍。显然,银河系90%的质量丢失了!   维拉·鲁宾(Vera Rubin)被忽视了,部分原因是她是一位妇女。她有些痛苦地回忆到,当她申请去斯沃斯莫尔(Swarthmore)学院读科学专业,并礼貌地告诉招生负责人说她喜欢绘画时,会见者说:“你有没有考虑过绘制天体美景这个职业呢?”她回忆说:“这句话成了我们家的一句时髦用语,不管什么事情、什么人错了,我们都会说你有没有考虑过绘制天体美景这个职业呢?”   当她告诉她的高中物理老师她被接受去瓦瑟(Vassar)读书时,他回答:“只要你不沾科学的边,就不会有什么问题。”(她后来回忆道:“对待这样的事情,需要自尊才不至于被压垮。”)   毕业后,她申请并被接受去哈佛大学,但她没有去,因为她和一位化学家结婚了,跟她丈夫去了科内尔(Cornell)。(她得到哈佛大学的一封回信,信底有一行手写的话:“该死的妇女!每当我得到一位好的学生,一切都准备好后,她又跑了、结婚了。”)近来,她参加了在日本召开的一次天文学会议,她是与会的唯一妇女。她承认:“很长一段时间以来,我一讲这些故事就不得不哭,因为在一整代人中,可怕的命运没有改变。”   然而,在她的仔细工作和其他人的工作的影响下,天文学界开始相信丢失质量问题。到1978年为止,鲁宾(Rubin)和她的同事考察了11个螺旋星系。这些星系都旋转得太快,根据牛顿定律不能聚在一起。同一年,荷兰射电天文学家艾伯特·博斯马(Albert Bosma)发表了迄今为止最完整的几十个螺旋星系的分析。几乎所有这些星系呈现同样的反常行为。这似乎最终使天文学界信服暗物质的确存在。   对这个令人烦恼的问题的最简单的解释方法,是假定这些星系被不可见的光环包围,光环所包含的物质比星星本身大10倍。自那时以来,已开发出更完善的测量这些不可见物质存在的手段。给人印象最深的办法是测量光线通过这些不可见物质发生的扭曲。像你的眼睛的镜片一样,暗物质也能使光线弯曲。(因为它的巨大质量和由此产生的巨大重力。)近来,通过用计算机仔细分析哈勃空间望远镜的照片,科学家能够构造整个宇宙暗物质分布图。   科学家一直在热烈地探讨暗物质是由什么构成的。有些科学家认为暗物质也许是由普通物质构成的,不同的是它非常暗淡(即由几乎不可见的褐色矮星、中子星、黑洞组成)。这样的物体由“重物质”集合在一起,即由熟悉的重子(如中子和质子)构成。这些物体全都叫做MACHOs(重的紧凑的光环物体的缩写,Massive Compact Halo Objects)。   另一些人认为,可能暗物质是由非常热的非重子物质,如中微子(叫做热的暗物质)构成。然而,中微子运动太快,不能解释在自然界看见的大量暗物质和星系。还有一些人认为,暗物质是由完全新型的叫做“冷暗物质”,或弱相互作用重粒子(WIMPS,weakly interacting massive particles)构成的,它们是解释大多数暗物质的主要候选人。   COBE卫星   利用自伽利略以来天文学广泛应用的普通望远镜,我们不可能解决暗物质的秘密。天文学已经进展到可以利用标准的固定在地面上的光学仪器。然而,在20世纪90年代,出现了新一代利用卫星技术、激光和计算机的天文仪器,完全改变了宇宙学的面貌。   这些收获的第一批成果之一是1989年11月发射的COBE(宇宙背景探测者,Cosmic Background Explorer)卫星。彭齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)的原始工作证实了有不少数据与大爆炸理论一致,而COBE卫星则能够测量大量的数据,它们精确地符合伽莫夫和他的同事在1948年所做的黑体辐射的预测。   1990年,在美国天文学会的一次会议上,当代表们看到视图上显示的COBE结果时,在场的1 500名科学家突然爆发出雷鸣般的经久不息的掌声,几乎是全体一致地同意温度为2?728度(K)的微波背景辐射确实存在。   普林斯顿大学的天文学家耶利米·P?奥斯特里克(Jeremiah P?Ostriker)评论说:“当在岩石中发现化石时,它使生物种类的起源一目了然。很好,COBE发现了(宇宙的)化石。”   然而,从COBE得出的视图十分模糊。例如,科学家想要分析“热点”,或宇宙背景辐射的波动,此波动在整个天空中应该大约为1度(K)。但是COBE的仪器检测的波动为7度或比7度还多,因此其灵敏度不能检测这些小的波动。科学家被迫等待预计将于世纪之交过后发射的WMAP卫星的结果,他们希望这颗卫星能够解决诸多这样的问题和秘密。   第4章膨胀和平行宇宙   从无不能生无。   ——卢克莱修(Lucretius)   我假定我们的宇宙是在大约1010 年前从无产生的……我提出一个谨慎的建议,我们的宇宙只是有时发生的那些事件之一。   ——爱德华·特赖恩(Edward Tryon)   宇宙是一顿最终的免费午餐。   ——艾伦·古思(Alan Guth)   在玻尔·安德森(Poul Anderson)写的一部经典科幻小说《τ零度》(Tau Zero)中,一艘叫做利奥诺拉·克里斯廷(Leonora Christine)的星际飞船升空,使命是飞往附近的星星。它乘载有50人,当它驶往一个新的星系时,它达到的速度接近光速。更重要的是,这艘飞船用了狭义相对论原理,当它飞得更快时飞船里面的时间减慢。因此,从地球上看上去,飞往附近的星需要几十年,但是对宇航员来说仅需飞行几年。对一位在地球上用望远镜瞭望宇航员的观察者看来,似乎飞船里宇航员的时间冻结了,因此他们好像处在一幅暂停的动画中。但是对飞船里的宇航员来说,时间的进程照常。当这艘飞船减速登上一个新的世界时,他们发现他们仅在几年中就驶过了30光年。 14.第十二节   这艘飞船的发动机是一个奇迹,它是一台冲压式喷气核聚变发动机,从深层空间提取氢,然后在这台发动机中燃烧产生无限的能量。它飞行得如此之快,以至宇航员甚至可以看到光线的多普勒偏移,在飞船前面星星看上去是蓝色的,而飞船后面的星星看上去是红色的。   然后灾难发生了。离开地球大约10光年后,当它穿过一片星际尘云时,飞船经受了动荡,它的减速机构永久地失灵了。惊恐的宇航员发现他们被困在飞跑的星船上,速度越来越快,接近了光速。他们绝望地看到失去控制的飞船在大约几分钟的时间内飞过了整个星系。在一年之内,这艘飞船穿过半个银河系。当它加速失去控制时,它在大约几个月的时间飞速通过星系,这时地球已过了几百万年。很快,飞行的速度接近光速,τ零度显现,他们看到了戏剧性的场面,宇宙在他们的面前开始变老。   最后,他们看到了宇宙的原始膨胀在逆转,宇宙开始收缩,温度开始急剧升高,他们认识到他们正走向大火海。宇航员们默默地祈祷,这时温度像火箭一样上升,星系开始熔合,在他们面前形成一个宇宙的原始的原子。看上去被火葬已不可避免。   他们唯一的希望是宇宙物质将收缩到一个有限密度的有限区域,以巨大速度飞行的飞船也许能迅速地滑过这片区域。奇迹发生了,当他们飞过原始原子的时候,他们的屏蔽系统保护了他们。他们看到了一个新宇宙的诞生。当宇宙重新膨胀时,他们敬畏地看到新的星和星系在他们的眼前产生。他们修好了飞船,仔细地绘制航线,飞往一个足够老的、由较重元素构成的、使生命有可能存在的星系。最终,他们在一颗能够孕育生命的行星上着陆,在这个行星上开辟一块殖民地,重新开始人类的生活。   这个故事写在1967年,这时天文学家就宇宙的最终命运正展开激烈的争论:宇宙死于大火海、大冻结、无限地振荡、或永远生活在稳定状态。自那以后,争论似乎解决了,出现了叫做膨胀的新理论。   膨胀的诞生   1979年,艾伦·古思(Alan Guth)在他日记里写道:“壮观的实现。”他认识到他可能偶然发现了宇宙学最伟大的思想之一,因此感到很高兴。古思通过基本的观察,对50年来的大爆炸理论做了首次重大的修改。他想:如果他假定在宇宙诞生的时候经历了涡轮增压式的比大多数物理学家所相信的要快得多的超级膨胀,他就能解决宇宙学的一些深奥的谜。他发现用这个超级膨胀就能够毫不费力地解决许多深层的宇宙学问题。这是一个能够变革宇宙学的思想。(最近的宇宙学数据,包括WMAP卫星的探测结果和他的预计是一致的。)它不仅是宇宙学理论,也是迄今为止最简单和最可靠的理论。   这个理论的显著特点是,如此简单的思想能够解决很多棘手的宇宙学问题。膨胀理论所巧妙地解决了的几个问题之一是“平面问题”。天文学数据已表明宇宙的曲率十分接近于零,事实上比标准大爆炸理论预计的要更接近于零。如果宇宙像一个迅速膨胀的气球,在膨胀过程中变平,这样问题就可以得到解释。我们像一个蚂蚁在气球表面行走,因为我们太小了看不到气球的微小弯曲。膨胀使空间时间极大地伸展,使它看上去是平的。   古思的发现具有的历史意义还在于,它将分析自然界发现的微小粒子的基本粒子物理学应用到天文学,应用到宇宙的整体研究,包括它的起源中。我们现在认识到没有极小粒子的物理学,没有量子理论和基本粒子物理学,宇宙的最深奥的秘密就不能揭示。   寻找统一   古思1947年生于新泽西州的新不伦瑞克(New Brunswick)。与爱因斯坦、伽莫夫或霍伊尔不同,没有仪器也没有契机推动他进入物理学世界。他的父母都不是从大学毕业的,对科学的兴趣也不大。但是他自己总是着迷于数学和自然规律之间的关系。   20世纪60年代他在麻省理工学院学习,他认真地考虑选择基本粒子物理作为他的专业。他特别着迷于物理学的新革命所产生的激动,想寻找所有基本力的统一。多年来,物理学的泰斗一直在寻找统一的理论,能够以最简单的、最一致的方式解释宇宙的复杂性。自古希腊以来,科学家在想我们今天看到的宇宙代表一个更大的、更简单物体的碎片残骸,我们的目标是揭示这个统一性。   经过2 000年对物质性质和能量的研究,物理学家确定了四种驱动宇宙的力。(科学家在试图寻找是否有第五种力,到目前为止结果是否定的,或没有结论。)   第一种力是重力,它将太阳聚拢在一起,并引导行星在太阳系的天体轨道上运动。如果重力突然关闭,天空的星星将爆炸,地球将解体,我们都会以每小时1 000英里(1 609千米)的速度被抛到外层空间。   第二种力是电磁力,这个力点亮我们的城市,使我们的世界充满电视机、电话、收音机、激光束和因特网。如果电磁力突然关闭,文明将立刻倒退一两个世纪,回到过去的黑暗和寂寞之中。2003年的灯火管制使美国整个东北部瘫痪,就形象地说明了这一点。如果我们从微观考察电磁力,我们将看到它实际上是由小粒子,或叫做“光子”的量子造成的。   第三种力是弱核力,它是形成放射性衰变的原因。因为这个弱的力不足以将原子核聚在一起而引起核子破裂或衰变。医院的核医学主要依靠核力,给我们身体内部和大脑的清晰图像。弱力也使地球中心通过放射性材料加热,产生巨大的火山喷发能。弱力的产生是由于电子和“中微子”的相互作用。(中微子是像鬼一样的粒子,几乎没有质量,能通过万亿英里的固体导线而不和任何物质发生相互作用。)这些电子和中微子通过交换,与其他叫做W玻色子和Z玻色子的粒子发生相互作用。   第四种力是强核力,它将原子核聚在一起。没有核力,原子核将全部破裂,原子将崩溃。强核力是我们看到的充满宇宙的100多种元素能够存在的原因。由于有弱核力和强核力,星星才能按照爱因斯坦方程E=mc2发出光。没有核力,整个宇宙将变得黑暗,地球的温度将降低,海洋将冻结成冰。   这四种力的令人吃惊的特点是它们彼此全不相同,具有不同的强度和性质。例如,到目前为止,重力是四种力中最弱的力,比电磁力小1036倍。地球的重量为60万亿亿吨,然而它的强大的重量和重力可以轻而易举地被电磁力抵消。例如,你的梳子可以通过静电将小纸片吸起,从而抵消整个地球的重力。此外,重力完全是吸引的。而电磁力可以是吸引的,也可以是排斥的,由粒子的电荷决定。   大爆炸理论的统一   物理学家面临的基本问题之一是为什么宇宙是由四种截然不同的力支配的?为什么这四种力看上去差这么多,强度、相互作用和物理行为都不同?   爱因斯坦是第一位着手将这些力统一成单一的、综合的理论的人,他从统一重力和电磁力开始。他没有成功,因为他走在他那个时代太前面了,有关强力知道得太少了,无法建立一个真正的统一的场论。但是爱因斯坦的前驱工作打开了物理学世界的视野,有可能建立一个“包容一切的理论”。   在20世纪50年代,统一场论的目标似乎完全没有希望达到,特别是那时基本粒子物理处在一片混乱之中,想用原子对撞机破碎原子核找到物质的基本成分,结果从实验中发现几百个更多的粒子流。“基本粒子物理”从术语上就是矛盾的,成了一个宇宙的笑话。古希腊人想,只要我们将物质破碎到它的基本的建筑砖块,事情就变得简单了。相反的事情发生了:物理学家不得不尽力从希腊字母表中找出更多的字母来标志这些粒子。美国原子物理学家J?罗伯特·奥本海默(J?Robert Oppenheimer)开玩笑说,诺贝尔物理学奖应当授予在那一年没有发现新粒子的物理学家。诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)开始怀疑人类的智慧是不是能够解开核力的秘密。   然而,在20世纪60年代早期,这个混乱的情景多少有了一些条理,那时加利福尼亚工学院的墨里·盖尔曼(Murray Gell?mann)和伽莫夫·茨威格(George Zweig)提出“夸克”的想法,夸克是构成质子和中子的成分。根据夸克理论,3个夸克构成1个质子或1个中子,1个夸克和反夸克构成1个介子(一个将核子聚拢在一起的粒子)。这仅仅解决了一部分问题(因为今天各种类型的夸克比比皆是),但是它确实将新的能量注入到曾经是隐匿的领域中。   1967年,物理学家史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)和阿卜杜什·萨拉姆(Abdus Salam)做出了惊人的突破,他们指出有可能将重力和电磁力统一。他们创造了一个新的理论,电子和中微子(叫做“轻子”)通过交换形成叫做W玻色子和Z玻色子的新粒子并和光子彼此发生相互作用。通过在完全相同的立足点上处理W玻色子和Z玻色子,他们创造了统一两种力的理论。1979年,史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)、谢尔登·格拉索(Sheldon Glashow)和阿卜杜什·萨拉姆(Abdus Salam),因为他们的共同努力统一了四种力中的两种,即电磁力和弱力,并洞察到强核力的存在,所以被授予诺贝尔奖。   在20世纪70年代,物理学家分析了从斯坦福线性加速中心(SLAC)的粒子加速器得出的数据。为了深入地探测质子的内部,物理学家用加速器将强大的电子束打到靶上。他们发现可以引进叫做“胶子”的新粒子来解释将质子内部的夸克聚在一起的强大的核力。胶子是强核力的量子。将质子聚合在一起的约束力可以由在组成它的夸克之间交换胶子来解释。于是得出一个叫做量子色动力学的强核力的新理论。   这样,到了20世纪70年代中期,有可能将四种力中的三种力结合在一起(除去重力),得到一个“标准模式”:一个夸克、电子和中微子的理论,它们通过交换胶子、W玻色子和Z玻色子与光子彼此相互作用。这个理论是粒子物理几十年艰苦的、漫长的研究所达到的顶峰。到目前,标准模式满足所有的有关粒子物理的实验数据,无一例外。   尽管标准模式是所有时代最成功的物理理论,但它看上去十分别扭。很难相信自然界在基础的水平上是根据这个东拼西凑、修修补补的理论进行运作的。例如,理论中有19个任意的参数是人为放进去的,没有任何意义和原因(即各种质量和相互作用强度不是理论确定的,而是不得不由实验确定。理想地,一个真正统一的理论的这些常数应由理论本身确定,而不依赖于外部实验)。   此外,基本粒子有3个精确的副本,叫做“代”。很难相信自然界在它最基本的水平上会包括亚原子粒子的3个精确副本。除这些粒子的质量外,这些“代”彼此互相复制。(例如,电子的副本包括μ介子,它的重量比电子重200倍,还有τ粒子,它比电子重3 500多倍。)最后,标准模式没有提到重力,尽管重力是宇宙中最广为人知的一种力。 15.第十三节   图7这些是标准模式中包含的亚原子粒子,它是最成功的基本粒子理论。基本粒子是由构成质子、中子的“夸克”以及电子和中微子这些“轻子”和很多其他粒子组成的。注意该模型导致3个相同的亚原子粒子副本。因为标准模式不能说明重力(并且看上去太笨拙),理论物理学家认为它不是最终的理论。   因为标准模式虽然实验很成功,但看上去人为因素太多了,因此物理学家试图建立另一个理论,或叫做大统一理论(GUT),将夸克和轻子放在同一立足点上。它也把胶子、W玻色子和Z玻色子和光子放在同一级别上。(然而,因为重力仍然明显地遗留在外,这可能不是“最后的理论”。我们将看到,融合其他的力被认为是非常困难的工作。)   统一化的程序又将一个新的设想引进宇宙学。这个思想简单又优雅:在大爆炸时,所有四种基本力统一成单一的、一致的和神秘的“超力”。所有四种力有同样的强度,是一个较大的、一致的、总体力的一部分。宇宙开始时处于尽善尽美的状态。然而,当宇宙开始膨胀和迅速冷却时,原始的超力开始“破裂”,不同的力一个一个地分解出去。   根据这个理论,宇宙在大爆炸后的冷却与水的冻结相似。当水是液体形态时,它是十分均匀的和光滑的。然而,当它冻结时,在它的内部形成几百万个小冰晶。当液体完全冻结后,它原来的均匀性彻底消失了,成为含有裂纹、气泡和结晶的冰。   换句话说,今天我们看到的宇宙是可怕地破裂了。它根本不是均匀的和对称的,而是由犬牙交错的山脉、火山、飓风、小行星和爆炸的星组成,没有任何一致性,此外,四种基本力互相也没有任何关系。但是,宇宙如此破裂的原因是因为它太老了、太冷了。   尽管宇宙是从完美统一的状态开始的,今天它已经过了很多“相变”或状态的变化,当它冷却时,宇宙力一个一个地分裂出去。物理家的工作是向回寻找,重新构建宇宙原来开始的步骤,研究它是怎样从完美的状态变成我们今天看到的破碎的宇宙。   因此,关键是要恰当地理解宇宙开始时这些相变是怎样发生的。物理学家将这些转变叫做“自发的破坏”。不管是冰的融解、水的沸腾、雨云的产生或大爆炸的冷却,相变可以将完全不同相的物质联系起来。(为了说明这些相变有多么强大,艺术家出了一个谜:“你怎样将500 000磅〔226 800千克〕的水悬在空中,且没有可见的支撑?答案是:造一片云。”)   虚假真空   一个力从其他的力中破裂开来的过程,可以与一个大坝的破裂相比。河水从山上流下来,因为水往能量低的方向,即海平面的方向流动。最低的能量状态叫做“真空”。然而,有一个不寻常的状态叫做“虚假真空”。例如,一个大坝挡住河水,这个大坝看上去是稳定的,但它实际上承受着巨大的压力。如果大坝出现一个小裂口,这个压力可能突然使大坝崩溃,从虚假的真空(被大坝挡住的洪水)释放出大量的能量,引起特大洪水流向真正的真空(海平面)。如果听任让大坝自发地破坏,并突然转变成真正的真空,整个村庄会被淹没。   类似地,在大统一(GUT)理论中,宇宙原来是从虚假真空开始的,三种力统一成一种单一的力。然而,这个状态是不稳定的,宇宙自发地破裂,从虚假真空向真正的真空转变,从虚假真空统一的力向真正真空分裂的力转变。   在古思开始分析GUT理论之前,这些情况已经知道了。但古思注意到某些其他人忽略的地方。在虚假真空状态,宇宙按照德·西特尔(de Sitter)在1917年预计的以指数方式膨胀。虚假真空的能量是一个宇宙常数,它驱动宇宙以如此巨大的速率膨胀。古思问他自己一个非常重要的问题:这个指数方式的德·西特尔(de Sitter)膨胀能解决宇宙学的一些问题吗?   单磁极子问题   很多GUT理论的一个预计是在创世之初有大量的“单磁极子”产生。一个单磁极子是一个单个的北极或南极。在自然界,这些磁极总是成对发现的。例如一块磁铁,你看到它的北极和南极总是绑在一起的。如果你用一个榔头把这块磁铁敲成两半,你发现的不是两个单磁极子,而是两块较小的磁铁,每一块有它们自己的北极和南极。   然而问题是,经过几个世纪的实验,科学家没有发现单磁极子的确实证据。因为以前没有人看到过单磁极子,古思感到困惑,为什么GUT理论会预计有这么多的单磁极子存在呢。古思评论说:“单磁极子像独角兽一样一直使我们着迷,尽管还没有确实看到它。”   然后,忽然灵机一动,所有零零碎碎的想法在一闪念间拼在了一起。古思认识到,如果宇宙开始时是处在虚假真空状态,它可能以几十年前德·西特尔(de Sitter)提出的指数方式膨胀。在这个虚假的真空状态,宇宙突然膨胀的量可以是难以想象的大,因此稀释了单磁极子的密度。如果科学家以前从未见过一个单磁极子,仅仅是因为单磁极子散布到了比以前所想象的要大得多的宇宙中。   对古思来说,这个发现是惊愕和快乐之源。这样一个简单的想法能够在一瞬间解释单磁极子问题。但古思认识到,这个预计有着超出他原来想象的宇宙意义。   平面问题   古思认识到他的理论解决了另一个问题,即早些时候讨论的“平面问题”。标准的大爆炸描述不能解释为什么宇宙是非常平的问题。在20世纪70年代,人们相信描述宇宙物质密度的奥米伽值大约为0?1。而事实是,在大爆炸几十亿年后,这个数值仍然相当接近临界密度1?0。这个问题令人困惑。随着宇宙膨胀,奥米伽值(Omega)应当随着时间改变。这个数值接近1?0,让人感到不自在,因为它描述的是一个完全平面的空间。   不管创世时奥米伽值是怎样一个适当的值,爱因斯坦方程显示它今天应当几乎为零。在大爆炸几十亿年后奥米伽值是如此接近于1,除非有奇迹才行。在宇宙学中这个问题叫做“细调问题”。上帝或某个造物主必须极其精确地“选择”奥米伽值,才能使它今天大约为0?1。为了使奥米伽值今天在0?1和10之间,在大爆炸后1秒钟时,奥米伽值必须为1?000 000 000 000 00。换句话说,在创世开始时,奥米伽值必须选择等于1,精度范围要在几百万亿分之一,这是很难理解的。   想象试图将一支铅笔竖直地立在它的笔尖上。无论你怎样平衡这支铅笔,它都会倒下来。要想让它平衡1秒钟都十分困难,更不要说几年。为了使奥米伽值今天等于0?1,必须进行大量的微调。在微调奥米伽值时一丁点儿错误都会使奥米伽值极大地偏离1。因此,为什么今天奥米伽值是如此接近于1呢?按理它应该极大地偏离于1才对。   对古思来说回答是明显的。宇宙膨胀的程度是如此巨大,因而使宇宙变平了。好比一个人,他看不到地平线的尽头,因此说地球是平的。天文学家得出结论说奥米伽值大约等于1,因为膨胀使宇宙变平。   地平线问题   膨胀不仅解释了支持平面宇宙的数据,也解决了“地平线问题”。这是根据这样一个事实:夜晚的天空无论你向哪儿看都似乎是相当均匀的。如果你转180度,你看到宇宙是均匀的,即便你看到的是相距几百亿光年的宇宙的不同部分。强大的望远镜扫描天空也发现宇宙是均匀的,偏离很小。我们的空间卫星也显示宇宙微波辐射是极其均匀的。无论你看空间的何处,背景辐射的温度的偏离不超过千分之一度。   但是这是一个问题,因为光速是宇宙中的速度极限。在宇宙的一生中,光线或信息没有办法从夜晚天空的一侧跑到另一侧。例如,我们在一个方向看微波辐射,自大爆炸后它已行进了130亿年。如果我们转过来看相反方向,我们看到微波辐射是相同的,它也行进了130亿年。因为它们的温度都相同,在创世之初它们一定是融合在一起的。但是,自大爆炸后这些辐射没有办法从夜晚天空一侧跑到另一侧(相距超过260亿光年)。   如果我们观察大爆炸后380 000年后的天空情况就更糟了,这时背景辐射刚刚形成。如果我们看天空相反方向的两点,我们看到背景辐射几乎是均匀的。但是根据大爆炸理论计算,这相反的两点相距9 000万光年(因为爆炸后空间的膨胀)。但是光不可能在380 000年中行进9 000万光年。辐射比光线跑得还要快,这是不可能的。   按理,宇宙应看上去是多块状的,宇宙的一部分离开另一个遥远的部分的距离太远,难以接触。光线没有足够的时间混合,没有时间将辐射从遥远的一侧传播到遥远的另一侧,那么为什么宇宙看上去这样均匀呢?(普林斯顿的物理学家罗伯特·迪克〔Robert Dicke〕将这个问题叫做水平线问题,因为水平线是你能看到的最远的点,光线能够传播的最远的点。)   但古思认识到膨胀也是解释这个问题的关键。他分析到,我们可见的宇宙大概是原始火球的一小片。这一小片本身的密度和温度是均匀的。但是膨胀突然将这一小片均匀物质扩大了1050倍,比光速还要快,所以今天的可见宇宙相当地均匀。结果,夜晚天空和微波辐射是如此均匀的原因是:可见宇宙曾经是原始火球的均匀的一小片,突然膨胀变成了宇宙。   对膨胀的反作用   尽管古思确信膨胀的想法是正确的,他第一次登台演讲时还是有些紧张。当古思1980年提出他的理论时,他承认:“我仍然担心理论的某些结果会有错误。也害怕我会暴露我是一位缺乏经验的宇宙学家。”但是他的理论是这样地优雅和强大,以至全世界的物理学家都立刻看到它的重要性。诺贝尔奖获得者墨里·盖尔曼(Murray Gell?mann)惊呼:“你解决了宇宙学最重要的问题!”诺贝尔奖获得者谢尔登·格拉索(Sheldon Glashow)向古思透露说,史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)听到有关膨胀理论时十分激动。古思焦急地问:“史蒂文(Steven)有什么反对意见吗?”格拉索(Glashow)回答:“没有,他只是遗憾怎么自己没有想到。”科学家们问自己,他们怎么没有想到这个简单的解决方案呢?古思的理论得到理论物理学家的热烈欢迎,他们惊叹它的见识。   这对古思工作的前景也产生了影响。一天,因为工作市场的职位紧缺,他眼看就要失业了,他承认:“我处在失业的边缘。”忽然,工作的机会从天而降,许多顶尖大学都向他提供职位。(但是,不是来自他的第一选择——麻省理工学院。但这时他读到一段有关人生的格言:“如果你不胆怯,机会就在你的面前。”这给了他勇气打电话给麻省理工学院,要求一份工作。当几天后麻省理工学院打电话给他,答应给他一个教授的职位时,他惊呆了。他读到另一段格言:“不要在冲动时采取行动。”他没有理睬这个劝告,决定接受麻省理工学院的职位。)“无论如何,一句中国格言也不能说明一切”,他对自己说。 16.第十四节   然而,在古思的理论中仍然存在严重的问题。天文学家对古思的理论的兴趣不是很大,因为它在一个方面存在很大的缺陷:它给出错误的奥米伽值估计。奥米伽值大约接近于1可以由膨胀来解释。然而,膨胀比预计更大,并预计奥米伽值(或奥米伽值〔Omega〕加上拉姆达〔Lambda〕)应精确等于1,才能与平面宇宙相符。在随后的年代里,收集到的实验数据越来越多,在宇宙中找到大量暗物质。奥米伽值轻微移动,上升到0?3。但这对膨胀理论来说仍可能是致命的。尽管在下一个十年物理学家会写出3 000多篇论文,但对天文学家来说膨胀将仍是一个新鲜的事物。对他们来说,这些数据似乎是排除膨胀理论的。   有些天文学家私下里抱怨,说粒子物理学家被膨胀的美丽外衣所迷惑,甚至可以不管实验数据。(哈佛大学的天文学家罗伯特·P?基尔希纳〔Robert P?Kirshner〕写道:“膨胀理论被学院里牢固占据教授职位的人所称赞,但这个事实并不自然而然地说明它是对的。”牛津大学的罗杰·彭罗斯〔Roger Penrose〕将膨胀理论叫做:“高能物理学家了解宇宙的一种时髦方式……甚至土豚也认为它的后代是美丽的。”)   古思相信:迟早有数据会说明宇宙是平的。但是使他烦恼的是他的原始的描述有一个小的,但至关重要的缺陷,直到今天还不能完全理解。膨胀在理论上可以用来解释一系列深层的宇宙问题。但问题是他不知道怎样关闭膨胀。   想象一壶水加热到它的沸点。就在水开之前,它是瞬时处在高能状态。它要沸腾,但它还不能沸腾,因为需要一些杂质产生气泡。但是一旦气泡产生了,它很快进入真正真空的低能状态,这壶水变得充满了气泡。最终,气泡变得很大,开始结合,直到壶里均匀地充满蒸汽。当所有的气泡合并,从水到蒸汽的相变就完成了。   在古思的原始描述中,每一个气泡代表一片从真空中膨胀出来的我们的宇宙。但是当古思进行计算时,他发现气泡不能适当地结合,使宇宙成为难以相信的多块状的。换句话说,他的理论让壶里充满了蒸汽气泡,却不能完全合并成为一壶均匀的蒸汽。古思的一大桶开水似乎永远不能安定下来,变成今天的宇宙。   1981年,俄罗斯P?N?列别杰夫(P?N?Lebedev)研究所的安德烈·林德(Andre Linde)和宾夕法尼亚大学的保罗·J?斯坦哈特(Paul J?Steinhardt)、安德里亚·阿尔布雷克特(Andreas Albrecht)发现一个解决这个难题的方法。他们认识到,如果虚假真空的一个气泡膨胀的时间足够长,它就会最终充满整个壶,并产生一个均匀的宇宙。换句话说,我们的整个世界可以是单个气泡的副产品,它膨胀充满宇宙。为了产生均匀的一壶蒸汽不需要大量气泡结合,只要一个气泡就行了,只要它膨胀的时间足够长的话。   再回想一下大坝和虚假真空的类比。大坝越厚,水就需要越长的时间穿过大坝。如果大坝的墙非常厚,那么穿过的时间就会任意地延长。如果宇宙可以膨胀1050倍,那么一个单个的气泡就有足够的时间解决水平线、平面宇宙和单磁极子的问题。换句话说,如果穿过大坝的时间延长得足够长,宇宙膨胀的时间足够长,就能使宇宙变平和稀释单磁极子。但是仍然留有问题:是什么机制能够延长如此巨大的膨胀呢?   最终,这个棘手的问题成为已知的“见好就收的问题”,即怎样让宇宙膨胀得足够长,使得一个单一的气泡能够创造整个宇宙。到目前至少提出了50个不同的机制来解决这个适当的退出问题。(这是一个令人迷惑的、困难的问题。我自己也试了几个解决方案来解决这个问题。要想在早期的宇宙中产生适度的膨胀是相当容易的。但是要让宇宙膨胀的倍数大到1050是极其困难的。当然,我们也许能够简单地放上一个1050系数,但这是人造的和人为的。)换句话说,人们广泛地相信膨胀过程解决了单磁极子、地平线和平面问题,但是不能精确知道是什么驱动膨胀和怎样将它关闭。   混乱的膨胀理论和平行宇宙   物理学家安德烈·林德(Andre Linde)对无人同意有关见好就收的解决方案并不感到忧虑。林德(Linde)承认:“我只是有这样的感觉,对上帝来说这是一个简化他的工作的绝好机会。”   最后,林德(Linde)提出一个新版的膨胀理论,它似乎消除了老版本的一些缺陷。他想象一个宇宙,在随机的空间和时间点上自发地发生破裂,一个短暂膨胀的宇宙产生了。大多数膨胀的时间很短。但是因为这个过程是随机的,最终将有一个气泡膨胀的时间持续得很长,创造了我们的宇宙。它的逻辑结论是:膨胀是持续的和永恒的,大爆炸始终在发生,一些宇宙从其他宇宙萌生出来。在这个图景中,宇宙可以萌芽产生其他宇宙,创建“多元宇宙”。   在这个理论中,自发破裂可以在我们的宇宙内任何地方发生,从我们的宇宙萌发一个完整的宇宙。它也意味着我们的宇宙也许是从早先的宇宙萌发的。在混乱的膨胀模式中,多元宇宙是永恒的,即使单个的宇宙不是这样。有些宇宙可能有非常大的奥米伽值,大爆炸后就立即挤压破碎。有些宇宙的奥米伽值可能很小,将永远膨胀。最终,多元宇宙被那些巨量膨胀的宇宙所支配。   回顾宇宙学的历程,我们不得不接受平行宇宙的想法。膨胀理论代表传统宇宙学与粒子物理学进展的汇合。粒子物理遵循量子理论,它规定有一个有限的可能性使不太可能的事件发生。因此,只要我们承认有可能创造一个宇宙,我们就打开了有可能创造无限多个平行宇宙的大门。例如,想一想在量子理论中是怎样描述电子的。因为不确定性,电子不是存在于任何单一的地点,而是存在于围绕原子核的所有可能的地点。围绕原子核的电子云代表电子可以同时位于很多地方。这是所有化学的基础的基础,它允许电子将分子捆绑在一起。分子为什么不散开的原因是:平行的电子围绕它们跳动并将它们捆绑在一起。同样,宇宙曾经比一个电子还小。当我们将量子理论应用于宇宙时,我们被迫承认宇宙有同时存在于很多状态的可能性。换句话说,一旦我们打开了将量子波动应用到宇宙的大门,我们就几乎被迫地承认平行宇宙。我们没有更多的选择。   宇宙从无到有   起初,人们也许会反对多元宇宙的观念,因为它似乎违背了已知的定律,如物质和能量守恒定律。然而,一个宇宙的物质和能量的含量实际上可以是很小的。宇宙的物质含量,包括所有星星、行星和星系,是巨大的和正的。然而,重力储藏的能量可以是负的。如果将由于物质产生的正能量和由于重力产生的负能量加在一起,总和可能接近于零!在某种意义上,这样的宇宙是自由的。它们可以毫不费力地从真空中突然冒出来。(如果宇宙是封闭的,宇宙的总能量含量必须精确地等于零。)   (要领会这一点,想象一头驴掉进地面的一个大坑里。为了把驴从坑中拉出来必须增加能量。一旦驴被拉出来又站在地面上后,驴的能量被认为是零。因为需要增加驴的能量使它回到能量为零的状态,所以驴在坑中时能量为负。类似地,需要增加能量使一颗行星脱离太阳系。一旦它到了自由空间,行星的能量为零。因为需要增加能量将行星拽出太阳系使它进入能量为零的状态,当行星在太阳系范围内时,它的重力能为负。)   事实上,要创造像我们这样的一个宇宙,也许只需要非常小的净物质量,也许小到1盎司(28.349 5克)。正如古思喜欢说的:“宇宙可以是一顿免费的午餐。”纽约城市大学亨特学院的物理学家爱德华·特赖恩(Edward Tryon)在1973年的《自然》杂志上发表了一篇文章,首先提出了宇宙从无创造的思想。他推测宇宙是由于真空中的量子波动偶尔产生的。(尽管创造宇宙所需要的净物质量可以接近零,这个物质必须压缩到难以想象的密度,正如在第12章将看到的。)   像盘古开天的神话一样,这是宇宙从无到有的一个例子。尽管宇宙从无到有的理论无法用常规的方法证明,它确实能帮助我们回答有关宇宙的很多实际问题。例如,为什么宇宙不旋转?我们周围的一切都在旋转,从陀螺、飓风、行星、星系到类星体。它看上去是宇宙中物质的普遍特性。但是宇宙本身不旋转。当我们观察天空的星系时,它们的旋转相互抵消,总体为零。(这是非常幸运的,在第5章将会看到,如果宇宙的确旋转的话,时间旅行就会成为一个共同的问题,历史就不可能书写。)为什么宇宙不旋转的原因也许是因为我们的宇宙是从无到有产生的。因为真空不旋转,所以在我们的宇宙中就看不到任何净旋转。事实上,多元宇宙内的所有气泡宇宙可能净旋转都为零。   为什么正电荷和负电荷精确地相互抵消呢?通常。当我们思考支配宇宙万物的宇宙力时,我们想得更多的是重力而不是电磁力,尽管与电磁力相比重力是一个无限小的量。原因是正电荷和负电荷完全平衡了。结果宇宙的电荷看上去为零,是重力而不是电磁力支配宇宙。   尽管我们认为这是理所当然的,但是正电荷和负电荷的抵消是十分不寻常的,并且已经得到实验检验,精确到1021分之一。(当然,电荷之间的局部不平衡是存在的,这就是为什么我们总会看到闪电。但是即便是雷电,电荷的总数加起来也为零。)如果你身体内净正电荷和负电荷的差别仅为0?000 01%,你就会立刻被撕成碎片,你身体的碎片就会被电力作用抛到外层空间。   对这个持久的谜的回答也许是因为宇宙是从无到有产生的。因为真空没有净旋转和净电荷,从无到有产生的子宇宙也没有净旋转和净电荷。   物质和反物质是这个规则的一个明显的例外[5]。这个例外是为什么宇宙是由物质组成的,而不是由反物质组成的?因为物质和反物质是相反的(反物质与物质的负荷正好相反),我们可以假定:大爆炸一定产生了同样数量的物质和反物质。然而问题是,物质和反物质在接触时彼此抵消产生伽马射线爆发。这样我们就不可能存在了。宇宙就会是伽马射线的随机集合,而不是充满普通的物质了。如果大爆炸是完全对称的(或如果它能从无产生),那么就会形成同样数量的物质和反物质。这样为什么我们能存在呢?俄罗斯物理学家安德烈·萨哈罗夫(Andrei Sakharov)提出的解答是:大爆炸根本不是完全对称的,在创世之初在物质和反物质之间有小量的对称被破坏了,物质相对反物质占优势,才使得我们今天所看到的宇宙成为可能。(在大爆炸时被破坏的对称性叫做CP〔电荷宇称〕对称性,此对称性逆转了物质和反物质粒子的负荷和奇偶性。)如果宇宙是从“无”中产生的,大概“无”不是完全空的,而是有少量对称性的破坏,使得今天物质比反物质占有一些优势。这个对称性破坏的起源还没有找到。 17.第十五节   其他宇宙会是什么样子   多元宇宙的想法很有吸引力,因为所有要做的假定是自发破裂随机发生。不需要再做其他的假设。每当一个宇宙萌发出另一个宇宙时,物理常数与原来的不同,创造出新的物理定律。如果这是真的,在每个宇宙之内可以出现完全新的现实。于是出现了一个诱人的问题:这些其他的宇宙是什么样子呢?理解平行宇宙物理的关键是要理解宇宙是怎样产生的,即精确地理解自发破裂是怎样发生的。   当宇宙诞生并且自发破裂发生时,它也破坏了原始理论的“对称性”。对一位物理学家来说,“完美”意味着对称和简单。如果一个理论是完美的,这意味着它有强大的对称性,能够以最紧凑和经济的方式解释大量的数据。更精确地说,当我们在一个方程中交换它的成分时,如果该方程保持相同,这个方程就被认为是完美的。找出自然界隐藏的对称性的一个最大益处是:我们可以指出表面上看上去完全不同的现象实际上是同一件事物的不同表现,它们通过对称性连接在一起。例如,电和磁实际上是同一物体的两个方面,因为有对称性,所以它们可以在麦克斯韦方程中相互交换。同样地,爱因斯坦指出相对论可以将空间变成时间和将时间变成空间,说明它们是空间时间结构这同一事物的两个部分。   想象一片有着无穷魅力的六重对称性的雪花。它的美丽来源于将它旋转60度它仍然保持相同。这也意味着,我们描述雪花的任何方程也应当反映这个事实,在旋转多个60度时它保持不变。在数学上,我们说雪花有C6对称性。   对称性将自然界隐藏的美丽编成密码。但是在现实中,今天这些对称性被可怕地破坏了。宇宙中四种主要的力彼此根本互不相像。宇宙充满了不规则和缺陷,包围我们的是原始宇宙的片段和碎片,原始对称性被大爆炸破坏了。因此,理解可能的平行宇宙的关键是理解“对称性破坏”,即在大爆炸后对称性是怎样破坏的。正如物理学家大卫·格罗斯(David Gross)说的:“自然界的秘密是对称,但是世界结构的很多方面是由于对称性破坏机制决定的。”   想象一个美丽的镜子破碎成几千片碎片。原来的镜子具有很好的对称性,无论镜子转任何角度它都以同样方式反射光;但它破碎后,原始的对称性破坏了。精确地确定对称性是怎样破坏的,决定了镜子是怎样粉碎的。   对称性破坏   为了了解对称性破坏,想象一个胚胎的成长。在早期阶段,在怀孕后几天,胚胎由完整的细胞球构成。每个细胞与别的细胞没有什么不同。无论怎么转,看起来都是一样的。物理学家说,这一阶段的胚胎有O(3)对称性,即无论沿什么轴旋转都是相同的。   尽管胚胎是美丽的和优雅的,但它没有什么用处。一个完善的胚胎球不能执行任何功能或与环境相互感应。然而,过了一段时间胚胎的对称性破坏了,长出一个小头和一个像保龄球腿的螺旋形柱。尽管原来的球形对称现在破坏了,胚胎仍然有残余的对称性,如果沿着它的轴转动它,它仍然是相同的。这样,它就具有了圆柱对称性。数学上,我们说原来的球形O(3)对称性变为圆柱体的O(2)对称性。   然而,O(3)对称性的破坏可以以不同的方式进行。例如五星鱼没有圆柱对称性或双侧对称性,当球形对称破坏时,它有C5对称性(即旋转72度保持相同),使它具有五角星的形状。因此,O(3)对称性破坏的方式决定了生物体诞生的形状。   类似地,科学家相信宇宙开始时是处于完全对称的状态,所有的力统一成单一的力。宇宙是完美的、对称的,但也是没有用的。我们所知的生命不可能生存在这种完美的状态下。为了使生命有可能存在,宇宙在冷却时它的对称性不得不破坏。   对称性和标准模式   同样,要想理解平行宇宙会是什么样子,我们必须首先了解强、弱、和电磁相互作用的对称性。例如强力依赖于3个夸克,科学家将它们标上假想的“颜色”(例如,红、白、蓝)。交换这3种颜色的夸克,如果方程保持不变,我们说这个方程有SU(3)对称性,即重新组合这3个夸克,方程保持相同。科学家相信,有SU(3)对称性的方程能最精确描述强相互作用(叫做量子色动力学)。如果我们有巨大的超级计算机,仅仅从夸克的质量和它们相互作用的强度出发,就能在理论上计算质子和中子的所有性质,以及核物理的所有特性。   类似地,我们看电子和中微子这两个轻子的情况。如果在方程中交换它们,方程保持不变,我们说该方程有SU(2)对称性。   再看光的情况,它有U(1)对称性。(这个对称组合将光的各个分量或极性重新编组。)因此,弱力和电磁力相互作用的对称组合为SU(2)×U(1)。   如果将这三个理论简单地黏合在一起,就会毫不奇怪地有SU(3)×SU(2)×U(1)对称性。换句话说,即它是分别混合3个夸克和混合2个轻子,但夸克和轻子不相互混合的对称性。得出的理论是标准模式理论,正如前面我们看到的,它大概是所有年代中最成功的理论。正如密歇根大学的戈登·凯恩(Gordon Kane)所说:“我们世界发生的一切(除去重力的影响)都是从标准模式粒子相互作用产生的……”标准模式理论的某些预计已在实验室进行了测试,证明是成立的,精度在一亿分之一。(事实上,总共20个诺贝尔奖授予了研究标准模式各个部分的物理学家。)   最后,人们也许能够构造一个将强力、弱力和电磁力相互作用联合在一起的单一的对称性理论。最简单的GUT理论能够做到这一点,它能同时彼此交换所有5个粒子(3个夸克和2个轻子)。与标准模式的对称性不同,GUT对称性能将夸克和轻子混合在一起(这意味着质子可以退化成电子)。换句话说,GUT理论包含SU(5)对称性(组合所有5个粒子,即3个夸克和2个轻子)。很多年来,人们也分析了很多其他的对称组合,但是SU(5)大概是能够拟合数据的最小组合。   当自发破裂发生时,原来的GUT对称性可以以各种方式破坏。一种方式是,GUT对称性破坏成SU(3)×SU(2)×U(1),正好需要19个自由参数描述我们的世界,产生我们已知的世界。然而,GUT对称性的破坏可以有很多方式。其他的宇宙很可能有完全不同的残余对称性。最低限度,这些平行宇宙可能会有不同数值的这19个参数。换句话说,在不同的宇宙中各种力的强度可能是不同的,使宇宙的结构产生巨大的变化。例如,核力强度减弱将阻止星星的形成,使宇宙留在永久的黑暗中,让生命不可能存在。如果核力太强,星星燃烧它的核燃料就会太快,没有足够的时间形成生命。   对称组合也可能改变,产生完全不同的宇宙粒子。在这些宇宙中质子可能是不稳定的,并会迅速衰变成反电子。这样的宇宙不可能有我们所知道的生命,但会迅速地分解成没有生命的电子和中微子的雾。其他的宇宙还可以以另外的方式破坏GUT的对称性,产生更稳定的粒子,如质子。在这样的宇宙中,可能存在大量奇怪的新的化学元素。在这些宇宙中的生命比我们要更复杂,因为有更多的化学元素可能创造类似DNA的化学物质。   原始的GUT对称性也可以以另一种方式破坏,产生多于一个的U(1)对称性,即多于一种形式的光线。这的确将是一个奇怪的宇宙,在这个宇宙中,生物不只是用一种类型的力,而是用几种类型的力来观察。在这样的宇宙中,生物可能有各种接收器检测各种形式的类似于光的辐射。   毫不奇怪,可能有几百种,甚至无限多种方式破坏这些对称性。每一种可能的解决方案会产生相应的完全不同的宇宙。   可检测的对称性   不幸的是,在目前多元宇宙理论中,有着不同物理定律的多个宇宙存在的可能性无法检测。人们不得不跑得比光还要快才能到达其他的宇宙。但是膨胀理论的一个优势是,它预计了我们宇宙的性质,这个宇宙是可以检测的。   膨胀理论是一个量子理论,它基于量子理论的基石海森堡测不准原理。(测不准原理说,不可能无限精确地测量电子的速度和位置。不管仪器多么灵敏,测量中总有不确定性。如果知道电子的速度,就不能知道它的精确位置;如果知道它的位置,就不能知道它的精确速度。)   将测不准原理应用到开始大爆炸的火球,这意味着原始的宇宙爆炸不可能是无限“光滑的”。(如果它是完全均匀的,那么我们就能精确知道从大爆炸发出的亚原子的轨迹,这就违背了测不准原理。)量子理论让我们能够计算在原始火球中这些波纹或波动的大小。然后膨胀这些小量的量子波动,就可以计算我们看到的大爆炸后380 000年的微波背景辐射。(如果我们将这些波动膨胀到今天,就应该发现星系群的当前分布。我们的星系应该包含在这些小的波动的一个波动中。)   开始时,科学家从表面上查看从COBE卫星得到的数据,没有发现微波背景辐射的偏离或波动。这在物理学家中间引起一些忧虑,因为完全光滑的微波背景辐射不仅背离膨胀理论,也背离整个量子理论,背离测不准原理。它将动摇物理学最核心的内容。20世纪量子理论的整个基础也许不得不抛弃。   经过艰苦细致的分析科学家才松了一口气,从计算机增强的COBE卫星数据中找到了模糊的波动,温度的变化为十万分之一,这是量子理论能容忍的最小的偏离量。这些无穷小的波动是与膨胀理论一致的。古思承认:“我完全被宇宙背景辐射迷住了。信号是如此之弱,在1965年以前一直没有检测到,现在背景辐射波动的测量精度竟达到十万分之一。”   尽管收集到的实验证据慢慢地支持膨胀理论,但科学家仍然不得不解决恼人的奥米伽值问题,即事实上奥米伽值为0?3而不是1?0。   超新星——回到拉姆达   最后得出膨胀理论与科学家搜集的COBE数据是一致的,但是在20世纪90年代,天文学家仍在抱怨膨胀理论得出的奥米伽值明显背离实验数据。第一次高潮是在1998年,它是从完全意外的方向得到的数据引起的。天文学家试图重新计算在遥远的过去宇宙的膨胀速率。他们不是分析哈勃在20世纪20年代分析的造父变星,而是考察过去的几十亿光年的遥远星系中的超新星。他们特别考察了Ⅰa型超新星,它理想地适合用做标准烛光。   天文学家知道这种类型的超新星几乎有同样的亮度。(Ⅰa型超新星的亮度被知道得非常清楚,甚至它们的亮度的微小偏离也能标定:超新星越亮,亮度的衰退越慢。)这样的超新星是在双星系统中的白矮星慢慢吸收它的伴星的质量中产生的。这颗白矮星吸收它的伴星的质量,逐渐达到太阳质量的1?4倍,这是白矮星能够达到的最大质量。当它们超过这个极限时就会收缩和爆炸形成Ⅰa型超新星。这个触发点就是Ⅰa型超新星的亮度为什么非常均匀的原因,它是白矮星达到精确质量然后在重力作用下收缩的自然结果。(正如苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡尔〔Subrahmanyan Chandrasekhar〕在1935年指出的,在白矮星中使这颗星星收缩的重力和电子之间的叫做“费米尔”的排斥力相平衡。如果白矮星的重量超过太阳的1?4倍[6],那么重力超过费米尔力,星星收缩形成超新星。)因为遥远的超新星是在早期宇宙发生的,分析它们就能计算几十亿年前宇宙的膨胀速率。 18.第十六节   两个独立的天文学家小组(以超新星宇宙项目的索尔·佩尔穆特〔Saul Perlmutter〕和高Z超新星搜索小组的布赖恩·P?施密特〔Brian P?Schmidt〕为首)希望发现:宇宙尽管仍在膨胀,但是在逐渐减慢。对于几代天文学家,这是一种信念,每天在天文学的课堂上都是这样教的,即原始的膨胀在逐渐减慢。   在分析了十几个超新星之后,他们发现早期宇宙的膨胀不是像原来想象的那么快(即超新星的红色偏移和它们的速度比原来想象的小)。比较早期宇宙与现在宇宙的膨胀率,他们得出结论:今天的膨胀率比较大。使他们吃惊的是,这两组得出同样令人惊骇的结论,即宇宙膨胀在加速,以指数形式在加速膨胀。   使他们灰心的是,他们发现无论用任何奥米伽值(Omega)都不能拟合数据。拟合数据的唯一办法是在理论中重新引入拉姆达值(Lambda),即爱因斯坦首先引入的真空能。此外,他们发现在宇宙以西特尔(Sitter)类型的指数方式加速膨胀中,拉姆达(Lambda)的数值要大大超过奥米伽值。两组独立地得出这个令人吃惊的事实,但是犹豫不决地没有立刻发表他们的发现,因为强烈的历史偏见认为拉姆达值为零。正如基特山(Kitt’s Peak)天文台的乔治·雅格布(George Jacoby)所说:“拉姆达值始终是一个公认的概念,谁要说它不等于零,就会被认为是疯了,是胡言乱语。”   施密特(Schmidt)回忆道:“我仍然在摇头,但是我们校核了一切……我是非常勉强地告诉人们这个结果,因为我相信我们将会遭到谴责。”然而,当两个小组在1998年同时公布他们的结果时,他们收集到的堆积如山的数据难以被驳倒。拉姆达值,在现代天文学中几乎被完全遗忘的爱因斯坦的这个“大错误”,在藏匿了90年后现在又令人注目地再度走红。   物理学家哑口无言。普林斯顿高级学术研究所的爱德华·威腾(Edward Witten)说:“它是自我从事物理学研究以来最奇怪的实验发现。”当奥米伽值0?3加上拉姆达值0?7时,总和等于膨胀理论预计值1?0(在实验误差范围内)。像一块七巧板在我们的眼前拼凑在一起,宇宙学家看到了丢失的膨胀部分,它来自真空本身。   WMAP卫星惊人地重新证实了这个结果,它证明和拉姆达值有关的能量,或暗能量,占宇宙所有物质和能量的73%,成为七巧板主要的一块。   宇宙的相   WMAP卫星的最重要贡献,大概是它使科学家相信他们正朝着宇宙的“标准模式”前进。尽管还存在巨大的差距,天体物理学家开始看到从这些数据得出的标准模式的轮廓。根据现在拼凑在一起的图片,当宇宙冷却时宇宙的演变经过了截然不同的相变。从一个相过渡到另一个相代表系统的破裂和自然力的分解。今天我们知道宇宙演变经过以下阶段和里程碑:   1. 10-43秒前——普朗克时期   在这个时期几乎什么都没有,它叫做“普朗克时期”。在这个时期,能量达1020亿电子伏特,重力和其他量子力一样强。结果,宇宙的四种力或许统一成一个单一的“超力”。宇宙大概存在于一个“虚无”的完美的状态,或真空的高维空间中。神秘的对称性将所有四种力混合,使方程保持相同,此对称性为“超对称性”(关于超对称性的讨论见第7章)。由于不知道什么原因,这个统一所有四种力的神秘的对称性破裂了,形成了一个小气泡,即我们的胚胎宇宙。这也许是随机的量子波动的结果。这个气泡的尺寸为“普朗克长度”,10-33厘米。   2. 10-43秒——GUT时期   对称性破裂发生,使气泡快速膨胀。当气泡膨胀时,四种基本力彼此迅速分开。重力是第一个从其他三种力中分出去的,在整个宇宙中释放出冲击波。超力的原始对称性破裂为较小的对称性,也许包含GUT对称性SU(5)。剩余的强力、弱力和电磁相互作用仍然被这个GUT对称性统一在一起。在这个阶段宇宙以1050的巨大系数迅速膨胀,由于不能理解的原因,空间的膨胀速度比光速还要快。温度为1032度(K)。   3. 10-34秒——膨胀结束   温度降到1027度(K),这时强力与其他两种力分离。(GUT对称性降到SU(3)×SU(2)×U(1)。)膨胀期结束,宇宙进入滑行式的标准弗里德曼扩充期。宇宙由夸克、胶子和轻子热乳浆液组成。自由的夸克浓缩成今天的质子和中子。我们的宇宙仍然很小,只有目前太阳系的大小。物质和反物质互相抵消,物质微微超过反物质(十亿分之一),超过的量形成我们今天看到的周围物质。(这个能量范围是我们希望在今后几年粒子加速器,大型强子对撞机能够复制出的能量范围。)   4. 3分钟——核子形成   温度降到足够低,核子形成而不会由于强烈的高温而撕开。氢熔合成氦(产生今天我们看到的75%的氢和25%的氦的比例)。微量元素锂形成,但是更高元素的熔合停止,因为有5个粒子的核子太不稳定。宇宙是模糊一片,光线一产生就被吸收。这标志着原始火球结束。   5. 380 000年——原子诞生   温度降到3 000度(K)。电子固定在核的周围,不被高温撕开,原子形成。这时光子可以自由传播而不被吸收。这就是COBE和WMAP测量到的辐射。曾经是模糊一片充满等离子体的宇宙现在变得透明。天空不再是白的,变成黑的。   6. 10亿年——星星浓缩   温度降到18度(K)。类星体、星系和银河星团开始浓缩,大部分是原始火球微小量子波动的副产品。矮星开始“烹调”轻元素,如碳、氧和氮。爆炸的星将铁以后的重元素喷向天空。这是哈勃空间望远镜能够探测到的最远的时期。   7. 65亿年——德·西特尔膨胀   弗里德曼扩张逐渐结束,宇宙开始加速膨胀,进入叫做西特尔(Sitter)扩张的加速阶段,它是被神秘的还不能理解的反重力驱动的。   8. 137亿年——今天   现在。温度降到2?7度(K)。我们看到当前的由星系、星星和行星构成的宇宙。宇宙在继续以一种散开的模式加速扩张。   将来   尽管膨胀理论今天有能力解释许多有关宇宙的秘密,但是还不能证明它是正确的。(此外,在第7章我们将看到,近来也提出了相反的理论。)超新星的结果要检查再检查,要考虑在超新星产生时的灰尘和异常物等因素。大爆炸瞬间产生的“重力波”是“重要证据”,它将最终证实或驳斥膨胀理论。这些重力波像微波背景辐射一样仍然在宇宙中回荡,也许会被重力波探测器实际探测到,正如我们将在第9章看到的。膨胀理论做出了有关这些重力波性质的预计,这些重力波探测器应该能够发现它们。 但是我们不能直接检验膨胀理论最引人入胜的预计之一。这就是在多元宇宙中存在“子宇宙”,每个子宇宙的物理定律多少有些不同。要理解多元宇宙的意义,重要的是要首先理解膨胀理论充分利用了爱因斯坦方程和量子理论的奇异的结果。在爱因斯坦理论中,有多元宇宙存在的可能性,在量子理论中,有贯通多元宇宙的可能方法。在一个新的叫做“M理论”的框架内,我们可能找到最终能解决所有这些有关平行宇宙和时间旅行的问题。 第二部分 多元宇宙 第5章 空间人口和时间旅行 在每个黑洞的内部发生的收缩可能播下新的膨胀宇宙的种子。 ——马丁·里斯(SirMaainRees) 黑洞可能是通往其他宇宙的孔。根据推测,如果我们跳进一个黑洞,我 们会重新出现在宇宙的不同部分和另一个新纪元中……黑洞可能是通往奇 境的入口。但是有艾丽丝和白兔吗? ——卡尔·萨根(C酊lSagan) 广义相对论像一匹特洛伊木马。表面上这个理论很宏伟,只要几个简单的 假定就能得到宇宙的一般特点,包括光线弯曲和大爆炸本身,所有这些都已进行 测量,精度令人吃惊。如果在早期宇宙中人为插进一个宇宙常数,甚至膨胀问题 也能得到解释。这些解答给我们有关宇宙诞生和死亡的最令人信服的预测。 但是我们发现各种魔鬼和妖精潜伏在木马的内部,包括黑洞、白洞、虫洞,甚 至意义完全不同的时间机器。这些奇异之物被认为是这样地奇怪,甚至爱因斯 坦本人都认为它们绝不能在自然界中找到。他奋战了很多年,想排除这些解答。 今天,我们知道这些奇异之物不可能被轻易地排除。它们是广义相对论的一个 完整部分。在面临大冻结时,它们甚至能提供解救智能生命的途径。 在这些奇异之物中,大概最奇怪的是平行宇宙的可能性和连接平行宇宙的 通道。按照莎士比亚所做的比喻,整个世界是一个舞台,那么广义相对论允许有 地板门存在的可能。然而,这些地板门不是引导我们进入地下室,而是进入和原 来舞台一样的平行的舞台。想象生活的舞台是由多层舞台构成的,一个舞台在 另一个舞台的头顶。在每个舞台上,演员念着他们的台词,在舞台上走来走去, 以为他们的舞台是唯一的舞台,不知道还有其他舞台存在的可能性。然而,如果 有一天一位演员落人地板门,他将发现他掉进了一个全新的舞台,在这个舞台上 有新的法律、新的规则和新的剧本。 但是如果存在无限多个宇宙的话,在这些具有不同的物理规律的其他宇宙 中,是不是可能存在有生命呢?这是艾萨克·阿西莫夫(1saacAsimov)在他的经 典科幻小说《上帝》(TheGods Themselves)中提出的问题。他创造了一个核力不 同于我们宇宙的平行宇宙。当通常的物理定律被废除、新的定律被引进时,迷人 的新的可能性出现了。 故事开始于2070年,一位名叫费雷德里克·哈勒姆(FrederickHallam)的科 学家注意到:普通的钨—186奇怪地转变为神秘的钚—186,它的质子太多,应该是 不稳定的。哈勒姆(Hallam)认为这个奇怪的钚—186来自一个平行宇宙,在这个 宇宙中核力很强,克服了质子相互间的排斥。因为这个奇怪的钚—186发出大量 电子形式的能量,可以产生惊人的自由能。这就使他有可能制造出著名的哈勒 姆电子泵(hallamelectronpump),解决地球的能源危机,使他成为一个富人。但 这需要付出代价。如果足量的外来钚—186进入我们的宇宙,那么核力的强度通 常会增加。这就意味着从熔合过程中将释放出更多的能量,太阳将更加明亮并 最终爆炸,毁灭整个太阳系! 然而,平行宇宙中的外星人却有不同的看法,他们的宇宙正在死亡。在他们 的宇宙中核力太强,这意味着他们的星球以巨大的速率消耗氢,并将很快死亡。 因此他们开始将没用的钚—186发送到我们的宇宙以交换有价值的钨—186,使他 们能制造正电子泵,以拯救他们的正在死亡的宇宙。尽管他们认识到在我们的 宇宙中核力的增强将使我们的星球爆炸,但他们毫不在乎。 地球似乎在走向灾难。人类热衷于哈勒姆(Hallam)的自由能,不相信太阳 将很快爆炸。另一位科学家对这个难题提出了一个有独创性的解决方案。他相 信一定存在另一个平行宇宙。他成功地改造了一架强大的原子对撞机,在空间 产生了一个将我们的宇宙和很多其他宇宙连接的洞。他搜寻这些宇宙,最终发 现一个平行宇宙。这个宇宙只有一个含有无限能量的“宇宙蛋”,其余是空的, 核力也很弱。 通过从这个宇宙蛋吸收能量,他能够创造一个新的6皂源泵,并同时减弱我们 宇宙的核力,防止太阳爆炸。然而,这也要付出代价,这个新的平行宇宙的核力 将增加,引起它爆炸。但是他分析这个爆炸将只是引起这个宇宙蛋“孵化”,产 生一次新的大爆炸。他认识到他实际上成了新膨胀宇宙的助产士。 阿西莫夫(Asimov)的科幻小说是少数几个实际利用核物理的规律来编造一 个贪婪、阴谋和拯救人类的故事。阿西莫夫正确地假定:在我们的宇宙中力强度 第二部分 多元宇宙 的改变将会引起灾难,如果核力增强,我们宇宙中的星星会变得更亮,然后爆炸。 这就引起一个不可避免的问题:平行宇宙的理论与物理定律一致吗?如果是这 样,要进入一个平行宇宙需要些什么呢? 要理解这些问题,我们必须首先理解虫洞、负能,当然还有叫做黑洞的那些 神秘物体的性质。 1783年,英国天文学家约翰·米歇尔(JohnMichell)第一个想到:如果‘颗 星星变得如此之大,以至光线也不能逃离,将会发生什么。我们知道任何物体有 一个“逃逸速度”,即克服它的重力引力的速度。(例如,对于地球来说,逃逸速 度是每小时25 000英里 02 第二部分 多元宇宙 对霍金(Hawking)来说,这是对时间旅行的致命打击,即产生的量子辐射效 应会变得无限大,产生一个奇异,杀死时间旅行者并关闭虫洞。 自从霍金(Hawking)的文章发表后,在物理文献中对霍金提出的奇异问题 展开了积极的讨论,有关年代表保护问题,有的科学家赞成,有的反对。事实上, 有些物理学家通过适当改变虫洞的尺寸和长度,开始在霍金的证据中找漏洞。 他们发现有些虫洞解的能量—动量张量确实发生奇异,但是在其他虫洞中能量— 动量张量是完全确定的。俄罗斯物理学家谢尔盖·克拉申尼科夫(Sergei Krashnikov)考察了各种类型虫洞的奇异问题,并得出结论说:“没有一点证据说 明时间机器一定是不稳定的。” . 反对霍金的想法又很快转向另一个方向,以至普林斯顿大学的物理学家李 鑫(Li-Xin)甚至提出了一个反—年代表保护推测:“物理学定律不阻止封闭类时 曲线的出现。” 1998年,霍金(Hawking)被迫做出某些让步。他写道:“能量—动量张量在某 些情况下不发生奇异,说明对早巳过去的事件不一定要实行年代表保护。”这不 意味着时间旅行是可能的,只是意味着我们的理解还不完全。物理学家马太· 维斯(MatthewVisser)说,霍金推测的失败“并不意味着时间旅行的热心家就是 对的,而是说明要解决年代表保护问题需要完全建立量子重力理论”。 今天,霍金(Hawking)不再说时间旅行是绝对不可能的了,只是说它太不可 能和太不实际了。时间旅行可能的几率是太小了,但是还不能完全排除它。如 果有一天,找到一种办法能利用大量的正能量和负能量并且解决了稳定问题,也 许时间旅行的确是可能的。(来自将来的旅行者还没有大量涌向我们的原因 许是:他们能够倒退的时间是时间机器创造出来的时候,也许时间机器到现在 止还没有造出来。) 1991年,普林斯顿大学的J.里查德·戈特(J.Richard GottⅢ)提出了另 个对爱因斯坦方程的解,考虑了时间旅行问题。他的方法很有趣,因为他从全 的方法出发,完全放弃了旋转物体、虫洞和负能量。 戈特(Gott)1947年生于肯塔基州路易斯维尔市,说话带点温和的南方口{ 在纯粹的、混乱的理论物理世界中有点像一个外来人。他童年就参加了业余 103 ParallelWorlds 文学俱乐部,喜欢看星星,因此从童年就开始了科学研究。 在高中学习时,·他赢得了声望很高的威斯丁豪斯科学天才选拔赛 (WestinghouseScienceTalentSearch),从那时起就一直参加这个竞赛活动,担任 评委主席很多年。 从事宇宙学研究之后,他开始对很多理论预计的大爆炸的遗迹“宇宙弦”感 兴趣。宇宙弦的宽度可能比原子核更小。戈特(Gott)首次发现爱因斯坦方程的 一个解,考虑了宇宙弦的存在。但是他又发现这些宇宙弦的一些不平常之处。 取两个宇宙弦让它们彼此靠拢,刚好不要碰上,就有可能利用它们作为时间机 器。首先,他发现如果围绕这两根刚好要碰上的宇宙弦旅行一周,空间将收缩, 产生奇怪的特性。例如,我们知道如果围绕一个桌子走一圈就又回到出发点,转 了360度。但是当一个火箭围绕这两根弦跑一周时,转过的角度小于360度,这 是因为空间收缩了。(锥体的拓扑也是这样,围绕锥体一周转过的角度也小于 360度。)这样,通过环绕这两根弦快速地跑动,你的速度实际上可以超过光速 (正如远距离的观察者所看到的),这是因为总的距离小于预计的距离。然而, 这不违背狭义相对论,因为在你自己的参考框架中火箭没有超过光速。 但是这也意味着:如果一个人围绕这两根将要碰上的弦旅行,他就能回到过 去。戈特(Gott)回忆说:“当我发现这个解时,我十分激动。这个解只用了正密 度的物质,移动的速度比光速慢。相比之下,虫洞解要求更奇异的负能量密度的 材料(重量小于零的材料)。” 但是时间机器需要的能量是巨大的。他评述说:“要想让时间旅行到过去, 每厘米重量约为1亿亿吨的每根宇宙弦在相反方向移动速度至少为光速的 99.999 999 996%。我们已经观察到宇宙中的质子移动的速度至少有这么快,因 此这样的速度是可能的。” 一些评论家指出:宇宙弦即使存在的话也很稀少,碰撞的弦就更少了。因此 戈特(Gott)建议如下:一个高级文明的社会也许能在外层空间发现一个单一的 宇宙弦,利用巨大的空间船和巨大的工具,他们可以将这个弦重新成型为一个有 点弯曲的矩形环(像一个躺椅的形状)。他假定这个环可以在自己的重力作用 F收缩,结果此宇宙弦的两个直边可能以接近于光的速度彼此分开,就这样简单 地产生了一个时间机器。然而,戈特(Gott)承认:“一个弦的收缩回路要大到使 你环绕它一圈在时间上要用一年的时间,质量—能量要超过整个星系的一半。’’ 104 第二部分 多元宇宙 从传统上讲,物理学家排除时间旅行的另一个理由是出于时间悖论问题。 例如,你回到过去,在你出生之前将你的双亲杀死,那么你就不可能出生了。因 此你绝不可能在时间上回到过去去杀死你的父母。这是不可能的,因为科学是 根据逻辑一致的思想。这个真正的时间悖论就足以排除时间旅行的可能。 这些时间悖论可以分为几大类: 1.祖父悖论 在这种悖论中,你以一种方式改变过去,使今天的存在成为不可能。例如, 你回到遥远过去的恐龙时代,不小心踩到一个小的满身是毛的哺乳动物,它是人 类原始的祖先。因为你杀死了你的祖先,使得你今天在逻辑上不能存在。 2.信息悖论 在这种悖论中,信息来自将来,这意味着信息可能没有起源。例如,假如一 位科学家造了一架时间机器,在时间上回到过去,把这个时间旅行的秘密告诉了 年轻时候的他自己。这样时间旅行的秘密就没有起源了,因为年轻科学家拥有 的时间机器不是他自己造的,而是从年老的他自己传给他的。 3.比克尔(Biker)悖论 在这种类型悖论中,一个人知道将来的事情,可以做某些事情使得将来的事 情成为不可能。例如,你让时间机器把你带到将来,你看见你注定要娶一个叫简 (Jane)的女人。然而,根据你的喜好你决定娶海伦(Helen)。这样就使你自己的 将来成为不可能。 4.性别悖论 。解开性别 悖论实际上是相当棘手的,既要求时间旅行的知识,也要求知道DNA结构。) ]05 Parallel Worlds 在《来世的终结》(/n TheEndo/Eternity)一书中,阿西莫夫(Asimov)想象一 个“时间警察”负责防止这些悖论的产生。在电影《终结者》(Terminator)中,故 事情节依赖信息悖论而转移。它讲到:科学家研究了一个从将来的机器人收回 的微芯片,然后他们制造了一种有知觉的机器人接管了世界。换句话说,这些超 级机器人的设计不是由发明者创造的,而只是来自将来的一个机器人的残骸。 在《回到将来》(Back蛔theFuture)一书中,迈克尔·J.福克斯(MichaelJ.Fox) 力求避免祖父悖论。当他在时间上回到过去,见到十几岁时的他的母亲,她一见 钟情地爱上了他。但是如果她放弃福克斯(Fox)未来的父亲的求爱,那么他本 身的存在就受到威胁。 剧本作家在制作好莱坞大片时随意违背物理学定律。但是在物理学界,则 非常严肃地对待这些悖论。任何对这些悖论的解答必须符合相对论和量子理 论。例如,要符合相对论,时间的河流就不能简单地结束。你不能筑坝阻挡时间 的河流。在广义相对论中,时间用一个光滑的、连续的表面代表,不能撕开或撕 裂。可以改变它的拓扑,但不能停止它。这意味着,如果你在出生前杀死你的父 母,你不能完全消失。这就违背了物理规律。 当前,物理学家对于时间悖论集中在两个可能的解决方案上。第一,俄罗斯 宇宙学家伊戈尔·诺维科夫(1gorNovikov)相信我们将被迫以一种方式行事而 不让悖论发生。他的建议被叫做“自我一致性学校”。如果时间河流本身光滑 地向回弯曲产生一个旋涡,他建议有某种“看不见的手”会阻止我们跳回到过去 和产生时间悖论。但是诺维科夫(Novikov)的方法提出了自由意愿问题。如果 我们在时间上回到过去,见到我们出生前的父母,我们可能会想我们应该有我们 行动的自由。诺维科夫认为有一条未发现的物理定律阻止任何会改变将来的行 动(例如杀死父母,使你不能出生)。他指出:“我们不能将时间旅行者送回到伊 甸园要夏娃不从树上摘苹果。” 阻止我们改变过去和产生悖论的这种神秘的力是什么呢?他写道:“这种 对我们自由行动意愿的限制是不平常的和神秘的,但不是完全没有道理的。例 如,我们可能想要在没有任何设备的帮助下在天花板上行走。但重力定律不允 许我们这样做。如果这样做的话就会掉下来,因此我们的自由意愿受到限制。” 但是没有生命的物质(根本没有自由意愿)被投向过去也会发生时间悖论。 假定在公元前330年,在亚历山大大帝和古波斯帝国国王大流士三世就要爆发 /力史性战役之前,你把机关枪带到那个时候,告诉他们怎样使用。我们就有可能 改变随后的整个欧洲的历史(我们也许会发现我们现在讲的是波斯语,而不是 106 第二部分 多元宇宙 欧洲语)。 事实上,即便是对过去的最微小的干扰也可能会引起意想不到的今日的悖 论。例如,“混沌理论”利用“蝴蝶效应”这个隐喻。在地球气候形成的危急关 头,即便是一只蝴蝶翅膀的鼓翼也能产生波动,使力的平衡破坏和引发强大的暴 风雨。即便是最小的没有生命的物体送回到过去的岁月也会不可避免地以一种 意想不到的方式改变过去,引起时间悖论。 第二种解决时间悖论的方式是:时间河流光滑地分岔成两条河或支流,形成 两个截然不同的宇宙。换句话说,如果你在时间上回到过去杀死了你出生前的 父母,你杀死的是另一个宇宙中在遗传上与你父母相同的人,在那个宇宙中你不 会降生。但是在你原来的宇宙中的父母不受任何影响。 这个第二种假定叫做“多世界理论”,即所有可能的量子世界都有可能存在 的思想。这就消除了霍金(Hawking)发现的无限奇异”’,因为在米什内尔 (Misner)的空间中放射线不重复穿过虫洞。它只穿过一次。每次穿过虫洞时它 都进入一个新的宇宙。这个悖论大概涉及到量子理论的最深层次的问题:一只 猫怎么会在同一时间又死又生呢? 要回答这个问题,物理学家不得不接受两个令人震惊的答案:要么有一个宇 宙知觉在看着我们大家,要么有无限多个量子宇宙。 Parallel Worlds 第6章 平行量子宇宙 我认为我可以有把握地说没有人懂得量子力学。 ——里查德·费曼(RichardFeynman) 任何不被量子理论震撼的人就不懂得量子理论。 ——尼尔斯·玻尔(NielsBohr) 无限多个不大可能事物的驱动器是一种在一瞬间飞越星座距离的奇妙 的新方法,而不需要在超空间中讨论来讨论去。 ——道格拉斯·亚当斯(DouslasAdams) 在道格拉斯·亚当斯(DouglasAdams)写的销路最好的古怪科幻小说《搭便 车者的星系旅行指南》(Hitchhiker’‘Guide‘otheGalaxy)中,书中的英雄偶然发 现了去星星旅行的最富有创造性的方法。在星系间旅行,他想象可以不利用虫 洞、超光速推进装置或空间人口,而是利用测不准原理飞越广阔的星际空间。如 果我们能够找到一种方法控制某些不可能事件的概率,那么任何事情,包括超光 速旅行,甚至时间旅行都是可能的。在几秒钟时间飞到遥远的星星是不太可能 的事情,但是当我们能够任意控制量子概率时,那么即使是不可能的事也变成普 通的事情了。 量子理论是根据这样一种思想:所有可能的事件,不管它们多么奇怪或可 笑,都有一定的概率发生。这个想法也是膨胀宇宙理论的中心思想。当原始大 爆炸发生时,宇宙发生量子转变过渡到新的状态,在这个新的状态下有一个巨大 的量使宇宙突然膨胀。看来我们整个的宇宙是从不大可能的量子跃迁中诞生 的。尽管亚当斯(Adams)说的是笑话,物理学家认识到如果能够发现一种办法 控制这些概率,我们的技艺就会和魔术师没有什么区别。但是到目前为止,改变 108 第二部分 多元宇宙 事件的概率远远超出我们的技术能力。 我有时问我们大学的博士生一个简单的问题,如计算他们在墙的这一侧突 然消失又重新出现在墙的另一侧的概率有多少。根据量子理论,有一个很小的 但是可以计算的概率使这件事会发生。或者由于这种原因,我们会在自己的卧 室中消失,又出现在火星上。根据量子理论,在原则上一个人有可能突然出现在 火星上。当然,这样的概率太小了,我们等待的时间不得不比宇宙的寿命还要 长。结果,在我们日常的生活中我们会排除这样的不可能事件。但是在亚原子 范围,这些概率对电子、计算机、激光的功能是至关紧要的。 事实上在你的PC和CD构件的内部,电子规则地消失在墙壁的一侧并出现 在墙壁的另一侧。事实是,如果不允许电子同时出现在两个地方,现代文明就会 崩溃。(没有这个奇异的原理,我们身体内的分子也会崩溃。想象两个太阳系 在空间,由于牛顿的重力规律而碰撞。碰撞的太阳系会崩溃,形成混乱的一堆行 星和小行星。类似地,如果原子服从牛顿的规律,只要它们与另一个原子撞击就 会破裂。将两个原子锁定在一个稳定的分子里的原因是:电子可以同时处在很 多的位置,从而形成电子“云”将两个原子绑在一起。因此,分子稳定和宇宙不 破裂的原因是电子能同时处在很多位置。) 如果电子可以存在于平行的状态,盘旋于存在和消失之间,那么为什么宇宙 就不能呢?毕竟宇宙曾经比一个电子还小。一旦我们引进将量子原理应用到宇 宙中的可能性,我们就不得不考虑平行宇宙。 在菲利普·K.迪克(PhilipK·Dick)写的科幻小说《高处城堡中的人》(The ManZntheHigh Castle)中探讨的正是这种可能性。在这本书中,因为一个关键 的事件,有另外一个宇宙从我们的宇宙中分离出去。在1933年,那个宇宙中的 总统罗斯福在他当权的第一年就被他助手的子弹打死了,从而世界历史改变。 副总统加纳取而代之,确定了孤立主义者的政策,削弱了美国的军事力量。由于 对珍珠港偷袭没有准备,整个美国舰队被毁灭不能恢复,1947年美国被迫投降 德国和日本。美国最终被分成三片,德意志帝国控制东海岸,日本控制西海岸, 中间是一个不稳定的缓冲区,一个多岩石的山区。在这个平行宇宙中,有一个神 秘的人根据圣经中的一段故事写了一本书叫做《蚱蜢撒大谎》(The Grasshopper LiesHeavy),这本书被纳粹禁止。这本书讲的是另一个宇宙,在这个宇宙中罗斯 福没有被暗杀,美国和英国打败了纳粹。故事中英雄的使命是看一看在另一个 民主和自由,而不是暴政和种族偏见占主导地位的宇宙中这些是不是真的。 109 《高处城堡中的人》所在的世界和我们的世界仅仅是由一个微小的偶然事 件,一颗助手的子弹分开的。然而,一个平行的宇宙也可能通过一个最小的可能 事件,如一个量子事件,一个宇宙射线的冲击而与我们的宇宙分开。 在系列电视片《黄昏地带》(TheTwilightZone)中有这样一段故事情节:一个 人醒来,发现他的妻子不认识他。她尖叫着离开去叫警察。当他在城镇周围漫 步时,他发现他毕生的朋友也不认识他,好像他从未存在过。最后,他访问他父 母的家,让他大吃一惊。他的父母说他们以前从未见过他,并且他们从来没有过 儿子。没有朋友、家庭或一个家,他漫无目的地在城市周围游荡,最后在公园的 长椅子上睡着了,像一个无家可归的人。当他第二天醒来时他发现他和他的妻 子舒适地睡在床上。然而,当他的妻子转过身来,他吃惊地发现她根本不是他的 妻子,睡在他床上的是一个以前从未见过的陌生的妇女。 这样荒谬的故事可能吗?也许吧。如果《黄昏地带》中的主角问他的母亲 一些有启迪作用的问题,他或许能发现她流过产,因此从来没有儿子。有时一条 奇怪的射线,一个从外层空间来的粒子能够穿透到胚胎内的DNA中,引起变化 导致流产。在这样的情况下,一个单一的量子事件就能将两个世界分开,一个是 我们正常生活的世界,另一个世界除了你从未诞生以外是完全相同的。 从这个世界走到另一个世界,物理学定律是允许的。但是这个可能性很小 很小,也就是说发生的概率是非常非常小。并且正如你能看到的,量子理论对我 们的宇宙的描述比爱因斯坦的描述要奇怪得多。在相对论中,我们表演的生活 舞台可以是橡胶做成的,当演员在舞台上活动时走过曲线的路径。在爱因斯坦 世界中的演员也像牛顿世界中的演员一样,鹦鹉学舌地背诵事先写好的剧本台 词。但是在量子世界的表演中,演员会突然扔掉剧本按他们自己的意愿表演。 就好像木偶扯断了拴住它们的线,按它们自己的意愿表演一样。演员可以从舞 台消失又重新出现。甚至陌生人也是这样,他们可能会发现他们自己同时出现 在两个地方。演员在念他们的台词时不能确切地知道是不是在对某个可能突然 消失而又出现在另一个地方的人讲话。 第二部分 多元宇宙 大概除了爱因斯坦和玻尔以外,没有人能比约翰·惠勒(JohnWheeler)更强 烈地挑战量子理论的荒谬和成功了。难道所有的自然的事实都是一种幻觉吗? 平行的量子宇宙确实存在吗?在过去,当他不再琢磨这些难以处理的量子矛盾 时,他把这些或然性用于造原子弹和氢弹,并倡导在黑洞的研究中。他的学生里 查德·费曼(RichardFeynman)一直与量子理论的荒谬结论搏斗,他曾经将约翰· 惠勒称为最后一位巨人或“怪才”。 是惠勒在1967年杜撰了“黑洞”这个术语。那是在第一颗脉冲星发现之 后,在纽约城美国国家航空航天局(NASA)的戈达德空间研究所的一次会议上 提出的。 惠勒1911年生于佛罗里达的杰克逊维尔。他的父亲是一个图书管理员,但 他的家庭的血统是搞工程学的。他的三个叔叔是采矿工程师,在他们的工作中 经常使用炸药。使用炸药的想法使他着迷,他喜欢看爆炸。(一天,他不小心地 实验一块炸药,炸药意外地在他的手中爆炸了,炸掉一节大拇指和一个手指尖。 巧合的是,当爱因斯坦是一个学院学生时,由于不小心,一次类似的爆炸在他的 手里发生,结果缝了好几针。) 惠勒是一个早熟的孩子,很早就掌握了微积分,并贪婪地阅读能够找到的有 关量子力学新理论的每一本书。就在他的眼前,在欧洲一个新的理论由尼尔斯· 玻尔、维尔纳·海森堡和欧文·薛定谔创立。这个理论突然揭开了原子的秘密。 就在几年前,哲学家恩斯特·马克(ErnstMach)的追随者还在嘲笑原子的存在, 说原子从未在实验室中观察到,大概是一种虚构。他们说看不见的东西大概是 不存在的。奠定热动力学定律的伟大的德国物理学家路德维格·冯·波茨曼 (LudwigvonBohzman)在1906年自杀,部分原因是他推出原子概念所面对的强 烈的嘲笑和奚落。 然而,经过短短的非常重要的几年,从1925年到1927年,原子的秘密突然 被揭开了。在现代历史上(除了1905年爱因斯坦的工作以外)从来没有在这样 短的时间内完成这样重大的突破。惠勒想成为这个革命的一部分。但他认识到 美国的物理学研究是落后的,在它的行列中没有一位世界级的物理学家。像他 之前的J.罗伯特·奥本海默(J.RobertOppenheimer)一样,惠勒离开美国旅行到 、小辙排鞲黔+鞲熬盘歉赘鍪殿嚣豁擞戤瞪氍噩 Para¨凶Worids 哥本哈根向他的导师尼尔斯·玻尔学习。 以前的有关电子的实验证明,电子既是粒子又是波。这个奇怪的波粒二相 性是最终被量子物理学家揭示的:电子在围绕原子跳动时它表现为粒子,但它伴 随有神秘的波。1925年,奥地利物理学家欧文·薛定谔(Erwin Schr6dinger)提 出一个方程(著名的薛定谔波动方程),精确地描述伴随电子的波的运动。这个 波用希腊字母吵(普西)表示,它惊人地精确预计原子的行为,引发了物理学的一 场革命。突然,几乎是从基本原理出发,人们能够窥视原子的内部,计算电子怎 样在它的轨道上跳动,怎样转变和将原子绑在一起成为分子。 作为量子物理学家的保罗·狄拉克(PaulDirac)吹嘘说,物理学将很快将所 有的化学简化为纯粹的工程学。狄拉克(Dirac)宣布:“大部分物理学和整个化 学的数学理论所需要的基本物理定律因此完全清楚了,困难仅仅是从这些定律 的应用得出的方程太复杂,不好解。”与这个波函数吵一样引人人胜的是:它实 际代表什么仍然是个谜。 最后,在1928年,物理学家马克斯·博恩(MaxBorn)提出一个想法:这个波 函数代表在一个给定地点发现电子的概率。换句话说,你绝不能精确知道电子 在哪,所有你能够做的是计算它的波函数,告诉你它在某处的概率。因此,如果 原子物理能够归纳为一个电子位于某处的概率波,如果一个电子能够同时出现 在两个地方,我们怎么能够最终确定电子确实在哪呢? 玻尔和海森堡最终在一本量子烹调书中开出一套完整的药方,能够非常精 确完美地应用在原子实验中。波函数仅告诉你电子位于某处的概率。如果在某 一点波函数大,这意味着电子位于此处的概率就大。如果在某一点波函数小,在 这点发现电子的概率就小。例如,如果我们能够“看”到一个人的波函数大,那 么你看到这个人的概率就很大。然而,波函数也逐渐渗漏到空间去,这意味着在 月亮上发现这个人的概率就很小。(事实上,这个人的波函数实际散布到整个 宇宙中。) 这也意味着一棵树的波函数可以告诉你它或者是立着或者是倒下的概率, 但是不能确切告诉你它实际的状态。但是常识告诉我们物体是处于一个确定的 状态。当你看一棵树时,这棵树就确确实实在你的面前。也就是说树不是立着 就是倒下,不能同时是二者。 要解决概率波和有关存在的常识观念之间的矛盾,他们假定:在一位外界观 察者做了测量之后,波函数就魔术般地“捎失”了,电子落人确定的状态。也就 是说,我们看过这棵树之后,我们看到这棵树是确实立着的。换句话说,观察过 第二部分 多元宇宙 程确定电子的最终状态。观察对存在是至关重要的。在我们看了电子之后,它 的波函数就消失了,因此现在电子是处在确定的状态,不再需要波函数。 因此,玻尔的哥本哈根学派的假定粗略地讲可以总结为以下几点: 1.所有的能量发生是在叫做“量子”的离散包中。(例如,光的量子叫做光 子,弱力的量子叫做W—玻色子和Z—玻色子,强力的量子叫做“胶子”,重力的量 子叫做“引力子”,它在实验室中尚未发现。) 2.物质由点粒子代表,但是发现点粒子的概率由一个波确定。该波动又服 从特定的波动方程(如薛定谔波动方程)。 3.在进行观察前,物体可以同时以各种可能的状态存在。要确定物体处在 什么状态,必须进行观察,它使波函数“消失”,物体进入确定状态。观察的作用 是使波函数消失,使物体呈现确定的状态。波函数所起的作用是:给我们在特定 状态下发现物体的精确概率。 量子理论是所有年代最成功的物理理论。量子理论的最高形式是标准模 式,它代表粒子加速器几十年实验的成果。这个理论的若干部分已经过测试,精 度到一百亿分之一。如果将中微子质量包括进去,那么标准模式与所有亚原子 粒子的实验一致,无一例外。 但是无论量子理论多么成功,在实验上它是根据一些基本假定,这些假定在 过去80年间遭到哲学界和理论界的强烈反对。特别是(哥本哈根学派的)第二 个假定,因为它问是谁决定我们的命运,所以引起宗教界的愤怒。自始至终,哲 学家、神学家和科学都对未来着迷,是不是有一种办法能知道我们的命运。在莎 士比亚的悲剧《麦克佩斯》(Macbeth)中,班柯(Banquo)绝望地揭开遮盖我们命 运的面纱,说出了以下难忘的话: (第一幕,第三场) 如果你查看时间的种子 并说哪一粒生长哪一粒不, 那么请对我讲…… ParallelWodds 莎士比亚在1606年写下这些话。80年后,另一位英国人艾萨克·牛顿大 胆地声称他知道了对这一古老问题的答案。牛顿和爱因斯坦都相信“确定性” 概念,它说所有将来的事件在原则上能够确定。对牛顿来说,宇宙是一个在创世 之初由上帝上紧了发条的巨大钟表。从那时起它就按照他的运动三定律,以可 以预计的精确方式滴答滴答地走个不停。法国数学家,拿破仑的科学顾问皮埃 尔·西蒙·德·拉普拉斯(PierreSimondeLaplace)写道,人们可以利用牛顿定 律像观察过去一样精确地预测将来。他写道,如果知道了宇宙中所有粒子的位 置和速度,“对这样一种智力来说,没有任何事情是不确定的,将来就好像过去 一样呈现在我们的眼前。”当拉普拉斯(Laplace)将他的杰作“天体力学”赠送给 拿破仑时,这个皇帝说:“你写了这部有关天空的巨著而一次都没有提到上帝。” 拉普拉斯(Laplace)回答说:“先生,我不需要这个假设。” 对牛顿和爱因斯坦来说,“自由意愿”的概念,即我们是我们命运的主人的 说法,实际上是一个幻想。爱因斯坦把这个实体的常识性概念,即我们接触到的 具体物体是真实的和存在于确定状态的概念,叫做“客观实体”。爱因斯坦在下 面的话中最清楚地表达了他的态度: “我是决定论者,被迫行动就好像自由意愿是存在的一样,因为如果我 想生活在文明社会,我必须负责任地行事。我知道在哲学上一个杀人犯不 对他的罪行负责,但我不会情愿和他一起喝茶……我的履历是由我无法控 制的种种力量所决定的。亨利·福特(HenryFord)可能将它叫做他内心的 声音,苏格拉底(Socrates)将它叫做他的精灵,每个人都能以他自己的方式 解释人类不是自由的这一事实……一切事情都是被我们无法控制的力决定 的,对于昆虫以及星星来说都是如此。人类、蔬菜或宇宙尘都在随神秘的时 间跳舞,一位远距离的看不见的演员在为我们吟咏。” 神学家也争论这个问题。世界上的大多数宗教相信某种形式的“先天注 定”的思想。即上帝不仅是全能的,而且是无所不在的。上帝也是无所不知的 (知道一切,甚至将来)。在某些宗教中,这意味着上帝在我们出生前就知道我 们是去天堂还是地狱。从本质上讲,在天堂的某处有一本命运的书,列举着所有 人的姓名,包括生日、我们的失败和成功、我们的快乐和悲哀、甚至我们的死亡日 期、是去天堂还是地狱。 第二部分 多元宇宙 (在1517年,这个微妙的先天注定的神学问题是威腾伯格 答。 然而,去相干理论的自然扩展解决了这个问题,今天也得到物理学家的广泛 艮认。这第二个方法是惠勒的另一个学生休·埃费雷特(HughEverettⅢ)找到 L他讨论了猫在同一时间可能既死又活的概率,但是是在两个不同的宇宙中。 与埃费雷特(Everett)的博士论文在1957年完成时,没有什么人注意到。然而, 等千年后对“多世界”解释的兴趣开始增长。今天,对量子理论中的矛盾的兴趣 象浪潮一般重新涌现出来。 在这个透彻的新的解释中,猫既是死的又是活的,因为宇宙分成了两个。在 —个宇宙中猫是死的,在另一个宇宙中猫是活的。事实上,在每一个量子的结合 手宇宙分成两半,宇宙分裂的过程绝不会停止。在这种情景下所有的宇宙都是 可能的,每一个宇宙都像别的宇宙一样真实。生活在每个宇宙中的人都会说他 门的宇宙是真正的,其他的宇宙是想象的或虚构的。这些平行宇宙不是短命的 桂的世界,每个宇宙都有实际的物体和具体的事件,像别的宇宙一样真实和 军观。 这种解释的优点是我们可以丢掉第三个条件,即波函数的消失。波函数绝 殳有消失,它们只是连续在演化,永远分裂成其他的波函数。就好像在一棵不断 分杈的树中,每一个分杈代表一个完整的宇宙。多世界理论的最大优点是它比 盱本哈根的解释要简单:它不要求波函数消失。付出的代价是现在需要将宇宙 1断地分成几百万个分支。(有些人觉得很难理解怎样跟踪所有这些增生扩散 均宇宙。然而,薛定谔波动方程可以自动完成这件工作。只要简单地跟踪波动 打程的演变,我们就能立刻发现波动的所有的大量的分支。) 如果这个解释是正确的,那么就在此时此刻,你的身体与处在生死搏斗的恐 龙的波函数共存。与你所在房间中共存的是另一个世界的波函数,在这个世界 里德国赢得了第二次世界大战,在这个世界里外星人在漫游、你却从未在这个世 界里诞生过。《高处城堡中的人》和《黄昏地带》的人所在的世界也包括在存在 于你的卧室的各种世界之中。关键在于我们不再能与他们互动,因为他们已经 蹲离了我们。 124 第二部分 多元宇宙 正如艾伦·古思说过:“存在一个埃尔维斯(Elvis)还活着的世界。”物理学 家费兰克·维尔切克(FrankWilczek)曾写道:“因为我们知道有无限多个与我们 稍有不同的世界正过着与我们平行的生活,我们知道每时每刻都有更多的世界 出现并将占据我们的各种可供选择的将来,这些想法萦绕在我们的心间,让我们 备受折磨。”他说过,如果特洛伊的海伦(Helen)不是这样美丽绝伦的话,如果她 的鼻子上长有一个丑陋的疣的话,希腊文明的历史,以至西方世界的历史就会改 写。他说:“好,疣可以起因于通常由于暴露在太阳的紫外线下所触发的单个细 胞的转变。”他接着说,“结论是:有很多很多的世界,在这些世界中特洛伊的海 伦的鼻尖上没有长疣。” 我想起了奥拉夫·斯特普尔顿(OlafStapledon)经典科幻小说《星星制造 者》(StarMaker)中的一段话:“每当一个生灵面对几种可能的行动路线时,它采 取所有的行动路线,因此创造了很多截然不同的宇宙历史。因为在宇宙演化的 每一个进程中有很多生灵,而每个生灵又经常面对很多可能的路径,所以所有这 些路径的结合是数不清的,结果无限多个截然不同的宇宙从每一个暂时的序列 的每一个时刻脱离出来。” 根据量子力学的解释,所有可能的世界都与我们共存,认识到这一点让我们 感到头晕目眩。尽管为了到达其他的这些世界也许需要虫洞,但是这些量子世 界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪,它们都和我们在一起。 关键的问题是:如果这是真的,为什么我们看不见其他的这些世界充满我们的卧 室呢?原因就是去相干:我们的波函数已经与其他的这些世界的波函数去相干 (也就是说波动之间彼此不再同相)。我们不再与它们接触。这意味着即使是 环境的轻微干扰也将阻止各种波函数彼此相互作用。(在第11章,我将提到这 个规则的一个可能的例外,在这种例外的情况下,智能生命可以在各个量子世界 之间旅行。) 这似乎不是太奇怪了吗?能让人相信这是可能的吗?诺贝尔奖获得者史蒂 文·温伯格(StevenWeinberg)把多宇宙理论比做无线电。围绕我们周围有几百 个不同的从遥远广播电台播出的无线电波。在任何给定的时刻,你的办公室、小 汽车或卧室充满了这些无线电波。然而,打开收音机,你每次只能听一个频率, 其他的那些频率已经去相干了,不再彼此同相。每个广播电台有不同的能量和 不同的频率。结果,只能将收音机一次调到一个台。 同样,在我们的宇宙中我们已调到与我们宇宙相应的频率。但是有无限多 个平行的宇宙与我们共存于同一个房间,尽管我们不能调到它们的频率。尽臂 Parallel Worlds 这些世界看上去都很像,但每一个世界有不同的能量。因为每个世界由百万亿 亿个原子构成,这意味着能量的差别会很大。因为这些波动的频率与它们的能 量成正比(根据普朗克定律),这意味着每个世界的波以不同的频率振动,不再 能相互作用。不管是什么意图和目的,各种各样的这些世界的波不发生相互作 用或相互影响。 . 令人惊讶的是,科学家利用这个奇怪的观点可以重新推导出哥本哈根的结 果,而不需要波函数消失这个条件。换句话说,所做的实验不管是用哥本哈根解 释,还是用多世界解释都能得到完全同样的结果。玻尔的波函数“消失”在数学 上等价于环境的干扰。也就是说,如果能有办法将猫与外围环境的每个原子或 宇宙射线隔离开,薛定谔的猫就可以同时是死的和活的。当然,这实际上是不可 能的。一旦猫与宇宙射线接触,死猫和活猫的波函数就不再相干,看起来就好像 波函数消失了一样。 由于人们对量子理论中的测量问题重新产生了极大的兴趣,惠勒成了量子 物理的科学前辈,经常以他的声望出席众多的会议,对物理学中的意识问题入迷 的新世纪的倡导者将他誉为领袖。(然而,他并不是总是对这样的参与感到高 兴。有一次,他发现他与三位超心理学家被安排在同一个节目上,感到很丧气。 他很快贴出一个声明,其中有这样一句话:“在有烟的地方就会有烟。”) 在经过70年对量子理论的矛盾思索之后,他是第一个承认不能得到所有答 案的人。他总是对他的假设提出疑问。当有人问到量子力学中的测量问题时, 他说:“我只是被这些问题搞得发疯了。我承认有时我百分之百地相信世界是 想象中虚构的事。有时我又相信世界是不依赖我们存在的。然而,我完全赞成 莱布尼茨(Leibniz)说的话:‘这个世界也许是一个幻觉,存在也许只是一个梦, 但是这个梦或幻觉对我来说已足够真实了,如果很好地利用理智,我们就绝不会 受它的欺骗。… 今天,多世界和去相干理论得到物理学家的普遍赞同。但是,惠勒觉得麻烦 的是它要求“太多的累赘”。他给予薛定谔的猫问题另一个玩笑般的解释。他 把他的理论叫做:“它来自比特。”这是一个非正统的理论,出发点是假定信息是 所有存在的根本。他声称:当我们看月亮、星系或一个原子时,它们的本质是储 罪: 攀 骚: 第二部分 多元宇宙 存在它们里面的信息。当宇宙观察它自己时这个信息展现出来。他画了一个圆 圈,代表宇宙的历史。在宇宙开始的时候,由于被观察,它一跃而出。这意味着 当宇宙的信息(“比特”)被观察后,宇宙物质出现。他把这个宇宙叫做“与人分 享的宇宙”,即宇宙以我们适应它的方式也适应我们,也就是说我们的存在使得 宇宙成为可能。(因为对于量子力学中的测量问题没有一个普遍的意见,很多 物理学家对于信息是存在的根本的理论抱观望的态度。) 这样的哲学讨论也许看上去是完全不切实际的,在我们的世界上没有任何 实际应用。与多少天使能在大头针的钉帽上跳舞的争论不同的是,量子物理似 乎是在争论一个电子能同时处在多少位置。 然而,这些不是象牙塔式的学院中的没有价值的空想。终有一天它们会有 最实际的应用,能推动世界经济的发展。终有一天整个国家的财富将依赖薛定 谔猫的奥妙。在那个时候,也许我们的计算机将在平行宇宙中计算。几乎我们 所有计算机的基础结构都建立在硅晶体管的基础上。摩尔(Moore)定律说,每 18个月计算机的能力增加一倍,因为我们能通过紫外辐射线在硅片上蚀刻越来 越小的晶体管。尽管摩尔(Moore)定律使技术前景发生了革命,但不能永远继 续下去。最高级的奔腾芯片一层有20个原子。在15至20年内,芯片的精度将 达到每层5个原子。在这样难以想象的小距离上,我们不得不放弃牛顿力学,不 得不采用以海森堡测不准原理为主导的量子力学。结果我们不再精确地知道电 子在什么地方。这意味着当电子跑到绝缘体和半导体之外,而不是停留在它们 之内时短路将会发生。 ‘ 在将来,在硅片上进行蚀刻将达到一个极限。硅的时代将很快结束。也许 它将引来一个量子时代。硅谷(SiliconValley)的兴旺将不再存在。有一天我们 也许不得不靠原子进行计算,需要引进新的计算体系结构。今天的计算机是根 据二进制系统,即每个数不是0就是1。然而原子的旋转可以同时指向上、F或 侧面。计算机的位数(0或1)可能被“区比特(qubit)”(0和1之间的任何数)代 替,使量子计算比普通计算要强大得多。 例如,一台量子计算机有可能动摇国际安全的基础。今天,大银行、跨国公 司和工业国将他们的秘密用计算机逻辑编成密码。很多密码是根据将一个巨大 Parallel Wodds 的数分解为因数。例如,普通计算机分解一个100位的数需要几百年。但是对 于量子计算机来说,这样的计算就轻而易举。它们能够破解世界各个国家的 密码。 量子计算机的基本工作原理如下:将一系列原子对齐,它们的旋转在磁场作 用下指向一个方向。然后将一个激光束打到它们上面,这样当激光束从原子反 射出去时,很多原子的旋转(方向)就翻倒了。通过测量反射的激光就可以记录 光离开原子散射的复杂的数学运算。如果按照费曼的方法利用量子理论计算这 个过程,必须将在所有可能方向旋转的原子的所有可能的位置加在一起。甚至 一个简单的量子计算也需要几分之一秒的时间,在普通计算机上进行这样的计 算,无论花费多少时间都几乎是不可能的。 在原则上,正如牛津大学的大卫·多伊克(DavidDeutch)强调的,这意味着 当我们使用量子计算机时,我们不得不将所有可能的平行宇宙加在一起。尽管 我们不能直接与这些平行宇宙接触,量子计算机可以利用在平行宇宙中的旋转 状态来计算它们。(虽然在我们的卧室里我们不再与其他宇宙相干,但是量子 计算机中的原子,由于结构决定,却是和谐一致地振动的。) 尽管量子计算机的潜力确实是令人惊愕的,然而实际面临的问题也是非常 多的。目前在量子计算机中所用的原子数量的世界记录是7个原子。现在在量 子计算机上最多只能做到3乘5等于15,几乎不能给人什么深刻的印象。即便 是要想让量子计算机与一台普通的膝上型电脑匹敌,也需要几百个,也许几百万 个原子相干振动。因为甚至与一个空气分子碰撞都可能使原子去相干,因此必 须有极其清洁的条件将量子计算机的原子与环境隔离。(要建造一台计算速度 超过现代计算机的量子计算机需要几十亿个原子,因此量子计算仍然是几十年 后的事情。) 物理学家看似毫无用途的有关平行量子宇宙的讨论将最终会有另一个实际 的应用:量子心灵运输。在《星际迷航》(StarTrek)科幻小说中使用的“运输机” 和另一个穿越空间运送人员和设备的科幻计划,似乎是一个快速飞过遥远距离 的不可思议的方法。但是难住科学家的是心灵运输似乎违背了测不准原理。对 一个原子进行测量就扰乱了原子的状态,因此就不能进行精确的复制。 但是,1993年科学家在这个争论中发现一个论点,他们用了叫做量弓 缠”的某物。这是根据1935年爱因斯坦和他的学生和同事内森·罗森(N Rosen)及鲍里斯·波多尔斯基(BorisPodolsky)提出的一个古老的实验,目 想指出量子理论是多么不切合实际。在该实验中,爆炸使两个电子沿相反 飞开,以接近光的速度传播。因为电子能够像陀螺一样旋转,假定两个电子 转是有相互关系的,即一个电子的旋转轴向下,另一个电子旋转轴向上(这 的旋转动量为零)。然而,在测量之前,我们不知道每个电子旋转的方向。 等了几年之后,现在两个电子相距几光年。如果我们现在测量一个电 旋转,发现它的旋转轴指向上,那么我们就会立刻知道另一个电子的旋转轴 (反之亦然)。事实上,发现电子旋转轴向上的事实就迫使另一个电子旋转 下。这意味着我们一下子就知道了几光年以外的电子的情况。(信息似乎 比光速还要快,显然违背了爱因斯坦的狭义相对论。)通过微妙的推理,爱 坦指出通过对这一对电子的成功测量就违反了测不准原理。更重要的,估 量子力学比以前任何人想的要更离奇。 在那个时候以前,物理学家相信宇宙是局部的,即宇宙一部分的干扰尸 干扰源扩散到局部的地方。爱因斯坦指出量子力学基本上是非局部的,刚 个干扰源发出的干扰可以立即影响到宇宙的遥远部分。爱因斯坦把它叫{ 距离幽灵作用”,他认为这是荒谬的。因此爱因斯坦认为量子理论一定 误的。 (量子力学的批评者可以解决爱因斯坦—波多尔斯基—罗森 对它进行归纳概括,用以描述各种核作用力。 换句话说,这个理论纯粹是偶然发现的。高等学术研究所的爱德华·威腾 第二部分 多元宇宙 (EdwardWitten)(许多人都相信,是他创造性地推进了这个理论所取得的许多 令人惊叹的突破)说过:“照理说,20世纪的物理学家本不应有研究这一理论的 殊荣。照理说,弦理论现在还不能够被发明出来……” 弦理论所造成的轰动我至今还历历在目。当时,我还是位于伯克利的加利 福尼亚大学的一个物理学研究生。我记得看见物理学家们连连摇头,声称物理 学本不应是这个样子。过去,物理学的基础通常是要对自然现象进行极为烦琐 细致的观察,形成一些局部性的假说,比照着数据小心翼翼对所得出的想法进行 测试,然后不厌其烦地、一遍又一遍地重复这个过程。而弦理论则是个“灵机一 动”的方法,靠的仅仅是对答案进行猜测。如此简便快捷,到了令人心惊肉跳的 地步,怎么可能会是这样呢?! 由于即使动用我们最强大的仪器也看不见亚原子粒子,物理学家们就采用 了一种虽然粗暴却很有效的方法来对它们进行分析,用巨大的能量来把它们打 碎。耗费了几十亿美元来建立巨大的“原子击破器”或称粒子加速器,个个都有 好几英里长,能够产生互相迎头撞击的亚原子粒子束。然后物理学家对碰撞后 的碎块进行周详的分析。这个不胜其烦的痛苦过程的目的,是要建立一系列的 数据,称为“散射矩阵”,或“S—矩阵”。这个数据采集过程有关键作用,因为它 可以把所有的亚原子物理信息编集起来,也就是说,一旦了解了S—矩阵,就可以 推论出基本粒子的所有特性。 基本粒子物理学的目标之一,就是要为强相互作用预测出S—矩阵的数学结 构。这个目标极其艰巨,一些物理学家甚至认为它已超出了任何已知的物理学 范围。而维内齐亚诺和铃木真彦只是翻看了一本数学书就猜到了S—矩阵,由此 造成的轰动可想而知。 这个模型与我们迄今为止所见到过的任何东西都完全不同。一般情况下, 当有人提出一个新理论的时候(例如夸克),物理学家就试图对这个理论进行一 些修修补补,改变一些简单的参数(例如粒子的质量或耦合强度)。但是维内齐 亚诺模型编制得如此精致,哪怕稍稍改动一下它的基本对称关系,就会使整个公 式作废。就像一件制作精美的水晶工艺品,任何改变它的形状的努力都会使它 破碎。 那数百篇论文虽然都只是对它的参数做了一些微不足道的修改,却已经摧 毁了它本来的美,而且至今一个也没能经受住考验。为数不多的几篇现在还能 让人想得起来的论文,都是那些想要理解这个理论为什么居然有效的,也就是那 些试图揭示其对称关系的论文。物理学家们最终了解到,原来这个理论根本没 Parallel Wodds 有任何可调整的参数。 虽然维内齐亚诺模型是个非凡卓越的模型,但它也还有若干问题。首先,物 哩学家们发现,它只不过是最终的S—矩阵的一个初步近似模型,而非全貌。当 付在威斯康星大学的崎田文二、米格尔·维拉索罗(MiguelVirasoro)和吉川圭二 蘸识到,S—矩阵可以被看做是一个无穷项级数(infiniteseriesofterms),而维内 齐亚诺模型只是这个级数中第一个也是最重要的一个项。(粗略而言,这个级 奴中的每个项所代表的是粒子可以有多少种彼此碰撞的方式。他们设定了一些 规则,用它们可以近似地建立起更高的项。我在写自己的博士论文时,决心把这 个项目严谨地完成,对维内齐亚诺模型做一切可能的修正。我和我的同事IP. 于 一起,对该模型修正项的无穷集进行了计算。) 最后,芝加哥大学的南部阳一郎和日本大学的后藤哲夫发现了这个模型得 以成立的一个关键特性,它的振动着的弦(vibrating string)。(列奥纳德·苏斯 金特 1984年,反对弦理论的态势突然掉转了方向。加利福尼亚工学院的约翰· 施瓦尔茨和伦敦女王学院的迈克·格林(Mike Green)证明,以往曾置那么多理 论于死地的所有那些数学矛盾,在弦理论中全都不存在。那时,物理学家们已经 知道,弦理论中不存在数学奇异。但是施瓦尔茨和格林证明,弦理论中也没有不 规则之处(anomalies)。于是,弦理论成了万有理论的首要候选理论(到了今天, 它已成了唯一的候选理论)。 刹那间,一项以往被认为基本没有生命力的理论又死而复生了。弦理论一 下子从一个什么都不是的理论,变成了一个可以包罗万象的理论。几十名物理 学家奋力阅读起弦理论方面的论文。研究论文像雪片一样地从世界各地的研究 实验室飞出来。图书馆里尘封已久的过去的论文一下子成了物理学中最热门的 话题。平行宇宙的想法过去被认为过于离谱,现在则站到了物理学界的中心讲 坛上,召开了几百次会议,就这个题目所写的论文毫不夸张地说有几万份。 (有几次,由于一些物理学家得了“诺贝尔热病”,事情发展得出了格。1991 年8月,《发现》杂志甚至在其封面上爆出这种耸人听闻的标题——“新发现的 万有理论:一名物理学家解决了宇宙的终极之谜。”该篇文章援引一位热衷于沽 名钓誉的物理学家之说,“我不是那种讲究谦虚的人。如果这次成功的话,可以 够得上诺贝尔奖了。”他夸口道。当有人批评说,弦理论还只是处于襁褓期,他 反唇相讥道:“弦理论中那些最权威的人士说,还需要400年才能证实弦理论,但 我要说,他们应该住嘴。”) 一轮淘金热上演了。 结果,引来了对“超弦闹剧”的反弹。正如一位哈佛大学的物理学家所讥讽 ]44 第二部分 多元宇宙 的那样:“对弦理论的探索,如果不在哲学系甚至宗教系进行的话,至少应该限 于数学系。”哈佛大学的诺贝尔奖获得者谢尔顿·格拉索(SheldonGlashow)打头 阵,他把超弦闹剧与星球大战计划相提并论(这项计划耗费了大量的资源,却从 来没有测试过)。“我非常高兴,我有这么多的年轻同事都在研究弦理论。”他 说,“因为这是一个真正有效的办法,让我眼不见心不烦。”当有人问他,对威腾 所说的,弦理论有可能在今后50年中主导物理学,就像量子力学在过去50年所 占的主导地位一样,他有什么看法时,他说:“弦理论主导物理学的方式会像卡 鲁扎—克莱恩(Kaluza-Klein)理论(他认为这个理论是乖谬的)在过去50年中主 宰物理学的情况一样。这也就是说,丝毫主宰不了。”他是想把弦理论挡在哈佛 大学门外。但是,随着新一代物理学家转而研究弦理论,即使这孤独的声音出自 一位诺贝尔奖获得者,也很快被淹没了。(哈佛大学从那以后聘用了若干位年 轻的弦理论学者)。 爱因斯坦有一次说,一项理论所做的物理学描述如果不能做到连小孩子都 能懂,那它可能就是个没用的理论。侥幸的是,弦理论背后就是个简单的物理学 描述,它的基础是音乐。 . 根据弦理论,如果你有一架超级显微镜,可以用来窥探到电子的中心去,那 你所看到的不会是一个点状的粒子,而是一根振动着的弦。(这根弦非常之微 小,只有10—’’厘米这样一个普朗克长度,比质子要小个亿个十亿倍,由于这样 小,所以所有的亚原子粒子看起来都像个点。)如果我们弹拨这根弦,它的振动 就会发生变化;其电子说不定会变成一个中微子。再弹拨一下,它说不定会变成 一个夸克。事实上,如果你用合适的力度来弹拨它,它会变成任何一种已知的亚 原子粒子。就是以这种方式,弦理论可以毫不费力地解释为什么有如此多的亚 原子粒子。在超弦上没有别的,只有可以弹拨出来的各种不同的“音符”。做一 个类比来说,在小提琴上,A调、B调或升C调都不是本质所在。只要简单地用 不同的方式弹拨这根弦,就可以发出音阶中所有的音。比如,降B调并不比G 调更具什么本质性。它们都只不过是小提琴弦发出的音符而已,别的什么都不 是。同样,电子和夸克都不是具有本质性的东西,弦才是本质性的东西。事实 上,宇宙中所有的亚粒子都可以被视为弦的各种不同振动,别的什么都不是。弦 Parallel Worlds 上所发出的各种“和弦”就构成各种物理学定律。 弦可以通过拆分和再对接的方式进行相互作用,由此产生我们在原子中所 看到的电子和质子之间的相互作用。就这样,通过弦理论,我们可以再现所有的 原子和核物理定律。可以写在弦上的“旋律”相当于化学定律。现在,我们就可 以把整个宇宙看成一首气势恢弘的弦乐交响曲了。 弦理论不仅可以把量子理论中的粒子解释为宇宙的音符,它也同样可以解 释爱因斯坦的相对论——它是弦的最低振动,零质量的自旋—2粒子可以被解释 为引力子(graviton),也就是引力的粒子或量子。如果我们计算一下这些引力子 的相互作用,我们发现它正是以量子形式表达的爱因斯坦的旧的引力论。随着 弦的移动、拆解和重组,它会对空间—时间造成巨大的约束力。当我们对这些约 束因素进行分析时,我们又一次发现了爱因斯坦原来的广义相对论。这样,弦理 论可以严丝合缝地解释爱因斯坦的理论,没有额外的工作要做。爱德华·威腾 (Edwa~Witten)说过,即使爱因斯坦没有发现相对论,他的这个理论也还是有可 能被作为弦理论的一个副产品而被发现出来。广义相对论从某种意义上来说可 以随手捡来。 弦理论的美,在于它可以比喻成音乐。音乐提供了一种比喻,我们既可以从 亚原子层面上,也可以从宏观宇宙层面上用它来理解宇宙的性质。正如著名小 提琴家耶胡迪,梅纽因(Yehudi Menuhin)一次写道的那样:“音乐是乱中求序 的,因为节奏在各行其是中加进了步调一致;旋律使相互脱节的东西前后贯穿; 而和弦则从本不相同的东西中找出匹配。” 爱因斯坦也许会写道,他对统一场论的探索最终会使他得以“解读上帝的 心思”。如果弦理论是正确的,那么我们现在已经看到,上帝的心思就是在10个 维度的超空间回响着的宇宙音乐。正如戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)有一次说的:“音乐是灵魂所做的变相数学练习,连它自己都不知道正在 进行演算。” 历史上,音乐与科学之间的联系早在公元前5世纪就已经铸就了,当时希腊 的毕达哥拉斯派(Pythagoreans)发现了和声定律,并把这些定律简化为数学。他 们发现,拨动七弦琴的琴弦所发出的音调与其长度相对应。如果把琴弦加长一 倍,则音调就会降低整整一个八度。如果把琴弦缩短三分之二,则音调就会改变 五度。这样,音乐与和弦的定理可以简化为精确的数字关系。难怪毕达哥拉斯 派的座右铭是“万物皆是数字”。起初,他们对这项结果非常满意,以至于大胆 地将这些和声定理应用到整个宇宙。但由于物质是极其复杂的,他们的这种努 146 力失败了。然而,从某种意义上,有了弦理论以后,物理学家们就圆了毕达召 斯派的梦。 在对这个历史关联做评论的时候,杰米·詹姆斯(JamieJames)有一次说 “音乐与科学曾(一度)被看成极度密不可分的,谁要敢说它们之间有任何习 区别就会被视为无知,(但现在)如果有人想说它们之间有什么共同点的话 些人就会说他是不懂装懂,另一些人会说他是附庸风雅,更有甚者,两拨人名 说他是蹩脚的通俗作家。” 但是如果超空间确实在自然界中存在,而不是仅仅存在于纯数学中,那 理论家们就必须要面对远在1921年就困扰着希奥多尔·卡鲁扎(Th Kaluza)和菲利克斯·克莱恩(FelixKlein)的同样的一些问题,那时他们建i 世界上第一个高维数理论:这些高维度存在于什么地方? 卡鲁扎,过去是个默默无闻的数学家,给爱因斯坦写了一封信,建议用: 维度(一个时间维度和四个空间维度)来构建爱因斯坦的方程式。从数学— 讲,这不成问题,因为爱因斯坦那些等式以任何维度都可以写得面面俱到。{ 那封信中包含了一项令人吃惊的发现:如果人为地把这一个五维方程式中所月 含的那些四维部分分离出来,你会自然而然地发现麦克斯韦的光理论,简直像g 魔术一样!换句话说,只要我们简单地加上一个第五维度,麦克斯韦的电磁力1 论就从爱因斯坦的引力方程中脱颖而出了。虽然我们看不见第五维度,但第1 维度可以形成波纹,而它们是与光波对应的!这是个皆大欢喜的结果,因为过1 150年中,一代又一代的物理学家和工程师都不得不死背艰涩的麦克斯韦方1 式。而现在,这些复杂的方程式轻而易举地就从第五维度中我们可以找到的:, I 简单的振动中显现了。 ] 想象一池浅水中鱼紧贴着荷叶下面游动的情景,把它们的“宇宙”想象成{ 有两个维度。我们的三维空间可能就超出了它们的体验。但是可以有一种方1 使它们察觉到第三个维度的存在。如果下雨了,它们可以清楚地看到水波形{ 的影子沿着池塘的水面漫延开去。与此类似,虽然我们看不见第五维度,但第1 维度中的波纹,在我们看来就是光。 ·。I (卡鲁扎的理论非常之美,而且非常深刻地揭示出对称性的力量。后米{ 乱+疑+瓣嚣攀救蜡批………………协姆,牡驹沙小 证明,如果我们在爱因斯坦原来的理论中加进更多的维度,并使它们振动起来, 那么这些高维度的振动就会再现弱核力和强核力中的W—玻色子和Z—玻色子, 以及胶子!如果卡鲁扎推出的体系是正确的,那么显然宇宙要比以前所想象的 简单得多。只须简单地把越来越高的维度振动起来就可以再现主宰着世界的许 多种力量。) 虽然爱因斯坦对这一结果大为吃惊,但它听起来太完美了,令人难以相信是 真的。随着时间的推移,陆续发现了一些问题,把卡鲁扎的想法驳得一无是处。 首先,这个理论充斥着奇异与例外条件,这是量子引力理论的通病。第二,它还 有一个更加令人不安的问题:为什么我们找不到第五个维度?当我们向空中射 箭的时候,我们没看到它们消失在另一个维度中。想象一下烟的样子,它可以慢 慢地弥漫到空间每个地方。由于从来没有人观察到烟消失在一个更高的维度 中,物理学家们意识到,更高的维度即使存在,也必然比原子还要小。过去100 年中,神秘家和数学家都有了有关高维度的想法,但物理学家对此嗤之以鼻,因 为从来没人见过物体进入更高的维度。 为了拯救这个理论,物理学家不得不提出,这些高维度是极小的,所以在自 然界中是观察不到的。由于我们的世界是个四维世界,这就意味着,第五个维度 只能卷在比原子还小的圈里,通过实验是无法观察到的。 弦理论也必须面对这一同样的问题。我们必须把这些没人需要的高维度卷 在一个非常小的球里(这个过程叫做“紧致化”)。根据弦理论,宇宙原来是10 维的,所有的力都由弦来统一起来。然而,10维超空间是不稳定的,于是10个 维度中有6个开始卷曲到一个微小的球中,而其余的四个维度则随着大爆炸四 外扩散开去。我们看不见其他这些维度的原因,是因为它们比原子小得多,因此 没有东西能够进到它们里面。(事实上走近了看,发现它们原来有二维表面,或 者说是管形的,只是由于这第二维从远处看是缩起来的,因此看不见。) 虽然以前建立统一场理论的种种尝试全部失败了,但弦理论却经受住了所 有挑战而存活了下来。事实上,它根本就没有对手。几十种理论都失败了,而弦 理论却站住了脚,这有两个原因。 .首先,作为一项以延长体(弦)为基础的理论,它避开了点状粒子所带有的 ]48 第二部分 多元宇宙 许多奇异现象。正如牛顿所观察到的,随着我们离一个点状粒子的距离越来越 近,围绕着它的引力会变得无穷大。(根据著名的牛顿平方反比定律,引力以 l/r’的方式增长,所以,当我们接近点状粒子的时候,它会猛增至无穷大,即,当r 降为零的时候,引力增长为l?O,也就是无穷大。) 即使在量子理论中,随着我们接近点状的量子粒子,引力也还是增长为无 穷。在几十年的时间中,费曼(Feynmam)以及许多其他人发明了一系列艰涩难 懂的规则,想把这些以及许多其他的奇异处理掉。但是对于一个量子引力理论, 即使费曼设计了一麻袋的招数也不足以去除这个理论中所有的超位数。关键在 于,由于点状粒子是无穷小,这就意味着它们的力和能可以变为无穷大。 但是当我们仔细分析弦理论的时候,会发现有两项机理可以消除这些奇异。 第一项是由于弦的拓扑学特征造成的;第二项,是由于它的对称性造成的,称为 “超对称性”。 弦理论的拓扑学特征与点状粒子的拓扑学特征完全不同,因此它的奇异也 很不相同。(大体来说,由于弦有确定的长度,这就意味着,当我们接近弦的时 候,各种力都不会猛增至无穷。在靠近弦的地方,各种力只以l/L2的方式增长, 其中工是弦的长度,它是个10—3’厘米这样的普朗克长度。这个长度上就起到削 减奇异的作用)。由于弦不是个点状粒子,它有确定的长度,人们就可以证明, 各种奇异都沿着弦“摊销”掉了,于是所有的物理量值都变为有限度的了。 虽然好像一眼就能看明白弦理论的各种奇异是可以摊销的,因而是有限的, 但要用数学来精确地表达这个现象却是相当困难的,要用到“椭圆模函数”,而 这是数学中最奇特的函数之一,它有一段非常精彩的历史,以至于它在好莱坞电 影《心灵捕手》(GoodWillHunting)中扮演了一个重要的角色。故事讲的是一个 出身于劳苦家庭的野孩子,由马特·戴蒙扮演,他在剑桥的后街里巷中长大。那 孩子展现了令人惊异的数学才能。他是麻省理工学院的门房,没事的时候常与 地痞流氓厮混,打架斗殴。麻省理工学院的教授们吃惊地发现,这个市井小地痞 实际上是个数学天才,对于看似纠缠不清的数学难题,他能够一挥而就地写出答 案来。意识到这个野小子已经自学了高等数学以后,其中一个教授脱口而出地 说他就是“下一个拉马努金”。 实际上,小心灵捕手》大体上就是以拉马努金(Raman山an)的生平为素材的, 他是20世纪最伟大的数学天才,上个世纪之交的时候,在印度马德拉斯孤苦伶 仃地长大。由于是孤苦伶仃,他只能依靠自己的力量推导出欧洲19世纪的数学 结果。他的数学生涯犹如一颗超新星,以他的数学光芒照亮天际之后,转瞬即 149 Parallel Worlds 逝。1920年在他37岁时就悲惨地死于肺结核。像《心灵捕手》中的马特·戴蒙 一样,他也梦到了数学方程式,这次是“椭圆模函数”,它有奇异却非常美丽的数 学特性,唯一的问题是它有24个维度。数学家们至今仍在试图解读拉马努金那 本在他死后找到的“丢失了的数学笔记本”。现在回过头来看,我们发现拉马努 金的著作可以被归纳为8个维度,这是可以直接应用于弦理论的。为了要建立 一项物理理论,物理学家们额外又加上了两个维度。(例如,偏振光太阳镜就是 利用了光有两个物理偏振方向,即光可以左右振动或上下振动。但是麦克斯韦 方程式中光的数学公式有四个要素。这四种振动方式中有两个实际是多余 的。)当我们在拉马努金函数中再加上两个维度以后,数学“幻数”就变成了10 和26,恰恰就是弦理论的“幻数”。从某种意义上来讲,拉马努金在第一次世界 大战之前就在研究弦理论了! 这些椭圆模函数的神奇特性本身就解释了,为什么这个理论必须有10个维 度。只有在恰好有这么多维度的情况下,困扰着其他那些理论的大部分奇异才 会像变魔术一样地消失。但是,弦的拓扑学特性本身还不足以消除所有的奇异。 该理论中剩下的那些奇异要依靠弦理论的第二个特性,即它的对称性来消除。 弦具有科学上已知的一些最了不起的对称性。第4章中讨论膨胀和标准模 型的时候,我们已经看到,对称性使我们得以用优美的方式,将亚原子粒子安排 成赏心悦目的格局。三种夸克可以按照SU(3)对称性进行安排,该对称性可以 在它们之间进行3个夸克的互换。有人相信,大统一理论(GUTtheory)中的5 种夸克和轻子似乎可以按照SU(5)对称性进行安排。 在弦理论中,这些对称性将该理论中剩余的奇异和例外条件取消。由于对 称性是我们能够使用的最美和最强大的工具,我们可以预期,宇宙理论必定具备 科学已知的最优美和最强大的对称性。符合逻辑的选择应该是,这种对称性不 仅能互换夸克,而且要能互换自然界中能找到的所有粒子,也就是说,即使我们 把它们当中所有的亚原子粒子都重组一遍,等式仍然保持不变。而这正是超弦 的对称性,称为“超对称性”””。它是唯一一种能够把物理学已知的所有亚原子 粒予进行对换的对称性。这使它成为了一种理想的候选对称性,可以把宇宙中 所有的粒子安排到单独一个优美统一的整体中。 ]50 第二部分 多元宇宙 如果我们观察一下宇宙中的各种力和粒子,会发现它们全都属于两个类别: “费米子(fermions)”和“玻色子(bosons)”,这取决于它们的“自旋”。它们像极 微小的陀螺一样,以各种不同的速率自旋。举例来说,光子,即传递电磁力的光 粒子的自旋为1。弱核力和强核力是由自旋同样为1的W—玻色子和胶子传递 的。引力子的自旋为2。所有这些带整数自旋的都称为“玻色子”。同样,物质 粒子是由带半整数自旋的亚原子粒子来描述的,例如1/2,3/2,5/2等。(半整数 自旋粒子被称为“费米子”,它们包括电子、中微子和夸克。)这样,超对称性以优 雅的方式代表了玻色子与费米子、力和物质之间的二元性。 在超对称理论中,所有的亚原子粒子都有一个伴子:每个费米子都与一个玻 色子成为一对。虽然我们从来没有在自然界中看到过这些超对称伙伴粒子,但 物理学家们把电子的伙伴粒子叫做超电子(selectron),其自旋为0。(物理学家 在“electron”前面加上一个“s”,以显示它是一个超伴子粒子 速器的能力范围。但是目前还没有人拿出可信的方案来打破超对称性。 位于圣巴巴拉的加弗利理论物理研究所的大卫·格罗斯(David Grc 没有一个好办法来从中进行选择,这多少有些令人尴尬。” 除此之外,还有一些令人头痛的问题。其中最令人尴尬的是现在有: 2一体的弦理论。令人难以想象,宇宙中怎么可能容得下5种互不相同日 6理论。爱因斯坦相信,上帝在创造宇宙的时候没有别的选择。如果是这 帝怎么会建立5套理论呢? 第二部分 多元宇宙 第一类(Typel)弦经历5种可能的相互作用,在其中弦可以折断、连接 以及裂变(环形弦在挤压下分裂为两个较小的环形弦)。对于封闭的 弦,只需最后这种相互作用就够了(像细胞的有丝分裂一样)。 以维内齐亚诺公式为基础的最初的理论描述了一个叫做“第一类(TyPe 1)’’的超弦理论。第一类理论的基础既包括开放弦(例如,带有两端的弦),也 包括封闭弦(例如,环形的弦)。这项理论在20世纪70年代初期得到了最深人 Parallel Wodds 的研究。(利用弦的场论,吉川和我把全套第一类弦相互作用进行了归类。我 们证明了,第一类弦需要有5种相互作用;对于封闭的弦,我们证明了只需要一 个互动项就够了。) 吉川和我还证明,只用封闭的弦就可能建立完全白成一体的理论(例如像 一个环套)。今天,这些被称为“第二类(TypeⅡ)”弦理论,在其中,弦的相互作 用是通过挤压一个环形弦使之形成两个较小的弦来完成的(就像细胞的有丝分 裂)。 最具现实意义的弦理论叫做“杂”弦理论,是由普林斯顿小组(Princeton group),包括戴维·格罗斯、艾米尔·马西内茨(Emil Martinec)、赖恩·罗姆 (RyanRohm)和杰弗里·哈维(Jeffrey Harvey)制定的。杂弦可以包容叫做 E(8)XE(8)或O(32)的对称群,它们大到足以吞下各种GUT理论(大统一理 论)。杂弦完全以封闭弦为基础。20世纪80年代和90年代,当科学家们提到 “超弦”的时候,他们实际指的就是杂弦理论,因为它的丰富程度足以让人用来 分析标准模型和GUT理论。例如,对称群E(8)XE(8)可以被分解为E(8),再 分解为E(6),而E(6)又大到足以将标准模型中的SU(3)XSU(2)XU(1)对称 包括进去。 除了有5个超弦理论之外,还有另外一个令人头痛的问题,它在一窝蜂解决 弦理论的时候被遗忘了。早在1976年,有三位物理学家,彼得·范·尼乌文惠 仁(PeterVanNieuwenhuizen)、谢尔基奥·费拉拉(Sergio Ferrara)和丹尼尔·弗 里德曼(DanielFreedman),当时在斯多尼布鲁克的纽约州立大学工作,发现爱因 斯坦原来的引力理论,只需在原来的引力场中再加上一个新的场,一个超对称伙 伴(superpartner)(称做“引力微子(gravitino)”,意思是“小引力子”,自旋为3/2) 就可以变为超对称的了。这项新理论被称为“超引力(supergravity)”理论,它的 基础是点状粒子,而不是弦。与具有无穷序列的音符和共鸣的超弦不同,超引力 只有两个粒子。1978年,欧仁·克莱默(Eugene Cremmer)、乔埃尔·谢尔克 (JoelScherk)以及巴黎高等师范学校的伯纳德,·裘利亚(BernardJulia)证明,最 通用的超引力可以用11个维度来描述。(如果我们试图用12个或13个维度来 描述超引力的话,就会出现数学矛盾。)20世纪70年代末和80年代初,人们认 第二部分 多元宇宙 为超引力可能就是传说中的统一场理论。这项理论甚至启发了斯蒂芬·霍金, 他在接受剑桥大学卢卡斯数学教授这一当年牛顿也拥有过的头衔的就职演说中 提到“理论物理的尾声”在望。但是超引力不久也遇到了扼杀以前各种理论的 那些难题。虽然它的超位数比普通的场理论少,但归根结底超引力不是个有限 度的理论,它最后可能会被例外条件纠缠住。就像所有其他的场论一样(弦理 论除外),该项理论在科学家的眼皮底下破产了。 另一种可以在11个维度存在的超对称理论是超膜理论。虽然弦只有一个 维度,用来定义它的长度,但超膜可以有两个以上的维度,因为它代表的是一个 平面。特别引人注目的是,已经证实有两种类型的膜(二位膜 代表一种最低能量状态。起初它们是空寂寒冷的宇宙,但引力逐渐把它们拉 刘一起。最后它们发生碰撞,碰撞产生的巨大动能转化为构成我们宇宙的物质 硇辐射。有人把这叫做“大劈开(bigsplat)”理论,以区别于大爆炸理论,因为它 皂由两个膜的碰撞造成的。 碰撞的力量把两个宇宙互相推开。随着这两个膜互相越离越远,它们迅速 令却,形成我们今天看到的这个宇宙。冷却和膨胀持续几万亿年,直到宇宙的温 蔓达到绝对零度,其密度在一百万的四次方立方光年(10”立方光年。——译者 主)的空间中只有一个电子。这样,宇宙实际上就变成了一片空荡死寂。但是 引力继续吸引两片膜,直至几万亿年以后,它们再次相撞,这个循环周而复始。 这种新的描述能够得出符合膨胀说的结果(例如均匀度和统一性等)。它 丕解决了宇宙为什么这么平坦的问题——因为作为两片膜,它们一开始就是平 坦的。这个模型还可以解释穹界问题(horizonproblem),即,为什么宇宙从一切 厅向上看过去都是这样惊人地均衡。这是因为膜已经经历了很长的时间来逐渐 达到平衡。这样,膨胀学说以宇宙猛然膨胀来说明穹界问题,而这个学说则以相 受的方式来说明穹界问题:宇宙是以慢动作达到平衡的。 (这同时也意味着,超空间中可能还悬浮着其他膜,将来可能会与我们这个 摸碰撞,造成另一次大劈开。由于我们的宇宙事实上正在加速膨胀,所以另一次 碰撞实际上是可能的。施泰因哈特补充说:“说不定宇宙膨胀加速正是这场碰 隆的前奏,这让人想起来不寒而栗。”) 任何公然挑战占主流地位的膨胀学说的学说都注定会引起激烈的反响。事 实上,这篇论文放到网上不到一个星期,林德(Linde)和他的妻子列娜塔·卡洛 什(RenataKallosh,她本人就是个弦理论家)以及多伦多大学的列夫·霍夫曼 (LevKofman)就发表了对这一学说的批评文章。林德批判了这个模型,因为凡 第二部分 多元宇宙 是像两个宇宙相撞的那样的大灾难,都可能造成一个奇异(singularity),其温度 和密度都接近无穷。“那就好比有人向黑洞中扔进一把椅子,黑洞会把椅子的 粒子蒸发掉,而那人却还说椅子的形状依然存在一样。”林德驳斥道。 施泰因哈特反驳说:“从四维空间看来好像奇异的东西,在五维空间未必仍 然奇异……当两片膜挤到一起时,第五维度会暂时消失,但膜本身并不消失。所 以密度和温度不会升至无穷,而时间依然持续。虽然这时广义相对论已错乱,但 弦理论不会。而且我们的模型中曾经看来像是灾难性的东西,现在看来是可掌 控的。” 施泰因哈特所依仗的是M—理论的威力,众所周知该理论可以消除奇异问 题。事实上,理论物理学家需要有量子引力理论的初衷,本来就是要消除一切超 位数(allinfinities)。然而林德指出了这一学说中存在的一个概念上的弱点,即 膜从一开始就存在于一种平坦均衡的状态之中。“如果你从理想状态着手,你 也许确实能解释眼前看到的现象……但你还是没能解释这个问题:宇宙为什么 一定会在理想状态中开始呢?”林德问道。施泰因哈特回答说:“平坦加平坦等 于平坦。”换句话说,你只能从一开始就把膜设想为处在最低能量状态上,而在 这种状态下它只能是平坦的。 艾伦·古思(Alan Guth)则保持了开放态度。“我想保罗(Paul)和尼尔 (Neil)还远未能证明他们的学说。但他们的想法无疑值得一看。”他说。他反过 头来又向弦理论家们发起进攻,要求他们解释膨胀学说,“从长远观点来看,我 认为弦理论和M—理论不可避免地需要把膨胀学说纳入进来,因为膨胀学说显 而易见地回答了它所要解决的问题,也就是为什么宇宙是如此均衡平坦的。”于 是他问了这样一个问题:M—理论能够推导出膨胀过程的标准图景吗? 最后,还有另一个参与角逐的宇宙理论,它运用的是弦理论。这就是加布里 尔·维内齐亚诺(GabrieleVeneziano)的“前大爆炸理论(pre-bigbangtheorty)”, 维内齐亚诺就是早在1968年帮助创立了弦理论的物理学家。根据他的理论,宇 宙开始的时候实际是一个黑洞。如果我们想知道黑洞里面是什么样子,我们只 须向外看即可。 根据这项理论,宇宙实际已经历了无穷岁月,是在遥远的过去以近乎空寂寒 冷的状态开始的。引力作用开始在宇宙各处创造出物质的团块,它们逐渐凝缩 成一些密度极大的区域,最终变成黑洞。每个黑洞开始形成事件穹界(event horizon),把事件穹界的外部与事件穹界的内部永久分隔开。在每个事件穹界之 内,物质继续在引力作用下收缩,直至黑洞最终达到普朗克长度。 Parallel Wodds 这个时候,弦理论开始作用。普朗克长度是弦理论所允许的最小长度。这 时黑洞开始以巨大的爆炸力发生反弹,造成大爆炸。由于这一过程可能在宇宙 各处反复出现,这意味着,在遥远的地方还可能有其他的黑洞/宇宙。 (我们的宇宙可能是一个黑洞这一想法其实并不像它看起来的那样离谱。 我们直觉上认为,黑洞一定有极高的密度,有巨大的、能把一切碾碎的引力场,但 实际并不总是这样。黑洞事件穹界的大小是与黑洞的质量成比例的。黑洞的质 量越大,它的事件穹界就越大。但是,事件穹界越大,物质铺开的体积就越大;结 果,随着质量加大,密度实际会减小。事实上,如果一个黑洞的重量与我们的宇 宙一样,它的体积就会与我们这一宇宙接近,而且它的密度会相当低,可与我们 的宇宙相比。) 然而一些天体物理学家对把弦理论和M—理论应用于宇宙学不以为然。位 于圣克鲁兹(SantaCruz)的加利福尼亚大学的乔尔·普利马克(JoelPrimack)就 不像其他人那样客气了:“我认为在这件事情上大做文章很愚蠢……这些论文 中所提出的想法本质上是无法验证的。”我们只有让时间去评判普利马克是不 是正确,但因为弦理论的进展步伐在加快,我们也许不久就会找到这一问题的确 切答案,它也许会由我们的人造卫星提供。在第9章我们将会看到,2020年之 前将送上外太空的新一代引力波探测器,像LISA(引力波探测器),将使我们得 以排除或者验证其中一些理论。例如,如果膨胀理论是正确的,LISA应该能探 测到原始膨胀过程所产生的剧烈的引力波。然而“火劫宇宙(ekpyrotic universe)”学说预言宇宙之间的碰撞是缓慢发生的,因此引力波也会弱得多。 LISA应能从实验的角度排除其中一项理论。换句话说,原始大爆炸产生的引力 波所包含的信息,将足以确定哪一种学说正确。LISA将能够首次针对膨胀说、 弦理论和M—理论给出硬碰硬的实验结果。 由于弦理论本质上是整个宇宙的理论,所以要对它进行直接测试就需要在 实验室中建立一个宇宙(见第9章)。一般情况下,我们预期引力的量子效应会 在普朗克能量条件下出现,这比我们最强大的粒子加速器还要强大百万之四次 方(1024。——译者注)倍(quadrillion times),因此不可能对弦理论进行直接测 试。但是,如果在离开我们不到1毫米的地方确实存在着一个平行宇宙,那么, 第二部分 多元宇宙 使统一和量子效应出现所需的能量可能就会相当低,我们的下一代粒子加速器, 例如大型强子对撞机(LHC)就有能力做到。这反过来又引发了对黑洞物理学的 研究热潮,其中最令人兴奋的就是“微型黑洞(mini-blackhole)”。微型黑洞的表 现如同亚原子粒子,它们是一种“实验室”,在其中人们可以对弦理论中的一些 预言进行测试。有了大型强子对撞机(LHC)就有可能创造出微型黑洞,物理学 家们为此而兴奋。(微型黑洞小到与电子的大小差不多,所以不怕它们会吞下 整个地球。一般到达地球的宇宙射线,其能量都超过了这些微型黑洞,但并没有 对地球造成不利影响。) 黑洞以亚原子粒子的形象出现,虽然听起来颇具颠覆性,但其实是个早已有 之的想法,它是由爱因斯坦于1935年首次提出的。在爱因斯坦看来,肯定存在 着一个统一场理论,在其中,由亚原子粒子构成的物质可以被看成是空间—时间 结构中的某种扭曲现象。在他看来,像电子那样的亚原子粒子实际上是一些 “线疙瘩”或卷曲在空间中的虫洞,它们只是在一定距离上看起来像粒子。爱因 斯坦和内森·罗森(NathanRosen)一起玩味着电子可能实际上是乔装起来的微 型黑洞这样一种想法。他以他的方式,想把物质纳入这一统一场理论,它最终会 把亚原子粒子降解为纯几何学。 微型黑洞后来又被斯蒂芬·霍金再次提出,他证明,黑洞一定会蒸发,并发 射出一丝微弱的能量。黑洞在亿万年间不断地散发能量,以至于逐渐缩小,最终 变得像亚原子粒子那样的大小。 弦理论现在又再次引进了微型黑洞的概念。回想一下,黑洞是在大量的物. 质被压缩到其史瓦西半径(Schwarzschild radius)以内的时候形成的。由于物质 和能量可以互相转换,因此黑洞也可以通过压缩能量而制造出来。大型强子对 撞机(LHC)是不是能够在14万亿电子伏特的能量下将两个质子对撞,从由此产 生的碎块中制造出微型黑洞,对此人们颇为期待。这些黑洞将非常之小,可能只 有一个电子质量的1 000倍那么重,而且可能只持续10—’’秒。但是在LHC所创 造出来的亚原子粒子轨迹中清晰可辨。 物理学家们还希望,外太空的宇宙射线中说不定也包含微型黑洞。设在阿 根廷的皮埃尔·奥格(PierreAuger)宇宙射线观测站非常敏锐,能够探测到科学 史上所记录过的几次最大的宇宙射线爆发。由于宇宙射线在到达地球的高层大 气时会产生有明显特征的辐射雨(shower。fradiation),人们希望,可以从中自然 找到微型黑洞。一项计算表明,奥格(Auger)宇宙射线探测器每年或可发现10 次由微型黑洞弓I发的宇宙射线雨(consmicraysshowers)。 说不定在本十年期内,设在瑞士的大型强子对撞机(LHC)或设在阿根廷的 奥格(Auger)宇宙射线探测器就会探测到微型黑洞,这可能就会提供出良好证 据,证明平行宇宙的存在。虽然它未必能够一劳永逸地证明弦理论是正确的,但 它可以使整个物理学界信服,弦理论与所有的实验结果都吻合,是正确的方向。 弦理论还可以对黑洞物理学中一些最深刻的悖论做出揭示,例如信息悖论。 正如你可能知道的,黑洞并非一片纯黑,而是通过隧道效应(tunneling)发出少量 辐射。根据量子理论,辐射总有那么一点机会逃逸黑洞那像台钳般夹紧的引力。 这导致辐射从黑洞中缓慢泄漏,称为霍金(Hawking)辐射。 这种辐射本身又与一定的温度相联系(与黑洞事件穹界的表面积成比例)。 对这个方程,霍金做了一个概括性的推导,做了大量的手势(hand-waving)。然 而,要对这个结果进行严谨的推导,就需要动用统计力学的全部威力(以计算黑 洞的各种量子态为基础)。通常情况下,统计力学的计算是通过计数原子或分 子能占据多少态来完成的。但你怎样才能计数黑洞的量子态呢?根据爱因斯坦 的理论,黑洞是完全光滑的,这样,要计数它的量子态就成了难题。 弦理论家们迫切需要合拢这一缺口,于是,哈佛大学的安德鲁·施特罗明戈 (AndrewStrominger)和库姆兰·瓦法(CumrumVafa)决定运用M—理论对黑洞进 行研究。由于黑洞本身太难以把握了,他们采用了另一种方式,问了一个聪明的 问题:黑洞的对偶是什么?(我们知道,电子是单磁极子的对偶,例如单独一个 北极。因此,通过观察弱电场中的电子,这很容易做到,我们就可以对一项复杂 得多的实验进行分析:放置在非常大的磁场中的单极子。)这个想法是,黑洞的 对偶会比黑洞本身易于分析,但它们所能得出酌最终结果却可能是一样的。经 过一系列的数学处理,他们得以证明,黑洞的对偶是一组一位膜和五位膜。这省 去了大量的麻烦,因为这些膜的量子态计数已经为人所知。当施特罗明戈和瓦 法计算量子态的数量时,他们发现,其结果分毫不差地再现了霍金所得出的 结果。 这是个皆大欢喜的消息。弦理论有时被取笑为与现实世界不相干,结果却 为黑洞热力学提供了可能是最为优雅的解。 现在,弦理论家们正试图解决黑洞物理学中最大的难题:“信息悖论”。霍 第二部分 多元宇宙 金曾经论证说,如果你把什么东西扔进黑洞中去,那么它所携带的信息就永远丢 失了,再也找不回来。(要进行一项无懈可击的犯罪,这可是个妙招。因为扔进 黑洞里去的信息会永远消失,罪犯可以利用黑洞来销毁一切犯罪证据。)从一定 的距离上,我们可以测量黑洞的唯一参数就是它的质量、自旋和负荷。不论你把 什么东西扔进黑洞,你就失去了它的一切信息。(“黑洞无毛”这一说法指的就 是这个,即,一切信息都丢失了,除了这三个参数外,连一根毛也没留下。) 根据爱因斯坦的理论,信息从我们这个宇宙中消失似乎是不可避免的结果, 但这违反了量子力学的原理。根据量子力学,信息永远不可能真正消失。信息 一定会飘荡在我们宇宙中的某个地方,哪怕原来那个东西被喂了黑洞。 “多数物理学家愿意相信,信息没有丢失,”霍金写道,“只有这样,世界才是 安全的,可预知的。但我相信,如果我们认真看待爱因斯坦的广义相对论,我们 就必须接受,空间—时间有可能把自己打成了结,信息有可能在褶缝中消失。确 定信息是不是真的会消失,是当今理论物理学要解决的主要问题之一。” 这项使霍金陷入与多数弦理论家的论争的悖论到现在也还没有解决。但弦 理论家们打赌,我们最终会找到失去的信息究竟去了哪里。(例如,如果你把一 本书扔进黑洞,而蒸发着的黑洞有霍金辐射,不难想象书中所包含的信息会以霍 金辐射所包含的微小振动的形式慢慢溜回我们的宇宙中。或者,它会从黑洞另 一端的白洞中再冒出来。)这就是为什么我个人觉得,当有人最终计算出当信息 消失在弦理论中的黑洞以后会发生什么情况时,他们会发现,信息没有真正丢 失,而是以微妙的形式在其他地方再次出现。 2004年,霍金的态度令人吃惊地逆转,他在电视的镜头前声明他对有关信 息问题的看法错了,因而上了《纽约时报》的首页。(30年前他和其他的物理学 家打赌,说信息绝不会漏到黑洞的外面,谁要是输了,就要给赢者一本容易提取 信息的百科全书)。他重新进行了某些他早期的计算,得出结论说:如果一个像 书这样的物体掉进黑洞,这样的物体可能会干扰黑洞发射的辐射场,使信息泄漏 到宇宙中。书中所含的信息会编码在辐射中,慢慢泄漏出黑洞,但是是以一种毁 坏的形式向外泄露的。 一方面,这样一来霍金就与大多数相信信息不会丢失的量子物理学家一致 了。但是它也提出这样一个问题:信息可以传递到平行宇宙中去吗?在表面上, 他的结果对信息可以通过白洞传递到平行宇宙的想法产生了疑问。然而,没有 人相信这是该课题的最后结论。在弦理论完全建立之前,或进行完全的量子重 力计算之前,没有人相信信息悖论会得到完全解决。 ~mllel Wodds 最后,M—理论还有一项相当神秘的预言,至今仍没有人理解,但可能在物理 学和哲学方面产生影响。而且这个结果让我们不得不问这样一个问题:宇宙是 一幅全息图吗?有没有一个“影子宇宙”,我们的身体以压缩的二维形式存在其 中?这就又提出了另一个同样令人不安的问题:宇宙是一个计算机程序吗?可 以把宇宙放到一张CD光盘上,供我们在闲暇之余播放吗? 现在,信用卡上、儿童博物馆中以及游乐园等地方都可以看到全息图。它们 的不寻常之处在于,它们可以在二维平面上再现完整的三维图像。一般情况下, 当我们看着一幅照片,然后转动我们的头部时,照片上的图像不会有变化。但全 息图不同。当我们看着一幅全息图,并移动我们的头部,我们发现图片在变化, 就像我们从窗户里或钥匙孑L里看东西一样。 (全息图有可能最终使人生产出三维电视和电影。将来,也许我们会在自 己的起居室中一边休息,一边欣赏着墙上的屏幕,那上面展示着遥远地方的完整 的全息图像,看壁挂电视犹如从窗户里望着一片崭新的风景。另外,如果壁挂屏 幕做成筒状,把我们的起居室安排在它的当中,我们就会觉得仿佛来到了一个新 世界。无论我们朝哪里看,我们见到的都是这个新世界的三维图像,与真实世界 难辨真伪。) 全息图的实质,是它的二维平面包含了再现三维图像的所有信息。(在实 验室中制作全息图,是用激光照射感光片,并使光线与原有光源上发出的激光产 生干扰。两个光源的干扰产生出一个干涉图像,将形象“冻结”在二维感光 片上。) 有些宇宙学家推测,这也可能运用到宇宙本身,也可能我们就生活在全息图 中。这一奇特的猜测源自黑洞物理学。贝肯斯坦(Bekenstein)和霍金推测,黑洞 中包含的全部信息量与事件穹界的表面积(是球形的)成比例。这是个奇怪的 结论,因为通常一个物体中所存放的信息是与其体积成比例的。例如,一本书中 所存有的信息量是与这本书的大小,而不是与其封面的表面积成比例的。我们 凭直觉就知道,不能以封面来评判一本书。但这种直觉对黑洞不起作用:我们可 以从黑洞的表面了解它的全部。 我们可以不去理睬这一奇特的假说,因为黑洞本身就是一种怪异的东西,在 第二部分 多元宇宙 它们那里,正常的直觉都不起作用。然而,这个结果对M—理论也适用,而M—理 论可以对整个宇宙做出我们最好的描述。1997年,现在在普林斯顿的高等学术 研究所工作的胡安·马尔达塞纳(JuanM~dacena)证明,弦理论可以推导出一种 新型的全息宇宙学说,引起了不小的轰动。 他从一个经常出现在弦理论和超引力理论中的五维“反德·西特尔(anti-de Sitter)宇宙”着手。德·西特尔(de Sitter)宇宙有一个正的宇宙常数,造成一个 加速膨胀中的宇宙。(我们记得,我们的宇宙当前最好的表示是德·西特尔宇 宙,具有一个宇宙常数以越来越快的速度将星系推开,反德·西特尔宇宙则有一 个负的宇宙常数,因此会引向内爆)。马尔达塞纳证明,在这一个五维宇宙与它 的“边界”之间存在着对偶性,而这个“边界”则是个四维宇宙”q。尤为奇怪的 是,任何生活在这个五维空间的生灵,从数学上说就等于生活在这个四维空间的 生灵。没有任何办法可以把它们区分开。 让我们做一个粗略的比喻,设想在鱼缸中游弋的金鱼。这些鱼认为它们的 鱼缸就等于全部现实世界。现在再设想,这些金鱼的二维全息图像被投射到了 鱼缸的表面。这一图像精确再现了原来的金鱼,只不过它们现在是平面的。鱼 缸中的鱼的每个动作都在鱼缸表面的平面图像中得到反映。在鱼缸中游动的鱼 和生活在鱼缸表面平面图像中的鱼都认为它们自己是真鱼,对方是幻象。两种 鱼都是活的,都像真鱼一样地活动。那么哪种说法是正确的?事实上两者都对, 因为它们在数学上是相等的,无法区分的。 使弦理论家们感到兴奋的是,五维反德·西特尔空间是相对比较容易计算 的,而四维场论则是出了名的难以把握。(即使是在今天,经过了几十年的艰苦 努力,我们最强大的计算机仍然无法解出四维夸克模型,得出质子和中子的质 量。夸克方程本身相当容易理解,但是事实证明,在四个维度中解这些方程,以 便得出质子和中子的特性要比原来想象的困难。)其中一个目标,就是运用这一 奇异的对偶性来计算质子和中子的质量和特性。 这一全息对偶性还可以有一些实际用途,例如用来解决黑洞物理学中的信 息悖论。在四个维度中,要想证明我们把物体扔进黑洞之后信息并没有丢失,是 极度困难的。但是这样一个空间是一个五维世界的对偶,在五维世界中,信息永 远不会丢失。人们希望,在四个维度中很难解决的问题(如信息难题、计算夸克 模型的质量等)最终可以在五个维度中解决,五个维度中的数学要简单些。而 且始终有这种可能:这个比喻实际上确实反映了真实世界,我们确实是作为全息 图像存在着。 Parallel Wodds 宇宙是一个计算机程序吗? 我们前面已经提到过,约翰·惠勒相信所有的物理现实都可以被降解为纯 信息。贝肯斯坦把黑洞信息的思想又向前推进一步,进入了一个未知水域,他 问:整个宇宙会是一个计算机程序吗?我们有可能只是一张宇宙CD光盘上的 二进制数位吗? 关于我们是不是生活在计算机程序中这个问题,被《黑客帝国》(The Matrix)这部影片绝妙地搬上了银幕,那些异类们把一切物理现实都降解为一套 计算机程序。亿万的人类都以为自己在过着日常生活,忘记了这一切只不过是 由计算机创造出来的幻觉,而他们的真身则在舱室中熟睡,被异类们当做能源来 使用。 . 在这部影片中,你可以运行小一点的计算机程序,用以产生出微型的人工现 实。如果谁想要成为功夫大师或直升机飞行员,只需在计算机中插入一张CD 光盘,程序就输入我们的大脑,刹那间人就学会了这些复杂的技能。随着CD光 盘运行,一个全新的亚现实被创造出来。但这又提出了一个饶有兴味的问题:现 实中的一切真的都可以放在一张CD光盘上吗?要给亿万熟睡中的人类模拟出 现实来,所需要的计算机威力绝对惊人。但从理论上来说:真的可以把整个宇宙 数字化,存放在一段有限的计算机程序中吗? 这个问题的根源要回溯到牛顿的动力定律,它在商业活动和我们的日常生 活中有非常实际的应用。马克·吐温的一句话很出名:“每个人都在抱怨天气, 但从未有人为此着手做些什么。”现代文明哪怕连一场雷雨的过程都改变不了, 所以物理学家所提的问题比这要简易:我们能够预测天气吗?能不能设计出一 个计算机程序,用它来预报地球上复杂的天气变化过程?对于每个关心天气的 人,从想要知道什么时候可以收获庄稼的农民,到想要知道本世纪全球变暖过程 的气象学家来说,这是一项非常实际的应用。 原则上来说,计算机可以利用牛顿的动力定律,对构成天气的分子的活动过 程做任意精确度的计算。但实践中,计算机程序是极其粗略的,最多只能对几天 的天气做预报,超出这个范围就不可靠了。要预测天气,需要确定每个空气分子 的动向——这超出了我们最强大的计算机的能力若干个量级;还有“混沌理论” 和“蝴蝶效应”的问题,蝴蝶翅膀的哪怕最微小的一次振动都会造成连锁反应, 第二部分 多元宇宙 如果它发生在某些节骨眼上,就会从几百英里之外对改变天气产生决定性的 影响。 数学家们对这一情况作了总结,说可以对天气做精确描述的最小模型是天 气本身。不对每个分子做微观分析,最好的办法是对明天的天气做估测,以及对 大趋势和大格局(如温室效应)做估测。 所以,要按照牛顿学说把世界分解为计算机程序是极其困难的,因为有太多 的变数,太多的“蝴蝶”。但是在量子世界中,则会发生奇怪的事情。 我们前面已经看到,贝肯斯坦证明,黑洞所含的全部信息量与黑洞事件穹界 的表面积成比例。有一种直观的办法来理解这一点。许多物理学家相信,最小 的可能长度是10—3’厘米的普朗克长度。这是个小到难以置信的距离,这时空间 —时间不再光滑,而变成“泡沫状”,像发起了一堆泡泡。我们可以把事件穹界的 球面分割成很小的正方形,每个都是普朗克长度那么大。如果每个正方形中都 存有一些信息,那么当我们把所有的正方形加起来,就大致得出黑洞中存有的全 部信息量。这似乎就表示,每一个“普朗克正方形”就是一个最小的信息单位。 如果事实如此,那么贝肯斯坦就声称,也许信息才是物理学的真正语言,而不是 场论。如他所说:“场论由于包含无穷性,所以不可能成为最终答案。” 如我前面提过的,自从有了米歇尔·法拉第(MichaelFaraday)在19世纪所 做的那些工作,物理学一直是以场的语言来描述的,场是光滑连续的,在空间—时 间中的任何一个点上对磁、电、引力等的强度进行测量。但场论是以延续性的结 构,而不是数位化的结构为基础的。场可以有任何值,而数位化的数字只能代表 以0和1为基础的具体数字。这种区别就如同符合爱因斯坦理论的一块光滑的 橡胶垫和一张细密的金属丝网之间的差别。橡胶垫可以被分割成无穷数量的 点,但金属丝网则有最小的距离,也就是网孑L的长度。 贝肯斯坦提出,“终极理论决不应是场的理论,甚至也不应是空间—时间的 理论,它应该是有关物理过程中信息交换的理论。” 如果宇宙可以被数字化,并可以被降解为0和1,那么宇宙的信息总量是多 少呢?贝肯斯坦估算,大约1厘米见方的黑洞可存有1066比特(bits)的信息。但 是如果一个1厘米见方的物体可以存有大量比特的信息,那么他估计,可见宇宙 所存有的信息可能要多得多,绝不少于10l~~比特的信息(原则上可以被塞进一 个直径为十分之一光年的球体中。这个巨无霸数字是1之后跟着100个0,被称 为一个“古戈尔 80 第二部分 多元宇宙 的,一直是个大有争议的话题,尤其是近些年来更是如此,因为发现了大量的 “意外”或巧合,是它们使得生命和精神意识成为可能。对一些人来说,这证明 有一个神,他有意把自然法则安排成使得生命,以及我们人类成为可能。但对另 一些科学家来说,这意味着我们是一连串“幸运巧合”的副产品。或者也许,如 果你相信膨胀说及M—理论的一些流派的话,还存在着由许多宇宙构成的多重 宇宙。 要想理解这些观点的复杂性,首先来想一想那些使得地球上的生命成为可 能的“意外”和巧合。我们不仅生活在太阳的金风花区域之内,我们还生活在一 系列其他的金风花区域之内。例如,我们的月球的大小正好可以稳定地球的轨 道。如果月球比现在小得多,即使地球自转中少许的动荡,都会在几千万年期间 慢慢积聚,使地球摇晃到灾难性的地步,导致剧烈的气候变化,使生命成为不可 能。计算机程序显示,如果月球不够大(大约是地球大小的三分之一),地球的 轴线在几百万年期间可能会移动高达90度。由于科学家们相信,产生DNA需 要有几亿年的稳定气候,所以如果地球轴线周期性地倾斜,会给天气造成灾难性 的变化,使得DNA的创造成为不可能。幸运的是,我们的月球大小“正合适”, 可以稳定地球的轨道,所以这种灾难不会发生。(火星的几个卫星不够大,不能 稳住它的自转。结果,火星正慢慢进入又一个不稳定时期。天文学家相信,过去 火星在其轴线上的摇晃可能高达45度。) 由于小的潮汐力的作用,月球也在以大约每年4厘米的速度离开地球;20 亿年以后,它将离开地球太远,不再能稳定地球的自转。这对于地球上的生命会 产生灾难性的后果。几十亿年以后,由于地球在其轨道上翻滚,不仅夜空中不再 有月亮,我们所看到的星座也会完全不同。地球上的天气会变得无法辨认,使生 命无法持续。 华盛顿大学天文学家彼得·D.沃德(PeterD.Ward)和唐纳德·布朗利 (DonaldBrownlee)写道:“没有月亮就会没有月光,没有月份,没有神经病,没有 阿波罗计划,诗词的数量会减少,这个世界上每天晚上都会黑暗阴沉。没有月亮 还可能就没有了鸟类、红杉,鲸、三叶虫,或其他高级生命来打扮地球。” 同样,我们太阳系的计算机模型显示,太阳系中有木星,对于地球生命来说 是个万幸的事,因为它的巨大引力帮助把小行星甩进外太空。35亿至45亿年 前的“陨石时代”期间,几乎用了10亿年的时间才把小行星碎片和太阳系形成 后遗留下来的彗星从我们的太阳系中“清理干净”。如果木星比现在小得多,它 的引力弱得多,那么我们的太阳系至今仍会充斥着小行星,它们会栽进我们的海 Parallel Wodds 洋,毁灭生命,使地球上的生命成为不可能。所以,木星同样也是“大小正合 适”。 我们还生活在行星质量的金凤花区域内。如果地球再小一点,它的引力就 会太弱,无法保持其氧气。如果它太大,那么它会保持住许多原始的有毒气体, 使生命成为不可能。地球的重量“正合适”,使它保持住有益于生命的大气 成分。 我们还生活在行星容许轨道的金风花区域内。尤其是,除了冥王星之外,其 他行星的轨道都近乎圆形,这意味着太阳系中的行星之间的影响会很罕见。这 也就是说,地球不会与任何巨型气体星球靠得太近,因它们的引力会很容易地破 坏地球轨道。这又是有助于生命产生的,地球需要几亿年的稳定环境。 同样,地球也存在于银河系的金凤花区域内,离开其中心有2/3的距离。如 果太阳系离银河系的中心太近,那里隐藏着一个黑洞,其辐射场强大到使生命不 可能。但是如果太阳系离得太远,就不会有足够的高级元素,无法创造生命所必 需的元素。 科学家可以举出许多例子,说明地球位于数不胜数的金凤花区域之内。天 文学家沃德(Ward)和布朗利(Brownlee)论证说,我们生活在这么多的窄频带或 金风花区域中,说不定地球上的智慧生命的确是银河系中,甚至是宇宙中独一王 二的。他们列举一系列令人叹服的事实,说明地球上海洋、板块构造、氧气含量、 热含量、地球轴线的倾角,如此等等的数据都“正合适”创造智慧生命。如果地 球处于所有这些非常狭窄的频带中的哪怕一个之外,都不会有我们在这里谈论 这个问题了。 难道真是因为上帝爱地球,才把它放置在所有这些金凤花区域当中?有可 能。然而,我们也可以得出另外一个无需借助神力的结论。也许宇宙中有几百 万颗死行星,它们确实离自己的太阳太近,它们的月亮太小,它们的木星太小,或 者它们离自己的银河系中心太近。换句话说,对于地球来说存在着金凤花区坷 未必意味着上帝情有独钟;它可能仅仅是个巧合,是宇宙中几百万个死行星中曲 一个罕见的特例,其他的都处于金风花区域之外。 古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)提出了存在着原子的假说,他写追 “有无穷数量的世界,大小各异。有些世界既无太阳也五月亮。有些则不止— 个太阳和月亮。各个世界之间的距离是不等的,在有些方位上世界的数量多些 ……如果它们互相碰撞,它们就毁灭了。有些世界中没有动植物生命,没有任伺 湿度。” 第二部分 多元宇宙 事实上,到了2002年,天文学家已发现了100个太阳系外行星在围绕着自 己的恒星转。现在每两个星期左右就会发现一颗太阳系外行星。由于太阳系外 行星自己不发光,天文学家们是通过各种间接方式找到它们的。最可靠的办法 是观察母恒星有没有摇动,当有金星大小的行星围绕着它转的时候,它会前后晃 动。通过对晃动的恒星所发射的光的多普勒频移(Dopplershift)进行分析,可以 计算出它移动得有多快,并可以运用牛顿定律计算出它的行星的质量。 · “你可以把恒星和大行星看做像舞伴一样旋转到各个方向,手攥在一起向 外伸出着。转大一点的圈子时,外侧的小一点的舞伴移动的距离要长一些,内侧 的大一点的舞伴则只是在很小的圈子里挪动脚步——而在那个很小的内圈上显 示出来的那种挪动就是我们从这些恒星上看到的‘晃动’。”卡内基研究所的克 里斯·麦卡锡(ChrisMcCarthy)说。这种方法现在非常精确,对一颗几百光年远 的恒星,我们可以探测到以每秒钟3米的速度出现的微小振动(轻健步伐的速 度)。 还有人提出了更为别出心裁的方法来发现更多的行星。其中一种是在行星 遮挡母恒星的时候找到它,当行星在恒星面前通过时,会使恒星的亮度稍微减 弱。而且15到20年之内,NASA将把它的太空干涉卫星(Interferometry Space Satellite)送人轨道,它将能够找到外太空中较小的像地球一样的行星。(由于母 恒星的亮度盖住了行星,这颗NASA的卫星将利用光干涉来消除掉母恒星强烈 的光晕,从而除去类似地球的这颗行星的面纱。) 迄今为止,我们所发现的有木星大小的太阳系以外的行星中没有一颗像我 们的地球,而且可能都是死星球。天文学家是在高度偏心的轨道,或者离母恒星 非常近的轨道上找到它们的;在这两种情况中,都不可能有位于金凤花区域之内 的类似地球的行星。在这种太阳系中,木星大小的行星会穿过金凤花区域,把任 何像地球一样的小个行星抛人外太空,阻止我们所知的生命形式产生。 高度偏心的轨道在太空中很普遍,实际上普遍到了当在太空中发现了一个 “正常”太阳系的时候,它成了2003年的报纸头条新闻。美国和澳大利亚的天 文学家都预言了会发现围绕着HD 70642恒星旋转的一颗木星大小的行星。这 颗行星(大约是我们的木星的两倍大)的不寻常之处在于,它有一个圆形轨道, 其比例与我们的木星至太阳的比例大致相同。 但是将来,天文学家将能够把附近所有的恒星都归类,从中寻找与太阳系相 近的恒星系。“我们正努力把所有距离最近的2 000颗类似太阳的恒星纳入观 测,也就是所有150光年以内的类似太阳的恒星。”华盛顿卡内基研究所的保 罗·巴特勒(PaulButler)说。他参与了1995年第一次太阳系以外的行星的发 现。他说:“我们的目标是双重的,即,对我们在太空中最近的邻居做侦察,做第 一次普查;以及为解答我们自己的太阳系究竟有多普遍或者说有多罕见这个基 本问题提供第一手资料。” 要能够创造生命,我们的行星必定经历了几亿年相对稳定。但是,要想制造 一个稳定几亿年的世界,其难度是惊人的。 首先从原子的结构来看,质子的重量略小于中子。这意味着中子最终会衰 变为质子,质子的能态要低一些。只要质子再多重1%,它就会衰变为中子,这 样所有的核子(nuclei)就会变得不稳定,并且解体。原子会飞散开来,生命也就 不可能了。 另一项使生命成为可能的宇宙意外,是质子是稳定的,不会衰变为反电子 (anti-electron)。实验证明,质子寿命绝对是天文数字,它比宇宙的寿命要长得 多。为了制造稳定的DNA,质子必须稳定至少几亿年。 如果强核力稍微弱一些,像氘那样的核子就会飞散,那么宇宙中就没有一种 元素可以通过核合成在恒星内部成功组合。如果核力稍微强一些,恒星的核燃 料会燃烧得太快,生命就不会存在了。 如果我们改变弱力的强度,我们会发现,生命又不可能了。中微子是通过弱 核力活动的,它们在承载爆发中的超新星的能量方面起着关键作用。这种能量 反过来又负责创造比铁更高等的元素。如果弱力稍弱一些,中微子将很难起任 何相互作用,这就意味着超新星无法创造超过铁的元素。如果弱力稍强些,中微 子就可能无法正常逃脱恒星的核心,因此又不能创造出构成我们的身体及世界 的高等元素。 事实上,科学家列出了长长一份这类“惊喜的宇宙意外”的单子。当看着这 份不得不接受的单子,看到有那么多熟悉的宇宙常数处在使生命成为可能的非 常狭窄的频带之中,真是令人震惊。这些意外中只要有一个被改变,恒星就将永 远不会形成,宇宙就会灰飞烟灭,DNA就不会存在,我们所知道的生命就成为不 可能,地球就会翻转或者冻结,等等。 为了说明这一切令人惊讶到了什么程度,天文学家休·罗斯(HughRoss)把 184 第二部分 多元宇宙 这与“龙卷风在袭击废车场时凑巧完整装配成一架波音747飞机的可能性’, 所有上面提出的这些论点回过来又被归人到“人择原理’’的名下。关于这 项有争议的原理,你可以持几种不同的态度和观点。我前面提到过,我的小学二 年级老师觉得这些“惊喜巧合”说明存在着一个宏大的设计或规划。正如物理 学家弗里曼·戴森(FreemanDyson)一次说过的:“似乎宇宙知道我们要来了。,, 这是“强人择原理”的一个例子,它认为,物理常数是经过精细调节的,它不是意 外,而是暗示出存在着某种设计。(“弱人择原理’’只是简单地说,宇宙中的物理 常数本来就有可能创造生命和精神意识。) 物理学家唐·佩奇(DonPage)对多年来提出的各种形式的人择原理进行了 *弱人择原理——“我们对宇宙所做的观察,都限于我们作为观察者所需 要的生存条件。” *强的弱人择原理——“宇宙中存在许多世界……其中至少有一个世界必 定会产生出生命。” 。强人择原理——“宇宙必定具有在一定的时候产生出生命的特性。,’ *最终人择原理——“宇宙中必然会发展出智慧,它一旦产生就再也不会 灭绝。” 维拉·吉斯蒂亚科夫斯基(VeraKistiakowsky)是麻省理工学院的一位物理 学家,很认真看待强人择原理,宣称这是存在上帝的一个标志。她说:“我们对 物理世界的科学认识所揭示的这种精妙秩序只能由神性来解释。,’还有一位支 持这一观点的物理学家是约翰·波尔金荷恩(JohnPolkinshorne),他是一位粒子 物理学家,放弃了在剑桥大学的职位,成了一位英格兰教会的牧师。他写道,宇 宙不是“随便一个什么信手拈来的世界”,它是专门为生命而精确调试过的,因 为它是造物主的创造,是他让它成为这个样子的。艾萨克·牛顿所提出的概念, 是一些颠扑不破的法则,它们无须神的干预就可以应用于行星和恒星,但事实 上,他本人相信这些优雅的法则都指向上帝的存在。 但物理学家和诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格(StevenWeinberg)对此不相 信。他承认人择原理有其吸引人之处:“人类几乎不得不相信我们与宇宙有祟 种特殊关系,不得不相信人类的生命不只是宇宙最初3分钟内一系列意外所造 成的多少有些可笑的产物,不得不相信在某种意义上我们从宇宙一开始就被茧 排在其中。”然而他得出的结论是,强人择原理“比神秘主义的信口胡说强不了 多少”。 其他人对人择原理的力量也不大信服。已故物理学家海因茨·帕杰尔撕 (HeinzPagels)一度被人择原理所打动,但最终对它失去了兴趣,因为它不具备 预测功效。这个理论是无法测试的,也没有任何办法从中提取新信息。相反,它 所能提供的只是无穷无尽的空洞的同义反复,例如:因为我们存在,所以我们存 在之类。 古思(Guth)也否定人择原理,他说:“我觉得难以相信,会有什么人在能对 事物做更好的解释时还会采用人择原理。我倒是愿意听听世界历史的人择原理 ……人择原理是一种人们在想不出有什么更有益的事情可做时才会做的事情。” 另外一些科学家,像剑桥大学的马丁·里斯(MartinRees)爵士,相信所有这 些宇宙意外证明存在着多重宇宙。里斯(Rees)相信,出现这几百项“巧合”的濒 率小到难以置信的程度,而我们正生活于其中,这是个事实,要解释这个事实,雌 一的办法就是假定存在着几百万个平行宇宙。在这个由许多宇宙组成的多重? 宙中,多数宇宙都是死的。质子是不稳定的。原子从不凝缩。DNA从来没有形 成。宇宙还未发育成熟就坍塌,或几乎直接就冻结了。但在我们这个宇宙中,— 系列宇宙意外发生了,这并不是因为上帝出手干预了,而是统计学上的平均律 使然。 从某种意义上来说,在推崇平行宇宙思想的人中,马丁·里斯爵士是最令人 意想不到的一位。他是英格兰皇家天文学家,在代表该机构对宇宙的看法方面 负有重大责任。里斯满头银发,仪表出众,穿着方面无懈可击,他不论是谈论? 宙的奇迹还是谈论一般公众关心的话题时都同样雄辩在行。 他相信,宇宙是经过“精心调试”的,以便生命能够存在,这决不是偶然。? 第二部分 多元宇宙 宙能够存在于这样狭窄的允许生命存在的频带中,所需要的意外实在太多了。 “这种我们赖以存在的看起来经过精心调试的状态有可能是个巧合,,’里斯写 道,“我一度这样认为过。但这种看法现在看来过于狭隘……一旦我们接受这 一点,我们宇宙中看起来很特殊的一些特性,那些一度为某些神学家引证为存在 神性或有目的的设计的特性,就不再令人惊奇了。” 为了支持这些横扫千军的说法,里斯量化了其中一些概念,以使自己的论点 具体化。他宣称宇宙似乎受到6个数字的支配,其中每一个都是可测度的,经过 精心调节的。这6个数字必须满足生命所需要的条件,否则就创造出了一个死 的宇宙。 第一个数字是艾普西隆(s。第五个希腊字母Epsilon),它等于0.007,这是 氢的相对数量,在大爆炸时通过聚变转化为氦。如果这个数字是0.006而不是 0.007,核作用力就会被减弱,质子和中子就不能结合在一起。氘(带有一个质子 和一个中子)就不能形成,因而永远不能在恒星中创造出更重的元素,我们身体 中的原子不会形成,而整个宇宙则溶解为氢。核作用力哪怕稍微减少一点,就会 在元素周期表中产生不稳定,能够用于创造生命的稳定元素就会减少。 如果艾普西隆(s)的值是0.008,则聚变的速度会快到大爆炸中剩不下一点 氢,那么今天就不会有恒星为行星提供能量。或者两个质子会结合在一起,这也 使得恒星中的聚变成为不可能。里斯指出,弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)发现, 核作用力中哪怕小到只有4%的变动都会使恒星中不可能形成碳,使得高级元 素和以其为基础的生命成为不可能。霍伊尔还发现,如果稍稍变动一下核作用 力,那么铍(beryllium)就会不稳定到根本无法成为形成碳原子的“桥梁”。 第二个数字是Ⅳ,它的值等于1036,这个值代表电力的强度除以引力的强 度,引力的强度是表示引力弱到什么程度的。如果引力再弱些,那么恒星就无法 凝聚并产生出聚变需要的巨大温度。这样,恒星就不能发光,行星就陷入冰冷的 黑暗。 但如果引力稍微强一些,这就会使恒星升温过快,它们的燃料在生命还没来 得及出现之前就烧完了。而且,大一点的引力会使星系形成得较早,这样它们会 相当小。恒星挤在一起的密度更大,使各种恒星和行星之间发生灾难性的碰撞。 第三个数字是奥米伽值(/2),代表宇宙的相对密度。如果奥米伽的值太小, 那么宇宙扩张和冷却的速度就会太快。但如果奥米伽的值太大,那么宇宙在生 命起步之前就会坍塌。里斯写道:“大爆炸之后的第一秒钟,奥米伽的值与统一 性(unity)的差别不会超过千万亿分之一(即1/101‘),只有这样,在100亿年之 隔阎间Wod 后的今天,宇宙才能仍在扩张,奥米伽的值偏离统一性才不太离谱。” 第四个数字是拉姆达(A),这是宇宙常数,决定宇宙的加速度。如果它稍檄 大几倍,它所产生出来的反引力会把宇宙炸飞,并使它直接进入大冻结,使生命 成为不可能。但如果宇宙常数是个负数,宇宙就会剧烈地收缩,进入“大坍缩”, 而生命还没来得及形成。换句话说,宇宙常数和奥米伽值一样,也必须在某个g) 频带范围内,这样生命才成为可能。 第五个数字是Q,代表宇宙微波背景中不均匀分布(irregularities)的振幅,等 于10”。如果这个数字小一点点,那么宇宙就会极端均匀,成为死气沉沉的一 团气体和尘埃,永远不会凝缩为今天的恒星和星系。宇宙会是黑暗、均匀、毫无 特性、死气沉沉的。如果这个数字再大些,那么物质就会在宇宙历史中提前凝绍 成巨大的超星系结构体。这些“巨大的物质团块就会凝缩成巨大的黑洞”,里斯 说。这些黑洞会比整个星云团还要重。在这种巨大的气团中不论形成了什么样 的恒星,它们都会紧紧地挤在一起,不可能出现行星体系。 最后一个数字是D,是宇宙维度的数量。由于对M—理论发生了兴趣,物理 学家们又回到了在更高或更低维度中是否可能产生生命的问题。如果空间是一 维的,那么,因为这样的宇宙太小了,可能不会有生命。通常,当物理学家们试图 把量子理论运用到一维宇宙时,我们发现粒子之间相互穿过对方而不发生相互 作用。所以只有一个维度的宇宙可能无法支持生命,因为粒子无法“粘”到一起 来形成越来越复杂的物体。 在二维空间中,我们也会有问题,因为生命形式可能会解体。想象一种生活 在桌面上的二维的扁平族类,让我们称他们为“平国人”。想象他们会如何吃东 西。从嘴到屁股的那条通道会把平国人一分为二,他就解体了。所以很难想象, 平国人怎能作为复杂的生命体存在,而不解体或分为一块一块的。 还有一项生物学上的论点,说明智慧生命不可能存在于三个维度以下。我 们的大脑是由大量互相重叠的神经元构成的,由一张宽广的电力网络连接在一 起。如果宇宙是一维的或二维的,那就很难建立复杂的神经网络,尤其如果要把 它们一个短接在另一个之上的时候。维度太低的话,大量的复杂逻辑线路和神 经元就受到了极大的局限,无法放在很小范围内。例如,我们自己的大脑有大约 1 000亿个神经元,差不多与银河系中恒星的数量一样多,每个神经元都与 10000个其他的神经元相连接。这种复杂程度在更少的维度中是难以再现的。 在四个空间维度中,则又会出现另一个问题:行星围绕太阳的轨道就不稳定 了。牛顿的平方反比定律被一种立方反比定律所取代。1917年,保罗·埃伦费 第二部分多元宇宙 斯特(PaulEhrenfest),他是爱因斯坦的亲密同事,对在其他维度中物理学会是什 么样子进行了猜测。他对所谓波瓦松—拉普拉斯方程(Poisson-Laplace)(支配行 星体运动以及原子中的电荷)进行了分析,发现在有四个以上的空间维度时,轨 道就不再稳定。由于原子中的电子以及行星不时会受到碰撞,这意味着原子和 太阳系可能无法在更高维度中存在。换句话说,三个维度别有意义。 对于里斯来说,人择原理是多重宇宙最有力的论点之一。正像地球有金凤 花区域这一事实暗示还存在太阳系以外的行星一样,宇宙有金凤花区域也暗示 还存在着平行宇宙。里斯评论道:“如果你有大量的衣服,那么你能从中找出一 套合身的来就没什么可奇怪的。如果有许多宇宙,每个宇宙受到一套不同数字 的支配,那么其中就会有一套数字特别适合于生命。而我们就在那样一个宇宙 中。”换句话说,我们的宇宙之所以是这个样子,是多重宇宙中许多宇宙的平均 定律使然,而不是由一个宏大设计使然。 温伯格(Weinberg)似乎在这一点上同意他的看法。事实上,温伯格觉得多 重宇宙这个想法从学术上来讲是讨人喜欢的。他从来不喜欢那种认为时间是在 大爆炸之时突然冒出来的,在那之前不存在时间的想法。根据多重宇宙说,有无 穷的宇宙不断地被创造出来。 里斯偏爱多重宇宙说还有另外一个离奇的原因。他发现,宇宙中含有一点 点“丑陋”。例如,地球的轨道稍微有点椭圆。如果它是正圆的,那么有人就会 像神学家所做过的那样,证明这是神性干预的一个副产品。但它不是,说明在狭 窄的金凤花频带中存在一定的随机性。同样,宇宙常数也并非正好为零,而是一 个很小的数,这说明我们的宇宙“绝非为我们的存在而专门设置的”。所有这一 切,都与我们这个宇宙是意外随机产生的说法相吻合。 由于里斯是一位天文学家而不是哲学家,所以他说,所有这些理论的底线, 是它们必须是可测定的。事实上,这就是他倾向于多重宇宙说的原因,而不喜欢 与多重宇宙说竞争的一些神秘主义理论。多重宇宙理论“实实在在处于科学的 范畴之内”,因为它是可以测试的。“未来20年中,我们有可能使多重宇宙论建 立在坚实的科学基础之上,或把它排除掉。” 多重宇宙思想的一个变种实际上现今就可测试。物理学家李·斯莫林(12e Pa陌¨dWodds molin)走得比里斯还要远,他设想各种宇宙矿‘进化”,如同达尔文进化论那样, 麦终会演进成像我们的宇宙一样的宇宙。例如,根据混沌膨胀理论,“女儿宇宙 daushteruniverses)”的物理常数与母宇宙的略有不同。如果宇宙可以像一些 勿理学家相信的那样从黑洞中萌生,那么主宰多重宇宙的那些宇宙就应该是那 些黑洞最多的宇宙。这意味着,如同在动物世界中一样,“子女”最多的宇宙最 冬会占到主导地位,散布它们的“信息基因”,也就是大自然的物理常数。如果 羞是正确的,那么我们的宇宙在过去可能已有过无穷数量的祖先,而且我们的宇 寄是亿万年自然选择的副产品。换句话说,我们的宇宙是个“适者生存”的产 轲,也就是说,它是那些黑洞最多的宇宙的后代。 虽然宇宙间的达尔文进化是个离奇的想法,但斯莫林(Smolin)相信,只须数 —数黑洞的数量就可以对此加以验证。我们的宇宙应该是最大限度地适合产生 吴洞的。(然而,黑洞数量最多的宇宙是否即是像我们这个宇宙一样适合产生 兰命,仍有待验证。) 由于这个想法是可测试的,因此可以想出一些反例。例如,或许可以对宇宙 臼物理参数进行假想调整,来看看没有生命的宇宙是不是很容易产生黑洞。例 D,我们或许可以证明,具有强得多的核作用力的宇宙中存在燃烧极快的恒星, ¨造出大量的超新星,它们很快地坍塌为黑洞。在这样的宇宙中,核作用力的值 芝大,意味着恒星的寿命短,所以生命无法起步。但这样一个宇宙也可能黑洞更 ;,这样就否定了他的想法。这个想法的优点在于,它可以被测试、复制或证伪 这是任何真正科学理论的标志)。时间会告诉我们这种理论是否能够站得 E脚。 虽然任何涉及到虫洞、超弦以及更高维度的理论,都超出了我们当今的实验 吕力,但新的试验一直在进行着,未来的试验也在规划中,以便确认这些理论是 }正确。我们正经历着一场实验科学的革命,动用了卫星、空间望远镜、引力波 目测器和激光的全部威力,来对付这些问题。这些实验的丰富成果将很好地解 F宇宙学中一些最深奥的问题。 ,90 第二部分 多元宇宙 第9章 寻找来自第11维度的回声 不寻常的观点应有不寻常的证据。 卡尔·萨根(CarlSagan) 平行宇宙、空间人口(dimensionalportal)以及高维度等这些概念虽然令人叫 绝,但需要有严丝合缝的证据来证明它们的存在。正如天文学家肯·克罗斯威 尔(KenCroswell)评价的:“其他的宇宙会令人陶醉!关于它们,你想说什么就可 以说什么,只要天文学一天没有找到它们,就一天不能说你是错的。”以前,要对 许多这类预言进行测试似乎是毫无指望的,因为我们的试验设备太原始。然而, 由于计算机、激光和卫星技术的最新发展,对许多这类理论进行实验验证已经近 在眼前。 对这些思想进行直接验证也可能异常困难,但间接验证是可能做到的。我 们有时会忘记,天文学中的大部分验证都是间接完成的。例如,从没有人访问过 太阳或恒星,但我们还是通过对这些发光体所发出的光进行分析,知道了恒星的 构成成分。通过对星光的光谱进行分析,我们间接地知道,恒星主要是由氢和一 些氦构成的。同样,从来没有人看到过黑洞,而且事实上,黑洞是无形的,无法直 接看到。然而,我们通过寻找吸积盘(accretion disks)以及计算这些死恒星的质 量,找到了它们存在的间接证据。 在所有这些实验中,我们寻找恒星和黑洞的“回声”,以确定它们的性质。 同样,第11维度或许不是我们所能直接接触到的,但由于我们现在有了新的带 有革命性的仪器,我们有可能对膨胀和超弦理论进行验证。 Parail胡Wo门由 卫星技术使相对论的研究得到了革命性的发展,最简单的一个例子就是全 球定位系统(GPS),24颗卫星持续围绕地球运转,发射出精确的同步脉冲,使人 可以对自己在地球上所处的位置进行三角测量,准确度惊人。GPS系统已成为 航行、商务乃至战争中的一个要素。所有的东西,从汽车中的电子地图到巡航导 弹都要求能在五百亿分之一秒内将信号同步化,以便以15码(13.716米)以内 的精确度找到地球上的物体。但是要确保这种难以置信的精确度,科学家必须 做出计算,对牛顿定律稍做修正,因为根据相对论,卫星在外太空翱翔时,无线电 波的频率会稍有偏移””。事实上,如果我们傻乎乎地省略掉根据相对论进行修 正这一步,那么GPS时钟每天就会走快四十万亿分之一秒(原文40 000billions 似应为40000billionths。——译者注),整个系统就变得不可靠了。所以,相对 论对于商务和军事是不可缺少的。物理学家克利弗德·威尔(CliffordWill)(他 曾为一位美国空军将领讲解根据爱因斯坦的相对论对GPS系统进行至关重要 的修正的问题)曾经评论说:他知道,当连五角大楼的高级官员都需要了解相对 论的时候,相对论的时代就到来了。 迄今为止,我们对天文学所了解的几乎一切知识都是以电磁辐射的形式得 到的,不论它是星光、无线电还是宇宙深处的微波。现在科学家们正在首次引入 一种新的科学发现介质,这就是引力本身。“每次我们用一种新的方式看天空 的时候,我们都会看到一个新的宇宙。”引力波项目的副主任、加利福尼亚工学 院的盖利·桑德斯(GarySanders)说。 是爱因斯坦本人于1916年首次提出存在引力波。让我们回想一下前面提 到过的一个例子,即,如果太阳消失了,会发生什么。我们应该还记得那个关于 保龄球陷在蹦床网中的比喻。如果把保龄球突然取出,蹦床网将立刻弹回原来 的状态,产生冲击波,沿蹦床网向外扩散。如果把保龄球换成太阳,那么我们会 看到引力的冲击波会以一个特定的速度,即光速扩散。 第二部分 多元宇宙 虽然爱因斯坦后来为他的方程找到了一个包含了引力波的精确的解,但令 他失望的是,在他的有生之年他未能看到他的预言得到验证。引力波非常微弱, 即使是恒星碰撞所产生的冲击波也不足以被当前所能够做的试验测量到。 目前,引力波只是被间接探测到了。有两位物理学家,卢塞尔·哈尔斯 (RussellHulse)和小约瑟夫·泰勒(JosephTaylor)推测,如果对在太空中互相追 逐旋转的双中子星进行分析,则随着它们的轨道慢慢衰退,每颗星都会放射出一 股引力波,与搅动糖蜜时出现的波痕差不多。他们对两颗中子星缓慢盘旋彼此 凑近过程中的固定轴旋绕进行分析。他们把研究集中在离地球16 000光年的 双中子星PSRl913+16上,它们每7小时45分钟对绕一圈,在此过程中,它们 向外太空发射出引力波。 运用爱因斯坦的理论,他们发现,这两颗星每转一圈就应该互相靠近1毫 米。虽然这个距离小到微乎其微,但一年时间加起来就是1码(0.914 4米),这 个435 000英里(700045千米)的轨道会慢慢变小。他们这项开创性的工作显 示,轨道恰好是按照爱因斯坦理论在引力波基础上所做的预言进行衰退的。 (爱因斯坦的方程事实上预言,由于能量以引力波的形式向宇宙中辐射消耗,这 些恒星最终会在2.4亿年内相互栽进对方的怀中。)由于他们的这项工作,他们 获得了1993年的诺贝尔物理学奖。 我们还可以继续回溯,运用这项精确的实验,来测量广义相对论本身的精确 睦。在进行反向计算的过程中,我们发现,广义相对论的精确度至少达到 了99.7%。 但是,要获取有关早期宇宙的可用信息,必须对引力波进行直接观察,而不 是间接观察。2003年,第一台可操作的引力波探测器,LIGO(“激光干涉引力波 观测站”的英文首字母缩写,LaserInterferometerGravitational-Wave Observatory) 终于启动了,利用引力波探究宇宙奥秘的长达10年之久的梦想得以实现。 IAGO的目标是探测对于地球上的望远镜来说太遥远太微弱的宇宙事件,例如黑 洞或中子星之间的碰撞。 LIGO有两项巨型的激光设备,一个设在华盛顿州的罕弗德(Hanford),另一 个设在路易斯安那州的利文斯顿教区。这两个设备各有两条长管子,每条长 而r;aiieCWod如 2.5英里(4千米),形成一个l形的管道。在每条管子内发射激光,在L形的接 头处,两个激光束相撞,它们的光波彼此干涉。正常情况下,如果没有干扰,两个 光波是同步的,彼此抵消。但是如果黑洞或中子星相撞发射出的最微弱的引力 波到达了这个装置,一条管道的收缩和扩张就会与另一条不同。这种干扰足以 陂坏两股激光束之间精密的抵消过程,结果,两股光束不是互相抵消,而是产生 出典型的波状干扰图,可用计算机详加分析。引力波越强,两股激光束之间的不 匹配就越强,干扰图形也就越强。 · LIGO是个工程奇迹。由于空气分子会吸收激光,容纳激光的管子必须抽空 至万亿分之一大气压力。每个探测器的容积为300 000立方英尺(8 495立方 米),也就是说,LIGO具有世界上最大的人造真空。LIGO具有这样高的灵敏度, 部分地归功于镜子的设计,它们是由非常小的磁体控制的,一共有6个,每个都 缘蚂蚁那么大。镜子打磨得非常光滑,精准到三百亿分之一英寸。“想象一下, 如果地球也有那么光滑的话,那么山的平均高度不会超过1英寸(2.54厘米)。” 负责监控镜子的盖利林·比林斯利(GariLynnBillingsley)说。它们非常精密,移 动精确到小于百万分之一米,所以LIGO的镜子可能是世界上最敏锐的镜子。 “多数控制系统的工程师们听说我们想做什么事情的时候,都惊讶得目瞪口 果。”LIGO科学家米歇尔·萨克(MichaelZucker)说。 由于LIGO异常平衡,有时一些最意想不到的振动源发出了轻微的、多余的 限动,也会使它不得安宁。例如位于路易斯安那州的那个探测器在白天就不能 工作,因为伐木工人在离开现场1 500英尺(457.2米)的地方伐树。(LIGO灵 敏到哪怕在1英里 94 第二部分多元宇宙 动。所有精密的光学设备都有自己的地震绝缘系统;地板是一块30英尺(10.44 米)厚的混凝土,不与墙壁接合。 LIGO事实上是国际联合努力的一部分,其中包括名叫VIRGO的法国—意大 利探测器,位于比萨;名叫TAMA的日本探测器,位于东京郊外;以及一个名叫 GEO 600的英国—德国探测器,位于德国汉诺威。LIGO的最终造价加起来将达 到2.92亿美元(再加上8 000万美元的调试和升级费用),这使其成为国家科学 基金会有史以来所出资的最昂贵的项目。 但即使灵敏到了这种程度,许多科学家承认,LIGO可能仍然不够灵敏,无法 在其寿命期限内探测到真正令人感兴趣的事件。对该设施的下一次升级,也就 是LIGOⅡ,如果资金被批准了的话,计划将于2007年进行。如果LIGO探测不 到引力波,人们打赌LIGOⅡ将能探测到。LIGO科学家肯尼思·利布雷希特 (KennethLibbrecht)声称:LIGOⅡ将使该设备的灵敏度翻1 000番,“从每10年 (探测到)一次,这是相当痛苦的,到每3天探测到一次,非常惬意。” 要让LIGO探测到两个黑洞的碰撞(距离3亿光年以内),科学家要等上1 年到1 000年之久。如果说,用LIGO来探测这样一个事件,意味着要由天文学 家的重重重……重孙的子女才能等得到,那么许多天文学家可能就要对此重新 考虑了。但正如LIGO科学家彼得·索尔森(PeterSaulson)说的:“人们从解决 这类技术挑战中获得乐趣,这很像中世纪的教堂建筑师们,明知自己可能看不到 建成后的教堂,但还是继续工作。但如果说在我的有生之年无论如何努力也不 可能看到引力波,那我可能就不会钻研这个领域了。这不只是在追逐诺贝尔奖 ……我们为之奋斗的这种精准水平,是我们这项工作的特点;只有这样才算走对 了路子。”有了LIGOⅡ,一个人的有生之年发现真正有趣的事件的可能性就大大 提高了。LIGOⅡ有可能以每天10次到每年10次的速率,在60亿光年这一大得 多的范围内探测到黑洞碰撞。 然而,即使是LIGOⅡ的威力也不足以探测到宇宙形成那一瞬间发射出的 引力波。要达到这个目的,我们必须再等15-20年,等到LISA问世。 LISA(激光干涉宇宙天线,LaserInterferometrySpaceAntenna)将是下一代的 引力波探测器。与LIGO不同的是,它将被设在外太空。2010年前后,NASA(美 Parallel Worlds 国国家航空航天局)和欧洲空间署(European Space Agency)计划向太空发射3 颗卫星,它们将在离地球大约3 000万英里(5 080.32万千米)的轨道上围绕太 阳转。这3颗卫星的激光探测器将在太空中形成等边三角形(每边500万千 米)。每颗卫星将有两个激光器,使之与另外两颗卫星保持联络。虽然每个激 光器只用半瓦能量发射激光束,但其光学灵敏度非常高,能够以十亿万亿分之一 (onepartinabilliontrillion)的精确度探测到来自引力波的振动(相当于移动了 单个原子百分之一的宽度)。LISA应能够探测到90亿光年处传来的引力波,穿 越了大部分的可见宇宙。 LISA的精确度将能够探测到大爆炸本身发出的原始冲击波。这将给我们 提供宇宙形成一刹那时远为最精确的样貌。如果一切都能按计划进行”q,LISA 应能窥探到大爆炸之后第一个万亿分之一秒时的情形,这或许就使其成为宇宙 学中最强大的工具。人们相信,LISA可能将会找到统一场理论,即包罗万象的 理论的确切性质的第一手实验数据。 LISA的一个重要目的,就是要提供膨胀理论的确凿证据。迄今为止,膨胀 说与所有的宇宙数据都吻合(例如均匀度、宇宙背景的涨落等)。但这并不意味 着这个理论就是正确的。为了给这项理论做定论,科学家想要研究由膨胀过程 本身所产生出来的引力波。大爆炸一刹那间产生的引力波如同指纹一样,将能 够显示出膨胀说和任何其他待选理论之间的区别。有些人,例如加利福尼亚工 学院的基普·索恩(KipThorne)相信LISA还可能显示某些版本的弦理论是否 正确。如我在第7章中解释过的,膨胀宇宙理论预言:从大爆炸中产生的引力波 应该相当猛烈,与宇宙早期迅猛的扩张相符;而火劫宇宙模型(ekpyrotic model) 则预言:扩张过程要温和得多,引力波也平缓得多。LISA应能排除各种有关大 爆炸的待选理论,对弦理论做出至关重要的测试。 在探测宇宙方面的另一个强大的工具是使用引力透镜和“爱因斯坦环”。 早在1801年,柏林天文学家约翰·乔治·冯·索尔德纳(Johan Georg von Soldner)就已经能够计算出,太阳的引力可能使恒星的光发生偏转。(尽管由于 索尔德纳严格采用了牛顿学说,他少了一个关键的因数2。爱因斯坦写道:“这 种偏转一半是由于太阳的牛顿引力场造成的,另一半是由太阳对空间的几何修 第二部分 多元宇宙 正 高的浪潮,以排山倒海般的洪水淹没大部分的沿海地区。) 在几十亿年的尺度上,我们就要为太阳吞掉地球而担忧了。今天的太阳温 度已然比其幼年时期提高了30%。计算机研究显示,35亿年以后,太阳的亮度 将比现在提高40%,这意味着地球将逐步升温。白天在天空中看到的太阳将越 来越大,直至把地平线以上的部分几乎完全填满。从短期上来讲,生物将拼命躲 避太阳的烘烤,可能被迫退回海洋,使这颗行星上的进化进程倒转。最终海洋本 身也会沸腾,使得我们所知道的生命形式成为不可能。50亿年以后,太阳核心 中氢的供给将消耗殆尽,从而变异为一颗巨大的红巨星。有些红巨星非常之大, 如果把它们放在我们这颗太阳的位置上的话,它可以把火星吞没其中。然而,我 们的太阳可能只能向外膨胀到地球轨道那么大,把水星和金星吞没,并使地球上 ·的山脉熔化。这样说来,我们的地球有可能在大火中死去,而不是在寒冰中死 去,遗留下一团烧干净的灰烬围绕太阳转。 有些物理学家论证,在这一情况发生之前,就算我们还没有乘坐巨大的宇宙 方舟从地球移居到其他行星上,我们也应已能够运用先进技术使地球在更大的 轨道上围绕太阳旋转了。“只要人类技术提高得比太阳变亮的速度更快,地球 就能保持生命旺盛。”天文学家和作家肯·克罗斯威尔如是说。 科学家提出了若干种把地球从它现在围绕太阳旋转的轨道上移开的办法。 其中一种简单的办法是,小心地使一系列小行星从小行星带中改道,让它们围绕 着地球飞转。这种甩动效应会把地球轨道抻开,使它与太阳之间的距离加大。 抻开的距离只能逐次加码,但我们还有足够的时间使几百颗小行星改道,完成这 一壮举。“在太阳膨胀为红矮星之前的几十亿年时间内,我们的后代将能够捕 获一颗过路的恒星,把它放到围绕太阳旋转的轨道上,再使地球跨出太阳轨道, 转入围绕新恒星旋转的轨道。”肯·克罗斯威尔接着写道。 我们的太阳将遭遇与地球不同的命运,它将不是死于火,而是死于冰。最 终,作为一颗红巨星,以氦为燃料燃烧7亿年之后,太阳的大部分核燃料都将耗 尽,引力将把它压缩为一颗如地球般大小的白矮星。我们的太阳太小,不会经仂 那种称做超新星的灾变而变为黑洞。我们的太阳变为白矮星之后,最终将冷却, 发出淡淡的红光,然后是棕色,最后变为黑色。它将变为+块死寂的核撒1 宙空间飘荡。我们身边所见的差不多所有的原子,包括我们自己的身慨8 们所钟爱的人们的身体中的原子,未来的归宿都在一团烧净的灰烬上,瞒, 颗黑矮星旋转。由于这颗矮星将只重0.55个太阳质量,地球遗骸将在叫4 天远出70%的轨道上安顿下来。 在这个尺度上,我们看到,地球上的动植物繁盛期将只不过延续10删 今这个黄金时期已经过了一半)。“大自然母亲生来不是要让我们快删I 文学家唐纳德·布朗利(DonaldBrownlee)说。与整个宇宙的寿命相比,撇 花只持续不能再短的一瞬间。 第三阶段:退化阶段(15至39之间) 在第三阶段,也就是在退化时期,宇宙中恒星的能量将最终耗尽。鹏6 烧氦这一看似永恒的过程最终停止下来,只剩下一块块了无生气的、已姚9 核物质,其形式是矮星、中子星和黑洞。天空中的星星不再闪耀,宇宙瓣/ 黑暗。 · 在第三阶段中,随着恒星失去其核动力,温度大幅度下降,围绕者晒2 转的任何行星都将陷入冰冻。假设地球仍然完好,那么不论地球表面d吼 样子,它都将变成一块冰层,迫使智慧生命寻找新的居所。 巨星可能持续几百万年,像我们的太阳那样燃烧氢的恒星可持续肌《: 与此不同,微小的红矮星则实际可燃烧几万亿年。这就是为什么重新8删 道安置在红矮星身边的想法在理论上讲得通。离地球最近的恒星,斗胤g 星,是一颗红矮星,离地球只有4.3光年。我们这个最近的邻居,其重跚I 阳质量的15%,比太阳暗400倍,所以,任何围绕着它旋转的行星都删珊 常近才能享受到它那微弱的星光。地球围绕这颗星的轨道要比现在圃删 近20倍才能接受到同样多的阳光。一旦在围绕红矮星的轨道上旋转,嘲4 以得到持续几十亿年的能量。 最终,唯一继续燃烧核燃料的恒星将是红矮星。然而到了一定的刚e 是它们也会变暗。100万亿年以后,最后的红矮星也将绝迹。 第四阶段:黑洞时期(40至100之间) 在第四阶段,也就是黑洞时期,唯一的能源将是从黑洞缓慢蒸发删。6 如雅各布·贝肯斯坦和斯蒂芬·霍金证实的那样,黑洞并不真是黑刨删 际辐射出微量的能量,这被称钮“蒸发(evaporation)”。(在实践中,这种黑洞蒸 发非常小,难以通过实验观察到,但是在长时间尺度上,蒸发最终决定黑洞的 命运。) 蒸发中的黑洞可有不同的寿命。像质子那么大的微型黑洞在太阳系寿命那 么长的时间内可以辐射出100亿瓦的能量,像太阳一样重的黑洞将蒸发10“年, 像星系团一样重的黑洞将蒸发lOn7年;然而,当黑洞缓慢地释放出辐射,最后接 近其生命尾声的时候,它会猛然爆炸。智慧生命有可能像无家可归者挤坐在即 将熄灭的余烬周围一样,聚集在蒸发中的黑洞所释放出的微弱热量周围,摄取一 点温暖,直至它们蒸发完毕。 第五阶段:黑暗时期(超过101) 在第五阶段,我们进入了宇宙的黑暗时期,所有热源都最终消耗殆尽。在这 一阶段,宇宙缓慢地向终极的热寂(heatdeath)漂移,温度逼近绝对零度。这一 时刻,原子本身几乎停顿。说不定连质子本身也衰变了,只剩下一片漂荡着的质 子之海,以及稀薄的互相微弱作用的粒子汤(中微子、电子和它们的反粒子,即 正电子)。宇宙可能由一种新的叫做正电子素(positronium)的“原子”构成,它由 互相对绕旋转的电子和正电子构成。 ‘ , 有些物理学家猜测,这种由电子和反电子构成的“原子”说不定能在这一黑 暗时期成为一种新的基本要件,形成智慧生命。然而这种想法面临着难以逾越 的困难。正电子素原子的大小可与普通原子媲美。但在黑暗时期的正电子素原 子的直径会达到101’百万秒差距(megaparsecs),这要比我们今天的可见宇宙大 上几百万倍。所以在这种黑暗时期,即使这种“原子”能够形成,它们也会像整 个宇宙那么大。由于在黑暗时代,宇宙可能已扩张到了极远的距离,它将很容易 容纳这些巨大的正电子素原子。但是由于这些正电子素原子非常大,这意味着 任何以这些“原子”为基础的“化学反应”将在惊人的时间尺度上进行,与我们所 知道的任何东西都完全不同。 正如宇宙学家托尼·罗斯曼(TonyRothman)写的:“于是,lOIl’年以后,整个 宇宙最终就是几个拴在笨重轨道上的电子和正电子,重子衰变后剩下的中微于 和质子,以及从正电子素消亡和黑洞中逃逸的质子。因为这也是写在命运之书 中的。” 根据大冻结终结时令人发蒙的条件,科学家们争论,有没有什么智慧蝴 以幸免于难。乍看起来,讨论在第五阶段智慧生命有没有可能存活似乎戴1 义,因为那时温度跌到了接近绝对零度。然而,实际上物理学家们对智慧蝴 否存活下去进行了热烈的讨论。 这场讨论集中在两个关键问题上。第一个问题:当温度接近绝对零nee 候,智慧生命能否开动他们的机器?根据热力学定律,由于能量从高温度啪 度流动,可以利用能量的这种流动完成有用的机械任务。例如,利用一台湖 个有不同温度的热引擎,可以做机械工作。温差越大,引擎的效能就越高。22 带动了工业革命的那类机器的基础,例如蒸汽机和机车。初看起来,在第Zp9 要利用热引擎做任何工作都是不可能的,因为所有温度都将是一样的。 第二个问题:智慧生命能够发送和接收信息吗?根据信息理论,可以绷 接收的最小单位与温度成正比。当温度降到接近绝对零度,处理信息的劬 会受到极大的破坏。随着宇宙冷却,可以传递的信息将会变得越来越小。 物理学家弗里曼,戴森(FreemanDyson)等人重新分析了在垂死宇测 日的智慧生命面临的物理条件。他们问道,能不能找到别出心裁的方法,侧 即使降到接近绝对零度时智慧生命也能存活? 当宇宙中温度开始普遍下降时,起初生物将试图利用基因工程降低即 温。这样,他们将能够大大提高日见其少的能源的效率。但最终体温将渤 的结冰点。这时,智慧生命可能将不得不放弃他们脆弱的血肉之躯,换上栅 体。机器身体远比血肉之躯更能抵挡严寒。但机器也必须遵循信息理论秘 学定律,即使对机器人来说生存条件也将异常艰辛。 即使智慧生命放弃其机器躯体,转变为纯意识,信息处理的问题仍然船: 随着温度继续下降,唯一活命的办法就是“思维”放慢。戴森(Dyson)的结龃 通过把处理信息所需要的时间拉长,并通过垫伏保持能量,智慧生命还将棚 限期地进行“思维”。虽然思维和信息处理的物理时间也可能会延展为则 年,但智慧生命感受到的“主观时间”仍将保持不变。他们将永远觉察不珧 中的区别。他们仍将能够进行深度思索,只是时间尺度大大地放慢了。瓤 虽然奇怪但乐观的调子得出结论,以这种方式,智慧生命将能够无限期地她 224 第三鄙分遁人甩g网 息并进行“思维”。对哪怕单独一个念头进行思索都可能要耗费几万亿年的时 间,但从他们的“主观时间”来看,思索过程仍是正常进行的。 但是如果智慧生命思维放慢,说不定他们会目睹宇宙中发生宇宙量子跃迁。 一般来说,这种宇宙跃迁,例如新宇宙诞生,或向另一个量子宇宙跃迁,要以几万 亿年的时间跨度来发生,因此是纯理论上的。但是在第五阶段,“主观时间”中 的几万亿年将被压缩,对于这些生物来说可能只相当于几秒钟;他们的思维如此 之慢,以至于在他们看来奇异的量子事件一直都在发生。他们可能会时常目睹 泡泡宇宙从虚无中产生出来,或量子跃迁进入另类宇宙。 但是根据最近的发现,宇宙正在加速,物理学家们重新研究了戴森的著作, 这又点燃了新一轮的辩论,得出了相反的结论,即,智慧生命必然在加速宇宙中 灭绝。物理学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)和格林·斯塔克曼(Glenn Stackman)得出结论说:“几十亿年以前,宇宙太热,生命不能存在。从现在起无 数岁月之后,它又会变得极冷极空,不管多么聪明的生命都将灭绝。” 在戴森原来的著作中,他设想宇宙中2.7度(K)的微波辐射将继续无止境 地下降,这样智慧生命也许可以利用这些微小的温差做有用功。只要温度持续 下降,总是可以提取到有用功的。然而,克劳斯和斯塔克曼指出,如果宇宙有宇 宙常数,那么温度就不会像戴森设想的那样无止境地下降,而是会最终达到一个 下限,也就是吉本斯—霍金温度(Gibbons-Hawkingtemperature)(约10…度)。在 遥远的未来,一旦达到这个温度,宇宙各处的温度都将完全一样,因此智慧生命 将无法利用温差提取有用的能量。一旦整个宇宙达到统一的温度,一切信息处 理过程都将停止。 · (20世纪80年代,人们发现某些量子系统 处的 1球同步卫星连接在地上。如同《杰克与魔法豆》 0s9个光子、10g9个电子、10”个正电子、 10s9个中微子、10g9个反中微子、1089个质子和10s9个中子”。这虽然听起来使人 望而生畏,但古思提醒我们,虽然宇宙中的物质/能量含量相当大,但它受到由S1 力中派生出来的负能量的制衡。净物质/能量可能只有1盎司(28.349 5克)① 么多。古思谨慎地说:“这难道意味着物理定律真的能允许我们随心所欲地④ 造一个新宇宙吗?如果我们真的打算照这个方子抓药,我们会立刻遭遇一个Q 人的难题:由于一个10—“厘米直径的假真空的质量是1盎司,它的密度就会9 到惊人的每立方厘米1080克!……如果整个观察到的宇宙的质量被压缩到假3 空的密度,那它的体积会比一个原子还小!”假真空应该是时空中很微小的一十 区域,那里会发生不稳定,会在时空中出现断裂。在假真空中,可能只需要几6 司的物质就可以创造一个婴宇宙,但你必须把这微量的物质以天文数字的程6 压缩到极小。 可能还可以有其他办法来创造婴宇宙。你可以把空间的一小块区域加删 1029开氏度(degreesK),然后把它迅速冷却。据推测,在这个温度上,空间—刚 变得不稳定;微小的泡泡宇宙开始形成,由此创造出一个假真空。这些微小蝴 宇宙随时都在产生着,但寿命很短,但在这种温度下则可能会变成真正的宇宙 这一现象在普通电场效应中已经司空见惯。(例如,如果我们创造一个足铆 的电场,真空内外不断出现的虚拟电子—反电子对会突然变成真实的,使这删 子一跃而成为现实存在的。这样,空无所有的空间中所集中的能量会把虚柳 子转化为真实粒子。同样,如果我们对单独一个点施加足够的能量,从理论且 说,虚拟的婴宇宙可能会无中生有,一跃而成为现实存在。) 第三部分遁人超空间 图13 先进文明可能会有若干种方法来人工创建婴宇宙。可以 把几盎司的物质聚集到极高的水平,或者也可能把物质 加热到普朗克温度。 假设可以达到这种难以想象的密度或温度,那么婴宇宙的形成过程可能就 会像上面这个样子。在我们的宇宙中,可以用强大的激光束和粒子束把一小点 物质压缩和加热到难以置信的能量和温度。我们永远也不会看到婴宇宙开始形 245 成的样子,因为它是在奇点的“另一边”膨胀,不在我们这个宇宙中。这个备用 婴宇宙将有可能通过其自己的反引力在超空间中膨胀起来,从我们这个宇宙分 裂出去。因此,我们将永远看不到在奇点的另一边有一个新宇宙正在形成这一 现象。但是虫洞会像脐带一样地把我们与婴宇宙联系起来。 然而,这种在炉子里炮制宇宙的方法存在一定的危险。把我们这个宇宙与 婴宇宙连接在一起的这个脐带最终会蒸发,产生出相当于500千吨(kiloton)核 爆炸的霍金辐射,大约相当于广岛原子弹能量的25倍。所以,想在炉子里炮制 新宇宙是要付出代价的。 , 这种建立假真空的学说中最后的一个问题是,稍一不慎新宇宙将直接坍缩 成一个黑洞,大家还记得,根据我们的假说,这将是致命的。其原因是彭罗斯定 理,根据这个定理,在各不相同的许多情景下,足够大量的物质一旦大量集聚,就 不可避免地会坍塌为黑洞。由于爱因斯坦的方程具有时间反演不变性,也就是 说,可以从时间上向前或向后演算,这意味着,任何从婴宇宙中掉落出去的物质 都会在时间上反演,从而造成黑洞。这样,在建造婴宇宙时必须非常小心,以避 免彭罗斯问题。 彭罗斯定理的基础,是向内塌落的物质具有正的能量(与我们身边熟悉的 世界一样)这一假说。然而,如果我们有了负能量或负物质,彭罗斯定理就不能 成立了。这样,即使是对于膨胀说,我们也需要获得负能量来创立婴宇宙,如同 我们在建造可穿越性虫洞时一样。 第六步:建造巨型原子击破器 在我们可以不受限制地获得高科技的情况下,怎样才能建造一架可以离开 我们这一宇宙的机器呢?到什么时候我们才有望掌握普朗克能量?达到Ⅲ类文 明的程度时,这个文明从定义上来说就已经拥有了掌握普朗克能量的能力。科 学家们应已有能力操控虫洞,并且组合起足够的能量在空间和时间中打洞。 先进文明要做这件事,可以有几种办法。正如我们前面提过的,我们的宇宙 可能是一片膜,在离开我们1毫米的超空间中漂浮着许多平行宇宙。如果是这 样的话,那么大型强子对撞机(LHC)就可能在最近几年中探测到它们。当我们 达到I类文明的时候,我们说不定甚至已经具备了必要的技术,对相邻宇宙的性 质进行探索。所以,与平行宇宙进行接触这种概念也可能并不是遥不可及的 246 第三部分遁人超空间 想法。 但是让我们假设一种最差的情况,也就是,能够产生量子引力效应的能量水 平确实是普朗克能量,也就是说,比LHC的能量大百万之四次方倍(1024倍)。 要开发利用普朗克能量,Ⅲ类文明必须要建立恒星规模的原子击破器。在原子 击破器或叫粒子加速器中,亚原子粒子沿着一个狭窄的管道前进。当向管道中 注入能量的时候,粒子被加速到高能量。夕口果我们用巨型磁体把粒子的路径弯 成一个巨大的圆,那么粒子可以被加速到几万亿电子伏特的能量。圆的半径越 大,粒子束的能量就越大。LHC的直径是27千米,把我们这个0.7类文明所能 拥有的能量推到了极限。 但是对于Ⅲ类文明来说,原子击破器的规模可以加大到太阳系那么大,甚至 是一个恒星系那么大。可以想象,先进文明说不定可以把一束亚原子粒子射人 外太空,把它们加速到普朗克能量。我们还记得,有了新一代的激光粒子加速 器,几十年之内物理学家就将有可能建造出一个桌面加速器,可在1米的距离内 达到200GeV(2 000亿电子伏特)。把这些桌面加速器一个接一个地叠加在一 起,可以想象我们有可能达到使空间—时间变得不稳定的能量。 假设未来的加速器只能把粒子加速到每米200 GeV这样一个保守的估计, 我们将需要一个10光年长的粒子加速器才能达到普朗克能量。虽然这对于I 类或Ⅱ类文明来说是难以想象之大,但对于Ⅲ类文明来说这是完全做得到的。 要建造这样一个庞大的原子击破器,Ⅲ类文明要么是把粒子束的路径弯成一个 圆,这样大量地节省空间,要么是让这条路径延伸到远远超过了最近的恒星。 例如,人们可以建造一个原子击破器,沿着位于小行星带以里的一个环形发 射亚原子粒子。你不必要建造昂贵的圆形管道,因为外太空的真空条件比我们 可以在地球上所制造的任何真空都更好。但你必须要建造巨型磁体,按一定的 间隔安放在太阳系或其他恒星系中遥远的卫星和小行星上,以便周期性地把粒 子束折弯。 当粒子束到达一颗卫星或小行星时,设在那上面的巨大的磁体将把粒子束 的方向稍稍拽偏。(月球站或小行星站还必须在一定间隔上把粒子束重新聚 焦,因为随着粒子束走得越来越远,它将逐渐分叉。)当粒子束越过几颗卫星 (moons)之后,它将逐渐形成一个弧形。最终这个粒子束会以一个近似圆形行 进。我们还可以想象有两个粒子束,一个沿太阳系顺时针转,另一个逆时针转。 当两个粒子束相撞时,物质/反物质碰撞释放出的能量达到接近普朗克能量。 (可以算得出来,要把这种强大的粒子束折弯,所需要的磁场远远超过了我们今 247 ParallelWorkJs 天的技术。然而,可以想象,先进文明可能会使用爆炸物,把强大的能量冲击波 送人线圈,产生出巨大的磁脉冲。这种巨大的爆发性的磁能只能释放一次,因为 它很有可能把线圈破坏掉。所以,在粒子束下次经过之前必须快速更换磁体。) 建造这样一个原子击破器,除了有令人生畏的工程难题外,还有一个微妙的 问题,也就是,粒子束的能量有没有极限。任何强大的粒子束最终都会撞上那些 构成2.7度(K)背景辐射的光子,从而造成能量流失。从理论上来说,由于粒子 束的这种能量流失,在外太空所能得到的能量最终会有一个事实上的上限。这 个结论现在还没有得到实验证实。(事实上,有一些迹象表明,强大的宇宙射线 影响超过了这一最大能量值,给全部这一计算打上了问号。)如果这一点是正确 的,那么就要对这种装置进行代价更为高昂的修改。首先,要把整个粒子束封装 在带有保护罩的真空管道中,把2.7度背景辐射挡在外面。或者,如果在遥远的 未来台獭一次试验的话,证明背景辐射实际上不大,因此无关紧要。 还可以想象第二种装置,它以激光束和一种内爆机制为基础。在自然界中, 巨大的温度和压力是通过内爆方式获得的,也就是,垂死的恒星在引力作用下突 然坍塌。这是可能的,因为引力只向内吸,不向外推,因此坍塌的过程是均匀的, 最终把恒星均匀地压缩成难以置信的密度。 这种内爆方式在地球上是非常难以再现的。例如,氢弹必须设计得像一块 瑞士手表,这样才能把氢弹中的活性组分氘化锂压缩到几千万度,达到劳逊 (Lawson)标准,引发聚变过程。(其做法是,引爆氘化锂旁边的原子弹,然后把X 光辐射均匀地聚集在一块氘化锂的表面。)然而这个工艺只能以爆发形式释放 能量,而不能对其加以控制。 在地球上,利用磁作用力压缩富氢气体的尝试失败了,主要是因为磁作用力 不能均匀地压缩气体。由于我们还从来没有在自然界看到单磁极子,磁场都是 像地球磁场那样,是偶极的,所以它们是惊人地不均匀。要用它们来挤压气体, 就如同想要挤压气球一般。只要我们挤压一头,另一头就鼓起来。· 另一种控制聚变的方法,有可能是利用一组激光束,把它们排列在一个球面 上,这样,激光束放射状地发射到位于中心的氘化锂小球上。例如,在利弗莫尔 (Livermore)国家实验室有一个用于模拟核武器的强大的激光/聚变装置。它沿 248 着一个管道平射出一系列的激光束。然后,设在管道尾端的反射镜精密地反射 每个光束,把它们呈放射状地指向一个微小的球体。小球体的表面立即蒸发,使 它发生内爆,产生巨大的温度。以这种方式,聚变实际是在小球体内部发生的 (只是,机器消耗的能量比它创造出来的还要大,因此不具备商业价值)。 同样,我们可以想象Ⅲ类文明会在多个恒星系统中的小行星和卫星上建造 大型激光光束库。然后把这些激光组合同时发射,释放出一系列强大的光束,聚 集于一个点上,创造出使空间和时间变得不稳定的温度。 原则上来说,人可以在激光束上加载的能量是没有理论极限的。然而,要创 造出极高强度的激光存在着一些操作困难。其中一个主要问题是激光材料的稳 定性,它经常会过热,在高能量的时候破裂。(这可以补救,可以用像核引爆那 样的一次性爆炸方式驱动激光束。) 发射这种球面激光集束(sphericalbankoflaserbeams)的目的是加热一个舱 室,在里面建立一个假真空,或产生内爆并压缩一组板,通过卡西米尔(Casimir) 效应创造负能量。要建造这样一个负能量装置,需要压缩一套安排在10”’厘米 普朗克距离之内的球形板(sphericalplates)。由于原子之间隔开的距离为10—u 厘米,在核子之内隔开质子和中子的距离是10”’厘米,可以看出,这些板压缩得 非常厉害。由于在激光束上可以聚集的总瓦数本质上是无限的,那么主要的问 题就是建造合适的装置,它要具备足够的稳定性,抵御得住这种巨大的挤压。 (由于卡西米尔效应在板之间产生净吸引,我们还需要在板上加上电荷,以免它 们坍塌。)从原则上来说,球形壳中会形成一个虫洞,它把一个年轻得多、热得多 的宇宙与我们垂死的宇宙连接在一起。 要组建上面描述的那些装置,一个关键要素,是要有能力进行穿越广大恒星 际的旅行。要实现这个目的,一种可能性就是使用阿库别瑞(Alcubierre)卷曲引 擎机,它是1994年由物理学家米盖尔·阿库别瑞(MiguelAlcubierre)首先提出 的。卷曲引擎机不是通过在空间中打一个洞,而是改变它的布局,然后跳进超空 间。它只使你面前的空间收缩,同时把你背后的空间扩大。想象穿过一块地毯 走向桌子的情形。如果不从地毯上走过去的话,我们还可以把地毯在我们面前 卷起来,一点一点地把桌子拽到我们面前来。这样,我们自己基本没动地方,但 249 我们面前的空间缩短了。 我们知道,空间本身扩展的速度比光速还要快(因为扩展中的空无一物的 空间没有传送过来任何净信息)。与此同理,通过使空间收缩的方法以比光速 更快的速度旅行应该是有可能的。从效果上来看,当我们向邻近的恒星旅行的 时候,我们可能基本不用离开地球;我们只须使我们面前的空间收缩,并使我们 身后的空间扩大就行了。要去离我们最近的恒星半人马阿尔法星,我们不是旅 行到那里,而是使它来到我们面前。 阿库别瑞证实,这是爱因斯坦方程的一个可行的解,也就是说,它在物理定 律允许的范围内。但这不是无偿的。我们必须能够运用大量的负能量和正能量 来驱动恒星际飞船。(可以用正能量来压缩你面前的空间,用负能量来延长你 身后的空间。)要用卡西米尔效应来生产这种负能量,板之间必须隔着普朗克距 离,即10—’’厘米,这通过一般手段是无法达到的。要建造这样一艘恒星际飞船, 需要建造一个大的球体,把乘员放在里面。在这个大泡泡的边壁上,沿着它的中 纬线可以安排一圈负能源。大泡泡中的乘员实际上始终没有动地方,但泡泡面 前的空间会以超光速收缩,所以,当乘员从泡泡中出来的时候,他们已经到达了 邻近的恒星。 阿库别瑞在他原来的文章中提到,他的这一办法不仅可以把我们带到其他 恒星,它还有可能在时间中旅行。两年以后,物理学家阿兰·E.埃弗利特 (AllenE.Everett)证明,如果有两个这样的星际飞船的话,通过连续应用卷曲引 擎就有可能实现时间旅行。正如普林斯顿大学物理学家戈特(Gott)所说:“如果 是这样的话,那么《星际迷航》的创作者吉恩·罗登巴里(GeneRoddenberry)写 了那么多有关时间旅行的章节看起来的确没有错!” 但是,后来俄罗斯物理学家谢尔盖·克拉斯尼科夫(Sergei Krasnikov)所做 的分析提示出,这个方法中有一个技术缺陷。他提出,星际飞船的内部与飞船外 的空间是断开的,所以信息无法穿越这之间的界限,即,一旦到了飞船里面,你就 无法改变星际飞船的航向。它的航向必须在出发之前规定好。这是令人失望 的。换句话说,你绝对不可能转动方向盘,把航向定到最近的恒星。但这并不意 味着,这么一艘理论上的星际飞船会变为像一条通往恒星的铁路,也就是一个恒 星际系统,星际飞船按照固定间隔出发。例如,所建造的这条“铁路”可以先用 亚光速的常规火箭在恒星之间的固定间隔上建立铁路站点,然后恒星际飞船根 据时间表以超光速在这些站点之间往返,出发和抵达的时间都是固定的。 戈特(Gott)写道:“未来的超级文明完全有可能像在恒星之间建立虫洞连接 250 第三郡分,逗人道型pJ 那样,在恒星之间铺设卷曲动力通道,让星际飞船通行。卷曲动力通道网络也许 会比虫洞网络更容易建造,因为卷曲动力只需要把现有空间做一些改动,而不是 建立新的洞来连接遥远的区域。” 但是,正是由于这种星际飞船必须在现有宇宙中航行,所以不能用它来离开 宇宙。不过阿库别瑞引擎有可能帮助建造一个逃离宇宙的装置。比如,这种星 际飞船可以在创造戈特所提到的那些碰撞中的宇宙弦的过程中派上用场,它可 以把先进文明带回自己的过去,带回宇宙还远比当前温暖的时代。 第九步:利用来自压缩态的负能量 在第5章中,我提到,激光束可以创造出“压缩态”,这可以用来产生负物 质,负物质又可以用来开启或稳定虫洞。当一个强大的激光脉冲打到一个特殊 光学材料上时,它会在它的尾迹中产生出一对对的光子。这些光子轮番加强和 抑制真空中的量子涨落,释放出正的和负的能量脉冲。这两种能量脉冲的总和 平均下来,永远都是正能量,这样我们就不会违反已知的物理定律。 1978年,塔夫斯大学物理学家劳伦斯·福特(LawrenceFord)证实了这种负 能量必然遵循的三项法则,从那以后,它们就成了大力研究的课题。首先,福特 发现脉冲中负能量的总量与它的空间和时间范围成反比,即,负能量脉冲越强, 它的续存期限就越短。所以,如果我们用激光器制造出一阵强大的负能量来打 开虫洞,它只能存在极短的一段时间。第二,负能量后面永远跟着一个更大力度 的正能量脉冲(所以它们的总和保持为正的)。第三,这两个脉冲之间的时间间 隔越长,正脉冲必然会更大。 在这些普通法则之下,人们可以量化测定激光或卡西米尔板产生负能量所 需要的条件。首先,可以尝试向一个盒子内照射激光束,由一个快门在负脉冲进 来之后立刻关闭,把负能量脉冲和尾随而来的正能量脉冲分开。这样,只让负能 量进入盒子。这种方法原则上可以获得巨量的负能量,尾随着更大的正能量脉 冲(被快门挡在盒子之外)。两个脉冲之间的间隔会相当长,正脉冲的能量有多 大,间隔就会有多长。从理论上来讲,这看来是个理想的为时间机器或虫洞生产 无限量的负能量的办法。 不幸的是,这里有个问题。每次关闭快门都会在盒子里面产生出第~~-iE 能量脉冲。除非采取非常谨慎的措施,否则负能量就会被消除掉。这一技术壮 举还要留给先进文明来解决——把强大的负能量脉冲与尾随其后的正能量肋 冲断开,而不产生第二个脉冲把负能量抵消。 这三项法则可以应用到卡西米尔效应。如果我们建立一个1米大小的虫 洞,我们必须把负能量集中在一个小于10—22米的频带(band)中(质子的百万分 之一大)。这也只有极为先进的文明才能有能力创造出必要的技术,在难以置 信的微小距离上,或在难以置信的微小时间间隔上进行操作。 我们在上一章已经看到,智慧生命在宇宙逐渐变冷的时候,可能不得不放馅 思维速度,并长时期蛰伏。这一放缓思维速度的过程可能会持续几万亿个几万 亿年,长到足以发生量子事件。一般情况下,我们可以排除在建立泡泡宇宙的同 时跃迁到其他量子宇宙的想法,因为它只能是极为罕见的事件。然而,在第五酚 段,智慧生命的思维可能变得非常之慢,以至于量子事件相对变为寻常事件。柱 他们的“主观时间”里,他们的思维速度可能在他们看来是完全正常的,哪怕实 际的时间尺度已经变得如此之长,连量子事件也变成正常现象了。 如果是这样的话,这种生命体只须等待虫洞出现和量子跃迁发生,这样就可 以逃人另一个宇宙。(虽然这些生命体有可能像家常便饭般地经常看到量子蹶 迁,但有一个问题是,这些量子事件是完全不可预知的;如果不能准确地知道出 入口何时打开,通往何处,要想迁移到另一个宇宙就很困难。这些生命体也许不 得不在虫洞打开的时候,抓住机会离开这个宇宙,来不及充分分析这个虫洞的种 种性状。) 现在,让我们假设,未来对虫洞和黑洞要做的实验都面临一个看来无法逾越 的难题,那就是,稳定的虫洞只存在于显微尺寸至亚原子尺寸之间。假设实际酗 穿越虫洞之旅对我们的身体造成的压力,即使我们身处带保护的乘具中也无法 接受。高强度的潮汐作用、辐射场、迎面掉落的碎块等等,任何几样这类挑战都 会置人于死地。如果确实是这样的话,我们这一宇宙中的未来智慧生命可能朝 只剩下最后一项选择了:向新的宇宙中注入足够的信息,从而在虫洞的另一边再 造我们的文明。 在自然界中,当生命机体面临敌对环境,它们有时会产生出绝妙的生存方 法。有些哺乳动物会冬眠。有些鱼类和蛙类在体液中循环着像是可以防冻的化 学物质,使它们可以被冻结,但仍然活着。菌类通过变为孢子而避免灭绝。同 样,人类可能也要找到办法,改变我们的物理实体,以便活着进入另一个宇宙。 我们知道,橡树会向四面八方散布微小的种子。这些种子是这样的:(a)既 小又韧又紧凑;(b)它们包含了整棵树的DNA信息;(c)它们的构造适于传播到 离开母树一段距离的地方;(d)它们包含了足够的营养,可以在遥远的地方开始 再生;(e)它们从土壤中吸取养分和能量,在新的地方生根存活。与此类似,一 个文明也可以效法自然,利用自现在起几十亿年以后所具备的最先进的纳米技 术把所有这些重要的性状复制下来,把它作为“种子”通过虫洞送出去。 正如斯蒂芬·霍金说过的,“看起来……量子理论是允许在微观层面上进 行时间旅行的。”如果霍金的说法正确,那么先进文明的成员就可能决定改变他 们的物理结构,把碳与硅融合,把意识降解为纯信息,使它成为某种可以在艰难 的时间倒转的旅程中活下来,或进入另一个宇宙的东西。说到底,我们这种以碳 为基础的身体也许确实太脆弱了,无法承受这种强度的旅程所带来的艰难困苦。 在遥远的未来,我们可能会有能力利用先进的DNA工程、纳米技术和机器人技 术,把我们的意识与我们创造的机器人结合起来。以今天的标准来看,这听起来 可能离奇,但是几百万年乃至几十亿年以后的未来文明也可能发现它是唯一的 一条生路。 他们也许需要把他们的大脑和个性直接融人机器中。这可以通过几种办法 来做。可以编制能够复制我们所有思维过程的精密复杂的软件程序,使它具备 与我们完全一样的个性。更大胆的做法,是卡内基—梅隆研究所(Carnegie-Mellon lnstitute)的汉斯·莫拉维克(HansMoravec)提出的计划。他声称,在遥远的未 来,我们也许会有能力把我们的大脑结构,逐个神经元地复制到硅晶体上去。我 们大脑中的每个神经连接都被一个相应的晶体取代,在机器人体内再现神经兀 的功能。 由于潮汐作用和辐射场有可能非常强烈,所以未来的文明只能携带绝对最 少的燃料、防护罩和养分,以便在虫洞的另一边再造我们的种群。利用纳米技 术,有可能在一个最宽不超过一个细胞的装置中把微型链条送过虫洞。 如果虫洞非常小,以原子的大小计,则科学家将不得不发送以单个原子做成 的大纳米管,其中蕴涵了大量信息,足以在虫洞的另一边再造整个种群。如果虫 洞只有亚原子粒子那么大,科学家可能要设法把核子送过虫洞,在另一边捕获电 子,把自己再造成原子和分子。如果虫洞比这还小,也许可以利用小波长的X 射线或伽马射线做成的激光束把复杂的信息通过虫洞送出去,向另一边发出如 何再造文明的指示。 这种信息传递的目的,是在虫洞的另一端建造一个微型的“纳米机器人”, 它的任务是找到合适的环境再造我们的文明。由于它是在原子规模上建造的, 就不需要巨大的助推火箭或大量的燃料来寻找合适的行星。事实上,它也可能 轻而易举地达到光速,因为利用电场很容易把亚原子粒子推进到接近光速。而 且它也不需要生命维持系统或其他粗笨的硬件,因为纳米机器人主要装着再造 种族所需的纯信息。 一旦纳米机器人找到了新的行星,就可以把它设计成能够建立大型工厂,利 用新行星上已有的原材料复制自己,开始建造一个大型的克隆实验室。所需的 DNA序列可以在这个实验室中生产,然后注入细胞中,开始再造全部有机体乃 至全部种群的过程。这些实验室中的细胞然后直接被培养成成年个体,并把原 来那个人的记忆和个性放置到它的大脑中。 从某种意义上来说,这一过程如同把我们的DNA(即Ⅲ类文明或更高文明 的全部信息量)注入一个“卵细胞”,它承载着能够在另一头再造一个胚胎的基 因指令。这个“受精卵”紧凑坚韧又轻便,同时还装有可供再造一个Ⅲ类文明的 全部信息。标准的人类细胞只含有30 000个基因,排列在30亿个DNA碱基对 上,但这么简洁的一条信息,利用精子外面的资源(例如由母体提供的养分)就 足以再造整个一个人。同样,“宇宙卵”也可以由再造一个先进文明所需要的全 部信息构成,然后利用另一端的资源(原材料、溶液、金属等)把这个先进文明再 造出来。这样,一个像ⅢQ类的先进文明就可以利用他们令人惊叹的技术把足 够的信息(大约1024比特的信息)从虫洞送出去,在另一面再造他们的文明。 我要强调的是,我所提到的这一过程中的每一步都远远超出了今天的技术 能力,给人的感觉肯定是像在读科幻小说。但是在几百万年以后的未来,对于一 个面临灭绝的ⅢQ类文明来说,这可能是唯一可能的自救途径。肯定的是,物 理法则或生物学中没有一条会妨碍这种结局的出现。我要说的是,虽然我们的 宇宙最终会死去,但它未必意味着智慧生命也随着死去。当然,如果有可能获得 把智慧生命从一个宇宙传递到另一个宇宙的能力,那么,其他宇宙中的生命形式 在面临它们自己的大冻结时,也同样可能试图打洞逃人我们这个宇宙中某些较 254 温暖、更适合居住的遥远区域。 换句话说,统一场理论不是一种精巧的但是无用的奇思妙想,它有可能最终 是供出一张蓝图,使得宇宙中的智慧生命得以延续。 第12章 超越多重宇宙 《圣经》告诉我们的,是如何生活才能去天堂,而不是在天堂如何生活。 ——伽利略在受审期间所复述的巴隆尼斯红衣主教的话 世界凭什么只能是“有”,而不能是“无”?世界完全有可能并不存在, 正如它也完全有可能确实存在一样,这是个悬念,有了这样一个悬念,形而 上学思想的钟才永不停摆。 ·——威廉·詹姆斯(WilliamJames) · 神秘感是我们所能拥有的最美丽的体验。它是最根本的情感,有了它 才能哺育出真正的艺术和真正的科学。无论是谁,如果对它没有认识,不再 好奇,不再有惊异,那就与死无异,而他的目光也就暗淡下来了。 ——阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein) 1863年,托马斯·H.赫胥黎(ThomasH.Huxley)写道:“人类一切问题的问 题,隐藏在所有问题背后,而且比它们当中的任何一个都更有趣的这个问题,是 确定人在自然界中的位置,以及他与宇宙之间的关系。” 赫胥黎是有名的“达尔文斗士”,他曾与极为保守的维多利亚时代的英国人 展开激烈的辩论,维护进化论。对于当时大多数的英国人来说,人类傲然屹立在 造化的正中心;不仅太阳系是宇宙的中心,而且人类是上帝创造世界的最高成 就,是上帝神圣杰作的巅峰。上帝就是按照他本人的模样创造我们的。 面对宗教势力的万箭齐发,赫胥黎公然挑战这一宗教正统观念,捍卫达尔文 理论,从而帮助我们更科学地认识了自己在生命之树中的地位。今天,我们认识 到,在科学巨匠当中,牛顿、爱因斯坦和达尔文在帮助确认我们在宇宙中的正确 地位方面进行了艰辛的耕耘。 他们为确定人类在宇宙中的角色地位所做的工作,都对神学和哲学造成了 第三邵分遁入超空间 中击,为此他们各自都极力做出了自己的解释。在“原理”一书的结论中,牛顿 苴称:“太阳、行星和彗星所构成的最美丽的体系只可能出自于一个智慧和强大 昀生灵的指引和主导。”如果说,是牛顿发现了运动定律,那么必然有一个神灵 昀存在,是它制定了这些定律。 爱因斯坦也相信存在着一个他所称的“老家伙(theOldOne)”,但它并不干 页人类事物。他的目标不是颂扬上帝,而是要“读懂上帝的心思”。他常说:“我 想要知道上帝是如何创造这个世界的。我所感兴趣的,不是这种现象或那种现 L我想要知道上帝的心思。其他都属于细枝末节。”对于自己对这些神学问 题的浓厚兴趣,爱因斯坦做出的结论性的解释是:“没有宗教的科学是跛子,但 是没有科学的宗教是瞎子。” 但是达尔文对人类在宇宙中的角色问题上则是无可救药的莫衷一是。虽然 途尔文是公认的把人类从生物界中心宝座上拉下来的人,但是他在自己的自传 中写道:“要把这个无限绝妙的宇宙,包括人类可以回顾过去以及遥想未来的能 力都看成是盲目的偶然或必然结果,是极其困难的,甚至可以说是不可能的。” 也曾私下对一个朋友说:“我的神学观点完全是一塌糊涂。” 不幸的是,“确定人类在自然界的地位及其与宇宙的关系”也是充满危险 昀,对于那些敢于挑战占统治地位的正统思想及僵化教条的人来说更是如此。 尼古劳斯·哥白尼在1543年临终之前写下了其开创性著作《天体运行论》(De ~evolutionibusOrbiumCoelestium/OntheRevolutionsO/theCelestialOrbs),这绝不是 偶然的,因为这使他得以免受宗教裁判之苦。伽利略虽然受到了美第奇家族中 遥有力的保护者的长期庇护,但最终还是不可避免地激起了梵蒂冈的震怒,因为 也普及了一种仪器,它所揭示出来的宇宙与教会的信条截然不同:望远镜。 科学、宗教和哲学之间的关系错综复杂,的确是一剂烈药,一触即发。伟大 a6哲学家乔达诺·布鲁诺(GiordanoBruno)由于拒绝放弃自己的信仰,认为上天 S无穷数量的行星,蕴藏着无穷数量的生命体,1600年竟被在罗马的街道上绑 茁火刑柱上烧死。他写道:“这样,上帝的美德才得到弘扬,他的王国的伟大之 ,l才得以昭示;他的荣耀不是因为一颗太阳,而是因为有无数的太阳;不是因为 R有一个大地,一个世界,而是因为有千千万万,我要说,有无穷数量的世界。” 伽利略和布鲁诺的罪不在于他们敢于探究上天的法则;他们真正的罪在于 帅1把人类从我们在宇宙中心至高无上的宝座上拉下来。梵蒂冈过了350多 $,直到1992年才向伽利略作了迟来的道歉。对布鲁诺则始终不予道歉。 自伽利略以后,一系列的变革颠覆了我们关于宇宙以及我们在其中的角色 的看法。中世纪时,宇宙被看做是一个黑暗的禁地。大地像一个小小的平整舞 台,充满了腐败和罪孽,由一个神秘的天球包围着。像彗星之类的天体被视为天 兆,不论是国王还是农夫一律都会惊恐。而且如果我们对上帝和教会赞扬得不 够,我们就会惹来剧评家及自以为是的宗教裁判所成员的震怒,任他们那些令人 毛骨悚然的迫害工具发威。 牛顿和爱因斯坦把我们从过去的迷信和神秘主义中解放出来。牛顿告诉我 们,一切天体,包括我们自己的这个天体,都受到精确的机械法则支配。事实上, 这些法则精确到如此地步,以至于人类现在可以如鹦鹉学舌般不假思索地对其 加以运用。爱因斯坦使我们对生命大舞台的看法发生了革命性的变化。不仅不 可能对时间和空间确定一个一成不变的尺度,就连这个大舞台本身也是有曲度 的。这个大舞台不仅被置换成了一张绷紧的橡皮单子,而且它还在膨胀之中。 量子革命告诉了我们一个更加奇异的世界。一方面,决定论的破产意味着, 被动的木偶们可以扯断它们的牵线,念诵自己的台词。我们又恢复了自由意志, 但其代价是,后果不止一个,而且不确定。这意味着,演员可以同时出现在两个 地方,而且可以消失和再出现。要想确切地说出演员在什么时间、位于台上的什 么地方已经成为不可能。 现在,多重宇宙的概念又使我们的思维定式发生了变化,因为英文中“宇 宙’’(英文中的“宇宙”一词是universe,含有“单一”之意)这个词本身也有可能 成为过时。多重宇宙中有许多平行舞台,一个叠置在另一个之上,相互间有活门 和暗道连通。事实上,一个舞台派生出另一个舞台,是个永无止境的过程。每个 舞台上都会形成新的物理法则。很可能,这些舞台中只有很少几个具备承载生 命和意识的条件。 今天,我们是在第一幕中生活的演员,刚刚开始探索这一舞台的宇宙奇观。 到第二幕,如果我们还没有因战争或污染而毁灭了自己的行星,我们也许将有能 力离开地球,去探索恒星和其他天体。但是我们现在越来越认识到,会有最后一 幕,也就是第三幕。戏结束了,所有的演员都消亡了。在第三幕中,舞台变得如 此寒冷,生命成为不可能。唯一可能的拯救办法,是通过一个活门彻底离开这个 舞台,在一个新的舞台上重新上演一出新戏。 第三部分,遁入超空阿 很清楚,从中世纪的神秘主义向今天的量子物理过渡过程中,我们在宇宙中 的角色和位置随着每一次科学上的革命而发生重大变化。我们的世界在按照几 何级数扩张着,迫使我们改变对自己的认识。当我仰望苍穹中似无边际的群星, 或思索地球上万千不同的生命形式,对这一历史进程进行审视时,我有时被两种 相互矛盾的情绪所左右。一方面,我觉得在宇宙面前自己多么渺小。对无垠空 寂的宇宙进行遐想的时候,布莱兹·帕斯卡尔(BlaisePascal)一次写道:“那些无 垠的空间中永恒的寂静使我惊恐。”另一方面,色彩缤纷的生命形式以及精妙复 杂的生物的存在使我痴迷。 今天,当我们面临以科学方式确定我们在宇宙中的角色这一问题时,物理学 界中存在着两种从某种程度上来说截然相反的哲学观点:一是哥白尼原理,一是 人择原理。 哥白尼原理声称,我们在宇宙中所处的地位毫无特别之处。(有些好事者 把这称为“平庸原则”。)迄今为止,每一项天文发现似乎都证实了这一观点。不 只是哥白尼剥夺了地球作为宇宙中心的地位,而且哈勃空间望远镜还把整个银 河系搬离了宇宙中心,告诉我们宇宙正在膨胀,它有几十亿个星系。最近对于暗 物质和暗能量的发现突出说明,构成我们身体的这些高等化学元素只占到宇宙 中全部物质/能量成分的0.03%。根据膨胀学说,我们必须把可见宇宙想象成 嵌在一个大得多的平整宇宙中的一粒沙,而这个宇宙本身也可能在不断地分裂 出新的宇宙。最后,如果M—理论被证明是正确的,那么我们必须接受这样一种 可能:即便是我们所熟悉的空间和时间维度也必须扩大为11个维度。我们不仅 不再处于宇宙的中心,我们还有可能发现,即使是可见宇宙也只是一个大得多的 多重宇宙中的一个微小零头。 面对这一宏大的认识,我们想起内战时期的作家斯蒂芬·克雷恩(Stephen Crane)的诗句,他曾经写道: 人对宇宙说, “先生,我存在着。” “然而,”宇宙回答, “这一事实并未使我 产生什么义务感。” (这让人想起道格拉斯·亚当斯(DouslasAdams)的科幻奇谈《搭便车者的 星系旅游指南》 ,以及其他伟大的思想家和启蒙者。 曲口物理学家威尔切克评价的,“我估计许多现代科学家,也可能是其中的大多 浚都会到第一层地狱去落户。”)马克·吐温说不定也在那个群星荟萃的第一层 屯狱之中。马克·吐温有一次把“信心”定义为“相信连任何蠢货都知道不是那 厶回事的东西”。 我个人从纯科学的观点认为,要证明爱因斯坦或斯宾诺莎所说的上帝存在, 良强大的论据可以出自目的论。如果弦理论最终从实验上被确认是个万物理 仑,那么我们就必须要问,这些方程本身是从哪里来的。如果统一场论果真如爱 囱斯坦相信的那样是独一无二的,那么我们必须要问这种独一无二性从何而来。 旧信这种上帝的物理学家相信,宇宙如此之美、如此之简洁,因此宇宙的终极法 则不可能是意外造成的。宇宙完全可以是随机的,或者由无生命的电子和中微 子构成,不能产生任何生命,更不要说智慧了。 . 如果,现实存在的终极法则像我和其他一些物理学家相信的那样,可以用一 个不超过1英寸(2.54厘米)长的公式描述的话,那么问题就是,这个1英寸长 的方程式从何而来? 正如马丁·加德纳(Martin Gardner)所说的:“为什么苹果会落下来?因为 万有引力定律。为什么会有万有引力定律?因为相对论中的某些部分由这些方 程组成。如果哪一天物理学家成功地写出一个终极方程,一切的物理法则都可 以由它来描述,那么人们仍然要问,‘为什么会有这个方程?”’ 从根本上来说,我相信,存在着可以有序和谐地描述整个宇宙的单一一个方 程式这件事本身,就暗示着存在着某种设计。然而,我不相信对于人类来说它能 有什么人格上的意义。不论物理学最终能以何种辉煌或优雅的公式表达,它都 不能使几十亿人获得精神升华,给他们以情感上的满足。宇宙学和物理学不会 有魔法公式,使大众痴迷,使他们的精神生活丰富。· 对于我来说,生命的真正意义在于,我们必须找到我们自己存在的意义。从 根本上来说,是我们在创造自己的意义;我们的使命就是塑造我们自己的未来, 而不是由某种更高的权威把它下发给我们。爱因斯坦一次承认,有成百上千酌 人心怀良好意愿,给他写了成堆的信,恳求他揭示生命的意义,但他毫无能力对 他们进行抚慰。正如艾伦·古思所说的:“提出这些问题本身没有错,但你不应 指望一个物理学家能给出什么更智慧的答复。从我个人的情感上来说,我觉得 生命归根结底而言有其目的,我觉得它所具有的目的就是我们赋予它的意义,而 不是出自任何宇宙设计的目的。” 我相信,西格蒙德·弗洛伊德(SigmundFreud)对潜意识的黑暗面做了大量 的猜测,说使我们的头脑保持稳定并感觉有意义的,是工作和爱,这话最接近真 理。工作可以给我们一种责任感和目的感,使我们的工作和梦想有一个具体69 焦点。工作不仅使我们的生活井然有序,还给我们提供了自豪感、成就感,以丑 使我们有所作为的一方天地。而爱则是把我们编织在社会机体中的一个要素。 没有爱,我们就迷惘、空虚,失去了根本。我们会漂荡在自己个人的天地中,断纯 了他人的关注。 除了工作和娱乐之外,我认为还应该有另外两个因素使生命有了意义。第 一,要实现我们与生俱来的才干,不管它是什么。不论命运给了我们多么不同的 才能和力量,我们都应该努力去把它们发挥到极致,而不要让它们萎缩衰变。在 生活当中,我们都知道有一些人,他们没有能够实现孩提时代展现的才华。其中 许多人为自己本可以成为什么样子而背上了包袱。我想我们不应该抱怨命运, 而应该如实地接受.6己,并且在力所能及的范围内努力实现自己的梦想。 第二,当我们离开这个世界的时候,我们应该使它变得比我们降生时更好。 作为个人,我们应该可以做出应有的贡献,不论是探索大自然的奥秘、清理环境、 为和平和社会正义而工作,还是作为启蒙者和指路人,培养年轻一代的探索和进 取精神。 在安东·契诃夫的戏剧《三姐妹》(ThreeSisters)中,维尔希宁上校在第二幕 中宣称:“再过一两个世纪,或再过一千年,人们将以新的、快乐的方式生活。我 们是看不到了,但这正是为什么我们要生活、为什么我们要工作的目的。这就是 为什么我们要受磨难。我们在进行创造。这就是我们存在的意义。我们所能知 道的唯一幸福,就是朝着那个方向努力工作。” 从我个人来说,我并不因为宇宙如此浩瀚而悲叹,我为紧挨着我们就存在着 许多全新的世界这种想法而激动。在我们所生活的这个时代,我们刚刚开始利 用自己的太空探测器、空间望远镜,以及我们的理论和方程式对宇宙进行探索。 我为能够生活在这个时代,我们的世界正在经历如此的英雄壮举而感到庆 幸。在我们有生之年,将目睹人类历史上可能是最伟大的一次过渡,向I类文明 过渡,它有可能是人类历史上最重要的但也是最危险的一次过渡。 过去,我们的祖先生活在一个严酷而不宽厚的世界中。在人类历史中的大 部分时间里,他们的生命短促,近乎禽兽,平均预期寿命大约20岁。在他们的生 活中,对疾病的恐惧无时不在,命运完全不能自己掌控。对先祖们的遗骨进行检 验时,显示出它们劳损到难以置信的程度,证明他们每天承受着怎样的重负;它 们还刻画着疾病和可怕事故的遗痕。甚至就在上个世纪,我们的祖父辈也没能 享受到现代卫生条件、抗生素、喷气飞机、计算机或其他电子奇迹。 然而我们的孙辈将迎来地球上第一次全球文明的曙光。如果我们能够不让 自己这些经常是粗蛮的自毁直觉把自己吞噬掉,那么到了我们的孙辈所生活的 时代,人类就会不再受欲望、饥饿和疾病的纠缠。在人类历史上的第一次,我们 既有手段毁灭地球上的一切生命,也有手段在这颗行星上建立起天堂般的乐园。 我在孩提时代经常幻想生活在遥远的未来会是什么样子。今天,我相信如 果让我选择生活在人类历史中的哪一个具体时代,我会选择现在这个时代。我 们正处于人类历史中最激动人心的时代,处在有史以来一些最伟大的宇宙发现 和技术进步的巅峰。我们正在经历历史性的过渡,从自然之舞的被动观察者,过 渡为自然之舞的指挥者,有能力操控生命、物质和智慧。然而,这种令人敬畏的 能力也附带着巨大的责任,要确保我们努力的成果得到明智的应用,造福于全 人类。 现在活着的这一代人也许是地球上生活过的人类当中最重要的一代。与我 们的前代不同,在我们手中掌握着我们种群的未来命运,要么冲天而起,实现我 们成为I类文明的诺言,要么跌人混乱、污染和战争的深渊。我们所做的决定将 影。向到整个这一世纪。我们如何解决全球战争、防止核扩散、宗教派别和种族冲 突关系到是为I类文明奠定基础,还是摧毁它。也许,当前这一代人的生存目的 和意义就是要保障顺利过渡到I类文明。 何去何从在我们的掌握中。这就是我们现在活着的这代人所能留下的东 西。这就是我们的使命。 坦认识到:如果时间的节拍可以依赖你的速度改变…… 物体以接近光 28曲的时候会收缩这一现象,实际上是由亨德里克·洛伦茨(Hendrik 岫)和乔治·佛朗西斯·菲茨杰拉德(GeorgeFrancisFitzGerald)发现的,比 撕坦还要稍早些。但是他们没能理解这一效应。他们想用一种纯牛顿式 眺框架对这一效应进行分析,把它看成是原子穿过“以太风”时受到电磁挤 髓成的收缩。爱因斯坦思想的力量在于,他不仅以一项法则为基础(光速 酗得出了一整套狭义相对论,而且还将它解释为一项普遍适用的、与牛顿理 渐盾的自然法则。因此,这种扭曲变形实际上届于空间—时间的内在特性, 旺物质的电磁变形。在得出与爱因斯坦方程式相同的结果方面,伟大的法 孵家亨利·庞加莱(Henri Poincar~)可能是最接近的。然而只有爱因斯坦 盯全套方程式,并且深刻而具体地洞悉了这个问题。 C澈电冰箱或空调机的原理。 当气体膨胀的时候,它就会冷却。例如,在你 眺箱中就有一条连接冰室内外的管子。当气体进入电冰箱内部的时候,气 0彬胀,从而使管子及食品降温。当它离开电冰箱内部时,气体收缩,于是管 姬热。同时还有一个机械泵向管子中泵气。这样,电冰箱的后面就变热, 毗箱的内部就变冷。恒星的工作原理正好倒过来。引力使恒星收缩,于是 眦变热,直至达到聚变的温度。 ㈩(15岁的时候,我听了弗雷德·霍伊尔在BBC作的讲座……” 克罗斯韦 州~swell),p.111。 霍伊尔的第五次,也是最后一次讲座是最具争议性 帽为他对宗教提出了批评。(霍伊尔一次以他特有的率直说到,对北爱尔 腿的解决办法就是把每一个牧师及教士都关进监狱。他说:“我所见到过 删过的宗教争端,没有一个值得哪怕是一个孩子去因它而死。” 克罗斯韦 0(Goswell),p.43。) 如果白矮星的重量达到太阳质量的1.4倍以上…… 通过以下推理可以得出钱 德拉塞卡尔极限。一方面,引力的作用把白矮星压缩到难以置信的密度,使白 矮星中的电子相互靠得越来越近。另一方面,存在着泡利不相容原理,它声称, 两个电子不可能具有完全相同的量子数来描述其状态。这就意味着,不可能有 性状相同的两个电子来占据完全相同的一个点,所以会有一种净作用力把电子 分开(而不止是静电排斥)。这意味着,有一股向外推的净压力,使电子不能进 一步互相压向对方。这样,当这两种作用力(一种排斥力,一种吸引力)正好互 相抵消时,我们就可以计算出白矮星的质量,而这就是1.4太阳质量的钱德拉 塞卡尔极限。 ’ 对中子星而言,由于有引力挤压着一团纯中子球,于是就产生了一种新的 钱德拉塞卡尔极限,大约为3个太阳质量,这是因为,由于存在这种力的缘故, 中子也会互相排斥。但是,一旦中子星的质量超过了其钱德拉塞卡尔极限时, 它就会坍塌为一个黑洞。 正如雅各布·贝肯斯坦(JacobBekenstein)和斯蒂芬·霍金(StephenHawking)指 出的…… 他们是最早将量子力学应用于黑洞物理学的人之一。根据量子理 论,亚原子粒子从黑洞引力下隧穿出来的概率是有定数的,所以,它会缓慢地释 放辐射。这是隧穿的一个例子。 性别悖论。 性别悖论有一个广为人知的例子,是由英国哲学家乔纳森·哈里 森(JonathanHarrison)在一篇1979年刊登在《分析》杂志中的小说里写的。该 杂志向读者提出挑战,看谁能给出合理的解释。 故事的开始是说,年轻的女主人公约卡斯塔·琼斯有一天发现了一台老旧 的冷冻箱。她发现在冷冻箱中有一个处于深冻状态的英俊小伙,而且还活着。 把他解冻以后,她得悉他的名字叫杜姆。杜姆告诉她,他有一本书,它既讲述了 如何建造能把活人冷冻的冷冻箱,也描述了建造时间机器的方法。两人坠入爱 河,结婚,而且不久生下了一名男婴,他们给他起名叫迪伊。 多年后,迪伊长成了一个小伙子,他步父亲的后尘,决定建造一架时间机 器。这一次,迪伊和杜姆一起带着那本书回到过去。然而这次旅行以悲剧告 终,他们发现自己被困在遥远的过去,食品也用尽了。由于意识到大限将至,迪 伊做了一件有可能保住性命的事,那就是杀了他的父亲,把他吃掉。然后迪伊 决定按照那本书中所说的办法建造一台冷冻箱。为了保住自己,他进入了冷冻 箱,陷入了一种生命停顿状态。 多年以后,约卡斯塔·琼斯发现了这个冷冻箱,并决定把迪伊解冻。迪伊 272 注 释 为了掩盖真相,把自己称作杜姆。他们坠人爱河,后来就有了孩子,他们给他起 名为迪伊……如此这般周而复始。 · 哈里森的挑战引起了反响,人们提出了十几种应对答案。一名读者认为, “时间旅行的可能性本来就是个令人怀疑的命题,而这个故事就建立在这样一 个基础之上,其内容之夸张离谱,足可以把它看做是一种反证”。需要注意的 是,这个故事中不含祖父悖论。因为迪伊回到过去的方式,是回到过去与他的 母亲相识。在任何一个时间点上,迪伊所做的事情都没有一件会使现在成为不 可能。(然而,由于那本讲述如何使生命停顿以及如何进行时间旅行的密法的 书不知从何而来,因此这里面就有一个信息悖论。但是对于这个故事来说,那 本书本身并不是关键)。 · 另一位读者指出,这故事中蕴涵着一种奇怪的生物学悖论。由于任何一个 个体的DNA中,有一半来自母亲,另一半来自父亲,这意味着,迪伊的DNA中 有一半来自琼斯小姐,而另一半来自其父亲杜姆。然而,迪伊就是杜姆。因此, 迪伊和杜姆的DNA肯定是一样的,因为他们就是同一个人。但这是不可能的, 因为根据基因学法则,他们的基因一半来自琼斯小姐。换句话说,在这种时间 旅行故事中,一个人回到过去的时间,并结识了自己的母亲,而且成为了自己的 父亲,这是违反基因法则的。 ’ 有人可能会想,如果人能既成为自己的父亲,又能成为自己的母亲,那么就 可以在性别悖论中找到漏洞,这样一来,你的DNA就全部来自你自己。在罗伯 特·海因莱因(Robert Heinlein)的经典故事《.…”你们这些行尸走肉》(…All youzombies)中,一个年轻姑娘做了变性手术,两次回到过去,从而变成了她自己 的母亲、父亲、儿子和女儿,也就是说,她的整个家谱就是由她自己一个人构成 的。然而,即使是在这样一个离奇的故事中,也隐含着对基因法则的违背。 在《.…”你们这些行尸走肉》中,一位名叫珍妮的年轻姑娘在孤儿院中长 大。一天她遇到了一位英俊潇洒的陌生人,而且爱上了他。她给他生了个女 儿,而这个女儿又被莫名其妙地绑架了。珍妮在生孩子的时候出现了并发症, 医生们不得不为珍妮做手术,把她变成一个男人。多年以后,这个男人遇到了 一个时间旅行者,把他带到过去,在过去,这个新变成的男人遇到了年轻姑娘时 代的珍妮。他们相爱,珍妮怀了孕。于是他把自己的新生女儿绑架走了,并且 回到更遥远的过去,把新生儿珍妮抛弃在一家孤儿院。珍妮在那里长大,并遇 到了一个英俊潇洒的陌生人……这则故事几乎成功地躲过了性别悖论。因为 在这里面,一半的基因是来自作为年轻姑娘的珍妮,而另一半基因是来自作为 英俊陌生人的珍妮。然而,变性手术不可能把你的X染色体变成Y染色体,因 此这个故事依然存在性别悖论。 这就消除了霍金发现的无限奇异…… 要最终解决这些复杂的数学问题,就需 要求助于一种新的物理学。例如,许多物理学家,包括像斯蒂芬·霍金和基普 ·索恩(KipThorne),都采用一种叫做“半经典近似”的方法,也就是说,他们采 273 用一种混合理论。他们假定亚原子粒子遵循量子原理,但他们又允许引力是平 滑的、非量子化的(也就是,在他们的计算中,他们不用引力子)。由于所有的辐 散和例外条件都源自引力子,所以这种半经典方法就不受这些无穷数的困扰。 但是,通过数学方法可以证明,半经典的方法是有缺陷的,它得出的最终答案是 错误的,因此,用半经典方法得出的结果不足为据,在那些最有趣的领域中尤其 如此,例如黑洞中心、时间机器的人口,以及大爆炸的刹那间等。需要注意的 是,许多声称时间旅行不可能,或你不可能穿越黑洞的“证据”都是用经典近似 方式计算出来的,因此是不可靠的。这就是为什么我们必须借助像弦理论和M —理论那样的量子引力理论。 我们用一个不到一英寸半(3.8厘米)长的方程式,就可以把弦理论中包含的所 有信息都归纳进去。 原则上,所有的弦理论都可以用我们的弦场论来做归 纳。但是,这个理论还不是它的最终形式,因为众所周知的洛伦茨不变性被打 破了。后来,威腾成功地写出了一种优雅版本的开放玻色弦场论(openbosonic stringfieldtheory),它是协变的。再后来,麻省理工学院小组、京都小组以及我 自己都成功地构建成了协变封闭式玻色弦理论(covarientclosedbosonic string theory,然而这个理论不是多项式的形式,因此不便使用)。今天,由于有了M— 理论,人们的兴趣已经转向了膜,但是人们还不知道是不是有可能构建出一种 真正的膜的场论。 与此相似,内维乌(Neveu)、施瓦尔茨(Schwarz)和拉蒙德(Ramond)的超弦模型 也只有在具备了10个维度的情况下才可能存在。 10和11这两个数字在弦 理论和膜理论中之所以受到偏爱,实际上有好几个理由。首先,如果我们以越 来越高的维度来研究洛伦茨群的表现,我们发现费米子的数量总的来说是随着 维度的增长而呈几何级数增长,而玻色子的数量则随维度的增长而呈线性增 长。这样一来,只有在低维度下我们才能得到费米子和玻色子数量相同的超对 称理论。如果我们对群论做仔细的分析,我们会发现,如果我们有10个或11 个维度的话(假定我们最多能有一个自旋为2的粒子,而不是3或更高),那么 我们就可以得到完美平衡。所以,我们仅从群论的角度就可以证明10和11是 最合适的维度。 还有其他一些办法来说明10和11是“魔法数字”。如果我们研究较高等 级的环路图(hisherloopdiagrams),我们会发现总的来说,单一性保持不住了, 对于这个理论来说这就是个灾难。它意味着粒子可以忽然出现,忽然又消失, 如同变魔术。但我们发现,在这些维度中,摄动理论又恢复了单一性。 我们还可以证明,在10个以及11个维度时,可以消除“鬼”粒子。鬼粒子 是不遵循真正粒子的一般条件的粒子。 总而言之,有了这些“魔法数字”,我们就可以保持:(a)超对称性,(b)摄 动理论的可穷尽性,(c)摄动序列的单一性,(d)洛伦茨不变性,(e)消除例外 条件。 274 注释 似的奇异现象不断困扰着任何一种量予引力理论。 ’物理学家们试图解决 马尔达塞纳(Maldacena)证明,在这一个五维宇宙与它的“边界”之间存在着对 偶性…… 更准确地说,马尔达塞纳所证明的,是Ⅱ型弦理论压缩为一个五个 维度的反德·西特尔空间后,就成为处在其边界上的四维共形场论的一个对 偶。人们原本希望,在弦理论和四维QCD(量子色动力学)之间可以建立起这 一怪异对偶性的修改版本:强相互作用理论。如果可以建立起这种对偶性,那 就是二项突破,因为那样一来,说不定就有可能直接从弦理论中对像质子那样 的强相互作用粒子的特性进行计算了。然而目前这一愿望还没有实现。 17]但是要确保这种难以置信的精确度,科学家必须做出计算,对牛顿定律稍做修 正,因为根据相对论,卫星在外太空翱翔时,无线电波的频率会稍有偏移。 这 种偏移以两种方式发生。因为近地卫星以每小时18 000英里(28 968.2千米) 的速度飞行,因此相对论就发生作用,卫星上的时间就会变慢。这也就是说,卫 星上的时钟与地面上的时钟相比,看起来要慢了一些。但由于卫星在外太空所 受到的引力场要弱一些,由于广义相对论的缘故,它的时间也会加快一些。因 此,根据卫星与地球之间的距离,卫星上的时钟要么减慢(由于狭义相对论的 缘故),要么加快(由于广义相对论的缘故)。事实上,在离开地球的某个距离 上,这两种效应会正好相互抵消,卫星上的时钟会与地面上的时钟走得一样。 如果一切都能按计划进行…… WMAP卫星测量的宇宙背景辐射可回溯到大 爆炸后的380000年,因为初始爆炸发生后,在那时原子首次开始凝聚。然而, LISA可能会检测到的重力波可回溯到重力开始与其他的力分离的时候,这种 分离发生在接近大爆炸发生的瞬间。因此,某些物理学家相信LISA将能验证 或排除今天提出的各种理论,包括弦理论。 但苏联解体了…… 在决定SSC(超导超级对撞机)项目命运的最后几天听证 会上,一位国会议员问了这样一个问题:我们用这台机器能够找到什么?不幸 的是,所给的答复是:希格斯玻色于。不难想象他当时目瞪口呆的样子。花 110亿美元就是为了再找出一枚粒子?最后几个问题中有一个是由共和党议 员哈利斯·W.法威尔(伊利诺斯州共和党议员)提出的,他问道:“这台机器能 让我们找到上帝吗?”共和党议员唐·里特(宾夕法尼亚州共和党议员)又加上 一句:“如果它能,那我再回过头来支持它。”(温伯格I,p.244。)不幸的是,物 理学家们没有能够向国会议员们提供强有力的、有说服力的回答。 由于这个失误以及其他一些公共关系上的失误,SSC项目被取消了。美国 国会已经给了我们10亿美元来为这台机器挖个洞,随后国会又取消了它,然后 再给了我们10亿美元来把这个洞填上。这个国会,以它的智慧一共给I我1门 20亿美元来挖一个洞然后再填上它,使之成为了历史上最昂贵的洞。 277 (我个人认为,那个要回答关于上帝那个问题的倒霉物理学家应该这样回 答:“阁下,我们有可能找到上帝,也有可能找不到上帝,但我们的机器将在人力 可及的范围内最大限度地接近上帝,或者不管你把这种神性的存在称作其他什 么。它会提示出神的最伟大成就的秘密,也就是创造宇宙的过程本身。”) 第一条定律说…… 这条定律反过来又意味着,根据已知的物理学定律,号称 可以“无代价获利”的“永动机”是不可能的。 我提醒他说,因为只有行星、恒星和星系,只有它们才是萌生智慧生命的平台 …… 可以想象,说不定存在着比Ⅲ类文明更高级的文化,它会开发利用暗物 质,而暗物质构成宇宙中全部物质/能量成分的73%。电视连续剧《星际迷航》 (StarTrek)中,那个“Q”就够得上这样一种文明,因为Q的能量威力是跨星 系的。 · 我们大脑中的每个神经连接都被一个相应的晶体取代…… 原则上这一过程 可以在你清醒的时候就进行。一边把神经元一点一点地从你大脑中删除,同时 又按照它们复制出晶体管网络来取代它们,安放到机器人的脑壳中。由于晶体 管所起的作用与被删除的神经元的作用相同,所以你在这个过程中完全清醒。 这样,当手术完成以后,你在整个过程中都是清醒的,并发现自己已置身于一个 以硅和金属为身体的机器人身体中了。 ’ 278 词汇表 人择原理(anthropicprinciple) 这个原理是说,大自然的常数是专门为产生生物和智慧生命而设定的。强人择 原理得出的结论是,智慧生命的产生,是某种形式的智慧生命对物理常数进行了设 定的结果。弱人择原理则只是声称,大自然的常数只有经过设定才可能产生出智慧 生命(否则就不会有我们),但是对于这项设定工作是由什么原因或由谁做的,则持 开放态度。在实验中我们发现,大自然的常数的确似乎经过了精细的设定,才使生 物乃至意识得以产生。有些人相信,这就是存在宇宙造物主的迹象。另一些人则相 信,这是存在多重宇宙的迹象。 反弓I力(antigravity) 它与引力相反,是一种向外推的力,而不是一种向内吸的力。现在我们意识到, 可能正是由于存在这种反引力,才使宇宙在时间起始之时膨胀,并导致今天宇宙加 窿膨胀。然而这种反引力非常之弱,无法在实验室中测得,所以它没有实际价值。 反引力也可以由负物质产生(在自然界中还从来没有见到过负物质) 反物质(antimatter) 它与物质相反。反物质的存在,是由P.丸N.狄拉克(Dirac)第一个预言的,它 与普通物质的电荷相反,因此,反质子就有负电荷,而反电子(antielectrons,也叫 positrons)则有正电荷。如果它们相互接触,就会互相把对方消释掉。迄今为止,在 实验室中生产出来的最复杂的反原子是反氢。令人迷惑不解的是,为什么我们的宇 宙主要是由物质,而不是反物质构成的。如果大爆炸所创造的这两种物质是等量 昀,那么它们应该已经互相消释掉,而我们也就不会存在了。 泉子击破器(atomsmasher) 这是英语中对粒子加速器的通俗叫法,它是一种装置,用来创造以接近光速行 进的亚原子能束。最大的粒子加速器是将在瑞士日内瓦附近建造的大型强子对撞 gl(LHC)。 量子(baryon) 这是一种像质子或中子那样的粒子,遵循强相互作用。重子是一种强子(一种 虽相互作用的粒子)。我们现在认识到,重子物质只构成宇宙物质中极小的一个零 279 :熙二bang)二二踹隙踹揣 头,与暗物质相比少得可怜。 :I~(bigcmnch)藏瞪蟹瞄嘿皑点 出的“证据”:星系的红移,宇宙微波背景辐射,元素的核合成。 ;葱泌磁照磁娜: 这是热物体与其环境处于热平衡状态时发出的辐射。如果我们取一个; 体(一个“黑体’’)加热,等它达到热平衡后给它钻上一个小洞,然后观察从川,Q 出来的辐射,这种从小洞中发出的辐射就是黑体辐射。太阳、热的烧火棍,甲2 浆等都释放出近似的黑体辐射。这种辐射有其特定的频率特征,很容易用删 定。充斥宇宙的微波背景辐射遵循着这种黑体辐射公式,从而给出有关大删! 体证据。 指逃逸速度与光速相等的物体。由于光速是宇宙中的终极速度,这就严 一个物体一旦越过事件穹界,就什么也剩不下,无法逃离黑洞。黑洞可以栅 小。藏匿于星系和类星体中心的星系黑洞可以重达几百万至几十亿个太阳豫 恒星黑洞是濒死恒星的遗骸,它们原来可达太阳质量的40倍。这两种黑严 被我们的仪器所找到。根据理论预言,微型黑洞也可能存在,但还没有在鳓 看到它们。 B~(blackholeevaporation)9.徐缓地从黑洞逸出,这被称为蒸发,其棚 小,但仍可以算得出。最终,通过量子蒸发流失的黑洞能量多到使黑洞不6: 280 但这种辐射太微弱,通过实验无法观察到。 蓝移(blueshift) . 由多普勒频移而造成的星光频率提高。如果一颗黄色的恒星朝你自己的方向 移动,它的光看起来就会稍微发蓝。在外太空中,蓝移星系很少见。通过引力或使 空间变形来压缩两点之间的空间,也可以造成蓝移。 玻色子(boson) 带整数自旋的亚原子粒子,例如质子或推测中存在的引力子。玻色于(boson。 原书此处是重子 ,可能有误。——译者注)通过超对称作用与费米子达到 统一。 · ’ 膜(brane) 英文“膜(membrane)”的简称。它们可存在于11个维度以下的任何空间。它们 是M—理论的基础,M—理论是最有可能成为万物理论的候选理论。如果我们取一个 11维度膜的横截面,那么我们就得到了一个10维度的弦。由此,弦就是一种一 位膜。 卡拉比—妇眵支管(Calabi—Yaumanifold) 是一种六维空间,当我们从10维度弦理论中把其中6个维度卷起或压缩成一 个小球,剩下一个四维超对称空间,这样就得到了卡拉比—姚多支管。卡拉比—姚空 间是多重连接的,也就是说,它们有洞,存在于我们这一个四维空间的夸克代的数量 就取决于这些洞。它们在弦理论中之所以重要,是因为这些多支管的许多特性,例 如它们所具有的洞的数量等,可以决定我们这一个四维宇宙中所存在的夸克的 数量。 卡西米尔效应(Casimireffect) 指由两块无限长的无电荷板子行放置而产生的负能量。板外侧的虚拟粒子施 加的压力比板内侧的虚拟粒子大,因此两块板互相吸引。这种微弱的效应已在实验 室测得。卡西米尔效应有可能被用作驱动时间机器或虫洞的能量,如果这种能量足 够大的话。 造父变星(Cepheidvariable) 这颗星的亮度以准确、可计算的速率变化,因此在进行天文测量时被用做“标准 烛光”。造父变星在帮助哈勃空间望远镜计算星系距离中起到决定性作用。 钱德拉塞卡尔极限(Chandrasekharlimit) 1.4太阳质量。超过这一质量,白矮星的引力会巨大到克服电子退化压力,把恒 星压垮,产生出超新星。因此,我们在宇宙中观察到的所有白矮星,其质量都小于 1.4太阳质量。 钱德拉X射线望远镜(ChandraX-raytelescope) 这是设在外太空的X射线望远镜,可对天空进行扫描,寻找X射线发射源,例如 黑洞或中子星。 混沌膨胀说(chaoticinflation) 这是膨胀说的一个版本,是由安德烈·林德提出的,该理论认为膨胀是随机 发生的。这就意味着,各种宇宙可以连续混乱地产生出其他宇宙,从而产生出由 许多宇宙构成的多重宇宙。混沌膨胀说是解决膨胀导致终结问题的一种途径, 因为根据此说,有形形色色的膨胀宇宙在随机产生着。 经典物理学(classicalphysics) 这是指量子理论出现之前的物理学,是以牛顿的确定性理论为基础的。由于相 对论不包含测不准原理,所以它也是经典物理学的组成部分。经典物理学有确定 性,也就是说,根据所有粒子在当前的运动情况,我们可以对未来做预测。 封闭类时曲线(closedtime-likecurves) 这是爱因斯坦理论中所说的一些在时间中倒退的路径。这在狭义相对论中是 不允许的,但在广义相对论中,如果我们集中了足够大的正能量或负能量的话,就可 以允许。 COBE COBE是宇宙背景探测者卫星(Cosmic ObserverBackground Explorer)的英文缩 写,它通过测量那团“本初火球”放射出的黑体辐射,对大爆炸理论给出了可能是最 具结论性的证据。从那以后,它所得出的结果又由WMAP卫星做了大幅度的改进。 相干辐射(coherentradiation) 这是指互为同相的辐射。相干辐射,就像在激光束中发现的那样,会互相干涉, 产生出干涉图形,用以探测运动或位置中的偏差。这对于干涉仪和引力波探测器 有用。 紧致化(compactification) . 这指的是把空间和时间中不需要的维度卷起来或包起来的过程。由于弦理论 存在于10个维度的超空间中,而我们生活在一个四维世界,所以我们必须想办法把 10个维度中的6个包起来形成一个非常小的球,连原于都不能溜进去。 守恒定律(conservationlaws) 这条定律说,某些量值永远不会随时间变化。例如,物质和能量守恒定律说,宇 宙中物质和能量的总量是个常数。 · 哥本哈根学派(Copenhagensch001) 这是由尼尔斯·玻尔创立的学派,这个学派声称,必须有一个观察过程使“波函 数坍塌”,这样才能确定一个物体的状态。在没有进行观察之前,物体的存在状态有 一切可能,哪怕是荒唐可笑的状态。由于我们没有观察到死猫和活猫同时存在,玻 尔不得不假定,有一堵“墙”把亚原子世界与我们靠自己的官能观察到的这个日常世 界隔绝开来。这种解释受到了质疑,因为它把量子世界与寻常的宏观世界分隔开 来,而许多物理学家现在相信,宏观世界也必然遵循量子理论。今天,由于出现了纳 米技术,科学家们已经可以对单个原子进行操作,于是我们意识到,并没有分隔两个 世界的“墙”。因此,这个“猫”问题现在又再次浮出。 宇宙微波背景辐射(cosmicmicrowavebackgroundradiation) 这是从大爆炸时期残余下来的辐射,仍在宇宙中循环,由乔治·伽莫夫(George Gamow)及其工作组1948年首次预言。它的温度是绝对零度之上2.7度。它是由彭 齐亚斯(Penzias)和威尔逊(Wilson)发现的,是大爆炸说的最有力“证据”。今天,科 学家们在对这种背景辐射内的微小偏差进行测量,以便为膨胀说或其他理论提供 证据。 宇宙弦(cosmicstring) 这是大爆炸的遗迹。有些规范理论预言,最初大爆炸的一些遗迹可能依然以巨 型宇宙弦的形式存在,其规模如星系般大,甚至更大。两个宇宙弦之间的碰撞有可 能使时间旅行成为可能。 临界密度(criticaldensity) 这是宇宙膨胀过程中,其密度达到要么面临永恒膨胀,要么面临重新坍缩的平 衡状态。临界密度以某种单位度量,以奥米伽值:1(而拉姆达值:0)表示,此时宇 宙恰好处于大冻结和大坍缩这两种不同前景的平衡点上。今天,由WMAP卫星提供 的最佳数据表明,奥米伽值+拉姆达值二1,而这与膨胀说的预言是吻合的。 暗能量(darkenergy) 这是空寂宇宙的能量。这是由爱因斯坦于1917年首先提出的,然后就被弃置。 如今人们知道,这种虚无能量(energyofnothing)是宇宙中物质/能量的主要形式, 无人了解它的起源,但它最终可能把宇宙驱人大冻结。暗能量的数量与宇宙的体积 成比例。最新数据显示,宇宙中73%的物质/能量以暗能量的形式存在。 暗物质(darkmatter) 这是指不可见物质,有重量,但不与光相互作用。暗物质通常是在星系的巨大 的辉光中找到的,它比普通物质重10倍。暗物质可以被间接测到,因为它的引力侦 星光弯曲,这与玻璃使光弯曲的情况类似。根据最新数据,暗物质构成宇宙中全都 物质/能量成分的23%。根据弦理论,暗物质可能由亚原子粒子构成,例如中性子, 它代表超弦在较高层次上的振动。 去相干(deeoherenee) 这是指波不再互为同相的情况。去相干可以用来解释薛定谔之猫悖论。根据 多世界说的解释,死猫和活猫的波函数互相去相干,因此不再互动,这样就解决了伺 以一只猫可以既死了又活着的难题。死猫的波函数和活猫的波函数同时都存在,但 由于它们已经去相干,所以不再互相作用。去相干说轻而易举地解释了猫之悖论, 而不用任何额外假说,例如“波函数坍塌”之类。 德·西特尔宇宙(deSitteruniverse) 这是对以指数扩张着的爱因斯坦方程的一种宇宙学解。其主项是一个宇宙首 数,是它造成了指数般的膨胀。据信,宇宙在最初膨胀时处于德·西特尔阶段,而柱 最近70亿年间又缓慢回落到了德·西特尔阶段,造成现在这个加速膨胀中的宇宙。 这种德·西特尔膨胀的起因现在尚不清楚。 决定论(determinism) 这是一种哲学观,认为一切都是事先确定的,包括未来。根据牛顿力学,如果戮 们能知道宇宙中所有粒子的速度和位置,那么原则上我们就可以计算出整个宇宙酌 演进方向。然而,测不准原理已经证明决定论是不正确的。 氘(deuterium) 这是重氢的核子,由质子和中子构成。外太空的氘主要是由大爆炸,而不是曲 恒星造成的,而且它的数量相对丰富,所以这就使人们可以利用它来推算大爆炸9Q 早期状态。氘的大量存在还可以用来帮助推翻稳恒态宇宙论。 维度(dimension) 这是指我们用以测量空间和时间的坐标或参数。我们所熟悉的这个宇宙有三 个空间维度(长、宽、高)和一个时间维度。在弦理论和M—理论中,我们需要用10 284 词汇最 (11)个维度来描述宇宙,其中只有4个可以在实验室中观察到。我们不能看到其他 那些维度的原因,要么是因为它们卷缩起来了,要么是因为我们的振动被局限在了 一张膜的表面。 多普勒效应(Dopplereffect) 指物体在向你接近或离你而去时,波的频率所发生的变化。如果一颗恒星向你 移近,则光的频率提高,于是一颗黄色的星看起来稍微发蓝。如果一颗恒星离你而 去,则光的频率降低,于是一颗黄色的星看起来稍微发红。光频率的这种变化也可 以通过使两点之间的空间扩张而实现,就像在扩张着的宇宙中那样。通过测量频率 的移动量,就可以计算出一颗恒星离你而去的速度。 爱因斯坦透镜和爱因斯坦环(Einsteinlensesandrings) 这是指星光穿过星系之间的空间时,由于受到引力影响而发生的光学失真。遥 远的星系团往往看起来像一个环状。爱因斯坦透镜可以用来计算多种量值,包括是 否存在暗物质,甚至拉姆达值和哈勃常数值。 爱因斯坦—波多尔斯基—罗森(EPR)试验(Einstein-Podolsky-Rosen[EPR) experiment) 这项试验本来是设计用来推翻量子理论的,但实际上却证实了宇宙是“非定域 性”的。如果一次爆炸使两个相干光子向两个相反方向飞散,且如果自旋量被保存 下来,那么一个光子的自旋就与另一个的自旋正相反。于是,测量一个自旋就可以 自动得出另一个自旋,哪怕另一个粒子远在宇宙的另一端。由于这个原因,信息的 传播速度比光快。(然而,这种方式无法用于传递有用信息,例如一则短信之类的。) 爱因斯坦—罗森桥(Einstein-Rosenbridge) 把两个黑洞解连接起来而形成的虫洞。起初是要用这种解来代表一个爱因斯 坦统一场论中的亚原子粒子,例如电子。但自那以后,它一直被用来描述靠近黑洞 中心的空间—时间。 电磁力(electromagneticforce) 这是指电与磁之力。当它们振动一致的时候,它们所产生的波可以描述紫外线 辐射、无线电、伽马射线等,这些都遵循麦克斯韦方程。电磁力是主宰宇宙的四种力 之一。 电子(electron) '严~(eventhorizon))有去无回之点,通常称为穹界(horizon)。一度曾相信它是 ParallelWorlds 电子退化压力(electrondegeneracypressure) ’ , 这是垂死恒星中的排斥力,阻止电子或中子完全坍塌。对于一颗白矮星来说, 这意味着,如果它的密度大于1.4太阳质量,则它的引力会超过这个力。此力是泡 利不相容原理造成的,该原理声称,不可能存在量子态完全相等的两个电子。如果 白矮星的引力大到足以克服这个力,那么它就会坍塌,然后爆炸。 电子伏特(electronvolt) 这是电子电压下降1伏特时所积聚的能量。相比之下,化学反应中涉及的能量 一般都以几个电子伏特计,或不到1个电子伏特,而核子反应则可涉及几亿电子伏 特。普通化学反应中的能量只有几电子伏特。核子反应所涉及的能量以数百万电 子伏特计。今天,我们的粒子加速器可以产生出带有几十亿至几万亿电子伏特能量 的粒子。 这是无序或混沌状态的度量单位。根据热力学第二定律,宇宙中熵的总量永远 增加,这意味着一切事物最终必然恶化。把它应用于宇宙,就意味着,宇宙将趋向于 一种最大熵的状态,例如,成为一团接近绝对零度的均匀的气体。要想使小范围内 的熵降低(例如在冰箱中),就要额外增加机械能。但即使对于冰箱来说,熵的总量 还是增加了(例女口,这就是为什么电冰箱的背面是热的)。有些人相信,第二定律最 终指向宇宙的死亡。 个有无穷引力的奇点,但现在证明,它是用来对它进行描述的坐标系的人为产物。 e~(exoticmatter)[的新形式的物质。,它与反物质不同,反物质有正能量。负 物质会有反引力,因此它会向上升起,而不是向下掉落。如果它存在的话,就可以用 它来驱动时间机器。然而还从来没有发现这种物质。 *”要岩君蔷差萼盖二艘乙+的恒星旋转的行星。迄今已探测到100多 颗这类行星,大约每个月发现两颗。不幸的是,它们当中的大多数都像木星一样,不 利于生命的诞生。在几十年之内,将有卫星被派往外太空,寻找像地球一样的太阳 系外行星。 286 假真空(falsevacuum) 一种能量不是最低的真空状态。大爆炸的一瞬间,假真空可能是一种完美对称 状态,随着能量状态降低,这种对称被打破。假真空状态有其内在不稳定性,因此不 可避免地要过渡到能量水平更低的真真空。假真空的概念在膨胀说中起关键作用, 根据膨胀说,宇宙起始之时处于德·西特尔膨胀状态。 费米子(fermion) 这是指具有半整数自旋的亚原子粒子,如质子、电子、中子和夸克。费米子可通 过超对称作用与玻色于达到统一。 微调(fine-tuning) 这是指把某些参数调节到难以置信的精确度。物理学家不喜欢做微调,认为它 是一种人为安排,因此努力通过运用物理原理上的解释来消除做微调的必要性,即, 要对扁平宇宙做解释,可以不作微调,而是通过膨胀说来解释;要解决大统一理论 (GUT)中的层级问题,可以不通过微调方式,而采用超对称理论来解释。 均匀度问题(flatnessproblem) 如果接受宇宙是平整的,就需要进行一项这样的微调。为使奥米伽值大致等于 1,那么在发生大爆炸的一瞬间就必然经过了微调使之达到难以置信的精准度。目 前的实验表明,宇宙是平整的,这说明,要么它在发生大爆炸时经过了精确度难以置 信的微调,要么宇宙是被在宇宙空间中摊开充胀起来的。 弗里德曼宇宙(Friedmannuniverse) 爱因斯坦方程式最普通的宇宙学解建立在一个均匀一致无差异的宇宙之上。 而弗里德曼宇宙则是一个动态解,宇宙要么经过扩张最终进入大冻结,要么经过坍 塌最终进入大坍缩,要么永远膨胀,这都取决于奥米伽值和拉姆达值。 聚变(fusion) 把质子和其他轻核子结合起来,使它们形成更高级的核子,在此过程中释放出 能量。由氢到氦的聚变过程可产生出像我们这颗太阳这种主序星的能量。大爆炸 过程中轻元奉的聚变使我们有较多的像氦那样的轻元素。 星系(galaxy) 指巨大的恒星集群,通常都有几千亿颗恒星。星系有多种,有椭圆形的、螺旋形 的(普通螺旋和棒旋)以及不规则形的。我们这一星系称为银河系。 这是爱因斯坦的引力理论。在爱因斯坦的理论中,引力不再作为一种力,而丑 被降解为一个几何学的产物,是时空的弯曲度造成了一种错觉,让人觉得好像有— 种叫做引力的吸引力量。在实验中已经证实它的准确率为99%以上,预言了黑洞酌 存在,以及宇宙在扩张中。然而这项理论被应用到黑洞中心或宇宙创立的一刹那耐 就不起作用了,无法做出有意义的预言。要解释这些现象,必须采用量子理论。 e严蔷署苫誓言芸lockszone):窄参数频带。地球和宇宙。正好”落在这样—个参娄 频带范围内,使能够构成智慧生命的化学物质得以产生。在宇宙的物理常数和地茸 的特性方面已经发现了几十个这种金风花区域。 大统一理论(GUT)(GrandUnifiedTheory[GUT)) 这是一种把弱、强及电磁相互作用(不算引力)统一起来的理论。各种大统一9 论的对称性(例如SU(5))把夸克和轻子混合在一起。根据这些理论,质子是不稳B 的,会衰变为正电子。大统一理论有内在的不稳定性(除非加进超对称性)。各种》 统一理论都没有引力概念(大统一理论中加进引力概念之后就会出现带有超位数66 辐散)。 祖父悖论(grandfatherparadox) 在有关时间旅行的故事中,一旦改变了过去,现今的一切就成为不可能,于是日 产生了这个悖论。如果你回到过去,在你出生之前就把你的父母杀死了,那么你8 本就不可能存在。要解决这个悖论,要么就是运用自身一致性原理,这样,你虽然Ⅵ 以回到过去,但你不能人为改变它;要么就应该存在平行宇宙。 不能在实验室中看到。 弓,)),'~(gravitywave[乙论中预言的一种引力的波。通过观察相互围绕旋转的脉。 星的老化过程,已经间接测量到这种波。 引力波探测器(gravitywavedetector) 一种新一代的装置,通过激光束,对引力波造成的微小紊乱现象进行测量。0 LIGO这类引力波探测器有可能不久以后发现它们。引力波探测器可用来分析呔6 炸之后万亿分之一秒内释放出的辐射。设在太空的LISA引力波探测器甚至有司Q 为弦理论或某些其他理论提供出首次实验证据。 例n-霖 霍金辐射(Hawkingradiation) 指从黑洞中缓慢蒸发出来的辐射。这种辐射以黑体辐射为形式,有特定的温 度,是由于量子粒子可以穿透围绕黑洞的引力场而造成的。 杂弦理论(heteroticstringtheory) 最具物理实际意义的弦理论。它的对称群为E(8)XE(8),大到足以容纳标准 模型的对称性。用M—理论来解释的话,可以显示杂弦其实等同于其他4种弦理论。 层级问题(hierarchyproblem) 各种大统一理论中低能量物理与普朗克长度上的物理之间产生的一种恼人的 混合,会使这些理论成为无用的理论。通过引入超对称性可以解决层级问题。 希格斯场(Higgsfield) 从假真空到真真空的过渡过程中,打破各种大统一理论的对称性的场。各种希 格斯场是大统一理论中物质的起源,也可以用它来驱动膨胀。物理学家希望LHC 最终能够找到希格斯场。 穹界(horizon) 这是指你目力所及的最远处。围绕着黑洞有一片奇异的区域,叫史瓦西半径, 是个有去无回之点。 穹界问题(horizonproblem) , 这指的是为什么不论我们朝哪个方向看,宇宙都是如此均匀这样一个谜。甚至 夜空中遥相对望的地平线两端的区域也是均匀的。这是奇怪的现象,因为在时间起 始之初,它们不可能有热接触(因为光的速度是确定的)。如果大爆炸是在一个微小 的均匀面上发生的,然后膨胀成为今天的宇宙,那么就可以解释得通了。 哈勃常数(Hubble’8constant) 这是指红移星系的速度除以它的距离。哈勃常数用于测量宇宙扩张的速率,它 的倒数与宇宙的年龄成大致相关关系。哈勃常数越低,宇宙的年龄越大。WMAP卫 星把哈勃常数定在每百万秒差距71千米/秒,或者说每百万光年21.8千米/秒,从 而结束了长达几十年的争议。(每百万秒差距相当于3.26百万光年。——译者注) 哈勃定律(Hubble’slaw) 这是说,星系离地球越远,它的移动速度就越快。这是1929年由埃德温·哈勃 - 发现的。这项观察与爱因斯坦的膨胀宇宙理论相吻合。 超空间(hyperspace) 这是指超过四个维度的空间。弦理论(M—理论)预言,应该有10(11)个超空间 维度。目前还没有实验数据表明存在这些高维度,也许因为它们太小,不能被测 量到。 、 膨胀理论(inflation) 这项理论说,宇宙在诞生之时痉历了难以置信的超阈限扩张。膨胀理论可以解 决平面、单极以及穹界问题。 红外线辐射(infraredradiation) 这是频率稍低于可见光的热辐射或电磁辐射。 这是指两种在“相”或频率方面稍有不同的波之间的混合,产生出别具特征的干 扰图像。通过对这一图像进行分析,就可以探测到两种波之间非常细微的差别。 干涉测量法(interferometry) . 这是利用光波干扰探测来自两个不同光源的光波之间的细微差别。干涉测量 法可以用来测量是否存在引力波,以及其他一般情况下很难探测到的对象。 同位素(isotope) , 这是一种质子数量相同,但中子数量不同的化学元素。同位素的化学特性相 同,但重量不同。 ’ 卡鲁扎—克莱恩理论(Kaluza-Kleintheory) 这是以五个维度表达的爱因斯坦理论。当把它降解为四个维度时,可以发现与 麦克斯韦光理论结合在一起的普通爱因斯坦理论。因此,这是光与引力之间第一种 非平凡统一。如今,卡鲁扎—克莱思理论已被纳入弦理论。 克尔黑洞(Kerrblackhole) 这是爱因斯坦方程式的一个精确解,代表一个有自旋的黑洞。黑洞会坍塌为— 个奇异环。从这个环中掉落的物体只会受到有限的弓I力,而且从原则上来讲,有可 能穿过这个环进入一个平行宇宙。克尔黑洞有无限多个平行宇宙,但是一旦你进入 其中之一就不可能再回来。迄今还不知道克尔黑洞中心的虫洞到底有多稳定。要 想做一次穿越克尔黑洞的航行,存在若干理论和实践上的困难。 290 拉姆达值(Lambda) . 这是一个宇宙常数,用以度量宇宙暗物质的数量。迄今已有的数据表明奥米伽 值十拉姆达值:1,这与膨胀说或平行宇宙说的预言相吻合。人们一度认为拉姆达 值是零,现在人们知道,它决定着宇宙的最终命运。 激光(1aser) 这是一种用来产生相干光辐射的装置。英文中激光“laser”是“受激辐射光放大 (1j吵tAmplificationthroudlStimulated Emission ofRadiation)”的缩写。从原则上来 讲,唯一能对激光光束上所承载能量形成限制的是发射激光的材料。 轻子(1epton) 这是一种弱相互作用粒子,如电子和中微子及其较高级的代,例如●L介子。物 理学家相信,所有物质都由强子和轻子(强相互作用和弱相互作用粒子)构成。 LHC·(LargeHaonCollider) 这是指大型强子对撞机,是一种粒子加速器,用以产生强大的质子束,它设在瑞 士日内瓦。该装置几年之内最终建成以后,将以自大爆炸以来未曾见过的强大能量 使粒子对撞。人们希望,2007年LHC投入使用以后将能找到希格斯粒子和超粒子。 光年(Usht-year) 光在一年时间内达到的距离,大约为5.88万亿英里(9.46万亿千米)。最近的 恒星大约位于4光年以外,银河系的直径大约为100000光年。 LIGO(LaserInterferometryGravitational-WaveObservatory) 这是英文“激光干涉引力波观察站”的缩写,位于华盛顿州和路易斯安那州,是 世界上最大的引力波探测器,2003年投入使用。 LISA(LaserInterferometrySpaceAntenna) 这是英文“激光干涉太空天线”的缩写,是一组太空卫星,共3颗,利用激光光束 测量引力波。几十年后把它发射升空后,它的灵敏度将足以确认或推翻膨胀理论, 乃至弦理论。 MACHO(MassiveCompactHoleO均ect) 这是英文“大质量致密晕轮天体”的缩写。这是些暗恒星、行星和小行星,难以 用光学望远镜探测到,可能构成暗物质中的一部分。.最新数据表明,暗物质总体来 说都不是重子性质的,也并非由大质量致密晕轮天体(MACHOs)构成的。 :membrane钮裟嚣笔黜慌款絮轧盖 惑熬詈照磁感脱 :豳薮妇滋骚声 慧憨撼惑diation)黜2.7~o聪猫 三豢搬愁熙骚缆嚣捞 荔蕴隧豁笋揣揣: 292 多重宇宙(multiverse) 许多宇宙。这一概念一度被认为带有高度的猜测性,如今被看做是理解早期: 宙的关键概念。有若干形式的多重宇宙,都密切相关。任一量子理论都有一个多; 宇宙的各种量子态。应用到宇宙上,这就意味着存在着无穷数量的平行宇宙,互; 分离。膨胀理论引入多重宇宙说,用以解释膨胀的过程是如何开始并结束的。弦: 论引人多重宇宙说,因为它提供了大量的可能的解。在M—理论中,这些宇宙实际· 以互相碰撞。还有一些人出于哲学上的需要,引人多重宇宙说,来解释人择原理。 负能量(negativeenergy) 这种能量小于零。物质有正能量,引力有负能量,这二者在许多宇宙模型中i 可以互相抵消。在量子理论中,由于有卡西米尔效应和其他一些效应,则)C许有— 种不同的负能量,可以用做一种驱动力,使虫洞稳定。负能量在创造和稳定虫洞i 程中有用。 , 中微子(neutrino) 这是一种飘忽不定的、几乎没有质量的亚原子粒子。它们对其他粒子的反应; 常弱,可以穿透若干光年的铅而不与任何东西发生相互作用。它们是从超新星中; 量释放出来的。中微子的数量大到把围绕坍缩中的恒星周围的气体加热的程度,/ 而导致超新星的爆发。 中子(neutron) 这是一种中性的亚原子粒子,与质子 中子星(neutronstar) 这是指坍塌的恒星,由致密的中子构成。它的直径通常为10-15英里(16—2 千米)。当它自转的时候,它以不规则方式释放出能量,造成脉冲星。它是超新星9 遗骸。如果中子星相当大,大约如3个太阳质量那样大,那么它就有可能坍塌为— 个黑洞。 核合成(nucleosynethesis) 从大爆炸时开始的以氢创造高等级核子的过程。这样,人们就可以获得比极司 富的各种可以在大自然中找到的元素。这是大爆炸的三个“证据’’之一。高等元勇 是在恒星中心形成的。超过铁以上的元素都是在超新星爆发中炮制成的。 Paral阎Wofids 核子(nucleus) 原子中微小的核,由质子和中子构成·,直径大约10”’厘米。核子中质子酬a 决定了围绕着核子的壳层中有多少电子,这又进而决定了原子的化学特性。 奥尔贝斯悖论(Olbers’paradox) 这个悖论提出的问题是,夜空为什么是黑色的。如果宇宙是无穷大的,刷2 均匀的,那么我们肯定会接收到无穷数量的恒星发出的光,因此天空应该是白恤 与我们观察到的实际情况不相符。大爆炸和恒星的有限寿命解释了这个悖讫女 爆炸使从宇宙深处到达我们眼睛的光线截断刀 奥米伽值(Omega) 这是测量宇宙中物质的平均密度的参数。如果拉姆达值:0,奥米伽值/j、孔 那么宇宙将永远膨胀,直到进入大冻结。如果奥米伽值大于1,那么就有足蝴0 质,把扩张过程反转过来,最后进入大坍缩。如果奥米伽值等于1,那么宇诫2 平的。 微扰理论(perturbationtheory) 物理学家利用微扰理论,通过求出无穷数量的小修正之和的方式,解决新9 论问题。弦理论中几乎所有的工作都是通过弦微扰理论完成的,但有一些最删 的问题则超出了微扰理论的能力,例如打破超对称性。于是,我们就需要有粕a 方式来解弦理论,但目前这种方式还没有以任何系统的方式真正出现。 光子(photon) 光的粒子或量子。光子是爱因斯坦首次提出的,用以解释光电效应,即,掷 射到金属上时会弹射出电子。 普朗克能量(Hanckenergy) 10019亿电子伏特。这是大爆炸的能量,此时所有的力都统一为单独一个鼽 普朗克长度(Hancklength) 10—’’厘米。这是在大爆炸时期的尺度,那时引力与其他力的强度一样。栅 尺度上,空间—时间变成“泡泡状”,真空中有微小的泡泡和虫洞出现并消失。 10的幂(powersoften) 科学家用来标示极大或极小数字的一种简便写法。例如,10“就等于1删 着n个零。1 000就是10’。同样,10”就等于10”的倒数,即,0.000…001,有n.1{ 零。同样,千分之一就是10—3或0.001。 294 词汇表 质子(proton) 这是一种有正电荷的亚原子粒子,与中子一起构成原子核。它们很稳定,但大 统一理论预言,在经过很长时期以后,它们有可能衰变。 脉冲星(pulsar) 这是旋转中的中子星。由于它不规则,所以它就像一座旋转着的灯塔,看起来 像是一颗眨眼睛的恒星。 量子涨落(quantumfluctuation) 相对牛顿或爱因斯坦经典理论的一些微小变化,是由测不准原理造成的。宇宙 本身可能就是从子虚乌有中的量子涨落(超空间)演化出来的。大爆炸中的量子涨 落造就了今天的星系团。几十年来一直阻碍形成统一场理论的量子引力问题,在于 引力理论的量子涨落具有无穷性,而这是无法解释的。迄今为止,只有弦理论能消 除这些无穷的引力量子涨落。 量子泡沫(quantumfoam) 这是指在普朗克长度的层面上,空间—时间产生的微小的像泡沫一样的扭曲。 如果我们能够窥探到普朗克长度上的时空结构,那么我们就会看到那里有许多泡泡 和虫洞,看起来像泡沫一样。 量子引力(quantumgravity) 一种遵循量子原理的引力形式。把引力量化的时候,我们会看到一个引力包, 称为引力子。把引力量化的时候,我们通常发现它的量子涨落是无穷的,从而使这 个理论变得毫无用处。目前,弦理论是唯一能够消除这些超位数的。 量子跃迁(quantumleap) 这是指物体状态发生突然变化,是经典物理学所不允许的。原子内部的电子在 轨道之间进行量子跃迁,在此过程中或释放光或吸收光。宇宙有可能是从子虚乌有 中发生了一次量子跃迁,从而产生了我们今天的宇宙。 、 量子力学(quantummechanics) 这是指1925年提出的完整的量子理论,取代了普朗克和爱因斯坦的“旧的量子 理论”。旧的量子理论汇集了各种旧的经典概念和较新的量子概念。与此不同,罩 子力学以波动方程和测不准原理为基础,代表了与经典物理学的重大决裂。实验室 中还从来没有发现不符合量子力学的现象。该理论在今天的最新版本称为量子场 论,它把狭义相对论和量子力学结合在一起。然而,要为引力建立一个完整的量子 295 Pa隋,,dWor 力学理论是超乎寻常地困难。 量子理论( ) 这是亚原子物理的理论。它是有史以来最成功的理论之一。量子理论加相对 论构成基础层面上全部物理学知识的总和。粗略而言,量子理论是建立在三项原则 之上的:(a)能量以称做量子的离散包形式存在;(b)物质是以点状粒子为基础的, 但找到它们的概率则是由波来显示的,而波则遵循薛定谔的波动方程;(c)要使波坍 塌并确定一个物体的最终状态,需要进行观测。量子理论的基本原理与广义相对论 的基本原理是倒转过来的,广义相对论有确定性,并且是建立在光滑表面上的。如 何将相对论与量子理论结合起来,是今天物理学面临的最大难题之一。 夸克(q ) 一种构成质子和中子的亚原子粒子。三个夸克构成一个质子或中子,一个夸克 和一个反夸克组成的一对构成介子。夸克本身是标准模型的组成部分。 脉冲星(q ) 这是准恒星天体。它们是在大爆炸之前不久形成的巨大星系。在它们的中心 有巨大的黑洞。我们今天看不到脉冲星,正好推翻了稳恒态理论,该理论声称,今天 的宇宙与几十亿年以前没有什么不同。 红巨星( si ) 红巨星是燃烧氦的恒星。当一个像我们这颗太阳一样的恒星耗尽了其氢燃料 以后,它就开始膨胀,形成燃烧氦的红巨星。这意味着,大约50亿年以后,当太阳变 成红巨星时,地球最终在大火中死去。 红移( ) 遥远星系在多普勒效应下发红或光频减弱,说明它们正在离我们而去。空寂的 太空在膨胀时也会发生红移,例如扩张中的宇宙。 相对论( ) ’ 这是爱因斯坦的理论,包括狭义相对论和广义相对论。前一种理论研究光以及 平的四维时空。它的根本原理是,光在所有的惯性坐标系中都保持一样。后一种理 论研究的是引力和弯曲的空间。它的根本原理是,引力参考系和加速参考系是没有 区别的。相对论和量子理论结合起来就代表全部物理学知识的总和。 薛定谔之猫悖论( ’s ) 这个悖论提出的问题是,猫是否可能同时既已死去又还活着。根据量子理论, 词汇表 装在盒子里的猫有可能同时既是死的又是活的,至少在我们对其进行观察之前是这 样,这听起来荒唐。但是根据量子力学,在我们真正进行观测之前,我们必须把猫的 波函数的所有可能状态(死的、活的、正在跑着、睡着、正在吃东西等)都考虑进去。 要解决这个悖论有两种主要办法,即,要么假定意识决定存在,要么假定存在着无穷 数量的平行宇宙。 史瓦西半径( ) 这是指事件穹界的半径,或者说是黑洞的有去无还点。对于太阳来说,史瓦西 半径大致为2英里(3.22千米)。一颗恒星一旦被压缩到其事件穹界以内,它就坍 塌成一个黑洞。‘ 单连通空间( ) 在这种空间中,任何套索都可以被持续收缩成一个点。平坦的空间是单连通 的,而面包圈或虫洞则不是。 奇点( ) 这是一种无穷引力的状态。 于黑洞中心以及宇宙诞生之时。 人量子引力理论。 广义相对论预言,在非常普通的条件下,奇点存在 在这些情况下,广义相对论不再起作用,不得不引 狭义相对论( ty) 爱因斯坦在 年提出的理论,其基础是光的速度恒定。依据这条原理,你运 动的速度越快,时间就变得越慢,质量就越增加,距离就越缩短。同时,物质和能量 由月: 这个等式关联起来。狭义相对论所产生的结果之一就是原子弹。 光谱( ) 光中的各种不同颜色或频率。通过对星光的光谱进行分析,可以确定,恒星主 要是由氢和氦构成的。 标准烛光( ) 这是指一种标准化了的光源,适用于全宇宙,供科学家用以计算天文距离。标 准烛光越暗,说明它离得越远。一旦知道标准烛光的亮度,我们就可以计算它的距 离。今天所采用的标准烛光是Ia型超新星和造父变星。 · 、 标准模型( ) · , 这是有关弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用的最成功的量子理论。它的 基础是夸克的SU(3)对称、电子和中微子的SU(2)对称和光的U“)对称。它汇集 了一大批粒子:夸克、胶子、轻于、W—玻色于和Z—玻色予以及希格斯粒子。它不能 成为万物理论的原因有:(a)它对引力只字未提;(b)它有19个必须通过手工确定的 参数;(c)它有三个完全相同的夸克和轻子代,是多余的。标准模型可以被纳入一种 大统一理论(GUT),乃至最终纳入弦理论,但目前对这两种理论还没有任何实验 证据。 稳恒态理论(steadystatetheory) 这种理论说,宇宙没有开始,它一边扩张一边不断地产生出新的物质,以此保持 同样的密度。后来由于若干原因,这项理论被否定了,例如,发现了微波背景辐射, 以及发现了类星体和星系各自不同的演化阶段。 弦理论(stringtheory) . 这种理论的基础是微小的、振动着的弦,它们的每种振动方式就对应于一种亚 原子粒子。这是唯一能把引力与量子理论结合在一起的理论,从而使它成为万物理 论的首要待选理论。它只有在10个维度中才能从数学上自圆其说。它的最新版本 是M—理论,是以11个维度定义的。 强核作用力(strongnuclearforce) ‘ 这是把核子绑缚在一起的力。这是四种基本作用力之一。物理学家采用量子 色动力学来描述强相互作用力(以符合SU(3)对称性的夸克和胶子为基础)。 超新星(supernova) 超新星是爆发中的恒星。它们的强度非常高,有时其光芒可以盖过一个星系。 有许多种超新星,其中最有趣的是Ia型超新星,它们都很相像,可以用来当做测量 星系距离的标准烛光。 Ia型超新星的形成,是由于正在老化的白矮星从其伴星处 偷取了物质,使其超越了钱德拉塞卡尔极限,因此突然坍塌,随后爆发。 超对称性(supersymmetry) 这是指可以使费米子和玻色子互换的对称性。这一对称性解决了层级问题,还 帮助消除超弦理论中任何剩余的奇异性。这种对称性意味着,标准模型中的所有粒 子都必须有伴子,称为超粒子,迄今还从未在实验室中看到过它们。超对称性原则 上可以把宇宙中所有的粒子统一到单一一种物体中。 对称性(symmetry) 物体重新组织或安排后仍然保持不变或与原来一样的特性。不论以多少个60 度旋转雪花,它都保持不变。圆圈以任何角度旋转都保持不变。对夸克模型的三个 夸克重新组织之后,夸克模型能保持不变,这就是SU(3)对称性。弦在超对称性及 298 其表面共形形变下保持不变。·对称性在物理学中起到关键作用,因为它们帮助消除 量子理论中的多种奇异。 对称破缺(symmetrybreaking) 量子理论中的对称破缺。人们认为,在大爆炸之前,宇宙是完美对称的。大爆 炸之后,宇宙冷却并老化,因此四种基本作用力以及它们的对称性出现了破缺。今 天,宇宙已经破缺得惨不忍睹,所有这些作用力都彼此分离。 热力学(thermodynamics) 关于热的物理学。有三项热力学定律:物质与能量守恒,熵永远增加,以及不可 能达到绝对零度。热力学在理解宇宙怎样死去方面起到关键作用。 隧穿(tunneling) 这是粒子穿透牛顿力学所不允许的障碍的过程。放射性阿尔法的衰变就是因 为隧穿,隧穿概念是量子理论的产物。宇宙本身可能就是由隧穿创造的。曾有猜 测,也许可以在各个宇宙之间进行隧穿。 I、Ⅱ、Ⅲ类文明(typeI,Ⅱ,Ⅲcivilizations) 由尼古拉伊·卡尔达舍夫(NikolaiKardashev)提出的一种分类方法,把外太空 的文明按照它们所产生的能量进行排位。这种分类对应于一个文明是能够掌握整 个行星、整个恒星还是整个星系的能量。目前,太空中还没有发现存在其中任何一 种的证据。我们自己的文明可能相当于一个0.7类文明。 Ia型超新星(type lasupemova) 经常被用作测距的标准烛光的超新星。这种超新星在双星体系中产生,其中, 白矮星缓慢地从伴星中抽取物质,导致它超出1.4太阳质量的钱德拉塞卡尔极限, 使之爆炸。 测不准原理(uncertaintyprinciple) 这项原理说,你不可能以无穷精确度既知道一个粒子的位置又知道它的速度。 粒子位置的不确定性乘以粒子动量的不确定性,必然大于或等于普朗克常数除以 2,r。测不准原理是量子理论中最根本的部分,它把概率概念引入宇宙。由于有了纳 米技术,物理学家可以随心所欲地对单个原子进行操作,从而可以在实验室中对测 不准原理进行测试。 · · 统一场论(unifiedfieldtheory) 这是爱因斯坦所探寻的一种理论,它可以把一切自然力统一到单一一个连贯的 299 Parallel Worlds 理论之中。目前,它的首要候选理论是弦理论或M—理论。爱因斯坦原来相信,他e 统一场论可以把相对论和量子理论吸纳到一个更高级的、不需要概率的理论中。I 而弦理论是个量子理论,因而需要用到概率。 真空(vacuum) 这是指空无一切的空间。但是根据量子理论,空无一切的空间中充斥着虚拟6 亚原子粒子,它们的寿命只延续1秒钟都不到。真空也是指一个系统的最低能量e 态。据信,宇宙是从一种假真空状态发展到今天的真真空状态的。 虚拟粒子(virtualparticles) 这是指在真空中瞬间闪现又旋即消失的粒子。它们不符合已知的守恒定律,6 由于测不准原理的作用,只持续很短一段时间。过后,·守恒定律又作为真空中的· 种平均状态继续起作用。如果真空中加入了足够的能量,虚拟粒子有时会变成真1 的粒子。从微观角度上来看,这些虚拟粒子可能包括虫洞和婴宇宙。 波函数(wavefunction) 伴随着每一个亚原子粒子的波。它是对概率波的数学描述方式,用以确定任6 粒子的位置和速度。薛定谔是第一个为电子的波函数写出方程式的人。在量子8 论中,物质是由点状粒子构成的,但波函数则给出找到这种粒子的概率。后来狄8 克(Dirac)提出了一种波动方程,它结合了狭义相对论。目前,包括弦理论在内的6 有的量子物理学都是建立在这些波的概念之上的。 弱核作用力(weaknuclearforce) 这是指核子内部的力,是它使核衰变成为可能。这种力不够强大,不能把核{ 聚在一起,因此核子会散开。弱作用力对轻子(电子和中微子)起作用,由W—玻6 子和Z—玻色子承载。 ·· 白矮星(whitedwarf) 这是一种到了寿命最后阶段的恒星,是由氧、锂及碳等低等元素构成的。它C 是在红巨星耗尽了其氦燃料并坍塌之后形成的。它们一般如地球般大小,重量不6 过1.4太阳质量(否则就会坍塌)。 WIMP(WeaklyInteractingMassiveParticle) 英文“弱相互作用重粒子”的缩写。人们猜测,宇宙中大部分的暗物质都是由I 们构成的。最有希望被确认为WIMPs的,是弦理论所预言的超粒子。 300 虫洞(wormhole) 这是指两个宇宙间的通道。数学家们称这些空间为“多连通空间”,即,在这种 空间中,不能把套索收缩成一个点。现在还不清楚,有没有可能穿过虫洞而不破坏 其稳定性或让人活着穿过它。
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地球:宇宙中最神奇的星球
热度 2 hcrm 2012-6-8 11:12
在浩瀚无垠的宇宙中,没有哪个星球能如地球一样充满生机,尽管它是那么的微小和不起眼,然而它的神奇之处便在于它的“独一无二”。 我们可以想像,有无数颗“类地星球”,仍没发现生命的奇迹,为什么?这是所谓上帝的眷顾吗?当然不是, 宇宙 大约诞生于 137.5亿年 前,而我们的 地球 已 有45.7 亿岁 了,那时还没有整个人类呢! 那么,地球是如何诞生的呢? 我们现在还不得而知,只知道它产生在 太阳系形成的6200万年之后 。这说明之前的太阳系成员中是没有地球的,地球或许来自太阳系之外,太阳系是一个拼凑起来的天体。也许在未来的某一天,随着宇宙继续膨胀,这个结构严整的天体会最终瓦解,我们的地球将面临新的抉择。 类似太阳这样的恒星,犹如一个星体捕获器,在宇宙空间寻找着目标,所有物质及物体时聚时散,共同构建了一个动态的宇宙。包括地球及太阳系等在内,都被宇宙场所控制并推动着,它们的命运与整个宇宙休戚相关。 那么,为什么独独地球如此奇特呢? 我们知道, 地球是太阳系从内到外的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和 密度 最大的 类地行星 。地球有大气层和磁场,表面的71%被水覆盖 ( 其余部分是陆地 ),有 包括人类在内上百万种生物 , 是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。 这一切说明,人类是很幸运的,因为我们生活在一个舒适而精彩的空间,唯有我们可以去探索宇宙,从而揭开它整个神秘的面纱。 我以为,全面而深入地研究地球,更有利于我们探寻地外空间,打开潘多拉魔盒的钥匙,不在别处,就在我们居住的这个星球。 假如我们有足够的智慧,首先要保护好我们的家园,要使整个人类团结起来,从地球出发,去探索和开发太阳系、银河系及至整个宇宙,成为未来宇宙世界的主人。 那么,我们的支点在哪儿呢? 大约 41.5 亿年前, 地球上出现第一个生物——细菌 时,是否会有人类还只是一个未知数。而约 996 0万年, 地球上45%生物灭绝,有胎盘的哺乳动物 开始 出现 ,这时依然没有我们的踪影。直到 700万年前 , 古猿转变为人类始祖 ,人类才蹬上地球这个舞台。而人类创造出属于自己的文明,总共不过五六千年时间——可以这么说,我们才刚刚苏醒,我们的未来充满希望! 如果我们有足够的勇气,去探索无比广阔的宇宙,我们就得开阔眼界,树立必胜信念,突破固有思维,给自己一个确凿的支撑,方会撬开真理的大门。 2012年6月8日
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[转载]八大宇宙未解之谜
热度 1 JRoy 2012-6-7 20:12
《科学》杂志盘点的八大宇宙未解之谜分别是: 1、 暗能量,构成现存宇宙的73%但从未被观察到或测量过 。暗能量的存在是“应需而生”的,它能平衡关于宇宙的数学公式,但可能永远不会被观测到; 2、 暗物质,与暗能量紧密相关,被描述为将宇宙万物粘合在一起的“胶水” 。为《科学》杂志撰写相关论文的阿德里安·丘认为,与暗能量不同,科学家们很可能有朝一日能切实观测到这种物质; 3、 重子哪里去了? 重子是一种能构成特殊物质的颗粒,但出于某些原因,当研究人员把暗能量、暗物质相加并把其它归于重子时,研究者所得的结果竟不是100%; 4、 为什么恒星会爆炸? 人们已经对有关恒星形成以及太阳系形成的许多过程有了初步认知,但科学家们承认,他们仍不能完全理解当一个恒星爆炸时其内部情况到底是怎样的,只知道爆炸后会形成超新星; 5、 是什么使宇宙再电离 ?自宇宙大爆炸后数十万年,电子被从原子上剥离,但目前尚不知这是为什么; 6、 各种能量充沛的宇宙射线的源头是什么? 尽管地球的大气层能帮助我们抵挡住大多数宇宙射线,但我们每天仍会受到这些射线的“轰击”,科学家们至今无法就这些射线的源头达成共识; 7、 为什么我们的太阳系如此独特? 我们所在的太阳系是按照逻辑逐步形成的,还是误打误撞罢了?没人真正知晓。 8、 为什么日冕那么热? 专研太阳的科学家们始终想不明白。日冕是太阳的最外层部分,但其温度之高仍超乎想象。距离我们最近的这颗恒星所拥有的这层奇怪“分层”仍旧是个谜。
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解答所谓“宇宙八大未解之谜”
热度 2 可变系时空多线矢主人 2012-6-5 18:03
解答所谓“ 宇宙八大未解之谜 ”   英国《每日邮报》 6 月 2 日 报道,美国《科学》杂志日前选出了八大宇宙未解之谜。   《科学》杂志盘点的八大宇宙未解之谜分别是:    1 、暗能量,构成现存宇宙的 73% 但从未被观察到或测量过。暗能量的存在是“应需而生”的,它能平衡关于宇宙的数学公式,但可能永远不会被观测到;    2 、暗物质,与暗能量紧密相关,被描述为将宇宙万物粘合在一起的“胶水”。为《科学》杂志撰写相关论文的阿德里安·丘认为,与暗能量不同,科学家们很可能有朝一日能切实观测到这种物质;    3 、重子哪里去了?重子是一种能构成特殊物质的颗粒,但出于某些原因,当研究人员把暗能量、暗物质相加并把其它归于重子时,研究者所得的结果竟不是 100% ;    4 、为什么恒星会爆炸?人们已经对有关恒星形成以及太阳系形成的许多过程有了初步认知,但科学家们承认,他们仍不能完全理解当一个恒星爆炸时其内部情况到底是怎样的,只知道爆炸后会形成超新星;    5 、是什么使宇宙再电离?自宇宙大爆炸后数十万年,电子被从原子上剥离,但目前尚不知这是为什么;    6 、各种能量充沛的宇宙射线的源头是什么?尽管地球的大气层能帮助我们抵挡住大多数宇宙射线,但我们每天仍会受到这些射线的“轰击”,科学家们至今无法就这些射线的源头达成共识;    7 、为什么我们的太阳系如此独特?我们所在的太阳系是按照逻辑逐步形成的,还是误打误撞罢了?没人真正知晓。    8 、为什么日冕那么热?专研太阳的科学家们始终想不明白。日冕是太阳的最外层部分,但其温度之高仍超乎想象。距离我们最近的这颗恒星所拥有的这层奇怪“分层”仍旧是个谜。 这八大未解之谜涵盖范围很广,从未被鉴定过的神秘暗物质到恒星爆炸的真相。 根据享誉世界的《科学》杂志的表述,这八大宇宙未解之谜都是由顶尖的科学家从他们所钻研的领域中归纳出来的,科学家们甚至还分别为自己所提的谜团撰写了论文进行阐述。 德国马克斯·普朗克研究院的天体物理学家希蒙·怀特表示:“部分谜题的产生是因为我们还没找到解决它们的线索。” 来自《科学》杂志的罗伯特·孔茨称:“通过天文观测,每个未解之谜都有可能最终得到解决。”   然而,另外一些科学精英认为,其中一些谜题不太可能会被解开。其中,最大的谜题就是关于暗物质,科学家们坦言,这个谜团可能永远也无法解开。 其实,这些 所谓“ 宇宙未解之谜 ”都是现有物质运动理论尚存的一些根本性的不足和错误造成的。只有解决这些根本性的问题,才可能得到正确的天文观测,并得出符合天文观测的正确结论。 与这些问题直接有关的,例如: 相对论解决了高速 ( 其 3 维空间速度与真空中光速相比,不可忽略 ) 运动粒子须由 4 维时空的“闽可夫斯基矢量”表达其位置 1- 线矢,并可由此直接导出牵引运动系间,的洛伦兹变换。以及在 通常引力作用下,产生时空弯曲的问题,特别是,对于 宇宙的广阔时空范围的问题, 时空弯曲的作用和效应就更为显著、重要。 但是,并未解决由此 必然 带来的如下重大问题: 1 . 4 维以上的矢量的各种矢算与 3 维矢量的根本差别。 例如: 3 维矢量的矢算所产生的就只是 3 维矢量和标量。而两个 4 维矢量的叉乘却是 6 维的 2- 线矢,两个 6 维的 2- 线矢的叉乘却是 15 维的 22- 线矢,…,等等。而现有理论尚无 4 维以上的矢量的各种代数和解析的演绎矢算。 2. 狭义相对论所给出的以牵引运动速度表达的洛仑兹变换,却只是适用于惯性的牵引运动,并且不能导出相应的加速度,不能与非惯性的牵引运动统一、联系。 3. 广义相对论虽然解决了通常引力产生的时空弯曲问题,却不得不采用曲线坐标表达各点的位置,而放弃使用矢量这一有力工具。 未能建立能反映时空弯曲特性的矢量运算,不能演绎矢算地处理有关问题。以致与狭义相对论形成两套不同的方法,并产生许多困难。甚至作为广 义相对论基础的场方程也不能演绎推导求得,而只能由度规张量的特性推测得到。而且,还仅限于在通常引力这唯一领域里运用。 4 . 更未能把时空位置矢的概念,全面推广到建立时空引力场和时空电磁场,以及求得各高次、线的时空力。 因而,不能得出和区分,近程和远程的力,更不能得出统一 4 种自然力的统一场论。 5 .人们从以地球为中心,到以太阳为中心,进而看到太阳系也只是银河系中的一个小点子,再进而观察到更为广大的大量星系,应足以相信我国古代哲学家就认识到的:我们的宇宙是无边无际、无始无终。然而,现代的所谓宇宙学家却要以目前观测到的最远点来断定:宇宙诞生于 137 亿年前的一次“大爆炸”。 6 . 所谓“哈勃定理”的观测结果,实际上,只能是在一定范围内,星体发光频率的红移量是与观测的距离成正比的。 但是,星体发光频率的红移量与星体运动速度成正比的通常“都普勒公式”,却只适用于惯性的星体运动。 因而,星体运动的 速度与 距离成正比的结论,就只能适用于惯性的星体运动。 但是宇宙中各星体并非都彼此惯性运动,因而,所谓宇宙大爆炸的基本根据就不能成立。 7 .早已发现宇宙中,还有各种恒星、超新星、黑洞等存在、演变和发展,应该能了解:万物普遍演变、发展的宇宙运动规律。 然而,现代的所谓宇宙学家却要凭 仅适用于惯性牵引运动的光频红移与发。光体速度成正比的公式来分析得到各星体错误的红移规律,并牵强附会地把偶然发现的低温 ( 等效温度 ~2.73K) “背景辐射”当成所谓“宇宙年龄约为 10 万年时,由光子退耦而产生的”,就作为所谓“大爆炸宇宙论”的重要依据。事实上,它很可能是宇宙间(包括太阳系)广泛存在着大量的“黑洞”中,在一定条件下产生的强辐射光子,虽经引力的作用而能量衰减后,仍以一定的很低频率逃出其“事界”之外,而能被观测到的辐射。 8 . 1933 年,茨维克 (Zwicky) 由星系团内各星系的弥散速度按“维里平衡条件”,即:质量粒子的运动速度和空间分布应满足其间引力作用平衡的关系,而推断其总质量比其成员星系质量的总和大 10-100 倍。 在此前、后 200 多年,人们虽已可探测到各种不可见物质(例如:不发射或反射可见光和各种电磁辐射的物质,视界内光子不能逃离的黑洞,等等)的存在,却都没能解决这一如此大量的质量缺失。因而,天文学界目前的流行理论就认为:宇宙中存在一种不明性质的物质粒子,所谓“暗物质”,它们本身不发出任何辐射,而对于光和各种电磁辐射的折射和反射也都非常微弱,而不能被直接探测到,却可能大量存在。能见的普通物质如恒星、行星等等,所占质量只是宇宙中很小一部分。暗物质才是宇宙物质的“主宰”。 9 . 在任意 ( 包括有时空弯曲特性的非惯性 ) 参考系观测光子频率的变率是由光子位置和速度各分量“模长”的复杂函数表达。而通常 Doppler 公式只是其在惯性的牵引运动系,仅当其 3 维空间运动速度与真空中光速之比 1, 且仅取其 1- 级近似时的简化特例,才简化为:两系牵引运动速率的线性函数的通常 Doppler 公式。而仅按通常 Doppler 公式由观测光子频率的变率确定各星体的相对运动速度。就显然是错误的。 10 . 1998 年有两组天文学家报告说,几十颗显得异常昏暗的 Ia 型超新星,由其辐射光的红移,按通常“都卜勒公式”分析,而得出宇宙( 70 亿年前)在加速膨胀,进而把它作为“暗能量”以及它正在猛烈拉开宇宙的证据。而设想有所谓“反引力”的“暗能量”充满宇宙各处。因而,它正是按通常 Doppler 公式由观测光子频率的变率确定各星体的相对运动速度所得出的错误结果。 11 . 对黑洞周围星体运动状态,应能分析其中心的引力和质量,而发现了大量极大质量的黑洞。但是,按 通常 Doppler 公式,由观测光子频率的变率所确定各星体相对运动 状态 的 错误结果,就不能正确求得其中心黑洞质量,而仍不能完全弥补所谓宇宙“质量缺失”。而按 任意 ( 包括有时空弯曲特性的非惯性 ) 参考系得到的相应公式和光子频率变率观测、分析的结果,就应能解决与此有关的各问题。 12 .各 基本粒子 的转化和演变 是决定于 近程作用力。现有理论,没能掌握近程作用的强力和弱力的运动规律,当然就不能了解“宇宙射线的源头”、“为什么恒星会爆炸?”和“为什么日冕那么热?”。 只要掌握了近程作用的强力和弱力的运动规律,这些问题就应迎刃而解。
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八大宇宙未解之谜
热度 2 tarimriver 2012-6-5 17:56
 美国《科学》杂志盘点的八大宇宙未解之谜分别是:    1 、暗能量,宇宙能量的 73% 是以暗能量的形式存在的,但从未被观察到或测量过。暗能量的存在是 “ 应需而生 ” 的,它能平衡关于宇宙的数学公式,但可能永远不会被观测到;    2 、暗物质,与暗能量紧密相关,被描述为将宇宙万物粘合在一起的 “ 胶水 ” 。为《科学》杂志撰写相关论文的阿德里安 · 丘认为,与暗能量不同,科学家们很可能有朝一日能切实观测到这种物质;    3 、重子哪里去了?重子是一种能构成特殊物质的颗粒,但出于某些原因,当研究人员把暗能量、暗物质相加并把其它归于重子时,研究者所得的结果竟不是 100% ;    4 、为什么恒星会爆炸?人们已经对有关恒星形成以及太阳系形成的许多过程有了初步认知,但科学家们承认,他们仍不能完全理解当一个恒星爆炸时其内部情况到底是怎样的,只知道爆炸后会形成超新星;    5 、是什么使宇宙再电离?自宇宙大爆炸后数十万年,电子被从原子上剥离,但目前尚不知这是为什么;    6 、各种能量充沛的宇宙射线的源头是什么?尽管地球的大气层能帮助我们抵挡住大多数宇宙射线,但我们每天仍会受到这些射线的 “ 轰击 ” ,科学家们至今无法就这些射线的源头达成共识;    7 、为什么我们的太阳系如此独特?我们所在的太阳系是按照逻辑逐步形成的,还是误打误撞罢了?没人真正知晓。    8 、为什么日冕那么热?专研太阳的科学家们始终想不明白。日冕是太阳的最外层部分,但其温度之高仍超乎想象。距离我们最近的这颗恒星所拥有的这层奇怪 “ 分层 ” 仍旧是个谜。
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[转载]《科学》杂志评出八大宇宙未解之谜
liyibo666 2012-6-4 20:00
《科学》杂志评出八大宇宙未解之谜 大多数科学家认为,约有四分之三的宇宙正在以暗物质和暗能量的形式消失,而这两者目前都没被直接观察到。上图是基于猜测而绘制出的暗物质3D影像。 据英国《每日邮报》6月2日报道,美国《科学》杂志日前选出了 八大宇宙未解之谜 ,科学家们承认,其中一些“可能永远也无法找到答案”。 这八大未解之谜涵盖范围很广,从未被鉴定过的神秘暗物质到恒星爆炸的真相。根据享誉世界的《科学》杂志的表述,这八大宇宙未解之谜都是由顶尖的科学家从他们所钻研的领域中归纳出来的,科学家们甚至还分别为自己所提的谜团撰写了论文进行阐述。 德国马克斯·普朗克研究院的天体物理学家希蒙·怀特表示:“部分谜题的产生是因为我们还没找到解决它们的线索。”来自《科学》杂志的罗伯特·孔茨称:“通过天文观测,每个未解之谜都有可能最终得到解决。” 然而,另外一些科学精英认为,其中一些谜题不太可能会被解开。其中,最大的谜题就是关于暗物质,科学家们坦言,这个谜团可能永远也无法解开。 《科学》杂志盘点的八大宇宙未解之谜分别是: 1、暗能量,构成现存宇宙的73%但从未被观察到或测量过。暗能量的存在是“应需而生”的,它能平衡关于宇宙的数学公式,但可能永远不会被观测到; 2、暗物质,与暗能量紧密相关,被描述为将宇宙万物粘合在一起的“胶水”。为《科学》杂志撰写相关论文的阿德里安·丘认为,与暗能量不同,科学家们很可能有朝一日能切实观测到这种物质; 3、重子哪里去了?重子是一种能构成特殊物质的颗粒,但出于某些原因,当研究人员把暗能量、暗物质相加并把其它归于重子时,研究者所得的结果竟不是100%; 4、为什么恒星会爆炸?人们已经对有关恒星形成以及太阳系形成的许多过程有了初步认知,但科学家们承认,他们仍不能完全理解当一个恒星爆炸时其内部情况到底是怎样的,只知道爆炸后会形成超新星; 5、是什么使宇宙再电离?自宇宙大爆炸后数十万年,电子被从原子上剥离,但目前尚不知这是为什么; 6、各种能量充沛的宇宙射线的源头是什么?尽管地球的大气层能帮助我们抵挡住大多数宇宙射线,但我们每天仍会受到这些射线的“轰击”,科学家们至今无法就这些射线的源头达成共识; 7、为什么我们的太阳系如此独特?我们所在的太阳系是按照逻辑逐步形成的,还是误打误撞罢了?没人真正知晓。 8、为什么日冕那么热?专研太阳的科学家们始终想不明白。日冕是太阳的最外层部分,但其温度之高仍超乎想象。距离我们最近的这颗恒星所拥有的这层奇怪“分层”仍旧是个谜。
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[转载]宇宙线——打开宇宙之门的金钥匙
crossludo 2012-5-18 03:19
宇宙线——打开宇宙之门的金钥匙 专题导言   宇宙线是一种来自宇宙的高能粒子流,是联系宇观、微观世界和日地环境变化的天然的宝贵科学资源。   自1912年奥地利物理学家赫斯(Hess)乘坐热气球发现宇宙线以来,宇宙线研究已取得了很大成就,而我国创建的羊八井国际宇宙线观测站已成为世界一流宇宙线观测窗口。   时值第32次国际宇宙线学术大会之际,一场纪念宇宙线发现者HESS举办的公众报告,为国内的科学爱好者讲述宇宙线和高山观测,解开宇宙线的神秘面纱。 宇宙线究竟是什么?它来自哪里?   宇宙线是什么?   宇宙线是一种来自宇宙的高能粒子流,既是可以轰开原子核坚固堡垒的微观“炮弹”,又携带着宇宙起源、天体演化、空间环境和太阳活动等宇观信息,是一种不请自来、普天同降的宝贵科学资源。自1912年Hess乘热气球发现宇宙射线以来,研究宇宙线本身和萃取其携带的信息的努力就从未中断过。   在宇宙线被发现后的前40年科研活动中,人们主要是把宇宙线当作神秘、未知的微观大千世界世界的一大宝藏来挖掘,当作可轰开原子核坚固堡垒的高能炮弹来利用。但,一个最最基本的问题总是萦绕在人们头脑中,挥之不去:    它来自哪里?(起源)   寂静空旷的宇宙深处,时时刻刻都有人们看不见的宇宙线亦即高能粒子飞行,这是由于天体演化过程中不断地产生粒子流,这些粒子流有些来自超新星爆发,有些来自黑洞喷流,有些源自太阳爆发事件;它们一旦进入地球大气层即是敲碎原子核的利器。在其与大气层的原子核相碰撞的过程中,产生大量的高能次级粒子,继而引发连锁式的核反应、电磁级联和弱衰变,在大气中产生大量的新粒子驰向地面;其中的大多数被土壤吸收,还有的譬如μ子和中微子则可钻入地球深处,后者甚至穿透地球继续前行。   宇宙线的起源和传播是高能 天体 物理学中一个重要的问题。宇宙线是各种 天体演化 过程的产物,特别是各种高能天体物理过程的产物,携带着这些过程的丰富信息。   在本次纪念世界著名物理学家赫斯的公众讲座中,中国科学院高能物理所的谭有恒研究员告诉我们,宇宙线包括以质子为主的各类元素的原子核,以及大约只有原子核总数的1%左右的少量高能电子。其中约87%质子,12%α粒子(氦核子),其余大部分是原子核、电子、γ射线和超高能微中子也构成一小部分宇宙射线。宇宙线粒子的动能跨越十四个数量级,不同的能量反映了不同的起源。太阳宇宙线的能量最低,大约以10GeV作为起点,从100GeV到10 17 eV的宇宙线主要起源于银河系内,而能量高于10 17 eV的宇宙线,主要来自于银河系外的广垠宇宙。而地球表面的宇宙线流量大约随着能量的反平方而降。大量不同的粒子能量反映着多样性的源头。现在人们测到的宇宙线最高能量达10的20次方电子伏特。 (宇宙线具有跨十几个数量级的连续能谱。最高能粒子的能量近北京电子对撞机的百亿倍) 初级宇宙线的成分     在低能(*GeV级):     质子~87%     氦核~12%     其它重核~1%(其中Li、Be、B组和Fe组超丰)     及少量电子、珈玛、反粒子   在超高能(100TeV):只有EAS间接测量,质子为主与铁等重核为主已的争论仍未结束。这是因为EAS实验结果的解释长期因作用模型与初级成分假定的相互纠缠而有二义性。随着LHC的进入超高能区,此老大难题的最终解决自会有期。    它来自哪里?   今天,人类仍然不能准确说出宇宙射线是由什么地方产生的,但科学家们普遍认为宇宙线主要是恒星生命末端灾变的产物(如超新星爆发及其遗迹星云和脉冲星;大质量黑洞及以它为中心的活动星系核等);它们无偿地为地球带来了日地空间环境的宝贵信息。科学家希望接收这些射线来观测和研究它们的起源和宇观环境中的微观变幻。   超新星爆发是银河系内最猛烈的高能现象。银河系超新星爆发的平均能量输出可以满足维持 银河宇宙线 能量密度的 需要 。 蟹状星云 等超新星遗迹强烈发射高度偏振的非热射电辐射,它们应当是高能电子在磁场中的同步辐射。超新星遗迹中存在着大量的高能电子,应当是宇宙线高能电子的发源地。人们普遍设想超新星爆发及其遗迹也应当发射高能原子核,成为宇宙射线的主要来源。 所谓宇宙射线,指的是来自于宇宙深处的高能粒子流,携带着宇宙起源、天体演化、太阳活动及地球的空间环境等科学信息,是一种宝贵的科学资源。1912年,德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中,发现电离室内的电流随海拔升高而变大,从而认定这是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,于是有人为之取名为“宇宙射线”。    宇宙射线的发现   奥地利物理学家赫斯(VictorFranzHess,1883-1964)(右图)是一位气球飞行的业余爱好者。他设计了一套装置,将密闭的电离室吊在气球下。他乘坐气球,将高压电离室带到高空,静电计的指示经过温度补偿直接进行记录。他一共制作了十只侦察气球,每只都装载有2~3台能同时工作的电离室。 1911年,第一只气球升至1070米高,辐射与海平面差不多。1912年,他乘坐的气球升空达5350米。他发现离开地面700米时,电离度有些下降(地面放射性造成的背景减少所致),800米以上似乎略有增加,而后随着气球的上升,电离持续增加。在1400米~2500米之间显然超过海平面的值。在海拔5000米的高空,辐射强度竟为地面的9倍。由于白天和夜间测量结果相同,因此赫斯断定这种射线不是来源于太阳的照射,而是宇宙空间。   赫斯认为应该提出一种新的假说:“这种迄今为止尚不为人知的东西主要在高空发现……它可能是来自太空的穿透辐射。”1912年赫斯在《物理学杂志》发表题为“在7个自由气球飞行中的贯穿辐射”的论文。   赫斯的发现引起了人们的极大兴趣,从那时开始,科学界对宇宙射线的各种效应和起源问题进行了广泛的研究。最初,这种辐射被称为“赫斯辐射”,后来被正式命名为“宇宙射线”。当时,许多物理学家怀疑赫斯的测量,并认为这种大气电离作用不是来自太空,而是起因于地球物理现象,例如组成地壳的某种物质发出的放射性。现在认为,宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流的总称。 1914年,德国物理学家柯尔霍斯特(WernerKolhorster,1887-1946)将气球升至9300米,游离电流竟比海平面大50倍,确证了赫斯的判断。    纪念赫斯宇宙线发现百年的意义   1912年奥地利科学家赫斯的一次完美气球飞行实验,结束了人们关于空气电离之地面(天然放射性)起源和非地面起源之争论,使人类得知了(业已充斥宇宙百亿年)宇宙射线的存在,人类从此获得了一个新奇的科学宝藏,和一种远强于卢瑟福用以发现原子核的天然放射性粒子炮弹,可以去轰开原子核这个坚固的堡垒去观察基本粒子的大千世界。   此后,自上世纪三十年代起的20多年间,人们使用威尔逊云雾室、电子灵敏核乳胶和GM计数管,连续发现了正电子、μ子、π介子、K介子及Λ、Σ超子等基本粒子,开创了粒子物理学,促进了能产生π和核子的高能加速器的应用(1955)和发展,从而打下了现代天文学和宇宙学的基础(粒子物理成了大爆炸后宇宙及天体演化、元素合成、以恒星内核子锅炉精确推演恒星进化生死的全过程)。所以,宇宙线的发现是人类科学史上的一大里程碑,把人们的视界扩到了粒子层次的微观世界,并把无限小的微观世界与无限大的宇观世界自然地连结了起来。   接着陆续发现的宇宙线的东西效应、纬度效应、太阳调制、太阳高能粒子事件(SEP)等又把宇宙线与地磁场、大气层、太阳活动、日地空间环境联系了起来,使人们从生存和发展的角度具体感受到了宇宙线的存在。宇宙线是个直接联系于最大的宇宙、最小的粒子、最远的过去、最近的此刻、‘咳咳嗽地球就会感冒的’太阳,为地球生命防卫太阳风暴和宇宙线袭击的地球磁场和大气层的‘多面神’。他是我们无法摆脱的、时刻与我们身体亲密接触的‘朋友’,宇宙派遣来的‘天使’,取之不尽的科学‘宝藏’。面对这样的角色,纪念人类与它的百年相识,自然是意义非凡的了。    宇宙线探测方式   直接探测法——10 14 eV以下的宇宙射线,通量足够大,可用面积约在平方公尺左右的粒子探测器,直接探测原始宇宙射线。由于宇宙线与地球大气相互作用,直接地测量宇宙线便需在大气层外或大气层顶部进行,卫星、空间站和高空气球是常用的工具。直接探测能够比较准确地得到宇宙线信息,包括成分、能谱等;然而送上天的设备不能太大,这便局限了人类的直接探测能力。   间接探测法——10 14 eV以上的宇宙射线,由于通量小,必须使用间接测量,分析原始宇宙射线与大气的作用来反推原始宇宙射线的性质。宇宙线和大气发生相互作用产生次级粒子,次级粒子进一步产生三级粒子,并如此发展下去,科学家称之为广延大气簇射。广延大气簇射由法国物理学家奥格尔于1938年发现。西藏羊八井宇宙线观测站,即是利用广延大气簇射探测宇宙线。   大气簇射的荷电成份主要以轻子(电子、缪子)居多,重子最少。探测大气簇射有三种方式:地面(及地下)阵列、大气切伦可夫望远镜、大气荧光望远镜(左图)。 地面(及地下)阵列通常需要多个带电粒子探测器组成,分布于广大的区域,次级粒子才能有充足的取样,可全天候、全日制操作。切伦可夫望远镜可探测由簇射次级粒子产生的切伦可夫光,熒光望远镜可探测簇射带电粒子游离氮气产生的熒光,这两种望远镜只能在晴朗无月的夜间操作且需避开城市光源,平均操作时间只有10%。 我国的宇宙线研究   从人类历史上对宇宙线的探索,我们已经知道,各国科学家对宇宙线探索的历史。那么我国对宇宙线的探索起源于何时?中国的宇宙线研究始于1951年,是建国初期最早建立起来的物理学研究课题之一,至今已有50多年的历史:   (1)以云雾室为代表的宇宙线奇异粒子及超高能相互作用研究,在50年代找到大量的奇异粒子。1972年云南站捕捉到的一个可能的重质量粒子。   (2)以利用我国西藏的独特地理优势建设的甘巴拉山高山乳胶室和羊八井广延空气簇射阵列(中日合作)等地面类实验装置为代表的宇宙线物理研究,建立了我国研究基地,其中的一项工作(宇宙线各项异性)取得的重要成果曾发表在美国《科学》杂志2006年314卷上。评为中科院2006年度十大创新成果之一。 中意合作的羊八井-ARGO实验的建成和中日合作羊八井空气簇射阵列的继续和扩建,亦将为我国的宇宙线物理研究写下新的篇章。    高能所宇宙线研究早期代表性成果:   1、1954年在海拔3200米云南落雪山建成宇宙线实验室。首先用一台赵忠尧和王淦昌先生从美国带回来的50cmx50cmx25cm多板云室和一台自制的安放在7000高斯磁场中的30cmx30cmx8cm云室,进行电子簇射,奇异粒子和100GeV以上能区核作用研究。下图左为云海之上的高山实验室,中为多板室得到的电磁簇射,右为磁云室得到的奇异粒子(K介子)。   2、1956年我国决定参加1957年国际地球物理年的科学观测。在肖健先生领导下研制μ子望远镜和中子堆1957年7月1日前安装在北京白家疃和云南落雪山两个站上,进行宇宙线强度的长期观测。   1958年国家准备发射卫星,肖健先生领导一个小组研制卫星上的宇宙线探测器。   3、1958年建造大云室组,1965年调试基本完成,1971年开始研究工作。得到一个质量大于12GeV可能的重粒子事例。   (上图为事例照片,其中左边为全景,通过测量各条径迹在磁场中的偏转测它的动量;右边之照中心区域,可通过数个2条径迹的水珠数测它的电离。)   对事例中三条径迹的测量分析表明,左边一条为6.6GeV的,其余两条径迹动量都高过最大可测动(48GeV),而右边一条电离低,仅约为左径迹的三分之二,从而可判断它的速度,结合其动量值就能计算出它的质量大于12GeV,它还有千分之2的几率是质子,是一个可能的重粒子事例。 用大云室还作了测量宇宙线中的反质子流强,在水平方向寻找重粒子等研究工作。还用大磁场构成磁谱仪测量高山μ子动量谱。 经历科技创新的大好形势,近年来高能所的宇宙线研究正步入一个新阶段,以空间X射线调制望远镜为代表的空间高能天文专用卫星即将立项,必将为我国空间高能天文观测和黑洞物理带来丰硕成果。中意合作的羊八井-ARGO实验的建成和中日合作羊八井空气簇射阵列的继续和扩建,亦将为我国的宇宙线物理研究写下新的篇章。 探索宇宙线之源   宇宙射线的研究已逐渐成为了天体物理学研究的一个重要领域,许多科学家都试图解开宇宙射线之谜。可是一直到现在,人们还没有通过实验找到具体的宇宙线的源。一般的认为,宇宙射线的产生可能与超新星爆发有关。对此,科学家认为,在理论上,宇宙线主要是恒星生命末端灾变的产物(如超新星爆发及其遗迹星云和脉冲星;大质量黑洞及以它为中心的活动星系核等),但真正实验找到的迄今还只有壮年的太阳。不过,太阳只能在其耀斑爆发和日冕物质抛射驱动的激波里才能加速粒子到MeV以上的高能,是个很弱且间歇式的低能宇宙线源;而它强大的太阳风倒是个阻止低能银河宇宙线进入太阳系领地的宇宙线强度的“调制器”。   不管最终的定论将会如何,科学家们总是把极大的热情投入到宇宙射线的研究中去。关于为什么要研究宇宙射线,罗杰·柯莱在其著作《宇宙飞弹》作出了精辟的阐释:“宇宙射线的研究已变成 天体物理学 的重要领域。尽管宇宙射线的起源至今未能确定,人们已普遍认为对宇宙射线的研究能获得宇宙绝大部分奇特环境中有关过程的大量信息: 射电星系 、类星体以及围绕中子星和 黑洞 由流入物质形成的沸腾转动的吸积盘的知识。我们对这些天体物理学客体的理解还很粗浅,当今宇宙射线研究的主要推动力是渴望了解 大自然 为什么在这些天体上能产生如此超常能量的粒子。”    它还是个“多面神”   宇宙线主要由质子和各种元素的裸核组成。其能量跨11个数量级,其中最高能的粒子能量达北京对撞机的百亿倍。我们相信这些宇宙高能粒子加速器是大质量恒星生命末端的“灾变”的产物,但要待找到一批源于π0衰变的γ源,即质子源,才能得以证实。为此,我们期待含大型μ子探测器、有很高的P/γ分辨力的EAS阵列的建成和在100TeV能区的搜寻结果。宇宙线还是个“多面神”,我们还期待它能帮我们揭开宇宙早期、宇宙远方、地球空间天气、反物质、暗物质及微观世界中的层层神秘面纱。 图要见PPT后重新制作。 宇宙线研究的将来课题:   找出源于质子的γ源天体,即宇宙线源进行长期跟踪研究,并配合“膝”等谱结构研究,切实破解宇宙线起源之谜。   与LHC配合,研究超高能粒子相互作用(宇宙线侧重在极端朝前区和新粒子新现象上互补),解开成分/模型纠缠。   寻找中微子震荡的证据。发展中微子天文。   寻找宇宙反物质,探究重子数是否对称等疑惑,回答坊间关于是否宇宙远方存在个纯由反物质组成的世界的问题。   寻找暗物质最可能的候选者(Neutralino)及其存在区域。   空间天气监测的常态化、多学科化、空地一体和网络化。对可能造成空间和地面灾害的太阳粒子事件实现预警的理想成真。   宇宙线是地球和人类无法摆脱的客观环境,要了解它以趋其利避其害,把它当作太阳活动和地球环境变化的晴雨表,了解宇观和微观世界的探针而善加利用。地球的磁场和大气层是保护我们免受宇宙线伤害的安全屏障,是成就地球这个宇宙中的绿洲孤岛的基本前提,我们要倍加爱惜。 (以上内容是由中国科学院高能物理研究所谭有恒研究员,在纪念世界著名物理学家赫斯的公众报告中供稿) 天宫一号—— 空间应用系统揭秘 蛋白质『后基因组时代的科学宠儿』 中科院专家解读“神舟八号”中德合作实验项目
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[转载]亿年前宇宙尘埃__太阳系微粒起源
crossludo 2012-5-17 10:00
日发现亿年前宇宙尘埃 有助揭太阳系微粒起源 科学家发现约2.4亿年前的地层中发现了与浮游动物化石混杂在一起的宇宙尘埃,这一发现将有助于研究太阳系微粒子的分布与起源。   日本一个研究小组日前宣布,他们在九州大分县东部网代岛约2.4亿年前的地层中发现了与浮游动物化石混杂在一起的宇宙尘埃,这一发现将有助于研究太阳系微粒子的分布与起源。   宇宙尘埃被认为源自彗星或小行星,多数都与太阳系一样古老。虽然每年约有3万吨宇宙尘埃降落到地球上,但是90%都在通过大气层的时候燃烧殆尽。即使能够到达地表,也很难保留下来。   网代岛是海洋浮游生物大量堆积的燧石由海底地壳隆起而形成的一个岩石岛屿,由于该岛燧石在海底形成,堆积速度缓慢,研究人员推测其含有宇宙尘埃的密度较高。日本鹿儿岛大学和东北大学联合研究小组适度粉碎化石,利用磁力甄别等方法,从这些有约2.4亿年历史的浮游生物化石中回收到260个直径0.2毫米以下的宇宙尘埃。经过精确的化学分析确认它们是由与陨石相近的物质形成,属于地球外来物质。   研究小组负责人、鹿儿岛大学助教尾上哲治说,如果能够用同样方法从世界各地搜集到更多太古时代降落到地球上的宇宙尘埃,将有助于弄清太阳系里微粒子的演变过程。
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[转载]心之力----毛泽东(全文)
hdmutong 2012-5-13 00:48
http://www.tudou.com/v/4mueypRDYKU/resourceId=0_04_02_99/v.swf 心之力 ——毛泽东 宇宙即我心,我心即宇宙。细微至发梢,宏大至天地。世界、宇宙乃至万物皆为思维心力所驱使。   博古观今,尤知人类之所以为世间万物之灵长,实为天地间心力最致力于进化者也。   夫中华悠悠古国,人文始祖,之所以为万国文明正义道德之始创立者,实为尘世诸国中最致力于人类与天地万物精神相互养塑者也。盖神州中华,之所以为地球优雅文明之发祥渊源,实为诸人种之最致力于人与社会、天地间公德良知依存共和之道者也。古中华历代先贤道法自然,文武兼备,运筹天下,何等之挥洒自如,何等之英杰伟伦。   然天妒神州,外侵内乱,泱泱华夏,愚昧业生,国人于邪魔强盗阴险心力渗透、攻击治下,神圣使命渐渐失忆,煌煌中华民众却败于众生甘愿自卑、沉沦、散弱之积弊。五千年中央神州屹立环宇,慈润天道,德化昆仑,逐忘除魔灭盗之大道使命。待魔鬼而好生,如东郭之饲狼,渐失土于广袤,魔盗全球侵杀,血罪滔天,贪婪残暴,伪善阴险,愚克己隐忍,憨良感化,以善招恶,如鱼肉怂恿魔盗之刀俎。   纵览千百年世界万国者,以其心行观其本性,如恶魔强盗者唯有西方诸国,其嗜血之恶贯满盈如非魔盗则绝无他国可称之为魔盗 流氓,如神侠义士者惟有神州中华,其中庸之尊道重德如非神侠,则绝无他国可称之为神侠圣贤。神侠圣贤乃悟创农耕生产经济之始祖,勤劳耕作,取舍有度,好生求德,修身养性,良善处世,信仰天人合一之大道。魔盗流氓乃阴险伪善劫掠杀戮之恶徒,不悟耕种,贪婪猖獗,残暴凶险,横征暴敛,敷衍游牧,笃信寄生剥削之妖道。神侠与魔盗自开天辟地即为死敌,神侠生养而魔盗毁灭,势同水火,形同白昼与黑夜,此乃宇宙间光明与黑暗之决断,生存与死亡之厮杀,智者断不可轻信两者之平安以待。   忠奸分善恶,史实辩正邪,生杀断神魔。神魔与正邪自古由来,角力争斗,幻化人间光明与黑暗之搏杀。惟天道昭然,邪终不可胜正。故神侠稍有振作,即可灭魔除盗,切不可胆怯生畏,更不可投贼!神魔厮杀非生即死,永难消泯。故神侠终为魔盗死敌,若昏然求和必招自戕。魔盗皆以忘我为本恶,神侠当以灭魔为本义,世代相传,不可懈怠。   国弱君愚则国破,外侵内斗,有德者心力与物力难济,空有济世情怀。无德者无耻与无畏沆瀣,实为欺世盗贼。丑恶者霸拥民众赋权,神器私用,愚钝者尽情尸位素餐,祸国殃民。贪腐官僚国贼举家富贵,万众民脂民膏皆被劫掠。   民心民生衰,则国力日衰,国力衰则国家民族之心力亦衰!内可诱发天灾兵祸,朝代更迭,官僚、商贾、农工、学者皆难免沉沦,岂有完卵?外可唆引强盗侵犯,奴役掠夺,国贼、汉奸、军民、学生均家破人亡,终无善果。迁居蛮夷国度者,神州子民多寄人篱下,世代受辱,命利不保。   数十年来,神州大地屡受残暴侵杀,国库民资尽被阴险抢劫。甲午海战、八国联军、廿一条……不平等诸般卖国条约卑下怯弱,引狼入室,资敌来犯,实为召唤、鼓励蛮夷强盗分食神州华夏之举,此昏君国贼祸民之罪。   与蛮夷通商者使洋货泛滥,居高居奇,国人尽被盘剥。泱泱中华竟无力生产民众生活诸品,更无些许官僚执权以为民众之艰辛解忧。世界诸魔盗在中国如入空境,颇有斩获,无不为惊叹神州可欺。故恶敌觊觎长存、亡我之心不死,只有寻机死战拒敌,方可换得暂时太平。炎炎烈战未开,巍巍国耻未雪,则蛮夷、豺狼、凶魔如食甘饴,纷沓而至。   洋奴横行、汉奸猖獗,国民皆因腐败汉奸、官僚、军阀、买办家族合力卖国而所欠洋人无尽之亡国债务而自危。国体破败,军阀割据,混战连年,国债深陷,物价飞涨,食宿艰难,灾厄连连,何日可止?今满清鞑虏虽败,可恨国家、政治、经济均被愚昧独夫、洋奴把持,国民心力沉疴羸弱,蛮夷恶敌肆意摧残,恍惚间,惊见万民为奴,国资殆尽。   若欲救民治国,兴中华英武,虽百废待兴,可铸奇造伟,成我辈绝伦。救国救民计,惟有自强国民心力之道乃首要纲领,然民众思维心力变新、强悍者是为首要之捷径!心力变新、强悍者首应破除封建、官僚愚昧邪道,惩治卖国、汉奸、洋买办之洋奴愚众,明戒其不义浮财罚入公帑,暗布其家族子女皆无善终,方可尽教化威慑之道。   举世兴原创睿智,立国显始做宏略,国家民族之新生心力志向,必缔造世界仁德勇武文明之新学,新学为思想理论之基石、栋梁,新学不兴,御敌难成,则洋奴必兴亡国。西方学教均显邪佞,如若任其纵横世间,则人文尽毁。如神州中华新学宏论集古今大成之时,必为人类之新邦。中华古国之敌皆为西方邪恶之魔盗与汉奸,与倭寇同仇,此仇无解,倍当警惕,方可自救而救人,万勿混淆。   今力主洋务之事应借鉴“师夷之长以制夷”之道,尽知“非我族类其心必异,非我族者其性必恶”之祖训。与洋盗交往,睚眦必报,以霹雳睿智显纵横捭阖,击杀敌酋,方可博取中华国邦民众之自强尊严与资赟。细观西方魔盗侵杀之秘,以掠夺财富之技巧攫取全球侵杀之辎重,以伪善之攻心宗教幻化万国奴役之中枢。故无数肖小愚昧弱国之政客尽被蛊惑麻痹,以自卑万漏国体媚洋为奴,贱卖民脂国魂。   研魔盗纵民强国之道,均为结党外扩之策。我泱泱中华,不可效仿魔盗船坚炮利之全球侵杀,大可创新神侠互助友爱之世界改良。凡团结对外者,无论兹善罪恶,均为消除内斗与外辱之上策。此攘外策为兴国智者之深谙。恶魔群盗当世,中华焉能以一国一隅而强盛?又焉能以求和退让之宋赵腐朽之自残苟且偷生,妄想与魔盗流氓自守君子相交之道德!凡此皆为出卖国家、祸害民众之国贼。惟有举环球反击魔盗之大旗,方可行强国富民之拒敌谋略。不谋全局者不足于谋一隅,不谋万世者不足与谋一时,我等岂可独坐井底。   留洋之风,不可放纵,国学之巅,大有裨益。故救国者必在国内,留洋者志不可晦。留洋列强之同胞漂泊海外,须警惕邪魔强盗 对我正义灵魂之误导、侵扰,有如寒冬之防风,病弱之辟邪。女者学子当尤为养护心志。攻防有度,张弛有道,则洋奴、汉奸、倭寇难以得手,自无处安身。留学之天道睿智,在于研思魔盗千百年劫掠奴役神州良善国民之天工、性命、财产,累积淫巧技器之盗贼罪证,追索群魔偿还之赎罪。尤以识破阴险隐晦思想学术和蛊惑心力为紧要,破除愚弄。反思神州隐忍求和之萎靡,复兴中华英勇卫道之刚猛,谋造赶超魔盗之捷径,创新攫取贼物之奇术。解禁民众有志者向上晋升之途径,清新吏治转移民志与极权之冲撞,释放民意,滋润民生,嘉奖平民廉洁为公者以公权贡献。中华栋梁必生自主自强之新象,设抗御蛮夷强盗杀戮之预防策,扬神州民众富国雄军之壮志,恤民生福祉农工商学之滋养。开创新学润养新民,辅以新民楷模国民文以德攻,武以勇助,抗击蛮夷列强剿灭中华神圣传承之奸计,继承万国大同神圣文明之志向,履行正义道德教化优靖之使命。   夫闻“三军可夺其帅,匹夫不可夺其志”,志者心之力也。民之志首推国家民众个性之天然强健,则国家栋梁层出不穷。数百年外侮内斗中民众个性屡被君主、官僚残害之积弊甚重,国民心性身体多有贻害,民之弱即国之弱。举国凡有压抑个人、违背国民个性者,罪莫大焉!故我国三纲所在必去,愚民愚治尽除,方有优塑民众强盛之希冀。   自中国开埠以来,封建、官僚、愚民、洋务祸国殃民,究其缘由,而教会、资本家、君主、卖国贼四者为内四贼,四贼结伴,犹如鬼魅食人之联盟,皆同为天下恶魔强盗者也。四贼之中,尤以执 掌政权之官僚堂为祸首!盖国之神圣重器以民为先,决不可助长恶私贪欲窃为己用!国之中枢如有愚昧肤浅肖小之徒窃而居之,则外魔必侵,国民必衰亡。   亡我中华之心不死者,有外四贼之巨敌,千年来侵寐卧榻,中华灾难皆源于此,外四贼乃倭寇王室、魔盗人种之犹太邪教及衍生诸教魁首、欧洲强盗王室、周边忤逆背叛之肖小诸国之王室家族。均杀我之心,掳我之身,劫我之财。为神州中华复仇、雪耻、扬威之强劲恶敌,须清算史实锱铢必较以传授我辈世世代代,切忌遗忘。可以兵法之诡道重创之,辅以新兴之道德良知信仰同化之,方为多管齐下攻防策。   自满清鞑虏洋务运动之后,贪墨腐败家族皆以盗取、盘剥民脂民膏逃逸海外为家族享乐之诡计。假以时日,神州中华亿万民众祖辈之福祉乃至血肉、骨髓将被尽数剥夺转送西方魔盗与贪腐家族!国人如寒冬之时又堕深渊,垂死之躯更遭荼毒。农业之国民众落后狭隘,必将沦落为亡国之奴。而劫掠国民财富者逃逸海外,更无人于海内查处、治罪,亦无人于海外统计、堵截,故国贼前赴后继,趋之若鹜。吾辈倘若不能惩戒,又与倭寇、魔盗、国贼、禽兽何异?   远观三国乱世以来,南北朝五胡屠杀险些灭绝中华,幸有天赐之英烈冉闵救国救民;唐虽富强亦被蛮夷安禄山渗透,尚有神族之战将维护破旧山河;宋朝轻武重文惧外而厉内,为外敌大肆侵杀之根本;明朝倭寇猖獗屡有进犯终成明朝衰败源头;元清鞑虏更是举国之力豢养众多汉奸,始为亡国灭族之端始。故汉奸、国贼终为中国羸弱之症结所在。   汉奸、国贼亦分三类,一者乃倭寇和魔盗之奸细,伪作教士、行商、学者潜进中华伺机而动;二者乃有意被敌国、邪教收买笼络甘愿卖国求荣者;三者愚昧、狭隘、自卑而媚外蔑内,与无知中被误导利用,大行卖国害民之实者。凡三类者,均为国家民族之公敌,应有教育淳化之良策,惩前毖后,精研规律,树立标榜,方为中兴并永绝汉奸之肃反纲常。   今愚者忘本堕渊,竟争先自掘其坟,却不思国家民族社稷危亡之计。苟活于当下,遗失神圣之使命,忘却民族之重任;背离于真理,违逆人本之慧根,蔑毁先民之道德;醉心于享乐,不知当世之惊变,甘当媚外之洋奴;沉迷于自我,罔顾危机之四伏,轻信魔盗之谗言!故西方与倭寇强盗皆可肆意侵杀、掠夺、奴役我汉唐中华,犹如进无人之境界。   千古圣人,教化为根。我辈恰逢此乱象当前之世,人皆逐物欲而迷心,循末节而忘真,醉娱乐轻国志,谋小私绝大利,认蛮夷做乃父,拜魔盗为师尊,任倭寇以渗侵,毁文明于无耻。你我又岂能苟且偷生,熟视无睹?国家存亡之关头,有志者呼吸难畅,应以天下为己任,拯救黎民于水火。   普看当今,世界格局风云激荡,人类文明之前途扑朔渺茫,天下苍生之幸福岌岌可危。虽有科技带来物质之充足,仍难满人欲之巨壑,各派皆为私利而竞相奔走,人人皆被牵入滚滚洪流。强盗流氓制订裁决世界野蛮法律,邪恶魔鬼公然成为人间伪善领袖,万国不思兴道义之师,竟全然拜魔盗为导师,此星球之一草一木万物生灵涂炭、灭绝之期不远矣。   虽有智者、勇者愿做中流之砥柱,却犹如闹市之人语,瀑下之鱼鸣。请问周边,还有几人执著于真理?还有几人探求于本源?一句开心就好,便甘愿随波逐流;一句事不关己,便通行四海愚夫;一句莫谈国事,便据民权为私器。孰不知天下兴亡匹夫有责?试问为天地立心何以立?为生民立命何以立?为往圣继绝学何以继?为万世开太平何以开?若我辈之人此心已无,则中华即将亡亦!中华亡则人类必亡亦!   如欲拯救中华,必兴尚武兴业之道。以君子之奇志,出鬼神之奇兵;以雷霆之手段,灭军阀之割据;定大同之策略,削散乱之议政;创善正之强党,避百党之贻害;歼侵略之恶敌,除卖国之汉贼;闭弱国之门户,养国疾之复苏;健民志塑身心,修工农重产业;补国民之元神,育神州之强盛。天地间民心不可欺,志者心力,应以修养民众生息为上旨。志者心智,应以洞悉魔盗本质为君道,行强国之捷径。   强国之道首推荡涤恶私旧序,纵容平民之天心。万民身心志趣勃发,可育大国中兴之实。诸政党应体察入微,谋国民人均有职业,助大众妇孺可读书,倡百工除旱洪瘟疫,灭官僚随处耀淫威,令贪腐时刻有监督,练天兵全球勇神通。而机器之发明制造,皆为心力之无拘无束,借鉴自创尽可勃发。破解魔盗绝密思维,居高环视西学诀窍,无敌独尊心力所达,即可瞬间助长科技。贵在学思自新,独辟奇径。心力常新,寻魔盗科技之死穴猛击,则新技可灭敌而自强。   男者为国家肌体,强壮筋骨,护扩兴业,必行修身齐家治国平天下之志。时下中华神族男者外不敌魔盗,内不查汉奸,沉迷物质与精神鸦片之自虐,盲然羡慕魔盗之所有,多自轻自贱之空虚,则生养之后嗣如何自强?女者为民族经脉,滋补神识,孕育种族,必兴优育优生贤助创大业之情。当今中央神族女者于身心缠足,拒识文断字,遑论无才兴封闭愚泼之自残,竟然蔑视神族之男胞,行认贼为君之愚昧,则孕育之后嗣如何自立?国之女者自卑,则孕育皆为自卑!吾观魔盗侵杀之处,奴役灭绝男丁,蛊惑奸杀女子,目的竟为彻底亡国换种,如此女者身心孕育绝非小我之私情,养育子女辅助男者皆为大我之育国,亟待创新妇道之学。是故强国策当以男者英勇善战乐于思学,女者释放身心勤于贤淑之点滴践行。外可敌魔盗摧枯拉朽之强悍亡我之势,内可悟中华诸般灾难皆源于魔盗唆使,智慧明通则趋吉避凶。神侠与魔盗必多有决战,邪不侵正,我辈决不可遗忘正义使命。   天之力莫大于日,地之力莫大于电,人之力莫大于心。阳气发处,金石亦透,精神一到,何事不成?改朝换代,为民谋福,惩治贪墨汉奸,又有何难!苟其公忠体国,百折不回,虽布衣下士,未始无转移世运之能也。有志之士可不勉哉!心之力即思维愿力,乘大道者足可彰显奇力,塑天国威武,点石成金,抟泥成兵,修国体为金汤,炼万民如神将。虽有邪魔妖军,又岂能撼动巍巍中华,朗朗乾坤。   人生于天地之间,形而下者曰血肉之躯,形而上者曰真心实性。血肉者化物质之所成,心性者先天地之所生。故而有唯物唯心之论 说。人活于世间,血肉乃器具,心性为主使,神志为天道。血肉现生灭之相,心性存不变之质,一切有灵生命皆兴此理不悖。盖古今所有文明之真相,皆发于心性而成于物质。德政、文学、艺术、器物乃至个人所作所为均为愿、欲、情等驱使所生,精悟则可改天换地。   故个人有何心性即外表为其生活,团体有何心性即外表为其事业,国家有何心性即外表为其文明,众生有何心性即外表为其业力果报。故心为形成世间器物之原力,佛曰:心生种种法生,心灭种种法灭。故印度佛教亡于消极心灭。   西方强盗宗教亦有旧约主神虐民之邪暴,后有耶稣新约爱民之佛性改良。神魔心性之变幻如此,故世人多为耶稣所迷。佛者人弗,弗即非也,言佛性弊弱。耶稣明之故说忏悔,懂耻而不恶;孔子明之故说修心,知止而不怠;释迦明之故说三乘,明心而不愚;老子明之故说无为,清静而不私。时下佛洋皆外来之教,洋教大兴则神州道教日渐式微。   心为万力之本,由内向外则可生善,可生恶,可创造,可破坏。由外向内则可染污,可牵引,可顺受,可违逆。修之以正则可造化众生,修之以邪则能涂炭生灵。心之伟力如斯,国士者不可不察。大丈夫立天地间,借浩然正气养明德之志向,调天道大能塑强国之心力,即显官圣民正之奇效。   大凡英雄豪杰之行其自己也,确立伟志,发其动力,奋发踔厉,摧陷廓清,一往无前。其强大如大风之发于长合,如好色者朱之性欲发动而寻其情人,决无有能阻回之者,亦决不可有阻者。尚阻回之,则势力消失矣。   吾尝观大来勇将之在战阵,有万夫莫当之概,发横之人,其力至猛,皆由一无顾忌,其动力为直线之进行,无阻回无消失,所以至刚而至强也。众生心性本同,豪杰之精神与圣贤之精神亦然,救国者为王为圣之道亦然。   故当世青年之责任,在承前启后继古圣百家之所长,开放胸怀融东西文明之精粹,新研奇巧技器胜列强之产业,与时俱进应当世时局之变幻,解放思想创一代精神之伟烈。破教派之桎梏,汇科学之精华,树强国之楷模,布真理与天下!今正本清源,愿与志同道合,追求济世、救世真理者携手共进,发此弘愿,世世不辍,贡献身心,护持正义道德。   故吾辈任重而道远,若能立此大心,聚爱成行,则此荧荧之光必点通天之亮,星星之火必成燎原之势,翻天覆地,扭转乾坤。戒海内贪腐之国贼,惩海外汉奸之子嗣;养万民经济之财富,兴大国农工之格局;开仁武世界之先河,灭魔盗国际之基石;创中华新纪之强国,造国民千秋之福祉;兴神州万代之盛世,开全球永久之太平!也未为不可。
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寻找宇宙中的生命
sdss 2012-5-10 11:28
寻找宇宙中的生命
今天,人类对地球生命的起源已作出了合理的假说,这种碳基生命从无机小分子开始经过有机分子、高分子聚合物、亚细胞结构、细胞并最终在数十亿年后幻化出了万物之灵的人类,伟大的意识驱使人类不断仰望星空并发出了“我们在宇宙中是否孤独?”的天问。 天体生物学 我们在宇宙中是否孤独?发源并迅速兴起于上世纪90年代中期的天体生物学正努力为这一问题寻找答案,这是一门研究宇宙中生命的起源、进化、分布和未来的交叉科学,它涉及天文学、生物学、信息科学和宇航探测技术,天体生物学最终要回答人类提出的三个基本问题:宇宙中生命是怎样出现和进化的?除地球外宇宙中还存在着其它生命吗?宇宙中的生命有着怎样的未来? 科学知识的局限和随之带来的想象力匮乏,人类目前还无法超越地球生命的模式去认识宇宙中的生命,目前天体生物学将目光主要集中在那些和地球环境相似的星球,即使这样,最近几十年尤其近年来的发现也已带给人类颇多的兴奋,许多乐观的科学家相信生命之花并不仅仅在地球的土壤上盛开。 一个昭示性的发现来自地球本身,生物学家已经认识到地球上那些原以为不可能存在生命的许多地方其实生机勃勃,盐湖、酸矿、冰川、阴暗贫瘠的地下以及酷热的海底黑烟囱这些生命禁区都生活着许多微生物甚至动植物,它们构成了一个个颇为独特的生态系统,而这带给了人类在外星相似地理环境中发现生命的希望。 火星微生物 地球上一些陨石中也存在着似乎是生命代谢的痕迹,这使科学家猜测细菌或它们的芽孢可以穿越宇宙空间的屏障传播生命的种子。1996年,一个研究小组声称他们在一个命名为ALH8400的火星陨石中发现了微生物化石的踪迹,如果借助必要的仪器设备人们甚至可以清晰地看到它们的细胞壁,虽然后来他们提供的大部分证据都被否定了,但怀疑者却不能完全解释在ALH8400中发现的磁铁矿晶体,它确实非常像细菌作用而成的物质。 火星曾被认为是一个干燥和荒凉的地方,但近年来欧洲航天局的火星快车、美国宇航局的探路者、机遇和勇气号火星探测器获得的证据已表明这个看法也许是错误的,至少在远古时代大量的液态水流淌在火星的表面,那时火星应当是一个适合生命生存的温暖潮湿的世界,即使现在的火星,一些科学家也相信其地下可能还残留有大量的水,他们猜测火星地下或许是微生物生活的天堂,那里水分充足,并且能躲避阳光中强烈的紫外线。2004年科学家在火星大气中发现了甲烷,在地球上这种有机气体的大部分都来自甲烷菌,但也有少量甲烷是因为火山爆发等原因从地壳进入大气的,那么火星甲烷来自何方?前者还是后者?这实在是个迷人的问题。 目前一系列新的探测火星的计划已经启动,包括近期欧洲航天局准备发射两年前在火星上失踪的猎兔犬2号的替代探测器和2007年美国发射凤凰号探测器以及未来的远景规划,它们的使命是发现火星更明确的生命迹象并最终带回火星土壤样品。 隐藏的生命之域 相较火星而言,在太阳系的其它行星找到生命的前景似乎暗淡些,但也并非毫无希望,金星在历史上或许并不像现在这样可怕——酷热(超过450 ℃)而酸雨纷飞,即使这样,科学家还是认为离金星地面70公里高空的云层适合微生物生活——那里的温度已降到了不到70 ℃。美国康奈尔大学的学者托玛斯·歌德猜测酷热的地下生物圈可能存在于水星和月球,那里的微生物以岩石为食,他暗示说太阳系中其它岩石星球和大卫星也可能存在这样的生物圈。 太阳系外围的几个行星的大卫星被认为带有浩瀚的海洋,它们被厚厚的冰层覆盖,地热和海底火山口喷出的化学物质可以支撑微生物生命的繁衍,这些大卫星包括木卫二(欧罗巴星)、木卫三、木卫四和土卫六(泰坦星)、土卫七以及海卫一。目前科学家把目光主要集中在欧罗巴星和泰坦星上,欧洲“惠更斯”号探测器于2005年1月成功登陆泰坦星并拍摄了大量珍贵的照片,从气象学和地质学角度看,这颗土星最大的卫星同人类生活的地球有着惊人的相似之处,土卫六的表面看上去崎岖不平,有百米高的山峰,也有复杂交错的甲烷河流,从照片明暗不同的色彩上可清晰地分辨出,无数细小河流形成了连绵的江河,它们从高原延伸向平缓的地带,最后汇成一条大河流入一片广阔“水”域,该“水”域由一些干涸的湖泊组成,有锯齿形的海岸,科学家们在这些湖泊中发现了类似于地球上的岛屿和浅滩的地理形态,总体来说,现在的土卫六更接近于大约38亿年前地球上未出现生命的时期。伽利略号探测器在2003年撞击木星前曾多次掠过欧罗巴星,传回的数据显示这个卫星厚达数公里的冰层下奔涌的则是真正的盐水海洋,科学家对在那里发现生命寄予厚望,2016年美欧联合探测器将飞向这个星球。 罗塞塔号(04年初由欧洲航天局发射)和其它彗星探测器也正在太空中飞翔,它们将适时履行它们的使命,科学家怀疑彗星可能给那些沉寂的世界带去了生命的种子,2005年3月,美国“深度撞击”探测器成功撞击了坦普尔1号彗星,获得了许多珍贵的数据,不出所料,彗核内部存在大量含碳和氮的有机分子,这就表明在彗星和小行星撞击频繁的地球早期阶段,彗星有可能把最早的有机物带到了地球。 太阳系外 目前已经有超过150颗太阳系外的行星被发现,但许多都是太阳系木星那样的巨大气态行星,生命可能存在的地方是那些类地行星,就是像地球那样的岩质星球,它们距离它的恒星不能太远也不能太近,否则它们表面上的水就不会保持液态。美国宇航局将在2008年启动开普勒计划,它将使用专门的空间望远镜来搜索太阳系以外的类地行星,下一步则是寻找那些遥远世界生命的踪迹,欧洲航天局的达尔文计划(2015)和美国宇航局的类地行星发现者计划(2018)将能发现氧气的光谱,它是生命存在的一个暗示。以后更强大的太空望远镜能够看到更遥远的类地行星的影像,将能搜寻到更微弱的生命踪迹。 生命或许还生活在一些更为奇特的地方,在美国帕萨色那的加州亚理工学院学者戴维·斯蒂芬森说一些孤独的行星在宇宙中漫游,它们远离任何恒星,但如果它们表面被一层氢气包裹,那么这层保温的“毯子”足以使水保持液态和孕育生命。 外星人 宇宙中有其它的智慧生命吗?上世纪六十年代美国天文学家德瑞克提出了一个著名的公式预测银河系中有多少外星文明正试图与我们联系,结论是十万到几百万个,这依赖公式中的一些假想参数的确定。不过乐观者却面对一个悖论,既然星际文明是普通的,那为什么我们看不到他们?科学家已经花了40多年寻找地外智慧生物(SETI计划),他们持续地用射电望远镜搜索来自外星的信号,但目前一无所获,也许用宇宙的广袤和文明出现的时间和发展程度不同等可以解释这个问题,也许人类还应该保持足够的耐心,目前超大型天文望远镜 (艾伦望远镜阵列)已经建造,这是一个以微软公司的合伙人保罗·艾伦的名字命名的计划,他向这个计划资助了大量的资金,这个望远镜将成为“世界上用于搜索我们的太阳系以外文明信息的最强大的仪器”。 一些科学家认为监听无线电信号并不是个好办法,因为即使是一束能够到达足够远的无线信号被对方接收到,也已经消耗了大量的能量而变得极其微弱,同时,无线电波发射信息需要保持很高的重复率,以便让对方在随机的状况下接收到,而要在无线电波中装载能够被对方破译的大量信息,则更是难以办到。一些科学家断言人类和外星人的首次接触,必然是通过“瓶中信”这样的方式而不是通过无线电波,应该把精力集中在那些来自外星高级智能生物发送过来的人造物,这些外来的信使可能进入太阳、行星的轨道或者停留在某颗行星、卫星或是小行星上……一些科学家还提醒说要格外注意外星文明可能发出的其它形式的信号(如激光脉冲),这样的信号是更强有力的。 迄今为止,人类的运气不是太好,还不能确实肯定我们在宇宙中是否独一无二,不过科学的进步也使人类越来越相信:总有一天,人类会在某个星球上发现奇美的外星之花并收听到来自宇宙深处智慧生物的问候——您好,地球人! 火星上的日落 火星表面 火星岩石 注:本文原刊于《今日科苑》。
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[转载]宇宙在往哪里膨胀
热度 1 yshimp 2012-5-7 06:18
转自 http://bbs.sciencenet.cn/thread-75952-1-1.html 解答专家:亚历山大 卡什林斯基(Alexander Kashlinsky), 美国国家航天航空局戈达德空间飞行中心天体物理学家 20世纪初,爱因斯坦创立了广义相对论,描述了宇宙发展演变的历史。在这一理论体系中,空间与时间融合成连续的统一体,而宇宙则可被描述为一个四维时空网格。从这一观点出发,宇宙膨胀并非是说宇宙在扩展自己的版图,而是指时空网格本身在膨胀。 在相对论问世之前,牛顿物理学(认为天体遵循着牛顿定律运行的物理观点)、空间和时间都是绝对的,在牛顿运动方程里,时间仅仅是一个参数而已。同时,引力被看成为巨大天体之间的吸引力,而为什么会产生引力却是一个谜。 即使在许多实际情况中,广义相对论的运动方程都能被简化为牛顿运动方程,但两者的物理概念却是截然不同的。在广义相对论中,天体借助于引力赋予了时空网格一些独特的性质。引力使时空连续统一体弯曲,广义相对论则将引力作用视为时空弯曲的表现形式。在引力的作用下,一些天体会从不太弯曲的时空“掉进”更为弯曲的时空。 根据爱因斯坦的广义相对论方程,包含有物质的时空无法保持静止状态,必须不断膨胀或收缩;星系并非在真正意义上相互远离,而是因为它们身处某一固定的、不断膨胀的时空网格中,才给人相互远离的假象。打个比方,在一个气球表面画上一些小黑点,然后将气球吹胀。小黑点(代表星系)之间的距离将会变大,如果你居住在其中一个小黑点上,你就会认为其他的小黑点正在离你远去。实际上,相对于气球表面上的两个坐标(纬度和经度)而言,小黑点仍处在原来的位置上,并未移动,是气球的不断膨胀造成了这种错觉。 这里所提出的问题,仅仅考虑四维空间的广义相对论理论体系无法给出答案,因为这意味着时空之外还另有一个坐标。由于时空与物质紧密相连,因此“气球”表面之外是不存在的――时空本身就包含了一切。 选自《环球科学》2007年第6期 注:不能认为宇宙膨胀是爱因斯坦广义相对论的必然结果。正确的说法是:宇宙膨胀是观测结果,这一观测结果可以用广义相对论来解释。
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[转载]众多亿万富豪开启宇宙大航海时代
yshimp 2012-5-5 07:19
转自 http://www.guokr.com/article/162928/ 果壳包果核 2012-04-25 今天,由众多亿万富翁和前NASA科学家组成的Planetary Resources公司正式成立了,它的目标是开采小行星上的水源以及贵金属。这是一个激动人心的消息,我们仿佛回到了15世纪的大航海时代,只不过探险的场景换到了太空。 1957年10月4日,苏联第一颗人造卫星上天,拉开了人类航天时代的序幕;1961年4月12日,前苏联宇航员尤里·加加林乘坐“东方一号”飞船环绕地球一周,成为第一个进入太空的人类。而就在今天,有人宣布将进军开采太空资源,这究竟是臆想还是历史的新篇章? 就在太平洋时间4月24日10:30分(北京时间4月25日01:30分),由多位亿万富翁和前美国国家航空航天局(NASA)科学家们共同组成的团队在西雅图的飞行博物馆召开新闻发布会,宣布成立行星资源公司(Planetary Resources, Inc.)。此公司将以小行星作为开采对象,目标是开采小行星上的水源以及贵金属。这将是人类历史上第一次做这样的尝试。他们宣称,此项开发将“给全球创造数以亿计的GDP”,“为人类的繁荣昌盛提供基础和保障”,“为人类进一步入驻太空铺平道路”。 该公司的投资人,Word之父查尔斯·西蒙尼(Charles Simonyi)出席了新闻发布会,同时出席的还有公司创办者,主席Eric Anderson(太空旅游公司创办人,已帮助数位富豪完成太空旅行)与Peter H. Diamandis(X prize基金创始人);首席工程师Chris Lewicki(NASA火星勘探项目组人员);咨询顾问,资深NASA航天员Tom Jones。 值得一提的是,此公司股东名单豪华得令人惊叹: ...包含了谷歌首席执行官拉里佩奇(Larry Page)与董事会主席埃里克·施密特博士(Eric Schmidt), 著名导演詹姆斯·卡梅隆(James Cameron),Intentional Software主席、微软前首席软件架构师查尔斯·西蒙尼(Charles Simonyi), Sherpalo创建者、谷歌董事局成员西里亚姆(K. Ram Shriram),佩罗集团(Hillwood and The Perot Group)董事局主席罗斯·佩洛特(Ross Perot)。 根据发布会介绍,Planetary Resources将分批发送大量的机器人进入太空,搜寻具有开采价值的小行星并对其进行开采,最后将矿产资源带回地球。对于此项目的可行性,公司创始人迪阿曼迪斯(Diamandis)在发布会上说,“我们当然有失败的可能性,但我更相信大家能够成功。不管你信不信,反正我是看到股东名单就信了”。 当然这只是说笑。正如欧洲人为了寻找东方的香料和黄金而扬帆出海,揭开了大航海时代,谱写了人类历史。该公司的发言人认为,探索未知世界的核心动力就是对资源的追求。他们在本质上和十五世纪的欧洲人并无大异,只不过探险者的目的地不再是东方,而是太空。 迪阿曼迪斯介绍,在客观上他们具备了三点足以让计划实现的条件:首先是日新月异的机器人技术,让小型航天器具备了越来越多的能力;其次是不断革新的运载火箭,比如太空探索技术公司(Space X)最新试射的猎鹰9号火箭(它的运载能力已超过所有中国现役运载火箭),为大量发射小型航天器提供了载体;最关键的一点是,他们的投资人可都是富可敌国的太空迷,公司完全不用为钱发愁。所以迪阿曼迪斯认为,计划的可行性是毋庸置疑的。虽说困难重重,但它最终将带来难以估量的回报。 据人类所知,在近地轨道上,有9000余颗小行星,其中许多小行星上,贮藏着难以估量的水资源和贵金属。一旦这些资源能够为人所用,我们将不用再为快速消竭的地球资源而担忧。 发布会上,NASA资深航天员汤姆·琼斯(Tom Jones)介绍道,“有些小行星上含有水资源。我们将用机器加热小行星上的提取的含水物质,从中提取水并将其直接分解为氢气和氧气,这样一来人类探索太空的燃料就可以在太空加油站中得到补给。”一旦这成为了现实,一则可以大大削减太空航行的成本,更为关键的是太空探险将进入新纪元。水可以供人类饮用,氧气可以为人类提供基本的生活需求,这样人类在太空中定居就将成为可能。据琼斯说,在9000余颗近地小行星中,人们完全有能力将小型航天器发送到其中的1500颗上,“这1500颗小行星和月亮一样唾手可得”,“我们将开创月球和地球之间的全新产业”。 对于贵金属,自然不必多说。一磅铂金的价格已经达到23000美金。一颗直径半英里的中等大小小行星,仅仅表层数英尺深范围内含铂量就可以达到130吨,约合60亿美元。当然,正如西班牙从美洲运回的金银给欧洲带来严重的通货膨胀,电解铝的科技革新让铝的价格一落千丈(铝的价格曾经高于黄金,1857年英国皇家为表彰门捷列夫的突出贡献,封赏他一个铝杯),人类从太空带回的铂金自然将引起铂价格的下挫。当然他们显然已经考虑到了这一点——“如果我们带回来的贵金属让铂的价格下降了20%-50%,我们依旧很高兴”,当然也有人认为“如果他们把贵金属留在太空使用自然是更好了”。 如何将太空资源带回地球将成为一大难题。目前为止,只有日本科学家在隼鸟号太空计划中从小行星25143上采集了样本并带回地球。另一难题将是矿产的精炼,即使是含铂量最高的小行星,每吨原矿也只能提取出2盎司的铂,不知该公司将在太空中进行精炼还是将原矿带回地球。 发布会上提到了关于太空开采的时间安排。在两年内,他们将发射一批探测器和特制的望远镜进入太空,以研究小行星的大小、转速、运行速度、运行轨道等基本属性;同时第一批机器人(Arkyd-100 系列机器人)将被送入近地轨道,但其能力仅限于勘探小行星的组成元素。在勘探过程中,科学家们将继续研制Arkyd-200 系列机器人,此系列机器人将被配置推进器,以进一步满足勘探开采需求。当确定某颗行星具有开采价值时,该公司将向发射开采机器人(Arkyd-300 系列机器人),但这一步骤还没有上行程表,理想状态是在十年内可以完成。 值得一提的是,发布会上克里斯·列维奇(Chris Lewicki)提及了机器人的制造费用,此费用低得令人嗔目结舌。“凭借高速度、高风险的航空器发展,我们将把每个采矿机器人的成本控制在一千万美金以内,把发送及制造机器人的总开销控制在一亿美金之内”,这对于其他航空项目而言不过是一个零头。当然这只是总项目的一部分开销罢了。凯克太空研究学院(Keck Institute for Space Studies)的一群科学家及工程师们近日发布了一份白皮书。白皮书指出,开采小行星作为人类科研或是开发的所需科技已经基本成熟,但这项工作大概需要26亿美金。如果Planetary Resources走得是这条路,看来这钱肯定是省不下来了。 除却科技和资金之外,此项目或将面对一系列的法律问题。关于项目的一切进展,我们就拭目以待吧。也许,伟大的时代正在缓缓开启。
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[转载]美计划打造32亿像素大型巡天望远镜观测宇宙
crossludo 2012-4-29 15:34
美计划打造32亿像素大型巡天望远镜观测宇宙 http://it.sohu.com/20120428/n341923260.shtml
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《不惑一梦》第二十一章
lao2004 2012-4-24 18:11
魏民道塞了一脑子知识,心满意足走出小屋,外面已是傍晚,依然顺着山野小路闲逛散步,遇到薛噱谑赶紧上前问好并道谢。薛噱谑说是受楼主之托,得感谢楼主,才知科学城堡遇见女科学家弗雪莱是圆楼管家。魏民道没有马上想着感谢弗雪莱,反而莫名其妙在心中万分感谢人与人之间纯洁透明这种没有秘密的世界。 两人边走边聊,一天所学知识也许太过繁杂,不久都被绕进科学堆里找不到北。说威子,很小很小再很小,说细胞细菌,也很小很小,说星星,看起来很小很小,可它们实际上很大很大,太阳更大,宇宙大得无法说。薛噱谑虽是学校主任,科学知识只能说是马马虎虎。他自嘲说地球上的人啊,可分成两类,还说这有依据,是按客观标准来评判。哪两类呢?一类是科学家,一类是闲人。科学家是那些致力于破解宇宙奥妙的人儿,他们是人类世世代代繁衍昌盛的希望,是地球美好未来的保障,他们值得所有人敬重。其他人在皈依科学之前都应归为闲人。闲人,常是如此,总把星星当蚂蚁,把太阳当镜子,把月亮当盘子,始终难以理解地球是圆的,始终难以理解那些看不到摸不着的东西,始终进不了科学之门。薛噱谑把自己归为闲人一类,魏民道理所当然也归入闲人一类。 两人都是热心肠的人,薛噱谑即时搜索附近科学家行踪,正好弗雪莱与人在附近散步,给了一个信息,约好相会地点。见面时,魏民道赶紧表示谢意,弗雪莱落落大方承领。美女科学家罗裙绸缎明艳逼人,金发碧眼身材丰满,笑容美如晨曦。魏民道有心想好好欣赏,生怕被当成僭越非礼,只是略略觊觎一二。薛噱谑神色坦然专注,像是鉴赏一件喜欢的艺术品。互相打量一会,言归正传,请教了科学知识,海阔天空一时哪能说得清楚呢。 最后,弗雪莱哈哈给了一个建议:“宇宙万物巨细悬殊,一网网进效果不佳,不妨设几个参照物来比照!比如宇宙很大,眼见全为星星,把地球作为参照物,太阳是地球多少多少倍,月亮是地球几分之几,这样比较会靠谱些,别把星星当成蚂蚁了;再比如身体认识,参照物定为细胞,认识各式各样的细胞,再到器官、组织等等,再与细菌微生物相比照,更容易区别对待;再比如电子质子光子威子,参照物定为光子,那是目前最小的精灵,又司空见惯,以它为比照,其它很多小不点都成了庞然大物了。” 来到圆楼,卓尔凝风、卓尔颂风从里面走出,告知凤翔翔在山里制作蚕巢,詹小洁和她们在一起。听到凤翔翔的事,弗雪莱又露出美如晨曦的灿烂笑容。弗雪莱跟着卓尔兄弟找凤翔翔,薛噱谑到棋室。魏民道独自回到房屋。山野里,孩子们玩着正欢,有了詹小洁的照顾,她们放松多了,建了更多的小木屋加紧纺织蚕巢。穿上靿靴,戴着皮质手套,在树上捉迷藏。“凤翔翔,别过来,求您了。”“凤翔翔,来抓我,来抓我。”在高高的树上,其他孩子虽然很勇敢,内心都会一些忐忑。凤翔翔表现出独特天赋,在她的感觉中,一棵棵高大的树木、整座大山都在运动,所有东西都被地球吸引着,地球又被其他遥远星球吸引着旋转,眼前高高低低树枝都有规律晃动着,没有什么特别。凤翔翔不像其他孩子那样手脚并用,她在树上行走与地上行走基本一样,只是小心谨慎罢。在她很小时候就能感觉自己行走在一个不停转动的球体。弗雪莱在的时候,孩子们更来劲,她拿孩子们没有办法,只得假装生气敦促小心点啊、小心点啊,掉下来别哭鼻子了。她的生气样就像太阳公公掉眼泪,笑脸依旧。 魏民道回到房屋后,月光从窗台照了进来,天上星星银光闪闪,设定地球为参照物以观察星星、月亮,听起来很有道理,仔细观察星星,仍然比蚂蚁还小,月亮如钩,远山朦胧绵延。碧空一轮明月,遍地银光融融,看山,线条逶迤,看水,清波粼粼,长桥短桥如眉似黛,一幅山水美妙的夜景。这样的画面偏偏要把地球想象为一个球体,高傲的人和高耸的建筑物时而矗立时而倒挂,不可思议。地球是圆的,根本不像。 有了年纪学习科学也有长处,对路了,一目了然。认识身体,细胞做为参照物是个好办法。从细胞开始,扁平形、立方形、柱形的上皮细胞;形状很像蜘蛛的骨细胞;结构复杂的神经细胞和星形胶质细胞;大小差别很大的血细胞等等。不一会儿就认识很多细胞,收获很大。查查信息,脊椎动物和人体细胞类型有二百余种,大约有五十亿个细胞在人体中呈现有序的空间分布。每个细胞中含有的分子数相当于银河系中星星数量的一万倍那么多。好家伙,一个细胞等同一个小宇宙。分子比星星要多吧。想起另一个参照物——光子,光明无处不在,光子有那么小吗? 细胞虽小,结构却不简单,有严密的内部结构,很多科学家研究领域就是细胞内的多种成分。这些成分就像工厂里的各个部门一样,相互协作不可分割。不由联想起了久违的工厂,梦幻世界的工厂不知如何? 上一章 下一章
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[转载]125个最具挑战性的科学问题
热度 2 hdu016 2012-4-24 09:16
在庆祝SCIENCE创刊125周年之际,该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题,发表在7月1日出版的专辑上。在今后1/4个世纪的时间里,人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下(前25个被认为是最重要的问题): 1宇宙由什么构成? 2意识的生物学基础是什么? 3为什么人类基因会如此之少? 4遗传变异与人类健康的相关程度如何? 5物理定律能否统一? 6人类寿命到底可以延长多久? 7是什么控制着器官再生? 8皮肤细胞如何成为神经细胞? 9单个体细胞怎样成为整株植物? 10地球内部如何运行? 11地球人类在宇宙中是否独一无二? 12地球生命在何处产生、如何产生? 13什么决定了物种的多样性? 14什么基因的改变造就了独特的人类? 15记忆如何存储和恢复? 16人类合作行为如何发展? 17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片? 18化学自组织的发展程度如何? 19什么是传统计算的极限? 20我们能否有选择地切断某些免疫反应? 21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理? 22能否研制出有效的HIV疫苗? 23温室效应会使地球温度达到多高? 24什么时间用什么能源可以替代石油? 25地球到底能负担多少人口? 26宇宙是否唯一? 27是什么驱动宇宙膨胀? 28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生? 29超高能宇宙射线来自何处? 30是什么给类星体提供动力? 31黑洞的本质是什么? 32正物质为何多于反物质? 33质子会衰减吗? 34重力的本质是什么? 35时间为何不同于其他维度? 36是否存在比夸克更小的基本粒子? 37中微子是其自己的反粒子吗? 38是否有解释所有相关电子系统的统一理论? 39人类能够制造最强的激光吗? 40能否制造完美的光学透镜? 41是否可能制造出室温下的磁性半导体? 42什么是高温超导性之后的成对机制? 43能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论? 44是否存在稳定的高原子量元素? 45固体中是否有超流动性?如果有,如何解释? 46水的结构如何? 47玻璃态物质的本质是什么? 48是否存在合理化学合成的极限? 49光电电池的最终效率如何? 50核聚变将最终成为未来的能源吗? 51驱动太阳磁周期的原因是什么? 52行星怎样形成? 53是什么引发了冰期? 54使地球磁场逆转的原因是什么? 55是否存在有助于预报的地震先兆? 56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命? 57自然界中手性原则的起源是什么? 58能否预测蛋白质折叠? 59人体中的蛋白质有多少存在方式? 60蛋白质如何发现其作用对象? 61细胞死亡有多少种形式? 62是什么保持了细胞内的通行顺畅? 63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制? 64基因组中功能不同于RNA的角色是什么? 65基因组中端粒和丝粒的作用是什么? 66为什么一些基因组很大,另一些又相当紧凑? 67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用? 68新技术能使DNA测序的成本降低多少? 69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间? 70除了继承突变,基因组如何改变? 71在胚胎期,不对称现象是如何确定的? 72翼、鳍和面孔如何发育进化? 73是什么引发了青春期? 74干细胞是否位于所有肿瘤的中心? 75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗? 76肿瘤的控制比治愈是否更容易? 77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗? 78疯牛病会怎样发展? 79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80对抗原而言,免疫记忆需要延长暴露吗? 81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿? 82什么与有机体的生物钟同步? 83迁徙生物怎样发现其迁移路线? 84为什么要睡眠? 85人类为什么会做梦? 86语言学习为什么存在临界期? 87信息素影响人类行为吗? 88一般麻醉剂如何发挥作用? 89导致精神分裂症的原因是什么? 90引发孤独症的原因是什么? 91阿兹海默症患者的生命能够延续多久? 92致瘾的生物学基础是什么? 93大脑如何建立道德观念? 94通过计算机进行学习的极限是什么? 95有多少个性源于遗传? 96性别倾向的生物学根源是什么? 97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗? 98地球上有多少物种? 99什么是物种? 100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生? 101谁是世界的共同祖先? 102植物的花朵如何进化? 103植物怎样制造细胞壁? 104如何控制植物生长? 105为什么所有的植物不能免疫一切疾病? 106外界压力环境下,植物的变异基础是什么? 107是什么引起物质消失? 108能否避免物种消亡? 109一些恐龙为什么如此庞大? 110生态系统对全球变暖的反应如何? 111至今共有多少人种,他们之间有何关联? 112是什么提升了现代人类的行为? 113什么是人类文化的根源? 114语言和音乐演化的根源是什么? 115什么是人种,人种如何进化? 116为什么一些国家向前发展,而有些国家的发展停滞? 117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 118政治与经济自由密切相关吗? 119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败? 120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解? 121霍奇闭链是代数闭链的和吗? 122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗? 123庞加莱实验能否确定4维空间的球? 124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗? 125对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上? (注:最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题) 简单归纳统计这125个问题,其中涉及生命科学的问题占46%,关系宇宙和地球的问题占16%,与物质科学相关的问题占14%以上,认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。
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含囚态幻子的黑宇宙
warlong 2012-4-16 21:44
含囚态幻子的黑宇宙
含囚态幻子的黑宇宙( Black universes with trapped ghosts ) 作者: K. A. Bronnikov (莫斯科引力和基本度量中心)和 E. V. Donskoy (莫斯科引力和宇宙学研究所) 译者:郑 中(Geongs Zhern) 译注:该文预印本 2011 年发表于 arXiv 上,且 于 2010 年 6 月 28 日 在莫斯科 PFUR 第十届国际会议上作了演讲。宇宙物理学家们活得不耐烦了,研究起“囚禁鬼子的黑宇宙”了。幽灵( Ghost )一词源于爱因斯坦形容的幽灵场或鬼场,可能是将广义相对论与量子论联系起来的一种伪空或暗能。但是虫洞是不可能稳定的,而应是瞬态纠缠的,是真空混沌流的内生结构;所谓的黑宇宙真是黑不拉几的鬼才晓得的鸟世界,黑宇宙瞬间蒸发掉了吧?你联想到了“黑反应”吗?那可能上帝点燃宇宙鞭炮的黑火药引信。然而,如果“鬼子”不被囚禁起来,岂不宇宙大乱,明物质何生?囚禁幽灵的小空间很可能是卷曲隐藏的额外维体空间。 黑宇宙( black universe )是一种非奇性黑洞,在视界之外存在一种正在膨胀的对称性的各向同性宇宙。前人已发现该模型是含幻象标量场 * ( phantom scalar field )的广义相对论的解,作为一个引力源,在 RS2 型膜世界中没有幻象。本文用一个最小耦合标量场 φ (它的动能在有限场强的时空域内为负,而在其外面为正),在广义相对论中构建了稳态球对称的黑宇宙解。因此,在这种设置中,“幽灵”囚禁于一个空间小区域内,它原则上解释了为什么在普通条件下观测不到“幽灵”。 1 引言 奇点的存在是不受欢迎的,但可能是经典引力论的必然特征。奇点是广义相对论或其它经典引力论失效的地方,乃至理论自身揭示出其有效范围。因此,通过研究而全面理解物理现象(我们宇宙的起源和命运,引力坍缩等),要求要么避免奇点,要么修正相应的经典理论,或者考虑量子效应。为此进行了大量研究,其中某些学者认为黑洞事件视界内的奇点应被一种有规则的核心代替,而其他学者描述了宇宙的回弹( bouncing )或“涌现”( emergent )。 在我们看来,部分兴趣在于模型综合考虑了在黑洞和宇宙中避免奇点,这就是所谓的黑宇宙。正则黑洞(著名自例子就是球对称)可能探索者在穿越事件视界之后,进入的是膨胀宇宙而不是奇点!因此,这种假设结合了虫洞(缺少中心,面积函数的正则最小)和黑洞(死亡视界将 R 与 T 区分开)的参数。而且, T 区内的坎托斯基 - 萨希斯宇宙( Kantowski-Sachs cosmology )是对称各向同性的,类似德希特膨胀模型,使得该模型有可能作为我们加速膨胀宇宙的可行模型。 可穿越的洛伦兹虫洞( Lorentzian wormhole )、黑宇宙正是广义相对论方程的解,但需要“奇异性”,或者幻物质( phantom matter )等,而这种物质违背了零能条件;这在球对称情况下是最容易理解。在可能的暗能量宇宙中讨论了各种幻物质,但宏观幻物质仍未曾观测到。幻物质与幻场二者都存在理论争议,而对于后者看来争得更厉害。 无需幻场就可根据修正后的膜上引力的爱因斯坦方程,在 RS2 型膜世界图景构架内建立黑宇宙模型。在黑宇宙解中,场方程中的奇异物质在时髦的几何起源问题上起着作用,没有理由为物理上模糊的物质场考虑已知的能量条件。在这种图景中,甚至没有普通物质的虫洞解也是已知的。 本文中,我们可能有机会在广义相对论框架内讨论另一种虫洞,以及黑宇宙设置,具有幻象参数且仅在有限空间的强场域内的一种物质,但远处可观测到所有标准能量条件。 这种物质的一个例子,我们考虑稳态球对称设置的最小耦合标量场,拉格朗日量为 其中 h(φ) 和 V (φ) 是任意函数。如果 h(φ) 具有可变量,不可能被在它全部范围内重定义的 φ 所消除。有趣情况是,当 h0 (即标量场为正常态,具有正的动能),在弱场区内;当 h0 (标量场为幻象态,或幽灵态),在一些有限区域内,如可预测到虫洞喉( wormhole throat )。在这种情况下,可以说幽灵处于囚禁态。有人思考了 h 0 与 h 0 宇宙之间存在的一种可能跃迁。这种“囚态幽灵”虫洞的例子可见 K.A. Bronnikov 和 S.V. Sushkov 的《经典量子引力》论文。 本文结构如下。在第二节中,我们给出了基本方程,并做一些普通观察。在第三节中,我们根据反演法,推得“囚态幽灵”黑宇宙解的具体情形,第四节为结论。 2 含可变动能项的标量场 3 含囚态幽灵的黑宇宙模型 4 结论 最小耦合标量场可以一种光滑的方式从正常态到变为幽灵态,而无需产生任何时空奇点。特别是该特征可构造一种虫洞模型(囚态幽灵虫洞),其中幽灵存在于虫洞喉(任意尺寸)附近的一些有限区域内,但在远离虫洞喉的弱场区中具有普通的正常参数。文本已修正了同种模型,以构建另一种有趣的黑宇宙设置类型。 经研究也可发现,在爱因斯坦标量场体系内,如果它是对称平直的,具有一个视界,且函数 r(u) 随 u→ ±∞ 而线性增加,那么稳态球对称设置必为一种黑宇宙。但仅当标量至少处于某些空间部分的幽灵态时,黑宇宙才存在。 * 若译为幽灵,似乎有迷信色彩;译为幻象或幻影,似乎更有量子味道。
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[转载]世界顶级科学杂志《SCIENCE》公布的125个科学前沿问题
热度 1 xiasw 2012-4-8 17:33
在庆祝SCIENCE创刊125周年之际,该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题,发表在7月1日出版的专辑上。在今后1/4个世纪的时间里,人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下(前25个被认为是最重要的问题): 1宇宙由什么构成? 2意识的生物学基础是什么? 3为什么人类基因会如此之少? 4遗传变异与人类健康的相关程度如何? 5物理定律能否统一? 6人类寿命到底可以延长多久? 7是什么控制着器官再生? 8皮肤细胞如何成为神经细胞? 9单个体细胞怎样成为整株植物? 10地球内部如何运行? 11地球人类在宇宙中是否独一无二? 12地球生命在何处产生、如何产生? 13什么决定了物种的多样性? 14什么基因的改变造就了独特的人类? 15记忆如何存储和恢复? 16人类合作行为如何发展? 17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片? 18化学自组织的发展程度如何? 19什么是传统计算的极限? 20我们能否有选择地切断某些免疫反应? 21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理? 22能否研制出有效的HIV疫苗? 23温室效应会使地球温度达到多高? 24什么时间用什么能源可以替代石油? 25地球到底能负担多少人口? 26宇宙是否唯一? 27是什么驱动宇宙膨胀? 28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生? 29超高能宇宙射线来自何处? 30是什么给类星体提供动力? 31黑洞的本质是什么? 32正物质为何多于反物质? 33质子会衰减吗? 34重力的本质是什么? 35时间为何不同于其他维度? 36是否存在比夸克更小的基本粒子? 37中微子是其自己的反粒子吗? 38是否有解释所有相关电子系统的统一理论? 39人类能够制造最强的激光吗? 40能否制造完美的光学透镜? 41是否可能制造出室温下的磁性半导体? 42什么是高温超导性之后的成对机制? 43能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论? 44是否存在稳定的高原子量元素? 45固体中是否有超流动性?如果有,如何解释? 46水的结构如何? 47玻璃态物质的本质是什么? 48是否存在合理化学合成的极限? 49光电电池的最终效率如何? 50核聚变将最终成为未来的能源吗? 51驱动太阳磁周期的原因是什么? 52行星怎样形成? 53是什么引发了冰期? 54使地球磁场逆转的原因是什么? 55是否存在有助于预报的地震先兆? 56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命? 57自然界中手性原则的起源是什么? 58能否预测蛋白质折叠? 59人体中的蛋白质有多少存在方式? 60蛋白质如何发现其作用对象? 61细胞死亡有多少种形式? 62是什么保持了细胞内的通行顺畅? 63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制? 64基因组中功能不同于RNA的角色是什么? 65基因组中端粒和丝粒的作用是什么? 66为什么一些基因组很大,另一些又相当紧凑? 67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用? 68新技术能使DNA测序的成本降低多少? 69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间? 70除了继承突变,基因组如何改变? 71在胚胎期,不对称现象是如何确定的? 72翼、鳍和面孔如何发育进化? 73是什么引发了青春期? 74干细胞是否位于所有肿瘤的中心? 75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗? 76肿瘤的控制比治愈是否更容易? 77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗? 78疯牛病会怎样发展? 79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80对抗原而言,免疫记忆需要延长暴露吗? 81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿? 82什么与有机体的生物钟同步? 83迁徙生物怎样发现其迁移路线? 84为什么要睡眠? 85人类为什么会做梦? 86语言学习为什么存在临界期? 87信息素影响人类行为吗? 88一般麻醉剂如何发挥作用? 89导致精神分裂症的原因是什么? 90引发孤独症的原因是什么? 91阿兹海默症患者的生命能够延续多久? 92致瘾的生物学基础是什么? 93大脑如何建立道德观念? 94通过计算机进行学习的极限是什么? 95有多少个性源于遗传? 96性别倾向的生物学根源是什么? 97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗? 98地球上有多少物种? 99什么是物种? 100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生? 101谁是世界的共同祖先? 102植物的花朵如何进化? 103植物怎样制造细胞壁? 104如何控制植物生长? 105为什么所有的植物不能免疫一切疾病? 106外界压力环境下,植物的变异基础是什么? 107是什么引起物质消失? 108能否避免物种消亡? 109一些恐龙为什么如此庞大? 110生态系统对全球变暖的反应如何? 111至今共有多少人种,他们之间有何关联? 112是什么提升了现代人类的行为? 113什么是人类文化的根源? 114语言和音乐演化的根源是什么? 115什么是人种,人种如何进化? 116为什么一些国家向前发展,而有些国家的发展停滞? 117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 118政治与经济自由密切相关吗? 119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败? 120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解? 121霍奇闭链是代数闭链的和吗? 122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗? 123庞加莱实验能否确定4维空间的球? 124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗? 125对粒子物理标准模型的研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上? (注:最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题) 简单归纳统计这125个问题,其中涉及生命科学的问题占46%,关系宇宙和地球的问题占16%,与物质科学相关的问题占14%以上,认知科学问题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与经济、能源、环境和人口等。
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宇宙热寂说的一种化解
热度 10 liuli66 2012-4-8 08:48
宇宙热寂说的一种化解 所谓热寂说,是说:根据热力学第二定律,宇宙将走向混乱度最大(走向熵最大)。什么时侯熵最大?那就是整个宇宙处处温度相等的时侯。当宇宙温度处处相等时,宇宙就死了。这种状况称为“热寂”。 据说,有人因为相信热寂说,看到了“世界末日”,而自杀。那真是叫杞人忧天。 如何化解热寂说?是科学上、哲学上的一大难题。有很多科学家和哲学家尝试化解这个难题。 在 AN 的印象中,有一个物理学家对热寂说的化解,很漂亮,现根据复述如下[如有错误,责任在AN]。 热寂说的一个重大失误是没有考虑到宇宙是膨胀的。在热寂说提出之时以及此后相当长时间,人们不知道宇宙膨胀。 宇宙膨胀是哈勃红移现象揭示出来的一个事实。也是宇宙大爆炸理论的一个结论。 我们知道,膨胀会导致物质的温度下降。这样,宇宙就不会处处温度相等,不会热寂。 可以这样推理: 假设宇宙中仅仅存在两种物质,一种是粒子,一种是辐射。 膨胀导致粒子和辐射的温度下降,而且前者下降的速度比后者快。 就是说,即使宇宙在某一时刻,粒子的温度和辐射的温度是相等的(“热寂”状况),但由于膨胀带来粒子的温度下降得比辐射快,随即出现粒子的温度与辐射的温度不相等,宇宙就起死回生了。所谓:方死方生。 热寂说就这样化解了,大家以为然否? _______________________ 补充 相关:yuxin老师 象杞人那样忧天吧 百度:热寂说 http://baike.baidu.com/view/1040812.htm
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随笔之五十三:《科学》“硕果新新历史更”
uvard 2012-4-7 20:25
科学 宇宙沌沌未知深, 疑问重重待求证; 探索难难勇攀登, 硕果新新历史更。 --鲍毅
个人分类: 随笔小记|2334 次阅读|0 个评论
[转载]IBM研制最强大计算机 有望揭晓宇宙起源之谜
zhenghaoran 2012-4-6 18:59
IBM研制最强大计算机 有望揭晓宇宙起源之谜 IBM超级计算机的运算能力相当于现今最快速计算机的百万倍,其处理信息量是大型强子对撞机信息输出的100倍。 腾讯科技讯 (悠悠/编译) 据英国每日邮报报道,目前, IBM 公司正在建造世界上最强大的计算机,其每天处理的数据量相当于整个互联网数据流量总和的两倍,达到万亿兆数据量,意味着每天完全能够拷贝满1500万个64G容量的iPad平板电脑。这部超级强大的计算机将用于筛选太空中的无线电波,揭晓宇宙起源之谜。 转播到腾讯微博 这部超级计算机将与“平方公里”望远镜相连,消化和吸收其产生的海量数据 转播到腾讯微博 “平方公里望远镜天线阵列”每天收集数据相当于每天全球互联网信息总流量两倍,是大型强子对撞机信息输出量的100倍。IBM最新研制的超级计算机将帮助该望远镜天线阵列揭晓宇宙起源之谜。 转播到腾讯微博 “平方公里”望远镜阵列(效果图) 这部超级计算机连接在跨越1900平方英里的“平方公里望远镜天线阵列”,该望远镜天线阵列将用于洞察130亿年前宇宙的历史,追溯至宇宙大爆炸和宇宙黎明时分。 IBM超级计算机的运算能力相当于现今最快速计算机的百万倍,其处理信息量是大型强子对撞机信息输出的100倍。IBM研究员唐-安格本森说:“平方公里望远镜天线阵列每天所收集的数据相当于当前每天全球互联网信息总流量的两倍。” 预计在2024年这个望远镜天线阵列建造完毕,它将用于探索星系进化、暗物质,甚至追溯到130亿年前的宇宙起源。IBM使用3D“堆叠式”计算机芯片来实现庞大的信息处理能力,这个超级强大的望远镜拥有数百万个天线用于收集无线电信号,形成一个相当于1平方公里的信息收集区域,但却跨越了巨大的表面区域,大约是美国大陆的宽度。 平方公里望远镜天线阵列是之前任何无线电装置灵敏度的50多倍,比当前天文观测仪器运行速度快至少1万倍。每年需要存储的观测数据在300-1500千兆兆字节之间。相比之下,大型强子对撞机每年可产生大约15千兆兆字节,平方公里望远镜天线阵列的数据处理能力相当于大型强子对撞机的100倍。 4月3日,平方公里望远镜天线阵列的项目主管在荷兰首都阿姆斯特丹召开会议,共同探讨这个巨大望远镜阵列的安置地点,它将散布在地球表面大约1900平方英里的区域,计划于2016年开始建造。 该项目临时总干事迈克尔-范-哈勒姆(Michiel van Haarlem)说:“这将对于我们理解地球在宇宙中重要影响,以及如何理解地球的历史和未来。我们正在逐渐接近新的太空发现!” 这个望远镜天线阵列包含着上千个盘状望远镜,跨越1900英里,信息收集的总表面积为1平方公里,它将为天文学家提供更多的数据有助于完全改变我们对宇宙的认知和理解。 英国 科学 探索中心协会的伊恩-格里芬(Ian Griffin)博士说:“平方公里望远镜天线阵列项目将为天文学家提供一个奇特的新型工具,有助于我们彻底改变对宇宙的理解。基于这个望远镜阵列将显示星系的详细资料,通过研究黑洞等令人兴奋的神秘天体,有助于测试相对论,并使天文学家掌握更多关于宇宙早期历史的信息。”预计该望远镜天线阵列有望于2016年开始建造,8年之后盘状望远镜将联网工作。
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柳海涛,宇宙诺奖委员会通知您获得全球杰出华人奖
热度 1 liuhaitao123 2012-3-28 23:05
柳海涛,宇宙诺奖委员会通知您获得全球杰出华人奖
http://www.youngt.com/41/index.php?y=%C1%F8%BA%A3%CC%CEsex=%C4%D0x=%D3%EE%D6%E6%C5%B5%BD%B1%CE%AF%D4%B1%BB%E1
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关于不参加任何科技奖励申报工作的声明
热度 5 blownsand 2012-3-24 15:57
“ 2012年度国家科技奖励受理项目公示 ”所公布的项目材料太强悍了,在一般研究人员的眼里简直达到宇宙领先的地步。俺以前没申报过,周末认真阅读这个告示后,决定以后也不参加任何科技奖励的申报工作。理由很简单:第一,吹牛水平永远不能高于科研水平;第二,希望与 奖励工作方面的 行政人员做到井水不犯河水;第三,做研究不能以报奖为目的;第四,不去申报“怨士”、“网士”或“圣斗士”等荣誉称号,报奖没用处;第五,…… 特此声明!愿意接受人民群众的监督。如果哪天忘了,请专家在评审报奖材料时根据此声明予以拒绝并提醒本人,谢谢!
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难道宇宙在大爆炸以前是Nothing?
热度 13 wangxh 2012-3-21 09:00
难道宇宙在大爆炸以前是Nothing?
按照宇宙大爆炸学说,宇宙“起点”是一种只有质量、能量而不占空间的物质。 俺奇怪的是: 难道宇宙在大爆炸以前是Nothing ? 所以俺倔人认为,宇宙大爆炸仅仅是“真正的宇宙”的一个小小的扰动而已,或者说宇宙大爆炸时的宇宙仅仅是“真正的宇宙”的一个存在状态,而不是起点。
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【译文】什么组成了我们的宇宙?
热度 1 positron 2012-3-12 12:09
2010年总结暗物质资料时译的文章,部分内容由牧夫朋友 liverpool 所译(译文中蓝色部分), 原帖地址 。 英文原文地址: http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html What is the Universe Made Of? One of the key questions that needs to be answered by astrophysicists is what is really out there? And of what is it all made? Without this understanding it is impossible to come to any firm conclusions about how the universe evolved. 什么组成了我们的宇宙? 天体物理学家需要回答的重要问题之一是宇宙中到底都有些什么东西?以及这些东西由什么组成?如果缺乏对这些问题的理解,就不可能给出宇宙如何演化的确切回答。 Protons, Neutrons and Electrons: The Stuff of Life You, this computer, the air we breathe, and the distant stars are all made up of protons, neutrons and electrons. Protons and neutrons are bound together into nuclei and atoms are nuclei surrounded by a full complement of electrons. Hydrogen is composed of one proton and one electron. Helium is composed of two protons, two neutrons and two electrons. Carbon is composed of six protons, six neutrons and six electrons. Heavier elements, such as iron, lead and uranium, contain even larger numbers of protons, neutrons and electrons. Astronomers like to call all material made up of protons, neutrons and electrons "baryonic matter". Until about thirty years ago, astronomers thought that the universe was composed almost entirely of this "baryonic matter", ordinary atoms. However, in the past few decades, there has been ever more evidence accumulating that suggests there is something in the universe that we can not see, perhaps some new form of matter. 质子、中子和电子:组成生命的材料 你自己、你面前的电脑、我们呼吸的空气、以及遥远的恒星都是由质子、中子和电子组成的。质子和中子被束缚在一起形成原子核,而原子是原子核外围绕着电子的 组合,电子的数量等于原子核电荷数。氢原子由一个质子和一个电子组成,氦原子由两个质子、两个中子以及两个电子组成。碳原子由六个质子、六个中子以及六个 电子组成。(这里的说法未考虑同位素,译者注。)更重的元素,如铁、铅、铀等,包含着更多的质子、中子和电子。天文学家将由质子、中子和电子组成的物质称 为“重子物质”。 直到大约30年前,天文学家仍然以为我们的宇宙差不多都是由这种“重子物质”组成的,宇宙中都是普通的原子。然而,在过去的几十年中,支持下面观点的证据越来越多:宇宙中有我们看不到的东西,也许是一些新的物质形式。 WMAP and Dark Matter / Dark energy By making accurate measurements of the cosmic microwave background fluctuations , WMAP is able to measure the basic parameters of the Big Bang model including the density and composition of the universe. WMAP measures the relative density of baryonic and non-baryonic matter to an accuracy of better than a few percent of the overall density. It is also able to determine some of the properties of the non-baryonic matter: the interactions of the non-baryonic matter with itself, its mass and its interactions with ordinary matter all affect the details of the cosmic microwave background fluctuation spectrum. WMAP和暗物质/暗能量 通过对宇宙微波背景波动的精确测量,WMAP卫星可以测量大爆炸宇宙模型中的各种基本参数,包括宇宙的密度和组成。WMAP测量重子物质和非重子物质的相 对密度,对这一数据的测量要比整体密度精确几个百分点。WAMP还能确定非重子物质的一些性质:非重子物质之间的相互作用、非重子物质的质量以及与普通物 质的相互作用,这些参数都会对宇宙微波背景波动谱产生影响。 WMAP determined that the universe is flat , from which it follows that the mean energy density in the universe is equal to the critical density (within a 1% margin of error). This is equivalent to a mass density of 9.9 x 10 -30 g/cm 3 , which is equivalent to only 5.9 protons per cubic meter. Of this total density, we now know the breakdown to be: WAMP数据说明宇宙是平坦的,这表明宇宙的平均密度等于临界密度(低于1%的误差幅度)。这相当于物质密度大约为 9.9 x 10 -30 g/cm 3 ,或者相当于每立方米体积5.9个质子。根据这一总密度,我们可以获得如下的统计结果: 4.6% Atoms. More than 95% of the energy density in the universe is in a form that has never been directly detected in the laboratory! The actual density of atoms is equivalent to roughly 1 proton per 4 cubic meters. 原子(重子物质)占4.6% 。宇宙中超过95%的能量密度形式我们还从未在实验室中直接探测到过!原子的实际密度大约只有4立方米中一个质子。 23% Cold Dark Matter. Dark matter is likely to be composed of one or more species of sub-atomic particles that interact very weakly with ordinary matter. Particle physicists have many plausible candidates for the dark matter, and new particle accelerator experiments are likely to bring new insight in the coming years. 冷暗物质占23%。暗物质可能由一种或多种和普通物质相互作用很弱的亚原子粒子组成。粒子物理学家给出了暗物质的多种候选者,并且新的粒子加速器可能在未来数年内带来新的发现。 72% Dark Energy. The first observational hints of dark energy in the universe date back to the 1980's when astronomers were trying to understand how clusters of galaxies were formed. Their attempts to explain the observed distribution of galaxies were improved if dark energy was present, but the evidence was highly uncertain. In the 1990's, observations of supernova were used to trace the expansion history of the universe (over relatively recent times) and the big surprise was that the expansion appeared to be speeding up, rather than slowing down! There was some concern that the supernova data were being misinterpreted, but the result has held up to this day. In 2003, the first WMAP results came out indicating that the universe was flat (see above) and that the dark matter made up only ~23% of the density required to produce a flat universe. If 72% of the energy density in the universe is in the form of dark energy, which has a gravitationally repulsive effect, it is just the right amount to explain both the flatness of the universe and the observed accelerated expansion. Thus dark energy explains many cosmological observations at once. 暗能量占72%。 暗能量的第一个观测迹象的出现可以追溯到上世纪八十年代. 当一些天文学家研究星系团如何形成的时候, 他们发现如果存在暗能量的话, 观测到的星系分布将更容易理解. 但是这个证据非常不确定. 到了九十年代, 人们开始利用超新星的观测来示踪宇宙 (相对晚近时期) 的 膨胀历史, 令人惊奇的是宇宙的膨胀竟然是加速, 而非减速的! 当时有人担心超新星的数据解释有错误, 但时至今日结果仍然未发生变化. 2003年WMAP第一批结果公布, 表明宇宙是平坦的(见上), 而且暗物质只构成产生平坦宇宙所需的密度的23%. 如果宇宙中72%的能量密度是以这种具有排斥力效果的暗能量形式存在的, 那么宇宙的平坦性和观测的加速膨胀都将正好得以理解. 因此暗能量同时解释了很多宇宙学观测现象. Fast moving neutrinos do not play a major role in the evolution of structure in the universe. They would have prevented the early clumping of gas in the universe, delaying the emergence of the first stars, in conflict with the WMAP data. However, with 5 years of data, WMAP is able to see evidence that a sea of cosmic neutrinos do exist in numbers that are expected from other lines of reasoning. This is the first time that such evidence has come from the cosmic microwave background. 快速运动的中微子在宇宙的结构演化中起的作用不大。如果它们对宇宙的结构演化有显著影响,宇宙中气体的早期塌缩会受其阻止,从而延迟第一代恒星的出现,这和WMAP的数据相矛盾。然而,根据WMAP 5年的观测数据,仍然发现了宇宙中存在中微子海的证据,并且其数量符合其他一些证据的预期。这是首次在宇宙微波背景中发现中微子海存在的证据。 Another Probe of Dark Matter By measuring the motions of stars and gas, astronomers can "weigh" galaxies. In our own solar system, we can use the velocity of the Earth around the Sun to measure the Sun's mass. The Earth moves around the Sun at 30 kilometers per second (roughly sixty thousand miles per hour). If the Sun were four times more massive, then the Earth would need to move around the Sun at 60 kilometers per second in order for it to stay on its orbit. The Sun moves around the Milky Way at 225 kilometers per second. We can use this velocity (and the velocity of other stars) to measure the mass of our Galaxy. Similarly, radio and optical observations of gas and stars in distant galaxies enable astronomers to determine the distribution of mass in these systems. The mass that astronomers infer for galaxies including our own is roughly ten times larger than the mass that can be associated with stars, gas and dust in a Galaxy. This mass discrepancy has been confirmed by observations of gravitational lensing, the bending of light predicted by Einstein's theory of general relativity. 暗物质的其他探索 通过测量恒星和星际气体的运动,天文学家可以“称”星系的质量。以我们的太阳系为例,我们可以利用地球围绕太阳运动的速度 算出太阳的质量。地球大约以30km/s(大约60k英里每小时)围绕太阳转动。如果太阳质量是现在的4倍,那么地球就需要以60km/s的速度绕太阳运 动,以便保持在现有的轨道上。而太阳以225km/s的速度绕银心转动。我们可以利用这一速度(以及其他恒星的转动速度)计算银河系的质量。同样,对遥远 星系中恒星和星际气体的射电和可见光观测结果可以帮助天文学家确定这些星系中的物质分布。 天文学家通过推算得到的星系(包括我们所在的银河系)质量,大约比星系中通过电磁手段观测到的恒星、星际气体及尘埃的质量总和还要多10倍。这种质量差已经被对引力透镜的观测所证实,引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论预言的光线弯曲。 HST Image of a gravitational lens Text Link for an HST press release describing this image. By measuring how the background galaxies are distorted by the foreground cluster, astronomers can measure the mass in the cluster. The mass in the cluster is more than five times larger than the inferred mass in visible stars, gas and dust. 通过测量背景星系的光线被前景星系团的扭曲程度,天文学家可以计算星系图的质量。这样得到的星系团质量比由可见恒星、星际气体及尘埃计算得到的数据大5倍。 Candidates for the Dark Matter What is the nature of the "dark matter", this mysterious material that exerts a gravitational pull, but does not emit nor absorb light? Astronomers do not know. 暗物质的候选者 暗物质的本质是什么?这种神秘的物质可以提供万有引力效应,但不发出、也不吸收光?天文学家不知道有什么可以做到这一点。 There are a number of plausible speculations on the nature of the dark matter: 对暗物质的本质有很多可能的推测: Brown Dwarfs: if a star's mass is less than one twentieth of our Sun, its core is not hot enough to burn either hydrogen or deuterium, so it shines only by virtue of its gravitational contraction. These dim objects, intermediate between stars and planets, are not luminous enough to be directly detectable by our telescopes. Brown Dwarfs and similar objects have been nicknamed MACHOs (MAssive Compact Halo Objects) by astronomers. These MACHOs are potentially detectable by gravitational lensing experiments. If the dark matter is made mostly of MACHOs, then it is likely that baryonic matter does make up most of the mass of the universe. 褐 矮星:如果一个恒星的质量小于太阳质量的1/20,它的核心将不能达到足够的温度以点燃氢或氘,因此它仅仅靠引力收缩发光。这些暗淡的天体,居于恒星和行 星之间,不够亮以至于不能被我们的望远镜直接探测到。天文学家给褐矮星和类似的天体起了一个绰号叫大孩子(大质量致密天体),这些大孩子是引力透镜实验潜 在的探测目标。如果暗物质主要由大孩子组成,那么就有可能重子物质确实组成了我们宇宙的大部分物质。 Supermassive Black Holes: these are thought to power distant k quasars . Some astronomers speculate that there may be copious numbers of black holes comprising the dark matter. These black holes are also potentially detectable through their lensing effects. 超大质量黑洞:它们被推测为遥远的K型类星体提供了能源。一些天文学家猜测可能存在着大量的黑洞形成了暗物质。这些黑洞也是引力透镜实验潜在的探测目标。 New forms of matter: particle physicists, scientists who work to understand the fundamental forces of nature and the composition of matter, have speculated that there are new forces and new types of particles. One of the primary motivations for building "supercolliders" is to try to produce this matter in the laboratory. Since the universe was very dense and hot in the early moments following the Big Bang , the universe itself was a wonderful particle accelerator. Cosmologists speculate that the dark matter may be made of particles produced shortly after the Big Bang. These particles would be very different from ordinary "baryonic matter". Cosmologists call these hypothetical particles WIMPs (for Weakly Interacting Massive Particles) or "non-baryonic matter". 新 的物质形式:粒子物理学家,即研究自然界基本力和物质基本组成的科学家,猜测存在着新的相互作用形式和新的粒子。建造“超级对撞机”的基本动机之一就是试 图在实验室中产生这种新的物质。根据大爆炸理论,宇宙早期具有很高的密度并且非常热,因此宇宙自身就是一个极好的粒子加速器。宇宙学家猜测暗物质可能由大 爆炸后不久产生的粒子组成,这些粒子或许和普通的“重子物质”完全不同。宇宙学家将这些假象粒子成为WIMP(弱相互作用大质量粒子)或“非重子物质”。 Dark Energy: a Cosmological Constant? Dark Energy makes up a large majority ot the total content of the universe, but this was not always known. Einstein first proposed the cosmological constant (not to be confused with the Hubble Constant) usually symbolized by the greek letter "lambda" (Λ), as a mathematical fix to the theory of general relativity. In its simplest form, general relativity predicted that the universe must either expand or contract. Einstein thought the universe was static, so he added this new term to stop the expansion. Friedmann, a Russian mathematician, realized that this was an unstable fix, like balancing a pencil on its point, and proposed an expanding universe model, now called the Big Bang theory. When Hubble's study of nearby galaxies showed that the universe was in fact expanding , Einstein regretted modifying his elegant theory and viewed the cosmological constant term as his "greatest mistake". 暗能量: 宇宙学常数? 暗能量是宇宙的主要组成部分, 但这并不是历来为人们所熟知. 爱因斯坦第一个提出了宇宙学常数(注意不要和哈勃常数混淆), 通常用希腊字母"lambda"表示, 目的是在数学上解决广义相对论遇到的问题. 在最简单的情况下, 广义相对论预言宇宙要么膨胀, 要么就收缩. 但 爱 因斯坦认为宇宙应该是静态的, 因此他加入了该宇宙学常数项以抵消宇宙膨胀. 俄罗斯数学家弗里德曼意识到这个解决方案是不稳定的, 就像竖立铅笔尖的平衡一样. 他提出一个膨胀宇宙模型, 今天我们称之为大爆炸理论. 当哈勃对近邻星系运动的研究表明宇宙确实在膨胀后, 爱因斯坦很后悔曾经修改了这个优雅的理论, 并且将加入宇宙学常数这件事当作他所犯的"最大错误". Many cosmologists advocate reviving the cosmological constant term on theoretical grounds, as a way to explain the rate of expansion of the universe. Modern field theory associates this term with the energy density of the vacuum. For this energy density to be comparable to other forms of matter in the universe, it would require new physics theories. So the addition of a cosmological constant term has profound implications for particle physics and our understanding of the fundamental forces of nature. 很多宇宙学家主张在理论上复活该宇宙学常数项以解释宇宙的膨胀速率. 现代场论则将宇宙学常数和真空能量密度联系起来. 然而为了理解为什么该能量密度和宇宙中其它形式的物质相当, 必需引入新物理理论. 因此加入宇宙学常数对于粒子物理和我们对自然界基本力的理解都有深远的影响. The main attraction of the cosmological constant term is that it significantly improves the agreement between theory and observation. The most spectacular example of this is the recent effort to measure how much the expansion of the universe has changed in the last few billion years. Generically, the gravitational pull exerted by the matter in the universe slows the expansion imparted by the Big Bang. Very recently it has become practical for astronomers to observe very bright rare stars called supernova in an effort to measure how much the universal expansion has slowed over the last few billion years. Surprisingly, the results of these observations indicate that the universal expansion is speeding up, or accelerating! While these results should be considered preliminary, they raise the possibility that the universe contains a bizarre form of matter or energy that is, in effect, gravitationally repulsive. The cosmological constant is an example of this type of energy. Much work remains to elucidate this mystery! 宇宙学常数一个主要的吸引人的方面是它可以显著地改善理论和观测之间的符合程度. 最为壮观的例子是近期在测量 宇宙 近几十亿年时间里膨胀率的变化方面的努力. 一般而言物质所施加的吸引力将使得宇宙大爆炸所致的膨胀减速. 到前不久这种努力成为现实. 天文学家通过观测一种称作超新星的明亮却稀有的天体以测量宇宙在 近 几十亿年时间里膨胀变慢多少. 令人吃惊的是, 观测结果表明宇宙膨胀在变快, 或者说宇宙在加速膨胀! 尽管当时这个结果还很初步, 但它给出一种可能性, 就是宇宙中包含一种起排斥效果的异乎寻常的物质或者能量. 宇宙学常数是这种能量的一个例子. 另有大量的研究工作试图解开这个谜团. There are a number of other observations that are suggestive of the need for a cosmological constant. For example, if the cosmological constant today comprises most of the energy density of the universe, then the extrapolated age of the universe is much larger than it would be without such a term, which helps avoid the dilemma that the extrapolated age of the universe is younger than some of the oldest stars we observe! A cosmological constant term added to the standard model Big Bang theory leads to a model that appears to be consistent with the observed large-scale distribution of galaxies and clusters , with WMAP's measurements of cosmic microwave background fluctuations , and with the observed properties of X-ray clusters. 还有许多别的观测证据暗示需要宇宙学常数存在。例如,如果今天宇宙学常数构成宇宙 能量的大部分,那么据此推断的宇宙年龄将远比没有宇宙学常数时要大,这将有助于解决曾经宇宙年龄比观测到的一些最老恒星还要年轻的困难。此外,标准大爆炸 理论理论加上宇宙学常数的模型还可以和观测到的星系及星系团大尺度结构分布,WMAP对宇宙微波背景温度涨落的测量,以及X射线星系团观测性质等相吻合。 ——————————————【完】 ——————————————
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观测宇宙学的拓荒者--(16)致谢和参考文献
热度 3 陈学雷 2012-2-27 00:21
我与阿伦 · 桑德奇教授从未有过直接接触(虽然我曾有幸在一次会议上看到过他),加上本人学识所限,本文也许还有不少错误或不妥之处,欢迎指正。 本文写作中,除了根据阿伦 · 桑德奇教授本人以及其他有关研究人员历年来发表的专业论文和综述论文外,主要参考了 - ,这些资料使我了解了相关的历史背景、心理活动和人际关系等在专业论文中无法看到的情况。不久前, - 这两篇纪念桑德奇的文章出现在网上,又使我了解到桑德奇教授一些更多的情况,例如他在卡耐基研究所的发展特别是在南半球建设天文台过程中发挥的作用,他担任Annual Review of Astronomy and Astrophysics (ARAA)主编的情况(这是天文学领域影响因子最高的杂志,每年一册,总结近期内天文学的重大进展)等等,但本文早已写成,且篇幅已经太长,因此就不再增补内容了。 孙正凡博士的建议促使我撰写此文,卡耐基研究所的Luis Ho 博士回答了我许多问题,并给我很多非常有价值的提示,谨此表示感谢。 我也要感谢刘晓群书记和吴蕴豪博士为本文在中国国家天文上连载所给予的支持。 主要参考文献 [1] Dennis Overbye ,“ Lonely Hearts of the Cosmos: The Story of the Scientific Quest for the Secret of the Universe ”( Back Bay Books, 1999 ) AIP Oral History Transcript – Dr. Allan Sandage, interviewed by Spencer Weart, 1978. http://www.aip.org/history/ohilist/4380_1.html [ 3 ] Interviews of Alan Sandage, Gerard de Vaucouleurs, John Huchra in Alan Lightman Roberta Brawer, “ Origins: The Lives and Worlds of Modern Cosmologists ” , Harvard Universiy Press, 1992 [ 4 ] Donald Lynden-Bell, Francois Schweizer ,“ Allan R. Sandage, 18 June 1926 - 13 November 2010” ; arxiv:1111.5646 [ 5 ] G. A. Tammann, B. Reindl ,“ Allan Sandage and the Cosmic Expansion ”, arxiv:1112.0170 原始文献 Eggen, O. J., Lynden-Bell, D., Sandage, A., 1962, Evidence from the motions of old stars that the galaxy collapsed, ApJ 136, 748 Freedman, W. L., Kennicutt, R.C. Mould, J. R., 2009, Measuring the Hubble constant with the Hubble Space Telescope, arxiv:0910.5775, Freedman, W. L., Madore, B. F., 2010, The Hubble constant, ARAA 48, 1 Gott, J. R. III, Gunn, J. E., Schramm, D. N., Tinsley, B. M., 1974, An unbound universe, ApJ 194, 543 Humason, M. L., Mayall, N. U., Sandage, A. R., 1956, Redshifts and Magnitudes of extragalactic nebulae, ApJ 61, 97 Sandage, A. R. Schwarzschild, M., 1952, Inhomogeneous stellar models. II. models with exhausted cores in gravitational contraction, ApJ 116, 463 Sandage, A., 1958, Current Problems in the extragalactic distance scale, ApJ 127, 513 Sandage, A., 1961, The ability of the 200-inch telescope to discriminate between selected world models, ApJ 133, 355 Sandage, A., 1961, The light travel time and the evolutionary corretion to magnitudes of distant galaxies, ApJ 134, 916 Sandage, A., 1965, The existence of a major new constitutent of the universe: the quasi-stellar galaxies Sandage, A., 1968, Observational Cosmology, The Halley lecture for 1967, delivered in Oxford on Nov.7, Observatory, 88, 91. Sandage, A., 1969, The time scale for creation (part I), ASPL, 10, 209 Sandage, A., 1969, The time scale for creation (part II), ASPL, 10, 217 Sandage, A., Tammann, G. A., Hardy, E., 1972, Limits on the local deviation of the Universe from a homogenous model, ApJ 172, 253 Sandage, A., 1972, The redshift-distance relation. II. The Hubble diagram and its scatter for first-ranked cluster galaxies: a formal value for q 0 , ApJ 178, 1. Sandage, A. Hardy, E., 1973, The redshift-distance relation. VII. Absolute magnitudes of the first three ranked cluster galaxies as functions of cluster richness and Bautz-Morgan cluster type: the effect on q 0 , ApJ183, 743 Sandage, A., 1975, Classification and stellar content of galaxies obtained from direct photography, published in “Galaxies and the Universe”, edited by A. Sandage, M. Sandage and J. Kristian Sandage, A., 1988, Observational tests of world models, ARAA 26, 561 Sandage, A. Tammann, G. A., 1996, The evidence for the long distance scale with H 0 65 , arxiv:astro-ph/9611170 Sandage, A., 1999, The first 50 years at Palomar: 1949-1999, the early years of stellar evolution, cosmology and high-energy asstrophysics Sandage, A., 2005, The classification of galaxies: early history and ongoing developments, ARAA 43, 581 Sandage, A., 2009, The Tolman surface brightness test for the reality of the expansion. V. provenance of the test and a new representation of the data for three remote HST galaxy clusters, arxiv:0905.3199 Tammann, G. A., Sandage, A., 1983, The Value of H 0 , History of Astronomy, 6, 301 Tammann, G. A., Sandage, A., Reindl, B., 2008, The expansion field: The value of H 0 , arxiv:0806.3018 Tinsley, B. M., 1970, Possibility of a large evolutionary correlation to the magnitude-redshift relation, ApSS 6, 344 Tinsley, B. M., 1971, The color-redshift relation for giant elliptical galaxies, ApSS 12, 394 Tinsley, B. M., 1972, Effect of evolution on the diameter-redshift relation, ApJ 178, L39 Tinsley, B. M., 1978, Accelerating universe revisited, Nature, 273, 208 de Vaucouleurs, G., 1978, The extragalactic distance scale. I. A review of distance indicators: zero points and errors of primary indicators, ApJ 223, 351 de Vaucouleurs, G., 1983, Extragalactic distance scale, Malmquist bias and Hubble constant de Vaucouleurs, G., 1993, The extragalactic distance scale, VIII. A comparison of distance scales, ApJ 415, 10 de Vaucouleurs, G., 1993, Tests of the long and short extragalactic distance scale, PNAS 90, 4811
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观测宇宙学的拓荒者--(15)孤独晚年
热度 3 陈学雷 2012-2-27 00:17
观测宇宙学的拓荒者--(15)孤独晚年
在整个80-90年代,宇宙学都在突飞猛进。受到古思暴胀理论的刺激,许多粒子物理学家投身宇宙学领域,混沌暴胀、量子宇宙、宇宙弦、中微子、超对称暗物质等五花八门的新奇概念让人眼花缭乱。皮伯斯、泽多维奇(Zel’dovich)等的物理宇宙学也在迅速发展,他们研究了量子力学的测不准原理如何在宇宙的极早期造成了微小的原初扰动,而这些扰动又如何在引力的作用下增长,根据暗物质的理论,在80年代提出了描述星系形成的冷暗物质模型(CDM)。继而在90年代,COBE卫星证实了宇宙微波背景辐射具有黑体谱,从而证实了宇宙大爆炸图象的正确性,并首先观测到了宇宙微波背景辐射的各向异性。几个大规模的红移巡天(特别是冈恩主持的SDSS巡天)勾绘出了星系的三维分布结构,并可以和CDM的理论预言进行定量比较。 在90年代末到21世纪初,这些研究的发展达到了高潮。通过对超新星的观测,两组天文学家发现宇宙是加速膨胀的,也就是说,q 0 0,这说明宇宙中存在着一种奇特性质的组分,后来被命名为暗能量,爱因斯坦提出后来又抛弃的宇宙学常数就是一种可能的暗能量,这种成分可能站宇宙的3/4。接着,通过对宇宙微波背景辐射各向异性的观测,人们终于找到了一个无可争议的标准尺度,进行宇宙学的测量,从而得出了宇宙空间既非开放也非闭合而是平直的结论,证实了暴胀理论的一个重要预言。随着大量观测数据的产生,精确宇宙学时代来临了,宇宙学模型理论终于几乎可以定量地解释所有的天文观测而没有什么太大的矛盾。 对于这些发展,阿伦的态度是复杂的。对于暴胀、超弦等新奇理论,阿伦不感兴趣。不过,他承认,所谓宇宙学仅仅是测量两个数的说法已经过时了,他现在认为,有必要了解星系是怎样形成的。他自己也是星系形成研究的开创者之一,在 1961 年与 Eggen 和 Lyndon-Bell 合作的一篇论文中,他们讨论了一种银河系经由原始星云塌缩形成的理论。当然,按照现在的理论,银河系的形成也许不是一次塌缩形成的,而是先形成若干小的星系,再逐渐并合,同时吸积一些周边的物质。尽管如此,他们这篇论文的许多思想也被后人所继承。 晚年的阿伦 · 桑德奇 不过,在阿伦最感兴趣的观测宇宙学方面,我猜想他也许有些失落。自 80 年代卡耐基研究所与加州理工分道扬镳之后,卡耐基研究所就不再拥有世界上最大的望远镜了。阿伦最早提出的检验宇宙学模型的红移-距离关系方法,这时已成为常识,利用 Ia 型超新星和微波背景辐射,我们今天有了比较准确的宇宙学模型参数。然而,阿伦本人在这方面的工作虽然是最早的尝试,却限于当时的条件而未能取得成功,后来取得成功的工作并没有他本人的参与。 阿伦一生中发表了五百多篇论文,他获得了很多荣誉和奖励。众所周知,诺贝尔奖没有天文奖,但阿伦得到了奖金达 200 万美元的 Crafoord 奖。他也被公认为是二十世纪后期最伟大的观测宇宙学家之一。尽管如此,他似乎有点郁郁寡欢。 晚年的阿伦有意地选择了孤独。他的办公室的门一般是关着的,他也很少出席会议。然而,他仍在继续进行与哈勃常数测量和对宇宙膨胀检验有关的研究,这是他毕生的事业。每年他都要发表几篇有关的论文,直到2010年去世。
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观测宇宙学的拓荒者——(14)哈勃常数之战
热度 4 陈学雷 2012-2-19 18:23
观测宇宙学的拓荒者——(14)哈勃常数之战
但在当时,德沃古勒并不服气。 1976 年,他仔细阅读了桑德奇和塔曼“通向哈勃常数的步骤”系列论文,他认定这些论文中存在多达 12 个错误,而这些错误导致桑德奇等人给出的哈勃常数 (50km/s/Mpc) 太低了。德沃古勒主要的观点是,必须在非常大的尺度上测量哈勃参数,因为在比较小的尺度上,星系的不均匀分布导致星系不完全按照哈勃定律运动,而是会倾向于朝着附近的高密度区飞行,因此这样测得的哈勃常数就会偏离真正的哈勃常数。他自己得到的哈勃常数是 100km/s/Mpc ,是桑德奇的两倍。德沃古勒自认为是挑战正统的勇士。 1976 年,他在国际天文联合会的特邀报告讲台上攻击桑德奇和塔曼的观测结果(阿伦并未参加此次会议),继而又把自己的观点发表在《自然》杂志上。他后来说,“如果你说皇帝没穿衣服,你最好确保自己说的没错。” 德沃古勒发明了一系列新的示距参数与桑德奇和塔曼所采用的传统距离阶梯方法对抗,在一系列论文中他阐述了自己的方法。桑德奇和塔曼的方法比较符合直觉,容易理解,用于确定距离的标志由近而远如同台阶,而德沃古勒不相信直觉,他把多种视距参数相互交叉验证,这些不同方法象埃菲尔铁塔的钢架构一般相互支撑着通向真理的顶点。他到处演讲以宣传自己的观点并获得了成功,尽管大多数人并不完全理解他的方法的技术细节,但许多人同情这种挑战宇宙学正统的不同声音。当然,阿伦所采用的较低的哈勃常数给出较大的宇宙尺度和更长的宇宙年龄,比较容易避免与球状星团年龄相矛盾,因而那些相信宇宙密度等于临界密度的理论家更乐于采用他的数值。但德沃古勒争辩说,这样做预先假定了当前流行理论的正确,有不诚实的嫌疑,而他自己“从来不担心触犯圣经”。 阿伦则认为,德沃古勒的方法存在严重的马姆奎斯特(Malmquist)效应影响,这个效应是,如果我们观测的天体有一个最低亮度的极限,那么到远处那些低亮度的天体就看不见了,而我们看到的天体都是那些亮度比较高的,因此其平均亮度就会增加,如果不修正这一效应,这会导致低估远处天体的距离而获得较大的哈勃常数。德沃古勒认为在他的样本中,这一效应并不足以改变结果。双方的结果相差整整一倍,然而双方又都声称自己的误差只有百分之十五,一场关于哈勃常数的学术争论就此爆发。 在这激烈争论的两派之间,一些年轻的研究人员走上舞台并带来了新的方法。其中最重要的一种是塔利-费希尔(Tully-Fisher)关系。塔利和费希尔发现,星系的亮度与其氢原子发射的21cm谱线线宽存在着很强的相关性,而后者可以用射电观测获得。因此使用21cm线宽就可以很好定出远处星系的绝对亮度,这和此前假定所有星系都一样亮、或者星团中最亮的星系都一样亮的方法相比,明显改进了测量的准确度。他们得到的哈勃常数是90,更接近德沃古勒。阿伦对这一结果非常反感,他反驳说,塔利和费希尔所用的这些旋涡星系的光学亮度太容易受尘埃的影响,不可信赖。后来,年轻的阿荣森(Aaronson)等人建造了红外测量仪,用来测定星系的红外亮度,红外光不太受尘埃的影响,这样获得的红外塔利--费希尔关系比较可靠。 他们本来更相信阿伦的结果,以为自己会测得“正确”的也即接近50的数值,但实际上用比较近的几个星系测得的哈勃常数是65,比较接近但还是高于桑德奇和塔曼的50,而对较远的几个星系测得的哈勃常数值则高达90 。怎么会是这样? 红外塔利-费希尔关系,横坐标是星系21cm线宽,纵坐标是I波段星等 德沃古勒称他早就预言会发生这样的事,因为我们附近的室女座星团坐落在高密度区,吸引了附近星系,使其退行速度减慢,也使局部测得的哈勃常数小于“宇宙”哈勃常数。桑德奇和塔曼则不同意这种解释,他们认为这种近距哈勃常数低、远距哈勃常数高的现象是由于一种和马姆奎斯特效应类似但略有不同的效应,即示距参数本身有一定的分布范围,在较远的距离上人们测得的距离数值会系统地低于真实值,从而得到较大的哈勃常数。 为了增强说服力,桑德奇和塔曼抛弃了自己以前的做法,决定用一种新的办法重建距离阶梯。他们用Ia型超新星的亮度作为视距参数,因为Ia型超新星是很不错的标准烛光。他们再次得到了哈勃常数为50。 后来,更多的天文学家加入了关于哈勃常数的测量, 一些传统的方法逐渐被后来者摒弃,比如哈勃和阿伦当年曾采用的最亮或最大的天体(红超距星,电离区,发射线环、椭圆星系)之类,因为这类方法很容易受到样本大小的影响--样本较大时最亮或最大的天体往往更亮或更大些(斯科特(Scott)效应),而且误差也不容易估计。新的观测集中在一些示距参数比较强或者有物理依据的效应上,例如造父变星,红巨星分支末梢(TRGB),星系脉泽,表面亮度涨落,塔利-费希尔关系,Ia型超新星以及引力透镜和SZ效应(不过这后二者数据不多)。大多数人得到了介于二者之间的数值,也就是65-85,但阿伦仍然坚持50这一数字。 当哈勃空间望远镜准备发射的时候,阿荣森决定写一份观测计划申请,用哈勃望远镜的观测解决长期存在的争端。他邀请阿伦参加这一计划,阿伦拒绝了,他说自己也打算写一个申请。后来阿荣森的申请成功了,然而他却在一次事故中不幸丧生,这一计划改由阿伦在卡耐基天文台的同事弗雷德曼(Wendy Freedman)负责,并有许多人参加。这就是著名的哈勃望远镜重点项目(HST key project),该计划获得了许多观测时间,用于观测远距离的造父变星。在地面上,由于大气湍流的影响,星星会“眨眼”,因为大气折射的星光路径会不断变化,使星光在我们眼睛或者望远镜中成像的位置不断变动。在望远镜长时间曝光时,星像实际成了一个较大的光斑,离得比较近的星像会混在一起,因此对一千万光年以外的星系,就难以分辨出造父变星了,而桑德奇-塔曼与德沃古勒测得的天体距离也在这个尺度上开始出现较大差异。尽管哈勃望远镜只是一台2.4米的小望远镜,但由于不再受大气层的影响,可以分辨出远到六千万光年的造父变星。再用这些造父变星定标其它示距参数,比如塔利-费希尔关系等,可以把观测的距离推到几亿光年以上。在这样比较远的距离上,宇宙的膨胀速度远远超过局部高密度区引力对星系运动速度的影响,结果就比较可信了。 哈勃空间望远镜 德沃古勒1995年就去世了,没有等到这一项目的结果发表。2001年,哈勃望远镜重点项目计划发表了观测结果,得到的数值介于德沃古勒和桑德奇-塔曼之间:H 0 =72 ± 3 km/s/Mpc.这与之后不久利用宇宙微波背景辐射测得的结果也一致,后来,弗雷德曼在2010年给出的更新中给出 H 0 =73 ± 2 ± 4 km/s/Mpc,前一个误差是统计误差,后一个是系统误差。这些结果被天文界普遍接受,当然,阿伦除外:他直到2010年去世前,一直和塔曼以及其他少数合作者继续研究哈勃常数的测量问题,他们始终认为,在较小尺度上的测量更为可靠。他们使用哈勃空间望远镜观测超新星用于校正造父变星的测距结果,同时也继续研究相关的各种测距问题。在2008年发表的一篇论文中,他们得到的 H 0 =62.3 ± 1.3 km/s/Mpc,这里给出的是统计误差,他们认为系统误差大约6%。
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观测宇宙学的拓荒者——(13)宇宙是均匀的吗?
热度 4 陈学雷 2012-2-18 04:25
观测宇宙学的拓荒者——(13)宇宙是均匀的吗?
德沃古勒来自法国,一度在澳大利亚工作,研究南半球的星空,最后去了德克萨斯大学,以对星系特别是椭圆星系的研究而著名,椭圆星系的表面亮度随着到星系中心距离的 1 / 4 次方下降就是他发现的,并被称为德沃古勒定律 (de Vaucouleurs’ law) 。最初,他作为星系分类的研究者与阿伦关系不错,他改进了对椭圆星系的哈勃-桑德奇分类,因此阿伦曾邀他到帕萨迪纳访问,并给他看哈勃分类的原始资料以帮助他理解这一分类方法,当阿伦被德国的物理学手册 ( Handbuch der Physik) 丛书邀请撰写一篇关于星系分类的文章时,因为自己太忙而推荐了德沃古勒 , 并给他寄去自己正在编辑的哈勃星系图册的校样供参考。但德沃古勒误解了,他没有征求阿伦的意见而把校样中的照片印在物理手册中。阿伦非常生气,因为这些结果还没有发表过。这件事经调解和解了,但双方关系已产生了裂痕。 Gerard de Vaucouleurs(1918-1995) ,与桑德奇进行论战的天文学家 从另一方面说,桑德奇是哈勃的弟子,使用世界最大的望远镜,代表正统的宇宙学,发表的论文被奉为圭臬甚至被新闻媒体所关注。而德沃古勒自感是个外来者,从未获得使用大望远镜的机会,他对此耿耿于怀,而对于阿伦所代表的正统宇宙学理论他也颇有怀疑。 德沃古勒质疑正统的关于宇宙是均匀、各向同性的观点。关于宇宙是否均匀的问题,长期以来就有争论。爱因斯坦提出了宇宙学原理——宇宙在大尺度上均匀、各向同性,从而大大简化了理论研究,但这是他的猜想而并非依据观测,因此这一猜想是否正确最终需要观测验证。哈勃在确认了河外星系的存在后,就打算研究星系的空间分布。他研究了威尔逊山天文台以往的底片,认为这些在不同条件下拍摄的底片太不均匀,不适合这一研究,因此在 1926 - 1931 年间进行了系统的、以同一标准进行的照相巡天,拍摄了 900 多张底片。当然,在这种巡天中我们看到的只是星系的二维分布,星系的三维分布——也就是星系到我们的距离是不知道的,因此两个看上去像是挨在一起的星系我们并不知道是否真在一起。哈勃使用统计学方法进行了研究,他根据这些数据得出结论说星系确实是均匀分布的。哈勃的老对手夏普利 (Harlow Shapley) (夏普利原来在威尔逊山,但后来他去哈佛天文台任台长,这未必是个好的选择,因为哈勃接替了他原有的位置并利用威尔逊山的大望远镜在接下来的几年里做出了好多重大发现)则分析了哈佛天文台原有的大量底片,他发现较亮的星系在分布上不完全均匀,不过他使用的数据是从以往的档案中拼凑出来的,不象哈勃的观测那样均匀,因此这些所谓不均匀性是否真实存在并不完全清楚。德沃古勒分析了夏普利-艾米斯 (Shapley-Ames) 星表中的星系分布数据,他发现比较亮的星系都排列在天球的一个窄带上,因此他认为从银河系直到室女座星系团外有一个巨大的所谓本超星系团 (local supercluster) ,这是一个巨大的、扁平的星系高密度区,星系的分布有高度的不均匀性,爱因斯坦所说的宇宙的均匀性只在极大的尺度上才有可能实现,而在当时( 50 年代)可以观测的尺度上,德沃古勒认为星系分布根本不是均匀的。 德沃古勒的这一观点在很长的时间内被天文界所忽略,没有人去直接反驳他,但事实上几乎没有人相信他。直到 80 年代,人们完成了大范围的星系红移巡天 (CfA 红移巡天 ) ,可以直接看到星系的三维分布,才证实德沃古勒的观点:甚至在上亿光年的大尺度上星系都还不是均匀分布的,呈现出许多空洞和纤维状的结构,只有到几十亿光年的尺度上星系分布才变得均匀。这些冷遇使德沃古勒感到,这是因为他是个小人物、外来者。不过,在一定程度上德沃古勒描述问题的方式也不够清晰,正如他自己说的,连乐于打破常规、喜欢新鲜想法的茨维基也不能接受他的观点。 近邻星系的不均匀分布,图中每个亮点是一个星系,可以看到很多超星系团(supercluster)和空洞(void)被分别用绿色和红色文字标明 德沃古勒宣称存在的超星系团会使哈勃常数的测量变得非常复杂,因为只有在超星系团以上的尺度,宇宙的膨胀才是均匀各向同性的,而在较小的尺度上,各个方向膨胀是不均匀的。早在 1957 年,德沃古勒就告诉过桑德奇这一观点,桑德奇听后立刻说,如果这样还怎么能测量宇宙学参数呢?因为这些不均匀性必然会导致在较小距离上,星系的运动偏离哈勃定律预言的均匀各向同性,而在均匀性更好的大尺度上进行观测要求更远的距离,这总是很困难的。对于一个把测量哈勃常数当中自己终身任务的人来说,肯定不情愿接受这样的观点。作为哈勃的弟子,阿伦倾向于相信宇宙是均匀的,而且这也不能说是盲信:从 50 年代开始,阿伦在测量红移--距离关系的时候就在仔细检查观测数据中是否有各向异性,他从未发现过显著的各向异性,因此他不相信德沃古勒的说法。在 70 年代初发表的论文中,他指出在哈勃常数测量数据中并没有看到德沃古勒所说的各向异性。因此,他以及当时其他许多天文学家,认为德沃古勒的理论分析有错误。 以我们今天的观点回头看这些争论,在当时所涉及的尺度上,星系的分布确实不均匀,这一点德沃古勒是对的。但是,引力的不均匀性没有密度不均匀性那样强。更重要的是,除了不均匀分布的物质以外,宇宙中 2 / 3 以上的密度来自均匀分布的暗能量,所以宇宙总密度又没有星系密度那样不均匀。因此,不均匀性对星系运动速度的扰动没有那样强烈,这使阿伦等人在观测中并未发现宇宙膨胀有显著的各向异性,也难怪他们不相信德沃古勒。 未经许可,请勿转载
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观测宇宙学的拓荒者——(12)宇宙的命运
热度 6 陈学雷 2012-2-16 15:44
观测宇宙学的拓荒者——(12)宇宙的命运
经过多年辛劳之后,竟然能对宇宙的命运问题给出一个确定的回答,阿伦在某种程度上感到心满意足。对于他来说,宇宙是神秘的。 “ 某种意义上,牛顿定律就是上帝。我觉得一切都是那么合理,那么异乎寻常的美丽和神秘。如果你相信宇宙学是严谨的科学,那么你就可以追溯过去发生的事情,这只有科学才能描述,只有宇宙学才能解释。”“我认为整个宇宙的合理性是一个谜。牛顿和爱因斯坦的方程本身就是世界的一大谜。在这个意义上,我很相信宗教。” 阿伦多年的合作者塔曼( Gustav Andreas Tammann ) 但是,他的助手塔曼却知道,每当阿伦取得一些成就后,他的心情却是最坏的。他永远完不成给自己规定的职责,永远满足不了人们对他的期待。 “ 阿伦·桑德奇想成为哈勃,哈勃想成为爱因斯坦。” 阿伦在争分夺秒的工作,总嫌合作者们效率太低。只有塔曼才受得了阿伦无休止的吼叫。 然而,尽管阿伦一度认为,在哈勃去世后他给自己设定的任务已经完成,但是实际上宇宙的命运却并未到此定局。在戈特等人撰写“一个非束缚的宇宙”、根据观测到的物质总量推断宇宙具有开放(双曲)几何时,他们也承认,有可能存在未知的物质,没有包括在他们为宇宙算的账目中。实际上,茨维基早就主张,星系团中存在着大量看不见的暗物质,只不过象他很多其它古怪的观点一样,这一见解也长时间没人理睬。到了 70 年代中期,维拉 · 茹宾 (Vera Rubin) 发现在星系的边缘,恒星的旋转速度并不象预期的那样降低,而是保持不变,这说明星系周围分布着许多暗物质,这样它们才能提供足够的引力抵消这些快速旋转的恒星的离心力。另一方面,施拉姆的研究表明,普通的物质不可能有那么多,因为普通物质在宇宙大爆炸早期的高温中会发生核反应,如果普通物质浓度太高,反应就会很充分彻底,不会留下反应的中间产物氘——一种氢的同位素。氘是种很不稳定的元素,在此后的宇宙中不会有机会形成。因此自然界中观测到的氘丰度足以说明,普通物质的密度比较低,暗物质绝非普通物质,而是一种未知的东西,没有包括在以前的宇宙账目里。那么,也许这些暗物质还是有可能让宇宙变成平直或者甚至闭合? 阿伦曾把宇宙学研究归结为测量两个数,认为这就足以告诉我们宇宙是什么样的。另一派学者则对此不以为然,他们是物理宇宙学家 (physical cosmologist) ,在他们看来,宇宙学研究的目的不仅仅应该包括了解宇宙是什么样子的,还更应包括理解宇宙为什么是这样的。这一派的学者包括普林斯顿大学的理论家迪克 (Robert Dicke) 和皮伯斯 (Jim Peebles) 。他们曾独立地预言了宇宙大爆炸会产生宇宙微波背景辐射(在他们之前伽莫夫和他的学生阿尔弗,赫尔曼也已经做过同样的预言)。 现在宇宙大爆炸被普遍接受以后,他们又提出了两个这样的“为什么”问题:无论是桑德奇也好还是汀斯丽等人也好,得到的宇宙模型中宇宙的密度与临界密度都是同一个数量级的,只差个几倍。可是从原理上说,如果宇宙真是闭合的或者开放的,那么随着宇宙的膨胀,物质的密度与临界密度相差会越来越大,很容易差上很多个数量级。反过来说,如果我们今天物质密度与临界密度只差几倍,那么在宇宙的早期物质密度会与临界密度非常接近,宇宙的空间性质就会非常接近于所谓平直空间。这是为什么?还有一个问题是,人们一般都假定宇宙是均匀的、各向同性的(均匀是指空间不同点性质相同,是数学上的平移对称性,各向同性是指空间各个方向性质相同,是数学上的旋转对称性),但宇宙为什么是均匀、各向同性的?要知道,广义相对论允许时空不均匀、不各向同性,但实际观测的宇宙看上去却相当均匀各向同性。那么有没有什么物理机制可以使不均匀变成均匀的?初看起来这并非没有可能:把两罐不同密度的气体联通,很快两罐里的气体密度就会变得相同。但是,这种调整物质密度的机制在标准的大爆炸宇宙中是不可能的,因为从爆炸开始到今天只有有限的时间,光无法传遍宇宙,而任何物理调节机制都不可能以超过光速的速度起作用,那么怎么解释宇宙的各向同性? 这些问题在阿伦以及当时的许多观测宇宙学家看来,好象是些完全没有意义的玄学思辨,因为宇宙就是这个样子,这是观测给出的结论,问它为什么如此会有什么用吗?但是一位年轻的理论家阿伦 · 古思却开始认真考虑如何解决这些问题。 1980 年,他推测在宇宙的极早期,宇宙发生过极快速并且加速的膨胀,在 10 - 32 秒内,宇宙膨胀了 10 25 倍以上,他把这称之为暴胀 (inflation) ,暴胀之后,这些场衰减掉,于是暴胀停止,宇宙才进入普通的标准大爆炸模型。由于暴胀,本来彼此非常接近因而密度相同的点被推到了可见宇宙的不同边缘,这就解释了我们所能看到的这一部分宇宙的均匀各向同性。而这一理论也预言,在我们宇宙可见的部分,空间既非闭合也非开放,而是刚好具有平直的几何,密度应该不多不少恰好等于临界密度。 尽管阿伦对这些理论不感兴趣,但是暴胀理论关于宇宙密度等于临界密度的预言却与他的工作紧密相关。要检验这个理论是否正确,最直接的就是测量出宇宙的密度是否等于临界密度,而临界密度的大小取决于哈勃常数,对于膨胀快的宇宙,密度也要更高。 然而,对阿伦测量的哈勃常数此时也出现了争议。提出挑战的就是比特蕾丝 × 汀斯丽在德克萨斯大学的导师和后台,德沃古勒 (Gerard de Vaucouleurs) 。
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观测宇宙学的拓荒者——(11)一个女研究生的挑战
热度 10 陈学雷 2012-2-15 14:21
观测宇宙学的拓荒者——(11)一个女研究生的挑战
经过十几年的辛勤观测,阿伦和塔曼积累了大批的数据。这些数据在70年代初开始以系列论文的形式发表,其中一个系列叫《红移距离关系》,一共有8篇论文;另一个系列叫《通向哈勃常数的步骤》,10篇论文;不过在此之前有些初步的结果也已为人所知。60年代-70年代初,阿伦的观测倾向于认为宇宙是封闭的,这些观测既包括用星系光度-红移关系距离得到的哈勃图,也包括使用星系角度大小-红移关系得到的哈勃图(哈勃图即红移-距离关系图)。 由于椭圆星系一般是比较亮的大星系,因此被阿伦选为观测目标。每一批新的红移数值都可以使哈勃图进一步延伸。 1967年,在牛津大学的哈雷讲座中阿伦总结当时的观测结果,认为减速因子q 0 =1,这表明宇宙是封闭的并且正在减速,最终会停止膨胀而收缩,在大约700亿年以后宇宙将再次收缩到奇点,也许在那之后宇宙会再次大爆炸。 尽管 阿伦一次又一次发布测量结果,但其实每一次他也指出这些 q 0 值的误差还很大,而且这个结论后面还须附上一段不可省略的免责声明。这里给出的值没有考虑椭圆星系的演化(也就是假定不同红移处的椭圆星系是相同的),而椭圆星系的演化也会影响 q 0 。然而,报道他的新闻报纸通常只强调结论的前半部分,他留给其他天文学家的印象也是认为修正星系演化的工作已经从原则上解决了,他观测的星系哈勃图将就宇宙的命运问题给出答案。 然而,并不是所有的人都认同这些观点。 1967 年,已经是宇宙学世界权威的阿伦到德克萨斯大学做演讲,然而就在他开始演讲之前,一个女研究生站起来向听众宣布,阿伦所将要讲的东西全都是错误的,阿伦惊呆了。这个勇敢、好斗的女生就是比特蕾丝 · 汀斯丽 (Beatrice Tinsley) 。她的研究表明,椭圆星系一直在演化中,这些椭圆星系的光度变化可能使 q 0 值被高估了 0.5, 因此宇宙很可能不是闭合的而是开放的。后来,她又发表论文,指出星系计数受星系演化影响也很大,同样无法用于宇宙学模型检验。阿伦拒绝接受她的观点,他坚持说早在比特蕾丝之前人们就已熟知椭圆星系的演化,他相信这种演化可以计算出来并加以修正,而且他也做了修正。他对比特蕾丝的攻击置之不理,同时也毫不掩饰他对比特蕾丝的反感。但是,许多人却更同情比特蕾丝的观点。 比特蕾丝 · 汀斯丽 (Beatrice Tinsley) 比特蕾丝不久后也来到帕萨迪纳,与加州理工学院的教授吉姆·冈恩一起工作 (Jim Gunn) 。冈恩是一个全才,他既是出色的理论家,又擅长制作仪器。他为帕洛玛山望远镜做成新的相机和光谱仪,代替原来的照相底片。后来,他又从二手电子商店淘来一些军方淘汰的 CCD (电荷耦合装置)。我们今天的数码相机和摄像机中都用这些 CCD 拍摄照片,而那时这东西刚刚发明不久。 CCD 比照相底片灵敏地多,因此可以大幅度地提高望远镜的灵敏度,而且产生的数据直接可以用计算机处理。后来,冈恩又设计了哈勃望远镜的宽视场-行星照相机,我们看到的许多哈勃望远镜的漂亮照片都是这个相机拍摄的。在 80 年代中期他提出了 SDSS 巡天的设想,这个巡天后来成为有史以来参与人数最多也是成果最丰硕的天文观测计划,直至今日仍在进行。甚至当阿伦本人有一次被问到谁是世界上最优秀的天文学家时,他也回答说,“哦,年轻的吉姆·冈恩干得非常出色,如果他坚持下去,有可能位居第二。”于是帕洛玛山上出现了两支宇宙学的研究队伍,他们互不搭理,各自在 70 年代发表了一系列针锋相对的论文。 冈恩(Jim Gunn) 最后,施拉姆 (David Schramm) 、戈特 (Richard Gott) 、汀斯丽和冈恩决定另辟蹊径,他们不相信用阿伦式的哈勃图能够确定宇宙学模型,而决定根据宇宙的密度进行推算。他们在 1974 年发表的论文“一个非束缚的宇宙”( An unbounded universe) 中,他们估计了宇宙中的物质密度,得出结论说宇宙密度小于临界密度,因此宇宙是开放的。这与阿伦多年来宣称的宇宙是闭合的结论相反。 出乎他们意料的是,这时阿伦自己的观测结果也变了。自哈勃去世以后就已开始的重建距离阶梯的工作这时终于完成,阿伦开始发表一系列“通向哈勃常数之路”的论文,在这些论文中他得到了更低的哈勃常数值: 50km/s/Mpc 。与此同时,他现在测得的球状星团年龄是 140 亿年,如果 q 0 1, 宇宙的年龄就又会小于球状星团的年龄了。因此阿伦现在也主张宇宙是开放的。当然,从阿伦自己的角度看,他并不认为自己曾经坚持宇宙是闭合的,那只是他当时的测量数据告诉他的结果,问他喜欢哪个结果正如问一个测量电子电荷的物理学家他喜欢的数值是多少一样没有意义。再说,他早就说过那些数据还有很大误差。在他看来,只是别人误解了他的观点。 一个开放的宇宙将永恒的膨胀下去,最终热寂。在这样一个宇宙中我们会不会感到孤独呢?在一次被采访者追问的时候,阿伦终于承认他曾经内心喜欢过闭合宇宙, 只有这样宇宙才会再次收缩并有可能发生振荡,从而避免热寂的命运。“但是想到宇宙只形成一次,某种意义上,这使事情变得更加神秘。许多问题已超出了科学的范围,第一个微秒以前发生了什么情况,为什么、又是怎样变成后来的情况的呢?”最后,阿伦说, “宇宙会继续永远地膨胀下去,星系会分散得越来越远,一切都会消亡。事情本身就是这样。至于我是否感觉孤独根本不重要。” 比特蕾丝又在《自然》杂志上发表论文,论证宇宙中还有可能存在宇宙学常数,这是一篇颇有先见之明的论文。她也组织了星系演化讨论会,并邀请阿伦参加。阿伦没有露面,不过比特蕾丝似乎并不介意,还为他辩解说,阿伦一向不喜欢参加会议。不幸的是,不久之后才华横溢的比特蕾丝就因为肿瘤而英年早逝了。 未经许可,请勿转载
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此处思想寄附的终结 将开始另一空间的自我
热度 1 stoness 2012-2-13 11:01
最近量子力学又有新实验结果来搅和着平静的传统知识观,其论证存在和感知是相互作用的。这几年大凡有匪夷所思的科学成果都是从这个即纠结也纠缠的量子科学中出来,然而又却是给死气沉沉的可预测说带来充满生气的未知,让生命可以继续带着好奇心而继续生活下去。 刚才欣赏TED演讲录关于宇宙起源的讲座,其着重强调了人个体的死亡由于留下了“累积性智慧”而使整个群体递增式的发展。然而个体本我的思想一定是生而从零开始?唯物论说肉体是思想的物质基础,但辩证法却给生死的罅隙留下了弥足的空间。也许一种信息于某处寄附的物质终结之时,恰是解开它在宇宙另一处隐身的枷锁。它可能随着一个生命的开始,或是一种空壳的顿悟。解开纠结的刹那,就是另一轮回的开始。
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观测宇宙学的拓荒者——(十)错失类星体
陈学雷 2012-2-12 17:07
观测宇宙学的拓荒者——(十)错失类星体
不过,仅仅一个数据点太少了。能否找到更多的高红移星系呢?闵柯夫斯基退休后,一位加州理工学院的射电天文学家汤姆 • 马修斯找到阿伦。他用射电望远镜观测了 3C295, 发现它既很明亮看上去又很小,于是他找了一些类似的明亮而小的源,让阿伦观测。阿伦拍摄了一个射电源 3C48 ,发现它落在一个“点源”上,因此被认定是一颗“射电星”而不是射电星系(星系看上去都不是点源而是展源),然而它的光谱却与普通恒星的光谱完全不同,里面的谱线不知道是什么谱线。而且,阿伦发现 3C48 的亮度在变化,这使他相信这颗“星”不可能是星系,因为星系由于其巨大的尺度,在人类有限的观测时间内其亮度是不会改变的。那么这种奇怪的“射电星”究竟是什么呢? 由于当时并不清楚这个天体是什么,天生比较保守而手头又有许多其它项目的阿伦有三年时间没有发表这颗星的观测结果。阿伦没想到的是,他错过了一个重大的发现。 1962 年,阿伦的同事施密特观测了另一个射电源 3C273 的光谱,他一开始也没有认出其中的谱线,但后来他突然意识到那就是氢的光谱,只不过被红移了 0.16 倍——这在当时可以说算是相当高的红移了。尽管在这样远的距离上, 3C273 却还可以用小望远镜就能看到,说明它极其明亮!阿伦过去的老师格林斯坦走访施密特时知道了这件事,立刻测量了 3C48 的光谱,发现其红移高达 0.37. 施密特立刻给《自然》杂志投稿报告这一重大发现,格林斯坦把马修斯作为合作者也在同一期杂志上发了一篇文章。 这些天体由于象恒星一样是点源而被称为类星体。由于它具有巨大的发射能量(超过星系)而体积又相当小(从其亮度变化的尺度看只有“光月”大小)而极为神秘,人们一度提出过各种理论解释它们。不过,后来人们逐渐达成共识:这是一些正在吸积物质的巨大黑洞。总之,这是一个极重大的发现,而一直观测 3C48 的阿伦却错过了这一发现。尽管表面上他还是很冷静,但实际上他非常生气。阿伦桑德奇办公室门上一直贴着的格林斯坦老师的照片被他撕掉了。 3C48 是一个点源,底片上的圆盘是仪器分辨率和大气湍流折射造成的 不过,阿伦还是在类星体的研究中做出了一个重要的贡献。他觉得等待射电天文学家们一个一个地测出射电源的精确位置未免太慢了。通过以前的观测他知道这些强射电源与普通恒星比颜色都偏蓝,因此他想到也许可以直接通过光学观测的颜色寻找它们。为了检验这一想法,他要来一些 3C 射电源的粗略位置,然后以此为中心用不同颜色的滤光片拍摄天空的照片,他预期可以从照片上一大堆天体中找出位于中心的那个具有“蓝色超出”的射电源。然而出乎意外的是,在每个区域中他发现了不是一个而是四五个这种蓝色超出的天体。他把这些没有射电发射的天体称为蓝色窜入者,意思是它们不是类星体而是混进来的。但在一次会议上,有人问他“你怎么知道它们就一定不是类星体呢?”阿伦想了一下,回答说他其实不知道,于是他一开完会就赶紧回到帕洛玛山,观测了其中几个目标的光谱。观测光谱要用光谱仪,与拍照片的“成像观测”是两种不同的观测,因此天文上常常先做成像观测,觉得有必要再测目标光谱。阿伦发现它们的红移的确很高。就这样,他发现了“射电宁静”(也就是射电辐射并不强烈的)的类星体,其主要特征就是有蓝色超出。阿罗和鲁特恩 (Haro-Luyten) 早在 1952 年就曾发表过一个“蓝星”星表,其中有上千个这样的天体,阿伦认为这些都是类星体。 这些结果 1965 年 5 月 15 发表在一篇论文里,论文被天体物理杂志 (ApJ) 的主编钱德拉塞卡 (Chandrasekha) 在投稿当天就直接接受了。而且,尽管论文的正文里并没有提到这些内容,但加州理工学院向新闻媒体发表的消息里这样引用了桑德奇的话,“这些线索指明我们的宇宙是一个起源于‘大爆炸’的有限的封闭系统,同时证明宇宙膨胀速度正在减慢,而且它每隔 820 亿年涨落一次。”由于当时宇宙的年龄被认为有 130 亿年,那么还有 620 亿年才能到达世界末日。 此时宇宙微波背景辐射刚被威尔逊和彭齐亚斯意外发现,宇宙大爆炸理论引起了所有人的关注。新闻界抓住了这个故事,特别是正式预测宇宙末日的那个部分,纽约时报的头版文章中写道,“这些发现不仅具有哲学与科学的暗示意味,而且不难看出它们将会对我们时代造成影响。文艺复兴时期,对于地球不是宇宙中心的认识,对那个时代富于创造性的天才们产生了深远的影响。如果桑德奇博士对于这些数据的初步解释是正确的,而且宇宙最终将塌陷这种说法可以成立,它也同样会产生巨大的影响。” 但是,阿伦忽略了一个问题,他找到的大量蓝色天体未必都是类星体,其中也有一部分是白矮星。许多天文学家嫉妒帕洛玛山的人,认为他们骄傲自大,又享有特权,比如阿伦的论文竟然未经审稿就发表了,阿伦公布这些结果不够谨慎,更不用说夸张的新闻报道了。在校内,茨维基则一如既往,指责别人(这一次是阿伦)剽窃了他自己的想法——他早就曾指出过存在许多这种蓝色天体。阿伦受到巨大压力,一度几乎想辞职,但系主任最终说服他没有必要辞职。“这是我所上的关于谦虚和骄傲的一课,我永远也不会忘记。” 阿伦重新分析了数据,后来又与阿罗一起进行了新的巡天,证明较暗的蓝色天体大多数确实是类星体。不过,类星体在光度上变化太大,因此并不适合用到哈勃图上作为标准烛光。 渐渐地,阿伦对于媒体的态度发生了转变,早年他乐于接受采访,也为《科学美国人》这样的科普杂志撰稿,然而逐渐地他变得更加内向,不再理睬媒体,也不再撰写科普文章,尽管他承认科学家撰写科普文章对于科学行业来说是非常重要的,也是对公众的一种服务。他认识到,在当时许多问题有很大不确定性,要取得最终占得住脚的成果并非易事,而他不愿就这些不确定的结果反复向媒体和公众进行解释。
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观测宇宙学的拓荒者——(九)观测宇宙学就是测量两个数
热度 6 陈学雷 2012-2-11 01:13
观测宇宙学的拓荒者——(九)观测宇宙学就是测量两个数
此后,胡马森等人相继退休,他们积累的观测资料也都移交给了阿伦,而阿伦则继续进行宇宙学的观测。他曾按照哈勃的计划进行观测,但现在需要他自己制订计划了,为此他重新学习了广义相对论和宇宙学理论。他意识到,在远距离上,红移-距离关系会最终偏离线性关系,这是因为对于比较远的星系,我们看到的实际上是它很久以前的像,而那时宇宙的膨胀速度与现在不同。那么过去的宇宙膨胀速度是更高还是更低呢?如果宇宙是由我们所知的普通物质构成的而没有爱因斯坦引入的宇宙学常数项,在万有引力的作用下其膨胀会越来越慢。因此,可以引入一个“减速因子” q 0 来描述宇宙膨胀速度的变化,用曲线拟合红移-距离关系就可以测出 q 0 , 而在这种情况下 q 0 的大小也决定了宇宙的几何和命运:如果 q 0 1/2, 说明宇宙中物质密度超过临界密度,宇宙的几何是封闭的,最终膨胀会停止并转为收缩。如果 q 0 1/2, 宇宙中物质密度小于临界密度,宇宙的几何是开放的,膨胀会持续下去。 q 0 = 1 / 2 则宇宙处于临界密度并且有平直的几何。当然,如果宇宙学常数不为 0, 那么可能的结果更为复杂,不过当时一般认为没有理由引入宇宙学常数。 对于如何用距离-红移关系测量 q 0 最初人们并没有很清晰的概念。一些理论家们讨论过这个问题,但他们是把各种量都按红移展开为级数,这既不能提供一个很明确的概念,红移较高时又不精确。受到德国一位学生 Mattig 发表的一篇论文的启发,阿伦进行了研究,导出了各种观测量的解析表达式,终于对如何检验宇宙学模型第一次给出了明晰的计划。在 1961 年发表的一篇论文中,他分析了使用 4 种观测确定 q 0 的可行性,这些方法是( 1 )红移-星等(亮度)关系偏离线性( 2 )星系计数,也就是不同亮度的星系数目( 3 )红移-角直径关系( 4 )时间尺度。这些检验方法即使到今天也仍然是宇宙学观测的基本方法,尽管具体采用的天体已经与当年非常不同了。 阿伦 · 桑德奇 1962 年论文中绘制的不同 q 0 值的哈勃图,横轴是经过 K 改正的星等,纵轴是退行速度的对数(退行速度等于红移乘光速)。现代的哈勃图与此是类似的,不过一般横轴是红移,纵轴是星等 阿伦把观测宇宙学归结为测量 2 个数: H 0 和 q 0 。 完成这些观测是极其困难、复杂的,工作量也极为巨大,然而阿伦雄心勃勃,作为观测者他也获得了 200 英寸望远镜的大量观测时间。他决心拓展哈勃图,使用星系团中最亮的几个星系作为标准烛光,寻找它弯曲的形状以最终决定宇宙的命运。 1962 年,他找来了一位具有出色观测技能而又耐心的瑞士天文学家塔曼 (Gustav Tammann) 做观测助手,塔曼后来成为他终身的合作伙伴。 然而如何在满天星斗中找出那些遥远的星系呢?一种提示来自新兴的射电天文学。二战结束后,很多雷达专家们投入了这一新兴的科学领域。来自英国和澳大利亚的小组发现了许多发射无线电信号的射电源。不过,由于无线电波的波长远远超过可见光,当时射电望远镜的角分辨率比较低,要准确地定位这些源并不容易。射电天文学家们尽可能准确地测定这些射电源的位置后,把信息发送给巴德和闵柯夫斯基,他们二位用帕洛玛山的大型光学望远镜找对应的天体。他们发现,许多射电源位于巨大的椭圆星系中心,而这些椭圆星系正是阿伦的宇宙学观测所需要的理想观测目标。因此,阿伦意识到,这些射电星系就好象是在象他招手:来测我吧,来测我吧。 M87 是一个巨型椭圆星系,射电源 Virgo A 就在其中。 帕洛玛山研究射电源的工作主要由巴德、闵柯夫斯基以及马丁 • 施密特 (Martin Schmidt) 负责,阿伦则等他们认证了射电星系并测出红移后去测亮度,然后把它加到哈勃图上。 1960 年春,闵柯夫斯基在他退休前最后一次观测中拍摄到了射电源 3C295(3C295 表示这是剑桥第 3 射电星表中编号 295 的天体 ) 的光谱,其红移高达 0.46 ,创下了当时的最高红移纪录。 3C295 有一个对应的椭圆星系,阿伦把这个数据点加入到自己的椭圆星系哈勃图中。然而问题的复杂性在于,能否假定椭圆星系的光度不变呢?椭圆星系都很古老,是很早以前形成的,但是恒星会演化,因此光度也应该相应发生变化。阿伦的提出的解决办法是假定一个宇宙模型参数 q 0 ,计算这个红移到今天的时间,根据椭圆星系的光度演化模型计算这个椭圆星系在哈勃图上的位置,据此修正宇宙模型参数 q 0 , 再进行下一轮计算。经过几次迭代后,他得到 q 0 = 0.2 ,这对应一个开放、无限的宇宙。这也排除了当时还在流行的稳恒态宇宙,因为稳恒态宇宙要求 q 0 =- 1 。 3C295 , 左图是闵柯夫斯基当年发现它的原始底片,右图是现代用 X- 射线望远镜 Chandra 对其观测的结果
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时空弯曲
热度 1 metanb 2012-2-10 15:09
假如你问我究竟是什么弯曲了时空,我会告诉你农民的私心能够扭曲宇宙。
个人分类: 魔鬼辞典|1918 次阅读|2 个评论
观测宇宙学的拓荒者——(八)新的哈勃常数
热度 9 陈学雷 2012-2-10 14:37
观测宇宙学的拓荒者——(八)新的哈勃常数
为了做暗天体的观测,阿伦要呆在 200 英寸望远镜的主焦点上 —— 也就是反射镜面的上方,观测者坐在一个 “ 笼子 ” 之中。相对于 60 英寸望远镜的位于镜筒外牛顿焦点上的观测平台来说,这是一个显著的改进,观测者不必再为同时调节望远镜和平台两者的位置而手忙脚乱了。使用光谱仪的观测者可以呆在主镜后的卡赛格林焦点处,那里更为舒适,但进行成像观测的主焦点是阿伦的最爱。这台望远镜有比较现代化的马达使它能基本上自动地转动,补偿由于地球转动造成的斗转星移,不过观测者还是要微调控制,以纹丝不差地对准目标。在冬夜里,笼子中相当冷,然而比起上一代天文学家来说条件已好多了,那时天文学家只能穿上尽可能厚的衣服,而阿伦这一代则有了二战期间为飞行员研制的电加热飞行服。在笼子里的主要问题是上厕所不方便,因此观测者们都得能憋尿,而阿伦也是以此著称的。 坐在主焦点“笼子”上的观测者 在笼子中的体验是极为奇妙的,所有的灯光都关闭了,观测者所能看到的下方是被反射的星空,他仿佛是悬浮在宇宙中,在星云中穿行。坐在笼子中的观测者面前齐胸高处是固定柯达玻璃底板的地方,装上底片后观测者小心地转动着控制旋钮,把望远镜指向预先选好的观测目标。每个观测者都会准备一个目标清单,在宁静的暗夜里,观测者会选择一些最难观测的暗弱目标,比如一个远方的星系,进行长时间的曝光,而在有月亮的夜晚,或者大气湍流导致视宁度不佳的时候,观测者会挑选一些较亮的天体。有时,目标是如此之暗,即使用 5 米望远镜也只有在照相底片上长时间曝光才能显示,观测者用眼睛无法直接看到它,这时他会先把望远镜对准一颗目标位置附近的亮星,然后再按照事先测好的间隔移动望远镜使其指向目标。当观测者把望远镜指向了一个目标开始曝光后,在下方控制室的观测助手会帮助记录时间。这期间除了偶尔调整一下瞄准外,观测者不做什么事情。观测助手会打开音乐,观测者看着星空,听着音乐(阿伦喜爱歌剧),脑子里会浮想连篇。 到预定的曝光时间后,观测助手会告诉你,于是取下这一块底片放入盒中,把望远镜指向下一个目标,换上新的底片,开始观测。如此循环,直到迎来曙光。这时观测者会把曝光的底片拿到暗室,显影、定影,直到这时才知道最终的效果好坏。曝光效果的好坏,除了取决于天气因素外,也在很大因素上决定于观测者是否能长时间保持准确的瞄准 —— 如果瞄的不准,底片自然会模糊,最难的一些观测是对一个天体连续几夜的曝光,只有极准确地瞄准这种观测才有用。只有积累长期的经验后,观测者才能真正掌握每台望远镜所独有的特点和怪癖,达到最佳的观测效果。阿伦是一位出色的观测者,他也非常喜欢进行这些观测时那种孤寂的感觉。 如果有云无法观测,山上的天文学家们会聚到一起,喝喝咖啡、吃点东西,闲聊一会,交换经验,或者打打台球,等待天气好转。在 50 年代早期,还延续着以前的传统,天文学家们一个个都穿着西装,打着领带,坐在铺着亚麻布餐巾的餐桌旁,食物相当丰盛,以使观测者能保持充足的体力。不久之后,随着老一代天文学家逐渐退休,年轻人的着装开始随便起来。当然,这一切都是过去了,现在无论是在帕洛玛还是其它地方,计算机能够自动控制望远镜精准地跟踪, CCD 也早已替代了照相底片,到规定时间就把记录的信号传到计算机中,无需天文学家坐在一边去更换底片。因此,天文学家也不再爬到“笼子”里,而是待在温暖、明亮的计算机控制室内操纵计算机。 阿伦很快取得了一项重大的成果。根据哈勃的计划,胡马森以及里克天文台的梅奥尔( Mayall) 自 1936 年以来一直在用光谱仪观测星系的红移,以便把红移-距离关系延展到更大的尺度上。梅奥尔使用里克天文台较小的望远镜观测比较亮的星系的红移,而胡马森先用威尔逊山的 100 英寸望远镜、后来用帕洛玛的 200 英寸望远镜观测那些比较暗的星系的红移。现在哈勃去世了,胡马森找到阿伦,要他承担测量星系亮度的工作,利用这些亮度作为距离标志可以延展红移距离关系。这些测量的复杂之处在于,观测时候使用的测量孔径大小是固定的,然而星系在天球上的视角大小是不同的,因此需要修正这一项才能得到正确的结果。阿伦导出了相应的计算公式。 1956 年,他们获得了几百个星系和 26 个星系团的红移数据,其中红移最高的星系团红移达 0.2 。他们证实,在做了正确的 K -改正后,尽管有相当的弥散,星系的红移与距离之间的确存在线性的关系,并且这种关系是各向同性的——这也是证实红移的宇宙学起源的重要一步。对于星系团来说,其数据与哈勃定律就符合得更好。 在论文附录里,他们给出了新的哈勃常数值: H 0 = 180km/s, 这比哈勃的原始数值足足小了 3 倍。 这样一来,宇宙的年龄也变得远大于地球年龄。这一修正的原因,除了前面所说巴德发现的两种类型的造父变星外,还有另一个哈勃距离阶梯的错误:哈勃假定远处的星系中最亮的恒星具有与 M31 中最亮的恒星相同的亮度,然后他据此估算这些星系的距离。这种用“最亮”的天体进行的估算是基于这样一种假设,那就是有一种物理机制导致某种天体(比如恒星)其亮度有一个上限,因此不同星系中的最亮星亮度相同,这一假设可以用较近的不同星系中的亮星进行验证,一般是成立的。然而,当观测一些很遥远的星系时,哈勃把这些星系中一些闪闪发光的气体电离区误认为是恒星了。这些电离区比最亮的恒星还要亮得多,因此这种错误导致哈勃严重地低估了这些星系的距离。 1956 年 Humason,Mayall, Sandage 论文中的星系团的红移-星等关系 M101 星系,那些旋臂中的亮点是电离区而非恒星 尽管有这样大的修正,奇妙的是,哈勃发现的距离与红移成正比的结果来自相对测量,并没有受到太大的影响,虽然说比例系数发生了很大的改变。桑德奇后来说,科学中充满了错误的线索 , 哈勃有一种令人难以置信的能力 , 他能走向真理,而绝大多数自称客观的人最后得到了错误的答案——你必须知道什么可以忽略,什么不能忽略。 这一结果奠定了阿伦作为哈勃继承人的地位,纽约时报的新闻头条是“宇宙的诞生追溯到了大爆炸时代”,阿伦在卡耐基天文台的头衔也由“助理天文学家”升为“天文学家”。 1958 年他获得了海伦·沃纳奖,这一奖项专门发给做出杰出贡献的年轻天文学家。为此,他需要准备一个获奖报告。阿伦意识到,为了测量哈勃常数,需要归纳总结各种不同的观测结果以构造距离阶梯,而这个阶梯的每一阶上都有许多新的研究成果。他对这些新结果逐一进行了分析总结,积少成多,得到了一个更为惊人的数字:哈勃常数 H 0 =75km/s/Mpc 。这个数字和今天被大部分人接受的数字一致(不过阿伦本人后来相信更低的数字)。
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(七)哈勃的困惑
热度 1 陈学雷 2012-2-9 14:16
桑德奇继承的哈勃一项更重要的工作,是研究宇宙的膨胀。其实,哈勃在加州理工学院讲课时闭口不提宇宙膨胀是有原因的。原来,此时哈勃对于他自己最著名的发现—宇宙膨胀存在着严重的怀疑。我们前面已经说过,宇宙膨胀是基于哈勃的这样一项观测结果:星系的退行速度(或者说谱线红移)与星系到我们的距离成正比。如果星系的红移是由于空间的膨胀造成的,那么就有这样的正比关系,也只有在这种情况下我们才可以说宇宙的膨胀是没有中心或者说处处都是中心。 哈勃主要是利用天体的视亮度随距离平方反比减小这一方法确定距离。但是如果谱线会发生红移的话,亮度与距离平方成反比这一关系本身就有问题了,因为红移会降低光子的能量,导致亮度会随着距离的增加比平方反比更快衰减。因此,在这种情况下还要做进一步的修正。更复杂的是,实际观测的时候仪器记录的亮度还不是整个电磁频谱范围的亮度,而是某一波长区间范围内的亮度。为了说明的简单起见,我们假定比如说某照片-滤波片组合使我们观测的是 5000 - 6000 埃范围内的可见光,底片仅对这一波长范围内的光敏感。但是对于红移 0.1 的天体,被我们在这一波长范围内观测到的实际是它发出的 4545-5454 埃波长范围的光,如果我们把它与零红移同类型天体 5000 - 6000 埃波段发出的光进行比较,显然这样的比较是没有意义的。为此,我们必须进一步假定天体的光谱有特定的形式(比如黑体辐射,或者根据实测的天体光谱给出的某种形式),然后根据观测到的结果反推它本身同一波段的亮度,再据此计算对距离的相应修正,这在天文上称为 K -改正 (K-correction) 。 糟糕的是,哈勃发现他不做 K- 改正还好,做了 K- 改正后,距离与红移反而不成正比了!我们今天知道,造成这一困难的一个重要原因是,哈勃做 K- 改正计算的时候假定的星系光谱不正确,他假设的光谱温度太高了。此外,对于一些比较远因而比较暗的星系,哈勃测量时用的定标星等本身就不太准确。但在当时,这一结果颇令哈勃感到困惑,这似乎动摇了他的发现的观测基础。 无论如何,哈勃希望通过进一步的观测来解决宇宙学问题。当海尔望远镜建成的时候,哈勃希望他可以拥有一半的“暗夜”(没有月亮的夜晚)观测时间,但是这个要求被拒绝了,哈勃只得与其他天文学家分享观测时间。尽管如此, 1951 年他在一次演讲中列出了一个用 200 英寸望远镜进行研究的庞大计划,包括( 1 )星系大尺度结构( 2 )红移定律( 3 )宇宙距离尺度( 4 )宇宙学理论。其中对于距离尺度的测定,他列出了由近及远构造距离阶梯的 7 个步骤: a. 造父变星; b. 到 M31 的距离 ; c. 用新星测距 ; d. 测量到 M81 和 M101 星系群的距离 ;e. “普通”星系作为统计测距办法; f. 最亮的恒星 ; g. 星系团中最亮的星系。哈勃生前就在让阿伦替他进行一些河外星系造父变星的观测,但阿伦这时只做观测,并未处理这些数据。最初,哈勃计划用两三年时间完成这项工作,然而他壮志未酬就去世了。阿伦继承了这个计划,这些观测直到二十年以后才终于完成发表。
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时空的四元数结构与时间之矢
热度 2 yqgu 2012-2-6 20:26
这是一篇关于时空结构的综合性论文,是受一份期刊约稿而写成的。先用中文写,再翻译成英文的。因此把中文稿在这里贴 时空的四元数结构与时间之矢.pdf 出,希望看到同行的建议和指正。 摘要: 物理基础理论中,动力学方程都是具有时间反演不变性的。但是,除了一些简单系统的演化过程具有现实的逆过程外,稍微复杂一点的物质系统的演化过程都是不可逆的,这就是所谓的时间之矢问题,一直被人们热烈地争论着。从另外的角度看,这些争论可能有一些概念上的误区:(1)逆过程的实现并不意味着系统的时间在倒流。(2)相对性原理和协变原理是对规律的约束,而不是对具体解的约束。方程必须有不变性,而解是不一定有对称性的。(3)时间是宇宙的整体属性,它是对宇宙演化进程的一个度量。反映每个基本粒子内部演化快慢的内部时间,都是以这个宇宙时间为统一的背景和测量基准的。(4) 宇宙具有统一的宇宙时间 T 和与这个宇宙时间相对应的宇宙空间,它们是绝对的。(5)旋量本征解是一种失去了时间概念的临界状态,对环境作用的响应具有不确定性,因此世界的演化结果不是唯一确定的。(6)演化过程的不唯一性决定了逆过程的消失,所以存在旋量的世界,其演化在本质上讲是不可逆的。 目录: I、引言 II、时空的四元数结构 III、变换规则与物理意义 1、球坐标系下Dirac方程的协变性 2、场量在标架反射变换下的变换规则 IV、与时空结构相关的一些问题 1、超光速中微子现象 2、质能关系的精细结构 3、其他场方程的四元数形式
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(六)星系形态分类
热度 1 陈学雷 2012-1-31 19:36
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(六)星系形态分类
这时的卡耐基研究所真是一个从事天文研究的天堂。研究所不大,一共只有十几个研究员。作为研究人员来说,他们的收入不错,衣食无忧,不必教课,在研究方面享有完全的自由。这里的假定是,能被招进来的人都是最优秀的天文学家,会找到适合自己的研究方向,每人只要一年交一篇报告,总结自己的工作进展,所长会把这些报告汇总成天文台的年度报告。这个研究所当时拥有世界上最多的大望远镜,这些望远镜当时也很少对外开放,基本就归研究所成员使用,具体的观测时间分配方案由一个委员会根据成员们的申请书以及他们以往的产出投票决定,委员在讨论到自己的申请时回避一下。每个成员都会分到一些起码的观测时间,有些高产出的成员象哈勃、巴德等每年高达三、四十夜,桑德奇后来也是如此,这样多的观测时间在今天的天文界几乎难以想象。 阿伦已经替哈勃做了几年观测,但他刚进入卡耐基研究所后不久,哈勃就因心脏病去世了。这对阿伦是个巨大的打击,他痛苦地在帕萨迪纳的大街上来回走了几个小时。“这一切都是由他制订下来的,”阿伦后来对采访者说其自己当时的感受,“你就好像被任命为但丁的助手,你为但丁工作,而但丁突然死去了,你手里有整部《神曲》的未完手稿,那你该怎么办?”不言而喻的是,这样伟大的工作绝不应该就此湮没。阿伦主动挑起了完成哈勃的几项研究计划的重担。 星系的哈勃分类,图中给出了一些典型的星系形状和哈勃分类 第一项工作是出版哈勃星系图册。相比银河系内的千奇百怪的星云来说,星系的形状要规则得多,因此还在哈勃确认星系处于银河系之外以前,一些天文学家已开始根据星系的形状对其进行分类。当然,这些形状分类其实是一种介于科学与艺术之间的事,有一定的随意性。哈勃之前的这些分类往往比较繁复,而且不同类别之间没有连续性,因此不太好用——如果看到一个新星系与以前做过分类的星系不尽相同,就不知道该往哪一类里放了。哈勃在 1926 年发表了一个分类方法,把星系分为椭圆星系 (E) 、旋涡星系和不规则星系,用数字标志椭圆的程度,又把旋涡星系分为普通的旋涡星系 (S) 和棒旋星系( SB) ,还根据旋臂的绕紧程度进一步分为 Sa, Sb, Sc 和 SBa,SBb, SBc 等。这一分类比较简明扼要,而且又有连续的序列,便于使用,遇到新的星系可以根据它与标准星系的相似度“内插”,因此被广泛接受,成为现代天文学中的标准星系分类法。 然而,究竟这些不同类别的标准星系是什么样子呢?就好象生物分类需要一些标本作为参考一样,星系的分类也需要一些典型。因此,哈勃决定出版一本图册,显示一些典型的星系并给出其分类。然而图册尚未编成他就去世了。阿伦选用 200 英寸望远镜观测的星系照片,最终完成了这一图册( Hubble Atlas of Galaxies, 1961 )。这一印刷精美的图册从此成为天文学图书馆中标准的工具书。 1994 年,阿伦又出版了升级版的图册( The Carnegie Atlas of Galaxies )。阿伦在与人聊天时的一个拿手好戏就是给人演示哈勃分类,他会在咖啡中加入一些奶油,然后搅拌一下就会成为一个星系的形状,然后他会根据自己的经验随口说出按照哈勃分类这个“星系”应该属于什么类型。 椭圆星系与位于旋涡星系中心的核球有某种类似性,因此哈勃一度认为,椭圆星系首先形成,其中有一些后来又在演化中获得旋臂变成旋涡星系,因此他把前者称为早型 (early type) 星系,后者称为晚型 (late type) 星系,这些术语在天文学中保留了下来。但是,后来人们认识到,首先形成的是不规则星系和旋涡星系,在这些星系发生并合等条件下再转变为椭圆星系。 今天,我们对这些星系形态的理解大致是这样的:当星系形成的时候,气体通过辐射逐渐冷却、凝聚。由于气体角动量守恒,往往会收缩成盘状(角动量方向垂直于盘面)。在这种气体盘中,由于到中心不同距离处的万有引力不同,因此盘上不同半径处气体转动的速度和角速度也是不相同的。盘上的旋转不等速是导致螺旋形出现的根本原因。一旦盘上出现扰动,这种扰动所导致的密度波在差动旋转的盘面上传播就会形成螺旋形,这是著名应用数学家林家翘( C.C.Lin) 先生和他在 MIT 指导的本科生徐遐生 (Frank Shu) 的一项很有名的工作。徐遐生先生后来成为最著名的华裔天文学家之一,曾担任 UC Berkeley 大学天文系的系主任和台湾清华大学的校长。后来关于这些密度波是否会长期稳定有一些争议,林先生等人认为螺旋密度波可以长期稳定存在,而由林先生招聘到 MIT 的动力学家 Alar Toomre 等人则认为,只有在有近邻星系持续扰动的情况下螺旋形密度波才能长期存在。但是,对于旋臂是密度波这一点人们还是普遍接受的。 M51 是最著名的旋涡星系之一,其旋臂形状非常完美。但 Toomre 等人认为,这一旋臂的密度波之所以长期存在,是由于图左边的那个星系 (NGC5195) 的持续引力扰动. 当旋涡星系相互碰撞、并合时,则由于所谓剧烈弛豫过程,原来分布在两个盘上的恒星转化成椭球分布,而星系在这一过程中也失去了大量气体,导致椭圆星系的形成。这是目前的一般看法,但也不是绝对的,有人用数值模拟证明,有时旋涡星系并合后仍为旋涡星系。在某些情况下,例如星系中心类星体的作用下,即使近期内没有发生并合,旋涡星系仍然有可能转化为椭圆星系。 Arp 收集的奇怪星系中的几个例子 当然,除了这些比较“正常”的星系形态之外,也有一些星系形状比较奇怪(但并非哈勃分类中的不规则星系),比如有的星系长出了长长的“尾巴”和“触角”,有的则象车轮一样。阿伦的同学阿普收集了很多这类奇怪的星系的例子,也编成了一个星表 (The Atlas of Peculiar Galaxies, 1966) 。这往往是正在相互碰撞或作用的星系。
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答网友史雄伟博士(续)
jmluo0922 2012-1-31 11:07
现将史雄伟博士对我的博文“ 答网友史雄伟博士 ”发表的看法,涉及宇宙、物质结构和科学方法等问题,以及我的回复摘录如下,供有兴趣的网友参考。 xshi 2012-1-30 21:39 Thanks professor Luo! I have been watch to all of news from Sciencenet so actually read every piece of news from physics world. I have a very strong feeling that the level of physics is aproaching average. I want to help but I just do not know how. As for your hygrogen model, if you do not have a very good knowledge of the universe, and how these materials are formed in the nature, how do you establish good models for them? I think this is a very hard task for you to do well (it need much more effort). Here, I would like to point out (if you do not mind) that nearly all of the prominent physicists are problem children except for very rare few. If you decide to do your model well, you need to rely on your own 100%, you even cannot rely on or even compare classic models as well; they have problem too! That's why I say your job is very hard if you continue. Finally, I would like to say that 作为量子力学的波动形式的薛定谔方程,为我们解释微观结构问题提供了精确数学工具,通过其求解和推论,可以精确地解释微观结构和光谱现象,其地位如同经典力学中的牛顿定律 Do not believe it. You can only believe yourself in your work! I think if you want to do really well in physics, you should organize to handle them piece by piece and finally assemble them together to form a system to serve for the whole world. You can have your paper published and gradually improve! 博主回复(2012-1-31 10:52) : 我个人认为:就目前的科学研究水平(理论和实验方面),人类要认识宇宙规律,解释物质是什么等问题,还需要一个漫长的过程。从实验原理技术方面来讲,我们不能直接观察氢原子中的电子和质子的运动。这些问题只有等技术进步后才可能实现,对这类问题,我们只能通过理论用人的大脑进行思想实验,然后对相关结果和推论预示的现象进行可观测的实验验证,以此来确认我们的理论是否可行。 鉴于上述的原因,我们对于宇宙和物质的认识也许是一个永无止境,没有终极解答的过程。 我坚持用经典的理想来理解物质的原子分子结构,是因为我确信这个层次的问题是由带电粒子的电磁性质决定的,采用的是因果和逻辑的科学方法对其中的规律进行研究。 我认为我提出的新理论是对氢原子结构及其光谱特征全面的分析和研究,能对已知实验结果给出合理解释,优于现有的所有模型和理论,是在正确的轨道上对科学认识的推动。 最后,我要指出科学研究是一种对科学知识的继承和发展,立脚于实验观察,而不是没有根据,漫无目的的创新,描述物质不同层次结构的理论可能有所不同,但他们是可以相互解释的,决不能是相互矛盾对立地存在,由于技术的局限性,人类的认识很可能只能认清其中的某些部分,物质结构层次的无穷大(宇宙)和无穷小(物质的起源)的认识永远只是一个追求而难于达到的目标。
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(五)球状星团和宇宙年龄
热度 1 陈学雷 2012-1-30 17:59
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(五)球状星团和宇宙年龄
尽管阿伦主要替哈勃做观测工作,但他的博士论文却是跟巴德写的,因为哈勃说他手头没有合适的题目。哈勃的研究方向主要是河外星系和宇宙膨胀,而巴德的研究方向是恒星演化。巴德给阿伦的题目是关于球状星团 M3 的观测研究。银河系周围有很多球状的星团,里面有上百万颗恒星,然而这些恒星与太阳系周围的恒星有许多不同。比如,如果分别以恒星的颜色(或类型、温度)为横轴,星等(光度)为纵轴作图,可以画出所谓赫罗图( Hertzsprung-Russell diagram, HR diagram) 来。太阳周围大部分恒星都落在一条长带上,称为主序星。主序星是其中的氢元素正在核聚变燃烧的恒星,对于这些恒星其光度和表面温度都与质量有关,质量越大的恒星表面温度越高,光度也越大,因此不同质量的恒星在赫罗图上显示为带状。但是,令人困惑的是,当时得到球状星团里的恒星赫罗图又和太阳系周围恒星的赫罗图看上去很不相同,似乎没有主序——其实,这是因为球状星团比较远,人们一开始能看到的都是其中的巨星而看不到主序星。阿伦和他的同学阿普合作,用当时刚刚发明的一种新型光度计仔细测量巴德拍摄的照相底片上的恒星星等,先是 M92 球状星团,后来阿伦又独自研究了 M3 球状星团(这项工作成为他的毕业论文),终于发现了其中的主序星。 M3 球状星团 太阳附近恒星的赫罗图 M3 星团的赫罗图(这不是桑德奇原来的版本)。人们首先看到的是图上方的水平分支 (horizontal branch) 巨星和红巨星 (red giants) ,桑德奇用 200 英寸望远镜观测到了下方的主序星。 球状星团的赫罗图究竟为什么是这个样子呢?它为什么与太阳系周围的恒星赫罗图不同?当时无论是桑德奇还是他的老师巴德对此都并不清楚,然而经常来访的普林斯顿大学恒星演化理论家史瓦西心中却有一些想法。他邀请桑德奇完成观测后去普林斯顿做博士后。这时阿伦还没有写出正式的毕业论文,也没有拿到正式的学位,但他就去了普林斯顿,在那里工作了 8 个月。他与史瓦西一同进行了一项理论计算,他们计算了一系列不同质量的恒星的演化模型——这主要是数值求解常微分方程组。当时电子计算机刚刚发明,桑德奇曾到普林斯顿的高等研究院拜访计算机之父、著名数学家冯诺伊曼,也参观了冯诺伊曼买来的一台早期计算机,但是他自己的计算仍然是手算。他们的计算表明,当恒星中心的氢核燃烧殆尽时,中心的核会在引力作用下收缩,同时恒星的外壳却会扩张,由于恒星的外壳变得很大,这时恒星的光度也会大大增加,成为巨星,这样它们就会偏离主序。后来,史瓦西和霍伊尔等理论家在这方面进行了许多工作,给出了更详细的模型。不过阿伦这篇论文却首先解释了为什么恒星经过演化后会偏离主序星。 阿伦和史瓦西还意识到,恒星偏离主序星的时间与质量有关。恒星的光度对质量非常敏感,那些大质量的恒星会比小质量的恒星先耗尽核燃料。这就象一些特别有钱的人大肆挥霍,反而比一些没那么有钱的人先败光自己的家产一样。球状星团中的恒星密集地汇聚在一起,因此它们应该是差不多同时形成的,其中一些大质量的恒星已经烧完了核燃料而偏离主星序,只有一些较小质量的恒星还在主序上。太阳系周围的恒星则是不同时间形成的,因此人们既能看到大质量的主序星,也能看到小质量的主序星。 因此,可以根据球状星团赫罗图中偏离主序的位置定出球状星图的年龄,这成为对宇宙学模型进行检验的一种重要方法,因为任何天体的年龄都不能大于宇宙的年龄,而球状星团是现存的最古老的天体。阿伦和史瓦西当时定出球状星团年龄是 31 亿年——这刚好与经过巴德修改的哈勃常数算出的宇宙年龄相一致。不过,阿伦和史瓦西很快意识到他们的计算有一些问题,这个年龄太小了。后来这种方法被不断改进——阿伦自己也经常回到这个问题上来。目前定出的最古老的球状星团年龄在 120 亿年左右,也有一些测量给出的年龄更长,最长的可达 200 亿年。目前用其它方法估算的宇宙年龄在 140 亿年左右。不过球状星团年龄的理论误差比较大,至少在 30 亿年以上,因此一般认为,目前的球状星团年龄与其它方法估算的宇宙年龄在误差允许的范围内还是一致的。 在这项工作中,阿伦显示了自己有能力做出重要的理论工作来——这在此前的观测天文学家中是极其少见的。不过,阿伦还是觉得,观测对于他来说更为得心应手。早在来普林斯顿之前,威尔逊山天文台的台长鲍文 (Ira Bowen) 就已邀请他加入威尔逊山天文台。这对于阿伦来说有点喜出望外:这里是天文学家的麦加啊!当然,阿伦对那时的威尔逊山天文台早已非常熟悉,他知道许多老一辈的天文学家即将退休,未来几年会招一批青年人替换,不过他本来还以为自己也许要先到别的地方干出点成绩才能来这里。但是,阿伦这时无疑已经名声大噪, 1954 年《财富》 (Fortune) 杂志介绍 10 名最有前途的青年科学家时,阿伦作为天文学家名列其中,在文章所配的照片上, 28 岁,刚刚拿到博士学位一年的阿伦斜倚在帕洛玛望远镜的底座上,穿着轰炸机飞行员夹克露齿而笑,显得骄傲而又严肃,“他正在为人类确定宇宙的年龄和结构”。
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(四)什么是哈勃常数
热度 1 陈学雷 2012-1-29 19:47
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(四)什么是哈勃常数
什么是哈勃常数呢?如果宇宙是膨胀的,那么距离我们越远的星系,将以越快的速度离我们而去。这可以用如下公式表示 V=H 0 d 这里 V 是退行速度, d 是距离,而 H 0 称为哈勃常数,它标志了宇宙膨胀的快慢,它的单位是千米/秒/百万秒差距(具有时间倒数的量纲)。按照这个公式,如果距离足够远, V 就会超过光速,不过没有关系,这个速度仅仅是坐标速度,广义相对论并不禁止这个速度超过光速(在广义相对论里,物体运动速度在局域惯性系内不能超过光速)。测量哈勃常数的方法,就是测出不同距离处星系与我们之间的距离,同时又测出它远离我们的速度。 要测出速度不难,这可以通过观测星系的光谱得到。光谱中有一些谱线,这些谱线发出时的波长是已知的。比如, H a 线的波长是 6563 埃( 1 埃等于 0.1 纳米)。如果星系远离我们,光的波长会变长,这被称作红移,通过观测谱线红移的大小,就可以准确地测出星系远离我们的速度。 观测到的波长与原来波长的变化给出红移: l obs =( 1 + z) l emi , z 就是红移。红移与星系退行速度的关系是 z=v/c, 这里 c 是光速。 但是,要测出星系与我们之间的距离就难多了,测量天体的距离一直是天文学上的主要难题。测量比较近的恒星的距离,可以用三角视差法。由于地球绕太阳公转,我们看到的恒星的位置在不同的季节会稍有移动,移动的角度大小与距离成反比,如果精确测定这些恒星在天球上的位置,可以测出它们的距离。不过,越远的恒星移动越小,对于较远的恒星,就无法用这种办法测定距离了,更不用说远在我们银河系之外的星系了。这里顺便说一下,有一些科普文章和天文学的入门教科书把红移测量也算作测量天体距离的一种方式,但这只有在假定红移与距离的哈勃关系的条件下才成立,因此严格说来红移测量不并是一种独立的测量距离的办法。 对于较远天体测量距离的办法,是建立所谓距离阶梯 (distance ladder) 。 也就是说先测出一些较近天体的距离,然后找到一些测量距离的经验方法,再根据较近天体的距离外推远距离天体的距离。距离阶梯的最下面一级就是三角视差测量。而上面则要根据观测经验想出各种办法。对于恒星来说,如果能用三角视差法测出某种恒星的距离,那么找到一个与之同一类型的恒星,假定其绝对亮度相同,而视亮度按照平方反比的规律递减,那么根据观测到的这一恒星的视亮度,就可以推定其距离。对于较近的恒星,许多类型的恒星都可以使用。不过, 对于较远的距离只有一些绝对亮度很高的恒星才能使用。 对于河外星系来说,特别有用的是我们前面提到的造父变星。这些变星不仅相当亮,而且其光度还会发生周期性的变化。女天文学家李维特 (H. Leavitt) 发现,造父变星变化的周期与其绝对亮度有关,越亮的造父变星光变周期越长。因此,通过观测造父变星周期和视亮度,就可以确定其星系到我们的距离。这正是哈勃测量一些比较近的星系距离时所采用的办法。 哈勃1929年发表的退行速度-距离图(哈勃图) 对于一些更远的星系,造父变星也很难看到了 , 又需要距离阶梯的下一阶,也就是一些更亮的天体,先用近距离星系的造父变星“标定”它们的距离或绝对光度,再用它们测量更远的距离。比如,假定星系中最亮的恒星由于某种原因而都有相似的亮度、或者假定星系都有相似的亮度,或者一些星系团中亮度排在前几位(比如前三或前五位)的星系可能具有相似的亮度。通过这种测量,哈勃发现星系的退行速度与距离成正比,如公式( 1 )所显示的。他测得的 H 0 =550km/s/Mpc ,这里 Mpc 即百万秒差距,约相当于三百万光年。 然而,哈勃的测量结果令人困惑。根据哈勃常数人们可以推算宇宙的年龄——上推到这个时间时宇宙将是无限密的,而我们今天所能看到的宇宙部分那时也将集中在一个非常小的区域内,这也就是所谓宇宙大爆炸理论。根据上面给出的哈勃常数值,宇宙只有 20 亿年的年龄,这个年龄实在太短了,甚至低于当时许多地质学家所估计的地球的年龄—— 30 - 40 亿年(现在地质学家认为地球的年龄为 46 亿年)。 巴德的发现揭示了哈勃观测中存在的一个问题。哈勃使用的造父变星光变周期与距离的关系是根据星族 I 造父变星测定的。但是星族 I 的造父变星与星族 II 的造父变星其实不同,这些造父变星比星族 II 中的造父变星要暗。哈勃测量的 M31 造父变星是星族 II 的,因此这些造父变星的实际绝对亮度比哈勃所估计的要高得多,因此, M31 的距离也比哈勃估计得远,这一发现意味着,原来的距离阶梯第一阶是不准确的。这不影响距离与红移之间的正比关系,因为后者测量的是相对比值,不取决于具体的距离数字,但是正比的系数也就是哈勃常数的数值却减少了一倍,也使宇宙的距离尺度和寿命增加了一倍。 得知巴德的发现后,哈勃更迫切地希望对这一问题继续深入研究。有了帕洛玛的 200 英寸望远镜,哈勃现在想要观测更远的星系中的造父变星,首先从 M81 以及其所在星系群开始。哈勃康复之后,亲自上山观测过,但这时他的心脏病很让人不放心,因此大部分时间是由阿伦替他去观测。突然成为哈勃的助手,用世界最大的 200 英寸望远镜去观测宇宙的膨胀,阿伦对自己的好运颇为开心。这一时期对于阿伦来说是相当繁忙的。作为研究生,他要上课,写作业,准备考试,但他还要跑到帕洛玛山去——观测几天,回帕萨迪纳待两三天,然后再去几天,这样频繁地观测才能准确绘出造父变星的光变曲线。晚上彻夜观测,观测结束后要冲洗底片,还要分析观测的数据。然而正是在这时阿伦充分显示出了他的才华和能力。 M81 星系 在来加州理工学院之前,宇宙对于阿伦来说是神秘的,对于探索宇宙的奥秘阿伦也有着一些浪漫的幻想。但是,这些神秘感和幻想在到加州理工之后永远地消失了,取而代之的是职业天文学家对竞争的敏感——要最快、最好地完成工作,发表论文。 未经许可,请勿转载
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(三)哈勃与巴德
热度 2 陈学雷 2012-1-29 00:38
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(三)哈勃与巴德
哈勃交给阿伦的工作是测量一些 M33 星系中造父变星 (Cepheid variable) 的亮度或者说星等。造父变星是一些亮度会发生周期性变化的巨星,以仙王座 (Cepheid) d 星而得名——中国古代称其所在的星座为造父,故中文翻译为造父变星。关于造父变星我们后面还会介绍。多年以来,哈勃拍摄了许多近邻星系 M33 的底片。人们可以用闪视法把其中的造父变星找出来:在暗室中,一种称为闪视仪 (blinker) 的仪器快速交替显示两张同一天区的底片,其中的变星会显得忽明忽暗而闪烁,这会被人眼注意到。哈勃已经找出了这些变星并在底片上做了标记,但还需要测量它们的星等,办法是把它们与已知亮度的标准星进行比较,阿伦在本科学习时所学的天文技巧排上了用场,他很快完成了这一工作。 哈勃对他显然是很满意的,于是又交给他另一项工作:星系计数。这项工作是统计某一天区内某一个视亮度极限以上的星系数。天文学上用星等表示天体的亮度,一个天体的星等越高表示天体越暗(比如 2 等星比 1 等星暗),星系计数就是统计小于某个星等(比如 15 等, 16 等, 17 等)以下星系的数目。如果星系本身的绝对亮度相同或者差不多,那么远处的星系就会显得更暗一些,因此随着极限星等的增加,我们将看到越来越多的星系。然而,这种增加的快慢又与宇宙学模型有关,不同的宇宙学模型预言的星系数与星等之间的关系也不同。如果宇宙空间象爱因斯坦说得那样是弯曲的,那么星系数量随星等增加的速率与平直空间是不同的,因此原则上可以用星系计数随极限星等的变化方式检验空间到底是平直的还是弯曲的。哈勃自 30 年代开始就在进行这样的研究。此时,他把他用帕洛玛山 48 英寸施密特望远镜拍摄的照相底片交给阿伦,让他研究这一问题。阿伦很快进行了测量,但他发现,对同样的星系,用不同办法测得的星等相差可达 0.3 个星等,这使他困惑不已,但又一时无人可以请教——夏季前往科罗拉多度假钓鱼的哈勃在高山上得了心脏病,好不容易才被抢救过来,因此直到秋天哈勃康复后他才有机会与哈勃讨论所遇到的问题,哈勃告诉他这个大小的误差是正常的。在夏季,无事可做的阿伦运用在格林斯坦课上学到的知识,写成了一篇关于太阳谱线的论文,这也是他发表的第一篇学术论文。 教阿伦和他的同学阿普 (Arp) 使用大型望远镜进行观测的是巴德 (Walter Baade) 。巴德教给他们一些基本的技巧,比如如何用傅科法检验望远镜是否对好了光轴,如何调整望远镜跟踪——随着地球旋转,恒星东升西落,望远镜也必须跟着做相应转动才能跟上被观测的天体。他们最初使用的 60 英寸望远镜用起来非常复杂:这是一台牛顿式反射望远镜,星光被抛物面主镜面反射汇聚到上方,上方的一个平面反射镜再把汇聚的星光反射到镜筒的侧面,观测者在位于望远镜侧面的牛顿平台上观测。当望远镜转动时,平台也要不断地做相应的移动才能进行观测,因此需要同时不断地调整望远镜和平台。巴德老师也为两位学生埋伏下了考题:他故意不告诉他们, 60 英寸望远镜的一个转动螺丝有误差,因此每隔 80 秒望远镜就会偏离目标,需要手动开启跟踪电机进行调整。巴德老师在下面的休息室里看着秒表,听着转动电机传来的声音,检查两位学生是否能准确地跟踪目标——如果跟踪得好的话这个声音就会每隔 80 秒准时地传来。 在天气不好的时候,山上的天文学家们就聚在一起聊天,从这些闲聊中,天文学家们会了解彼此的研究动态,因此几乎每个天文学家都会知道别人在干什么。阿伦也听到巴德讲解了他的新发现。巴德是德国人,由于出色的观测而被邀请到威尔逊山工作。他为人谦和,喜欢讲故事,工作却严谨认真。在天体物理学家 Osterbrock 的笔下(《沃尔特 × 巴德传》), 30 年代以后的哈勃有点爱出风头,忙于社交活动而逐渐脱离了科研的第一线。另一位帕萨迪纳的大天文学家茨维基则缺乏安全感,总是对别人特别是对一度与之合作的巴德充满了妒忌,而巴德此时则以严肃认真的态度辛勤工作。二战爆发后,巴德作为德国公民,一度晚上只能待在家里,但毕竟他在珍珠港事件之前他就已递交了移民申请,再加上在军界有一定影响的威尔逊山天文台台长亚当斯替他说情,不久他就被允许晚上到威尔逊山上观测。实际上,包括哈勃在内的威尔逊山的其他天文学家们此时大多已离开帕萨迪纳去从事军事科研,因此不能参加军事科研的巴德此时几乎可以独占 100 英寸望远镜,而战争期间洛杉矶实行的灯火管制使得当时的观测条件空前绝后地好,因此他有机会拍摄一批极好的仙女座大星云星系( M31) 的照片,这使他有机会做出一项重大的发现。 以前人们认为恒星基本上都是类似的,只是质量大小有所不同。巴德认识到,取决于恒星在星系中分布的位置,实际上恒星存在着两个不同的“家族”,他把它们分别称为星族 I 和星族 II. 我们(太阳系)周边的恒星,以及星系旋臂里的恒星被称为星族 I 。而一些球状星团以及银河系晕里的恒星则被称为星族 II 。星族 II 恒星中所含的氢、氦以外的元素(天文学上把这些元素统称为金属,尽管在化学上碳、氮、氧、硅等元素并非金属)含量非常低,往往只有星族 I 含量的百分之几,这就导致这些恒星的性质与星族 I 有很大差异。特别是,这对于哈勃常数的测量有很大的影响。
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(二)加州理工学院
陈学雷 2012-1-27 20:47
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(二)加州理工学院
海尔建立的威尔逊山天文台并不属于加州理工学院,而是卡耐基 (Carnegie) 捐资建立的一批学术研究机构中的一个。卡耐基基金会出资建造了 60 英寸望远镜、太阳望远镜以及 100 英寸的胡克 (Hooker) 望远镜的上的一些仪器,台内有哈勃 (Hubble) 、巴德 (Baade) 等一批当时最著名的观测天文学家。 1926 年,海尔又说服了洛克菲勒基金会捐赠资金再建造一台 200 英寸 (5 米 ) 的望远镜,这是当时世界上耗资最大的科学项目。但是,洛克菲勒基金会不愿把这台望远镜捐给卡耐基基金会设立的机构,而决定把望远镜捐给加州理工学院。加州理工学院当时还没有建造和运行大型望远镜的经验和人才,因此在海尔的安排下达成了一项协议,卡耐基天文台的天文学家们被聘为加州理工学院的兼职教师,并且可以使用 200 英寸望远镜,而加州理工学院的教师和学生们也可以使用威尔逊山的设备。不过,两个机构之间一直有一点隔阂,最终在上世纪 80 年代这两个机构分道扬镳了——这是后话。 威尔逊山顶的天文台 建造 200 英寸望远镜的难度远远超过了最初的预期。建造望远镜镜胚的任务一开始被交给了通用电气公司。大型望远镜遇到的问题之一是,随着温度的变化,望远镜热胀冷缩发生形变,影响光学质量。通用电气试图用石英(水晶)建造镜面,以减少热胀冷缩的影响,然而石英的高熔点使制造均匀的大镜面成为非常困难的任务。经过几年耗资巨大的实验后,通用电气只造出了两个不合格的 60 英寸镜面。此后,镜胚改由柯宁 (Corning) 玻璃公司制造。材料选用该公司发明的热胀冷缩效应最小的派勒克司玻璃 (pyrex) ,镜胚背面采用蜂窝状结构以减轻重量。柯宁采取循序渐进的办法,首先试制了一系列较小尺寸的镜面(包括 5 米望远镜的副镜以及其他天文台闻讯后订购的一些较小的镜面),最后又经过两次尝试,镜胚终于浇注成功。镜面由火车运往帕萨迪纳,这一过程引起了全国的轰动。在帕萨迪纳,又经过 11 年的研磨,直到 1948 年望远镜才终于落成。此后,该望远镜在四十多年里一直是世界上最强有力的望远镜——前苏联于 1976 年建成了一座 6 米望远镜 BTA-6 ,在口径上超过了 200 英寸的海尔望远镜,但其设计和制造上的一些缺陷使其在性能上远不及海尔望远镜。直到 1990 年哈勃空间望远镜被发射上天,以及 1993 年 10 米的凯克 (Keck) 望远镜建成,海尔望远镜才真正被超过(哈勃空间望远镜口径只有 2.4 米,但由于不受大气层的影响因此性能远远超越了地面的大口径望远镜,凯克望远镜则是由多个镜面拼接而成)。 200 英寸的海尔望远镜 此时,洛杉矶夜晚的灯光已经严重影响了威尔逊山的观测条件,因此新的望远镜没有建在威尔逊山,而是选择了圣地亚哥 (San Diego) 附近的帕洛玛山,这里距离帕萨迪纳 134 英里 (214 公里 ) 。顺便说一句,我博客上的照片,就是在这台200英寸望远镜的圆顶下照的。在帕洛玛山上,除了 200 英寸望远镜外,还建造了一台 48 英寸的施密特望远镜,施密特是一位德国光学技师,他发明的望远镜设计具有很大而均匀的视场——类似于照相机上的广角镜头,特别适合大面积的巡天工作。这台施密特望远镜建成后进行了全天的照相巡天,在这次巡天中拍摄的全天照片直到今天仍是天文学研究的重要基本资料。 200英寸海尔望远镜的圆顶 对于决心学习观测天文学的阿伦来说,没有比加州理工更好的选择了。由于加州理工还没有天文系,他申请的是物理系,但注明他感兴趣的是天文。出乎意料的是,他收到的通知告诉他,他已被录取为刚刚成立的天文系的第一批五个学生之一。原来,加州理工决定在 200 英寸望远镜建成后发展自己的天文研究,因此决定建立天文系。在加州理工原有的教员中,做天文学研究的有茨维基( Fritz Zwicky) 。茨维基是位极富有想象力和创造力的科学家,他提出了超新星、中子星、星系团、暗物质等许多现代天文学中非常重要的概念——其中许多概念在刚刚提出时被认为是疯狂的(参见笔者的博文 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3061do=blogid=248132 静夜遐思 : Zwicky 与形态学方法)。不过,茨维基脾气古怪,几乎与所有的同事都关系恶劣,他的许多想法在同事们看来也显得非常荒诞离奇,因此把学生交给他实在是太不令人放心了。加州理工聘用了一位哈佛大学毕业的博士,捷西 · 格林斯坦 (Jesse Greenstein) 负责创办天文系。格林斯坦老师一个人就开设了天文系的各门主要课程——恒星大气、恒星内部、星际介质,观测天文学等。后来,桑德奇回忆说,格林斯坦老师的课程是“史上最缺乏条理的课程”,课后 5 位同学一起通宵整理笔记,查阅文献,试图弄懂他到底讲了些什么。其实格林斯坦年富力强,决心一定要教好这批学生,他的课程内容丰富,但很多要讲授的内容象核物理、恒星内部结构理论等都是当时非常新颖的研究成果,他自己以前也没学过,实际是边学边讲,因此课程显得杂乱无章也就不足为奇了。不过,通过这种整理,学生们反而学到了更多的东西。新建立的天文系的师生们都非常努力,要在加州理工这所一流学府内证明自己的卓越。 另一方面,桑德奇也选修了物理系开设的主要课程,包括费曼讲授的量子物理学、罗伯逊 (H.P.Robertson) 的广义相对论——罗伯逊是当时最著名的广义相对论和宇宙学理论家之一,描述均匀各向同性宇宙的 Robertson-Walker 度规就是以他命名的。 此外,还有许多一流学者来访,包括普林斯顿大学的恒星理论家史瓦西 (Martin Schwarzschild, 他是那位最早发现广义相对论球对称黑洞解的 Karl Schwarzschild 的儿子 ) 。还有英国剑桥大学的理论天体物理学家霍伊尔 (Hoyle) ,也经常来访并开设课程。霍伊尔在恒星演化方面有卓越的成就,阿伦从中学到不少东西。霍伊尔也介绍了他的稳恒态宇宙 (steady state universe) 理论。这种理论主张物质会不断创生,使宇宙不会由于膨胀而变得稀疏,因而一直保持着同一状态。不过,据桑德奇自己回忆,当时他们都并不怎么相信这种理论。 除了加州理工学院的老师和来访的学者外,阿伦在加州理工还接触到威尔逊山的天文学家们。这其中有随和、友好、后来成为阿伦博士论文导师的德国人巴德;房间永远一片混乱、操作望远镜时笨手笨脚(有一次还损坏了望远镜)但同样发表了许多一流研究论文的闵柯夫斯基 (RudolphMinkowski, 他是那位爱因斯坦的老师著名数学家 Hermann Minkowski 的侄子 ) 。还有一位与阿伦关系密切的是胡马森 (Humason) ,他原来是修建威尔逊天文台时负责向山上运输建筑材料的骡夫,由于工作认真负责,在天文台建成后被海尔留下来当清洁工。继而他学会了冲洗底片、操作望远镜等观测助理干的活。最后,他开始担任观测工作,到后来他的观测技艺之娴熟甚至超过了台里科班出身的天文学家们, 1934 年他与哈勃合作发表了测量宇宙膨胀速度——哈勃常数的论文。 当然,最著名的还是确认了河外星系、发现了宇宙膨胀的哈勃,这时他已是美国乃至世界上最有名的天文学家,人们传言诺贝尔奖委员会正在考虑是否能够更灵活地解释诺贝尔的遗嘱,以便给他授奖。哈勃也开设了讲座,众多的老师和学生们一起满怀期待地听了哈勃的讲座,但是令人大失所望的是,讲座的内容仅限于他在十多年前撰写的半科普著作“星云之境” (The realm of nebulae) 中的内容 , 这本书阿伦在少年时代就已读过。而且,尽管哈勃本人最著名的贡献是确认了河外星系的存在和宇宙的膨胀,而且此时这些贡献也早已被天文学界所普遍接受,但哈勃在他的书中和讲座中却有意地回避使用星系( galaxy) 这个词(据说是因为这个词是哈勃在威尔逊山的前任、现在是哈佛天文台台长夏普利提倡使用的) 和宇宙膨胀的概念— - 关于这一点的原因我们后面 还要谈到。 埃德温 · 哈勃 不过,如果说阿伦从哈勃的讲座中并没有学到多少东西的话,他不久就得到了一个难得的机会,可以近距离接触这位大师并得到他的亲自指点了。原来,这时哈勃让格林斯坦为他找一个学生做助手,格林斯坦选中了表现出色的阿伦,阿伦于是去见哈勃。阿伦回忆说自己是“来自中西部的土包子”(美国中西部基本是农村,因此有此一说,不过哈勃其实也来自中西部,只是后来作为罗德奖学金 (Rhodes scholarship) 获得者去牛津学习过,而阿伦实际上也是很有文化修养的), 而哈勃总是排头十足,拿着烟斗,一口牛津腔,说话正式、严肃,即便后来阿伦与他非常熟识之后他也总是彬彬有礼,令人敬畏,甚至当哈勃夫人在场时也是如此。 年轻的宇宙学家们会不知不觉地模仿哈勃那冷冰冰的说话方式。阿伦一生中始终保持着对哈勃极大的尊敬。他后来谈到哈勃的时候说,他是一个追求真理的人,绝不自欺欺人。 未经许可请勿转载
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观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(一)
热度 4 陈学雷 2012-1-27 08:10
观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇(一)
《观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇》一文连载说明 本文是一年多前桑德奇教授去世不久后一位编辑朋友约我写的。应该说,在写作过程中,我自己也学到了许多有关的历史知识和前辈学者的大家风范,受益良多。不过,写成的文章确实太长了,不太适合该杂志刊登,但如果删改缩短,又觉得有点可惜,况且我自己后来太忙了,也没有时间再删改了,不久后这位编辑朋友也离开了原来的杂志。承蒙《中国国家天文》杂志接受了我的稿件,以多期连载的形式发表。然而不巧的是,又恰逢《中国国家天文》杂志本身的出版也遇到了一些问题,去年载有本文的那几期目前还未出版。不过,近闻问题已获得解决,那几期杂志即将出版。 新年既至,我将本文放到博客上,以飧博友。因为全文太长了,为了便于博友慢慢阅读,也充实我自己的博客,分散成多篇,每篇都不太长,逐日放上来。 未经许可,请勿转载本文。 ************* 观测宇宙学的拓荒者——阿伦•桑德奇 一个研究者只有乐观地坚信自己的问题是最终能够解决的,他才能坚持下去。 ——阿伦•桑德奇 2010年11月13日,阿伦•桑德奇(Allan Rex Sandage)在他的家中去世了,享年84岁。如果说,哈勃作为观测宇宙学的鼻祖,发现了一片新大陆,那么作为哈勃的弟子,桑德奇可以说是继最初的发现者之后在宇宙学上开荒拓土的先驱。在那个时代,宇宙学的研究仿佛一片旷野,四周只有几行脚印和车辙。一位勇敢而强健的拓荒者就生活在尚未开垦的处女地中,撒下种子,希望能够收获成果。年复一年,越来越多的人聚集到这片土地上,旷野终于变成了良田,然而并不是每个人都接受先到者制订的规划。最终这里变成了繁华的都市,而当年的拓荒者却已老了,渐渐淡出了人们的视野,变得孤独甚至有点愤世嫉俗。终于有一天,他走了。 阿伦•桑德奇在望远镜前 阿伦•桑德奇1926年生于美国的依阿华城,在俄亥俄州长大,父亲是一位大学广告学教授。他小时候笃信宗教,对自然也充满了敬畏之情。周日他的父母往往起得晚,于是他就独自早起去教堂。他似乎有一种使命感,总是渴望把事情做得尽善尽美。9岁那年,阿伦在一位朋友家用望远镜观看到了壮丽的星空,当即产生了成为一名天文学家的志向,此后这一志向从未改变。 他曾试着磨制一个望远镜,不过动手并不是他的特长,这个望远镜没有磨成,后来父亲买了一台望远镜送给他——所以,如果亲爱的读者你爱好天文,在磨镜片上却失败了,其实也完全不必灰心。 阿伦广泛阅读科学特别是天文学方面的科普书籍,先在父亲任教的迈阿密大学(这不是佛罗里达的迈阿密,而是俄亥俄州的)学习了两年,随后在二战期间他参加了海军,主要做雷达等电子装备的修理工作,不过他并不喜欢摆弄电子玩意。退伍后,他跟着父亲来到伊利诺伊州立大学,靠退伍军人的助学金上了大学。阿伦这时已经清楚地意识到,未来的天文学家所需掌握的物理知识远远多于上一代——以前的观测天文学家们对于物理学理论一般是所知甚少的。由于对于天文学的一般知识阿伦从课外阅读中已有颇多了解,因此在本科时他选择主修物理而非天文。 不过,阿伦也没有忽略天文学的学习:在一名老师的指导下他开始天文观测实习,参加了由哈佛大学的伯克(Bok)教授主持,对全天的恒星分布进行计数的一项庞大计划——通俗地说就是数星星。这一项目有全世界许多人参加,阿伦分到了英仙座的一块天区。英仙座出现在冬季星空中,因此在寒冷的冬夜里,阿伦独自工作,用小望远镜精心拍摄分给他的天区,然后到暗室里冲洗底片。做这项工作的关键是恒星亮度定标,因为不仅每一夜的观测条件不同,而且即使同样的观测条件,不同的相机、不同的底片和冲洗条件拍摄出来的效果也不一样。因此,实际上是要用不同的曝光时间拍摄多张底片,然后尽可能选择类似的照片。即便如此,为了根据照相底片定出某颗恒星的亮度,还需要先拍摄一些已知标准亮度的定标星,然后通过与这些定标星在同一底片上的亮度进行比较,才能测出底片上其它恒星的亮度。后来,阿伦曾说,他对宇宙学研究的兴趣主要是对这些看似枯燥但却充满了技巧的基本工作的兴趣。 阿伦仅仅是该项目众多参与者中的一员,并没有因此发表什么论文,但是这一工作却让阿伦掌握了观测天文学的基本技能。阿伦也参加了哈佛大学组织的观测天文学暑期讲习班,与许多同样的青年学子相识,其中包括他未来的同事和朋友阿普(Arp)。不过,这个时候哈佛对于那些想要成为天文学家的学生来说,已经不具有最大的吸引力了。1948年大学毕业后,阿伦写信给加州理工学院物理系,申请成为那里的研究生。 从加州理工学院远眺威尔逊山 加州理工学院(California Institute of Technology, Caltech)座落在洛杉矶东北的小城帕萨迪纳(Pasadena)市。在20世纪40年代以前,洛杉矶还是一个比较小的城市,而气候温和的帕萨迪纳主要是一个美国东北部的富人们冬季来度假的小镇。1904年,来自芝加哥的天文学家海尔(George Hale) 来到帕萨迪纳,在北面的威尔逊山上建立了天文台。威尔逊山高1742米,是圣盖博(San Gabriel)山脉的主峰。今天,站在帕萨迪纳北眺,可以看到山上林立的电视和通讯天线。威尔逊山位于当地大气逆温层之上,气流稳定,而夜间经常出现的逆温层云层挡住了山下的灯光,使这里拥有极佳的观测条件。海尔募集来资金,先后建起了60英寸(1.5米)和100英寸(2.5米)望远镜——这在建成时都是全世界最大的望远镜,使这里成为天文学们的麦加。 海尔来到帕萨迪纳后,还应邀担任了当地一所专科学校思茹普学院(Throop College)的校董, 1921年该校改名为加州理工学院。南加州经济上的繁荣使得该校获得了大量的资金,而海尔则为该校引来了一流的学者,特别是物理学家、因测量电子电荷获得诺贝尔奖的密立根(Robert Millikan),在该校的发展中起了巨大的作用。到了阿伦•桑德奇来求学的时候,尽管规模不大,加州理工学院却已和麻省理工学院一起成为美国最著名的理工科大学之一。爱因斯坦曾来这里任教,而40年代末在这里执教的包括喷气推进实验室(JPL)的创立者流体力学家冯卡门(Von Karman), 量子化学家鲍林(Linus Pauling),生物学家、遗传基因理论的提出者摩尔根(Thomas Morgan),物理学家费曼(Richard Feynman)等世界一流的学者。我国的著名科学家钱学森当时也是那里的教授,而且至死都念念不忘那里一流的教育水平和学术氛围。 未完待续 本文未经许可,请勿转载
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解读宇宙暗物质地图
可变系时空多线矢主人 2012-1-12 23:06
解读 宇宙暗物质地图 天文学家在日前于得克萨斯州奥斯丁市 ( AUSTIN, TEXAS)- 召开的第 219 届美国天文学会大会上公布了绘制出迄今为止最大的宇宙暗物质地图。 加拿大温哥华市不列颠哥伦比亚大学的天体物理学家 Ludovic Van Waerbeke 和英国爱丁堡大学的 Catherine Heymans “弱引力透镜”合作者绘制的所谓“迄今最大暗物质地图”公布如下: 就像计算机模拟预测的那样, 其中, 明亮区域代表着由暗物质聚集而成的丝和块。 其间布满了巨大的空旷区域。即暗物质成群分布在由丝和结构成的“宇宙网”中。就像宇宙论指出的那样,这些块状疙瘩——大部分的暗物质便聚集于此——整齐地与巨大的星系团契合在一起。 Ludovic Van Waerbeke 表示:“我们很高兴看到最终的结果与我们的预测相类似。” Catherine Heymans 表示,利用这种“弱引力透镜”效应绘制暗物质是“了解黑暗宇宙的重要的第一步”。 在 5 年的时间里,研究小组利用安装在美国夏威夷莫纳克亚山上的加拿大—法国—夏威夷望远镜( CFHT )上的 340- 兆像素 MegaCam 照相机,对距离约 60 亿光年的 1000 万个星系进行了成像。 Van Waerbeke 说:“我们的地图比迄今为止最大的暗物质地图大了 100 倍。”对这些星系的形状进行的一项统计分析揭示了介于其间的暗物质的空间分布情况。 普林斯顿大学的天体物理学家 Rachel Mandelbaum 指出,实际上,“像 CFHT 透镜巡天这样的项目能够用来验证暗物质理论和广义相对论”。 Van Waerbeke 说,迄今为止,“一切看来都正常。这些地图所展现的恰好是我们所预测的”。换句话说,这些结果证实了目前关于宇宙物理特性、构成以及进化的普适理论。 按照研究小组成员、爱丁堡大学的 Fergus Simpson 的说法,透镜巡天揭示的不仅是暗物质如何扭曲光线,同时还有暗物质如何随着时间的流逝而成群分布。他说,这些结果已经排除了许多想要代替爱因斯坦的广义相对论的理论。例如, Simpson 说,被称为改良牛顿力学的一种理论便不再拥有暗物质数据的支持。 Heymans 说,尽管透镜巡天揭示了暗物质的分布情况,而由其他项目计划在不久的将来进行的其他类型的观测将对更神秘的暗能量作出阐释,而后者似乎加速了宇宙的膨胀。她说,今后,名为欧几里德的欧洲空间望远镜将同时完成这两类观测。“我们真的都需要。” 其实,宇宙中的各天体,除了太阳等恒星是发射各种光子的而外,其它的各天体都不发射光子,但都能反射各种光子。 人们通过接受到各种光子就能判定发社或反射该光子的那些天体的存在, 人们还知道: 各天体都有引力作用,并且引力还决定着它们间的分布和运动状态。而由此就还可根琚已观察到某区域中各天体的质量、分布和运动状态,判定该区域内某些中心处的质量缺失。而认定存在所谓“暗物质”,也就是没能观察到的物体。这也是得出“宇宙中至少有 80% 是暗物质”的原因。。 为什么那些物体会观察不到呢? 根据自 1933 年至今数十年多方观测探究,现在比较有科学根据的是 :黑洞的存在。即:大量或高密度的不发光物体形成的 质量中心,使得进入其事界的所有光子,都被其引力吸引,而其反射都不能逃出,因而那些物质,在外界无法观测到。 各 黑洞 的质量及其质量中心的位置却可根据已观测到其周围的各天体的分布和运动状态和引力公式,用 计算机模拟 计算求得。 为此,须测得某时刻其周围各天体的位置和速度,位置可由望远镜直接观测确定,而速度则须测得由各天体发出或反射光子的频率随其相对观测系运动状态的变化规律确定。 对于 相对观测系为惯性运动的天体,其发出或反射光子的频率是与其相对观测系运动的速度成正比的,即通常所谓“都普勒公式”。并从而得到速度与距离成正比的“哈勃公式”。这也正是所谓“宇宙膨胀论”的根据。 现今,基本按此方法,并计及某些影响因素的修正,可估算 各 黑洞 的质量及其质量中心的位置。这或许就是 Ludovic Van Waerbeke 所说计算机模拟“预测”的方法。 但是,显然,对于大量天体的广阔宇宙,要如此地确定其分布图,也是很困难、繁重的,而且,这里存在的根本问题还在于:各 天体相对观测的运动并非都是惯性的。通常的“都普勒公式”并不适用,而必须求得非惯性系的相应公式,才能得出正确的结果。 现在 Ludovic Van Waerbeke 等“弱引力透镜”合作者,采用( CFHT )上的 340- 兆像素 MegaCam 照相机,对距离约 60 亿光年的 1000 万个星系进行成像。应而,其在各时刻 的招片中,各 星系间的空白处,就必然是所谓“暗物质”分布于其范围之内。而基本确定了它们存在的大致区域。但须注意,该区域并非就是“暗物质”,其间还布满了巨大的空旷区域。也应这样来理解“暗物质”地图。 显然,这种 地图,还并不能给出各“黑洞” 质量中心的确切位置。更不能给出他们的质量。因而,它只是 Catherine Heymans 所说的“了解黑暗宇宙的重要的第一步”。 至于她所谓 更神秘的,似乎加速了宇宙膨胀的,“暗能量”。就因为:它是 通常的“都普勒公式”不适用而产生的,和 根本不可能存在所谓“反引力”而毫无意义。
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宇宙到底有多大?
热度 4 flrcnsc 2012-1-12 21:59
刚刚看到一个院士说,宇宙大小其实不应该是137.5亿光年。我也一直很迷惑这个问题,希望这个专业的人指点一下。我的疑问如下: 因为我们可以看到137.5年以前的光,而且宇宙起源于一次大爆炸 那么,这次大爆炸产生的光肯定比爆炸产生的物质扩散的速度快 过了137.5亿年,比如我们的地球从大爆炸点扩散到现在这个位置,那光肯定早已从大爆炸点越过我们现在的这个位置,那我们怎么能够看到那个时候的光呢?除非光被某种引力约束,一直在我们周围曲折徘徊了137.5亿年吧。 如果我们的宇宙年龄是137.5亿年,则因为物质扩散速度始终比光速小,那么我们的宇宙大小肯定没有2×137.5亿光年大,既然我们的宇宙大小没有2×137.5亿光年大,那么我们看到的137.5亿年前的光就绝对不是因为大爆炸生成的宇宙发出的。
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从发现天然临时地球卫星引出有关宇宙的非凡的科学意义
热度 4 可变系时空多线矢主人 2012-1-3 20:53
从发现天然临时地球卫星引出有关宇宙的非凡的科学意义 2006 年秋季,天文学家在美国亚利桑那州发现,一个神秘的,只有几米长的,钛白色的,像火箭的,物体正在绕地球运行。 更进一步的研究表明,这个编号为 2006RH120 的物体竟然天然地成了,就像月亮一样的,一颗地球卫星。 自此,它一直围绕地球运行,但是,到 2007 年 6 月,它又飞离了地球。 在那份新的研究报告中,天体物理学家宣称,这颗小行星并不是偶然成为地球卫星的,而是时不时会出现的临时卫星。 美国康奈尔大学的研究人员说,他们计算了被地球“临时捕获的不定期自然卫星”的几率。 他们在报告中说,尽管这些卫星很小,但这一发现的科学意义是非凡的。 有什么非凡的科学意义呢? 他们没有具体说,本“博主”认为: 任何物体, C ,如果主要仅受 唯一的另一物体, A ,的引力作用,而其它物体对它的作用都可忽略,当 C 与 A 间的距离,不致彼此碰撞的条件下,则 C 的质量中心, c ,对 A 的质量中心, a ,的运动轨迹,就依 c 在以 a 为原点的坐标系的位置矢与 速度矢,和 A 对 C 的引力变化规律,而确定。 对于 c 的不同位置矢与 速度矢, c 对 a 的运动轨迹分别可以是:抛物线、椭圆、双曲线的一支,特殊条件下,还可以是直线和圆。 判定其轨迹已很不易。 实际上,太阳系的各大行星的运行轨迹,虽都可近似地当作它们仅 贘 受太阳的引力作用而形成。但是,也有例如,由海王星,实测轨迹,与理论计算的明显偏差,而发现冥王星,而表明它们间彼此的引力作用也不能忽略。 问题就更为复杂。 通常,主要仅由一个物体的引力作用自然形成的环绕运动就都只能是相应的周期运动,或因能量受磨擦、辐射等的损失衰减,而向引力中心螺旋衰落,而不会逃离引力中心。 因此,出现自然形成的临时地球卫星,就必然是: 该小行星运行到主要受地球引力作用的区域成为被地球捕获为卫星,而当其在轨道的某处,却又被另外星体为主要或不可忽略的作用的干扰而逃离了主要受地球引力作用的区域。 而这种和更为复杂的情况,在宇宙间是能有相当的几率出现的。 宇宙中有大量小行星、各种天然粒子和光子、各种人造天体和垃圾,它们都可能在,多个起主要,或不可忽略,作用的,运动着的,引力中心的共同,或交替,的作用下运动。 即使在其各大行星的相对位直、运动规律和轨迹都已了解得很清楚的太阳系中的那些小粒子的运动轨迹也很难计算求得。 对于各种有撞上地球的危险性和程度,虽可根据对周围存在的各小物体的数量、性质、分布和运动状态,并联系地球的引力,大气层作用,等因素,建立相应的统计模型,来估算其区域、程度的几率,但是,实际地做到,防害、避害、减害,还得靠对各种危险小物体的实际跟踪监测,判断,适时 采取 相应可能的有效措施。 至于例如,形成临时地球卫星这样特殊、复杂情况的事例,就很难建立相应的统计模式,真不知美国康奈尔大学的研究人员怎么能计算出被地球“临时捕获的不定期自然卫星”的几率的?能符合实际吗?有实用价值吗? 特别是,设计各种人造航天器,虽可按各已知天体的位置、运动规律而形成的引力变化规律,预设其大致的路线、轨迹,但是,还必须预先安排其在行程中,进、出不同的主要引力中心,或可能遇到其它小物体,而需调整运行轨迹,或进行避让,的适当自动,或遥控,的观测、处理的确设施。 人们从以地球为中心,到以太阳为中心,进而看到太阳系也只是银河边系中的一个小点子,进而观察到更为广大的大量星系,应足以相信我国古代哲学家就认识到的:我们的宇宙是无边无际、无始无终。 然而,现代的所谓宇宙学家却要以目前观测到的最远点,而断定:宇宙诞生于 137 亿年前的一次“大爆炸”。 早已发现宇宙中,还有,各种类恒星、超新星、黑洞,等等,的存在和演变、发展,应该能了解:万物普遍演变、发展的宇宙运动规律。 然而,现代的所谓宇宙学家却要:仅凭,仅适用于惯性牵引运动公式,分析各星体红移所得到的错误规律,和牵强附会地硬把偶然发现的 低温 ( 等效温度 ~2.73K) 背景辐射” ,事实上,很可能是宇宙间,包括太阳系,广泛存在着大量的“黑洞”中,在一定条件下产生的强辐射光子,虽经引力作用而能量衰减,而以一定的很低频率逃出其“事界”之外,而能被观测到的 辐射,当成所谓“宇宙年龄约为 10 万年时,由光子退耦而产生的”,就作为所谓“大爆炸宇宙论”的重要依据。 甚至采用仅适用于惯性牵引运动公式,分析宇宙远处星体红移,得出宇宙加速膨胀的怪论,并导出存在反引力的所谓“暗能量”。 这许多奇谈怪论,岂不可笑?!却都成为现在的主流论点,广泛宣扬,岂不更怪?!
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二号宇宙,乔布斯在中国的命运(恶搞版一)
dongzg101 2011-12-27 12:46
在遥远的星空中,还有一个二号宇宙,那儿也有一个太阳系,有个地球。上帝发现,居然和一号宇宙的地球情况一样只不过慢了三十年。 上帝决定帮中国一把,找个机会,把个中国来美国攻读计算机博士学位的头脑还算灵活的家伙开除了,他加入了苹果公司。乔布斯听他说,在太平洋的对面,还有一个中国,有十多亿人,乔布斯就在想,十多亿人,如果一人一台苹果电脑,那可以卖多少钱啊!乔布斯决定亲自来中国发展!就把美国苹果公司的股份卖了,带了一批电脑来到中国。乔布斯在中国呆了两个月,一台电脑也没卖出去,乔布斯很郁闷,就对那个被开除的中国博士说。你不是说中国到处是黄金么?那家伙以前是计算所的,想了想,去找以前的同事,结果,他在中关村街头遇到了一位以前的同事叫柳传志,正在卖包子,两个人在中关村街头商量了一阵!回头对乔布斯说:“我给你介绍个能人”,结果他们三个人搞出个股份公司,取了个名字叫“联想”!乔布斯40%,那两个家伙加起来51%还有9%要留给未来的管理层,乔布斯很满意,就把电脑交给他们两个,回美国度假一个月去了!这两个家伙还真有水平,居然找到国家体育总局,忽悠了一批电脑4万块一台卖给他们!打了个电话给乔布斯,说电脑卖掉了,二万一台。乔布斯很高兴!又从美国带了一批电脑过来!联想在中国就这么起来了。后来有一天,乔布斯发现自己的钱花光了,想看看联想集团赚了多少钱!准备分红。就检查财务,发现,账面上只有几万块!乔布斯很奇怪,财务经理回答,中国政府的税太多了。都交税了!还有的不能说明,有时候要给一点回扣的!没钱了,怎么办呢?去美国上市?好办法,半年后,联想集团就在美国上市了!股票一路上扬,联想集团有钱了,买地!联想集团看中了中关村计算所的地盘,就去找计算所所长,计算所所长正愁没钱激发科研人员的积极性,一拍脑袋,就把地卖给联想了!然后去昌平买了一块同样大小的地,然后计算所搬去昌平了!搞了不少年,联想电脑终于卖变全中国了。乔布斯想,这些年应该赚不少钱了吧!又去检查财务,结果发现,还剩几千万了,怎么办?机会总是垂青有准备的人,中国政府开始搞房地产了。联想集团开始转战房地产市场,成了中国知名的房地产企业! 乔布斯终于又有钱了,这次账面上钱太多了,乔布斯决定衣锦还乡,去苹果公司看看!苹果公司也发展得不错!股票前景看好!顺便买点苹果股票!乔布斯回到美国!到了苹果公司,大公司就是大公司,乔布斯提出要和董事长见见面,商量购买苹果股票的事情,结果他上了苹果总部158层的大楼顶部,终于见到了董事长!发现,居然是那个把他忽悠去中国的被美国开除的博士!他早把股票卖给柳传志了。乔布斯中国故事结束了!乔布斯也把联想的股份卖给了柳传志,买了5%的苹果股份,开始了在苹果公司的又一段传奇! 上帝终于帮了中国一把!
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[转载]星星訴說的祕密──介紹二○一一年諾貝爾物理學獎
syfox 2011-12-23 17:45
有人說世界將毀於火焰, 有人說世界將毀於冰寒…… (譯註) ■ 宇宙的命運終將如何?如果本年度諾貝爾獎得主所想的沒錯,那麼世界或許會結束在一片冰寒之中。今年的諾貝爾獎得主仔細觀察了遙遠星系中數十顆爆炸的恆星,也就是所謂的超新星(supernova),而他們所得到的結論是,宇宙的膨脹正在加速中。 編譯 | 汪芃 這項發現讓這些諾貝爾獎得主自己也大吃一驚。他們觀測到的現象,就像把一顆球拋到空中,結果發現球不但沒掉回地面,甚至還以越來越快的速度消失在空中,彷彿重力不足以扭轉球的拋擲軌道,而整個宇宙目前的狀態正像如此。 圖1:世界越來越大。 140億年前,大霹靂(the Big Bang)發生,整個宇宙開始膨脹,但過了幾十億年,擴張的速度便趨緩了。然而後來膨脹又開始加快,一般咸信這是暗能量造成的。暗能量最早只構成宇宙的少部分,但宇宙中的物質隨著膨脹而稀釋,暗能量所佔的比例也就越來越高了。 宇宙膨脹的速度越來越快,這暗示整個太空結構中存在著一股未知的能量,正將宇宙往四面八方推開。這股「暗能量」(dark energy)構成宇宙的絕大部分,佔了百分之七十以上,而且神祕費解,稱得上是當今物理學領域中最大的謎團。因此,一九九八年時,兩個研究團隊分別做出類似的研究結果,宇宙論深受撼動的程度也就不難想像了。 這兩個團隊其中之一是「超新星宇宙學計劃」(Supernova Cosmology Project)研究團隊,這項計畫當時已進行十年,早自一九八八年便開始了,計畫主持人正是 索歐.珀爾馬特( Saul Perlmutter) 。而 布萊恩.施密特( Brian Schmidt) 率領的則是另一個團隊,他們在一九九四年底展開一項研究計畫,與珀爾馬特的團隊互較高下,這項計畫名為「高紅移超新星搜尋團隊」(High-z Supernova Search Team),而 亞當.瑞斯( Adam Riess) 是其中一大功臣。 這兩個研究團隊相互較勁,搶著早一步勾勒出宇宙的面貌,他們用的方法是設法找到最遙遠的超新星。所謂超新星,即太空中爆炸的恆星。科學家想了解這些超新星和我們之間的距離,以及它們遠離地球的速度,進一步窺探宇宙最終的命運。這些科學家希望找到一些跡象,證明宇宙的擴張正在趨緩,也就是冰與火最後將達到某種平衡;然而他們觀測到的結果卻恰恰相反──他們發現,宇宙竟然正加速膨脹中。 圖2a:一閃一閃亮晶晶,哪裡才有小星星? 越來越大的宇宙 新的天文發現把舊有的宇宙觀徹底顛覆,這已經不是史上頭一遭了。就在區區一個世紀以前,世人還認為宇宙平靜安詳,且範圍大約只有我們的銀河系這麼大,宇宙的鐘滴答規律地走,永恆而不滅。然而這樣的觀點很快便徹底扭轉。 二十世紀初,美國天文學家亨麗愛塔.勒維特(Henrietta Swan Leavitt)發現了一個測量遙遠恆星距離的方法。當時,女性天文學家不得使用大型望遠鏡,卻常被交派分析照相底片的麻煩差事,勒維特便因此觀察了數千個脈動的恆星,即「造父變星」(Cepheids)。她發現恆星的光度越高,脈動週期也就越長,便用這項原理算出了造父變星的本質亮度(intrinsic brightness)。 而星星的亮度越小,就代表距離越遠,因此只要知道某一顆造父變星有多遠,就能藉以推算出其他造父變星的距離。從此,一個可靠的標準燭光誕生了,天文學家有了造父變星的輔助,很快便了解到,原來銀河系只是一個星系,而宇宙中還有無數個這樣的星系。到了一九二○年代,天文學家利用當時全球第一大的美國加州威爾遜山(Mount Wilson)望遠鏡進行觀測,發現幾乎所有星系都正離我們遠去。當時這些科學家正在研究光源遠離時所產生的一種「紅移」(redshift)現象,也就是當光線的波長被拉長,波長變大,光的顏色便會越偏紅色。這項研究的結論是,各星系距離我們和距離彼此都越來越遠,且散得越遠,移動的速度就越快,這就是我們所知的哈柏定律(Hubble’s law)。因此,我們的宇宙越來越大了。 圖2b:標準燭光的亮度穩定不變,是測量恆星距離不可或缺的指標。 宇宙常數的建立和推翻 而這項太空觀測成果之前早有理論預測出來了。一九一五年時,愛因斯坦(Albert Einstein)發表了廣義相對論(General Theory of Relativity),建構了我們今天的宇宙觀。根據這個理論,我們的宇宙不是在縮小就是在擴大。 這個令人不安的結論早在威爾遜山觀測結果出爐前的十年就已經出現,宇宙竟然不是靜態的,這點連愛因斯坦自己也無法釋懷,因此他為了避免得到宇宙正在膨脹的解,在方程式中加進一個常數,他稱之為「宇宙常數」(cosmological constant)。愛因斯坦後來認為加進這個宇宙常數是天大的錯誤。然而後來隨著一九九七和一九九八年間的觀測結果(也就是本屆諾貝爾獎所表揚的研究成果)出爐,我們已經可以下結論:愛因斯坦提出的宇宙常數雖然出發點不對,但確實是個了不起的見解。 發現宇宙正在擴張是個劃時代的里程碑,開創了現在大家普遍相信的論點:宇宙是140億年前大霹靂的產物,時間和空間都始自大霹靂,而在那之後,宇宙便一直膨脹,而正如同蛋糕裡的葡萄乾在烤箱中會不停膨脹,由於宇宙擴張,各星系之間的距離也就日益增加了。但最後究竟會如何? 超新星──測量宇宙的新方法 愛因斯坦後來放棄了宇宙常數,臣服於「動態宇宙」的觀點,並指出宇宙的幾何形狀將形塑它最終的命運。宇宙究竟是密閉還是開放的?或是介於兩者之間──宇宙會是平坦的嗎? 如果我們的宇宙是開放宇宙(an open Universe),那代表宇宙中物質具備的重力不夠大,無法阻止宇宙膨脹,因此宇宙中的物質會日漸稀釋,宇宙會變得越來越大、越來越冰冷空曠。而另一方面,如果我們的宇宙是封閉宇宙(a closed Universe),那代表宇宙中含有夠強的重力,足以停住甚至逆轉宇宙的膨脹,如此宇宙最後將會停止擴張並往回縮,走向一個炙熱狂暴的終點,也就是所謂的「大崩墜」(Big Crunch,也稱『大坍縮』或『大擠壓』)。然而絕大多數宇宙學家卻傾向相信所謂的「平坦宇宙」(a flat Universe),這個宇宙觀比較簡單,可以用漂亮的數學公式佐證。平坦宇宙的擴張會日漸趨緩,因此宇宙將不會毀於火焰,也不會滅於冰寒。只可惜這不是我們能選擇的,因為如果宇宙常數存在,宇宙將會持續加速膨脹,即使宇宙是平坦的也一樣。 本年度的三位諾貝爾獎得主原本想測量的是宇宙減速(cosmic deceleration),也就是宇宙的擴張日益趨緩的過程。他們用的觀測法其實和六十幾年前的天文學者相差不多,也就是找遙遠的恆星,測量這些星星移動的狀況。但這方法說起來簡單,要實行卻不容易。從勒維特的時代以來,科學家早已發現許多其他的造父變星,其中也不乏距離更遠的,然而問題在於,現在這兩個研究團隊需要觀測的距離非常遠,隔著這幾十億光年的距離,我們根本觀測不到造父變星發出的光。我們得尋找更亮的標準燭光。 而恆星爆炸後形成的超新星,就搖身一變成了新的標準燭光。自一九九○年代以來,我們的地面和太空望遠鏡都越來越精良,電腦科技也日新月異,這些都成了突破的契機,有助將宇宙的面貌勾勒得更為完整,而其中最關鍵的就是電荷耦合裝置(CCD,charge-coupled devices)。電荷耦合裝置是感光的數位影像偵測裝置,發明人正是榮獲二○○九年諾貝爾物理學獎的威里亞德.波伊(Willard Boyle)和喬治.史密斯(George Smith)。 爆炸的白矮星 天文學家的新法寶是一種特殊的爆炸恆星──Ia超新星(Type Ia supernova)。單單一顆Ia超新星,就能發出和整個星系一樣強的光線,亮度可維持數週。這類超新星是白矮星(white dwarf)爆炸所形成的,白矮星是一種密度極高的衰老恆星,質量可比太陽,體積卻可能和地球差不多大,而它的生命週期走到盡頭便是爆炸。 一顆恆星將核心的能量耗竭後就會變成白矮星,內部所有的氫氣和氦氣都已在核反應過程中燃燒殆盡,只剩下碳和氧氣。我們的太陽在遙遠的未來也會這樣衰老冷卻,邁向死亡,成為一顆白矮星。 假使有一顆白矮星是雙星系統的一部分,它的生命尾聲就更驚險刺激了,而這情況還算常見。這種白矮星的強大重力會把伴星(companion star)的氣體抽走,但這顆白矮星的質量增加到1.4倍太陽質(solar mass)量時,就再也無法保持完整,內部溫度會變得極高,會開始產生失控的熔合反應,只消幾秒鐘,這顆白矮星便會碎裂四散。 圖3:超新星爆炸。白矮星的重力把伴星的氣體吸過去了。|白矮星的質量增加到太陽質量(solar mass)的1.4倍時就會爆炸,變成Ia超新星。 這些核融合(nuclear fusion)產物在爆炸後的幾週會放出很強的輻射,然而接下來就會逐漸減弱,幾個月後會完全結束,所以想找超新星,手腳一定要快,因為劇烈的爆炸正如同曇花一現。在我們可見的宇宙中,每分鐘大約會出現10個Ia超新星,但宇宙何其大,一般而言,在一個星系裡,每一千年只會出現一個或兩個超新星爆炸。二○一一年九月時,我們很幸運地觀測到一個超新星,位於北斗七星附近的一個星系中,亮度很高,用一般的雙筒望遠鏡就能看到。但其實大多數超新星距離我們遙遠多了,因此亮度低很多。所以,我們究竟該何時仰天遠望、又到底該望向何處? 出人意表的成果 這兩個彼此較勁的研究團隊都明白,他們得在浩瀚蒼穹中尋找遙遠的超新星,而不二法門就是比較同一處天空在不同時間點的影像,這塊天空的範圍如果我們把手伸長比劃,約只有指甲般大小而已。第一張影像得在新月之後拍攝,接著隔三週再拍攝第二張影像,再晚的話星光就會被月光遮蔽了。然後研究人員便會比對這兩個影像,看看是否能找到小亮點,如此很可能就能找到遙遠星系中的超新星──而這在電荷耦合裝置影像中不過是一個小小的像素而已。為避免局部失真的干擾,研究人員只用可見宇宙三分之一以外距離的超新星。 研究人員還得解決許許多多的其他問題。首先,Ia超新星其實不如他們原先所想的可靠,因為爆炸後亮度減弱的過程其實比預估的要來得長。再者,他們還得先扣除超新星所在的宿主星系(host galaxy)發出的光,才能得出超新星本身的亮度。此外另一項重要任務則是確保得到的亮度準確無誤,因為星星和我們之間的星系際塵埃(intergalactic dust)會影響星光的亮度,如此計算超新星的最大亮度時便可能受到干擾。 尋覓超新星的任務除了挑戰科學和科技的極限之外,實際的工作流程也是一大考驗。科學家得先找到適合的超新星,接著必須測量出超新星的紅移及亮度,然後配合長期分析所得到的光變曲線(light curve)數據,如此才能和其他已知距離的同類超新星做比較。整個研究團隊要在短時間內迅速決定某顆星是否值得觀測,他們得同時用好幾座望遠鏡進行觀測,必須準時獲得使用望遠鏡的許可,延誤不得;申請使用望遠鏡的程序一般常得花上幾個月,但研究人員的動作要快,否則超新星很快便會黯淡消失。在這過程中,兩個競爭的研究團隊還默默打過幾次照面。 圖4:超新星1995ar(超新星1995ar)。研究人員比較天空中同一小塊範圍相隔三週測得的兩次影像,結果在第二個影像中發現了一小塊光點!接著,他們進一步觀測光變曲線,確認這個光點是Ia超新星。Ia超新星能發出和整個星系差不多的強光,且所有Ia超新星的光變曲線都一致;大部分光線都會在頭幾週散發殆盡。(如圖表所示) 這整個過程中可能出的差錯不計其數,這兩個研究團隊一度也認為自己真的出錯了,因為他們測到同樣令人訝異的成果:他們共找到50個遙遠的超新星,而每一個超新星的亮度都比預估的還低,這和他們原先想像的不同。如果宇宙膨脹的速度已經逐漸趨緩,那超新星應該會亮一點才對。然而這些超新星卻越來越黯淡,它們隨著所處的星系加速遠離我們。因此研究成果出乎意料:宇宙膨脹並沒有減緩,反而還加速了。 從現在到永恆 圖5:驚人發現。一九九八年十二月,《科學》(Science)雜誌將「宇宙加速膨脹」選為「年度十大科學突破」之一,在這期雜誌封面上,愛因斯坦凝視著他的宇宙常數。而如今,這個宇宙常數再度站上宇宙學的主舞台。 所以,究竟是什麼力量在驅使宇宙加速膨脹?這個力量正是暗能量。暗能量是物理學中的一道難題,至今無人能解。一些學者都曾提出相關假說,而最簡單的做法,就是沿用愛因斯坦提出又自己推翻的宇宙常數。當年愛因斯坦為了得出靜態宇宙,便在他的方程式中加入一個反重力的宇宙常數,以抵消宇宙中物質的重力。而如今,這個宇宙常數的存在卻反倒解釋了宇宙加速膨脹的現象。 顧名思義,「宇宙常數」是恆常不變的,不會隨著時間改變,因此幾十億年來,隨著宇宙膨脹,物質越來越分散,重力也隨之稀釋,暗能量在宇宙中所佔的比例就越來越高了。科學家說,在宇宙的歷史中,宇宙常數很晚才出現,大約是五六十億年前,而上述現象正是原因,因為在大約五六十億年前,宇宙中物質的重力才終於減弱到比宇宙常數還小,而在那之前,宇宙膨脹確實處於減速的狀態。 宇宙常數很可能源自真空。但根據量子物理學(quantum physics),宇宙的真空並非真的空空如也,而是像一鍋煮沸冒泡的量子湯,物質和反物質的虛粒子(virtual particles)在湯裡不斷冒出又消失,如此便會釋放出能量。然而用最簡單的方法估算暗能量的結果,卻跟科學家在宇宙中實際測得的暗能量有很大的差別,整整大了10 120 倍,因此理論和實際觀測到的現象之間仍存在一道鴻溝,科學家至今仍無法解釋。10的120次方有多大呢──地球上所有沙灘的沙粒加起來甚至不到10的20次方。 或許暗能量根本不是恆定的,而會隨著時間改變;也或許宇宙中存在一個不定期產生暗能量的未知力場,物理學中確實有很多這樣的力場,物理學家把這些力場合稱為「第五元素」(quintessence,此字源自希臘文)。第五元素能使宇宙加速擴張,但只偶爾才會作用。如此看來,我們將永遠無法預測宇宙的命運。 無論暗能量究竟為何,這股能量似乎確實存在。它確實能幫忙拼湊出宇宙的面貌,替物理學家及天文學家解答了長久以來的疑惑。依照目前學界的共識,宇宙中約有四分之三是暗能量,其餘則是物質,但一般的物質,也就是構成星系、星星、人類及花朵等的物質只佔全宇宙的百分之五,其餘全是所謂的「暗物質」,目前我們仍一無所知。 暗物質是奧秘宇宙中另一道難解的謎題。暗物質和暗能量一樣,是看不見的,因此我們只能藉由暗能量和暗物質產生的效果來分辨這兩者──暗能量負責推,而暗物質負責拉,這兩者除了名稱裡都有「暗」這個字,其他全無共通之處。 圖6:我們的宇宙。這項發現意味全宇宙有四分之三都由人類幾無了解的暗能量所構成。暗能量和同樣未知的暗物質(dark matter)加起來共佔宇宙的百分之九十五,而剩下的區區百分之五才是我們熟悉的一般物質,構成星系、星星、花朵以及人類。 因此,二○一一年諾貝爾物理學獎得獎主的發現,幫助人類看見一個有百分之九十五都是目前科學無法解釋的宇宙。從今而後,一切又充滿各種可能了。 – 譯註:這兩句詩摘自美國詩人佛洛斯特(Robert Frost)於一九二○年出版的詩作〈火與冰〉(Fire and Ice)。
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[转载]详解宇宙究竟有多大
热度 8 caojun 2011-12-21 20:27
详解宇宙究竟有多大:最遥远天体距地315亿光年 2011年12月21日08:27   新浪科技讯 北京时间12月21日消息,关于我们生活于其中的这个宇宙,《银河系漫游指南》一书的作者,英国著名剧作家道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)曾经写道:它很大。的确。   想要了解宇宙究竟有多大,请你试着将一枚硬币放在你的面前。假设这枚小小的硬币就是我们的太阳,那么另一颗代表距离太阳最近的恒星:比邻星的硬币就应当放在大约563公里之外。对于生活在中国的读者而言,比如上海的读者,这第二枚硬币几乎要摆放到山东或安徽省境内,而对于一些小国的居民而言,这颗硬币可能都已经放到外国去了。   而这仅仅是太阳和距离它最近的一颗恒星而已。当你试图模拟更大范围内的宇宙空间时,就会麻烦的多了。比方说,相对于你的那颗硬币太阳,银河系的直径将是大约1200万公里,这相当于地月距离的30倍。正如你所看到的,宇宙的尺度是惊人的,几乎没有办法用我们生活中所熟知的距离尺度加以衡量。   但这并不意味着人类丈量宇宙的梦想是遥不可及的。天文学家在长期的工作研究中已经找到一些行之有效的方法去测量宇宙的尺度。以下我们将向你呈现有关的内容:    1 宇宙的尺度 我们并非居于宇宙的中心,但是我们确实居于可观测宇宙的中心,这是一个直径约为930亿光年的球体   这个星球上没有人知道宇宙究竟有多大。它或许是无限的,也或许它确实拥有某种边界,也就是说如果你旅行的时间足够长,你最终将回到你出发的地方,就像在地球上那样,类似在一个球体的表面旅行。   科学家们对于宇宙具体的形状和大小数据存在分歧,但是至少对于一点他们可以进行非常精确的计算,那就是我们可以看得多远。真空中的光速是一个定值,那么由于宇宙自诞生以来大约为137亿年,这是否就意味着我们最远只能看到137亿光年远的地方呢?   答案是错误的。有关这个宇宙的最奇特性质之一便是:它是不断膨胀的。并且这种膨胀几乎可以以任何速度进行——甚至超过光速。这就意味着我们所能观测到的最远的天体事实上远比它们实际来的近。随着时间流逝,由于宇宙的整体膨胀,所有的星系将离我们越来越远,直到最终留给我们一个一片空寂的空间。   奇异的是,这样的结果是我们的观测能力事实上被“强化”了,事实上我们所能观察到最遥远的星系距离我们的距离达到了460亿光年。我们并非居于宇宙的中心,但是我们确实居于可观测宇宙的中心,这是一个直径约为930亿光年的球体。    2 充斥着星系 这是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一   这张照片是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。科学家们让哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月,尽可能地捕获每一个暗弱的光点。文中上图是局部的放大,完整的图像是下面这幅图,其中包含有1万个星系,从局部放大图中,你可以看到一些星系的细节。 完整的图像   当你看着这些遥远的星系,你可能没有意识到自己正在遥望遥远的过去,你所看到的这些星系都是它们在130亿年前的样子,那几乎是时间的尽头。如果你更喜欢空间的描述,那么这些星系离开我们的距离是300亿光年。   宇宙处于不断的膨胀之中,但与此同时科学家们对于宇宙尺度的测量精度也在不断提高。他们很快找到了一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。由于宇宙在膨胀,在宇宙中传播的光线的波长将被拉伸,就像橡皮筋被拉长一样。光是一种电磁波,对于它而言,波长变长意味着向波谱中的红光波段靠近。于是天文学家们使用“红移”一词来描述天体的距离,简单的说,就是描述光束从天体发出之后在空间中经历了多大程度的膨胀拉伸。一个天体的距离越远,当然它在传播的过程中光波波长被拉伸的幅度越大,光线也就越红。   如果使用这种描述方法,那么你可以说这些遥远的星系的距离大约是红移值Z=7.9,天文学家们立刻就会明白你所说的距离尺度。    3 最遥远的天体 最遥远的天体   这张图像中间部位那个不太显眼的红色模糊光点事实上是一个星系,这是人类迄今所观测到的最遥远天体。美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄了这张照片,这一星系存在的时期距离宇宙大爆炸仅有4.8亿年。   这一星系的红移值约为10,这相当于距离地球315亿光年。看起来这一星系似乎非常孤单,在它的周围没有发现与它同时期的星系存在。这和大爆炸之后大约6.5亿年时的情景形成鲜明对比,在那一时期,天文学家们已经找到大约60个星系。这说明尽管这短短2亿年对于宇宙而言仅仅是一眨眼的功夫,但是正是在这一短暂的时期内,小型星系大量聚合形成了大型的星系。   但是这里需要指出的是,天文学家们目前尚未能完全确认这一天体的距离数值,这也就意味着其实际距离可能要比现在所认为的更近。在美国宇航局的下一代詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空以替代哈勃望远镜之前,科学家们都将不得不在数据不足的情况下进行估算。    4 最遥远的距离 最遥远的距离   天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子,它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内,宇宙非常小,因此相当拥挤,物质太过稠密,以至于光线无法长距离传播。   但在宇宙诞生之后大约38万年之后,宇宙已经变得足够大,光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线,是宇宙的第一缕曙光;它存在于宇宙的每一个方向,无论你把望远镜指向哪个方向,都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙,我们最远也只能看到墙这一侧的风景,但是却绝无办法穿墙而过。   那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢?这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀,当时发出的光波波长被逐渐拉长,经历如此久远的时间(137亿年),它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却,现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度,也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性,各处的差异小于10万分之一。   而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器,那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙,而看到其背后中微子出现时的情景,即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同,对中微子而言,一般意义上的物质几乎是透明的,它们可以轻而易举地穿过地球,穿过太阳,甚至穿过整个宇宙。正是因为这一特征,一旦我们能够解码中微子中携带的信息,我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。 5 星系蝴蝶图 星系蝴蝶图   文学家们向宇宙张望,他们注意到宇宙中的星系分布并非呈现随机状态,由于引力的作用,星系倾向于相互接近,从而形成规模巨大的聚合体,如星系团,超星系团,大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。   天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置,他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图,这是一项令人惊叹的成就。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围,但他们在此过程中也发现了许多类星体,这是宇宙中亮度惊人的奇特天体,来自早期宇宙,其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。   在全部这些努力中,斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察,并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。而本文中这里所配得图则来自另一项巡天计划:6dF星系巡天,这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方,是因为银河系的阻挡,很多天区我们都无法进行观测。    6 邻近的超星系团 邻近的超星系团   在距离地球比较近的空间内,天文学家们的了解相对而言就会多一些。我们现在知道在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。   我们的银河系本身是室女座超星系团的成员,这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中,我们的银河系毫无特别之处,它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团,这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团,其直径超过5400万光年。   另一个超星系团很值得关注,那就是后发座超星系团,因为它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构,其直径约有5亿光年,宽度约3亿光年。我们星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团,其直径超过5亿光年。    7 暗物质和暗能量 暗物质和暗能量   这个宇宙另外一件令人吃惊的事实是:占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。暗物质是一种神秘的存在,科学家们认为它们遍布宇宙各处,但是我们却看不到也摸不着。它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用,而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。不过它会产生引力,通过它对周遭空间施加的引力效应,科学家们能够感受到它们的存在。   是的,我们能够感觉到暗物质确实存在。比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量,但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍太阳光度。这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。这样的事实是难以解释的,但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质,一切也就不奇怪了。   事实上,根据计算结果,宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。但是暗物质尽管强大,却仍然不足以统治宇宙。真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质:暗能量。普通物质和暗物质有一个共同点,那就是它们都拥有质量,并向周围空间施加引力影响,换句话说,它们的作用是让物质聚拢,让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。然而,当科学家们观测宇宙,试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时,他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速,它正在加速膨胀!毫无疑问,存在一种未知的强大到异乎寻常的力量,它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用,甚至还推动整个宇宙加速膨胀。对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖,但是尽管有了这样的巨大进展,科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪,一无所知。现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”,等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。    8 宇宙之网 宇宙之网   星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上,而在它们的中间则是巨大的空洞,天文学上称为“巨洞”。这些巨洞的体积巨大,有些直径可达3亿光年,其中几乎空无一物。但是这样说并不正确,因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有,但实际上这里充斥着暗物质。   这里这张图是一份计算机模拟结果,它显示我们的宇宙呈现一种纤维网状结构,其中分布着节点,纤维带和层。这种复杂结果的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪,这是其中密度微小变化的体现。随着宇宙膨胀,这些微小的高密度去逐渐吸引更多的物质向其聚集,这种效应持续上百亿年,其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。    9 检验宇宙模型 检验宇宙模型   2005年,一个国际天文学家小组试图检验现有的宇宙学理论是否正确。他们进行了一项名为“千年运行”的模拟计划,在计算机中他们模拟100亿个粒子在一个边长为20亿光年的立方体空间中,按照我们现有的理论去作用于它们,是否能得到某种我们所预期的结果。   这项模拟实验中考虑了普通物质,暗物质和暗能量因素,成功地再现出宇宙从混沌逐渐显现类似于我们今天所观察到的宇宙大尺度结构。在模拟运行的过程中,研究人员们目睹了宇宙中大质量黑洞的出现,强大的类星体发出剧烈的辐射,模拟的结果中还出现了大约2000万个星系。正如文中此处展示的那样,研究人员们发现模拟的结果产生出一个和我们所观察到的现实宇宙非常相似的状态。(晨风)
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[转载]韩国超级计算机历时20天进行迄今最大宇宙模拟
热度 1 yshimp 2011-12-20 06:13
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/12/257167.shtm 作者:秋凌 来源:新浪科技 发布时间:2011-12-19 12:41:07 通过Horizon Run 3模拟,研究人员能够了解120亿年前的早期宇宙状态 “Tachyon二号”超级计算机用了20天时间模拟宇宙从诞生到现在的演化 北京时间12月19日消息,韩国高等科学院的研究人员利用“Tachyon二号”超级计算机进行了迄今为止规模最大的宇宙模拟。此次模拟共用了157392GB硬盘空间和26232个处理核,历时20天。“Tachyon二号”的运算速度在所有超级计算机中排名第26。 此次模拟名为“Horizon Run 3”,共对大约3740亿个颗粒进行了分析,所涵盖的区域相当于可观测宇宙的三分之二左右。此项研究的目的旨在模拟宇宙的诞生和演化,了解我们观察到的银河星团和超星系团等宇宙组成部分如何走向终结。通过模拟,天文学家能够更准确地预测宇宙如何随时间发生改变。 此外,他们还详细研究了一系列非常古老和遥远以至无法用望远镜观测的结构以及只在理论中存在的现象,例如重子声学振荡。重子声学振荡是宇宙诞生后遗留下的巨大的冻结暗能量团。天文学家希瑟-库珀博士认为这项模拟具有重要意义。她在接受英国媒体采访时表示:“这是一项雄心勃勃且令人难以置信的研究,将我们带到宇宙的过去和未来,能够帮助我们了解在宇宙中占很大比重的神秘暗物质以及驱动宇宙的未知暗能量。” 借助于“Tachyon二号”等超级计算机,天文学家正以空前的速度加深对宇宙的认知。1970年,吉姆-皮伯斯在普林斯顿大学进行了星系模拟,只分析了300个颗粒,2005年的千禧年模拟分析了100亿个颗粒。美国麻省理工学院物理学博客KFC表示,Horizon Run 3模拟的规模是2005年的8800倍。 更多阅读 英国每日邮报网站相关报道(英文)
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[转载]思维的启示
热度 1 wyc 2011-12-15 10:22
水能够记忆?水揭开宇宙人生奥秘! ( 图 ) 你拿出一个玻璃杯,注入清水。你把这杯水放在面前,把脸部挨近,凝望着它。你在望着这些水,可能你从来没有想过,在此时此刻,杯中的水,也正在望着你。 这还不止,那些水同时也正在“感受”着那个房间的情景,“望”着窗外的景色,“听”着周围的声音,更会在“阅读”着你内心的思想、感受、状态……。 更不可思议者,是那些水居然还将这一切一切,用它的方式纪录下来! 水能够记忆? 这是天方夜谭吗?以上的描述,恐怕今时今日十个人有八九个一口咬定是无稽荒诞,—直到日本另类医学博士江本胜所发表的报告 ...... 原来江本博士多年来研究水的秘密,经过了许多实验,不断改良仪器与方法,终于发明了水结晶拍摄技术,得到了惊人的发现。 水结晶 ( 网络图片 ) 早在 1987 年,法国科学家杰克·班伯尼做了一个实验,证明水有“记忆”的功能,但是始终得不到科学界的认同。江本胜一直有志进一步找这方面更多的更有说服力的证据,后来忽然悟出了雪花结晶独一无二的原理(历史上世界各地亿兆粒出现过的雪花,没有两粒是图案完全一样的),于是开始观察不同来源的水所结出来的冰粒,晶状图案有甚么分别。 他将水放进一般的雪柜里结冰,然后用强力的显微镜拍下结晶的样貌(其中的技术细节详载于他着的《生命的答案,水知道》一书开头一章内),结果拍出来的照片显示天然水的结晶都十分漂亮,而自来水及受过人类工业文明污染的水,结晶丑陋无比,不少甚至根本结不成冰。 就已发表的水结晶照片所见,情况至为明显: 取自巴黎、伦敦、东京、罗马、威尼斯、曼谷、澳门的自来水,无不影象模糊,颜色黯淡,形状扭曲不规则,教人看了心里挺不舒服。 取自香港的自来水也很不像话。取自华盛顿、温哥华、伯恩(瑞士首都)等城市的水,结晶匀称而亮丽,线条明确。 取自南极、各大洲的涌泉及荒郊地下的水,结晶都像宝石首饰那样,令人为之神往、迷倒,绽放出开心的信息。 水也会看会听会感受? 有一天,江本博士研究组的一位摄影师忽然提议说:“让水听听音乐,看看会有甚么样的结晶吧。”更难以置信的事于是接二连三发生了,他们发觉: 水听了优雅的音乐,结晶变得漂亮,听了吵闹令人烦厌的音乐,则变得扭曲丑陋。 水受到了法师祝福,结晶变得漂亮。 将优美的风景或祝福字句放在水的前面,结晶变得漂亮。将诅咒的字句放在水的前面,水变得扭曲丑陋。 水听了音乐之后…… 听“田园交响曲 ” ( 网络图片 ) 听“重金属音乐” ( 网络图片 ) 他们用普通的音响器材,在两个喇叭中间放一瓶水,并用一般人听音乐的音量来播出录音,结果∶ 听过贝多芬《田园交响曲》的水,结晶正如明朗爽快的曲调那样美丽而整齐。 听过韩国民谣《阿里郎》的水,结晶形状好像心痛万分(该曲鱲述恋人分手的悲痛心情)。 听过猫王皮礼士利唱《 Heartbreak Hotel 》(《碎心酒店》)的水,结晶体竟成了一个破碎的心的形状,部分掉了出来。 听过巴西音乐那些强烈节奏激动旋律之后,水结晶纷纷成复染细腻的星星形状。 听过奥地利民谣《提罗尔的摇篮曲》的水,结晶体内出现了一个婴儿的形状。 听过西藏经文诵唱的水,复杂的结晶相互纠结,形成强而有力的形状,恍似西藏经文中描写的曼陀罗(有能量的图案)。 最妙不可言的是那两幅听过阿根廷探戈音乐的水的照片,结晶不约而同都是双双对对翩然起舞,舞姿甚至令人陶醉神往,飘飘然起来呢(没有任何其他结晶是双双对对的)。相反,听过某重金属乐曲的水,结晶一片混沌零散,跟该曲愤怒低俗的歌词一样人令人不安难耐。 水阅读字句之后…… 他们把同样的 水装入多个瓶子之内,然后在纸上写不同的字,并将字面朝内贴到瓶身上,让水形“阅读”,结果: 看到“谢谢”字样 的水,结晶呈现出美丽的六角型,相反,看到“混蛋”字样的水,结晶亦是像听过重金属乐曲一样的混沌零散。 看到“我们一起做吧”的邀请字句,水结晶形状匀称完整,看到“给我做”这句不客气的命令句子,水分子一片凌乱,无法呈现结晶。 看到用多国文字写“谢谢”这句话,水呈现出不同的结晶,但一律都晶莹匀称动人。 但看到了不同文字写的“混帐”、“蠢蛋”之类咒诅的语句,水都无法结晶,其中“火冒三丈,宰了你”那句话,水看了之后,竟呈现出一个小孩被人欺负的影象。 水看了日、英、德文“智慧”一词,结晶都端正而中空,呈六角形状;看了“天使”一词,水呈现一个小结晶的美环光环。 看了“恶魔”一词,水结晶中心部分呈现黑色突起状,感觉充满攻击性。 水受赞美受咒诅之后 研究组邀请一些小学生对一瓶一瓶的水讲话。结果∶ 听过“好可爱喔”的水,结晶体纷纷呈现可爱的图案形状,被诅过“王八蛋”的水,一片灰暗混浊,无法结晶。 听过一次“你好漂亮喔”的水,结晶精美。 不断听到“你好漂亮喔”的水,结晶更完整匀称。 而丢在一旁没有人关心的水,结晶形状散乱,令人感到可怜。 水正在阅读你的意念 江本胜博士的实验还有以下的发现∶ 研究组人员将蒸馏水放入一个个瓶内,在其中一些瓶身贴上写着“爱与感谢”日文字样的字条,字面朝内,让水“阅读”。然后,这些水(有些阅读过字条,有些未曾)一起放入微波炉内加热、一起放在电脑旁、一起放在手机电话旁。结果∶未“阅读”过字句的水呈混浊凌乱状,大多无法结晶,而“阅读”过“爱与感谢”那些字样的水依然结晶匀称完整悦目可爱。 日本岛根县东部地震前的地下水一片混浊,无法结晶,地震后恢复原状,结晶与一般自然水差不多(但亦不算特别吸引人)。 有个湖的水原本结晶体丑陋不大成形,类似人类扭曲的表情,但是经人向它祈祷之后,居然变成一颗精美的宝石那样,还显示出佛光普照的大日如来形象。 把灵异照片放在瓶下,水“看”了之后,结出飞碟形状的晶体。 倘若万物真的有“意”相通…… 一般人总是以为水是“死物”(没有生命的东西)。原来所谓没有生命的东西并不“死”,它们都一样有“感应”(能看能听能阅读)有“思想”(能分析)有“记忆”。由此可见,万物分分秒秒在交流一些能量,作曲家演奏者将“气”放进音乐内,音乐作为载体,会将“气”传送到水,水能接收能解码且能储存个中的信息。 意念本身就是能量,可以传送、被接收,而且必然影响所有接收到的东西(包括“死”物)。以前,这种玄学(形而上学)的理论被视为宗教的概念或抽象的信念,如今被客观具体的方式证实,并显示了出来。 凡是积极的意念,都发出真、善、美的信息,令万物更好。由这些实验见出,“我爱你”、“我多谢你”(爱与感恩)是天下间最强力的积极力量(正能量)。 人的身体有七成是水,所以我们喝进去的水,就形成了我们的“人格”,每一滴“进口”的液体都带着千万个单位的记忆(例如吃肉难免带着死亡、痛苦、仇恨、愤怒)。大家能不慎乎? 转载感言 您可以怀疑这件事本身, 却无法否认作者的智慧。
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[转载]宇宙是被设计出来的?为何自然定律被精细调谐
热度 2 周少祥 2011-11-29 19:20
宇宙是被设计出来的?为何自然定律被精细调谐 2011年11月29日 14:25 来源:光明日报 字号: T | T 9 人参与 0 条主评论 5 条评论 0 条总评论 打印 转发 双星轨道围绕双星系统公转的行星可能拥有荒凉的天气,对于生命而言,有些季节过热,其他季节又过冷。 霍金,既是物理学家也是思想家。他的任何新思想的提出,都会引起学术界的关注。他的《时间简史》一书,曾经产生了广泛影响。最近他与蒙洛迪诺合作完成了《大设计》一书(湖南科学技术出版社出版),这是继《时间简史》出版之后,近20多年间他对科学与哲学问题的思考成果。在这部书里,作者继续思考着宇宙起始的深邃命题。就此,记者近日采访了该书的译者吴忠超。 宇宙何时并如何起始?我们为何在此?为何是有非无?何为实在本性?为何自然定律被这么精细地调谐至让我们这样的生命存在?以及最后,我们宇宙的表观“大设计”能否证实使事物运行的仁慈的造物主?——科学能否提供另一种解释? 记者:您是在中国传播霍金学说第一人,霍金的《时间简史》《果壳中的宇宙》等,都是由您翻译介绍给中国公众的。其中尤以《时间简史》影响最大,现在您又翻译了《大设计》一书。您把这本书称为霍金自《时间简史》之后的最重要著作。您在译者序里说,这是一本理解生命、万物和宇宙存在的书。请您简述一下这本书的主要观点。 吴忠超:哈勃发现红移定律使宇宙学进入科学的王国,爱因斯坦的广义相对论为之提供了数学框架,变革了我们的宇宙观,宇宙微波背景辐射的发现使大爆炸模型为主流所接受。霍金对宇宙学的主要贡献是宇宙的创生理论,它给出了宇宙的无中生有的场景。在该场景中,宇宙和万物的创生和演化完全由科学物理定律所决定,而造物主没有存身之处。这是《时间简史》的主题。 《大设计》的写作背景是,在《时间简史》出版后的二十多年间,无论在对宇宙的观测,还是对万物理论的探讨都取得了长足的进展,尤其是发现了宇宙加速膨胀,发展了弦论和M理论。这些进步都要求对我们的宇宙观做进一步的审视。《大设计》一书是《时间简史》的发展,它纳入了所有这些最新的进展。宇宙论本身是科学、神学和哲学的共同领地,所以本书是一部科学、哲学并重的著作。 霍金在书中提出了无中生有的场景,这一概念牵涉到实在的概念。在《时间简史》的终篇,作者提出,尽管统一理论以及无边界的宇宙模型如此美妙,但也必须面对实现的诘问,《大设计》一书试图回答这个攸关重要的问题。二十世纪之前,物理学认为实在是独立于观察者的。但现代科学尤其是量子论的发现,使得人们不得不抛弃这个观念。霍金认为,依赖模型的实在论和现代科学相协调。而现代科学的产生基础是我们生活其中的四维时空。而新近提出的M理论,却将宇宙理论扩展到十一维,四维时空是由十一维时空卷缩来的,这就是说,我们的生存环境和表观定律是由我们存在的条件从多世界中挑选出来的,否则我们便无法解释为何我们的自然环境和定律恰好有利于我们,仿佛自然为我们的生存进行了伟大的设计。在这个大设计中,造物主虽然被摒弃,我们作为观察者却参与进来。 记者:在这部著作中,霍金提出了许多新的概念。他提出由于近代科学尤其是量子论的发展,哲学界已不可能跟得上科学的脚步,那么,哲学在科学面前遇到了怎样的困惑? 吴忠超:在哲学史上,笛卡儿、康德、彭加莱和罗素都是科学家兼哲学家。在他们之后,尤其在发现量子论之后,哲学界就跟不上科学进展的速度。哲学著作中有关时空宇宙的论述对理论物理已经没有什么意义。 还有,我们总是被教导说,客观世界是独立于我们而存在的。但量子论却认为,任何观测都会干扰对象,在多数情形下,观测的结果是概率分布的,观测干预了世界的演化,并导致“多世界”或“多宇宙”,我们只能感觉到生活在其中的一个世界中,至于生活在哪个世界则是随机的。此外,在给定的初态和终态之间,宇宙的历史在经典物理中是唯一的,而在量子物理中不但不是唯一的,而且还是任意的。经典物理是量子物理在特定条件下的近似。我们的现态(即目前的状态)甚至会影响宇宙过去的历史,因为如果给定了现态,那么和我们相关的历史必须能演化到这个现态,而其他的历史都没有贡献,我们也观测不到它们的效应。可以说,我们的现态对过去的历史进行了选择。这显然违反了因果律,使因果的差异消失。经典物理中的因果差异过于绝对,过于苛刻。我们也是在这个意义上参与了宇宙的创生。客观世界的独立性和量子论不协调,而人们无法放弃量子论,因为它从未被违背过,所以只好抛弃前者。 在近现代科学哲学讨论中还可以举很多这样的例子,所以哲学已谈不上对科学有什么指导。至少目前就是如此。 多宇宙:量子涨落导致微小宇宙从无中创生出来。其中的一些达到临界尺度,然后以暴胀的方式膨胀,形成星系、恒星以及至少一种情形下形成像我们的生命。 记者:大爆炸理论是迄今在科学界被广泛接受的关于宇宙起源的理论,而霍金的量子宇宙学是如何描述宇宙的存在的? 吴忠超:大爆炸模型已被科学界广泛接受,但它没有解决宇宙起源的问题。宇宙起源的学说有若干,但只有霍金的量子宇宙学是既自洽又自足的。宇宙的边界条件是它没有边界,这样就把宇宙的量子态确定下来,赋予宇宙学以可预见性。霍金和他的合作者利用费恩曼的路径积分给出宇宙的波函数,人们可以将宇宙视为演化的过程,也可以认为整个演化就是存在。 他在《大设计》中提出依赖模型的实在论,认为实在只不过是可和观测对应的自恰的理论或模型。宇宙或万物可有若干实在,若找不到任何合格的理论或模型,即没有实在,也就是说,宇宙或万物即消失。规律不能统摄的现象是奇迹,如果我们在某场景发现奇迹,就知道该场景是非真的,我们对此已深有体会。在无边界设想的框架中,和观测一致的万物理论,就是宇宙的存在。 记者:从地球中心说到太阳中心说,科学家描述了一个实在的宇宙,而霍金提出的“多宇宙”学说具有怎样的科学基础? 吴忠超:“多宇宙”学说有几种版本,是由许多科学家在不同时期提出的。粗略地讲,有一种版本是基于前面提及的量子论的观测效应,另一种是起源于M理论中的多于10的500次方的不同的宇宙解。这两种版本中在不同的单独宇宙之间没有交流。然而,由观察者存在的条件对我们的环境甚至我们四维时空表观规律的要求,会把我们的世界从多维世界中挑选出来,这被称为人择原理。《大设计》的第7章就是讨论人择原理。人择原理要求我们的世界和太阳系相差无几,尤其是表观定律必须如此这般。 记者:M理论提出了十一维时空的概念,请简述一下这一理论的基本内容。理论物理学界是怎样看待这一理论的? 吴忠超:许多学者认为,尚未完成的M理论也许是万物理论或终极理论的唯一候选者,它要将自然的各种力统一起来,但M理论是一族理论网络,五种弦论和超引力是它在不同情形下的近似。十一维时空是由M理论的自恰性要求的。我们的存在要求其中的七维被卷缩,而我们生活在余下的四维大尺度时空中。七维的卷缩方式决定我们四维时空的表观定律。 M理论在数学上非常美妙,也能包容之前的许多理论模型,这是许多优秀的头脑致力于研究它的原因。但在物理上,M理论至今仍缺乏特有的基本原理,这与狭义相对论,广义相对论有光速不变原理、等效原理作为基础迥然不同。超对称当然是M理论中的一个非常重要的原理,但它并非专为M理论提出的,它的提出比M理论要早得多。 M理论还未被观测所证实,甚至还未能独立提出过一个可被证伪的预言。弦论家们预言M理论很可能实现爱因斯坦统一理论之梦,但就目前而言,还远未像相对论和量子论那样被广泛接受。
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[转载]与宇宙和人类有关的12个问题:人类会灭绝吗?
热度 3 杨学祥 2011-11-28 05:43
与宇宙和人类有关的12个问题 刘 霞 2011年11月27日02:53 来源:《科技日报》 手机看新闻 11.人类会灭绝吗? 与必死无疑角力是一件困难的事情。但是,毁灭和消失不仅仅是个体无法逃脱的命运,而且,终有一天,整个人类本身也将不复存在。就像所有物种一样,人类最终要么灭绝要么进化成其他事物。纯粹从存在主义的角度而言,后者听起来似乎无限完美,那么,我们的终极命运是什么呢?我们有什么机会呢? 首先,好消息是:时间站在我们这边。一般而言,哺乳动物物种会持续约100万年,随后它们会进化成其他事物或灭绝。以此进行测算,人类大约还有80万年的生存时间。 但是,得出这一数据的基础只是因为我们是另外一种哺乳动物。不过,还有一个想法越来越引人注意,那就是,我们已经如此显著地改变了游戏规则,使得与哺乳动物有关的这一规则对我们可能不再起作用,不是吗? 让我们先从进化开始讨论吧。进化包含两个关键的元素:变异和选择。进化产生的关键是基因变异,并且,我们迄今也确实还没有逃脱变异的藩篱。“我们可能增加了变异发生变化的机率。”美国加州大学圣地亚哥分校的克里斯托弗·威尔斯表示,我们身处的世界里充斥着人造的会导致基因变异的物质。 一般而言,更适应环境的个体更有可能存活并将基因传递下去。但是,我们已经改变了自然选择的法则,医药和技术也在不断增加人类的生存能力,自然选择对人来说仍然适用吗? 似乎还是适用的。基因组分析取得的进步让我们很容易了解到,自然选择仍然富有生命力而且也在起作用。有一项研究发现,在过去5万年间,约有1800个基因变异已变得非常常见。另一项研究表明,在岁月的变迁中,自然选择过程实际上在不断加速,或许通过占领身处的世界并制造出复杂的文化,人类对很多新的选择压力的适应能力正在不断增强。 “认为人类将停止进化毫无道理。”美国耶鲁大学的进化生物学家斯蒂芬·斯特恩斯表示,他的研究表明,现代人类还在持续不断地进化着,“唯一的问题是,随着我们持续不断地进化,我们将采用何种方式改变自身。” 如果没有让我们形成今天模样的强大的、无所不在的力量,我们可能会漫无目的地进化,但是,即便如此,漫无目的进化的累积效应也很明显。理论人类学家、英国伦敦自然历史博物馆的克里斯·斯丁格博士预测道,在距离现在数十万年的遥远的未来,我们的后代已经繁衍生息了很多代,而且,其基因和身体结构已经发生了很多变化,使他们不再能与现今的人类交叉繁殖,因此,将出现一个新物种。 这种新物种可能会被看成一种古人类,但它的外貌和身体特征究竟如何,人们还不得而知。 戏剧性事件将让一切加速。“一场流行病就有可能将人类的数量减少90%。”美国塔夫茨大学的哲学家丹尼尔·丹尼特表示。躲过这场灾难的人将作为新物种而出现。 极端天气可能也有同样的影响。威尔斯说,如果有人离开地球并在其他地方安居乐业,繁衍生息,不可避免地也会出现新物种。 生殖技术取得的进步使人们能将最希望遗留给后代的特征挑选出来,以引导人类自身不断进化。我们在计算机、机器人、生物技术和纳米技术领域不断取得的进步使我们能重建甚至扩展自己的身体和大脑,有人甚至会变成超人。“对于这些变化,很少有人会像今天生活在北美的阿米什人(他们过着与世隔绝的最原始的农耕生活,恪守着古老的传统和生活方式,没有电灯、电话等一切现代生活的基本设施,没有汽车,交通靠步行或四轮马车)一样完全置身事外。”美国未来学家雷·库兹韦尔预测。 当然,人类会灭绝也是一种可能性。来自于其他物种的竞争、被捕食、失去遗传多样性都是造成其他物种灭绝的“罪魁祸首”。不过,因为人类的数量众多,而且我们在所有物种中都起支配作用,因此没有其他物种会威胁到我们的生存。 但是,我们自己做的一些事情可能引发环境灾难从而导致人类灭绝。另外,我们也对过去发生的诸如小行星撞击地球、超级火山等大浩劫束手无策,这些大浩劫也可能导致人类灭绝。 同时,人类这个物种本身特有的不屈不挠的好奇心会促使我们创造出新的东西,导致人类灭绝。比如,有人就假想纳米科技会制造出一种机器人“灰蛊”,它会不断自我复制而失去控制,从而消耗掉整个地球的资源,进而造成人类的灭绝。另外,还有人可能用基因过程方法制造出其他致命的生命形式,导致人类灭绝。 尽管我们无法预测自己的未来,但有一件事情是确定无疑的,那就是,我们的存在本身只是一个偶然,其之渺小仿佛沧海一粟,而其存在之短暂则恍如白驹过隙。 12.宇宙如何终结? 宇宙会不会灭亡?会不会瞬间瓦解?自我塌缩,还是慢慢僵死?宇宙如何灭亡是整个宇宙最伟大的谜团。物理学家们一直想要告诉我们有关宇宙终极命运的答案。 此前,科学家们认为,宇宙中支配性的力量是恒星和其他物质之间的引力,这就意味着宇宙的未来只有两种可能:要么引力作用使宇宙向内塌缩,就像泄气的气球,宇宙回归原始大小——这就是宇宙大收缩论;要么宇宙一直膨胀下去,直到所有恒星的核反应堆耗尽,宇宙变得寒冷直至灭亡,并且由于膨胀使得地球最近的邻居都在远离,地球最终会成为恒星和银河系中一个被孤立的群落——这就是宇宙大寒论。 过去,大部分科学家相信后者更有可能。然而,1998年,科学家们对从遥远超新星到达地球上的光进行了研究,结果表明,一种神奇的力量(暗能量)使宇宙加速膨胀。这一发现或许将修改宇宙的命运。 2011年10月4日,美国加州大学伯克利分校教授索尔·珀尔马特、美国约翰斯霍普金斯大学和太空探测科学研究所天文学教授亚当·里斯和持有美国和澳大利亚双重国籍的澳大利亚国立大学教授布赖恩·施密特因为对宇宙膨胀的研究而荣膺当年诺贝尔物理学奖。这3名科学家对几十颗处于爆炸状态的恒星即“超新星”进行了研究,结果发现宇宙正在不断膨胀,而且膨胀速度不断增加。 诺贝尔物理学奖评审委员会认定,3名获奖者的研究结果改变了人类对宇宙的认识,而由此开启的研究领域更是被专家称为“可以和爱因斯坦的相对论相比拟”。“将近一个世纪,一种公认的看法是,宇宙正在扩张,这是大约140亿年前大爆炸的结果。”评审委员会说,“不过,发现宇宙的膨胀正在加速,令人惊异。如果膨胀继续加速,宇宙将以冰冻状态终结。” 除此之外,科学界还有其他一些关于宇宙终极命运的观点。2003年5月,美国新罕布什尔达特茅斯大学的物理学家罗伯特·卡德威尔提出了宇宙将以“大撕裂”这种方式壮烈死亡的观点。该假说认为,宇宙中的物质,从恒星和星系到原子和亚原子粒子,在未来会因为宇宙的膨胀进一步被撕裂。 卡德威尔告诉英国《新科学家》杂志说:“直到不久前,我们还认为宇宙可能有两种结局:向内收缩挤压崩溃(大收缩理论),或无限膨胀,密度无限被稀释,直到变得更冷并最终死亡(大寒理论)。现在,我们认为可能还存在第三种可能——大撕裂(相对于宇宙起源大爆炸)。” 卡德维尔称,宇宙将在数百数千亿年后毁于可怕的“大撕裂”。届时,由宇宙暗能量质变生成的“幻能”会撕裂宇宙中的一切物质,直至一颗微小的原子核。由于幻能不断增加,在宇宙终结前一年左右,它将把地球扯离开太阳系。在宇宙终结之前一小时,幻能将撕碎地球。 随后,宇宙中会再次出现某种令人喜爱的宇宙力,其强度让现在宇宙中的排斥力相形见绌,这种力会再次让星系聚合到一起,以很高的速度相互碰撞,最后,所有物质会在一次大坍塌中撞击到一起,温度和密度都极高,就像是宇宙最初大爆炸的反转。 不过,科学家们表示,人们并不需要为此感到烦恼。无论是大撕裂还是大坍塌,都不会很快发生。科学家们对遥远的古老的超新星(它们描绘了宇宙膨胀的历史)的观测表明,暗能量正在慢慢发生变化,如果真是这样的话,那意味着大撕裂或大收缩至少发生在数十亿年之后。据有关宇宙学家说:“大撕裂将来即使真的发生,也不会早于550亿年以后。”有的计算表明,大撕裂如果发生,它将发生在900亿年以后。美国斯坦福大学的物理学家安德烈·林德计算出,我们的宇宙距离大收缩至少还有250亿年,几乎是宇宙现在年龄的两倍。 除此之外,还有科学家认为,宇宙可能会有一个非常奇特的结局——宇宙真空会突然变成某种完全不同的物质。这些科学家们表示,空无一物的真空仍然有能量就暗示了其天性可能是不稳定的,它可能在任何时候跃迁到完全不同的状态。如果真空可以进入更低能量的状态,它将首先发生在空间中的某点,接着向外延伸,真空会不断地发生变形,变形的速度仅比光速慢一点点,未来,某个地方的真空可能会砰然衰变,然后包含新状态真空的“气泡”会以光速变大直到吞噬整个宇宙。 从理论而言,我们会提前得到一些警告,但是不会提前很长时间。“一百万分之一秒(1微秒)而已。”美国塔夫茨大学的宇宙学家亚历山大·维连金表示。届时,一种诡异的力量可能会使月球变成外浆,冲向地球。 维连金认为,这样的终结几乎是不可避免的,除非一个大撕裂先让我们终结,真空最终将落进入负能量状态。变形之后,空间接着会对自己施加强大的引力,让宇宙中留下的物质进入大收缩中。 如果上述景象真的发生,没有人知道空间会变成什么样子,但是,可以肯定的是和现在很不一样,到那时,我们和我们熟悉的所有物质都将不复存在。 然而,并非万事万物都将以此作为终结。最新研究表明,宇宙死亡和重生循环出现的可能性也很大。 就像很多理论学家们所预测的那样,如果我们身处的宇宙仅仅是不断出现分支且成长中的多重宇宙中的一个,那么,即使每个“分支”的寿命有限,这些宇宙组成的宇宙整体将持续下来。而且,对我们身处的宇宙来说,一直存在着复活的希望:新的宇宙可能会从灰烬中产生(这些灰烬出现在一个大反弹或某些人类还未命名的大事件中)。并且,如果宇宙出现大冰冻,宇宙就会获得足够的时间以至于一个随机的量子波动就可能诱发一个全新的大爆炸,届时就将出现一个全新的宇宙。如果万物如此循环反复,将永不终结。 (责任编辑:王欲然) http://scitech.people.com.cn/GB/16401887.html
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世界难题
热度 1 zhidaodaxue 2011-11-21 21:31
四大世界难题: 1宇宙起源 2生命起源 3智能问题 4粒子问题 其实这四个问题就是在探讨物质问题和意识问题。看来科学研究到终极时,又跟哲学连在一起了。
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我把这碎裂的诗,寄给你
热度 2 yurongming 2011-11-20 17:49
诗人倦了! 心灵飞进花丛中舞蹈! 嗅着那紫罗兰的香魂。 沉沉如醉!闷闷地睡去! ——《模糊的心影》石评梅 疲倦了心,嬉戏的花丛 雨漫三十载 知了,还吟唱着旧年 江南,清丽的女子呵 我洗净了相思,铅华如染 田田的莲叶 可曾驻入你的心间? 这夜,一如既往 繁星洒下,点点的眷恋 寂寞了荷塘,雪山的风 述说着久远 我把这碎裂的诗,寄给你 并不能把我的心 撕成两半 人世,也不能摆脱 生死的纠缠 在我还是一无所有 我把这碎裂的诗,寄给你 连同满山燃烧的红叶 (图片来自曾荣昌老师博客,请勿私自转载)
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[转载]吕秀才与姬无命关于我是谁的对话
pathologysmu 2011-11-9 09:00
吕:慢着,杀我可以,但得先弄明白了:我到底是死在谁的手里? 姬:废话,我呀! 吕:我是谁? 姬:我怎么知道你是谁? 吕:问题来了吧? 姬:你什么意思? 吕:这得从人和宇宙的关系说起了,在你身上长久以来一直有一个问题在缠绕着你。 姬:什么问题? 吕:我是谁。 姬:这个我已经知道了。 吕:不,你不知道,你知道吗?你是谁,姬无命吗?不,这只是一个代号,你可以叫姬无命,我也可以叫姬无命,他们都可以。那把这个代号拿掉呢?你又是谁? 姬:我不知道。(不耐烦)我也不用知道。 吕:好好,我们来进行下一个问题:我是谁? 姬:这个刚才已经问过了。 吕:不,我刚才问的是本我,现在问的是自我。 姬:这有什么区别吗? 吕:当然有区别了,你比如说,当我用我这个代号与你进行对话的同时,你的代号也是我,这是否意味着你就是我,而我也就是你? 姬:(汗)这个问题没什么意义嘛! 吕:好,那咱们问几个有意义的。我生从何来,死往何处?我为什么要出现在这个世界上,我的出现对世界来说意味着什么?是世界选择了我,还是我选择了世界? 姬;够了! 吕:我和宇宙之间有必然的联系吗?宇宙是否有尽头,时间是否有长短?过去的时间在哪里消失,未来的时间又在何处停止?我在刚才一刻提出的问题,还是你现在听到的问题吗? 姬:(暴怒)我杀了你! 吕:(嗓门提高八度)是谁杀了我,而我又杀了谁? (静场片刻) 姬:是我杀了我。 吕:回答正确!(坐)动手吧。 姬拍死自己。
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系统内在和外在在变化上的对应规律
daodezhenjing 2011-10-26 08:05
对每一个事物来说,世界都可以分为两部分,一部分是内在,一部分是外在,两者首先是在对立中存在的,没有对立就没有内在的秩序,事物的秩序就是在组成整体的众多要素共同反抗外在世界的变化中存在的,可外在世界的力量是宏大的,不可抗拒的,每一个事物的存在与发展又必须不断寻求与外在世界在变化上的统一,这是每一个事物存在与发展的基础,每一个事物的变化和外在世界的变化是一一对应的。 昔日,张颖清提出了生物全息律,后来又有人提出了宇宙全息律,这本身是没有任何问题的,因为宇宙整体就是所有物体的上帝,它决定着每一个事物的生死存亡,与整体宇宙变化相顺应者就能够不断产生并发展,与整体宇宙变化相违背者就只能不断衰退和灭亡,每一个事物的变化和整体宇宙的变化是一一对应的,它们是整体宇宙变化的一个缩影。 每一个子系统都从属于一个母体,如我们身体的每一个细胞首先是属于一个小环境的,局部环境就是这些细胞的上帝,什么样的环境造就什么样的细胞,细胞为什么病变,局部环境的异化造成的,治病的根本就在于改变局部的环境,而不是仅仅杀死病变细胞完事。系统空间是不对称的,因此环境的不同也造成了新生成的细胞各不相同。同样,局部环境又是从属于母体的,它们又是母体的一部分,它们的变化和整体的变化也是一一对应的。这就象套环,一环套一环,使数量巨大的细胞都围绕着整体的同一个目标前进。 那么所有事物和外在世界在变化上的对应性如何来把握呢?在这里,我们有必要借鉴一下先天八卦和后天八卦的概念,你就会发现用它来描述系统内在和外在在变化上的对应是非常贴切的。这是因为每一个事物都有自己独特的个性。它与外在世界的对应不是机械的,而是总是存在着时间上的延迟,这就象是企业,它不可能社会需求一变企业马上变化,而是有一个适应的过程,而这个过程使系统空间中的物质运动和外在世界的物质运动之间有了错位。你看看后天八卦和先天八卦的区别,它不是左旋就是右旋,为什么会出现这种情况?显然,系统内在各部门的变化也是有先后的,如企业的生产部门总是先在整体得到了环境变化的信息,然后管理中心做出决定,财务部门拨出资金,预备原材料才能生产,这就造成系统内外的对应上的错位。把握这种内外的对应现在科学上还没有好的办法,只好先用先天八卦和后天八卦的概念借用一下。 外在世界就是先天八卦,内在系统就是后天八卦,它们内外之间的对应可以按照它们之间的关系来理解。整体有无数层次,局部的每一部分都从属于整体的一部分,一环套一环,我们可以不断地用先/后天八卦来分而析之。总是能够找到局部的每一个要素和它所依赖生存的每一个环境在变化上的规律性。
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宇宙是什么?——非专业人士瞎侃
热度 1 mabooo 2011-10-24 09:47
2010年度NOBEL奖陆续揭晓,物理奖奖励了发现宇宙是不断膨胀并最后冰冻的科学家。 对NOBEL奖我很感兴趣,并非感兴趣他的奖金,而是感兴趣这群科学达人及他们的故事、他们深邃而又神奇的思想。 说到宇宙,我还有点看法呢,反正他大多还是未知的,且允许我胡思乱想吧! 我认为的宇宙,应该是从小而能观其大,而欲观其大可看其小。 常言道,人生一世,草木一秋。死死生生,生生死死,周而复始。 我们的宇宙有没有可能也是这样:一个星域消亡了,却又有另一个星域诞生了,而在这一个星域内的绝大多数研究,触及不到另外一个星域,这就是我们再大功率望远镜也看不到宇宙边际的原因。就如同一个人跟另一个人,在你体内发生的疾病、病毒,很难让另一个人感受,别人跟你身体内部的活动是没关系的。 星域跟星域之间虽没有直接的“身体接触”,但之间却有“场”的交涉,如同人跟人之间,距离到一定距离,就能感受对方身体的温度。星域之间无数这样的“场”,就是无数个本星域内能量难以跨越的“黑洞”,就想两个不互相接触的人,你体内的病毒是不能跨越直接蹦到别人身上一样。 一个星域消亡了,他的能量变成了滋养另一个星域诞生、成长的摇篮。 星域之外是什么,他附属并嵌套着另外的星域。就像质子、原子、分子、DNA、人、地球,层层嵌套。。。 那最大的宇宙是什么? 可能首先要弄明白,最小的原子是什么吧! 一砂一世界,一花一天堂,一叶一如来。
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大雾锁京城
yangyongtian 2011-10-20 13:11
大雾锁京城
宇宙混沌, 天地朦胧, 大雾锁京城。 远山遁隐, 楼廓惺忪, 尽在虚无中。
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谁是宇宙加速膨胀的幕后黑手?
热度 29 xingzz 2011-10-14 10:25
谁是宇宙加速膨胀的幕后黑手?
博主按:本文含有个别公式,因此选择以PDF形式贴出。最初应邀为《科学画报》撰写此稿,但是编辑嫌不够通俗,要求我老人家按他们的意思修改,令我感觉很不爽。再加上稿酬实在低廉,与我老人家的身份证与户口本不相符,于是决定放弃在该杂志发表。原文修改之后,放到科学网上供更多读者免费品尝和批评指正。
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[转载]在线视频:历史频道.宇宙.时间旅行
yshimp 2011-10-10 16:49
转自优酷: http://v.youku.com/v_show/id_XMjE2Njg1NTEy.html
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当人生走到岔路口
热度 1 rantingjing 2011-10-10 13:35
存在无数个平行宇宙的意义在于,人一辈子走的路不是条直路,是在遇到岔路口后有意无意做出选择,不同的选择就可能把自己送进不同的宇宙空间。在这个空间,你只是一介草民,另一个空间确是一位领袖,看来无需为这一空间的平凡而懊恼,因为无数的空间中总有一个你会成为金字塔尖的人,这样你也可以aQ式鄙视那些这一空间中所谓的圣人。当然这也存在一个悖论,既然平行宇宙里的我们可能成为这样的人,也可能成为那样的人,唯独改不了的可能就是必须是中国人。不然何来的平行,难道是投胎之前的选择也是平行而随机的,那也就间接证明了上帝的存在。当然这种悖论只在现有的理解范围之内,自己只是金鱼缸中的金鱼,永远不知道金鱼缸中透过玻璃看到的镜象和人在金鱼缸外看到的景象是不一样的。 逻辑有点混乱了!
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[转载]爱因斯坦广义相对论在宇宙尺度上获得验证
yanguojin 2011-10-10 12:43
http://tech.qq.com/a/20111009/000257.htm
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[转载]科学家寻找与另一宇宙发生碰撞隐藏“印记”
yanguojin 2011-10-10 12:41
http://tech.qq.com/a/20111010/000057.htm
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从物质的统一性看宇宙的产生与发展
daodezhenjing 2011-10-7 23:15
  物质的统一性告诉我们,万物既然都由同一种物质组成,也必然由同一个原理支配。统一的物质有两种存在形式,一种是有序,一种是无序,两者是在相互转换中存在的,它不仅可以从有序向无序转化释放能量,也可以从无序向有序吸收能量,自然界的能量就是通过连续物质的有序和无序变换在空间中流通。如果从这种统一的观点来看世界,世界就惊人的简单,它不过是有序和无序的周期变换,从无序到有序是事物的产生,从有序到无序是事物的灭亡,总结起来自然就是一个生命的问题。   或许不少人会想,既然只有一种物质,引力又从何而来呢?要理解引力,就要从物质的连续上来认识,认识不到连续,就无法弄清生命的本质,认识不到连续,就无法弄清能量是什么东西,认识不到连续,就无法弄清力的本质。从连续来认识物质世界,就知道生命是物质的一种内在本性,因为所有物质都是在紧张的相互压迫中存在的,反抗周围物质的压迫是一切存在物的本性,而能量就体现在物质的紧张程度之上,能量的传递就是依赖连续物质紧张程度的变化在空间中传递的。自然力最相互的只有一种,那就是相互压迫。之所以出现吸引和排斥,是因为物质的组织和离散,有序的物质密度大,无序的物质密度小,当物质从无序向有序转化的时候就会形成相空间的压缩,从而引起连续物质向这里的不对称流动,引力其实就是这种不对称运动的一种外现。当物质从有序向无序转化的时候就会形成相空间的膨胀,从而引起连续物质向周围的扩张,排斥就是这种不对称运动的一种外现。   弄明白了物质、能量和它的运动,回头再看我们这个宇宙,就知道可观察的宇宙只是无限宇宙空间的一部分,它和可观察宇宙中的任何一个子系统一样,都是在反抗外在世界变化中产生,并在反抗外在世界变化中成长,最后在反抗外在世界中灭亡。不过,现实的宇宙应该象爱因斯坦所描述的那样是一个稳态的宇宙,我们之所以认为它在四散奔离,就是因为我们忽视了信息在传递过程中的变形。我们的宇宙其实象一个原子一样,中心物质密度极大,而随着远离中心,其物质密度不断变小,并最终和依赖生存的空间相一致,在这样的空间里,信息从宇宙中心向周边传递的时候都会发生规律性变形,那就是红移。如果认为这种红移是由中心星团在四散奔离,就陷入了一个误区。 
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天象神秘图解:宇宙微波闻道乎?
热度 2 warlong 2011-10-7 06:56
天象神秘图解:宇宙微波闻道乎?
梵天有道诠释臆想图 (注意是臆想,并非坚决认为如此;这几张彩图都来自WMAP观测到的CMB不同阶次的解析天象) 1、附CMB资料 哈勃望远镜观测到的 CMB 是高度均匀的,但不是绝对均匀。 David T. W. 和 Brian E. 在 1970 年代统计发现 CMB 中有“双极”天象,温差达 0.003 K ,或 ( T / T ) 10 -3 ,这符合狮子座上的本动速度 600km /s 。因此,一般解释为地球运动经过太空(地球本动)产生的多普勒效应。确切地讲,地球相对于宇宙“共动”坐标系作着运动,所以 CMB 光子在我们的运动方向上稍有蓝移,在与我们运动的反方向稍有红移。这种蓝移 / 红移改变了 CMB 的温度,这种效应综合造成了“双极”特征的半天球温度各向异性。 银道坐标系 WMAP 天图中的双极( l = 2 ),可见黄道平面,超星系平面 (SGP) ,二分点和宇宙双极。可用描述双极和四极温度各向异性的矢量来定义相对于平面的四根法线:双极用一根法线来定义,八极用三根法线来定义。黄道平面勾勒出双极与八极结合产生的零迹,宽阔的扫描带横跨全天 ---可 很好地分别出北天“热点”与南天“冷点 ”。【这恰可对应太极图中的两个鱼眼,只不过一般太极图是二维的,而宇宙太极图是三维的、甚至更高维的(需要几何想象力!)】。 有学者研究了宇宙 CMB 图上的异常,探讨了新的可能性解释。三个独立的异常涉及双极和八极。宇宙双极自身潜藏着 1/20 级的异常( WMAP 团队观测到的八极天切面更加微弱,显然因为银河系的本动,而不具宇宙学特征);宇宙八极自身也有 1/20 级的异常,也相当平坦。 虽然这三种情况都有 1/24000 的先验偶然性,但是科学家们为降低这种后验统计特征,已寻找了大量的候选异常。在最简单的小宇宙模型中,宇宙具有超环面拓扑性,具有一个半视界尺度的小维度,方向朝室女座,这可解释前面三种情况。为完善该模型,有学者采用了形态检验: S 统计检验和匹配圆检验。 采用第一年 WMAP 数据,绘制全天图的多极矢量框架。两个最不具有宇宙学兴趣的多极 l=2 和 3 ,实际上是统计学不均匀的。这些结果可与采用相关手段所发现的作比较。特别是,两极和八极平面出人意外地具有规律。而且,将两极与八极相结合,令人惊讶地出现其几何特征与太阳系运动方向一致。已有科学家探究了这种银河前景( Galactic foreground )特征,它不可能导致这些相关性! 多极矢量( Multipole vectors )对全天切图很敏感,科学家证明,采用切天法包含了较大的误差,因而弱化了观测相关性,而保存了它们与全天观测结果的一致性。最后,对 COBE 切天图作检验,简便地扩展了对多极图像的分析。如果我们观测到的相关性实际上是非宇宙起源信号,那么很可能将要减少 CMB 背景上的低 l 幂特征,这对于我们理解大尺度宇宙具有重要意义。 双极与 ILC 八极视 图 。采用摩尔投影,标准 CMB 色标。可见,星系坐标系和黄道坐标系。黄道平面表示为实线。 然而,这些与太阳系几何的表面联系是令人迷惑的,当前未得到完美的解释。对于 WMAP 中最大尺度 CMB 扰动特征,能否有其它解释?【 难道这暗示微波背景辐射中隐藏着更大尺度的涨落(the largest scale ripples in the university)?这是量子宇宙最初的自旋痕迹(the earliest spin trace of quantum cosmos)吗?!呵呵,异想天开。但说句来实话,我第一次看到这几张微波背景辐射不同阶次的解析图像,第一个反应是 量子宇宙涡旋(quantum cosmos vortex), 呵呵,不过这种想法感觉有些民科 。】 普朗克全天扫描图。根据 WMAP 三年观测到的数据,科学家们绘制的婴儿宇宙的全天图像。图像揭示了 137 亿年古温度扰动(天图中表示为颜色差别),对应于星系形成的种子。高阶的微波背景辐射,具有大尺度的各向同性;而小尺度涨落是量子宇宙大爆炸冲击波纹的痕迹。 CMB参考资料: http://hera.ph1.uni-koeln.de/~heintzma/U/CBR1.htm#K2.1 http://space.mit.edu/~angelica/topology.html#lowpoles 附录:《乱侃真空量子宇宙》(郑中) 1、辩证真空 真空是物理中最玄奥的概念。真空分为真真空(简称真空)、伪真空(简称伪空),正曲率伪空(dS真空)、负曲率伪空(AdS真空)---至于,弦论中有10的100次方种真空就别扯谈了。如何理解,两者如何联系起来?我的理解是,正反真空通过虫洞联系起来,一入一出。 真空是伪空的基态,真正的完美对称,对称性还要高于dS真空、AdS真空,最高一级对称,或曰自对偶的“表观奇点”;真空 熵极大,也极小;最平衡,也最不稳定;既存在,也不存在 。一切平常概念、逻辑和定律在此失效。我们需要建立和健全新的自然哲学观。 自量子而言,真空的热力学最平衡、量子熵极大;但就最整体而言,由于各向同性、各点同律且自身超对称,因此真空最有序,熵最低。宇宙熵疑难问题不在于别的原因,在于熵本身这个概念是不完备的,因此在描述宇宙宏观现象时,出现了佯谬问题,因此需要新的概念来弥补熵的残缺。熵片面地抓住了状态混乱度,而忽视了系统的“层级序”和“隐卷序”,这些东西一直没得到重视和恰当的刻画。 从能量上而言,真空势能最低,因此应最稳定;但由于假设它超对称(最高对称)复流形,因此真空最易自发破缺,且不断变化,即不稳定。如何理解这个悖论?其实,这是用形式逻辑来错误地思考辩证法中最高概念造成的。最稳定是说真空是永恒的基态,一切偏离(表现为信息偏差),都将逐渐振动衰减回到极低能态。注意这句话是从能量角度来定义真空的稳定性的。而后句,真空自发破缺,这是从含一维时间的复流形角度来定义真空的不稳定性的。这是看似矛盾的说法,其实是从两个不同角度定义的概念,所以不具有可比性,也谈不上矛盾。可见,通常的形式逻辑的思维是多么的初级! 另一方面,真空实际上等价于一个“从数量上没有任何规定性的零,从几何上等价于一个没有任何内容的点”,这就是零点。从这个意义上讲,几乎可以说真空不存在!但是,我们必须承认人类的探测能力和认知水平有限,宇宙下限如何小于普朗克尺度,那么就可以说宇宙的本体是连续的真空,而且它就是不断涨落量子泡沫的海洋。从这个意义上讲,真空应该存在,而且是连续统。首先承认人类的知识存在极限,即承认无知,这样反而使得我们更完满的理解宇宙和量子。 以上从三个方面,辨析了真真空的概念,解释了真空的主观逻辑矛盾的根源。矛盾是什么?矛盾是低维空间中见到的混乱的影子,哲学家们对这种术语丛林里的无聊游戏一向乐此不疲。 至于伪真空(伪空),它是真空的相变产物。真空因量子隧穿而跃迁到伪空,具有更高的势能,然后平滑滚动(暴胀)回反真空。相对于真空,伪空仍很对称性,但自对偶(超对称)自发破缺了,“零点”散逸成“希格斯子弥漫而成的元气”。纯量场“破缺”成向外的向量场(出场),瞬子从纯粹的拓朴结构“进化”为有时空的复流形。其中,物理学家们最常用的方法仍是微扰,微扰产生变化,微扰打破真空基态的表观宁静,荡漾出美丽的引力涟漪。然而,微扰法的哲学含义是什么?实际上,采用微扰法的同时也就顺带赋予了时间和“第一推动”(如量子噪动)。 2、论时空维及镜像 无论是零维量子、一维弦、二维膜、三维场,还是高维时空,都是大脑对世界存在和运动作追根揭底探索的产物,它们根据全息原理而可以相互等价。无论是什么形式的拓朴元上场表演,都是数学物理学家手中的道具。其中 3 维空间 +1 维时间是人类直接经验到的四维时空, 3+1 维时空不多不少,至少表观意义上是最为复杂最为玄妙最为稳定的。 但如果要探索宇宙起源的极限,或者说只要人类承认宇宙基本物质存在一个下限,那么看起来四维时空就不够了。在那个不能再深入的普朗克极限,也就是三维空间的每个空间轴在“原点”的邻域处断掉了,负轴因似乎彻底变得无意义而去掉了,也就是整个宇宙从原点邻域散发出六条相互正交的空间正轴,这六维空间卷曲在微小的范围内,在现实的平直四维时空中是难以探测到的,可称之为“六维内空间”,它或许就是充斥着反真空的量子泡膜流形!反之,如果我们承认宇宙之外不存在任何事物(宇宙无外,即太一、量子宇宙),那么就必然为整个物理体系孕育了“起源于表观零维的奇点”的理论种子。而这个表观零维的奇点恰恰就是宇宙的时空下限 ---6+1 维的量子泡膜流形!为何内空间又加上了一维时间?因为我们必须假设即使这个六维内空间也不是绝对静态的(从四维现实时空中“感觉”是表观静态的虚空间),它仍然存在复杂的运动,即存在而不可感知的虚时间。这个 6+1 维内时空必然与 3+1 维实时空相互耦合,而且相互镜像,如果将实时间和虚时间简并为一维(内外如果割裂为二维时间,那是不可理解的),这就是 10 维整体宇宙。既然外在的实时空在演化,那么内空间也应同时在演化,不过其衰变速率在实空间看来是极其缓慢的,所以整个宇宙的基本物质是表观稳定的! 但是,许多人仍然感觉其中的六维内空间太玄了,不舒服。没错,这六维内空间(注意,从外在宇宙看,这个内空间是虚的)确实是自身镜像对称的,完全可以进一步简并,即“ 六维内空间 = 三个虚空间维 + 三个虚虚空间维 = 三维太极复空间 = 三维空间 ”!这是个什么样的奇特镜像世界! --- 两大坐标系相互正交的 太极复空间 --- 卡丘流形?它的奇妙之处,就是自身再次“镜像”映射回四维的实宇宙!正如通过二维的镜子,我们可看清我们自身的面容;而 内空间就像一面六维的镜子,我们只有通过它才彻底看清了宇宙全体的形象 --- 原来是个镜像的层级宇宙。 这下,对宇宙的刻画就完美了。 3、论量子宇宙及虫洞、基因 至于那最纯朴的大爆炸之前的没有任何外空间方向的真空纯量场,那已超出了人类的探测极限,就只能用拓朴学和数论、混沌学来推测和演绎,那里只有量的变化,可以有空间维度但没有实空间距离的概念,更没有实时间的概念,这姑且取名为“ 朴素宇宙学”(simple cosmology ), 即量子元泡内真空宇宙学,也就是所谓的“奇点”内流形胚。 不考虑速度和极限速度,这难道还是现实的物理学吗?还是某种前物理学?速度是背景距离与背景时间之比,故速度也是个背景概念,一切实速度皆为表观速度;而对于前宇宙是没有背景的(有也不可观测,也就没有实时空的,故谈不上实速度,自然也谈不上极限速度。光速?光子还未脱耦逃逸出来,何来光速?在这种情况下,无外时空,只有内时空,即点内虚时空(表观玄寂的潜运),故没有经典因果联络,平常形式逻辑失效;纯量点阵间的作用是超距的,纠缠是全域性的,即宇宙元量子是凝聚同态的,纯量场的结构和变化是完全内在导致的,即前宇宙是纯粹内蕴的。《张衡宇宙论》曰“迟速未知而定纪,如是庞鸿乃道干。” 这样说似乎很拗口,消解了实时空,又来了个虚时空,但虚时空用来描述反真空世界,这种概念的引入暗含了超对称原理;而且,实时空、虚时空的粘结点即元量子虫洞,宇宙整体或多元宇宙由此圆满的、甚至光滑的粘结起来。当然,这种阴阳两个实、虚世界用平常语言来表达就很别扭(因为平常语言充满着矛盾的含义和模糊的隐喻,不确定性和冗余性是其特征)。其实当我们说“当我们说前宇宙时”,这句话已先验的设定了时序概念,因此可以不用“前宇宙”的名称,且称为“玄珠”(即宇宙奇点、量子宇宙、宇宙元泡)。彭罗斯曾提出时序保护原理,似乎他认为时间比空间更重要。但我一直认为空间比时间更根本,即“时间是空间所孕育的流形表象,时间起源于真空场”;这等价于说,在某种微观尺度内存在超距作用(瞬即效应)!超距作用出现在普朗克尺度内,这是好理解的。这就意味着全域作用、全域纠缠,即牵一发动全身,比蝴蝶效应还敏感的混沌纯态。大爆炸只是伪空对称自发破缺(元气相变)的结果,随之,实时空诞生,空间快速暴胀,导致光速来不及全域传播作用和信息,真空开始畴状化(即局域化),从而产生引力,量子宇宙泡开始退相干,量子纠缠密度降低,表现为温度降低,宇宙冻裂,物质凝结。于是实空间、实时间、实粒子,三元参化,经典世界呈现。 量子宇宙就像一个诞生之前的婴儿,是真空孕育的神奇胚胎,具有特殊的宇宙骨架和常数内禀性,谁研究透它?上轮宇宙(precosmos)的量子信息“完全遗传”到了这轮宇宙中来了吗?还是存在某种 宇宙基因 (cosmic geno)变异?宇宙原始基因又是如何进化的?通过什么样的宇宙拓朴结构作为遗传基因?!这些基因编码在量子宇宙的太初波纹上吗?它可以用什么样的混沌真空场方程和具有什么样拓朴结构条件的宇宙波函数来表达吗?这应该是一个最玄奥的前物理问题,这是纯数学统治的领域,这究竟是个什么样的世界?!解决了这个问题,人择说、设计说、奇迹说等都应闭口了。 4、太极宇宙模式假说 如果宇宙确实是一包超流体(姑且称之为“庞加莱宇宙流”),那么它就应有自己的出场(太初白洞,dS真空?)和入场(终极黑洞,AdS真空?)。宇宙如何由这两个“鱼眼”内部连通起来吗?---混沌宇宙的元量子凿洞(the metaquanhole of chaos cosmos),自捏了一个词。当然,由于量子宇宙是完美对称的真真空(dS真空与AdS真空的基态),故极其不稳定,具有强烈的凿洞本性(隧道效应),于是自我干涉叠加,愈加紊乱,虫洞数超指数式增加(等价于曲率熵(即魏尔熵)递增、实时间一维流逝),导致混沌不断开窍(据高拓朴亏格定理暗示),宇宙暴胀(宇宙波函数反坍缩,引力作用局域化),时空延展,内维隐卷,缔膜脱耦,粒子退相干,经典万物诞生。显然,这个宇宙模式,既不同于牛顿的经典宇宙模式,也不同于爱因斯坦的静态宇宙模式,也不同于纯粹的爆炸宇宙模式,也不同于弦论的高维宇宙模式,而是一个 基于有限无边的、正反真空连通一体的、自洽自足自镜像的超流宇宙模式 ,简称 太极宇宙模式 ( Supreme Ultima cosmologic Model, or Taiji cosmologic Model )。当然,具体形态不是一般可以模拟出来的,奇异的瞬子应具有复杂得多的流形结构,甚至远超我们的想象极限。 最后注意,开头那张神秘图解,显然带有点玄学味道。要是在太初宇宙“各向同性假设”与量子宇宙“自旋取向(手性场,各向异性)假设”之间作选择,还是偏爱前者,因为这样需要的先验信息更少;然而,仍还觉得宇宙真空太初以来可能就是 各向异性流 ,只不过随着时间的流逝,才逐渐演变得趋近 各向同性 。宇宙最初可能具有一定自旋速度,但随着宇宙膨胀而逐渐衰变趋零。但注意宇宙有自旋速度这种措辞,暗含了我们这个宇宙之后有某种更广大恒久的时空背景(真空母体宇宙?进而可导致多元宇宙),所以宇宙自旋这种说法可能是“冗余的”。因此, 表观玄静、内藏潜运的太极宇宙作为现实宇宙的起源,是足够简洁、优雅的,哲学上、几何上都是可能的 。宇宙微波背景辐射上如 果剔除了星系本动效应,仍然具有某种微弱的涡旋痕迹吗? 如果怀疑各向同性假说,CMB各向异性研究有可能将其揭示出来吗?
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当大陆的“科学禅”碰上台湾的“科學禪”
Helmholtz 2011-9-7 15:14
(经刘洋兄弟的介绍,才知道在“科学禅”的阐述问题上,已经有台湾的邱思昱朋友在97年有了公开的、系列的解说。 我以为.....我真以为自己是这个概念的发明人。“以科学观禅、以禅观科学”,一个知道并品尝到“禅”的味道的“科学人”。没有想到,居然台湾那边有朋友已经在前面站着了,而且见地不低。 虽然他的这个“科學禪”跟自己所悟的“科学禅”只是形似,虽有许多暗合之处,其实内里并不完全一样。我更注意“禅”的修证,要有“证”有“验”,但“禅”在文字外,“应于无住而生此心”。而邱先生显然更多是在文字相上比对“科学”解释“ 禪”理,以期更多的外人看破迷局。 向邱先生致敬,赞叹他 的功德 ! -------- 科学禅 博主 评论 ) 科學禪【一】──當局者迷 Scientific Ch'an (1) - Puzzled when Enclosed 邱思昱 中華電信研究所 副研究員 sychiu@ms.chttl.com.tw http://cmr.ba.ouhk.edu.hk/cmr/oldweb/n10/981094.html 摘要    吾人可以由自然現象及其定律領悟人生哲理,可見適用於有形自然現象及其定律的物質「理」,也適用於無形的人生哲理。也就是掌握有形物質的理,也掌握無形精神。有形物質由於具體、看得到、摸得著,所以「眼不盲」;無形精神由於抽象、看不到、摸不著,所以「心盲」。由於掌握有形物質的理,也掌握無形精神,所以只要透過看得到的有形物質理,便能看到原本看不到的無形精神,所以能由眼不盲心盲變成眼不盲心「也」不盲,而進入禪的世界。    以掌握有形物質的理 F=0 為例, F=0 在有形物質是牛頓第一運動定律,也就是慣性定律,在無形精神事實上就是金剛經的「著相」。    在有形物質克服物體的慣性靠外力 F=ma ,也就是牛頓第二運動定律,無形精神克服著相的外力就是「理解」到為身主的心應「無所住」,而無所住最徹底的方式就是跳出,跳出為身主的心,才不會住於為身主的心,才不會當局者迷,才能看清並駕御為身主的心保持無所住而生其心的狀態,品嘗禪的滋味。   本文以自然律牛頓第一、第二運動定律為例說明由自然律入禪方式,既科學又簡單容易,將開啟禪乃至精神文明科學化之路。   本文分壹、緣起,貳、禪,參、牛頓禪,肆、科學禪,伍、結論 五部份,緣起敘述作者發明科學禪始末,禪提出本文定義的禪,包括一秒內入禪且毋終食之間違禪。牛頓禪由牛頓第一運動定律中的物體不受外力動者恆依等速運動推出本文定義的禪。科學禪則由更多的科學定律推出本文定義的禪。 關鍵詞 : 禪,一秒禪,牛頓禪,科學禪,牛頓第一運動定律,牛頓慣性定律,狹義科學禪,廣義科學禪 ABSTRACT    We can realize the philosophy of human life from natural phenomena and their laws. Therefore, the principles governing the matter which are applicable to the natural phenomena and their laws are also applicable to the formless philosophy of human life. In other words, the principles which control the matter also control the formless spirit. The matter is concrete, visible and touchable, therefore people are not blind in their eyes. But, the formless spirit is abstract, invisible and untouchable, therefore people are blind in their minds. We can apply the principles which govern the visible matter to see the invisible spirit to become not blind in not only our eyes but also our minds. In this way, we can enter the world of Ch'an.   Take F=0 which governs the matter as an example, it is Newton's first law of movement, i.e. law of inertia. In the field of invisible spirit, in fact, this is the so-called "attachment to form" in the Diamond Sutra.   In the field of matter, it needs external force F=ma to overcome the inertia; while in the field of formless spirit, the external force to overcome the "attachment to form" is to "understand" that the mind, which is the master of body, should "abide nowhere". And, the most thorough way to abide nowhere is to jump out of mind so that one may not become puzzled as when enclosed and will see clearly and control the mind and taste the flavor of Ch'an.   This paper uses Newton's first and second laws of movement to explain the way of entering Ch'an through the natural laws. It is scientific and simple. It will open the scientism of the road of Ch'an and even spiritual civilization.   This paper consists of five parts. 1. Introduction: Describing the reason to write this paper. 2. Ch'an: Define Ch'an in this paper including the way to enter Ch'an in a minute and not to disobey Ch'an even in short time such as taking a meal. 3. Newton's Ch'an: Deduce the definition of Ch'an in this paper from Newton's first law of movement, i.e. if not effected by external force, the moving thing always moves at the same speed. 4. Scientific Ch'an: Deduce the definition of Ch'an in this paper from more scientific laws. 5. Conclusion. Keywords : Ch'an, one-minute Ch'an, Newton Ch'an, scientific Ch'an, Newton's first law of movement, Newton's law of inertia, scientific Ch'an in narrow sense, scientific Ch'an in broad sense 前言   民國七十八年十月,作者在佛教「觀自在」月刊發表「由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的『著相』和『應無所住而生其心』」 一文,由於應用太廣,乃以在禪的應用為例,說明「牛」文的好用,包括使人在一秒內進入禪的境界,且「毋終食之間違禪」,一方面讓人「只羨自己不羨仙」,一方面開啟禪乃至整個精神文明科學化之路。又本文係根據民國八十六年五月三十一日在華梵大學第二屆禪與管理學術研討會上發表之「『由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的〈著相〉和〈應無所住而生其生心〉』在禪的應用」 修改而成,係作者發明科學禪後,系統化發表之第一篇論文,故以「科學禪『【一】』」開始命名;又為了方便讀者閱讀,本文將「由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的『著相』和『應無所住而生其心』」一文和牛頓第一、第二運動定律以附錄方式附在結論之後。 壹、 緣起──科學禪的發明 一、啟蒙   作者在四歲的時候,家母第一次教我由一數到十二,便沉思兩晝夜,直到悟出「道生一,一生二,二生三,三生萬物」的道理來為止 。 二、廣義科學禪   上初中以後,數學、物理、化學、生物、天文……樣樣吸引我思考其中蘊含的人生哲理 。也因此,民國七十七年十一月作者在佛教觀自在月刊上發表「名利是空的嗎?」 一文,提到「物理學上牛頓第一運動定律就是慣性定律,人也有習慣性」時,本以為人人都能一目瞭然,卻在一年內發現難以讓讀者瞭解,乃於七十八年十月再在觀自在月刊上發表「由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的『著相』和『應無所住而生其心』」,才恍然讀者卡在「物質和精神怎可混為一談?」,遂在民國八十二年十二月九日,利用交通大學管理科學研究所林國雄教授提供作者在交大管研所博士班論文研討會上演講之機會,闡明任一理都不會只出現在一個地方,有些地方是有形物質,有些地方是無形精神。所以吾人可以透過看得到的有形物質來看原本看不到,和這有形物質同一理的無形精神,使原本看不到的無形精神變成看得到。有形物質由於看得到,無形精神由於看不到,所以一般人都是眼不盲卻心盲;既然吾人可以透過看得到的有形物質來看和這有形物質同一理,原本看不到的無形精神,使原本看不到的無形精神變成看得到,不就由眼不盲卻心盲變成眼不盲心「也」不盲了嗎?這就是作者定義的廣義科學禪 ,也是作者四歲由一、二、三……悟出「道生一,一生二,二生三,三生萬物」的道理以來終生獻身,意圖拋磚引玉的精神文明科學化 ,因為無形精神既能和有形物質一樣變成「看」得到,當然能和有形物質一樣科學化;而釋迦、老莊、伏羲等古聖先賢,能由有形自然現象領悟無形人生哲理的原因,也是有形物質和無形精神本就一理之兩用,很可惜古聖先賢只知其然而不知其所以然,只看到有形物質和無形精神有相似相通的道理,而不知本來就是同一理不同的表現方式,否則精神文明早已因為可以透過看得到的有形物質來看原本看不到的無形精神,使原本看不到的無形精神變成看得到而科學化了 。往者已矣,來者可追;作者在效法神農嘗百草,把由有形物質看到、領悟到的「理」用在無形精神上,愈用愈證實任一「理」本就不會只出現在有形物質,也會出現在無形精神,使原本看不到的無形精神,可以透過看得到的有形物質而變成看得到 以後,深覺已可循有形物質科學化之路科學化無形精神 ,特別是在西方物質科學家已把太多自然現象歸納成律,也就是數學、物理、化學、生物、天文……等等的今天,吾人直接由這些有形的自然律來領悟無形的人生哲理,效率、代表性和正確性本就遠高於老莊等古聖先賢只能由自然現象來領悟人生哲理,就好像今天任何會用電腦的人,都能算得比牛頓還快一樣,雖然沒有人頭腦比牛頓好。所以只要利用作者證實的,任一「理」不會只出現在有形物質,也會出現在無形精神,不就不但可以循有形物質科學化之路科學化無形精神,而且可以利用有形物質已有的科學化基礎,使無形精神科學化變快了嗎?習慣領域學會理事長曾國雄教授看到此一演講稿,叫我發表在習慣領域學會第二屆論文研討會上 。在修改補充後,複於 1995 年美中聯合學術年會上發表 。 三、狹義科學禪   在諸多由有形物質「理」用在無形精神上的「理」中,把有形物質的牛頓慣性定律用在無形精神,主宰有形身的無形「心」上時,就是作者定義的狹義科學禪 ;廣義科學禪的「理」無窮多,但難得用上一次;狹義科學禪的「理」雖然只有一個,卻和作者分秒不離,一呼一吸起居坐臥、起心動念行事為人‧‧‧無所不用,所以也就無所不「禪」 ! 貳、禪 一、有形無形   相,分有形和無形。有形由於看得到,所以簡單,例如桌椅等物質;無形由於看不到,所以難,例如人的觀念。宗教和哲學不談簡單的有形相,只談難的無形相。有形相由於簡單,所以最近五百年已在西方發展出物質科學,例如數學、物理、化學、生物、天文……等等,一日千里;無形相由於難,所以雖然在兩千年前就有釋迦、耶穌、老莊、孔孟等花朵綻放,兩千年來,不但原地踏步,恐怕還倒退了不少。 二、有限無限   蘋果,你吃了,我就吃不到;「吾日三省吾身」,別人照樣可以每天三省其身。可見,有形物質雖有可見的優點,也有「有限」的缺點;無形精神雖有不可見的缺點,卻有「無限」的優點。 三、呆子   以前有個呆子,在喜事場合不懂得說聲恭喜,人家就告訴他,以後你看到人這麼多的時候就要說恭喜。後來在喪事場所看到人很多便說恭喜。 四、眼不盲心也不盲   呆子的觀念,也許由於無形,所以看不到。但就「看到人這麼多的時候就要說恭喜」這一觀念來看,和有形物體不受外力時靜者恆靜完全一樣,所以下次「看到人這麼多」的時候,這呆子自然就要「說恭喜」。可見有形物體和無形觀念,背後的主宰都是牛頓第一運動定律中的「不受外力時靜者恆靜」 的自然律。那麼無形心觀念的外力是甚麼呢?以這呆子「看到人多要說恭喜」這一觀念而言,是「理解」到「人雖這麼多,卻是喪事,不是喜事!」無形觀念原本看不到,只因和有形物體服從相同的自然界定律,也就是牛頓第一運動定律中的物體不受外力時靜者恆靜和第二運動定律中的改變物體的慣性需加外力 ,所以吾人便可由看得到的有形物體來看原本看不到的無形觀念,而由眼不盲卻心盲變成眼不盲心「也」不盲 ,這是入禪捷徑。 五、跳出為身主的心   耶穌說:「在你去掉人家眼中刺以前,先去掉自己的眼前樑」。可見看人家的缺點容易,看自己的缺點難。為了容易看自己的缺點,「跳出為自己身主的心」 ,不就容易看出為自己身主 ~ 心 ~ 的缺點了嗎?這就是本文向讀者建議的入禪 。所謂「打蛇打頭」,既然「心為身主」,何不「捨身坐就心跳」,在「當局者迷,旁觀者清」的情形下,跳出為自己身主的心,不但看得到為自己身主的心,而且不會當局者迷 ;而看得到為自己身主的心,事實上已入禪 。因為看得到為自己身主的心,就能知道為自己身主的心態對錯,就能駕御它 ( 為自己身主的心 ) 離錯就對 ,所以看到為自己身主的心是初禪,看清為自己身主的心態對錯是入禪進階,而駕御為自己身主的心則是在禪境上更上層樓,至於駕御為自己身主的心離錯就對,在禪的世界裡,是無止境的,這是由入禪深淺來看。 七、一秒禪   為長者折枝,硬要說不能,其實只是不為,不是不能。「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」,硬要說不能,其實只是不為,不是不能。項羽能力舉千鈞,而不能自舉;每個人都能看到別人,卻看不到自己;為自己身主的心也一樣,跳出為自己身主的心,來看為自己身主的心,不但能入禪,而且不會當局者迷,而跳出自心來看自心,非不能也,不為也;為,只在一秒間,也就是一秒內便可入禪 ,既不必打坐,更不礙任何事,而且在愈緊要關頭愈有用,所以最初作者用「一秒禪」為名來傳授。這是從入禪快慢來看。 八、毋終食之間違禪   孔子說:「君子毋終食之間違仁」。「跳出自心來看自心」由於太容易太快,所以只要跳出為自己身主的心以後,能看著為自己身主的心,便可保「毋終食之間違禪」 。也就是,當自己忘掉,或其他事吸引自己的心思或注意而違禪的時候,只要想起跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,一秒內便可回到禪的世界裡來,變成「吾欲禪,斯禪至矣!」所以由禪境時間長短來看,由於日常生活中無處不可入禪,無事不能入禪 ,而且在禪中能提高生活品質,增強辦事效率,消除疲勞與頹喪,在明心見性的情形下,由「調心」帶動調身與調息 ,展現心為身主的人性,養成不導引而壽的習慣 ,成就「練功在練心」的功力,「毋終食之間違禪」,不止易如反掌,而且食髓知味,上癮成習,變成一個「羨己不羨仙」的禪中人 。 參、牛頓禪 一、妄想   吾人視為當然的事,例如我是被告知人多該說恭喜的呆子,碰到人多的場合自然會說恭喜,不會反過來看為自己身主的心有沒有問題。在呆子例中,由於人雖一樣多,但喜事已「變」喪事,所以為自己身主的心態已然錯了。在這「變」化多端的時代,如果不跳出為自己身主的心並保持在為自己身主的心外來看為自己身主的心,要為自己身主的心態不當局者迷是很難的 ,有如井中蛙或哥白尼伽利略以前以為日繞地的教皇及其信徒們,或在密閉的太空船、電梯、火車、汽車裡不知自己和乘具在動的人,而且一般人看不到為自己身主的心,為自己身主的心態錯了並不知道,不知道就會錯上加錯,所以在正常狀態下,吾人的心態並不是由對的變成錯的而已,而是一開始就錯 了,這才是不得不跳出為自己身主的心來看為自己身主的心的原因。以癮君子或吸毒為例,外加再多利弊理解都沒有用,除非他能看到為他身主的心,才能駕御為他身主的心;能駕御為他身主的心,才談得到捨煙棄毒等「離錯」,和天人合一等「就對」。 二、恆靜   以最單純的人多要說恭喜來分析,原來的喜事場合是對的,後來的喪事場合就變錯了。執著於原來的喜事場合人多要說恭喜,後來喪事場合人多也說恭喜,在金剛經裡叫「執著」,在牛頓第一運動定律裡叫物體不受外力,靜者恆靜 。 三、外力   由有形物質科學知道,改變自然律牛頓第一運動定律靠自然律牛頓第二運動定律,所以要改變有形物體靜者恆靜的狀態就要對這原本恆靜狀態的物體施予外力,這就是牛頓第二運動定律對靜態物的情形。用在「執著」上,就是要「理解」到喜事已變喪事,才能改變「人多要說恭喜」的習慣。不改變,就是靜者恆靜,就是執著。施加的外力,就是「理解到喜事已變喪事」,就能改變人多說恭喜的習慣,這在金剛經叫「無所住而生其心」。 四、恆動   以上是原本對的,後來條件改變沒有查覺不知因應變局,在金剛經叫「執著」,在牛頓第一運動定律叫物體不受外力靜者恆靜。如果是一開始就錯的,例如癮君子或吸毒犯,或井中蛙或哥白尼伽利略以前以為日繞地的教皇及其信徒們,或古代以中國居天下之中的中國人,或在密閉的太空船、電梯、火車、汽車裡不知自己和乘具在動的人,在全剛經裡叫「妄想」,在牛頓第一運動定律裡叫物體不受外力動者恆依等速運動。 五、無所住而生其心   基督教聲稱人人都有罪,其實也沒錯。這是因為每個人都和癮君子或吸毒犯類似,有輕重不等、種類不同的不良習性或觀念,只是習以為常,又都只看得到別人的缺點看不到自己的缺點,所以錯了也不知道。要知道,最有效的方法是跳出為自己身主的心來看為自己身主的心態對錯,這樣才不會當局者迷地「住」於原來的不良習性或觀念而「生」離錯就對「心」 。 六、當局者迷   吾人在密閉的電梯裡、火車裡或地球上時看不到電梯、火車或地球是在動,必須要在電梯外、火車外或地球外時才看得到電梯、火車或地球在動,可見牛頓第一運動定律中的動者恆動,事實上普遍存在宇宙裡,只不過當局者迷而已。為自己身主的心在「妄想」,事實上也是普遍存在的心態,只不過沒有跳出為自己身主的心,所以看不到為自己身主的心正在「妄想」而已。這就是為什麼跳出為自己身主的心來看為自己身主的心才不會當局者迷的原因。 七、牛頓禪   當我們三、四歲開始丟石頭的時候,只要丟兩三次,就知道要打到目標,不能直射,要有適當的仰角。射箭也一樣,要射中目標,不能直射,要有適當的仰角。古今中外,所有的人都有過丟石頭的經驗,也很多人都有過射箭的經驗,但除了牛頓以外,沒有人去把這必需有仰角的原因找出來。這原因就是吸引蘋果落地和天體運行的萬有引力定律,也就是地球對石頭或箭的地心引力。把這地心引力找出來以後,再加上燃料等其他科技,設計出砲彈或飛彈就能打得比投石或射箭更遠、更準。同理,由於有形無形同一理 ,吾人得以由牛頓第一運動定律中的「物體不受外力,動者恆依等速運動」得知為吾人身主的心事實上都在「妄想」狀態下,再由「當局者迷」得知唯有跳出為自己身主的心,來看為自己身主的心,才知道為自己身主的心是在「妄想」,才有「生」離錯就對「心」的可能,這就是入禪背後自然界的原理,也就是科學原理,有如地心引力之於投石、射箭、砲彈、飛彈…等等。而「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」,就是根據禪背後自然界的原理設計出來的入禪方式,有如砲彈、飛彈之根據地心引力設計出來的投擲方式一樣,所以任何人,只要「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」,便能比坐禪或修禪更易入禪,就好像任何一個阿兵哥,只要依照砲彈飛彈操作手續,就能投射得比任何苦練的弓箭手來得準,來得遠,原因就在練箭之因應地心引力,有如坐禪修禪之因應牛頓第一運動定律等入禪背後的自然界原理,都只知其然,而不知其所以然。而砲彈飛彈則是根據地心引力設計出來的投射方法,所以不僅知其然,而且知其所以然。同樣,「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」是根據入禪背後牛頓第一運動定律等自然界的原理設計出來的入禪方法,所以也是不僅知其然,而且知其所以然,當然效果非只知其然,不知其所以然的坐禪修禪方式所能比擬的。這就是為甚麼只要「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」,便能在一秒內進入禪的境界,且「毋終食之間違禪」的由來。也由於不僅能在一秒內進入禪的境界,且「毋終食之間違禪」,所以「一秒禪」不足以代表這種入禪方式,「牛頓禪」似乎較能代表這種以牛頓第一運動定律中的「物體不受外力時,動者恆依等速運動」為主的入禪背後自然界的原理做為根據設計出來的入禪方法。對於以上原理一時無法領會的人,只要知道它是有根有據,嘗試「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」,便能在一秒內進入禪的境界,就好像任何一個阿兵哥,雖然無法領會飛彈砲彈原理,只要相信它是有根有據,嘗試操作飛彈砲彈,便能打得比投石練箭來得準和遠一樣。可是對飛彈砲彈操作手續不相信的阿兵哥,由於不肯依手續操作飛彈砲彈,所以便不能發揮飛彈砲彈的威力出來,甚至連投石射箭都不如;同理,對「牛頓禪」入禪方式,也就是「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」不相信的人,由於不肯跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,所以不要說一秒入禪不可能,恐怕連坐禪修禪都不如,更別提「毋終食之間違禪」了。反之,只要知道,或甚至不必知道只要相信「跳出為自己身主的心來看為自己身主的心」是依入禪背後自然界的原理,也就是與牛頓第一運動定律中的「物體不受外力,動者恆依等速運動」等與有形理同一理的無形理設計出來的入禪方式,不但不必坐禪修禪,而且隨時隨地都可在一秒內入禪,不但隨時隨地都可在一秒內入禪,而且愈是危急苦難洩氣潦倒失意失望絕望等等負面時,或得意忘形亢龍有悔等不知未雨綢繆時,或龜兔賽跑中打瞌睡的敏兔糟踏寶貴時光時,或其他你想像得到最需要的時候,就是最好用的時候,也是最有效最能立竿見影彰顯成效的時候,這就是狹義科學禪。在你品嚐幾次以後,自然會食髓知味,不但時時跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,而且保持此一狀態,不但可以「毋終食之間違禪」,而且由於看清為自己身主的心態對錯,自能駕御它離錯就對;不但能使自己「只羡自己不羡仙」,而且由於發現「禪無止境」而無法加以限量。 肆、科學禪 一、廣義科學禪   何以說「禪無止境」?首先,「有形無形」同一理 ,別說任一有形理有萬種應用和任一無形理有萬種應用,已知的有形理何其多?未知的無形理更是難以計數。只有由有形理中看出無形理,才能使「眼不盲卻心盲」的我們變成眼不盲心「也」不盲!也唯有把任一無形理用在愈多場合的人,愈能發揮此一無形理的威力。也唯有由一有形理中看出無形理,舉一反三,再由其他有形理看出其他無形理的人,才能在實際場合中綜合兩種以上的無形理,因為實際場合並非實驗室中的單純狀況,單一的無形理是不管用的,就好像紙屑下飄直升機不下墜飛機不落地火箭往上衝等等,並不表示自由落體實驗中顯現的萬有引力有何不對,而是加上摩擦力空氣阻力或反作用力及化學能的轉換等其他因素。以飛彈來說,考慮的因素愈多、愈精確,設計出來的飛彈就愈準。無形理也一樣,只有由有形理看無形理,才能由眼不盲卻心盲變成眼不盲心也不盲,心不盲雖然也是禪,但禪的世界也和有形世界一樣,實際狀況並不單純,無法由實驗室中得到的單一原理來規範,而必須由相關的多種原理依關係大小加以規範,此所以由一有形理看出無形理雖是禪,但只是起步而已,無窮的有形理都有待吾人去看出它們的無形理,每一無形理也有無數可以應用的場合,實際場合需要兩種以上無形理都用時,各無形理依其影響大小採用多少份量,目前雖只能「藝術化」,未來卻應朝質化量化科學化 邁進,則不止禪,整個精神文明便和物質文明一樣,都可以科學化,而且因科學化而和物質文明一樣一日千里,佛耶儒道兩千年來無人超越釋伽耶穌孔孟老莊的情形將不復出現,代之而來的禪等精神文明,將和物質文明一樣。例如今天任何一位物質科學家,比起百年前的科學家,知道得都比較多而深入;今天任何一部電腦,比起十年前的電腦,都要來得有用且便宜;這就是科學現象:不但能累積,而且以吸取他人的優點為成長的捷徑,而不像迄今為止的宗教或哲學,不但自己沒有累積方法,還企圖以排斥其他宗教或哲學來自保,難怪兩千多年來,不但沒有進步,還失傳或變質了不少。正如前面「有限無限」提到的,有形物質雖有看得到的優點,卻有「有限」的缺點。無形精神雖有看不到的缺點,卻有「無限」的優點。由於有形無形同一理 ,吾人既可以透過看得到的有形理來看看不到的無形理,而使原本看不到的無形理變成看得到,又因無形有「無限」的優點,不像有形物質那樣,蘋果你吃了我就不能再吃,無形精神張三跳出為他身主的心來看為他身主的心不但可以入禪而且不會當局者迷,李四不但可以如法炮製,而且只要好,還有傳染性,一傳十,十傳百,人人都可以跳出為他身主的心,好看清為他身主的心,然後再加上無窮無盡,由有形理中看出的無形理,在當時自己所處的真實環境,找出最適當的離錯就對之路,就可以駕御為自己身主的心離錯就對!錯對的判斷屬於廣義科學禪的範圍,駕御為自己身主的心則屬於狹義科學禪的範圍。這樣不但「跳出為自己身主的心來看為他身主的心」不礙為自己身主的心離錯就對,而且與「由有形理看無形理」、「由相關因素依影響大小採用多少」等無形科學相得益彰,相乘相因,精神文明之科學化,將比物質文明更有利,精神文明之進步,將比物質文明更快速!也就是由於無形精神原本比有形物質具備「無限」的優點,所以在原本看不到的無形精神透過「有形無形同一理」變成看得到 以後,無形精神科學化將比有形物質的科學化順暢,無形精神的進步,也將比有形物質的進步更快,而不像迄今為止的,佛耶儒道兩千年來,不進反退。 二、坐標系   「凡所有相皆虛幻,若見諸相非相,即見如來」。而「相由心生」,可見為自己身主的心,即使在日常生活中,也主宰掌控起居坐臥舉手投足,也都虛幻,只不過「當局者迷」,所以沒有察覺罷了。要察覺,最簡單有效且合乎科學的方法就是跳出,跳出為自己身主的心,不要和為自己身主的心同一坐標系統,才能察覺「為自己身主的心」這一坐標系統的「恆動」,也就是妄想,就好像身處升降中的電梯、行駛中的火車或運行中的地球時,由於與升降中的電梯、行駛中的火車或運行中的地球同一坐標系,所以電梯明明在升或降,火車明明在行駛,地球明明在運行,卻不能察覺,但只要一離開電梯、火車或地球,不與升降中的電梯、行駛中的火車或運行中的地球同一坐標系,立刻就能察覺電梯、火車或地球之「恆動」,這就是「一秒禪」的科學根據。所以只要跳出為自己身主的心,一秒之內,立刻便能看清為自己身主的心,即使在日常生活中,也主宰掌控起居坐臥舉手投足,也都「妄想」。 三、離錯就對   沒有人願意明明知道錯而往錯的走,明明知道對而不往對的走。為自己身主的心,看不到時,就像狂奔的馬本身。跳出為自己身主的心時,由於看得到為自己身主的心,所以能駕御為自己身主的心,有如駕御狂奔的馬,開始可以要馬兒快或慢,左或右。同樣,由於跳出為自己身主的心,所以能看清為自己身主的心;由於能看清為自己身主的心,所以知道為自己身主的心,不論是面臨苦難或日常生活中起心動念,也不論是傷心絕望或得意忘形時,都在「妄想」中。又由於已跳出為自己身主的心,所以也能駕御為自己身主的心﹝推車易,但若自己在車裡就不能推車了;項羽能力舉千斤,但不能自舉﹞,所以在既知妄想,又能駕御的情形下,當然能駕御為自己身主的心停止妄想,離錯就對。而錯對的分辨,就有賴由有形理中找無形理,使眼不盲心盲變成眼不盲心「也」不盲,而進入廣義科學禪的世界 ,並以此為起步,一方面擴大任一無形理的應用,一方面擴大由有形理中找無形理。最後,也是最重要的,就是逐步質化量化科學化無形理,則無形精神原本「無限」的優點,在「看不到」這缺點,透過「有形無形同一理」而變成看得到以後,禪,乃至整個無形精神理建構的精神文明,本來就可以比有形物質理建構的物質文明進步得更快,再加上近五百年來累積的有形物質理,只要透過「有形無形同一理」,便都成了現成的無形精神理,可見包括禪在內的整個無形精神文明,只要透過「有形無形同一理」,不但能進步得比有形物質文明還快,而且能後來居上,超越有形物質文明,這是廣義科學禪 。 伍、結論 一、入禪   為自己身主的心,是一個坐標系,主宰起居坐臥起心動念。跳出這一個坐標系,也就是跳出為自己身主的心,就能看到這一坐標系在動,也就是看到為自己身主的心在妄想,這是入禪,入禪以後就能在禪的世界裡更上層樓且「毋終食之間違禪」。 二、心不盲   以水為例,蔬菜中的水佔九成以上,肌肉裡也有,可見水不會只出現在清水中。水以外的物質也一樣,不會只出現在一種場合,而會出現在一種以上不同的場合。這是有形物質。「理」也一樣,任何「理」都不會只出現在一種場合,有些場合是有形物質,有些場合是無形精神。有形物質由於具體、看得到,所以眼不盲,無形精神由於抽象,看不到,所以心盲。唯有透過看得到的有形物質,來看與這有形物質同一「理」的無形精神,才能由眼不盲卻心盲變為眼不盲心也不盲,這就是廣義科學禪,也是禪在理論和廣度面的詮釋。 三、相對   以「相對」這一理而言,在有形物質是相對運動兩坐標系統上的人常不覺自己的坐標系統在動都覺對方的坐標系統在動。要發覺自己的坐標系統在動,跳出自己的坐標系統是最簡單的方法。例如人在運行中的地球,若能跳出地球的坐標系統就能看到地球在動。這是「相對」這一理在有形物質世界的情形。在無形精神世界,主宰自己全身,為自己身主的心,也是一坐標系統;若能跳出這主宰自己全身,為自己身主的心,就能看得到這一坐標系統在「妄想」;又由於已跳出為自己身主的心,所以也能駕御為自己身主的心;因此在既知妄想,又能駕御的情形下,當然能駕御為自己身主的心停止妄想,離錯就對。所謂「打蛇打頭」,既然「心為身主」,何不「捨身坐就心跳」,在「當局者迷,旁觀者清」的情形下,跳出為自己身主的心,不但看得到為自己身主的心,而且不會當局者迷;而看得到為自己身主的心,事實上已入禪。這是因為看得到為自己身主的心,就能知道為自己身主的心態對錯,就能駕御它 ( 為自己身主的心 ) 離錯就對,所以看到為自己身主的心是初禪,看清為自己身主的心態對錯是入禪進階,而駕御為自己身主的心則是在禪境上更上層樓;至於駕御為自己身主的心離錯就對,在禪的世界裡,是無止境的,這是由入禪深淺來看。這一切在自己品嚐幾次以後,自然會食髓知味,不但時時跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,而且保持此一狀態;而保持此一狀態,不但可以「毋終食之間違禪」,而且由於看清為自己身主的心態對錯,而能駕御它離錯就對,發現「禪無止境」,所以不但能使自己因在禪中而「只羡自己不羡仙」,而且由於發現「禪無止境」而無法加以限量。這是禪在實務和深度面的詮釋。 四、由有形看無形   跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,只需一秒鐘。所以讀者先試這種一秒入禪法。試而有效,也許就有興趣瞭解這一秒禪所根據的科學原理,也就是由看到的有形物質界建立起來的自然律,包括: 牛頓第一運動定律中的物體不受外力,動者恆依等速運動。 相對運動兩坐標系統上靜止的人,都只覺對方在動自己不動。在沒有對方系統可看的時候,更不易知自己的系統在動。 由 1 、 2 得知脫離自己的坐標系統是得知自己的坐標系統在動最簡單的方法。   來看原本看不到的無形精神界,也就是: 為自己身主的心,若不受外力,妄想就不能停止。 心是一坐標系統,主宰全身。每人都只看得到對方在妄想,看不到自己在妄想。特別是在看不到對方的時候,更不知自己在妄想。 由 1 、2得知跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,是看得到為自己身主的心在妄想最簡單的方法。   而由心盲變成心不盲,且由禪的實務面深度面縱向面同時兼顧擴及理論面廣度面橫向面,然後舉一反三,由數以億計,已知、未知,看得到的有形物質界建立起來的自然律,來看原本看不到的無形精神界,在心盲變成心不盲情形下,明辨錯對,以便駕御為自己身主的心離錯就對,這就是禪無止境的科學詮釋。 五、掌舵   身,好比船;心,好比舵。跳出為自己身主的心來看為自己身主的心,就能駕御為自己身主的心,這是掌舵。舵在無人掌的時候,隨水亂碰亂變,整船就跟著亂衝亂闖;船上的人,若想避免,就得到船尾來掌舵,否則是使不上力的。也只有掌過舵使上力的人,才知道不能沒有人掌舵。也只有能駕御為自己身主的心,才知道不能一刻不駕御為自己身主的心,這就是「毋終食之間違禪」的由來。 六、科學   任何一項科學產品,例如飛機,只要照一定的方法,就一定可以製造成功;而這一定的方法,不但都有科學根據,也都可用科學原理來說明。「跳出為自己身主的心,來看為自己身主的心」,就是入禪的科學方法,只要照這方法,就一定可以在一秒內入禪,且毋終食之間違禪,也都可以用科學原理來說明。 附錄一: 由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的「著相」和「應無所住而生其心」 前言   本文原載一九八九年十月「觀自在」月刊,係由作者一九八八年十一月在「觀自在」佛教月刊刊登的「名利是空的嗎?」 文內「物理學上牛頓第一運動定律就是慣性定律,人也有習慣性……」引伸而來。   其實不只金剛經,記載耶穌言行的四福音書,大半篇幅也都在講不要「著相」;那麼該如何?應「無所住而生其心」。   金剛經號稱佛經「經王」,四福音書則是基督教和天主教聖經的主體,可見各教本在講相同的事情。這是因為人本是自然界的一份子,自不能違背自然界的定律。   同一理,例如陰陽,常出現在不同場合,有的是有形的物質,例如陰電陽電,有的是無形的精神,例如梁山伯祝英台;有形因為看得到、具體,所以簡單;無形因為看不到、抽象,所以難。由看得到、簡單、具體、有形的物質科學瞭解起,然後映﹝Mapping﹞到看不見、難、抽象、無形的精神領域,是最簡單、最不易出錯的方法,也是建立精神科學的捷徑。只要循此捷徑,兩千年來,無人超越老莊孔孟耶佛的現象,不難一變而成物質科學式的一日千里。 本文 ● 模式﹝Model﹞的修正   語云:「詩人可以從一粒砂中窺知宇宙的奧妙」。筆者從小喜歡對自然界事務耐心觀察,一直到有所悟為止。後來學到數學、物理、化學、生物……等自然科學,正好替心得提供模式,也就是定律及其數學式。再後來看到心經、金剛經、新舊約聖經以及老莊孔孟等作品,發覺其所言不但吻合自然界的定律,而且常是定律中的一個應用而已,而人類的一切活動,包括政治、經濟、社會、教育、軍事、交通、金融、法律以及農工商各業、家庭乃至個人日常生活,都無法違背自然界的定律。也唯有順乎自然,才能克服自然。例如火箭就是順乎能量轉換和反作用力的自然律才能克服萬有引力這一自然律。人和社會也是這樣。要克服任一人生律,唯有利用另一或另幾人生律,因為就好像火箭的升降一樣,最後的結果是由各自然律總合起來的,而不是由單一自然律決定的。但要總合自然律,先決條件是弄清楚各自然律。同理,要總合人生律,先要弄清楚每一人生律,然後才能依實際狀況讓各律發揮其適當的份量,總合起來,才不會離譜。而釋迦耶穌孔孟老莊等偉人,不但其領悟的人生道理吻合自然律,而且應用起來,各道理拿捏之妙,已到藝術化的境界。但比起火箭等自然科學之能精確量化,實在差一大截。所以當務之急,就是先把自然界的定律及其數學式搬到社會和個人上,然後才能仿效自然科學那樣量化。例如一千年以前,溫度、濕度、速度……乃至熱量,不都無法量化嗎?可見「無」法,常常只是「還」沒找到方法,而不是「真」的無法。等到無形的人生也能量化以後,就可重複實驗,行則像現在的電視、飛機等有形產品,一再複製;不行則探討原因,增加考慮因素,例如增加壓能的考慮飛機才能上飛。 ● 牛頓第一運動定律─慣性定律 ﹝參看附錄二﹞   這裡既然在有形上談到不行則探討原因增加考慮因素,則改成無形便是「著相」和「應無所住而生其心」的問題。而「名利是空的嗎?」文內為闡釋「知空」、「著空」、「破空」而引用的「牛頓第一運動定律就是慣性定律,人也有習慣性……」以及下兩段加入的牛頓第二運動定律以導出「應無所住而生其心」,事實上已顯現出來:慣性定律是:有形的物體若不受外力,則動者恒依等速運動,靜者恆靜。改成無形,便是妄想﹝恆動﹞執著﹝恆靜﹞。妄想是出發點錯誤,卻不斷發出奇想,例如衝動生氣、胡思亂想、居心不良、不可理喻、似是而非、自欺欺人、不知為知之……,執著是不顧主客觀條件的改變,仍然照認、照想、照做,有如風俗習慣教條教規乃至日常生活中任何原本對只因客觀條件改變而變錯卻不知變通的認知、觀念或習慣。例如行駛橫貫公路的汽車,上有峭壁,下有懸崖,如果亂加馬力,胡亂加速﹝妄想﹞或無視懸崖峭壁,不知轉彎﹝執著﹞,行嗎?所以說「應無所住……」。住就是牛頓第一運動定律F=O,就是慣性,就是動者恆動﹝妄想﹞,靜者恆靜﹝執著﹞,住是不好、必須予以改變的。妄想與執著釋伽視為成佛的二大忌,在金剛經裡合稱為「著相」。 ● 牛頓第二運動定律   然則如何制止妄想、改變執著?牛頓第二運動定律F=ma﹝參看附錄二﹞提供改變慣性的來源:外力。例如剎車、起動、加速、轉向都是慣性體汽車的外力。 ● 應無所住而「生」其心   人呢?客觀外在環境的改變產生的認知,就是修正自己習慣、觀念的外力。而心靈的觸動,有如加油般,不斷提供改變主觀條件的原動力,藉由提昇自己,而改變主觀條件,就好像加油便能藉起動或加速而改變汽車的慣性一樣。觸動心靈而來的體驗,加上客觀外在環境的改變產生的認知,便是應無所住而「生」其心,只有「生」其心,才會「主動」改變所「住」,就好像只有外力,才能改變慣性體的慣性一樣。對「妄想」、「執著」而言,客觀的理解和主觀的體驗,都是「外力」,不是嗎?有形的牛頓第二運動定律,不也可以用到「無形」上嗎? 附錄二: 牛頓第一、第二運動定律   牛頓第二運動定律:     F=ma   其中F為施加於慣性體的外力     m為慣性體質量,也就是慣性「量」     a為慣性改變的加速度   牛頓第一運動定律~慣性定律:     F=ma 中     F=0   就是慣性定律:慣性體不受外力,則靜者恆靜,動者恆依等速運動,也就是改變慣性的加速度a=0 誌謝   本文的完成,首先要感謝觀自在月刊發行人明光法師把「由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的『著相』和『應無所住而生其心』」刊登在觀自在月刊上,其次要感謝林國雄教授提供作者在交大管研所博士班論文研討會上演講的機會,和曾國雄教授要我把演講稿發表在習慣領域學會上、美中聯合學術年會接受我修改補充後的論文、華梵人文科技學院提供的發表機會、以及中華管理評論網路期刊提供的發表機會,特別是中華佛學研究所鄭振煌教授,把本文中文摘要翻成英文,最後要感謝中華電信研究所薛紀建所長提供作者研究並發表管理論文的環境和機會,以及企劃室主任孫黎芳博士的鼓勵和協助。 參考文獻 邱思昱,「名利是空的嗎?」, 觀自在月刊 ,台北,第 39 期,第 3 頁,民國 77 年 11 月。 邱思昱,「由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的『著相』和『應無所住而生其心』」, 觀自在月刊 ,台北,第 50 期,第 3 頁,民國 78 年 10 月。 邱思昱,「自然律與人生觀及其管理應用 ~ 精神文明科學化」, 中華民國習慣領域學會第二屆論文研討會論文集 ,台北,頁 139~153 ,民國 83 年 7 月。 邱思昱,「精神文明科學化之路 ~ 由有形看無形」, 美中聯合學術年會文獻 ,美國芝加哥,頁 112~137 , 1995 年 6 月。 邱思昱,「『由牛頓第一、第二運動定律推出金剛經的〈著相〉和〈應無所住而生其生心〉』在禪的應用」, 華梵大學第二屆禪與管理學術研討會論文集 ,台北,頁 105~114 ,民國 86 年 5 月。 邱思昱,「由有形的牛頓慣性定律來看無形的習慣領域」, 中華民國習慣領域學會第五屆論文研討會論文集 ,台北,頁 95~107 ,民國 86 年 8 月。 邱思昱,「禪的科學化」, 華梵大學第三屆禪與管理學術研討會論文集 ,台北,頁 83~92 ,民國 88 年 5 月。 鄧振源,「淺論禪與決策」, 中華民國習慣領域學會第一屆論文研討會論文集 ,台北,第 71 頁,民國 83 年 7 月。 同上,第 70 頁,第 75 頁。 邱思昱, 不在其位謀其政 ,一橋,台北,初版,封底裡作者簡介,民國 85 年 3 月。 黃錦鋐, 新譯莊子讀本 ,三民,台北,五版,第 192 頁,民國 74 年 9 月。
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宇宙丛林
YonLushgry 2011-9-3 21:18
宇宙丛林 闫茂伟|文 不知从哪天起 我乘着一个内方中圆外椭形 并有九个棱角的的容器 穿越了极限中的极限 来到了一片丛林里 可我不知从哪里起步 便漫无目的地飘移 也不知和原点有了多少距离 我只清楚从这里到了那里 又到了不知哪里的无目的之地 有的地方有光芒 但又不像是阳光 有的一直则漆黑一片 而又不像是黑夜 还有很多的奇异东西 犹如江水的江水 像大海一样的海 我也说不上到底美不美 只是感觉到像风但又不是风 时不时一丝一丝的掠过我的脸庞 我真的很怀疑 我到底来到了哪里 无知的我只好让这容器 不知劳逸的载着我 飞呀飞 从一地到达另一地 独享着从未有过的心旷神怡 就在不知什么方位的方位 有一种声音解答了我的疑虑 即便没有翻译 也能让我清楚它的意思: 朋友,你早已进入了宇宙的丛林 这会颠倒你过去所有的记忆 你的那种只有一个宇宙的思维 在这里将彻底被粉碎 而你将认识到的则是 宇宙不止有你们人类所生存的那一个 而在你们的宇宙之外更有很多的宇宙 它们一起构成了宇宙丛林 你们人类对于宇宙的认知 远远低于宇宙本身的真实 你们人类还从不知道宇宙丛林的内本质 只知道你们所拥有的可怜而有限的现实 你们人类的所作所为 还远没有超出宇宙本身到底是怎么一回事 面对宇宙的本质是什么这一问题 你们还远远见不到底 然而你们很多时候却又与宇宙本身相偏离 更没有在宇宙丛林里留下什么美好的意义 不要说你们创造了什么伟大的光辉的奇迹 殊不知你们很有可能将你们那个宇宙摧毁 你们人类根本没有懂得宇宙的真谛 况且宇宙的真谛对于你们人类来说 或许永远将是一个秘密 所幸的是,你们一直在寻觅 寻觅让你们的宇宙更为美好的东西 这也会让整个宇宙丛林更加的唯美 只可惜,你们还将一直寻觅 回去吧,我可怜的异类 只有你们真正认识到我们是宇宙丛林里的同类 我们才有可能再次相会 我开始清醒 可承载我的容器却慢慢在消溶 失忆…失忆 2011-08-24 南京大学逸夫馆十楼
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科普预览《大爆炸之前的宇宙:宇宙学与弦论》
warlong 2011-8-26 15:21
大爆炸之前的宇宙: 宇宙学与弦理论 作者: 毛瑞兹欧 * 伽斯裴瑞里 目 录 前 言 1. 引言 2. 广义相对论与标准宇宙学 3. 弦论、对偶性与原始宇宙 4. 弦论 5. 宇宙的 膨胀和诞生 6. 引力辐射的宇宙学背景 7. 原始宇宙的其它遗迹 8. 量子宇宙学 9. 我们宇宙的未来 10. 近期发展:膜宇宙学图景 11. 结论 参考文献 索引 (封面设计:译者。细心的博友可发现我把卡丘流形放在了整个大爆炸冲击波球中心,当然实际恐怕比其更复杂,瞬子是超级奇异的高维流形。) 前 言 准备本书的想法变成了一系列讲座,研究班在意大利各大学中坚持了几年。在学生和不专攻该领域的同事中激起的兴趣也表现于演说中 --- 使我产生对新生的弦宇宙学领域写一本非技术介绍的想法,对象是比起通常参加国际会议和理解专业期刊的专业团体更为广泛的读者群。 本书的挑战是呈现一种新的可能图景 --- 理论物理近期发展出现的原始宇宙,但对太多的数字和方程无计可施,而采用一系列示意图代替。本书是讲义性的,特别对于那些至少有一些基础(高校)物理知识的读者,但对于有学院背景的读者是不必要的。结果,很多主题的讨论将是定性的,通常是不完备的,而且又是甚至是十分近似的。无论如何,我希望本书提供的引介图片将足够细致的使读者理解最新的宇宙模型和关键的基本思想,尤其是它们如何采用流行技术提供的实验工具来检验。 对这种思想的物理基础深深地植根于所谓的弦的理论(或简称弦论)中。在现代物理学中,弦论在原则上对所有自然力作完备而统一的描述,尽量提供了一种强有力的理论构架 --- 实际上是当前在可以一种自洽方式包涵引力的唯一理论方案,甚至是在量子体制中。弦论的一种可能结果是初始大爆燃( the great initial deflagration )的 宇宙图景, 一般称为大爆炸,可能不一定符合我们宇宙的诞生;而这只是全部宇宙史上的一个过渡步骤。假设该图景潜在切题(和可能冲击甚至完全超出其科学应用),可试图奉献给非专业读者。 本书的当前版本部分基于早期意大利版本,已广泛考虑了最近的理论和实验 --- 早期宇宙物理中的发展成果。我应特别提及的是 WMAP 卫星在实验方面的最新成果( 2006 年)和基于在理论方面的膜相互作用( brane interaction )的暴胀图景。另外,前一版本已完成了与弦论有关的新图和重要的新说明部分,其革命性对我们理解基本物理产生冲击。 感到愉快的是,也是一种责任,感谢很多研究者,我曾与他们对弦宇宙学的各方面研究多年,并且我希望继续合作。他们按字母顺序是:卢卡 * 阿门多拉( Luca Amendola ;意大利罗马天文台),瓦雷瑞欧 * 博扎( Valerio Bozza ;意大利萨勒诺大学),拉姆 * 布茹斯廷( Ram Brustein ;以色列比尔希瓦大学),亚历山大 * 波南诺( Alessandra Buonanno ;美国马里兰德大学),西里尔 * 卡铁尔( Cyril Cartier ;瑞士日内瓦大学),马克 * 卡瓦吉里亚( Marco Cavaglià ;美国密西西比河大学),欧几里奥 * 可可西亚( Eugenio Coccia ;意大利罗马第二大学,意大利拉圭拉的格兰萨所国家实验室的现主任),厄德蒙得 * 克皮兰德( Edmund Copeland ;英国诺廷翰 1 大学),朱塞佩 * 德 * 瑞斯( Giuseppe De Risi ;巴瑞大学,现在英国港口 2 大学),儒斯 * 杜日尔( Ruth Durrer ;瑞士日内瓦大学),马斯摩 * 吉渥梵尼尼( Massimo Giovannini ;意大利都灵大学,现在瑞士的 CERN ),米歇尔 * 马吉瑞( Michele Maggiore ;瑞士日内瓦大学),吉南 * 马哈拉纳( Jnan Maharana ;印度布巴内斯瓦尔大学),克瑞斯 * 梅森尔( Kris Meissner ;波兰华沙大学),斯拉瓦 * 马克哈诺夫( Slava Mukhanov ;德国慕尼黑大学),斯特法诺 * 尼科垂( Stefano Nicotri ;意大利巴瑞大学),菲德瑞克 * 皮亚扎( Federico Piazza ;意大利米兰“比科卡”大学,现在加拿大圆周理论研究所),罗伯特 * 瑞克希( Roberto Ricci ;意大利罗马第三大学),麦瑞 * 萨克拉亚都( Mairi Sakellariadou ;希腊雅典大学,现在英国伦敦国王学院),诺玛 * 圣奇兹( Norma Sanchez ;法国巴黎天文台),多米尼克 * 托西尼 - 瓦伦提尼( Domenico Tocchini-Valentini ;意大利罗马天文台,现在美国巴尔提摩约翰 * 霍普金斯大学),卡罗 * 文伽瑞里( Carlo Ungarelli ;意大利比萨大学),以及伽布瑞里 * 韦里兹亚诺( Gabriele Veneziano ;巴黎法兰西学院)。除了这些人们之外,还有很多对本书谈到的宇宙学模型最初独立地作出贡献的其他科学家,我将在章末提到其参考文献(也可见弦宇宙学网站地址: http://www.ba.infn.it/ ~ gasperin ) 我也由衷感谢各个国家和国际的科学合作,友好地允许采用关于引力波和宇宙微波实验的图片和照片。我特别感激如下科学家(按字母顺序):皮特尔 * 本德尔( Peter Bender ;美国科罗拉多大学,代表 LISA 合作),马斯摩 * 斯尔多尼诺( Massimo Cerdonio ;意大利帕多瓦大学,代表 AURIGA 合作),阿达尔比托 * 伽左托( Adalberto Giazotto ;意大利比萨 INFN ,代表 VIRGO 合作),以及吉安 * 陶比尔( Jan Tauber ; ESA 天体物理部门,代表 PLANCK 合作)。 而感谢不尽的是我的合作者和朋友 --- 伽布瑞里 * 韦里兹亚诺( Gabriele Veneziano ),他是瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心的前职员(以及理论部门的前主任),现为巴黎法兰西学院的教授。伽布瑞里与我开始了本书的最初项目,但遗憾地因后来承诺不能继续。尽管如此,他已慷慨地帮我写下了与弦有关的专门章节 --- 实际上,他是世界有名的弦专家,而且是弦论之父之一 --- 他的文章在本书很多其它部分中也是非常宝贵的。公正地说,没有他的最初贡献以及对我们分享多年的研究的热情承诺,那么本书也不能像当前那样呈现。所以对本书的任何赞扬也部分归于他,而我对任何不完善之处承担全部责任。 最后,我尤其要感激安吉娜 * 莱希( Angela Lahee , Springer 的物理编辑)她友好的鼓励、意见和很多重要建议,也感激卡尔罗 * 文伽瑞里( Carlo Ungarelli )他对初始意大利原稿的仔细翻译。最后,特别感谢我的妻子帕瑞兹雅( Patrizia )和我的女儿丹耶娜( Daniela )。除了她们的持续支持和鼓励外,潜在的目标读者也帮助过我,对如何提高第一个手稿提供了很多有用建议。 克塞纳( Cesena ) 毛瑞兹欧 * 伽斯裴瑞尼,于 2007 年 12 月 译文:郑 中 1 Nottingham 旧译诺丁汉。 2 Portsmouth 旧译朴茨茅斯。
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现代科学的第一大误区
热度 11 jiangjiping 2011-8-23 03:20
现代科学的第一大误区 蒋继平 2011 年 8 月 22 日 近代科学技术的快速发展, 给人类社会发展带来了极大的动力, 给人们的生活带来了极大的方便, 大大地提高了社会生产力。 在这方面,最大的成就是在物理学方面, 最明显的例子是电的发明和应用,电子技术的发明和应用,交通运输方面的快捷和方便, 以及航空航天方面的进展。这些成绩是明摆着的, 给人类带来的福利是不可否定的。可是, 这个世界是一个矛盾的统一体, 因而,有利必有弊。 科学技术的发展也给人类带来一些副作用, 最明显的是造成了对环境的影响,打破了原来的自然生态平衡; 加上过度地开发地球资源, 导致地球资源的快速枯息。 出现这样的局面, 从我本人的认知来说,是因为人类在科学的基本假设上出现了问题, 这些假设上的问题导致了近代科学上的几大误区。本文讨论的是第一大误区。 人类在认知宇宙上过高地估计了自己的实力。 人类在近代科技上的发展,极大地增强了人类认识自然的能力,因而,人类开始对科学崇拜至极, 认为科学可以解决一切问题。 人类开始怀疑上帝的存在, 认为人类才是宇宙生命的最高形式。 在这种思潮的影响下,人类企图用科学方法来了解宇宙的真谛。不幸的是,虽然近代的科技发展已经为人类提供了认识和探索宇宙的基本工具, 可是, 这种认知能力和具备的资源跟浩鸿的宇宙相比,那是微不足道的。 因而,对于宇宙的认知, 人类永远只能知其一, 不可能知其整体。 道理很简单, 我们人类是生活在宇宙里面的, 我们的活动能力是很有限的。 假如把整个宇宙看成是我们人的整个身体, 那么整个地球也只是这个身体中的一个原子,整个太阳系是 一个细胞, 太阳是原子核,银河系是由多个像太阳系一样的细胞组成的一个组织, 有多个像银河系一样的组织构成一个器官,多个器官组成一个系统, 各个系统组成整个身体。 可想而知,身体中的一个原子是不能认知和理解整个身体的构造和功能的。 所以,宇宙到底是有限的, 还是无限的, 只有宇宙自己知道, 或者说只有上帝知道。 进一步来说, 知道宇宙的有限和无限对整个地球来说没有任何实际意义, 所以,花在这方面的时间,精力和资源实在是一个极大的浪费。 现在在这方面的研究,实际上是一个科学八卦, 是物理唯心主义, 或者说科学唯心主义。 这种研究完全是建立在一种人为的假设上,然后根据这种假设,极力地为其拼凑数据。 这就是为什么许多理论都可以轻易被证伪或者经常更改这些数据的道理所在。因为世界上的绝大多数政治家都不是这方面的专家, 所以,科学家们就利用这个薄弱环节,用一些高深的理论来换取研究经费。 这些研究经费足以让他们和他们的家人过上舒适的生活。 一些科学家说能够通过什么先进的科技手段来了解发生在几亿光年前的宇宙现象,那么, 他们为什么连在不到几秒光速的月球上的具体情况也解释不清呢?又有谁能确切证明发生在几亿光年前的东西。 这是一个真正的忽悠,是一种臆想。 人类过高地估计自己的能力的另一个例子是 : 到今天为此, 人类也没有能力造出一个完整的细胞。众所周知, 细胞是组成生命复合体的最基本单元。 整个人体是有亿万个细胞组成, 它们各有特色,既有分工,又有合作, 各施其职。 总而言之, 人类不但对宇宙的认识是很有限的, 是永远不可能知道宇宙本源的, 而且人类对自己的认识也是很有限的,是永远也不能解释自身的所有问题的。
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大一统颂(the grand unified song)
热度 1 warlong 2011-8-22 03:35
大一统颂 (the grand unified song ) 亿古洪荒谁考记,寂寞恍惚难猜知。 无始玄珠无内外,无名宇宙无光音。 无边无向成何体,无针无弦织何衣 。 零与点合奠基态,时从空分 绽奇丽。 真空妙有生万象, 凡物流形守全息。 太极自旋张四维, 量子纠缠混恒一。 蒸泡扬沫漫元气,耦断丝连像波粒。 璀璨浮图谁设计,道法自然归天机 。 【注解】 洪荒:取自《易经》“天地玄黄,宇宙洪荒”句。 寂寞恍惚:寂寞指宇宙太初及其“之前”那种极端寂静清虚的态,因为还谈不上实时空;《道德经》第十章曰:“其上不缴,其下不昧,绳绳兮不可名,复归于无物,是谓无状之状,无物之象,是谓恍惚。”恍惚是一种非明非暗的无物无状的量子态。 玄珠:道家哲学用语,出自《庄子》,唐王玄览有哲学名著《玄珠录》。这里指宇宙太初瞬子那种复杂的奇异流形状态。无始,表示宇宙玄珠在时间上无起始;无内外,表示宇宙玄珠无内外空间之别,暗示这是一种超空间。 无名:太初之前,宇宙内容还未延展开,全部卷曲隐藏,故谓无名。《道德经》开篇曰:“道可道,非常道;名可名,非常名。无名,天地之始;有名,万物之母。” 无光音:宇宙未大爆炸之前,光子还未辐射出来,其它基本粒子的冲击波(音)也未产生。 无边无向成何体:无边,太初瞬子是无边界的;无向,无方向,因为各向同性。这到底是什么样的体空间呢? 无针无弦织何衣:无针,无时针,即太初还没有时间之箭;无弦,还没有超弦这种基本存在形式。衣,天衣,是宇宙体空间的边界,即宇宙膜,或由超弦编织而成。整句话意思是,既无时针,又无超弦,“造物主”到底纺织何等天衣呢? 零与点合奠基态:指量子场论中自发零点能奠定了宇宙的基本状态,零与点合便是零点,数字中的最小值与几何中的最小单位合在一起,构成了量子场的最基本要素。 时从空分绽奇丽:笔者认为“实时间”是从“虚空间”中微扰生成的(即纯量超场),宇宙因此有了起始,便随实时间流逝而不断绽放出奇异般的美丽。 真空妙有生万象:真空妙有是佛家哲学的核心观点,真空不空,毕竟妙有,超对称的真空自发破缺,于是产生了宇宙万物。 凡物流形守全息:战国楚卷《凡物流形》曰“凡物流形,奚得而成;流形成体,奚得而不死?”,意思是宇宙万物都具有流动的形态。守全息,都遵循着全息守恒原理,信息总熵ΔS 宇宙 = 0,哲学意义是宇宙阴阳相生相克,有生必有灭,正负信息熵之和为零,这暗示存在相应的超对称。 太极自旋张四维:太极,原为道教科仪,这里指宇宙包含阴阳属性的一切自旋物体,如量子粒子,这里特指量子宇宙。张四维,指随宇宙大爆炸,部分维度向外延展,于是张开成平直的四维时空。 量子纠缠混恒一:量子纠缠暗示量子的非局域性、超距作用,暗示宇宙存在一种深层统一性。通过量子纠缠,整个宇宙混沌为永恒的太一。 蒸泡扬沫漫元气:量子泡沫蒸发,弥漫形成宇宙元气,当代已有宇宙物理学家提出了一种定量的弦气、膜气宇宙学模型(string/Brane gas universal model)。 耦断丝连像波粒:耦断丝连,指在光子与引力子相互作用脱耦之后,仍有量子引力作用连系着万物;像波粒,既像波又像粒的那种波粒二象性。 璀璨浮图谁设计:像珠宝一样的灿烂繁星飘浮于太空蓝图中,宇宙到底是谁精心设计的? 道法自然归天机:《道德经》曰“人法地,地法天,天法道,道法自然”;归天机,归因为宇宙自身的玄机。
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向理论思维学习理论物理
热度 2 Babituo 2011-8-1 09:26
理论思维 2011-7-31 19:41 嘉文,提醒你,宇宙演化物理所说的空间与你所理解的不是一回事,而且无论怎样理解空间,不能把所谓空间还有信息实际上理解为第一性的.你懂多少理论物理?不要轻易下结论,误导自己吧.顺便说正是因为看到你的这一倾向,所以我一再提醒你不要让王德奎的"三旋"忽悠你. Babituo 2011-7-31 16:18 我的假设是这样认为的:可以找到现实世界(包括客观物质世界和观意识世界)统一的最基本的存在方式。这种存在方式就是广义的能量(应该说就是空间本身),万物、万能、万信、万意都源自空间的本义。而空间的本义,就是空间的对称破缺所引发的互动循环,正是我们对这个互动循环的无知,导致我们发明了“能量”的概念。 (以上为理论思维进行指导时,引用的我的原话,今天补充了“万能”和理论思维漏引的最后一句话。2011.8.1) Babituo 2011-8-1 08:56 “你懂多少理论物理?”(引用理论思维的话) 欢迎理论思维指出影响我的观点正确性的物理理论是什么? 提醒理论思维:我对理论物理感兴趣的原因确实是因为我接触到了三旋理论;在我看到理论思维自己的理论之前,我暂时还是认为,三旋理论比理论物理的简单评论离忽悠人更远些。 Babituo 2011-8-1 09:07 理论思维不要误会,我确实不懂很多的理论物理。我只是凭我自己的大脑思维,找到了我认为我能理解的理论解释,而我的理论解释,确实很少有人能真正理解。更没有人能直接指出或举证我的理论解释哪里不符合事实。当然,我的观点不符合其他人的观点或现有理论是正常的,这许就是创新。关键是,要提出事实依据,或假设事实依据来证明我的观点有什么不妥或错误的地方。(这样,就能让我得到理解和认同。) Babituo 2011-8-1 09:13 理论思维虽然话不多,但每句话都有中心思想,而且看上去很有谱;也由于是话不多,也让人难以捉摸;还因为话不多,就不会有明显出错的地方。 对理论思维最关键的指导:“不能把所谓空间还有信息实际上理解为第一性的。” 我的理解是: 不错,可以理解,空间和信息,按目前主流理论的观点,是第二性,也就是意识性的虚在,不是第一性,也就是物质性的实在。 理论思维误解我的是:以为我不懂或不知道这个观点的道理。实际上,我个人认为,要认同并懂得这个道理,并不需要太高深的理论物理知识。理论思维只是不知道,我是在试图理解一个统一的世界观念:现实世界的观念。 我认为现实世界(Actual world)是对第一性的物质世界(也称物理世界,真实世界,real world)和第二性的意识世界(也称精神世界、心智世界)的高层统一的世界。 物质世界,是我们主要讨论物质和能量交互作用的世界; 心智世界,是我们主要讨论信息交互作用的世界; 而现实世界,是我们统一讨论物质、能量和信息交互的世界; 现实世界的现实性表现在:这个世界存在物质、能量和信息的交互作用。 于此相对立: 还存在一个没有物质、能量和信息的交互作用的世界,就是:假设投射世界(简称“假投世界”,Virtual map world,我早先叫“虚拟世界”,容易和计算机虚拟现实形成误解,也容易和大脑幻想的虚拟实感世界形成误解)。 假投世界不是实际存在的世界,而是虚际存在的世界。 实际:就是以现知的物质、能量和信息为边界的“内”部; 虚际:就是在实际之外,没有物质、能量和信息的“外”部。 本话题起因是: 讨论我认为的“现实世界的最基本的存在方式是:空间”的观点的谬误在哪? 补充引用理论思维提出的指导意见: 理论思维2011-7-31 19:51 嘉文与昆辉对信息的下述提法共同点是既看到了信息与能量的共同点,又指出了它们之间的不同点,但是都没有抓住实质-----,结构-能量的自组织-不可逆演化的自适应机制!! 我能找到我能理解的可能最接近理论思维在这里所说的:“不可逆演化的自适应机制”的概念是我从王季淘老师那里听到的“热力学耦合机制”,不知道是否沾边。我觉得,我对热力学耦合机制的理解还是基本到位的。
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化学与宇宙
guxingzhuyue87 2011-7-18 19:30
一直在思索这个世界会是个什么样子?宇宙会是个什么样子?宇宙和我们所生活的这个世界是否有某些共识? 茫茫宇宙里充满着“杂乱无章”的星系,在现在的人们面前,我们还没有很好的途径来彻底认识它,来规律化地反映它。而我们所生活的这个社会也似乎是“杂乱无章”,我们没有一个根本的方法来彻底地规律化每个人的生活,我们也无法来预测某一个人的生活路径,每个人都“杂乱”地生活着,我们没有一个公式来预测某个人某个时刻的行为,就像宇宙一样,我们无法预测。 我们每天所进行的科研工作都在研究这个世界,尽力地找出这个世界背后所隐藏的规律,以化学中的原子为例,我感觉整个宇宙更像一个稳定的超级大分子化合物,有许许多多的原子组成。我们生活的这个太阳系,就像这个化学物中的一个原子,我们所生活的这个地球就是太阳这个原子的一个电子,时时刻刻围绕着原子核而转。这个大分子中除了太阳这个原子之外,还有许许多多的原子,他们与太阳这个原子以一定的分子力结合在一起。宇宙是一个大的化学物分子,在这个大分子之外也许有另外一种生物在研究这个大分子,他们在研究这个分子的性质,结构,企图来彻底认识这个大分子,而我们就是这个分子的一部分。也许偶尔出现的彗星,就是他们用X光照射所产生的,就像我们在实验室用各种实验手段来研究化合物一样。其实,这个世界也许就是这样,在我们人类所生活的这个层次,我们可以研究规模比我们小许多的系统,而在规模比我们人类大很多很多的时候,其实我们正在被别人研究着!我们无法探知他们的形貌,因为他们是站在更好的层次,而这个层次是我们所不能及的,就像我们所研究的原子一样,他是无法窥视到我们人类的全貌,因为我们在他们面前“巨大无比”,同样,我们也无法窥视到正在研究我们的生物!
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一页日历的意义何在?
热度 1 jiangjiping 2011-7-10 07:42
p { margin-bottom: 0.08in; } 一页日历的意义何在? 蒋继平 2011 年 7 月 9 日 每天到办公室首先是打开电脑,然后就是将摆在电脑旁边的日历本的一页撕下来。 这个程序几乎是天天如此,月月如此,年年如此, 风雨无阻, 一如既往。 今天因为没有多少公事要做, 在执行这项习惯性程序的过程中,突然浮想联翩。 当我将刚撕下来的那页日历扔进垃圾桶的时候, 我想起了一个问题,那一页日历对世界对我们的人生意味着什么。 下面是我胡思乱想的简单描述,权当无所事事的业余消遣。 地球又自转了一圈。 这一页记载着地球又自转了一圈, 相当于 24 小时。 地球沿着太阳的轨道行进了 365 分之一多一点儿。 每个人都向自己的坟墓前进了一步。 因为每个活着的人的寿命是固定的,所以,撕下的一页, 就是在生命中减了一天。 有的人来到这个世界,另一些人离开这个世界。 来到这个世界的因子是统一的, 即受精卵发育正常, 分娩产生新生儿; 而离开这个世界的因子是多种多样的,比如说,自然老死,病死, 杀死,烧死, 溺死, 摔死,等等。总的来说, 到来的人比离开的人多。 因而,宇宙之道好像是统一是多数,多样化是少数。 对于绝大多数人来说,吃了三顿饭,睡了一个觉, 剩下的时间是学习,工作或者消遣。 一些人结婚,另一些人离婚, 而大多数人凑合着在一起过。 总的来说, 结婚的比离婚的多得多。所以,宇宙之道似乎是结合是主流, 分离是次流。 有的人高兴幸福,喜庆祝贺;有的人悲哀痛苦,牢骚满腹。 喜庆的人往往是遇到顺心的事,比如说是自己的生日,周年纪念日,结婚,生孩子, 或者获得提升, 取得了好成绩,受到表扬,奖励, 中奖,等等。而悲哀的人可能遇到不幸的事,比如说, 失去可爱的亲人, 或者在生活 和 工作中出现重大失误,等等。但是, 幸福和痛苦是对应的,宇宙之道在这点上是辩证的。世界上任何人都不会有永远的幸福,也不可能有永远的痛苦。 一些人主动帮助别人,另一些人故意伤害别人, 更多的人是照顾好自己。 总的来说, 尽量帮助别人的人多,故意伤害别人的人少。 因而,很明显,宇宙之道是善的潮流。 这一页对于所有的人在时间长度上是一致的。 所以,宇宙之道在这一点上是公正的。 至于个人在时间利用率上的差异,那是个人的问题, 不是宇宙的问题。 这一页对于所有的人在空间上可能是不同的。 因而,可能造成每个人的处境不一样, 其人生的遭遇也可能不一样。 在这一点上, 宇宙之道好像不公正。要是我们想要获得有利的空间位子, 那就得靠自己的拼争。 这一页的价值是不可估量的。 虽然扔掉的是一页纸, 但是它的价值是不可估量的, 它比百元美钞还要值钱, 它比黄金还要珍贵。要是扔掉的是美钞,我们还可以捡回来, 或者还可以去争得更多的美钞。可是,扔掉的这一页日历,代表着一天,这一天过去了,就再也不能回来。 因而,您在这一页上留下了什么,这就是您个人的历史。 每个个人的历史合起来,就是社会的历史,世界的历史。 您在这一页写下了什么, 是成就还是碌碌无为,是贡献还是索取,是进步还是原地踏步? 这一天中,您为世界作了什么, 学到了什么,行善了还是作恶了?当您撕下这页日历的时候, 您有没有问过自己以上的问题? 想着扔在垃圾桶里的那一页,再看看桌子上新的一页,思绪万千。我思故我在。 我们虽然不能知道在人生的道路上还能撕下多少页,还要翻开多少新的一页, 但是,我希望我们大家能够毫无愧色地说, 我对得起刚刚撕去的一页, 我在那一页留下了值得纪念的功绩。 面对新的一页, 我将继续尽我最大的努力。
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[转载]我国科学家在世界屋脊探索宇宙起源
yshimp 2011-5-29 07:57
转自科学网新闻 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/5/247765-1.shtm
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离子共价论
baijiab 2011-5-11 08:53
离子共价论 张永和 美国惠林研究院, http://www.amhuilin.com E-Mail: y.zhang.huilin@gmail.com 摘要 :本文提出了一个宏观宇宙的自然机制。氢原子成键中发现了,与微观量子势关联的离子共价性多功能预言二象性IC-模型,也与宇宙自然机制中起着离子共价能量优化作用的关键性质的宏观和谐相关联,它不仅满意地描述了化学现象,而且描述了普遍的人类生活,经济和社会体系。离子共价二象性关联了德布罗意关系及波-粒二象性。宇宙物象均以其离子共价势存在。 关键词 :离子共价性,自然,宇宙,多学科交叉 离子共价论 全文
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半个甘蓝
pingguo 2011-3-28 12:57
半个甘蓝
图片来自殷洁博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_5fd509230100pyfo.html 宇宙的自然生长 科学家谓之一次爆炸 所有的可能性,在一粒种子 就都有。展开的形式 或者用缓慢的新陈代谢 或者以电闪雷鸣 爱恨悲喜,膨胀为今天的模样 早在一个人的心灵里 风雪交加,酝酿生香 不能只是抽象地谈论个性 在具体的故事中,你才获得自己 一首民谣,总是带着各自的泥土 带着属于你的梦,你的渴望 这样活,才显得真实: 一端系着土地,一端自在飞翔 那万有之引力,只有自己知晓 谁能在种子之外开花结果 谁能逃离自身的宇宙
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时空伸缩 假定自然界有速度上限的话……
热度 1 readnet 2011-3-27 01:56
我们知道,宇宙空间没有空气阻力,那么在宇宙空间加速一个物体, 想来就可以把它加速到无论多么大的速度。 然而,速度如没有上限,那就意味着速度可以为无穷大(∞)。 如果可以实现无穷大的速度的话, 那么我们就可以在瞬间(需要的时间为 0 秒)移动到宇宙的距离我们无论多么远的地方, 或者实现与无论多么远的地方的瞬间通讯。 从原理上说,这样的好事真的可能吗? 无论谁观测,“自然界的最高速度”都一样吗? 假定自然界(我们这个宇宙)有一个绝对不可能超越的最高速度, 我们设这个最高速度为 c 。 在宇宙空间的一位静止的观测者阿里斯看见 一艘宇宙飞船正在以每秒钟 1000 米的速度向右飞行。鲍勃就乘坐在那艘飞船上。 飞船内的鲍勃看到飞船向前方(右方)发射了一个以自然界最高速度 c 行进的 “某种东西”。 对于飞船外的阿里斯,这个“某种东西”在如何运动呢? 阿里斯会认为, 那“某种东西”向右运动的速度应该是它相对于飞船的速度加上飞船自身的速度, 也就是等于每秒( c + 1000 米)。 这个速度超过了自然界的最高速度, 同“自然界有一个绝度不可能超过的最高速度”的最初假定有矛盾。 那么,阿里斯的这种看法错在哪里呢? 也许最初的那个假定“自然界有一个绝对不可能超过的最高速度”本身就是错误的吧。 其实并非如此,这里还有另外一种可能, 即“无论谁观测,自然界的最高速度都有同样的数值,而简单的‘速度加法运算’不成立”。 这就是说,前面所介绍的“运动速度因观测立场而不同。 ‘不可能确定绝对速度’”的那种观点在涉及到自然界的最高速度时遇到了例外。 速度有“上限”吗? 小结 1. 如果速度可以为无穷大(∞),那将如何? 速度=距离/时间   改写为   时间=距离/速度 =    距离(有限值)/∞(速度若为无穷大) =0(在任何距离所需的时间为 0 ) 速度若没有上限,从原理上说, 在瞬间(所需时间为 0 秒)就可以移动到无论多么远的地点。 如果飞船是在宇宙中航行,飞船就能够在瞬间运动到其他星系 2. “某种东西”以“自然界最高速度”行进的假想实验 一个宇宙飞船 飞船的速度为每秒 1000 米 自然界最高速度为每秒 c 米 鲍勃在飞船内 鲍勃向飞船行进方向发射了一个以自然界最高速度 c 行进的 “某种东西” 在宇宙空间静止的阿里斯 如果简单的“加法运算”成立的话…… 飞船外的阿里斯看见的“某种物体”每秒的速度为多少? —— 超过自然界最高速度 c —— 矛盾! 扩展阅读 “维”的定义 什么是“维”? “二维”的特性 “三维”的特性 三维立体与二维投影   维与时间 “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间+空间→时空 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间? 时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的? 时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的? 时间和空间(4) —— 时间和空间究竟相似还是不相似? 时空伸缩 速度
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生命是宇宙这个超级计算机的最伟大的运算
热度 1 seawan 2011-3-25 08:53
生命是宇宙这个超级计算机的最伟大的运算
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世界,信息,黑洞,与宇宙本原: 一个令人深思的科学前沿报告
热度 11 ZSHuang 2011-3-17 05:19
世界,信息,黑洞,与宇宙本原: 一个令人深思的科学前沿报告
宇宙的本原的问题一直是人类思维拷问的核心科学主题之一。从几千年以前人类先哲对宇宙本原的各种哲学解释,到现代理论物理学家所提出的种种理论模型,从爱因斯坦为统一宇宙四种基本力(电磁力,强力,弱力,和引力)的理论探寻,到强子对撞机为寻找“上帝粒子”的努力,这种对宇宙本原的探索和好奇,一直成为科学界的热门话题之一,也吸引了爱好科学的公众的广泛注意. 但是, 这种对宇宙本原问题的理论解释,经过现代科学这几百年的发展,特别是现代理论物理这几十年的发展,已经变成了只有理论物理学家才能窥究的,充满艰涩难懂的数学方程的高深理论了。 今天下午,在荷兰阿姆斯特丹自由大学科学学院的一个会议厅里,却挤满了许许多多的人,前来聆听著名的理论物理学家Erik Verlinde教授所作的题为“引力的起源”(The Origin of Gravity)的科学报告。这个科学报告的内容却是令人惊奇,至少是非常令人深思的。如果这个科学报告的内容是正确的,对于科学界的震动,将不亚于爱因斯坦所提出的相对论, 因为Erik Verlinde教授提出了一个全新的理论,它通过"熵力"(Entropic Force)的概念,再加上爱因斯坦的质能公式(即E=Mc^2)等, 竟然能够把牛顿的万有引力公式(即 F = G (M×m)/R^2)推导出来。 Erik Verlinde教授认为, 世界的本原就是熵,也就是信息, 其他的一切物理概念都是可以从熵推导出来,这包括,时间,空间,和物质等这些最基本的物理概念。 这个新颖的理论竟然把现代物理学的许多概念,如黑洞,暗物质,暗能量,弦,引力等统一在一个理论框架之内。根据现代科学的简单性法则,越简单又能解释更多概念的理论总是更受欢迎的, 他的这个"熵力"理论确实是非常吸引人的。 Erik Verlinde(埃里克·韦尔兰德)现在是荷兰阿姆斯特丹大学理论物理教授,多年来一直从事理论物理学中最前沿的理论-弦理论(String Theory)的研究。这位老兄在理论物理学界算是赫赫有名,因为他与现任普林斯顿大学的物理学家赫尔曼·韦尔兰德是双胞胎兄弟,赫尔曼师从1999年物理学诺贝尔奖获得者荷兰物理学家Gerardus (Gerard) 't Hooft教授。埃里克的博士导师是师从物理学诺贝尔奖获得者Martinus J. G. Veltman的荷兰理论物理学家Bernard de Wit教授。 Erik Verlinde教授今天报告的,是根据他去年发表的题为“On the Origin of Gravity and the Laws of Newton”的论文的内容,再加上最近几个月他的研究的新结果。当然,这个理论是否正确,还有待于科学界的深刻审视和讨论,特别是要通过科学实验的检验。在今天的报告会上,他宣称他的理论是可以通过科学实验来检验的, 他现在致力于一个科学实验设计,可以把他的理论用于星系(Galaxy)旋转中非正常现象(也就是关于暗物质的存在)的解释与预言。 让我们拭目以待吧, 所有爱科学的人们!
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时空伸缩 速度
热度 2 readnet 2011-3-11 00:57
“速度”是什么? 前面刚介绍了点【时空伸缩】【爱因斯坦狭义相对论】, 本想蒙蒙气球人,赚点【眼球】【点击】(用 张芳 的话讲, 这年头, 做鬼难,做人亦难,赚点击率难上加难 ), 何曾想又钻出个【 鬼王 】的【蜜柚】【 傻傻 】,一语道破【玄机】: 隔壁家的二傻子 2011-3-9 02:12 【辉辉】最近很认真啊!其实啊。。。 相对论的根源在于老爱假设了 【 光速不变 】。 【光速】 = 【长度】 / 【时间】 长度变短了,时间必须同比例变慢,否则光速就变了 。。。哈哈! 眼见【 城管 】来了,事情败露,于是乎赶紧【打个马虎眼】【草草收场】: 博主回复 (2011-3-9 08:09) :   俺哪里认真了? 不过是写给 非专业 人士看的普及知识, 无非是要让人了解 什么是相对论 而已。 你是 专业 人士,可直接 跳 过这些内容, 非要 点破 红尘 ,这气球不 就 乱套了 麽? ~\(^o^)/~ 。。。 歇菜一天后,看看【 城管 】没啥动静了, 再重新撑起小摊位继续 贩卖 【狭义相对论】【 速度 】 “速度究竟是什么”, 速度是“移动的距离÷移动所需要的时间” 。 换句话说, “速度是对‘空间长度’和‘时间长度’进行的除法计算” 。 宇宙中“没有真正静止的物体” 前面介绍的 牛顿 的 绝对空间 概念 意味着“ 在宇宙的某处与一个真正静止的‘运动的绝对参照物’ ”, 那么, 真的存在着这样一个绝对参照物吗? 比如说,有一辆汽车正沿着赤道以 100 公里的时速从西向东行驶。 在说这句话时,我们其实已经暗中假定是 “在地上保持静止不动的一个人看到汽车的时速为 100 公里”。 然而地球在自转,地球的自转速度,在赤道上是从西向东时速 1670 公里 (注:虽然地球上任何地点都是一天转动一周,但是, 地球上某个具体地点的自转速度却因所在纬度不同而不同。 离自转轴越远,自转速度越大,在赤道上,自转速度最大)。 如果从不受地球自转影响的宇宙空间看这辆汽车, 它其实是在以时速 1770 公里(= 100 + 1670 )从西向东运动。 然而,这个时速 1770 公里仍然不是汽车的“真实速度”。 地球正在围绕着太阳 以大约 10.7 万公里的时速 作 公转 运动 。 不仅如此,包括地球在内的 太阳系 还在 银河系 中 作大约 2 亿年旋转一周的 旋转 运动。 银河系 ,也并非在宇宙中保持静止不动,而是 相对于仙女座星系等近处的星系在作运动 。 我们所在的 银河系和仙女座星系等其他星系 又 组成 一个“ 本星系团 ”, 这个 本星系团整体 又相对于 其他星系团 (由许多星系组成的集团)在 作运动 。 如此看来, 宇宙中似乎不大可能有真正静止不动的物体 。 也就是说, 不存在“运动的绝对参照物”。 实际上, 爱因斯坦否定了运动的绝对参照物的存在,也就是否定了牛顿的绝对空间的概念。 既然没有绝对的参照物,那么也就不可能确定物体的什么“绝对速度” (从绝对参照物观测到的速度)。 结论 是 , 物体 的 速度 随 观测立场 而改变 ( 只有相对速度 )。 速度随观测立场而不同 小结 1. 速度等于“距离÷时间” 2. 速度随观测者立场而不同   速度的矢量加法   地上静止不动的人观测,时速100公里    赤道上的自转速度, 约1670公里   不受地球自转影响的人观测(如宇航员),时速约1770公里 3. 地球围绕太阳做公转运动  地球正在围绕着太阳 以大约 10.7 万公里 的时速 作 公转 运动 4. 太阳系也在银河系中运动  包括地球在内的 太阳系 还在 银河系 中 作大约 2 亿年旋转一周的 旋转 运动 5. 银河系也在运动  相对于仙女座星系等近处的星系在作运动,  和仙女座星系等其他星系 又 组成 一个“ 本星系团 ”,  本星系团整体 又相对于 其他星系团 (由许多星系组成的集团)在 作运动。 (【 咪咪 】:想想 黄豆 那个事儿, 无限的黄豆个数 与 无限时间 一比, 就出来固定形状的概率分布曲线了 , 当然,这个 曲线是和黄豆数、和时间是成正比的, 它的高度可以拉长 ,但 曲线的形状不变 。) 扩展阅读 “维”的定义 什么是“维”? “二维”的特性 “三维”的特性 三维立体与二维投影   维与时间 “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间+空间→时空 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间? 时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的? 时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的? 时间和空间(4) —— 时间和空间究竟相似还是不相似? 时空伸缩 爱因斯坦狭义相对论
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关于“相对论”的讨论与评论
热度 1 readnet 2011-3-9 08:56
时空伸缩 爱因斯坦狭义相对论 删除 回复 举报 侯振宇 2011-3-9 08:51 光速不变=长度也是不变的——在长度是以光来度量的场合! 博主回复(2011-3-9 08:54) :   9494 删除 回复 举报 侯振宇 2011-3-9 08:41 爱因斯坦的相对论是自相矛盾的! 正如鲍先生评论的那样: 隔壁家的二傻子2011-3-9 02:12 【辉辉】最近很认真啊!其实啊。。。 相对论的根源在于老爱假设了【光速不变】。 【光速】=【长度】/【时间】 长度变短了,时间必须同比例变慢,否则光速就变了。。。哈哈! 博主回复(2011-3-9 08:09):  俺哪里认真了? 不过是写给非专业人士看的普及知识, 无非是要让人了解什么是相对论而已。 你是专业人士,可直接跳过这些内容, 非要点破红尘,这气球不就乱套了麽? ================================= 相对论:在光速时,长度是不变的! 我也在2003年底指出过这一点! 博主回复(2011-3-9 08:46) :   相对论并不矛盾,非常【自洽】 怎么感觉有点像是【循环论证】 删除 回复 举报 侯振宇 2011-3-9 08:33 解释光电效应不是循环证明。 爱因斯坦相对论则有嫌疑。 删除 回复 举报 侯振宇 2011-3-9 08:23 量子假说是普朗克的,爱因斯坦使用普朗克的量子假说解释光电效应。 爱因斯坦以光电效应的解释获得诺贝尔奖。 博主回复(2011-3-9 08:28) :   这难道是【循环论证】? 删除 回复 举报 用户名 2011-3-9 07:44 评论已经被科学网删除 博主回复(2011-3-9 08:26) :   您的评论已被科学网编辑部删除,俺没看到。 致科学网编辑部: 本博客博主在科学网与网友们探讨【相对论】问题 为什么在博主还未看到评论之前你们就将评论删除 你们可以将你们删除评论的理由告诉我们吗? 你们为什么要代替他人思考? 你们既然这么愿意代替他人思考问题, 何必再让人在此写博呢? 干脆就你们科学网自己写、自己看、自娱自乐算了! 是不是网友们讨论的问题直接挑战了当今【至高无上】的理论? 与主流学科的认识背道而驰,并由此造成你们的【不高兴】? 科学网博客讨论实质的科学问题不行,讨论风花雪月却可以, 难道这些就是科学网的【科学精神】? 真让人感到汗颜 删除 回复 举报 隔壁家的二傻子 2011-3-9 02:12 【辉辉】最近很认真啊!其实啊。。。 相对论的根源在于老爱假设了【光速不变】。 【光速】=【长度】/【时间】 长度变短了,时间必须同比例变慢,否则光速就变了。。。哈哈! 博主回复(2011-3-9 08:09) :   俺哪里认真了? 不过是写给非专业人士看的普及知识, 无非是要让人了解什么是相对论而已。 你是专业人士,可直接跳过这些内容, 非要点破红尘,这气球不就乱套了麽? ~\(^o^)/~   ▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲ 关于互联网行为规范的法律要求    根据《中华人民共和国宪法》和相关法律法规规定,在保护公民合法言论自由的同时, 禁止利用互联网、通讯工具、媒体以及其他方式从事以下行为:   一、组织、煽动抗拒、破坏宪法和法律、法规实施的。   二、捏造或者歪曲事实,散布谣言,妨害社会管理秩序的。   三、组织、煽动非法集会、游行、示威、扰乱公共场所秩序的。   四、从事其他侵犯国家、社会、集体利益和公民合法权益的。   管理部门将依法严加监管上述行为并予以处理;   对构成犯罪的,司法机关将追究刑事责任。 http://news.sohu.com/s2011/guiding/ ▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲ 未经博主同意便随意删除博主评论是科学网一贯的做法,然而 却从不给个明确的说法: 即评论内容究竟违法了哪条有关的法律规定。 当然科学网也有自家的“规定”,这规定符合国家制定的法律么? 凡是国家法律没有明文禁止的,是不是就属于【合法】的范畴呢? 在国家法律之外再设置【法】的行为本身,是否属于【违法】行为呢? ▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼ 科学网 三条红线实施细则公布,欢迎监督执行! 在发布博文《 科学网的三条红线 》之后,编辑部通过收集网友及其它多方面的意见和建议后,制定了如下的管理规则,同时我们将其整合进博客帮助文档供大家参考。 1. 在不违反“三条红线”的前提下,遵循“谁的地盘谁做主”的原则,博主和编辑部分别维护管理个人博客空间和博客频道首页。 2. 在博客频道首页进行重大调整时,编辑部需事先征求博主的意见,调整实施后应及时向网友公布。 3.对于博主在博文和评论留言中发布政治上不当言论、对他人和机构进行人身攻击和言论诽谤、发布广告垃圾骚扰信息,除其相关博文和评论留言被直接删除外,编辑部将取消其账号使用权限一周。1年内因上述原因累计被处罚达3次者将被关闭博客,取消账号。 被关闭博客的用户,有权再次申请科学网博客,可以在关博满半年后发送邮件至 blog@stimes.cn ,与编辑部联系再次申请开通博客。 同一博主被关闭博客、取消帐号的次数累积达3次者,将永久取消其申请博客的资格。 (本条已于2010年7月20日经博主顾问委员会确定修改,详情请见 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=345690 ) 4. 对于恶意发布法律和行政法规禁止言论的博主,以及多次发布广告垃圾骚扰信息不听劝阻的博主,编辑部将直接关闭博客,取消账号。 5. 对于散布“有违于人类科学史上业已公认并得到实践认可的科学理论”信息的博主,编辑部将取消其博文在最新博文和博客首页各栏目显示的权利,限制期限为一周;同时要求博主三日内删除相关内容。对于再次发布上述内容者,或者三日内未删除相关内容者,编辑部将关闭博客,取消帐号。 6. 对于博主过度转载其他网站内容以及实施其他不当行为,影响到博客频道首页的正常运转,经编辑部劝阻无效者,其博文将会被取消在最新博文和博客首页各栏目显示的权利,限制期限为一周。上述问题累计发生三次者,编辑部将关闭博客,取消账号。如果应属“转载”区的博文错放入“原创”区,该篇转载博文将会被直接删除。 7. 对于编辑部做出的处理决定,博主可以通过邮箱和博客首页的“求助与建议”进行申诉和举报。 8. 本细则解释权归编辑部所有。 科学网编辑部 2009年11月30日 ▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲ 现试举几例 ▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼ 扩展阅读 给科学网编辑部领导的一封信 尊敬的科学网编辑部领导: 「 个人学术理论 」触犯哪朝代法律 张永和 近日写了一篇题为「官僚阶层正在伤害美国民主和经济」的文章发表在自己的网站「amhuilin.com」上。昨日又把它寄给了奥巴马总统。半小时后,国会「Congress.org」全文发表了这篇文章。笔者感慨万千。 然而,巧不可阶,未过半天,中国官方科学网编辑部却向我的科学网博客发了一个通牒: “您好,经用户举报,您的博文中含有个人学术理论的内容,请您尽快删除。如继续发布类似内容,科学网将按管理规定对您的博文和博客进行相应管理。科学网编辑部。”在这之前,科学网就已禁止我在网站首页露面的权利。进一步的「管理」就是「封博」。我也许是近年来科学网上发表个人科学论文最多者,也自然是「博文中含有个人学术理论的内容」最多者,如果都要删除,那将会影响不少人。尽管科学网对我一直采取本地封杀,无首页露面的机会,问津者寥寥无几,但整个网上光顾者近万/月。我所发表的「个人学术理论」已经历30年,应用学派遍及世界。请科学网编辑部明示删除的理由。我们对同行们好有个交待。因为历史上也仅有15 世纪的天体说和19世纪的进化论。从未有过如此广泛的中性范围的「个人学术理论」。那将株连整个学术领域,也许要再进行一次文化大革命。不知对中国的文化及科学带来什么后果。 Search Results 附及时搜索结果 张永和的博客- 科学网—构建全球华人科学社区 - 9 posts - Last post: Aug 19, 2010 张永和. 您好,经用户举报,您的博文中含有个人学术理论的内容,请您尽快删除。如继续发布类似内容,科学网将按管理规定对您的博文和博客进行相应管理 ... blog.sciencenet.cn/?218420 - Cached Get more discussion results ► Covalency Result is Retrieved by Zhang electronegativity-张永和的 ... - 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC ... 学者张永和发表于2010-5-12 9:35:36 查看评论:0 │ 浏览:963 打印 推荐给朋友. 您的姓名: * 您的邮件: ... www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=323147 - Cached 张永和有效核电荷模式的应用-张永和的博客-科学网 - 2010年1月15日 ... 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC .... 重庆师范大学喻典由张永和有效核电荷Z*和有效主量子数n* 推导出了稀有气态体元素电负性 : ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=287461 - Cached 科学网-张永和的博客-Yonghe Zhang (http://www.amhuilin.com/) - 科学网博客系统已升级,请访问本博客的新网址:http://blog.sciencenet.cn/?218420 ... 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC http://www.amhuilin.com/ ... www.sciencenet.cn/bbs/Profile.aspx?blog=1uid=218420 - Cached Cherkasov et al review Zhang electronegativity is best -张永和的 ... - 科学网博客系统已升级,请访问本博客的新 ... 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC http://www.amhuilin.com/ ... 学者张永和发表于2010-5-22 20:15:26 ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=327536 - Cached 科学网的中文网名和博客名-张永和的博客-科学网 - 2010年7月4日 ... 科学网-张永和的博客-Retrieved covalency results misleaded by ... May 12, 2010 ... YONGHE ZHANG Zhang Ionocovalency Zhang Electronegativity ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=341024 - Cached 张永和离子激化能关联晶棱-张永和的博客-科学网 - 2010年1月24日 ... Reguera 等发表 张永和离子激化能Z/rk2 与过度元素金属的普鲁士蓝晶胞边界a成反比关系。详述见英文:“Zhang Polarizing power correlate with ... sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=289836 - Cached 张永和有效原子核电荷-张永和的博客-科学网 - 2009年12月26日 ... 张永和电负性是由关联量子力学和电子构型的离子共价波函数的有效核电荷Z和共价半径组成。其有效核电荷是基于电离势实验的一整套(1s到nf)序列。 ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=281492 - Cached Zhang electronegativity correlates with HTSC structure-张永和的 ... - 2010年2月9日 ... 科学网博客系统已升级,请访问本博客的新网址:http://blog.sciencenet.cn/?218420 ... 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=293844 - Cached 中国和Google的必然结局:两全其美-张永和的博客-科学网 2010年5月2日 ... 张永和的博客. Ecologe Scientist CChem MRSC ... 文/张永和. 1939年德国在三年里,占领了大部份的欧洲、北非、东亚及太平洋诸岛屿。 ... www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=318750 - Cached Searches related to site:sciencenet.cn 张永和的博客 function errorhandle_clickhandle(message, values) ▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲ 科学网博客影响的确很大,土鳖的博客上了中央政府网了。 在此,特向科学网编辑部以及赵彦总编辑表示衷心的感谢! 但俺不知道这个【中央政府网】是【真的】还是【假的】? ▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼ 科网群英烩No.0088张永和 离子共价论—完美主义者的宇宙空间法则 http://sousuo.gov.cn/gw_js/cn/detail/detail.jsp?recordno=176searchword=url_id%3D134853621sortfield=-fetch_datechannelid=3002licensecode=2164260866.1291555409.1outlinepage=%2Fgw_js%2Fcn%2Fjs%2Fwz_outline.jspdetailpage=%2Fgw_js%2Fcn%2Fdetail%2Fdetail.jspsep=%3Bfenlei=0page=1prepage=10searchtype=1 土鳖的原作: 科网群英烩No.0088张永和 离子共价论—完美主义者的宇宙空间法则
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时空伸缩 爱因斯坦狭义相对论
热度 3 readnet 2011-3-9 01:04
20 世纪初以前, 人们普遍持有的都是牛顿的“绝对时间”和“绝对空间”的观点 。 按照牛顿的观点,无论对于谁, 1 秒就是 1 秒, 1 米就是 1 米。 爱因斯坦则从根本上推翻了这种“常识”。 爱因斯坦指出,时间的流动以及物体和空间的长度(距离)都会随观测立场而改变。 换句话说,时间和空间都并非如牛顿所认为的那样是绝对的,而是相对的(随观测立场而改变)。 在相对论中,时间和空间被看成一个整体 根据相对论,时间和空间都有可能伸长或收缩,而且两者不是分别伸缩,而是一起伸缩。 总之, 在出现了狭义相对论以后,科学界已经把时间和空间看成一个会一起伸长或收缩的整体,并把两者合起来称为“时空”( space-time )或者“时空连续统”( space-time continuum )。 换句话说,我们所在的这个世界是一个具有三个空间维和一个时间维的“四维时空”。 时间流变慢或变快,物体的长度伸长或缩短, 时间和空间一起变化 假设 场景 一艘宇宙飞船在茫茫宇宙空间中高速行进, 宇宙飞船外部有位宇航员 A ( Alis ,阿里斯),他所携带的秒表走过的 1 秒和 另一位在飞船内部的宇航员 B ( Bob ,鲍勃)所携带的秒表走过的 1 秒, 两者就有可能不一致, 尽管两人的秒表都没有故障。 而且,飞船上的鲍勃认为长度为 1 米的物体,在飞船外的阿里斯看来也有可能不是 1 米。 1 伸缩的时间和空间 在飞船外的阿里斯看来, 鲍勃的秒表走慢了 。 在阿里斯看来, 飞船内包括鲍勃的身体在内的一切物体都在飞船行进的方向收缩了 。 ( 在与行进方向垂直的方向不发生收缩。因此,飞船上的一个圆物体会变成椭圆 ) 在飞船内的鲍勃认为长度为 1 米的物体,在飞船外的阿里斯看来却不够 1 米,发生了收缩, 而且,此时阿里斯必定还会看到鲍勃的秒表走慢了 2 时间和空间一起伸缩 在时间流变慢的同时,空间(长度)也发生收缩 。 阿尔贝特•爱因斯坦的贡献 爱因斯坦是出生在德国乌尔姆的犹太血统德国人。从苏黎世联邦工业大学毕业后到瑞士伯尔尼的专利局任职。 1905 年,他当时还是专利局的一名职员,连续发表了几篇对于以后物理学的发展具有重要影响的论文。这其中,除了“狭义相对论”(注: 1905 年发表论文的题目为《 论运动物体的电动力学 》 )之外,还有“ 光量子假说 ”等理论。因此, 1905 年被称为爱因斯坦“奇迹年”。 光量子假说是一种把光看成叫做“光子”的一种“粒子”的集合的理论。事实上,光量子假说成了后来建立关于微观世界的物理学,也就是今天作物电子学基础的“量子力学”的出发点 。 爱因斯坦在 1921 年获得诺贝尔物理学奖 ,不过,令人意外的是, 获奖的理由 并不是他创立的著名的相对论,而 是他的光量子假说 。 1915 ~ 1916 年,爱因斯坦将狭义相对论加以发展,又发表了关于时空和引力的“广义相对论”。 1933 年,由于德国纳粹政府迫害犹太人,爱因斯坦被迫离开德国,到每个普林斯顿高等研究所担任教授。晚年,他积极从事废除核武器等和平运动。 牛顿 其人 补充阅读 陈方培 陈方培的个人博客 › TA的所有博文 › 查看博文 牛顿对时间与空间的观点 已有 50 次阅读 2011-3-19 10:38 | 系统分类: 论文交流 | 关键词:空间; 时间;绝对;相对 牛顿对时间与空间的观点 (《物理学上的时空与物质》 1 ) 博主按 :从今日开始本博将连续发表《物理学上关于时空与物质的基本概念和基本规律》(暂名)一书(简称为《物理学上的时空与物质》)的草稿,今日发表的是第一章第一节(§ 1.1 ),标题为: 牛顿对时间与空间的观点 。以后每写完一节便随即一次或分几次发表。 为了更深入和更全面地了解 物理学上关于时空与物质的基本概念和基本规律 ,本书要讲到相对论、量子理论以及 时空与物质理论 的一些新近进展,要用到一些数学公式,我们假定读者已具备大学一年级普通物理知识和相应的数学知识 。欢迎大家对本书 草稿提出意见。这里要说明一下,本书的 目的是 向读者介绍现代物理学的一些主流观点和看法 , 也谈论 博主个人的一些观点和看法 ; 当前 对于时空与物质,存在一些与主流观点和看法不相同的见解 , 本博不打算成为这类见解的论坛,不参加讨论这类见解 。 物理学上关于时空与物质的基本概念和基本规律 第一章 牛顿力学关于时空的基本概念和基本规律 § 1.1 牛顿对时间与空间的观点 时间与空间是什么? 这一问题不仅是物理学仍在继续深入研究的问题,也是哲学经常讨论的热门问题。本书 不打算介绍哲学对时间与空间的看法,只是指出,哲学对时间和空间的理解同物理学对时间和空间的理解存在着一些差异 。 在物理学上,与时间和空间有关的一些概念,或者直接建立在实验事实的基础上,或者虽然出自假设,但要求其推论必须通过实验验证 ;而在哲学上,与时间和空间有关的某些概念,其建立往往可不强调要求通过实验验证。 本书对时间、空间的讨论只限于物理学上所指的时间和空间 ,不打算讨论哲学上所指的时间和空间。 宇宙中的任何物体,大至星系小至一个基本粒子,都存在于空间之内,宇宙中的任何现象和变化都发生于时间之中。那么 如何理解空间和时间呢? 每个物体都要占据空间某处位置并具有线度和体积(质点只是极限情况,其体积和线度均可忽略不计)。当物体运动或变化(如受热膨胀)时,其位置、线度和体积往往发生改变,即由旧位置变至新位置,由旧线度变至新线度,由旧体积变至新体积。此外,两个物体之间往往相隔一段距离,当其中任一物体运动时,它们的距离要发生改变。 把所研究的一切物体的位置、线度、体积、距离(这些就是所谓 “ 物质的广延性和伸张性 ” )加以最广泛地概括、抽象,用一个概念来表达,就形成 ‘ 空间 ’ 概念 。任何(物体的)运动或变化的某一状态(如足球刚踢入球门,一杯水全部刚刚结成冰)必发生在某一瞬刻,一个运动或一个变化往往要经历一段时间间隔(如足球从球员的脚部至踢入球门有一段时间间隔,一杯水从开始结冰至全部结成冰也有一段时间间隔)。此外,一些运动或变化还有先后顺序的关系。 把所研究的一切运动和变化的瞬刻、间隔、先后顺序(这些就是所谓 “ 物质运动的间隔性和顺序性 ” )加以最广泛地概括、抽象,用一个概念来表达,就形成 ‘ 时间 ’ 概念 。 以后我们将逐步讲到,牛顿力学、狭义相对论、广义相对论、有挠引力理论这几门理论中, 时间、空间概念既有相同之处,也有不同之处。本章主要讲述 牛顿力学关于时空的基本概念和基本规律,我们先来介绍 牛顿对时间与空间的观点。 牛顿对时间的基本观点是:“绝对的、真实的、数学的 … 时间由其本身的特性所决定,它均匀地流逝着,与外在的所有事物没有任何关系, … 而相对的、表象的和普通的时间是外在的并能被感知的,它是对运动的延续的度量,通常可用它来代替真实的时间。例如,我们日常所说的一小时、一天、一月或一年。” 牛顿对空间的基本观点是:“绝对空间始终保持着一种不变和静止的状态,它也与一切外在事物无关。而相对空间则是 … 对绝对空间的度量,我们往往是通过它和和物体的相对位置来感知它。 …… ” 牛顿还认为,物体的运动可分为绝对运动和相对运动。他把物体在绝对空间的运动叫做绝对运动,把物体在相对空间的运动叫做相对运动。 实验和观测事实告诉我们,在牛顿力学适用的范围内,可以认为上述 牛顿对时间的基本观点是成立的 。正是由于‘绝对的时间是均匀地流逝着,与外在的所有事物没有任何关系, 牛顿力学才能认为空间任意两处的时间能够彼此相同。用钟表和其它计时装置所测定的时间都是相对的时间。 实验和观测事实也告诉我们, 绝对空间是不存在的,因而绝对运动也不存在 。只存在相对空间和相对运动。可能有人要说,用来肯定绝对空间不存在的 实验和观测事实可能不准确、解释也可能有错误(如迈克耳孙实验),还能相信 绝对空间不存在吗?某个实验 不准确、解释出错误是有可能的;若有这种情况,可以重做该实验或另设计进行其他新实验,也可以对实验结果重新解释。但还必须考虑整个物理学的发展情况, 近代物理,包括相对论和量子理论都是建立在承认‘ 不存在绝对空间,只存在相对空间’的认识之上的;就是以肯定伽利略相对性原理为特色的牛顿力学也 是建立在承认‘ 不存在绝对空间,只存在相对空间’的认识之上的。 因此,若不 相信 绝对空间不存在,就要否定现有的 相对论和量子理论, 就要否定伽利略相对性原理。这必须拿出充分和完善的理论和实验根据,这做得到吗? 再说,如果绝对空间存在,就必定存在绝对参照系。如何找出这个绝对参照系?这一简单的问题,谁也无法回答。 第一章参考文献 牛顿,“自然哲学的数学原理”, 1687 年初版,曾琼瑶 王莹 王美霞译, 2008 ,重庆出版社,重庆 . 扩展阅读 “维”的定义 什么是“维”? “二维”的特性 “三维”的特性 三维立体与二维投影   维与时间 “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间+空间→时空 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间? 时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的? 时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的? 时间和空间(4) —— 时间和空间究竟相似还是不相似?
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宇宙经络初探——宇宙中也有顺风路,太空之旅也可零能耗
热度 4 sheep021 2011-3-8 16:42
宇宙经络初探——宇宙中也有顺风路,太空之旅也可零能耗
青年参考 太空之旅也可“零能耗” 美科学家:宇宙中也有“顺风路” 2009-09-22 12:56 本报特约撰稿 御景嫣   船在水中航行,顺风顺水时最省燃料,这个常识在宇宙中也适用。其实,太空中存在着一条条“顺风顺水”的通道,如果选对了路,航天器几乎可以不用燃料地“漂”到目的地去。目前,科学家正试图将这些看不见的通道画出来,做成一张“地图”,这样在今后的航天飞行中,就能大大降低能耗,减少费用。   据英国《每日邮报》11日报道,美国科学家表示,这样的“顺风通道”是由行星和它们的卫星之间的相互引力作用形成的,每个都是一条引力流。电脑绘制的引力图显示,这些引力通道看上去就像意大利面条一样呈管状,缠绕着如同肉丸一样的行星,并从它们周围蜿蜒而过。每段通道在起点处最细小,之后就变得越来越宽,甚至会出现分叉。两条通道之间的连接处被称为“拉格朗日点”(拉格朗日是法国著名数学家、力学家),在这里星球间的相互引力达到平衡。    美国弗吉尼亚工学院教授谢恩·罗斯表示:“理论上说,航天器在这些引力通道内航行,就像我们在地球上做自由落体运动一样,不需要耗费燃料,惟一不同的是,航天器不是往下掉,而是顺着引力流漂。这能大大减少人类探索太阳系所需的燃料费用。”   罗斯教授将引力流比作海洋中的洋流,“如果你正沿着地球轨道飞行,恰巧有条引力通道经过这里,那么你只需费点燃料变换一下轨道,之后便可以顺着这条通道做‘零能耗’飞行。”当航天器飞行于行星的卫星间时,引力通道的“省油”效果最为显著。   罗斯教授同时指出,在引力流中飞行,和早已被实际应用的、借助星球引力使飞船加速的宇宙弹弓效应不同,“飞船借助弹弓效应时不会进入绕卫星轨道,而在引力流中飞行则不然,需要在行星和卫星间迂回。”    美国已开始尝试在太空项目中应用这一理论。2004年,美国宇航局发射了“起源号”宇宙飞船用以收集太阳风粒子,这次沿引力流进行的太空飞行证实,“顺风顺水”比正常的太空航行节省90%的燃料。   这次太空任务最终没能成功,但问题只是出在飞船返航途中——一个降落伞未能打开,导致飞船坠毁。 虽然燃料消耗大幅减少,但由于引力通道过于曲折,还会随着星球的运动发生变化,太空航行花费的时间也直线上升。罗斯教授指出,沿引力通道环游木星的卫星系,至少需要几个月的时间,从地球到火星至少要几千年的时间。 13 Sep 美绘制太空引力高速路帮飞船穿越太阳系(图) 作者:苏剑林 | 发布时间:September 13, 2009 “引力走廊”能够帮助飞船在太阳系内穿行,就像船只利用洋流航行一样。 新浪科技讯 北京时间9月11日消息,据英国《每日邮报》报道,美国科学家10日表示,“引力走廊”能够帮助飞船在太阳系内穿行,就像船只利用洋流航行一样。目前,美国科学家正试图对图片中蜿蜒曲折的管道进行测绘,这些管道能够减少太空飞行的成本。 每一条管道均充当一个引力湾流,由行星与卫星间复杂的引力相互影响形成。正如电脑绘图所展示的那样,这些状似意大利面条的通道环绕太阳系内行星并在它们之间蜿蜒前进。形象地说,这些通道形成了一条“太空高速路”。 美国科学家正试图对图片中蜿蜒曲折的管道进行测绘,这些管道能够减少太空飞行的成本 太空高速路连接的地点被称之为“拉格朗日点”,地心引力在这个点上相互抵消。美国弗吉尼亚理工学院的谢恩·罗斯教授表示:“基本上说,这一想法就是打造一条条在行星与卫星间蜿蜒前行的低能量通道,能够减少探索太阳系过程中使用的燃料。这些位于太空中的自由下落通道环绕天体便在它们中间穿行。在管道中行进的飞船不会向下坠落,而是沿着管道下落,就像在地球上一样。每一条管道开始时均较为狭窄,随着不断蜿蜒前行,它们会变得越来越宽,同时也可能裂开。” 罗斯说:“我喜欢将它们看作与洋流类似的东西,但它们本质上却是引力流。如果身在绕地球的一条暂泊轨道,其中一条管道会与你所在的轨道交叉,你需要足够的燃料改变速度,而后进入一条新轨道,这条新轨道是免费的。” 他解释说,利用引力流在太空中穿行与利用行星或卫星引力产生的“弹弓效应”有所不同,后者是太空飞行中常用的一项技术。罗斯表示:“引力流与弹弓不同,后者不会将你送入卫星的轨道,而前者却可以做到这一点。” 迄今为止,只有一项美国太空任务曾利用这种方式,即“起源”号飞船任务。“起源”号于2004年发射,任务是捕获太阳风粒子并将其带回地球。沿引力通道飞行允许这个探测器所携带的燃料减少10倍。但由于在降落过程中一个降落伞发生故障,“起源”号飞船任务最终以失败告终。 罗斯在吉尔福德萨里大学举行的英国科学节上表示,“引力走廊”对行星的卫星间飞行特别有用。他说:“一旦进入另一颗拥有自身引力管道的行星,你便可以利用这些管道探索行星的卫星。你可以在木星的卫星之间随意穿行,此时的太空之旅基本上是免费的。你所需要的一切不过是少许用于改变方向的燃料。” 他指出,不足之处就是所需时间较长。在木星的卫星系统内穿行将历时几个月之久。卫星间穿行只需少许燃料,但行星间飞行却要消耗相对较多的燃料。寻找地球与火星间一条免费引力管道需要数千年时间。(秋凌) 扬帆——在宇宙的海洋中航行 作者:苏剑林 | 发布时间:October 24, 2010 以下内容来源于《天文爱好者》杂志2010年10期(作者庞统,责任编辑李良)。 作为消息通告和交流学习所用,请勿用于商业或其他非法用途 ikaros图片版权:ISAS / JAXA;其余来自互联网搜索得到。 2010年5月21曰,日本用H-2A火箭成功发射了耗资15亿曰元(合1600万美元)的“伊卡洛斯”太阳帆,以检验它是否能够利用太阳能实现加速飞行,从而拉开了研制和发射太阳帆式新型推进航天器高潮的序幕。2010年9月和年底,美国还将先后发射纳帆-D2和光帆-1太阳帆。 奇妙概念的出现 自从1957年10月4日前苏联发射第一颗人造卫星,标志着航天时代到来以后,每个被发射上天的航天器都自身携带着化学燃料、电能或核燃料。然而近些年,一些航天科学家一直在研究如何利用比风更可靠、更自由的太阳光粒子,使其成为探测器的动力。 实际上,太阳帆概念很早就产生了。第一个现代意义上的太阳帆概念产生于19世纪法国著名科幻小说家朱尔斯·凡尔纳的小说《从地球到月球》(1865年)中,朱尔斯·凡尔纳的思想无疑为苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的工作奠定了基础。19世纪70年代,麦克斯韦发现 光是由非常小的粒子(即我们现在所称的“光子”)构成的能量包组成。由太阳产生的光子会以约3 X 105千米/秒的速度大量地向太空中扩散,以这个速度,一个光子在1秒内可以绕地球赤道飞7次。光子对任何物体都会产生作用力,向物体撞击并反弹出去。尽管这种碰撞产生的能量非常小,但是由于太阳发出的光子的数量是相当大的,因此,最终这些光子能推动像太阳帆那样的物体前进。 20世纪20年代,俄国科学家首先开始了关于把太阳帆用于行星际航行的研究,还为此著书立说。20世纪五六十年代,在新一代科学家、工程师及科幻小说家的努力下,这种思想重新复苏,1964年科幻小说家阿瑟·克拉克出版了著名小说 《来自太阳的风》,讲述了一艘国际载人太阳帆飞往月球的故事。而在这时,美国航空航天局开始认真考虑太阳帆概念,并着手进行了一些研究。 宇宙中的“永动机” 太阳帆是一种没有携带发动机、以太阳光作动力的航天器。传统的航天器是由其内部能量燃烧所产生的冲力来推动的,而太阳帆仅仅由被其巨大的、像镜子 一样的帆反射的光子来推动。太阳帆并不是靠太阳风飞行。太阳风由被太阳抛出的离子组成,这些离子的运动速度比光速慢得多。虽然太阳风也可能会将力传递给太阳帆,然而从太阳风 那里得到的动力还不足光压(光压就是由太阳光传递给太阳帆的力)的1/100。 对于一个行星际太阳帆来说,其速度的大小将依赖于它被光压推动的时间的长短。太阳帆在其飞行的最初阶段速度相当慢,如果以这种速度飞行,可能要花1年时间才能到达月球, 当年“阿波罗”载人登月飞船使用常规推力只需3天就到达了月球。但是太阳帆的真正优势在于,它不像化学火箭那样,推力只能持续短暂的时间,太阳光对太阳帆的推动是一直持续下去的。从理论上来说 行星际太阳帆在其飞行100天后,它的速度能达到约1.6×104千米/小时,1年后能达到约5.8×104千米/小时。只要3年时间,太阳帆的速度就能达到约1.6×105千米/小 时。按照这样的速度,太阳帆不出5年就能到达冥王星。而相比较而言,美国探测冥王星的“新视野线”探测器使用化学推进器及从木星那里得到引力辅助,计划要用9 年时间才能到达目的地。 为了能使太阳光提供足光压,太阳帆必须尽可能多地捕捉到太阳光,这就意味着帆的表面积必须很大, 在20世纪70年代美国探测“哈雷”彗星的太阳帆 计划(后来取消)中,帆的面积设计为600000平方米, 大约有纽约市的10个街区大。即使是这么大的表面积,太阳帆相对于传统航天器来说,也是加速非常慢的。但是,由于火箭释放弃有效载荷并以恒定的速度飞完它的航程之前,火箭仅仅燃烧几分钟,而太阳帆会不断地加速,所以最终比其他探测器更快。 在既定的时间内,通过小而持续的加速,太阳帆能够达到任何想要的速度。如果由于离太阳越来越远而使其加速度变小的 话,一些科学家提议用激光推动其前进,虽然这一想法在目前的技术和资源条件下还无法成为现实。但是如果在未来的某一天,太阳帆要带着人类飞往其他恒星星系,就得用激光,因为一旦飞 出木星轨道,太阳光压就会非常弱。人类第一个星际探测器可能就是带着巨大的帆、利用激光飞出太阳系的;或许第一批天外来客也会以类似的方式来到地球。 失败是成功之母 近年来,日本和美国已多次在太空进行太阳帆试验,虽然日 本进行的几次小型太阳帆试验获得了成功,但影响最大的美国 宇宙1号大型太阳帆试验却因运载火箭故障而遭到了失败。尽管如此,宇宙1号的实施方案还是很有参考价值的。 2004年8月9曰,曰本宇宙研究开发机构在鹿儿岛发射了—枚5310小型火箭,火箭在太空中旋转飞行时成功地打开了2个不同形状、直径为10米的太阳帆(采用耐热和抗辐射的聚酯亚胺薄膜,厚度只有0.0075毫米),目的是进行太阳帆的展开试验,但没有进行利用太阳帆产生推进力的试验。试验中,当火箭旋转上升到150千米以上高度后,先打开了由4片聚酯亚胺薄膜组成的三叶草形太阳帆;在飞到最高高度170千米时,三叶草形太阳帆与火箭分离。此后火箭又打开由六片扇形聚酯亚胺薄膜组成的太阳帆。大约在火箭升空6分40秒后,这两个太 阳帆都坠落在内之浦东面的海面。日本这次成功 打开了无骨架太阳帆在世界上尚属首次。2006年2月和9月,日本又分别搭载发射了太阳帆次级有效载荷卫星1号、2号,其展开的薄膜直径为15米。2006年8月,日本还用高空气球 成功展开了直径为20米的四角形太阳帆。由此可见,日本在太阳帆领域已经打下了很好的技术基础。 2005年6月21日,世界上第一个大型太阳帆一—“宇宙1号”由前苏联遗留下来的SS-N-18型洲际弹道导弹(核弹头已被拆卸)改装而成的“波浪号”火箭从水下潜艇发射升空。该太阳帆由美国行星学会投资,俄罗斯负责建造,该设计方案听起来很美:“宇宙1号”进入绕地轨道以后,打开8个如风车叶片的三角形帆,绕地飞行至少一个月。“宇宙1号”的质量大约100千克, 帆叶的长度为15米,由镀铝的增强型聚酯薄膜做成,仅5微米厚,大约相当于塑料垃圾袋厚度的1/4。这些帆叶以航 天器的主体为中心环绕排列,当“宇宙1号”进入轨道后它们能被充气管展开,展开后的形状像花瓣一样,总面积达600平方米,相当于一个篮球场面积的1.5倍。当“宇宙1号”在环绕地球的轨 道上运行时,它的巨大帆能调整角度,像直升机的旋翼一样旋转,以便反射不同方向上的太阳光。“宇宙1号”的控制算法事先 被编入其携带的计算机中,能够通过地面发出的指令对其进行操作。如果地面控制人员不想让太阳光推动“宇宙1号”,就可旋转太阳帆的叶片,让它的刀口对准太阳,这样就不会产生推力了;而当“宇宙1号”需要推力时,控制人员可把帆的角度旋转回去。“宇宙1号”的主要有效载荷包括成像仪和加速计。当它展开巨大的帆时,成像仪会对其成像,同时还要对地球拍照;而加速计则用于测量“宇宙1号”是怎样逐渐加速的。 其实,早在2001年7月20曰就曾进行过“宇宙1号”的亚轨道飞行试验,但因发射“宇宙1号”的“波浪号”火箭所携带的计算机没有发出指令使火箭的第3级分离,使“宇宙1号”的帆无法展幵,最后它与火箭的第3级一起在堪察加半岛上空坠落。 而这次又是由于“波浪号”运载火箭第一级出现故障导致“宇宙1号”发射失败。此后的2008年8月3曰,美国在用“猎鹰1号”火箭发射纳帆-D1太阳帆时也因火箭故障而失败,纳帆-D1 的质量为4.5千克,由铝与塑料制成,太阳帆展开后是由四个三角形组成的正方形,边长约3米,总面积约为9.3平方米。 美丽的星际风筝 上述失败使人类获取了大量有关太阳帆的经验和教训,最 后终于在最近苦尽甜来,2010年5月21日发射的曰本“伊卡洛斯”太阳帆已获得初步成功。 “伊卡洛斯”是世界第一个使用太阳帆技术的深空探测器,因为过去进行的试验只在地球周围轨道展开太阳帆。“伊卡洛斯”的任务有四:一是展开帆面,验证展开机构和程序,收集展开状态数据;二是研究帆面的反射系数,验证光子推进技术;三是用所携带薄膜太阳电池发电,验证薄膜太阳电池发电效率;四是验证太阳帆推进的制导、导航与控制技术。此次试验如获最终成功,则能改写人类航天动力的历史,使深宇宙探测成为可能, 也标志着“宇宙大航海时代”的真正来临。 “伊卡洛斯”是一个高1米、直径长1.6米的筒状小型航天器,采用直升机式构型。它在太空释放后,卷在航天器上的超薄膜太阳帆通过转动圆柱形机体(转速为25转/分)所产生的离心力徐徐展开,并形成边长14米、对角线距离为20米、厚度仅0.0075毫米的正方形帆面。帆面上面还嵌有一些25微米厚的硅薄膜太阳电池,它们占总帆面面积约5%,预计产生500瓦电能。这些电能除用于验证薄膜太阳能电池的功能外,还为所携带的设备供电。“伊卡洛斯”的总质量为315千克,其中帆面的质量为15千克。它现在正依靠太阳光子的推动力飞往金星。执行任务期间“伊卡洛斯”采用自旋稳定方式,自旋速度约20转/分。 其超薄膜太阳帆的展幵分两个阶段进行:6月8曰完成了第一阶段展开,此时展开成“十”字形,对角线跨度15米。之后, 继续进行第二阶段展幵,于6月10日完成了整个太阳帆帆面的展幵,展开后对角线跨度为20米。日本宇宙航空研究开发机构6月10曰称,在距地球约770万千米的太空,通过旋转机体所产生的离心力,“伊卡洛斯”已成功展开了折叠收藏在机体外侧的超薄膜太阳帆,帆面展开后通过系绳与主体相连。6月15日,从太阳帆中心机体分离出去的相机也拍下这一图像并传回了地球。该相机呈圆筒形,直径和高都约为6厘米,它一边远离机体,一边拍摄图像,并用无线电传送给机体,相机将不再回收。 “伊卡洛斯”的超薄膜太阳帆的成功展开,标志着该试验已经成功一半。剩下的一半,就是在由太阳光所产生的光压作用下,“伊卡洛斯”将在半年的时间内飞向8巨离地球约800万千米的金星。 依靠太阳辐射加速的日本“伊卡洛斯”携带了超薄膜太阳帆,该薄膜柔软富有弹性,由厚度只有头发直径 1/10的聚酰亚胺制成,重量仅为一枚硬币的1/5,可自由调节光反射,用于加速、减速及改变太阳帆方向。在接近金星之前的约半年中将反复进行太阳帆试验,为将来开发深空探测器积累经验。此外,由于“伊卡洛斯”还携带有太阳能电池,以便进入太阳系内更远的区域时提高效率,因此它是一个拥有太阳光压和压力的混合动力航天器。 如果本次试验成功,日本还将在近年进行第两次试验,届时将使用直径50米的中型太阳帆,同时还要结合离子推进发动机,即在世界上首次实现光子/离子混合推进,发射的目的地是木星和特洛伊型小行星。为此,日本正研究大型薄膜结构及其展开、光子和超高性能离子发动机混合推进、薄膜太阳能电池等新技术。 虽然经历过“宇宙1号”太阳帆的失败,但美国行星学会对研制太阳帆仍自信满满。该学会主席弗里德曼说,即使太阳帆只在一小段轨道上受控制,但只要有现象显示它是以太阳能为动力,就能证明发射成功。2009年11月9日,美国行星学会宣布, 2010年可能是太阳帆辉煌之年,全球至少发射两个太阳帆并演示验证太阳光压在太空产生推动力的创新应用。美国行星学会将在2010年底发射“光帆1号”太阳帆,它是在美国航空航天局提出的“纳帆”概念基础上研制的一种新型太阳帆(美国航空航天局将在2010年9月发射“钠帆-D2”)。“光帆1号”是在美国加州理工大学提供的“立方卫星”平台上建造而成,在距地表800千米的地球轨道上飞行,展开之前的形状类似和一个长条面包,重约5千克。它由两个舱组成,其中两个用于储存电子和控制设备,另外一个用于携带折叠的太阳帆。其太阳帆采用一种酯薄膜制成,厚度为普通垃圾袋的1/4左右,约4.6微米,展开后是一个边长5.5米、由4个三角形组成的正方形,面积约32平方米,能产生5.7×10-5m/s2的加速度。美国行星学还将研制比“光帆1号”飞得更高、更远的“光帆2号”和用于太阳气候监测的“光帆3号”。 虽然至今人们仍然没有成功在空间部署以太阳帆为主要推进方式的航天器,但各国对这一领域的研究和探索仍在继续,2010年就是太阳帆技术发展的重要一年。长期以来,人们一直都渴望着能够摆脱对火箭的单一依赖,找到新的动力方式,实现人类遨游太空的梦想,而利用太阳能来进行太空航行的太阳帆推进航天器代表了人类未来太空飞行的技术,它将为开发新型宇宙发动机方向迈出重要一步。可以相信,人类未来完全可以利用太阳帆从 事深空探索,并给人类的太空旅行带来一场新的革命。 链接: http://www.jspec.jaxa.jp/e/activity/ikaros.html 评: 这是不是宇宙“经络”呢。 人有经络,地球有经络,宇宙也有经络。如果说没有,也许是还没有发现其存在。 善言天者,必有验于人,善言古者,必有验于今。 执古之道,以御今之有,是谓道纪。
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时间和空间(4) —— 时间和空间究竟相似还是不相似?
热度 5 readnet 2011-3-7 22:54
假定有两个人分别述说自己目击到一场交通事故,要判断它们所看到的是一场交通事故还是不同的两场事故,最低限度需要他们说出哪些信息呢? 如果只知道两人看到的事故发生在同一个地点,那还不够,因为也有可能两人看到的是在同一个地点发生在不同时间的两场事故。要判断两人看到的是否是同一场交通事故,除了地点(空间位置)之外,还必须要有关于事故发生“时刻”的信息。 事实上, 对于任何事件,都必须要有关于空间和时间的一组信息才能够惟一地加以确定 。 因此,在物理学中,在大多数情况都必须将空间坐标信息和时刻信息合并起来一同处理。 然而,空间和时间两者却很不相同。 在空间可以自由地移动,而时间却不能自由“移动”到过去或未来。 此外,时间也不能像空间那样向左右和向上下移动。 换句话说,时间只能是从过去向着未来一个方向流动。 关于空间(宇宙空间),我们可以想象它一直延伸到极其遥远的地方都仍然存在, 而关于时间,就大多数人而言,则只能想到它“现在”的存在。 换句话说, “过去”已经不再存在,而“未来”尚未到来 。 过去、现在和未来并不等同。空间则没有这样的区别。 我们有这样的体验,这件事情本身就表明 时间和空间是很不相同的 。 在空间内可以自由移动,而时间却不能回到过去或者超前到未来 小结 1. 在空间可以自由移动 在空间内可以退后移动,也可以横向移动 2. 时间像河流一样只向一个方向流动 时间不能“后退”,也不能“左右横移” 问题思考 【注:本博客中计算机制作的 三维图 由科学网博主 邱嘉文 先生 提供】 汽车轮胎(物理实体)究竟有几维空间? 如果汽车轮胎中间的孔缩小,是不是就变成了宇宙中的虫孔模样? 如果汽车轮胎中间的孔变大,是不是就变成了自行车胎(呼啦圈)了? 让我们【钻】进【轮胎】里面看看究竟是个啥模样 是不是很漂亮呢? 扩展阅读 “维”的定义 什么是“维”? “二维”的特性 “三维”的特性 三维立体与二维投影   维与时间 “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间+空间→时空 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间? 时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的? 时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的?
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时间和空间(3) —— “1米”是怎样确定的?
热度 5 readnet 2011-3-7 00:51
在物理学中,普遍使用的 长度的基本单位是“米”( m )。 1 米的长度是怎样确定的呢? 像平常那样的回答“由准确的米尺确定”也肯定不行。 因为这种回答马上也会产生“米尺的刻度是根据什么确定”的问题……, 如此没完没了的提问永远不会有答案。 对于长度也必须下一个正确的定义 。 在以前,根据国家和地区的不同,曾经规定过各种不同的长度单位。 不过,这些不同的长度单位大多是以人体的一部分 (例如 从手臂肘部到指尖的长度 )为基准规定的。 到了近代,人们感到长度单位不统一带来了许多不便, 于是有了“ 全世界统一使用同一种长度单位 ”的想法。 这其中,最重要的是建议 使用“米”这个统一单位 。 “米”的英语是“ meter ”,源自拉丁语的意思为“测量”的单词“ metrum ”。 18 世纪末,在法国有人最早提出“米”的一个定义, 那是把 “沿着地球经线从北极到赤道的长度的 1000 万分之 1 ”定义为 1 米 。 但是,按照这种定义,每次为了得到准确的 1 米长度都必须要测量地球的经线, 那实在太麻烦。 于是,在 1889 年召开的第一次国际度量衡大会上作出决议, 把一根“利用铂合金制成的 ‘ 国际米原器 ’ 的两端附近分别镌刻的 中间 两条刻线之间的长度(温度为 0 ℃时)规定为 1 米”, 以此作为“ 1m ”的定义。 按照这根米原器制成复制品,将它们分配给各个国家作为该国的“ 1 米”标准, 然后再制成米尺等各种测量长度的仪器。 如今的长度单位是把“光速”当作基准 把国际米原器当作基准确定的长度单位仍然存在着问题。 米原器在使用的过程中有可能发生细微变形。 因此,现在使用的 1 米 定义 已经改成 “ 在真空(没有空气等物质存在的空间)中 光 在 1 秒时间内所行进的距离的 2.99792458 亿分之 1 ”的长度(没有取简单整数也是为了与以前 1 米的定义保持一致)。 这就是说, 长度的单位现在也是把“ 光 ”当作基准确定的 。 在 1 秒 的定义 中和在 1 米 的定义 中都出现了 光 ,这件事本身就暗示了 光 对于理解 时空 的重要意义 。 1 米原来的规定是“地球周长的 4000 万分之 1 ” 小结 1. 最早的 1 米定义   从北极到赤道的距离的1000万分之1为1米 2. 国际米原器 用含 90 %的铂和 10 %的铱合金制成, 国际米原器是测量一切长度的基准 3. 现在是把光传经的路程当作长度的基准 (【5】 chenfap 2011-3-7 17:01 ) 光的速度 是大约每秒 30 万公里(准确值 是 29.9792458 万公里 )。 计算表明,光每 1 秒钟可以绕行地球 7 周半。 现在的 1 米 定义是 光在 1 秒时间内所行进的距离的 2.99792458 亿分之 1 ▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼▼ 李泳            两种几何观 在几何学中,我们可以用两种方式考察一个曲面: 要么看作 一个固体的边界 ,要么看作 独立的二维薄膜 。 前者是工程师的曲面,后者是土地测量员的曲面。 第一种观点把 二维的曲面置于三维的空间,曲面性质是通过空间关系来表现 的; 第二种观点寻求的是 曲面独立于空间的性质 。 第一种性质是曲面的 相对性质 ,叫曲面的 外在几何 ; 第二种性质叫曲面的 绝对性质 ,是曲面的 内禀几何 。 有趣的是,曲面微分几何的两个先驱, 蒙日和高斯 ,就分别抱着那两种观点。 蒙日做过军事要塞的工程师,而高斯做过著名的大地测量。 因为有了内禀的几何,我们才能思考“宇宙”,才能回答所谓的“宇宙之外”的问题。 推而广之, 对任何问题也可以抱 两种观点 : 一种是 将它 置于大环境中 考察 ,一种是 将它 孤立出来 ,考察它 独立于环境 的特质 。 两种方法 都是需要的 ,但如果 把它们 混淆 起来 ,就两边不讨好,而 只能得到 扭曲的图像 。 ▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲ 扩展阅读: “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间+空间→时空 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间? 时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的?
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时间和空间(2) —— “1秒”是怎样确定的?
热度 4 readnet 2011-3-6 01:58
在物理学中,时间长度的基本单位是“秒”。 “秒”的英语单词是“ second ”,所以“秒”单位的符号是“ s ”。 “ 1 秒”的时间长度是怎样确定的呢? 像平常那样的简单回答“由准确的时钟确定”肯定不行, 因为这马上就有一个问题,我们如何知道一个时钟是不是准确呢? 在 1955 年以前,科学家一直是以“ 1 天”( 1 昼夜)为基准, 把 1 天的 1/24 规定为“ 1 小时”,把 1 小时的 1/60 规定为“ 1 分”,把 1 分的 1/60 规定为“ 1 秒”。 至于 1 天的长度,则可以通过测量“太阳接连两次南中天(高度最高)时刻的间隔”来加以测定。 可是,由于大气流动和海流所受到的阻力以及月球引力(潮汐力)等因素的影响,地球自转的速度正在逐渐变慢。 例如, 5 亿年前的 1 天其实只有现在的大约 21 小时。 由此可见,把地球的自转当作时间基准并不合适。 不过,要准确地测量时间,就非得利用像地球自转这样的“重复发生的现象”不可。 例如人类在很长一个时期所使用那种“摆锤时钟”(或“振子时钟”), 利用的就是摆锤会按照确定的时间间隔重复作左右摆动的现象。 现在用得最普遍的那种“石英时钟”(或“石英表”), 则利用的是“晶体振子”(“石英”又叫做“水晶”)在加上电压后会按照确定的时间间隔不停地进行振动的现象。 这些时钟的秒针在每过一定数量的“重复时间间隔”之后便移动一格,以这种方式来记录时间。 如今的时间单位是把“光”当作基准 现在的 1 秒定义采用的是“某种特定的光”的振动周期的 91.92631770 亿倍 。 光的振动周期可以非常准确地测出,所以这个定义是非常精确的(振动周期的倍数没有取简单整数, 是为了与以前 1 秒的定义保持一致)。 这就是说, 时间的单位旋转是把“光”当作基准确定的 。 这样的定义其实已经暗示了光对于我们理解时空起着关键的作用。 小结 1. 以前的1秒定义利用的是太阳在天空的运行  太阳运行从升起到正南方(南中天),看到它处在最高位置的一瞬间。  连接两次南中天的间隔为1天。 2. 摆锤时钟  摆锤左右摆动一次的时间间隔(周期)取决于摆锤的长度,摆锤左右摆动一次的时间间隔不变 3. 石英表   晶体振子 ,利用水晶制成的一种特殊器件,形状像音叉。  加上电压后,晶体振子按照形状所决定的确定时间间隔振动。 4. 现在的1秒定义利用的是光的振动周期   “铯原子(133Cs)所吸收和发出的特定光的振动周期的91.92631770亿倍”为1秒 ,  也就是说,在1秒时间内通过某个地点的波峰的数目为91.92631770亿个。   波的振动 :当波沿着某一个方向行进时,如果盯住波的某一点,可以发现该点在作上下振动。  波的振动周期 (简称“周期”)就是各点上下振动往复一次(1个周期)所花的时间。  例如水面波的振动周期,可以通过测量浮在水面上的一只球上下往复一次所花的时间加以确定。 扩展阅读: 时间 + 空间 → 时空 “空间”与“时间”相互关系的新认识 时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间?
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时间和空间(1) —— 什么是时间? 什么是空间?
热度 4 readnet 2011-3-5 12:37
究竟什么是时间,什么是空间呢? 对于这两个问题恐怕许多人都回答不了。 这毫不奇怪,事实上,这时自古以来连许多哲学家和科学家都难以作出回答的问题。 按照某些辞书上的解释, 时间是“为了表示想象的过程所引入的一个量”,而空间则是“现象发生的场所”。 看到这样的解释,也许有人会产生疑问: “如果空间中仅有一只球,而这只球又没有任何变化(即没有“现象的过程”) , 那么岂不是连时间也不存在?” 再说,“如果把一切东西都取走(即没有“现象发生”),那么岂不是空间也不能独立存在 ?” 的确,关于时间和空间,即使在现代科学中也存在着许多谜团,对于上述疑问也不能完全解释清楚。 牛顿的“绝对时间”和“绝对空间” 1687 年,在英国出版了一部对其后科学家的时间观和空间观都产生了重大影响的科学著作,这就是艾萨克 · 牛顿( 1642 - 1727 )所写的《自然哲学的数学原理》(简称《原理》)。 牛顿这部里程碑式的著作中阐明了一切物质——从地上的炮弹到天空的行星——的运动规律。 牛顿在他的书中坚持的是一种 “绝对时间”和“绝对空间” 的概念 牛顿所说的“绝对时间”,指的是一种“不受任何影响,在任何场所都总是以同样速度流动的时间”。 简单说来就是,假如在宇宙的某处有一个时钟的话,无论把它移动到何处,它的走时速度都总是保持完全一致。 牛顿的“绝对空间”则指的是一种“不受任何影响,总是保持静止的空间”。 牛顿的这种绝对空间虽然很抽象,然而由此却直接得到了“宇宙中充满了一种相对于绝对空间保持静止的‘以太’”的看法,换句话说,以太是体现绝对空间的实在物。 从那以后直到 20 世纪初,绝对时间和绝对空间一直就是科学家们普遍持有的观念。 这样一种观念和存在着一种以太物质的看法直到相对论出现才被推翻。 牛顿认为时间和空间都是“绝对的” 小结 绝对时间和绝对空间的图解 绝对时间 为了用图解来表现绝对时间,即“不受任何影响,在任何场所都总是以同样速度流动的时间”。 这意味着,在宇宙中任何一个地点,“1秒”、“1分”和“1小时”的长度全都相同。 绝对空间 为了用图解来表现绝对空间,即“不受任何影响,总是保持静止的空间”,图解上画出的是静止的坐标轴(空间轴)和坐标格子。按照这种空间观,可以确定一个物体的“真正速度”。 艾萨克·牛顿 1642年出生在英国伍尔索普。做出过许多重大贡献的物理学家和数学家,也是在全部科学史上屈指可数的影响最大的科学家之一。 发现了万有引力定律,建立了牛顿力学(阐明问题运动的物理学),创立了微积分学,等等 。在光学领域也有不少重大成就,例如 查明太阳的白光其实是由许多不同的色光所组成 。担任过国会议员和铸币厂总监。 莱布尼兹的时间观和空间观 关于时间和空间,与牛顿同时代的一位德国哲学家 哥特弗里德·莱布尼兹 (1646-1716)持有的是另一种不同的观点。他认为, 时间不过是用来表示事物发生变化的先后顺序的一个用词,而空间不过是用来表示物体位置关系的一个用词 。换句话说,莱布尼兹没有像牛顿那样把时间和空间看作实在物。不过,后来的科学家普遍持有的都是牛顿的观点。此外,莱布尼兹也是微积分学的创始人。现在使用的微积分符号就是莱布尼兹最先使用的。关于牛顿和莱布尼兹究竟谁最先“发明”微积分,英国和德国这两个国家一直有争议,两人之间的关系也因此而闹僵。 扩展阅读: 时间 + 空间 → 时空 “空间”与“时间”相互关系的新认识
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古人探索宇宙和生命的仪器
热度 3 sheep021 2011-2-27 12:01
古人探索宇宙和生命的仪器
致虚极,守静笃,万物并作,吾以观复。夫物芸芸,各归其根。归根曰静,静曰复命。复命曰常,知常曰明,不知常,妄作,凶。知常容,容乃公,公乃王,王乃天,天乃道,道乃久。没身不殆。 ——《道德经》第十六章 观,是古人探索宇宙和生命的仪器。 仰观天文,俯察地理。远观诸物,近取诸身。 河图、洛书、八卦、周易是古人通过“仰观天文,俯察地理,远观诸物,近取诸身”,揭开自然天地、宇宙万物、社会人生奥秘的大成之作。 《道德经》说:“人法地,地法天 天法道,道法自然。”怎么法?《阴符经》说:“观天之道,执天之行,尽矣。” 《皇极经世书》中,每一篇都是“观物”。《道德经》每一篇也是先观自然,再论大道。 古人的学问直接来于自然,合于自然,故能经久不衰,历久弥新。 宇宙和生命是简单的,现代科学家们的寻找过于复杂——天文望远镜、星际探索飞行器、大型电子对撞机、暗物质捕捉器、黑洞…… 现代物理学家苦苦寻找构成宇宙的最小微粒时,竟然没想到他自己本身也是构成宇宙的一颗微粒。 下图就是古人探索宇宙和生命的仪器。有些像一台望远镜,有些像一台望远镜和操作人员。 观(篆文,金文) 相关链接: 读《长门赋 》有感
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简单与复杂——读《朱清时:中医是一门复杂性科学》有感
热度 4 sheep021 2011-2-17 13:45
简单与复杂——读《朱清时:中医是一门复杂性科学》有感
朱清时:中医是一门复杂性科学 宇宙是复杂的。宇宙是一个复杂系统,时时处处都是复杂性系统。但宇宙也是简单系统,对宇宙最简单、最精准德叙述,就是宇宙本身。生命系统与宇宙系统一样。 《深奥的简洁》一书认为:复杂的现象,可以通过简单的规则来实现 世界上没有两片完全相同的叶子,这个世界似乎相当复杂。但是复杂的是表象,本质其实很简单;即使是看来完全随机的行为深处,也只是遵从简单的因果规律。 宇宙是简单与复杂的统一。而且复杂与简单,犹如一对阴阳关系:互根互生 ,对立统一 。如果研究者认为宇宙是复杂的,那么得出的结果肯定是简单的,如果研究者认为宇宙是简单的,那么他最后得出的结果一定是复杂的。世界观、宇宙观决定了研究的结果。 现代物理科学认为宇宙是简单的,可以通过模型、逻辑和实证探索其本质和规律。其发展经历了一个从简单到复杂,最后说不清道不明(几个大牛自己可能明白)的发展历程。从伽利略的单相思(钟摆运动),到牛顿的二人世界(两个小球碰撞),再到庞加莱的第三者插足(三体运动),从爱因斯坦的相对论到量子力学,逐渐复杂起来,涉及的物体(粒子)越来越多,多到不可胜数,学术理论也越来越多,越来越复杂,学科分类越来越多,爱因斯坦的宇宙大统一理论至今胎死腹中…… 现代医学也认为,生命是简单的,可以通过各种指标来测定,但是,对于很多疾病去一筹莫展。也曾以为破解了基因的奥秘之后,一切都会尽在掌握。结果发现面对数亿计基因编码,又陷入了繁杂之中 中国古人认为,宇宙是复杂的,但可以通过观其象而认识其中的本质和规律。“观天之道,执天之行,尽矣。”古人“远观诸物,近观其身”,“仰观天文,俯察地理,中知人事”,通过“经验+直觉”逐渐认识到宇宙和生命饿奥秘。得出的结果非常简单:“太极,阴阳,五行”等等基本理论,1万年不变,而且适应于任何领域,天文、地理、生命……,可谓明一理而洞全身。是名副其实的宇宙大统一理论。 中医理论虽然简单,但学好很难,所以,虽然“三人行,必有中医”但实际上能辨证论治,要到病除的医生从来都是少数,能治疗奇病,怪病的人就更不多见了。但是,一旦成为大医、明医,病人对你而言,就是透明的了,虚实寒热,一览无余,遣药用方,药到病除。(感兴趣者,可以浏览本博“ 奇闻怪病 ”栏目里的文章) 宇宙和生命真有点测不准,你说他复杂,他就简单,你说他简单,他就复杂。似乎故意要与人类开玩笑。我们可否这样认为:最简单就是最复杂,最复杂就是最简单。 相关: 奥卡姆剃刀 是返璞归真的利器 生命宇宙论——关于生命宇宙奥秘的简洁表述 地球、大脑、太极图、宇宙、奇点和喷火龙 天下一理,科学与传统息息相通——评《深奥的简洁》 宇宙大统一理论 的回顾与展望 《 宇宙 的秘密》读书笔记 宇宙 ( 生命 )的奥秘——天地人事灾变论 中华第一灯——“长信宫灯”中暗藏的 生命宇宙 模型 光到底是什么(有图有真相)
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有关美国哈佛大学丽莎•兰道尔及“翘曲额外维模型”背景资料
热度 4 readnet 2011-2-17 00:48
有关美国哈佛大学丽莎•兰道尔及“翘曲额外维模型”背景资料
美国哈佛大学的丽莎·兰道尔等在1999年发表了“翘曲额外维模型”的假说。 她是如何开始研究“维”的,她取得了怎样的结果, 这个理论应该如何检验? 1 在中学时代就迷上了“维” 在什么时候对“维”发生兴趣? 在读高中时的一年夏天,参加了新罕布什尔大学主办的一个数学夏令营, 夏令营放映了一部 根据英国数学家埃德温·艾伯特在1884年出版的小说《平面国:多维的罗曼史》改编的电影。 《平面国》,关于住在平面国里的二维居民如何了解三维世界的故事 这部电影构思巧妙,充满了智慧。看了这部电影才知道,除了我们知道的这个三维空间和 一维时间,还可以想象有其他的维度,也就是那些“额外的维”(extra dimensions)。 “额外的维”,简单说来,就是看不见的那些维度,指的是出现在四维时空之外的那些维度。 还是高中生的她就迷上了“额外维” 连做梦都在思考“额外维”的问题。在夏令营,同学们会议论“如果是六维世界将会发生怎样的事情”一类问题。在数学世界,可以想象二维世界,甚至还可以描绘十九维的世界,这正是数学的美妙之处。 上哈佛大学期间 当时想的是要理解我们所居住的这个宇宙。进入研究生院以后,开始研究基本粒子物理学, 曾认为 “额外维”可以想想,但毕竟是科幻的东西,不是科学。 那时的想法仍然是搞数学的就搞数学,搞物理的就搞物理。 2. 遇上“超弦理论”这一重大事件 做为基本粒子物理学家,研究的是什么课题 在解决的是同一种叫做“超对称性理论”的基本粒子理论有关的一个问题。也就是,探索用什么办法来阻止那些“不希望出现的相互作用”。 当时的基本粒子物理学家中没有几个人在研究“额外维”问题 当时的基本粒子物理学家在做的事情,是探索在三维空间加上时间的这个世界中存在着那些基本要素。自己的博士研究课题也完全不涉及探讨维数的内容。当时,“额外维”是一个摆在那里没有人过问的问题。 1984年出现了一个由超对称性引出的弦理论,即“超弦理论” 当时还在研究生院,亲眼目睹了这个被称为“超弦革命”的重大事件。不过,当时觉得弦理论虽然有趣,大概同现实世界不会有什么联系,好像是在关起门来玩游戏。何况,当时也没有真的以为弦理论可以搞出什么名堂。以为那没有什么意义。然而,现在大家的看法都改变了,注意到超弦理论也许同现实世界真的有某种联系。 3. 若存在“额外维”的话,就有可能将粒子“隔离” 什么时候开始认真研究“额外维”的问题 1988年出席一个关于超对称的学术会议以后。在会上听到了关于几个“额外维”的讨论,非常有意思。有关理论中包含有“膜”的概念。这是在对我们这个世界进行思考时可以使用的一个非常新颖的概念。 于是在自己的超对称性研究中利用了“额外维”和“膜”的概念。从那以后,基本上就集中在这个课题上。自己是从上世纪90年代开始关注“额外维”,一直到最近。 是什么原因决定将“额外维”当作研究重点 想到在低维不可能发生的事情在高维则有可能发生,例如,不希望它们相遇的两种基本粒子,可以利用被“额外维”隔离开的两张膜把它们分别封闭起来,实现对它们的威力“隔离”,这样就不会引出那些同超对称性有关的问题。 如果存在”额外维“的话,就有可能阻止不希望发生的相互作用,从而解决由超对称性引出的那些问题 是这样,另外还注意到,是否存在着这种”额外维“,是可以实际进行检验的。也就是说,我们的理论是否正确,有可能在现实中进行验证。 4. 第五维是“翘曲的通道” 1999年与拉曼桑卓姆共同发表了“翘曲额外维模型” 这个模型表明,可以用两张膜把粒子隔离开来,从而解决由超对称性带来的那些问题。 这个模型必须要有一个“额外维”,即第五维。 这种“第五维”同以前物理学家曾经提出过的其他“额外维”有什么不同 在这个模型中,膜自身携带有能量,这是同其他理论的最大区别。 这个第五维是“翘曲的(弯曲的)”。 基本粒子物理学中有一个“级次问题”。 简单说来,也就是“引力同其他三种力相比为什么特别弱”的问题, 也就是为什么要考虑这个“额外维”的原因之一。 翘曲的维度难道可以解决这个问题? 如果额外维是翘曲的,大概就能够推导出那个结果。 这是因为,一般说来,必须要有非常大的距离引力才会如此“稀薄”, 但是,如果“额外维”是翘曲的,那么在非常短的距离引力也会是稀薄的。 这就是说,在被翘曲的第五维隔离开来的两张膜中,另一张膜的附近引力虽然很强, 然而在我们这张膜的附近引力却可以非常稀薄。 5. 这个宇宙究竟有多少维? 在这个假说中,只需要一个“额外维”,是否意味着我们这个宇宙是一个五维时空(四维空间+时间)? 1999年发表的假说,只考虑了五维时空,即是一个只添加了一个“额外维”的模型。 但是,添加一个以上的“额外维”也是可以的。从原理上说,考虑更多的维数也未尝不可。 不过,只考虑一个“额外维”有一个最大的好处,那就是,在补充了这个第五维是翘曲的假定之后, 用实验进行验证的可能性会比较大。如果考虑的是五维以上的时空,用实验进行验证就不会这样简单了。 这个宇宙究竟有多少维难道就无法确定? 不是专门学物理学的人似乎更关心宇宙的维数。但是物理学家们最感兴趣的是“额外维是否真的存在”,也就是说,是否真的存在着假定有“额外维”就应该有的那些粒子。 首先想知道的,还是“额外维”到底存在不存在。 6. 期待在 LHC 上得到证实 7. 第五维将改变宇宙的图像 如果证实了有第五维的存在,我们该如何来重新描绘宇宙的图像? 首先的承认还存在着一个“平行宇宙”。这件事意义非同小可。 在那里有一个不是我们这个世界的另一个世界。 有一些人把这个结论解释为在另一个宇宙居住着“另一些我们”。 那里确实是另外的世界。 在理论上,这另外的世界还可以不止一个,而且,那多半是与我们的世界完全不同的世界。 我们能够通过第五维与平行世界试析通讯吗? 要想知道第五维对我们的世界有什么影响,那时非常困难的。 问题在于,如果仅能通过引力与第五维相互作用的话,那就意味着仅仅只有这么一点微弱的影响。 从原理上说可以通过引力同别的宇宙进行通讯,但是这种相互作用太微弱了,无法加以捕捉 。 有没有放大信号的办法? 如果有这种放大信号的手段的话,那就是说人类已经可以控制引力了。 遗憾的是,现在还不可能。 第五维对宇宙论研究有什么影响? 在引入第五维以前,早就已经有了关于宇宙论的研究。 有研究者从“额外维”的观点提出了一些新的宇宙论问题。 在额外维宇宙论中出现了不少非常有趣的新奇思想 , 比如说,关于 高维黑洞内会有什么现象 的研究就十分引人注目。 8. 不一定要“眼见为实” 我们太习惯于用一个三维空间来思考事物了,我们怎样做才能够在头脑中想象更高维的世界呢? 要想象在高维世界里发生的事情,有一个好方法就是在脑子里构建图像,想象高维在低维的投影。 如果有计算机,可以让四维超立方体在额外维方向旋转,作出它在三维的投影图或截面图。 有些数学家受过很好的训练,能够想象高维世界的图像。 物理学家必须要想象的,是在具有“额外维”的宇宙中,哪些物理要素是不可或缺的。 对高维宇宙的物理学感到兴趣的读者未必都能接受这种观点 “眼见为实”,这种想法有时是对的。但是,有时候也必须要摆脱“眼见为实”这种成见。 可以说,就整个物理学而言,这是必须放弃的成见。 我们谁也没有直接看见过原子或者夸克,然而,种种检测技术都已经证实了它们确实存在。 这难道还不能说明不能囿于眼见为实的成见,还不能说明抽象思维的重要性吗? 9. 什么是超对称性理论? 有一种理论假定,标准模型中的 各种基本粒子 (例如, 上夸克,下夸克,中微子,电子,胶子,光子,W波色子,Z波色子,引力子 ;注: W波色子和Z波色子统称弱波色子 ) 都有各自对应的 超对称性伙伴,即所谓的“ 超对称性粒子 ”(例如, 上 超夸克/标量上夸克,下超夸克/标量下夸克,超中微子/标量中微子,超电子/标量电子,胶微子,光微子,W微子,Z微子,引力微子 )。 这就是“超对称性理论”。尽管迄今也没有发现过一种超对称性粒子,但是,在统一四种力的研究中却少不了超对称性理论。 土鳖 关于 “ 超对称性理论 ” 的 点评 : 当空间的维数超过某一定数值后,超对称性将会变为“球”对称 。         有人说,此图是静止的,能看见圆在转圈的请给个回复,谢谢!          这照片是真的,咋看着有点不对劲,        您发现这照片有什么地方不对了吗? 扩展阅读:   世界 上最大的环形加速器能否发现“第五维” 新的膜世界假说  ==  ★  ==
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气候变化规律,古人最有发言权
热度 6 sheep021 2011-2-16 10:25
气候变化规律,古人最有发言权
这几天,关于流水,结冰,一日之间气温变化规律、气候变化等等话题又热起来了。俺看了一下,还真没有超出中国古人的。 吕喆: 最低气温几点出现? 每天的最高气温和最低气温分别出现在几点钟? 这是个关于天气的常识,也是我们可以凭借生活经验断定的,能不能答对,可就看你平时是否留意了。 答案:最高气温一般出现在每天下午 2 点左右,最低气温一般出现在黎明前的那个“最黑暗的时刻”。 本博评论:不知道吕喆这么讲有没有数据依据,本博凭直觉,吕喆只说对了一半,最高气温一般出现在每天下午 2 点左右(大暑节气处),最低气温倒不一定在黎明前,而应该在凌晨2点左右(大寒节气处)——最高与最低应该是对称的。 麻庭光 : 气候变化与结冰 我看古代城市大火(近 2500 年的历史记录),几乎每 30 年一次,这意味着气候是有规律的,每 30 年来一次震荡。如果我们对这一规律都无法解释,怎么敢说全球变暖呢?数据记录只不过一两百年,而且充满了误差。 本博评论:60年一甲子(周期)。30年半周期。三十年河东,三十年河西 。还是古人精明啊 。早已洞悉宇宙气候变化规律(见附图) 二十四节气图 该图做一日看可以,做一年看亦可以,做60年看也可以,做更大的周期看依然可以,“心”有多远,就能“看”多远…… 但是一般而言,能用到60年周期足以。60年周期就是中医中的五运六气理论。中国的气候学家,如果没研究过五运六气,简直是太遗憾了。科学院院士天灾预测专家翁文波精通此道。 邵康节则把这一周期推至宇宙之始。他的《皇极经世》是一部 预测 万物盛衰生死奥秘的奇书。她的预测从开天辟地、人类生长到历代之兴衰。以“元、会、运、世”为经,以先天八卦图64卦象为纬,以律吕声音为频率来破译天地万物的一种博大的体系——元会运世时空体系。是推算宇宙万物的生灭兴衰而创立的一套天体 理论 。  元、会、运、世邵雍用特殊的易学象数语言和独特的数理逻辑创立成了一个简单容易记录的公式,他对这个公式的定名。叫做“元、会、运、世”。  何谓元会运世呢?一般而言,十二时为一日,三十日为一月,十二月为一年,三十 年为一世,六十年为一甲子循环,这是古代中国所采用的 时间 区隔 ,也很能合乎史家跟一般民众的使用需求。然而邵雍不满足于此, 他所追求的是一个足以解释天地之所源起的理论,他说:“天地亦 物也,亦有数焉。”求得天地消长之数正是他的目标之一,因此, 必须加以延伸、发展传统的时间观。由时、日、月、年、世的进展 跟累积可以发现,其中有重复着十二、三十的倍数关系:十二时为 一日,三十日为一月,十二月为一年,三十年为一世。因此,可以 遵照这一规则来推出更长的时间单位,例如,以十二世为一新的时 间单位,邵雍称此为“运”;再往上推则是三十运为一个单位,邵雍称之为“会”,最后,则是十二会为一个单位,邵雍称之为“元”,有万物之始的意味在。如此,这些时间单位间的关系则是:时 积而成日,日积而成月,月积而成年,年积而成世,世积而成运, 运积而成会,会积而成元;反过来说,则是元包含会,会包含运, 运包含世,世包含年。 邵康节的书,是千古绝唱。除了他本人,还真没人敢说懂。但万变不离其宗,他只是看得更远罢了。他能看到宇宙的始终,咱们看一天、 一年,还是可以的吧。另外,作为闲书看看也不错。 后记: 古人认为人法地,地法天,天法道,道法自然。研究气候变化,是法天则地,天人合一。而不是仅仅考虑日照因素。见: 生命宇宙论——关于生命宇宙奥秘的简洁表述 地面之上,春温夏热。因秋凉冬寒春温夏热的力量,遂起了秋收冬藏春生夏长的作用。秋收者,夏时地面之上所受太阳直射到极大的热,经秋气之凉降,而收入于地面之下也。冬藏者,秋时所收太阳的热,经冬气之寒沉,而藏于地下之水中也。春生者,冬时藏于地下水中的热,经春气之温升,而生发于地面之上也。夏长者,春时生发于地面之热,经夏气之热浮,而盛长于地面之上,同时地面之上,又盛满太阳直射到极大的热也。 宇宙之构成,全是太阳射到地面的阳热,压入地面之下的水中,再由水中澎出地面,又由地面压入水中。循环不已 以八卦图研究宇宙,由兑金起。兑金于空间为西方,于时间属立秋处暑节。此时秋金收敛,将地面所有太阳射到的暑热降入地面之下而成阳盛之干卦。 此阳入于冬至坎水之中,经过小寒由艮卦上升,交春而成震巽之木。再升而成夏至离卦之火。此火经坤土之降,又同本年太阳射地的暑热,由兑而收入于地下。是为一年。秋降为春升之本,人身阳气的运行亦复如是。 所以人身右部不降之病,较左部不升之病多。而左部不升之病,由于右部不降者亦不少也。 (此图为想象图)
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新的膜世界假说
热度 4 readnet 2011-2-13 19:03
新的膜世界假说
如今备受科学家关注的假说, 就是 美国哈佛大学的女教授丽莎•兰道尔在 1999 年发表的“翘曲额外维模型”。 在这个模型中,我们所知道的这个四维时空被比喻为一张膜,膜外才有那“第五维”。 我们被禁锢在这张膜上,只有引力是通过第五维传递。 在这一点上,这个模型与以前的膜世界假说是相同的。 这个模型有两个突出的特点。 第一个特点,即设想不会只有我们居住的这一张膜,还会有另外一张膜。 也就是说,还应该存在着另一个“平行世界”。 第二个特点,用兰道尔教授自己的话说,“ 第五维是翘曲的 ”。 这里所说的“翘曲”(warp),也就是弯曲、扭曲的意思, 这与爱因斯坦所说的“引力是四维时空的弯曲”是同一个意思。 那么,这个模型为什么要假定“存在着两张膜”? 第五维又为什么必须是“翘曲的”? 兰道尔教授的考虑是, 这是为了解决基本粒子物理所面临的那些重大难题所假定的两个必要条件。 例如,“在四种力中,为什么只有引力相对说来特别地微弱”? 这个难题就可以根据这两个条件得到圆满解决。 那么,这个模型真的是正确的吗? 说到底,诸如“第五维”这些东西真的存在吗? 有关的验证实验目前已在进行之中。 引人注目的尖端理论:“翘曲的第五维” 小结 什么是兰道尔教授提出的“翘曲额外维模型”? 1999年,哈佛大学的丽莎·兰道尔教授同约翰斯·霍普金斯大学的拉曼·桑卓姆教授一起共同发表了被称为“ 翘曲额外维模型 ”的理论。 此理论中的 额外维 ( extra dimension ) 类似于卡鲁扎和克雷恩所考虑的“第五维”, 指的是四维空间所没有包含的那全部(空间)维。 按照兰道尔教授等人的这个模型,宇宙至少还应该有一个“第五维”,它把我们所在的这张膜与另一张膜隔离开来。 这个模型的最大特点,是认为第五维是翘曲的。 桑卓姆教授认为,有了这个条件,便 可以解决“引力比其他力都弱得多”这个难题。 第五维是“翘曲的” 在“翘曲额外维模型”中,把两张膜隔开来的那第五维是翘曲(弯曲)的。 假定我们可以乘坐宇宙飞船从我们所在的这张膜向那另一张膜移动的话,宇宙的大小就会缩小 。 但是一切物质实际上都不可能脱离我们所在的这张膜, 因此,乘坐宇宙飞船沿着第五维移动是根本不可能的。 能够脱离这张膜在第五维方向移动的,只有传递引力的引力子。 同四维时空弯曲会使光的行进轨迹弯曲(引力透镜效应)相类似, 第五维弯曲会使引力的强度发生变化。 这就是在我们这张膜上引力很弱的原因。 此模型指出, 在那另一张膜上能够产生出非常强的引力 。 扩展阅读:   膜世界  ==  ★  == 世界上最大的环形加速器能否发现 “ 第五维 ” ?   美科学家启动研究寻找新的宇宙维度 作者:刘妍 来源:新浪科技 发布时间:2008-3-12 10:27:8 美科学家启动研究寻找新的宇宙维度 北京时间3月12日消息,据国外媒体报道, 按照目前公认的科学理论,宇宙是由三维立体空间和作为第四维的时间共同构成的 。 但美国维吉尼亚州立大学的科学家日前称,他们目前正在 寻找上述四维之外的其它宇宙维度 。 这听上去似乎像是电影《阴阳魔界》中的一个片段,负责该研究项目的研究人员有维吉尼亚理工大学理学院物理副教授约翰 · 斯蒙尼迪和研究生迈克尔 · 卡维克。 卡维克说:“我们 正在探索一种理念,即除了目前我们已知的空间3维和时间1维外,宇宙还有一个令人察觉不出的小维(约是1纳米的十亿分之一)。这个额外的维可能是卷曲的,处于一种类似宇宙大爆炸时整个宇宙所处的状态 。” 搜寻工作已经启动 研究小组目前正在寻找 小型原始黑洞 , 这些黑洞爆炸时可能会产生地球可以探测到的无线电脉冲 。 它们 之所以被称为 原始黑洞 ,是因为它们 是伴随宇宙伊始所产生的 。 科学家们认为, 黑洞会随着时间的流逝蒸发,由于质量的不断丢失而收缩 。 一个比额外维大的黑洞可能会抱合起来,就像一个软管外缠绕的厚橡皮圈。 当一个黑洞收缩到额外维的大小,这个黑洞就会伸展得非常纤细,然后猛地折断,导致爆炸, 接着爆炸就可能会产生无线电脉冲 。 在美国国家科学基金会的许可下, 维吉尼亚理工大学的研究小组正在准备在蒙哥马利县架设起一台8米波长的瞬变阵列射电望远镜,在天空中搜寻来自300光年外爆炸发出的无线电脉冲。在北卡罗莱纳州西南部,研究小组已经设立了一个类似的望远镜,进行了数月的搜寻工作。 斯蒙尼迪说:“我们心里都 有许多关于产生无线电脉冲的猜想和预测,其中一个猜想就是原始黑洞爆炸,只不过我们还未探测到这种无线电脉冲。我们主要在搜寻可能产生无线电脉冲的奇异的高能爆炸 。第二台射线望远镜的架设将有助于科学家们对两台望远镜的观测结果进行相互验证。 假设2台望远镜都在同时探测到了同样的脉冲,那就可以证明我们的猜测果如其然,而非人工干涉产生的脉冲 。” 宇宙可能存在10维 约翰 · 斯蒙尼迪表示,“弦论”又叫 超弦理论,该理论认为,宇宙中所有的物体都是由微小的、振动的能量弦所构成。该理论是囊括了从广袤星系到亚原子微粒在内的所有物体的物理学规律 。尽管科学家们还在为这个理论争论不休,不过,更多的只是修正而不是驳倒它。 以“弦论”的观点来看,我们的世界并不完整。除了三维空间和时间之外,“弦理论”预测还应该存在另外6个空间维度。这些“隐藏”的空间维度以极其微小的几何形状卷曲在我们宇宙的每一个点中。 约翰·斯蒙尼迪说,“不过你也 不用为看不见10维的世界而感到担忧 ,因为 我们的大脑习惯于只是三维的空间,而对于其他六维空间结构却很难感知 。虽然科学家们利用计算机模拟出了类似的6维几何体,但没有人能够确切的知道他们的形状到底是怎么样的。” 科学家们为何要搜寻额外维呢?原因之一是与弦理论有关。 卡维克说:“ 根据弦理论的要求,宇宙至少有10维,那么额外维应该是一个与之一致的理论 。 然而,我们仅仅想出了一个额外维的模型。” 一些理论家认为, 日内瓦附近建造的大型强子对撞机可能可以探测到一个额外维 。 弗吉尼亚理工大学的研究小组则希望,通过大量的努力和耗资可以 借助射线天文学探测到这些额外维 , 他们计划进行至少5年的搜寻工作。 如何寻找新的宇宙维度 因为缺少必要的时间机器,科学家将 使用另外一种辅助手段,一幅宇宙大爆炸释放的宇宙能量图 。 这种爆炸释放的能量在随后的130亿年里其实都没有发生变化,它可以被卫星捕捉到 ,比如美国的 威尔金森微波各向异性探测器。通过绘制出宇宙能量图可以帮助我们对宇宙的雏形有一个大概的印象。 约翰·斯蒙尼迪解释说, 正如一个影子可以大致反映一个物体的形状一样,太空中宇宙能的结构也可以表现出6维空间的形状。 为了学会如何从宇宙图中发现六维几何体的标志,他们采用了逆推法。 他们选择了两个不同类型的数学几何模型,然后计算出这两个几何体在宇宙中所描述出来的能量图。 当他们将这两幅图进行比较时发现了细微却十分重要的区别。 研究的结果表明特殊的宇宙能形式能够携带着6维形状几何体的重要线索。 约翰·斯蒙尼迪说,虽然目前将他们的发现与我们的宇宙进行比较的数据还不够精确,但未来的实验应该能够更加敏感的检测出不同几何体之间的微妙区别。 随着技术的提高,人们可以捕捉到更加精细的宇宙能量图,或许可以帮助科学家揭开宇宙能量图的密码,并且确定适合我们宇宙的唯一几何学。 丽莎·兰道尔 (2010-10-03 00:08:01) 转载 http://blog.sina.com.cn/s/blog_69613d4d0100lm9z.html 标签: 杂谈 哈佛大学 物理理论专业博士 提出地球第五空间的存在 挑战Einstein 的相对论。   丽莎是在东京大学的一次演讲中提到,地球上可能存在第五度空间等其他的维度。 她说:“如果这个假设正确,那么第五度空间离我们其实并不遥远,甚至可以说是近在咫尺。 只是它们隐藏得很好,我们看不到而已。”   这个假设在丽莎的脑中酝酿已久。在这么多年的研究中,她一直怀疑在爱因斯坦提出的“四维空间”之外还有别的空间。根据爱因斯坦的广义相对论,人类生存的三维空间加上时间轴即构成所谓的“四维空间”。然而 爱因斯坦的理论却无法解释地球的引力和其他形式的引力相比,为何这么小 。   丽莎大胆假设,“ 四维空间 ” 可以被比作一种膜,嵌在一个拥有很多维空间的体积内,如此就可以解释为何地球的引力这么小:由于很多引粒子穿透这层膜,进入“第五空间”,所以地球的引力变得很小 。 而在一次核裂变实验中,丽莎意外发现 有微粒突然消失 。于是她更相信, 这些消失的微粒可能飞进了“第五空间”。   尽管丽莎的理论非常晦涩遥远,目前也没有实验可以证明,但是她相信,未来5年内,人类就可以切实感受到“第五空间”的存在。 震惊全球物理学界! 哈佛大学量子物理学家美女教授丽莎·蓝道尔 (Lisa Randall) 挑战爱因斯坦 ---已证明 灵魂 存在 凤凰卫视报道:美国时间5月3日下午,哈佛大学著名物理学家、量子物理学家美女教授丽莎·蓝道尔(Lisa Randall)向媒体宣称, 经过9年的精心研究和无数次的试验,称灵魂确实存在! 凤凰卫视报道:美国时间5月3日下午,哈佛大学著名物理学家、量子物理学家美女教授丽莎·蓝道尔(Lisa Randall)向媒体宣称, 自2001年来 联合美国著名物理学家John Swegle、康涅狄克大学的心理学教授肯耐斯-瑞恩(Kenneth Ring)博士、荷兰Rijnstate医院心血管中心的沛姆-凡-拉曼尔医生(Pim Van Lommel)、美国著名心理学家雷蒙-穆迪博士、英国著名外科医生山姆-帕尼尔 研究灵魂是否存在的科学证据 ,经过9年的精心研究和无数次的试验。已经取得了突破性的进展, 证明灵魂确实存在,有望将在2012年向全人类庄严宣告灵魂存在的最权威的科学证据 。届时人们 不得不佩服 人类祖先的智慧,在几千年前就认为有灵魂存在 。 同时丽莎·蓝道尔也担心,一旦科学界公布灵魂存在的证据,世界上很多人将不惧怕死亡,自杀或极端事件也将上升。这是她不希望看到的结果。 第五维研究者:哈佛大学量子物理学家美女教授丽莎·蓝道尔 科学家们试图通过粒子对撞机探索量子宇宙,重现约140亿年前诞生宇宙的大爆炸后的情形。 哈佛美女教授挑战爱因斯坦,认为还有另一个神秘空间和世界存在——— 在哈佛大学的一间实验室里,一位女教授正在做一个核裂变的实验。突然,她发现一个微粒竟然离奇地消失得无影无踪。它会跑到哪儿去?女教授大胆提出一个新的设想:我们的世界中存在一个人类所看不到的第五维空间。 这就是登上《时代》“100名最有影响力人物”之一,被公认为当今全球最权威的额外维度物理学家的哈佛美女教授丽莎·蓝道尔。 丽莎·蓝道尔大胆的设想立刻引起了国际物理学界的震惊。要知道,根据爱因斯坦的广义相对论,人类生存的三维空间加上时间轴,构成的是“四维时空”。于是,哈佛美女教授挑战爱因斯坦的消息一时传遍了全球。 那么,这个神秘的第五维空间到底是什么?本报记者通过电子邮件联系到了这位美女教授丽莎·蓝道尔。 实验中的微粒离奇消失了 “在我的一次实验中,一些微粒莫名其妙地消失了,我认为它们是跑到了我们看不到的另外的空间里去了。它们其实离我们并不遥远,只是很好的隐藏了起来。”丽莎·蓝道尔说。 蓝道尔将这个“我们看不到的空间”称为“第五维空间”。 如果蓝道尔所说的第五维空间存在,那么为什么我们会看不到它?蓝道尔教授解释说:“这个额外存在的维度非常微小,如果某些事物足够的小,你就不能够感受到它的存在。” 中国科学院理论物理研究所的研究员 李淼 给我们打了一个比方。这就好比 我们看来就是一根线的物体,如果用放大镜观察,就可以发现其实里面还有另外的世界———里面的纤维有粗有细,有不同的方向 。 这就是我们看不见蓝道尔教授假设的第五维空间的原因,因为维度太小了。 美女教授挑战爱因斯坦“四维时空 ” 丽莎·蓝道尔的大胆设想震惊了国际物理学界。 有观点认为,这位哈佛美女教授是对爱因斯坦提出了挑战。因为根据爱因斯坦的广义相对论,我们的世界是“四维”的。 李淼解释说,“四维”是一个时空的概念。它是指人类存在的三维空间再加上一个时间。这是爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的概念。我们的宇宙是由时间和空间构成;时空的关系,是在空间的架构上,即在普通三维空间的长、宽、高三条轴外,又加上了一条时间轴。 李淼教授是国内研究高度空间的专家之一,他告诉记者,蓝道尔教授的研究应该说是爱因斯坦“四维时空”理论的延伸。研究高度空间是为了将我们现在所知道的力统一起来。比如电磁力和引力,因为在我们这个低维度空间里看起来表现形式不同的各种力,在更高维度的空间里可能就是一个力。 第五维空间引出另一个未知世界 在蓝道尔教授的理论中,如果第五维空间真的存在,那么很可能还存在着另一个神秘的三维世界。 这就是说,我们人类生活在一个无限大的五维空间中,不过,我们只能感知到其中的四维———空间和时间,另有一个维度我们无法看见。然而,就在这五个维度共同组成的空间中,还有另一个不为我们所知的三维世界存在。 蓝道尔告诉记者,那个“世界”的物质组成将完全不同于我们所能感知的这个世界———其化学成分和存在的力与我们的世界全然不同。 在第五维空间,唯一与我们分享的就是重力。只有重力产生的能量,可以穿梭于两个不同的“世界”。 目前,科学家们正在努力找出重力以外可以穿梭于两个不同“世界”的其他物质。这样一来,就可以找出存在于五维空间中的世界,甚至发现时光隧道。不过,蓝道尔认为,人类目前还没有能力离开赖以生存的这个世界。 “第五维空间”将被进行验证 如果发现了第五维空间,就可以解决物理界一直以来的一个谜团:与电磁力和其他力相比,重力为什么会如此脆弱?比如,一块小小的磁铁就可以将曲别针吸起来,要知道,磁铁的对手事实上是拥有地心引力的整个星球! 蓝道尔透露说,最快在明年(2011年),她就可以把“第五维空间”从假设变成全新的理论 。 这是因为,欧洲原子核研究中心(CERN)目前正在瑞士和法国的边境地下100多米深处,兴建一台世界规模最大的大型粒子对撞机 (博主记得克里昂提到过这个对撞机,好像是说它产生的理论将会引领人类走向未来的新时代,估计说的是不是就是这个大新闻?)。 粒子对撞机正式投入使用后,便可观察是不是有粒子消失,进入了人类看不到的“第五维空间”。 届时,一条周长27公里的环形隧道将把两束质子加速到接近光速,然后让它们以每秒8亿次的速率迎面相撞,释放出大量比质子更小的粒子,从而重现宇宙形成时发生大爆炸的情形。如果届时有粒子消失无踪,就可以证实后者进入了人类看不到的“第五度空间”。 粒子质量为何离奇增加 早在1919年,波兰人T-卡卢兹就将爱因斯坦的广义相对论推广到“五维时空”。之后,另一位科学家O-克雷恩将其发展而形成了新的Kaluza-Klein理论。 蓝道尔教授说, 在Kaluza-Klein模型中,存在这样一些粒子,它们的一些物理特性让人们感到很奇怪,比如质量。在这个模型里,这些粒子的质量总是莫名其妙地增加了。这些增加的质量是哪来的呢? “我们认为, 这些质量一定跟额外维度空间中产生的动力有关。”蓝道尔说,“它们依靠额外空间中的几何学存在,而这个额外维度空间可能就是看不见的第五度空间。所以,我们要想寻找第五度空间,其中一种方法就是寻找这样一些粒子。” 美女教授最具影响人物之一 现年45岁的丽莎曾因美貌荣登美国《时尚》杂志,被誉为哈佛美女教授。身为哈佛大学理论物理学专业的博士, 丽莎 多年来潜心研究引力、时空的额外维度、膜宇宙模型和弦理论 。 她的代表著作《弯曲的旅行:揭开隐藏着的宇宙维度之谜》 一书,由于深入浅出地谈论了人类身处其中的宇宙故事,一举入选《纽约时报》2005年 “100本最佳畅销书”之列。2007年,丽莎被美国《时代》杂志评选为全球“100名最有影响力人物”之一,被公认为当今全球最权威的额外维度物理学家。 ========================================================================================== 激动!无法抑制的兴奋。五维空间终于要被证实存在了,灵魂终于要验证了,这是一次变革,不仅仅是物质上的,从精神上来讲,这是一次伟大跨越。时光机是迟早的事了,异次元的通道也只是时间问题了。 世界不是那么简单的! 越是接近真实就越疯狂,爱因斯坦,普朗克,霍金,丽莎……,看似荒诞无稽的理论预测,竟是如此接近真实的,越是疯狂的人越不一般,一个个变态在探寻着这个不一般的世界。 人类真有意思! 上帝未将现在烂到挂的人类消灭,除了有‘爱’的原因外貌似就是因为,人来中还存在这这样的疯子天才,freak man 。 物理学真是太有意思了,涉及的范围远超出了其他学科,真是能改变世界,改变空间,改变一切的学问。疯狂! 正义是必胜的! 哈库拉玛塔塔 有关丽莎兰道尔的视频报道 http://www.tudou.com/programs/view/lKlRuWPC2bc/ 扩展阅读:   膜世界  ==  ★  == 世界上最大的环形加速器能否发现 “ 第五维 ” ?       ==  ★  == 有关美国哈佛大学丽莎•兰道尔背景资料     超弦论的研究进展(Developments in Superstring Theory )
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生命宇宙论——关于生命宇宙奥秘的简洁表述
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生命宇宙论——关于生命宇宙奥秘的简洁表述
《圆运动的古中医学》彭子益.doc 按:探索生命宇宙的奥秘一直是人类孜孜以求的一个主题。有很多人认为人类至今尚未揭开生命宇宙的奥秘。关于这一点,本博不敢苟同。唯一可以肯定的是科学尚未揭开生命宇宙的奥秘。 现代科学借助各种大型设备,如电子对撞机、天文望远镜、显微镜等等将生命和宇宙里里外外看了个“够”。但依然在宇宙大爆炸、外星人、暗物质、黑洞等等诸如此类可能不见、摸不着的“神秘”领域摸索。 中古古人在数千年前,乃至万年以前,赤手空拳,以“内观”的方式也将生命宇宙里里外外看了个“够”。并以至简至易的方式描述了生命宇宙的奥秘。 而根据奥卡姆剃刀原则,既然已经有了最简洁的原理,已经没有必要劳民伤财再去折腾了。但很显然,没有人愿意相信奥卡姆剃刀,而宁愿一次又一次地撞南墙。即使撞破头也不愿回头。 阴阳: 一个风靡现代生物医学界的科学概念(1) 人 类离宇宙的真理还由多远——关注欧洲大型强子对撞机 2010,科学界神出鬼没的一年 中国科学家“十二五”将探索黑洞、暗物质等宇宙奥秘 奥卡姆剃刀是返璞归真的利器 光到底是什么 (有图有真相) 宇宙可能位于虫洞内部——黑洞、白洞、虫洞、狗洞 峰回路转破玄机:大型强子对撞机制造“黑洞”失败之后 外道迷真性,元神助本心——就着物理读西游,大千世界一葫收 孩子不能没有娘,科学不能没拐杖 捕风捉影——孙悟空的“定风丹”和爱因斯坦的“定时船” 宇宙就是一场风波 能量质量,一阴一阳。同一事物,两种模样。 《时间简史》译者序中的一个明显错误 民国时期的中医彭子益先生是民国时期一位卓有成就的中医学专家,他既善于阅读理解中医古籍的经典原著,深得中医古籍的读法,能够深入理解中医古籍的奥妙道理,同时又乐于接受当时现代科学诸多学科的新知识,并能以现代科学的思维方法,比较恰当地解释古代中医的原理,即使现代的读者,也能从他的解释中得到诸多启发 《圆运动的古中医学 生命宇宙篇》 作者:彭子益,(1871-1949),云南大理鹤庆人.清末民国年间著名白族医学家. 简介:彭子益少年时代就对医道情有独钟。经过不断的精心研读,他对传统中医理论典籍的理解和把握达到了一个辨识透辟,由博返约的层次。成年后,彭子益游学京华,在清廷太医院当宫廷医师,从而乘机大量阅读了秘藏在深宫中的珍贵中医典籍,医学造诣更是一日千里。辛亥革命清帝退位以后,山西督军阎西山聘请他到太原中医学校讲学。他的大半生就此在讲授中医学理论和培养中医人才中度过。抗战期间,彭子益一度回云南。由于省民政厅长丁又秋的大力支持,他先后教育培养了400多名医学爱好者。其间他尽心尽力口传身授,把自己一生的研究心得毫无保留地教给学生,为云南省医学的发展倾注了很大的心血。 云南著名学者方树梅先生曾经说过:"近代愈加奇形研习,从事著述,辨证之细,析理之精,皇皇巨著,为滇医界放大光明者,则以彭子益先生为最著。"这是对彭子益在近代云南医学史上的作用给予了一个恰如其分的评价。他生前遗留下来的16种医学著作,是我国中医学界不可多得的宝贵财富。 目录 导言 古中医学入门的指导 关于生物生命的宇宙大气圆运动 关于生物生命的宇宙范围与中心 造化宇宙的构成 长养生物生命的常规 违反常规的影响 人身生命死亡的因果 孔子的学说 周易 周易宇宙图 河图 周秦诸子学说 庄子 抱朴子 刘子 老子 荀子 内经的学说 四气调神论 现代科学的证明 法医学的证明 植物学的证明 化学的证明 生物学的证明 生物剖解学的证明 细胞学的证明 营养学的证明 气象学的证明 土壤学的证明 无线电学的证明 力学的证明 物理学的证明 医药大概的意义 王养林书后 汪英时书后 导言 欲用科学方法来整理中医,须由中医方法去选择科学;欲由中医方法去选择科学,须先认识古中医学的本身真相。 如不认识古中医学本身真相,而盲目的去用科学方法来整理中医,得了科学的虚名,失了中医的实效,可惜殊甚。 世界的人,皆谓中医的阴阳五行为古董,此不认识阴阳五行之人之言也。今欲与人谈中医的阴阳五行,必先使人认识阴阳五行。本篇将中医的阴阳五行,于实在的事实上显明指出,证以现代十二种科学,科学青年读之,无不得到理得心安之乐。 万物皆是关于生物生命的宇宙圆运动的大气生的。中国文化的起源,即起源于宇宙大气的圆运动,医学乃其一端耳。 著者识 古中医学入门的指导 关于生物生命的宇宙间大气的圆运动 宇宙间的大气中,有氧氢氮碳四种元素。大气中的元素甚多,除占最多数的此四种外,并不发生人身生命整个的关系。氧气是往上升的,氢气是往上浮的,氮气是往下降的,碳气是往下沉的。氧氢氮碳混合起来,是升浮降沉分析不开,成为圆运动而中和的。升之最速为浮,降之最速为沉。 大气运动图 虚线为地面之际。线上为地面之上。线下为地面之下。 西医用氧氢氮碳治人身的病,因人身中的氧氢氮碳,发生或多或少的关系也。人身为何而有氧氢氮碳。因氧氢氮碳,是宇宙间大气中的物质,宇宙间的生物个体,都是大气生的。人是生物之一,大气中有氧氢氮碳,故生物个体有氧氢氮碳,故人的个体有氧氢氮碳。能明乎此,便已入古中医学之门。古中医学,乃人身个体与关于生物生命的宇宙个体,整个大气圆运动之学。大气内有物质,物质发生能力,能力发生运动。运动圆为生理,运动不圆为病理,运动不圆用药以回复其圆为医理。圆运动者,各种物质能力运动混合平均也。病者一部份或数部份的物质能力运动不平均也。 关于生物生命的宇宙范围与中心 宇空间也,宙时间也。关于生物生命的宇宙,名曰造化。造化云者,一个生物所在地之宇宙间的大气,圆运动时生育生物之称。天晓时太阳的曙光射到此生物个体所在地最远的东方地面,天暮时太阳的曙光射到此生物个体所在地最远的西方地面之间,便是一个造化个体平面的范围。立体的范围,详气象学的证明。造化个体的中心,在地面上下之际。此圆运动宇宙造化的进行,并非向前的,乃是向中的。并非日新的,乃是照常的。一个生物所在的环境的圆运动,即是一个生物的宇宙。参看下文易经图,注意地面下的一半。 造化宇宙的构成 关于生物生命的宇宙,简言之即是有造化的宇宙。此造化宇宙的构成。就是太阳射到地面的热,与地面相合起来而成的。吾人设想其未合之前,地面上无有大气的热,地面上是冷静闭压黑暗的纯阴的。太阳的热,射到地面之后,地面上原有的阴冷,遂将太阳的热,压入地面下去。热是向上的不能向下的,热的向下,除地面的阴有吸收作用外,全是压力压下去的。此热乃太阳射到地面的热,与地心热力无关。其降下的程度,只与地面有不远的距离也。详下文气象学的证明。此压入地面的热,又复澎出地面上来。澎压交互,阳热与阴冷发生爱力而圆运动起来,遂成有造化的宇宙。宇是造化的个体,宙是造化的运动。 纯阳无气,纯阴无气,阴阳交合,乃能成气。大气者,阴阳己经交合之气。阴阳交合之中点称曰中气。中气者,生物生命之所从出,而密布于地面之际的也。 造化之生物也,先有阴阳的运动,而后成生物的中气,是为先天。物之有生也,先秉造化旋转的中气,而后成个体的运动,是为后天。大气是圆运动的,人身是大气生的,为宇宙的遗传体,人身亦是圆运动的。人身个体,中气如轴,四维之气如轮。 长养生物生命的常规 长养生物生命的常规,即造化大气的圆运动。圆运动者,大气的升浮降沉也。 吾人向阳而立,左东右西,上南下北。大气的圆运动,东升南浮,西降北沉;春升夏浮,秋降冬沉;卯升午浮,酉降子沉。气温则升,气热则浮,气凉则降,气寒则沉。造化生物生命的宇宙,是上南下北,大气上浮之方为南,大气下沉之方为北。 夏至以后,太阳南行,直射成为斜射,地面上的阳热渐减。地面被直射阳热散开的阴压之气,又复渐渐的仍压下来,地面上压力渐增。此渐增的压力,将地面上的阳热压入地面,愈压愈深,故地面之上,秋凉冬寒。冬至以后,太阳北行,地面上阳热渐增。此渐增的阳热,有两种力量。一则将阴压之气仍又散开,一则将压入地面的阳热引申出来。阳热之性,本来升浮,阴气压之故降沉入地。及至地面又射到阳热为之相引,阴压之力既已散开,故一引即仍升出。愈引愈出,故地面之上,春温夏热。因秋凉冬寒春温夏热的力量,遂起了秋收冬藏春生夏长的作用。秋收者,夏时地面之上所受太阳直射到极大的热,经秋气之凉降,而收入于地面之下也。冬藏者,秋时所收太阳的热,经冬气之寒沉,而藏于地下之水中也。春生者,冬时藏于地下水中的热,经春气之温升,而生发于地面之上也。夏长者,春时生发于地面之热,经夏气之热浮,而盛长于地面之上,同时地面之上,又盛满太阳直射到极大的热也。 太阳地球公转自转之间,附着地面极小的一段的大气圆运动,为一个生物所在地的造化宇宙。此地所见太阳,冬至是由南而北,夏至由北而南的,卯时是东升的,酉时是西降的。故曰南行北行,东升西降。研究有造化的宇宙,从太阳的热,射到地面后起。此宇宙乃北温带的造化宇宙。(“夏长”的“长”读涨。) 违反常规的影响 人身乃造化的大气所生,人身也是一小造化。身之左部应东方,属春气;身之胸部应南方,属夏气;身之右部应西方,属秋气;身之脐部应北方,属冬气;胸脐之间应中央,属中气。中气旋转于中央,四气升降于四维。造化之气,运动常圆,人身即得健康。运动不圆而反常,人身即多疾病。大气运动失圆而反常,大气之病也。大气病,人气亦病也。 类如: 冬令以寒藏为常。倘或冬令之后,气候忽暖。水中阳热,当藏不藏。水中阳热,在造化为中气之根,在人身为生命之本。今当藏不藏,泄出地面。外则化为邪热,内则根本空虚。人与造化同气,于是冬温等病发生,人多死亡也。鼠疫即冬温之最重者。 春令以温生为常。倘或初春之时,气候过温。水中应当上升的阳热升的太过,则阳根拔泄,人与造化同气,于是春温等病发生,人多死亡也。腥红热,即春温之最虚者。 夏令以热长为常。此时太阳盛满地面的热,以下降土中为贵。夏日雨多,则阳热下降。酷热无雨,则阳热不降。人与造化同气,如阳热不降,于是霍乱等病发生,人多死亡也。 秋令以凉收为常。倘或深秋之时,大气燥结不降,热气散而不收。人与造化同气,于是发生时行感冒热伤风也。 大气有病之时,惟中气健旺之人,自已本身运动能圆,然后不随大气之不圆以俱病也。 又如人身下部之气损伤,交春必病极虚弱的温病。左部之气损伤,交夏必病胸中干塞的病。右部之气损伤,交冬必病干嗽的病。本身之气损伤,不能随大气的运动以俱圆,故病。 人身一小造化的证据,病重之时,方能显现得出。因无病之时,是整个圆运动。病重之时,整个运动分开,然后显出证据。整个圆运动者气也,人身之气,即宇宙之大气。 人身生命死亡的因果 人身个体的生命,乃秉受造化阴阳二气和平升降所成圆运动的中气而来。是人身之有生命,因人身有造化的中气也。中气之亡,约分数项。一由天年已尽,中气终了而中气亡。一由疾病将人身的圆运动消灭而中气亡。或由疾病经医治误,将人身的圆运动损坏而中气亡。一由造化之大气先病,使人身的圆运动失圆而中气亡。一由不善摄身,由渐而甚,将本身的圆运动损坏而中气亡。人有生命,因人身有造化的中气。中气既亡,所以死也。吾人身体轻健,眠食甘美,精神活泼,便是中气充足之象征。病人将死之前,必欲大便与恶心欲吐,便是上下脱离,中气将亡之象征。无病之人,精神短少,眠食不甘,便是气不足之象征。 孔子的学说 周易 《易经·系辞下传》曰:“天地之大德曰生。”又曰:“天地氤氲,万物化醇。男女媾精,万物化生。三人行则损一人,一人行则得其友,言致一也。 天地以生育万物为德。因天地间无处无圆运动的大气的中气,即无处无有生物。氤氲者,大气中的阴阳交互,圆运动极密之意。男女媾精,亦犹是也。但阴阳运动,不可偏多,偏多则不能圆。不能一致,故不能圆。三人损一,一人得友,言阴阳偏多则不圆也。 《系辞·上传》又曰:“易有太极,是生两仪,两仪生四象。” 易乃阴阳交易。太极者,阴阳交易,相抱而成之一点,中气是也。由阴阳交易而成生物的中气,是为先天。既有中气即成生物,是为后天。上传所言,即是天地生物,经过阴阳交合成了中气之后,便成生物个体。太极是由阴阳交合圆运动而成个体的一个起点。一点之中,原已含有阴阳圆运动的整个。由一个太极的旋转运动起,一个分为两个,两个分为四个,以至分为无数个而成一生物整个个体。此太极的义意也。群细胞学的证明。 《系辞·下传》又曰:“天地设位,而易行乎其中矣。” 地面之际之上为天,地面之际之下为地,地面之际为中。太极的形状,乃阴阳交易于地面之际,相抱如环的一点圆运动。行者,运动也。易经卦象,天卦在上地卦在下,名曰否卦。地卦在上天卦在下,名曰泰卦。天本在上,而气下交于地,地本在下,而气上交于天,上下相交,遂成产生太极的圆运动。泰者,通泰,运行通泰也。若天气在上,上者竟上而不下交。地气在下,下者竟下而不上交。成了直的不运动,无有中气,无有太极,否塞不通,万物不生,造化息矣。 《易经·说卦传》曰:“帝出乎震,齐乎巽,相见乎离,致役乎坤,悦言乎兑,战乎干,劳乎坎,成言乎艮。”(劳读闹)。 左上右下,升浮降沉,东南西北,春夏秋冬。 卯午酉子,温热凉寒,生长收藏,河图同此。 圆之虚线,地面之际。图的小圈,即一个生物所在地。大圈,即是所在地的环境。 震巽者,东方之称,春气之位。离者,南方之称,夏气之位。兑干者,西方之称,秋气之位。坎者,北方之称,冬气之位。坤者,南西两方之间之称,中气之位。艮者,北东两方之间之称,中气之位。震巽离坤兑干坎艮,乃易经八卦名辞。卦者,大气圆运动的现象之称。此图为八卦图。此东南西北,即一个生物所在地的东南西北。八卦图即宇宙图。图的虚线,在造化为地面之际,在人身为脐上胸下之间。 “帝出乎震”者,言上年夏时太阳射到地面的阳热,经秋气之降,收于地面之下,经冬气之沉,藏于地下之水中。到了今年春初之时,此阳热由水中上升,出于东方也。阳热为造成生物生命元素之原始,故称曰“帝”。 “齐乎巽”者,震居东方地面之下,巽居东方地面之上。震为春初,巽为春末。春末之时,地下水中所藏的阳热,齐升于地面,地面上的生物生发都齐也。 “相见乎离”者,离居南方正夏之时,此时地面下所藏旧年的阳热,升浮地面上来,与今年直射地面尚未降入地面以下的阳热,相会见也。 “致役乎坤”者,役者事也,圆运动之事也。言今年升浮的旧年收藏于地下之热,与今年直射地面之热,不可浮而不降。坤为圆运动升极而降之方。离位正浮的阳热,到夏秋之间的坤方而初降也。 “悦言乎兑”者,阳热升而不降,则亢而悔。升而能降,则和而悦。此时地面的阳热,得地面上天空金气之收,而降入地下,以为来春万物生发之本。阳热秋降,万物得根而皆悦也。(金气详下文气象学证明)。 “战乎干”者,兑居西方地面之上,干居西方地面之下。地面之下,乃为阴位。秋冬之交,阳热降入阴中,非常充足,阴阳乍合,必战动而后自然也。 “劳乎坎”者,阳热由地面之上降入地面下之水中,宜封藏不可外泄,当慰劳之,使安静不可泄动也。 “成言乎艮”者,坤为升极宜降之位,阳热至坤如不能降,不能行圆运动之事而直上矣。阳热至艮如不能升,不能成圆运动之功而直下矣。艮坤为升降之枢机,乃圆运动之中气。如无中气,直下不升,直上不降,造化息矣。成言乎艮,言—年的圆运动,成功于艮方也。 “帝出乎震”之时,大寒立春节前后也。此时大气降极而升,由静而动,地下水中所藏上年秋季所收降的阳热,升动出土。造化个体,根气摇泄,人身下部的阳热,亦升动摇泄。身体不强中气不足之人,尤其是年老之人,与常病之人,此时必感觉精神不振,食减不安。小儿如于此时发生麻疹,必多呕吐凶证。下部阳泄,中气失根故也。如麻疹发生于小寒前后多死,阳根拔散故也。冬至后有小虫飞动,或起热风,或闻雷声,即是阳根拔散之事实也。 “齐乎巽”之时,谷雨立夏节前后也。此时地面下所藏的阳热,升出地面者多,人身下部的阳热,亦升出中气以上者多也。 “相见乎离”之时,夏至节前后也。此时造化个体的阳热,盛于地面之上,虚于地面之下。人身个体的阳热,亦盛于中气之上,而虚于中气之下也。夏至前后,所以下寒之病特多也。 “致役乎坤”之时,夏秋之间之时也。此时造化由升而浮的阳热,又须由浮而降。由浮而降,中气之能。人身如中气不足,上部阳热降不下去,便成病也。 “悦言乎兑”之时,立秋处暑前后也。此时造化个体,由地下水中升浮于地面之上的阳热,与今年夏季直射地面的阳热,都向地面下降。造化圆运动的个体,中下如植物个体的根本,中上如植物个体的花叶。在个体之上的阳气下降,乃生根本;在个体之下的阳气上升,乃生花叶。在上的阳气,即是在下的阳气,在下的阳气,即是正上的阳气。今秋“悦言乎兑”的阳,即是来春“帝出乎震”的帝。此时地面之上,阳热已多,不能下降以交阴,则澎渤而作吼;能下降以交阴,则收敛而生悦。人身此时阳气下降,精神强足,迥异寻常,而死人最多的时令病,处暑后即消灭也。处者归也,入也。言地面上的暑热,归入于地面之下也。所以人身立秋之后,内必生热。如此时阳热不足,下降不多,冬至之时水中阳少,便成大病。 “战乎干”之时,寒露霜降节前后也。阳气出外则下虚,阳气入内则下实。兑居地面之上,上即外也。干居地面之下,下即内也。此时阳气入内者多,造化个体,中下阳实,人身个体亦中下阳实。造化个体与人身个体,中下为本,故人当秋冬之交,则特别壮健也。兑干之时,宇宙与人身中气之上的阳气,收降于中气之下。中下的阳气既实,秋气又收敛之。收降不遂,则燥结于中土之际。于是江南的黑热病,西南的疟疾,即盛行也。 “劳乎坎”之时,冬至节之时也。此时阳气入地,封藏不泄,为来年岁气圆运动之本。惟水有封藏之能。故阳气入地,必须入于地下的水中,然后能封藏不泄。人身此时如纵欲泻阳,来年交春,阳热出震,必根气虚乏。倘感时疾,必易致死。小儿冬春之交,发热出疹,服升散药寒凉药破气药必死,即是阳根不藏又遭药力升散之故。此时如特别寒冷,阳气封藏,人身必健美也。 “成言乎艮”之时,冬春之间之时也。离居南方升极之位,坎居北方降极之位。圆运动个体,升极必降,故阳降于坤位。降极必升,故阳升于艮方。艮坤为升降的中气。人身此时中气不足,阳气升不上来,必成危险大病也。 以上节气,须将八卦图的上下左右,按着自己的身体揣想,方有着落。 吾人欲求明了生物生命的字宙造化,可将图的中心小圈,作为我的个体所在地。由我的个体所在地的地面,仰观俯察此地的环境。设想此地未曾有太阳的热射到地面以前,是怎样的。是阴冷的。再设想太阳的热射到地面以后,由兑而干而坎艮震巽离坤而兑,用下文植物学来实地证明,便能将这生物生命的字宙造化整个的所以然明了。俯察者,俯察地面之下也。近世科学家,研究关于生命的宇宙,乃向太阳系的行星上,多少万里,多少万年去找寻,结果是徒劳无获。 既将图之中心作为我的个体所在地,再由我的个体所在地的环境,仰观俯察以求明了大气的升浮降沉,又须在我们的个体内,寻找大气升浮降沉的关系。如此则我身个体的圆运动,与造化个体的圆运动,是二而实一的研究,便能感觉有实在的事实发现矣。地面之下,最要紧。 《易经·系辞下传》又曰:“仰则观象于天,俯则观法于地。近取诸身,远取诸物。” 造化宇宙之构成,全是太阳射到地面的阳热,压入地面之下的水中,再由水中澎出地面,又由地面压入水中。循环不已成立的。而将阳热压入地下,乃金气之力。将压下的阳热封藏不泄,乃水气之力。观象于天,注意天空的金气也。观法于地,注意地下的水气也。俯仰之间,有升降交会的中气也。近取诸身,吾身一小宇宙也。远取诸物,物身亦一小宇宙也。 《易经·系辞上传》又曰:“天垂象见吉凶,圣人效之。河出图,洛出书,圣人则之。” 河图,伏羲时代,黄河中所发现之图。则者,取为法则也。今在山西荣河县境。 此亦关于生物生命之宇宙图。即是一个生物个体图。即是一个细胞图。 点的白色,是代表大气的阳性。点的黑色,是代表大气的阴性。下方一点,代表大气之下沉。上方两点,代表大气之上浮。左方三点,代表大气之上升。右方四点,代表大气之下降。中央五点,代表沉浮升降的中气。 中央五点,加五点为十点,代表中气为阴阳化合的圆运动个体的枢轴。下方一点加五点为六点,代表沉气之中有中气。沉气之中有中气,则下沉仍然上浮,以成其为圆运动。上方二点加五点为七点,代表浮气之中有中气。浮气之中有中气,则上浮仍然下沉,以成其为圆运动。左方三点加五点为八点,代表升气之中有中气。升气之中有中气,则左升仍然右降,以成其为圆运动。右方四点加五点为九点,代表降气之中有中气,降气之中有中气,则右降仍然左升,以成其为圆运动。 白点加入黑点代表阳中有阴。黑点加入白点代表阴中有阳。言阳性为直上之性,阴性为直下之性,直上直下不能成圆运动,必阴阳化合,然后不直上不直下而成圆运动。然必上下左右皆含有中气,然后能成整个圆运动也。 造化圆运动个体之构成。先有沉,后有浮。沉贵能升,浮贵能降,沉浮有先后之分,升降无先后之别。 八卦图表示造化之成,只是太阳的热,经秋降入地面之下的水中,又经春由水中升出地面上来,又经秋由地面降入水中,升极而降,降极而升,升降不已,所以成为圆运动。 河图表示宇宙造化,中气居沉浮升降之中。中气之成,在沉浮升降之后。而中气之用,又皆寓于沉浮升降之间。升者,所以使沉的不可再沉。降者,所以使浮的不可再浮。中气者,升降之枢轴也。 浮沉为阴阳之本体,升降为造化之妙用。沉者再沉则直下,浮者再浮则直上,直上直下,则阴阳之本体发现,圆运动消灭而造化息矣。造化息,中气亡也。 一二三四五,代表大气内所有五种物质,组织圆运动个体之次序。六七八九十,代表大气内五种物质能力,整个圆运动之成功也。 太阳射到地面的热,经秋降入地下,经冬藏于地下之水中,与水化合之后,经春再由水中升出地面。升出地面,草木发生,故春气属木。将阳热降入地下的降力,是地面上天空的金气。金气自秋始显,故秋气属金。冬气下沉,最沉者水。阳热归水,故冬气属水。太阳射地的热,夏时为多,故夏气属火。土壤在地面之际,居升浮降沉之中,故中气属土。故称大气内的金水木火土五种物质为五行。 五行者,一个圆运动中五种物质的气,发生五部份能力之运行也。河图个体,下一代水数,上二代火数,左三代木数,右四代金数,中五代土数。分言之则曰五行,合言之则曰一个大气的圆运动而已。八卦图的五行,坎水离火震巽木兑干金坤艮土也。 五行物质,各有能力。火气有煊通能力,夏月造化,热涨奋兴。夏月入身,汗出色华。水气有封藏能力,冬月造化,水冰地结。冬月入身,气固骨坚。木气有疏泄能力,春月造化冻解草生。春月入身,筋脉舒达。金气有收敛能力,秋月造化,天凉热降。秋月入身,毛孔闭合。人与造化同一气也。大气的五行运动不圆,则时令传染病发生。人身的五行运动不圆,则个体之病发生。如疏泄作用大过,则发热汗出。收敛作用太过,则恶寒无汗之类是也。人身疾病,无不由大气的物质能力所发生。中医的学理,无不有大自然的科学的原则。惟自来医家,不能尽人皆知,偶有知者,亦无彻底的办法耳。能力亦称作用。 河图与八卦图,代表造化个体物质能力的圆运动,亦即代表人身个体物质能力的圆运动,亦即代表一个细胞小体物质能力的圆运动。圆的虚线,在造化为地面之际,在人身为胸下脐上之间。 生物个体,最初的一个细胞,无不具有河图圆运动的大气的物质能力。又经大气圆运动的积累而后成其个体。故生物全体细胞,仍是最初的一个细胞。一个宇宙个体,一个人的个体,皆可作一个细胞观,皆可作一个河图观。 能力物质,分不开的。人的喜怒悲恐,思想行为,早已具备于最初的一个细胞之中,而来自造化宇宙圆运动的大气也。详原理下篇。 八卦图的圆运动,一年一整个,一日一整个。河图的圆运动,一年一整个,一日一整个,一时一刻一分一秒以至无可分析,无不是一整个。吾人的个体,则具有八卦图与河图的圆运动,而成为本身个体的圆运动。八卦图的宇宙,河图宇宙的先天也。 八卦图为阳运阴中,阴包阳外的圆运动。河图为阴阳平均的圆运动,然河图白点的阳数二十五,黑点的阴数三十。是河图仍阴多于阳。故人身的阳气,为圆运动之始。人身的阴气,又为包藏阳气使阳气运动能圆之资也。如人身阳气损伤,则阴寒凝冱,不能运动而人死。人身阴气损伤,则阳气无所包藏,阳热飞越,运动解体而人死。 研究八卦图的宇宙,由兑金起。兑金于空间为西方,于时间属立秋处暑节。此时秋金收敛,将地面所有太阳射到的暑热降入地面之下而成阳盛之干卦。此阳入于冬至坎水之中,经过小寒由艮卦上升,交春而成震巽之木。再升而成夏至离卦之火。此火经坤土之降,又同本年太阳射地的暑热,由兑而收入于地下。是为一年。秋降为春升之本,人身阳气的运行亦复如是。所以人身右部不降之病,较左部不升之病多。而左部不升之病,由于右部不降者亦不少也。 研究河图的宇宙,由中气起。中气左旋则木火左升,中气右转则金水右降。转者由上而下,旋者由下而上。中气如轴,四维如轮。木火左升,必右降以交金水。金水右降,必左升以交木火。以成其圆运动。圆运动者,整个不能分拆,以成其为整个中气运动是也。 《易经·系辞下传》又曰:“易简而天下之理得矣,天下之理得,而成位乎其中矣。” 易简,圆运动极容易极简便也。理,即是圆运动之理。言不仅生物个体生成于圆运动之中,凡天下一切人事,只要合于大气的圆运动,合于天地生物的中气,无不得到成功之位的。极好的政治,极好的家庭,极好的社会,皆有极简易的圆运动之理。政府一举一动,无不得自人民,人民一事一物,无不信任政府。父慈其子,子孝其父。夫妇相和,朋友相信。人人都在圆运动之中,中气弥漫,而与天地合德,斯成盛隆之世。反之,则政府欺压人民,人民疑罹政府。父不慈其子,子不孝其父。夫妇相背,朋友相伪。遂成了无中气的直不运动。否塞不通,世道坏矣。天下之理,相对的两个,成为圆的一个,则治;圆的一个,成为绝对的两个,则乱。河图的五行,火气煊通于上,水气封藏于下,木气疏泻于左,金气收敛于右,各走极端,成了直不运动,造化遂息。而有中央的中气,运化于中,中气如轴,四维如轮,轴运轮行,轮运轴灵,使四方各走极端的相反作用,成为一个共同相成的作用。河图的表示,中央与四维共同维系一整个圆运动的表示也。河图中央五数之中,皆有四维的一二三四。四维一二三四之中,皆有中央的五数。此中国文化,所以起源于关于生物生命之宇宙的大气圆运动,而以河图为则,医学尤其切要者。人的个体,是圆运动的大气生的故也。 佛家谓人生个体是地水火风合成的,此乃言其大概。医学原则,乃是河图。因宇宙大气,一年的运动,金气的关系太大,无金气之收敛降压,阳热不能降于水中。不惟木气无从产出,一年的温热凉寒的圆运动,亦不可能成功,惟一二三四五的三字,尚有疑义。三字代单数的阳性则可,因先有金气,然后能产生木气也。(详原理上篇里六气中。) 河图为宇宙造化个体的代表,乃周易之起源,河图之数,五十居中,以运四维。孔子晚年学易,尝曰:假我数年,五十以学易,可以无大过矣。言守中以学易,可以无太偏之过也。盖河图四维的一二三四,合而成中宫之五。而中宫五数之中,即是四维之一二三四,故守中以运四维,不致偏于一方而成太过也。 周秦诸子的学说 庄子抱朴子刘子老子荀子 庄子曰:“人之生,气之聚也。聚则为生,散则为死。” 抱朴子曰:“人在气中,气在人中。” 刘子曰:“人受天地之中以生。” 老子曰:“天地之间,其犹橐龠乎。” 又曰:“道生一,一生二,二生三,三生万物。” 荀子曰:“六淫之气,皆出于地,于天无关。” 又曰:“霜降娶女,冰泮节房”云云。 气之聚,大气聚在人身也。气在人中,大气在人身之中。人在气中,人在六气之中有也。人受天地之中,受天地之中气也。橐龠,风箱也。风箱之用,大气出入不已。天地之间,春夏则阳气出于地上,秋冬则阳气入于地下。入而复出,出而复入,出入不已,因成造化也。老子之道,周流不息,无始无终,一个圆圈。一个圆圈升降起来,则生中气。一指圆圈言,二指升降言,三指中气言。天空一无所有,太阳的热,射到地面,乃生中气也。霜降宇宙阳气入内,人身下部气实,故可交合。冰泮宇宙阳气出外,人身下部气虚,故节少交合。所以孔子有云:未知生焉知死。又云:致中合万物育焉。无非本大气之大自然。故曰人身一小宇宙也。 内经的学说 四气调神论 所以中医《内经》有曰:“春三月此为发陈……,逆之则奉长着少,夏为寒变。夏三月此为蕃秀……,逆之则奉收者少。秋三月则为容平……,逆之则奉藏着少,冬至病重。冬三月此为闭藏……,逆之则奉生者少。” 又曰:“天气清净光明者也,藏德不上,故不下也。云雾不精,故上应白露不下。交通不表,万物命故不施。不施则名木多死。”云云。 发陈者,去年秋收冬藏陈旧的阳气,今年春时由地下的水中而发生于地面,万物发生也。逆了春气,便少了夏气之根,故夏病寒也。蕃秀者,发生于地面的阳热,夏时盛长于地面之上,万物蕃盛而秀实也。逆了夏气,便少了秋气之根也。容平者,夏时地面上阳热多,地面下阳热少。秋时大气,压力增加,将地面上极多的阳热,收容于地面之下,地面上下阳热平匀均也。逆了秋气,则冬气无根,冬气阳少,故病重也。闭藏者,此收容于地下之阳热,愈收愈深。入冬以后,此阳热即藏于地下之水中。闭固不泄,以为来年春夏生长之根也。逆了冬气,则春气无根也。但是水之能藏阳热,全赖冬令寒冷。若冬时不寒,封藏无力,水中所藏的阳热,散漫消亡。则地面之下,无藏德上升于天。天空之间,即无雨露下降于地。天气本来清净光明,无雨露无云雾。雨露云雾皆地下水中所藏的阳热上升成的。上升下降的交通停息,成了无中气的表现。中气乃万物的生命,今造化无中气以施于万物。极有名之大木,必多枯死,而况人乎。读《内经》需择其事实上有理由者读之,《四气调神论》之类是也。内经非一人手笔,所以有合理处,有不合理处。 《内经》又曰:“夫虚者气出也,夫实者气入也。圣人春夏养阳,秋冬养阴。” 春夏之时,地下水中所藏的阳气,升出地面之上,地面之下阳气减少。造化个体与人身个体皆以中下为本。今中下阳气外出,故曰虚也。秋冬之时,地面之上所盛满的阳热,降入于地面之下的水中。阳气入于水中,中下阳足,故曰实也。圣人知春夏阳虚于下,故一切起居饮食,皆注意保养中下的阳气。此时不知保养中下阳气,必不免外热内寒,上热下寒诸危险病也。圣人知秋冬阳实于下,阳气是往上浮的,虽实于下,仍易浮动上来。必须阴气充足,方能将阳降而藏于水气之中。故一切起居饮食,皆注意保养中上的阴气。此时不注意保养中上的阴气,阴气不足,封藏不住在下的阳气。来年春夏,根本亏伤,必病极危险的温病也。故春夏以寒药治病,伤损下部的阳气,秋冬以热药治病,扰动下部的阳气,多坏。 宇宙大气圆运动的造化个体的力量,地面上得一半,地面下得一半。而根本则在地面下之一半。人之雪兆丰年,不知冬令雪大,次年丰收,乃因雪能封藏地面下的阳气。冬令雪大,地下阳足,岂止次年禾稼结实特多,人身亦加康健也。人知冬令鸣雷,次年不利。不知冬令鸣雷,乃地下封藏的阳气,往外消失。次年由地下生出地上的大气,成了无根的病气。岂知五谷缺收,民病犹不易治。因去年是今年的先天,今年是明年的先天也。 南方的井水,冬至后一日,比冬至前一日,温度减少。冬至阳生,阳生则升,故井水冬至后一日温度,较冬至前一日减少。北方的井水,冬至前一日比较冬至后一日,以致大寒之前,温度并无差别。雪大冰厚,地下水中,封藏气足,阳热不外泄也。所以人在北方居住,则身体健康。移住南方,则觉疲乏。大气中的阳,足与不足之分也。前人谓五月间井内须防有毒,五月不可淘井。因五月间,地面下阳气少,井内阴盛之故。 交秋之后,居住北方,住到春季,始往南方。一到南方,便觉呼吸清快,身体舒适。交秋之后,居住南方,住到春季,始往北方。一到北方,便觉身体疲乏,精神摇动。南方大气秋冬收藏之力量小,北方大气秋冬收藏之力量大。收藏大疏泄亦大,收藏小疏泄亦小。收藏者入也,疏泄者出也。入多出少故健美,入少出多故疲乏也。惟中气充足,身强年壮之人,本身的圆运动健全,不随大气以俱偏者,乃无如是之感觉。若中气不足,与年老之人,无不有如此感觉者。大气有南北之差,所以医药有南北之别也。所以上文研究造化宇宙的个体,重在此生物个体所在地整个的春夏秋冬。不可将南方的春夏,与北方的秋冬作一整个看。亦不可将北方的春夏,与南方的秋冬作一整个看。 现代科学的证明 法医学的证明 法医学检验婴儿尸体,以通大气者,为已有生命。未通大气者,为无生命。未通大气者,肺脏肉质,未成海绵体,是紧小的。云云。 婴儿身体,当未通大气,肺脏肉质,未成海绵体之前。呼吸器官不起呼吸作用。循环器官,不起循环作用。消化器官,不起消化作用。排泄器官,不起排泄作用。通入大气之后,呼吸器官先起作用。其他器官,乃随之而起作用。婴儿生命,于是完成。 婴儿产生之后,必经呱呱一声。此一声,即大气由鼻孔压入肺脏,肺脏肉质扩张成海绵体之时。大气压入肺脏,通达全身,与本身中气感召,中气遂旋转起来。中气右转,大气吸入。中气左旋,大气呼出,中气旋转不已,大气即呼吸不已。直至大年尽时,中气旋转终了,呼出不吸,然后人死。此大气即生命之证据也。人的生命,始于一吸,终于一呼。呼而不吸,所谓断气。 人的生命即是大气,所以一息离了大气则死。凡久病之人与带病年老之人,每当节气交替,或忽晴忽雨,大气变动较烈之时,身体必有不适的感觉。或病加重,或且就死啦。人死之时,俗谓断气者,便是断了大气也。大气变动较烈者,圆运动郁而后通也。人的个体,是圆运动的大气生成的,长养的。大气运动失常,呼吸之,影响其生活之常,所以人体不安也。美国妇女于大气变动,便觉不适,谓为天气病。 疾病有四时之别。古中医的治法,有四时之异。因人的气,与造化的大气,原是一气。四时的大气,有升浮降沉之不同,故人身的病,有四时之不同也。学佛法静坐呼吸,可能却病强身。因人的呼吸,出多入少。静坐呼吸,出少入多。大气出少入多,大气存积身内者多,身内的圆运动,加密加速,故能却病强身,且增加智慧。 中医于手腕动脉,诊治全身。此动脉为肺脉穴道,名曰太渊。谓太渊为脉之大会。于肺脉穴道诊知全身各内脏的脉,即是呼吸器官先起作用,各器官乃随肺的呼吸而起作用之故,故中医又曰:肺朝百脉也。此人身是大气的科学证明,与中医诊腕上动脉能知全身疾病的科学证明也。 植物学的证明 植物学谓一株树的个体,有导管,有筛管,有树瘤。导管由根须输送水分,上至枝叶。筛管由枝叶输送养分,下至根须。树瘤在根干之交,环扭如瘤。导管筛管的升降,由树瘤出发,水分养分的升降,由树瘤分布。当此株的种子,种在土内,已经发芽尚未出土之时,发根的芽,并非一直向下生的,发干的芽,并非一直向上生的,乃相抱旋转,有如环形。云云。 地面之际,为造化的中心。大气的升降,在此交汇。树株种子,秉升降交会的大气以发芽。大气旋转升降,将此种子,搓挪而成此旋转相抱之环形。即圆运动的造化的中气现象。即造化工作之结果也。根干之间的树瘤,即此环形已老之状态,导管输送水分上升,筛管输送养分下降。水分水也,养分火也。水能上升,火能下降,非造化圆运动的中气的力量,其谁能之? 人生乃一温润之体。水气升入火气之中则润,火气降入水气之中则温。然非中气旋转于中,水火不能升降于上下也。所谓中气如轴,四维如轮。观于植物个体的运动,可悟人身个体的运动,可悟造化个体的运动。 造化一年的大气,本升浮降沉的自然,成生长收藏的宏功。最完备者莫如人身,最显见者莫如植物。植物经秋而叶落者,阳气之收敛而下降也。经冬而根向下穿插者,阳气之封藏而下沉也。经春而发芽者,阳气之疏泄而上升也。经夏而茂盛者,阳气煊通而上浮也。一个圆运动的造化个体,地面上得一半,地面下得一半,观植物个体升降的现象可无疑矣。一个生物所在地,即一个造化的单位也。 植物学又谓太阳的光热,是植物的绿叶素云云。 此绿叶素有先天的后天的之别。秋后大气收降,将太阳射到地面的热,收而降于地下,经冬气之封藏,又将降下的热藏于水中。交春阳气上升,草发木芽而呈绿色。此绿色即上年夏秋之间太阳的热也。此易经八卦,悦言乎兑劳乎坎帝出乎震的事实,此先天的关系也。太阳照到植物的热,后天的关系也。 以人事言,春季为一年之始。以造化言,秋季为一年之始。秋季如不将地面所受太阳的热,收而降于地面之下,春季草木,便无发生绿色之资也。 造化圆运动的个体,地面上有一半,地面下有一半。地面上为阳,地面下为阴。阳者万物资始,将成造化之先,地面上的一半,为地面下的一半之本。阴者万物资生,既成造化之后,地面下一半,又为地面上一半之本。而且从此上下互为其本。成造化者,由升降而成中气也。 吾人于交秋之后,身体结实,精神充足。于交春之后,身体疲软,精神困乏。秋后地面上的阳气,降入地面之下。人身上部的阳气,降入中气以下。秋后地面下的阳气,升出地面之上。人身下部的阳气,升出中气以上。造化个体,秋后中下阳实。春后中下阳虚。阳气入土则实,阳气出土则虚。中下为造化之本,人身个体亦复如是。 春月小儿出疹子,医家用寒性之药为治者多死。寒药伤害阳气,中下阳虚,又加伤害,故死。此宇宙造化个体,地面上一半地面下一半,是整个圆运动的科学证明也。 化学的证明 化学化验大气,大气中有氢气,炭气,有氧气,有氮气。氢气之性,往上浮的。炭气之性,往下沉的。氧气之性,往上升的。氮气之性,往下降的。氢气自己燃烧。氧气在水中燃烧。惟草木中最多。氮气富有矿素。炭气乃大气压力压沉地下所成云云。 氢气性往上浮,能自己燃烧,火气也。氧气性往上升,在水中燃烧,惟草木中最多,木气也。木气者,水中之火也。氮气性往下降,富有矿素,金气也。炭气性往下沉,最沉者水,最沉者炭也。河图代表造化生物生命的宇宙大气整个的圆运动。大气之中藏有五行,化学化验大气藏有氧氢氮炭,可以思矣。 生物乃大气所生,乃大气整个圆运动时所生也。化学化验大气,乃化验不整个不运动的大气也。河图者,示人以整个圆运动的大气,又示人以分析不运动的大气。示人以分析不运动的大气,正示人以愈能明了整个圆运动的大气。此宇宙大气中有五行的科学证明也。 生物学的证明 生物学化验动物尸体,以寻找生物的生命。见死体之内,尽是氧氢氮炭等毒质。生物个体原质甚多,惟此四种占最多数。兽脏粉内尤为显着。生命乃在毒质之中,实为奇事云云。 毒质之中绝无生命,浅而易知,显而易见之事。化验一切生物死体,尽是氧氢氮炭等毒质。生物个体,何以会有氧氢氮炭。氧氢氮炭,何以会成毒质,本是极难知道之事。知道大气的圆运动。则知道也。 大气之中,本来原有氧氢氮炭。若是毒质,人人呼吸大气,岂不人人都不能生活乎。不知大气中的氧氢氮炭,本是升浮降沉圆运动而中和的。中和者,氧氢氮炭分析不开,彼此融合,彼此互化,如河图的中气是也。五行的中气,是生物的生命。氧氢氮炭的中和,即使生物的生命。大气为生物的父母,生物个体的质素,为大气赋予的。赋予时是圆运动的,化验时是不圆运动的。圆运动时是中和的,不运动时是无中和的。无中和,则四气分析,分析则成毒质。 生物个体,本来是毒质所成的。不见为毒质,只见为生命者,圆运动而已。氧氢氮炭等毒质,兽脏粉内犹为显着。兽的内脏内,有氧氢氮炭,人的内脏内当然亦有氧氢氮炭。人身内脏内即有氧氢氮炭,人身内脏内当然有五行,可以思矣。 大气中有升浮降沉中五种物质。西医取氧氢氮炭中和,中医取木火金水中气,中医所取的五行,以物质发生的作用为主。一切生理病理医理,无处不是五行作用的关系。顾名思义,则氧氢氮炭的作用,不如木火金水的作用周备。故用氧氢氮炭中和来谈中医,谈得合处未免太少了。用氧氢氮炭中和来证明中医的五行,则可矣。此人身有五行的科学证明也。(人身的五行详原理上篇古方等篇。) 生理剖解学的证明 生理剖解学,谓人身各内脏的神经节,皆通胃中云云。 造化的中气在地面上下之际,细胞的中气在核,人身的中气在胸脐之间,胸脐之间,胃也。 圆运动学,是中气万能的。大气呼吸枢机在胃。肺为呼吸的官能,中气为呼吸的主使。饮食的消化在胃。饮食化血,呼吸化气,分布各脏,已达全身的动力亦再胃。胃者,中气之位也。吾人胃脏健强,各脏皆强。胃脏如坏,各脏皆败。治各脏之病的药,皆由胃脏输运已达各脏。非各脏的神经结皆通胃中,如何能由胃已达各脏乎。此中气所以为万能也。 生理剖解学谓各内脏的神经结皆通胃中,是胃脏之中原有各内脏的原素矣。河图一二三四之中,皆有五数,实由于五数之中原有一二三四也。 科学家谓成人的血液,一小时行六百八十七英里。运行之速,莫如圆运动。圆运动必有中力。中医学中气如轴,四维如轮。非各内脏的神经结皆通胃中,运动哪能迅速如此。此中医学中气如轴,四维如轮的科学证明也。 细胞学的证明 细胞学谓一个细胞,有膜,有螺旋网状,有核。一个分裂为二,二分为四,以至分为无数细胞。无数细胞,集合而成人的个体。无数个细胞的物质能力,与运动的规则,与最初一个细胞无异,将一个细胞,切成两半。一半有核,一半无核。无核的一半,立刻死灭,有核的一半,经核的运动,仍能回复成一整个细胞。又云细胞是氧氢氮炭所成云云。 阴阳二气,交合运动则成细胞。圆运动的古中医学,视人身个体只是一个细胞耳。细胞膜者,个体外维也。螺旋网状者,各脏腑经络的升降也。细胞核者,中气也。 将一个细胞切为两半,无核的一半,立刻死灭者,无中气也。有核的一半,仍能回复成一整个的细胞者,中气运动,能生四维也。一个细胞分裂为二者,中气运动,细胞增生也。无数细胞,集合而成人的个体者,中气分布也。无数细胞的物质能力与运动的规则,仍与最初的一个细胞无异者,人身是一个河图,无数个细胞,仍是一个河图也。一个造化的单位,只是一个河图,只是一个细胞耳。 氧氢氮炭是升浮降沉圆运动大气内的物质。细胞是氧氢氮炭成的,可知细胞是升浮降沉圆运动的大气成的。科学家能得见细胞中氧氢氮炭,不能得见细胞中氧氢氮炭的中和。氧氢氮炭的中和,细胞的生命也。科学无法得见细胞的生命,只因科学有法得见细胞的氧氢氮炭故耳。此中气运动则生四维的科学证明也。 营养学的证明 营养学谓,用分析过的食物各成份,由人工混合以行动物实验。其结果和天然食物大不相同。用分析过纯碎的牛乳蛋白质豚脂糖类无机盐类,照牛乳的成分配合以为饲料。将肢体重量和发育状态相等的数头白鼠,分为甲乙两组。于上列饲料之外,并加二毫的鲜牛乳于甲组,乙组不加,比较各组发育状态。结果乙组体重日减,逐渐衰弱。甲组发育健全,体重日增。十八日之后,加同量的鲜牛乳于乙组,甲组不加。其结果适相反。甲组渐衰,乙组迅速的回复其体重。这天然食物内,必有一种营养上不可缺的活力素云云。 生物秉宇宙圆运动的大气而生,大气是天然的圆运动,生物亦是天然的圆运动。天然的圆运动,所谓活力素是也。天然的圆,一经分析,便成不圆。既成不圆,与生活力量的元素相反,故有上述结果。生物生命是整个的圆,故化学分析,独不可用于生物生命上。所以古中医的学理方法,总是一整个的圆运动。此整个圆运动乃有生命的科学证明也。 气象学的证明 气象学谓包围地面的天空,皆是极厚的星气。此星气压入地面之下,则成矿质,矿气上升,又成星气云云。 矿为金属。星气能成矿质,是星气即金气也。满地面皆此星气的金气所降压,是极冷极阴极缩的,为何能成有生物生命的宇宙。被金气降压的地面,有了太阳的光热。此光热射到地面,是往上澎胀的。尽他的澎胀力量,将星球下降的压力散开。散开的范围内,就是一个生物生命的宇宙。散开的力量,最小是冬至前后,最大是夏至前后。此力量的大小,循环增减。大气中的澎力于压力,亦循环增减。澎压循环,因成岁气。澎是由地面之下澎出地面上来,澎力增则大气升浮。压是由地面上压入地面下去,压力增则大气下沉。升浮则热,降沉则寒。地面上见为寒,地面下已热矣。地面上见为热,地面下已寒矣。矿坑底的矿工,夏日着冬衣,冬日着夏衣。地面之下,夏寒冬热之故。 化学家于秋后化验二十吨海水,内含三便士金质。于秋前化验二十吨海水,不及三便士金质云云。此大气中的金气旺于秋之据。秋后大气压力较大,金气降入海水者较多也。 游泳家谓水中温度,秋后比秋前高。此秋金下压的事实也。 气象学又谓由地面往上若千尺为大气的对流层,对流层以上,为大气的同温层。又谓地面以下若千尺内,为不定温层。若千尺外,为有定温层云云。对流层,大气圆运动个体的上方也。不定温层,大气圆运动个体的下方也。地面之际,为大气圆运动的中心。所以植物种子所发的芽,是旋转相抱的环形也。 说者谓树株个体,在地面上者较长,在地面下者较短。认为地面之际非圆运动的中心。不知地面上是虚空的,地面下是实体的。气往地面上行易,气往地面下行难。地面上下的大气运动,容量是上多下少,力量则上下平均。如不平均,种子发芽,如何能有旋转的环形乎。 大气距地面远则稀薄,距地面近则浓厚。造化生物生命的宇宙,当在大气浓厚之处,中气多则浓厚。对流层以下无定温层以上近地面之处,则中气多。造化个体皆中气的圆运动所分布,中气的中心,则在地面上下之际也。 航空探险家谓同温层,一月与七月比较,七月距地面最远,一月距地面最近。大气的压力加多则近,减少则远也。整个远近中间,可以悟《易经》宇宙大气造化圆运动个体的范围焉!此宇宙大气中金气的的科学证明,与宇宙大气圆运动个体的上下范围的科学证明也。 土壤学的证明 土壤学谓试取地面上一克重的土壤分析化验。此些许土壤中,竟含有三十六种生物的元素。这些许土壤,不惟此处与彼处不同,即同一地的土壤,所取之时不同,所取得的土壤亦不同云云。一克约重二分六厘。 其不同者,大气圆运动的时间不同,与圆运动的力量不同,所成的中气亦不同也。些许土壤而有如许之多的生物元素者,土壤为大气升降交会的中气之所在。中气之所在,乃生命之所出也。 常见种旱地麦的两家人。一家三日锄土一次,一家总共只锄土一次。到了收获的时候,三日一锄的比只锄一次的多收麦七八倍。因三日一锄的,土质轻松,地面上的热力容易降下去,地面下的水分容易升上来。地面之际,乃大气升降制造中气之处。升降密则中气旺,中气得的多,故生命力多,所以收获多。只锄一次的,土质缪固,大气的升降不能迅速,所造成的中气减少,所有收获减少也。如将三日一锄的土壤,用化学化验,或不止有三十六种生物的元素,亦未可知。造化生命的中气,时时不同,所以人的清浊寿夭,人的灵愚贤蠢,亦各不同也。 吾人居住楼房,不如居住平地健康,居住水门丁建筑的市场,不如居住野地健康。一离大气圆运动中气的中心近,一离大气圆运动中气的中心远也。一则中气少,一则中气多也。人身触电,速用黄土调水敷身,可望救活。任何毒物,埋于土中,其毒自消。造化之中和,在土壤之际也。此宇宙大气的中气在地面之际的土中的科学证明也。 无线电学的证明 无线电学谓无线电收音机之发音,乃大气中的电波,由天线地线通入机中,发生感应作用。由感应振动,发生音波。但必须天线地线通入机内之线,作多数线圈之后,方能发生感应作用。如无线圈,谨系直线,便不能发生感应作用。海洋面与低原地面,诱电率极大,平原次之,大建筑物多的城市又次之,山岩诱电率极少云云。 电气是充满于造化生物生命的宇宙个体之间的。此宇宙个体,地面上得一半,地面下得一半。两半之间,中气所在,中气乃阴电阳电交合的媒能。宇宙的圆运动,为制造中气的工作。天线地线通入收音机之线,作多数圆圈,天线地线便是一个制造中气的大圆运动。一个线的圆圈,又是一个制造中气的圆运动。圆运动的个体多,增加的中气多,即是增加的媒能多。所以感应而发音也。 电气升降,通过水质较通过土质迅速。水面之际,为电气升降交会之处,中气较地面之际特多,故诱电率极大。低原地水质较平原地多,中气亦较平原地多,故诱电率亦较大。平原地水气较少,故诱电率亦较少。如在蒙古沙漠极乏水质之地、诱电率必较更少。人行沙漠,呼吸短促,大气的中气缺乏故也。凡大建筑物多之地,地面用水门丁坚筑之,大气不易升降,中气已少。砖壁相接,又将大气中原有的圆运动,阻碍而消灭之,中气更少,所以诱电率更少。山岩的岩石,既无土质,又无水质,中气少所以诱电率亦少。所以在建筑物多的市场居住的人,身体不壮,寿命不长。偶游郊野,便觉大快也。医院不可用水门丁筑地,更不可住楼。 印度学者,利用宇宙电磁的能力治病。其法用汽车的发电机,以铅线数尺,一端系于电机,一端插入水瓶。俟电发后,水瓶的水起了电华,将此水治剧痛,并治神经衰弱,名曰感电水。剧痛者,人身阴阳二气的圆运动不通也。神经衰弱者,人身阴阳二气所成的中气不足也。感电水,感受宇宙电磁阴阳二电圆运动之能力。故效。此水用雨水,不用井水河水。 近代卫生学,谓海洋的大气最能健身。何以最能健身,因其封藏的阳气多、升降速、中气密,圆运动的力量,较陆地的大气大也。人谓陆地有五行,海洋五行不全。不知木气乃太阳的热,被金气收入水底,再由水底升出水外之称。土气即升降浮沉的中气。土气亦称中气,中气亦称土气。海洋无土气,有中气。将海水分作上下两层看,下层属水气,上层属中气。此海洋之河图也。 以前天津租界,英国花园法国花园。英国花园游人极少,法国花园游人极多。英国的多是水门丁筑地面。法国的地面是松土上敷细石子,时时洒水,地面上的大气升降密,中气多。游人呼吸其间,身体顿觉爽健也。此宇宙大气阴阳升降则生中气的科学证明也。 力学的证明 力学云,宇宙之间,只有五力。升力、降力、离心力、向心力、平衡力云云。 向心力,秉宇宙的阴气。离心力,秉宇宙的阳气。升力,秉阴气中的阳气。降力,秉阳气中的阴气。平衡力,秉宇宙的中气。向心力,河图之水气也。离心力,河图之火气也。升力,河图之木气也。降力,河图之金气也。 由气生力,由力生作用。升力生疏泄的作用,降力生收敛的作用,向心力生封藏的作用,离心力生煊通的作用,平衡力生运化的作用。运化者,中气运动则四维化合而得其平也。总由太阳的阳热,射到阴冷的地面,运动而成。整个的五力,惟河图能表现之也。 河图的力学,向心力系由地面之上,向入地面之下。离心力系由地面之下,离出地面之上。升力系由地面之下,升出地面之上。降力系由地面之上,降入地面之下。平衡力系圆运动于地面上下之中。而升力即是降力。降力即是升力。离心力即是向心力。向心力即是离心力。皆由平衡力的中气所变化。此河图圆运动的万能也。 力学又云,升降不已,则生中力。造化的大气,本阴阳升降的交合,而成生物个体的中气。生物的个体,本个体的中气,而交合各个体的阴阳升降。中气者,交合阴电阳电之媒能,所谓以太是也。古中医学谓由升降而成中气,是为先天。由中气而成升降,是为后天。升降不已,则生中力。既生中力,升降更不能已。此古中医学先天后天并包之圆运动法也。此河图代表宇宙造化整个圆运动,与代表生物个体整个圆运动的科学证明也。 物理学的证明 牛顿发明宇宙引力,是直线的。爱因斯坦绝不相信引力是直线。谓宇宙引力,一定是曲线云云。河图的圆运动,即是曲线也。 爱因斯坦相对论,谓引力场和电磁场,其实是一个东西,只须用一种公律,便支配了他们两个云云。河图的圆运动,乃完全的公律也。 科学家谓原质变化,为宇宙的原则云云。河图的圆运动,乃原则也。 物理学前三十年,曾于阴电子阳电子之间,发现中子。谓一个阳电子,与一个阴电子,紧密接合,遂运动而成中子。宇宙间一切物质,根本归于阳电子阴电子与中子。近三十年又于中子之间发见“卍”子云云。中子者,河图中气也。“卍”子者,整个的河图运动也。物理学既发明中子,乃谓中子为零原素,阳电子与阴电子是相对的,中子无相对的,故称曰零也。河图的中子,则与各方面均相对的,而且各方面的运动,皆有中子化合在内。“卍”子为整个河图运动。中子为河图中心。故中医学的生理病理医理,无不归纳于一个河图。此大气中有河图的科学证明也。 医学大概的意义 人之生也,得大气五行圆运动之全,故人为万物之灵。物之生也,得大气五行圆运动之偏,故物为人身之药。全者,五行调匀,不偏多,不偏少,圆而又圆之意。偏者五行圆运动中,有一方偏多偏少之意。类如中医之麻黄,偏于疏泄作用。芍药,偏于收敛作用。半夏,偏于下降作用。升麻,偏于上升作用。甘草,偏于补中作用。古中医治病方法,汗闭恶寒之病,是人身疏泄作用偏少,收敛作用偏多。用疏泻作用偏多之麻黄,以增加疏泄减少收敛为药。汗多发热之病,是人身收敛作用偏少,疏泄作用偏多。用收敛作用偏多之芍药,以增加收敛减少疏泻为药。呕吐之病,是人身下降作用偏少。用下降作用偏多之半夏为药。肛门重坠之病,是人身上升作用偏少。用上升作用偏多之升麻为药。收敛与疏泄欲调于平,上升与下降欲调于平,必赖中气之旋转。故用以上诸药,必兼用甘草以补中气。反之汗闭恶寒而用芍药,汗多发热而用麻黄,呕吐而用升麻,下坠而用半夏,与用上升下降收敛疏泻之药而不用中气之药。皆能将人身不圆的运动,偏上加偏,使圆运动的个体,成了直不运动的个体而死。人身五行的作用,运动圆则为人之生,运动偏即是人之病。人身五行的作用,是人身的病,即是人身的药。药的作用,所以帮助人身自己的作用,以治自己的病。倘人身的作用已无,药亦不发生作用的效力也。古中医学,用物性圆运动之偏,以调和人身圆运动之偏之学也。此其大概也。 汉代张仲景先师,着伤寒杂病论,为中医内科方药祖本。无一方不是整个五行圆运动的治法。虽局部之病,治法仍是整个。自来医书,虽为无有系统,无有原则,无有证实说明。学者虽不知道五行圆运动的所以然。然总在五行圆运动里摸索。所以随时随地皆有良医继起。使中医学至今不衰。历代皆有整理中医之举,规模之宏,用款之多,以前清乾隆年间诏修医宗金鉴为极盛。书成,除针灸正骨外科之外,徒乱人意,无有用处。因当事者不知阴阳五行之所以然,敷衍成书故也。今何如者。 最早的生物学,分生气说机械说。生气说,无物质上的证据。机械说,有物质上的证据。故生气说不能存在,而机械说独能盛行。生气者大气也。生气是整个圆运动不能分析的,科学是以分析为能事的,所以证明不出也。 中医学自来认为人身是大气所生,故仲景先师伤寒杂病论的病证方法,根于大气。又申其说曰:人秉五行以有五脏。字宙造化、生物生命、古中医学,并非分析得开的三个,乃是分析不开的一个。不知生物之生命,不见宇宙造化之成功。不知牢宙的造化。不知生物生命的来源。古中医学,乃宇宙生命的解剖与修理学也。 近代生理学,发明人身内分泌物,乃人身的刺激素,为人身无形的联络。刺激者,人身的气的整个圆运动的表现也。无形的气的联络,死体剖解学中求之无有也。商务印书出版之蔡翘生理学有云:细胞之生活作用如何,吾人不可得而知。若用化学方法去分析他,他的作用,就会马上停止,今天所讲的,就是从生活作用停止后得来的云云。细胞生活作用停止后的生理学中,无有中医学也。 以后国民,皆科学青年。古中医学,将来之或兴或废,全视科学青年之能彻底认识大气的物质能力运动与否。 科学方法改良中医。科学云者,有原理有系统有证实之谓。非死体剖解之谓。死体剖解学,是分析的,是片段的,是直不运动的,是死的。大气的古中医学,是不能分析的,是整个的,是圆运动着的,是活的。彼此立场,适成相反。由死体剖解来学中医的医家,未曾见其能治大病者。 凡改良一事,必须确知此事本身的究竟,而后可言何者为良,何者为不良。向相反之立场上去求改良,结果必更加不良而已。分析的死体剖解学,只可作外科手术的研究。 人是生物之一,生物是大气生的,故人也是大气生的。世界的人如都认识人是大气生的,岂止中医得着改进的根本办法而已哉。中医不良,非中医学本身不良,乃为中医学本身说法的书不良耳。不注意此点,乃曰取消五行,是无异坐井观天者,嫌天小也。老子曰:执古之道,以御今之有。能知古始,是谓道纪。老子之言善夫。 汉儒董仲舒,谓大雪节,天气上升,地气下降,闭塞成冬。关于生物生命的宇宙大气圆运动,总是天气下降地气上升,从无一息是天气上升地气下降者。至于大雪之时,地下封藏的阳气特别之多,圆运动的力量特别之大,更不闭塞。董仲舒下帏读书,目不窥园者三年。研究宇宙,全要在事实上寻出实在凭据来。三年目不窥园,在布帏子里面,凭空瞎造谣言。后人尊之,未免太不实事求是了。荀子曰:六淫之气,皆出于地。荀子乃从实地考研得来。有科学家的眼光。中国的哲学史,有实地整理之必要矣。 王养林书后 去年夏,中央国医馆馆长焦易堂先生设特别研究班。陈立夫先生荐彭师子益充该班系统学教授。学员八十人,皆医专毕业,与行医多年之士。有充大学教授者,有业西医者。毕业之日,一致欢喜曰:今乃得见我中国古医学的本身真相,早已合乎现代医学矣。养林闻之,叹为先得我心。敢掬诚敬告于我辈科学青年,如学中医,读圆运动的古中医学,可省在医校学医十分之九的脑力,即能得到中医学整个的根本解决。读生命宇宙篇,即能得到中医学整个的根本信念。中医书籍,无有将古中医学原则的本身真相树立起来,使学者读之,了解中医学的所以然者。有之,自吾师圆运动的古中医学一书始。 江苏省政府主席陈果夫先生设医政学院。考选各县有科学思想之中医六十人,到院训练,特约吾师演讲,听众相率请益,岂偶然欤。 中医是生命与宇宙合一之学。明了生命宇宙,乃能明了阴阳五行。却非在现今科学潮流澎湃时代,无法证明阴阳五行。中国文化本位,自力更生,读此篇得见焉。中医的《内经》有云:“善言天者必验于人,善言古者必合与今,善言气者必彰于物。”此篇有之。今之言物者不知有气,言人者不知有天,言今者不知有古,读此篇必知所返矣。 铁道部技正孙子明先生于吾师抵南京之日,邀集现任要职曾留学欧美之张德流诸先生六十余人。先后在南京第一公园-五洲公园听吾师讲演生命宇宙。孙先生继言于众曰:“现今世界科学方法所不能解决之事物,惟生命宇宙耳。彭叟由大气运动中得着解决,将我中国古代的形上文化,与现代世界的科学文化,合而为一。源源本本,信而有征。爱因斯坦发明相对论,已令举世震惊,今彭叟发明生命宇宙,伟大过之。为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,非彭叟不足以当之。”云。 中华民国二十六年元旦太原川至医专学校毕业门人山西屯留王养林谨跋于南京清凉山扫叶楼。 汪英时书后 彭子益先生所著圆运动的古中医学,新旧中医学者皆喜读之。谓其能建设中医学原则系统,能增加中医治疗功效,使学中医者容易成功。因叩先生此书所以能至于此之由,先生曰:“中医学乃人身一小宇宙之学。而关于生物生命宇宙中心,究在何处,中西学说,无道及者。伤寒论为中医方法祖本,首一方桂枝汤治中风发热,桂枝汤中的芍药,系收敛作用。既因中风而发热,反用芍药以收敛之。是何理由,历来注释,无能解者。宇宙之中心不知,宇宙的上下四维,便无法认识。伤寒论首一方不解原理,学医入门,便被阻拦。宇宙中心,中医学原则中心也。伤寒论,中医学原则之分则也。原则不知,何有分则。中医书籍,囫囵支离,后人从何学起,废书长叹而已。民国六年知山西霍县事,农桑局种核桃,久不出土。掘而视之,见发根之芽与发干之芽,并不直上直下,乃相抱如环,作圆运动之态。盖天气下降,地气上升,升降搓挪而成此圆运动也。于是得知宇宙中心之所在。一日到圣佛村办公,见儿童摘食未熟小杏,欲止之。一老人曰:时行病发大热,用此小杏十数枚,捣烂加盐少许,煎汤热服,即汗出热退也。于是得知伤寒论桂枝汤用芍药之原理。且并得知自来用银翘散治温病,用升麻葛根汤治麻疹错误的原因。乃于公余之暇,将整个囫囵支离之中医学。揭出原则,定出系统,重新编订。此本书之由来也。”云云。夫核桃发芽,煮食小杏,亦寻常耳。一与有心人接触之下,数千年之中医学理,遂得大明于世,殆有天意存乎其间欤。爰述先生之言,以告读先生书者,知此书之起源焉。 中华民国三十年端午乡后学吴门汪英时谨跋于国立桂林师范学院附中宿舍。 王详瑞赞 古中医学,河图起源。圆的运动,万物皆然。五种物质,各有能力。运动失圆,因成病矣。原则系统,本来如此。书说不明,中医之耻。 吾师彭叟,得天独厚。圆运动学,浅明深透。初学入门,举步升堂。科学多种,对证周详。古中医学,乃大自然。中医真相,至今始传。 中华民国三十六年清明广西博白王详瑞谨赞
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三维立体与二维投影
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三维立体与二维投影
三维和二维之间存在着一种重要关系,这就是立体和投影的关系。 三维立体被光线照射,会在二维的面上投下它的阴影,即投影。 投影的形状取决于原来立体的形状。 比如说,一个球体的投影是一个圆或者椭圆。 不过,如果投影是一个圆面,就不能反推形成这个投影的那个立体肯定是一个球。 原来的立体可能是一个圆柱,也可能是一个圆锥。 投影显示的只是从某一个方向照射所得到的形状。 换句话说,投影截取到的仅仅是原来立体所具有的部分信息,而不是全部信息,所显示的原来立体的样子是“不完全”的。 古希腊的哲学家柏拉图(公元前427-前347)曾在公元前360年发表过一部叫做《理想国》的著作,其中写有一个非常著名的“洞窟比喻”。 从小就囚禁在洞窟内的囚徒只看见过映照在洞壁上的影子,他以为那影子就是全部世界,终其一生也不知道投下那影子的立体的真实样子。 柏拉图用这个比喻来表达他的一个思想,即只凭经验来思考什么是真实的人,就犹如这名囚徒。 “ 我们只看见了投影 ”。 柏拉图用这句话来劝诫人们,要把目光从洞壁转向洞外,才能求得“真知”(柏拉图称之为“理想”)。 柏拉图的这些话,对于人类挑战“宇宙究竟有多少维”这个大课题,也具有十分重要的意义。 柏拉图说:“我们看见的这个世界也许是一个‘投影’” 小结 柏拉图的“洞窟比喻” 柏拉图在其《理想国》一书中所写的“洞窟比喻”的大致意思如下:“从小就被囚禁在洞窟中的囚徒只能看见洞壁(无法看到后面)。他们以为洞壁上的影子就是全部世界,把影子当成真实的物体。只有解除囚禁,把目光投向洞窟的外面,才有可能求得真知(理想)。” 投影显示的仅仅是立体的“横断面” 设想一个【平头改锥(螺丝刀)】的头部, 光线从上向下照射时(沿着z轴方向),得到的投影是一个【圆】; 光线从后向前照射时(沿着y轴方向),得到的投影是一个【正方形】; 光线从左向右照射时(沿着x轴方向),得到的投影是一个【三角形】。 也就是说, 投影只截取到物体所具有的信息中属于较低维度的一部分信息 。 例如“测量身高”,是将三维降低为一维的投影。 我们所见到的是否是真实的立体? 位于眼球深处的“视网膜”是接受来自外界光线的一个屏幕。 左右眼球相隔一定的距离,因此,同一物体映照在左眼和右眼视网膜上的二维图像并不相同。 大脑会根据这种微小的差异补上远近信息。 我们看到的三维图像其实是大脑重新构建的一种“间接三维图像”。 从上面两幅图中 能看出什么? 扩展阅读: “三维”的特性  = ★ =   维与时间
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建一 新浪博客 博文目录 关于 人类 自然 星球 宇宙 起源 演化
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建一的BLOG http://blog.sina.com.cn/jianyi1151 SPAN style="PADDING-LEFT: 10px; FLOAT: left; COLOR: rgb(81,81,81); FONT-WEIGHT: 700; PADDING-TOP: 8px" class=title comp_title="全部博文 (25)/em"全部博文 (25) 全部 | 含图片 | 含视频 | 手机发表 《地球是一个正在熄灭的恒星》 ( 2 / 25 ) 2011-01-28 17:34 《自然物质的变化》一书内容简介 ( 11 / 296 ) 2008-04-27 09:56 《自然物质的变化》一书封面及序 ( 6 / 183 ) 2007-08-26 21:03 《人类起源新说》 ( 7 / 372 ) 2007-01-13 13:45 《地球像一个爆米花》 ( 4 / 186 ) 2006-12-09 16:59 《星球形成演变过程的探讨》 ( 1 / 182 ) 2006-12-01 13:01 《宇宙“黑洞”的真面目》 ( 5 / 267 ) 2006-11-25 11:01 《解开恐龙灭绝之谜》 ( 1 / 96 ) 2006-11-21 20:47 《自然力统一的秘密》 ( 5 / 133 ) 2006-11-20 10:36 《“暗物质”浅谈》 ( 0 / 65 ) 2006-11-17 17:06 《地球历史上有“大冰期”吗》 ( 1 / 133 ) 2006-11-12 08:54 《“巴林杰陨石坑”与“通古斯大爆炸”… ( 0 / 55 ) 2006-11-06 15:29 《海底“锰结核”的由来》 ( 2 / 148 ) 2006-11-04 09:43 《近释“新星”与“超新星”》 ( 2 / 80 ) 2006-10-29 15:28 《“弦理论”真玄吗》 ( 5 / 88 ) 2006-10-29 15:23 《对“克隆人”的思索》 ( 3 / 38 ) 2006-10-27 19:29 《探究生命演化过程》 ( 0 / 86 ) 2006-10-14 15:03 《“大陆漂移假说”的疑问》 ( 1 / 70 ) 2006-10-05 07:38 《宇宙起源于大爆炸吗》 ( 9 / 290 ) 2006-07-29 11:11 《自然界有“反物质”吗》 ( 1 / 86 ) 2006-07-19 12:19 《杀人雷电引爆“通古斯”》 ( 4 / 76 ) 2006-06-18 08:49 《透视“类星体”》 ( 4 / 50 ) 2006-05-10 12:22 《“脉冲星”是“中子星”吗》 ( 4 / 102 ) 2006-04-18 10:01 《龙是什么动物》 ( 3 / 86 ) 2006-04-14 17:34 嗨!亲爱的朋友们,欢迎您光临我的… ( 0 / 18 ) 2006-04-07 13:37
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“维”的定义
热度 2 readnet 2011-2-3 10:53
“维”(dimension)是用来描述空间或图形的广延性或者复杂程度的一个概念。 这个“维”的概念,早在公元前的古人经已经有了。 被尊为“几何学鼻祖”的古希腊数学家欧几里德(活跃在公元前300年前后),在其《几何原本》一书中就对点、线、面和立体等给出了严格的定义: 立体的截口(末端)是“面” 面的截口(末端)是“线” 线的截口(末端)是“点” 古希腊的哲学家亚里士多德(活跃在公元前350年前后),则在其所著的《论天》一书中写道:“立体已经达到‘极致’,不会有超过三维的高次维存在。” 许多人都知道“我思故我在”这句名言,正是说这话的法国哲学家笛卡尔(莱恩·笛卡尔,1596-1650)确立了“坐标”的概念。 笛卡尔对“维”所下的定义是:“确定位置所必需的数值的个数。” 据传说,笛卡尔是在注视房间里飞行的昆虫时想到了确定昆虫的位置必须要用到3个数值。 根据笛卡尔的坐标概念来对“维”下定义,“维”是“确定位置所必需的数值的个数”。 维的个数与能够将一个点在其上移动的坐标轴的数目(自由度)是一致的。 按照笛卡尔的定义,那么, 在没有大小的“点”的内部无所谓位置,因而点是零维。 零维的“点” 确定某一位置只需要零个数值(不需要确定位置) 自由度为零(不能向任何方向移动) “直线”有几维呢? 只要知道了直线上某一点到被选定为基准的另一点的距离,即只需一个数值,就可以确定该点的位置,因而直线是一维。 不限于直线,曲线也是如此,所以曲线也是一维。 一维的“线” 确定某一位置必须要1个数值(例如,x=2) 自由度为1(只能在x轴方向移动) “方格纸”,只要知道了纸面上任意一点所在的纵线和横线的标度两个数值,就确定了该点的位置,因而是二维。 球形的“地球表面”也是这样,用纬度和经度两个数值就能够确定地球表面任一点的位置,因而也是二维。 二维的“面” 确定某一位置必须要二个数值(例如,x=4,y=3) 自由度为2 (能够在x方向和y方向移动) 二维的“球面” 确定某一位置必须要两个数值(例如,纬度=30°.经度=40°) 自由度为2 (能够在纬度方向和经度方向移动) 那么,我们生活在其中的这个空间有几维呢? 飞机或导航系统所使用的GPS(全球定位系统)要用纬度、经度和标高三个数值来确定当前所在的位置。 即使太阳系和银河系这样的大尺度空间,只要坐标选择合适,也可以用三个数值来表示空间中的位置。 由此可以说我们生活在其中的这个空间有 三维 。 三维的“空间” 确定某一位置必须要3个数值(例如,x=6,y=3,z=3) 自由度为3 (能够在x轴方向,y轴方向和z轴方向移动) 扩展阅读: 什么是“维”? 关于空间的思考
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什么是“维”?
热度 2 readnet 2011-2-1 17:45
爱因斯坦指出,我们这个宇宙是一个“四维时空”, 在具有长、宽、高三维的空间之上,还需要加上时间这个“第四维”。 爱因斯坦的这种宇宙观也受到了挑战,有几种突破性的理论如今正在备受科学家们的关注,其要点为: “宇宙也许还存在着‘第五维’……” 这些理论现在受到特别关注并非没有理由:2008年一台最新的加速器已投入运行, 2010年该加速器所进行的一系列实验,引起了科学界的广泛关注。。。 如果那个看不见摸不着的“第五维”一旦得到证实, 对人类观念造成的冲击绝不会亚于哥白尼的地动说和爱因斯坦的相对论。 根据近年来对书籍、报刊、网络等有关各方汇集的资料,尝试性地探讨下列命题: 宇宙究竟有几维? 扩展阅读: “维”的定义
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宇宙大统一理论的回顾与展望
热度 1 sheep021 2011-1-28 14:07
宇宙大统一理论的回顾与展望
请先读: 中西古代文明的相似之处 然后继续下文: 中华玉龙,像不像半个太极阴阳图? 太极阴阳图 像不像下面的 Ouroboros ? 宇宙大统一理论:太极图 还是Ouroboros ? 引自《中国国家天文》2008-10 金字塔、蛇、玄、1美元和美国国玺 A serpent is entwined by a serpent, the male serpent is bitten by the female serpent, the female serpent is bitten by the male serpent.Heaven is enchanted, earth is enchanted, the male behind mankind is enchanted. —The Pyramid Text Online 前半部分翻译成汉语就是: 一个蛇被另一个蛇缠绕着,雄蛇被雌蛇咬着,雌蛇被雄蛇咬着。 这似乎就是 Ouroboros ,也 就是“玄”的古体字: 美国1美元上的金字塔 右边是大家熟悉的美国国玺。左边的呢?原来是美国国玺的「背面」 局部放大 其实这个图形来源于美国的大国玺 美钞中间的「ONE」字,好像只标明钞票面额,无关宏旨,但在西方神秘学裏,「ONE」常用来代表「上帝」(类似新柏拉图派中的「太一」)。在东方传统文化中“一”无疑是顶天立地,天人和合的意思。 总之,在东西方的传统文化中“一”都有“一切”的意思。 这不就是宇宙大统一吗? 全球人类是同宗同源吗?能再次实现全球大同吗? 下面这个口诀 够爽 : 空松通洞烘工 松洞工空通烘 通工松烘空洞 洞空烘松工通 烘通空工洞松 工烘洞通松空 相关链接: 一切皆空,能量为真。 白宫黑马,大道难行 有奖竞猜:黄石公园释放烟幕,科学家们意欲何为? 2010,科学界神出鬼没的一年
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一切皆空,能量为真。
热度 9 sheep021 2011-1-27 20:33
一切皆空,能量为真。
太虚寥廓,一气流行。聚散变化,生生不息。 (时间、空间、质量、温度、速度、体积、密度如此等等,乃至阴阳、五行、四象、八卦、节气、经络、脏腑等等,不过是一气的度量而已 ) 人类在宇宙这个大尺度问题上的认识,足以超过万年之久,而所得出的结论竟如此简单。 佛说:色不异空,空不异色。 道说:道生一,一生二,二生三,三生万物 儒说:易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦定吉凶, 吉凶生大业。 如此而已。而后世众生深深不以为然,造出种种名目,来阐释宇宙。 真传一句话,假传万卷书,莫非就是这个意思? 奥卡姆剃刀,为何没将这一切累赘统统剃掉 还世界以本来面目? 一气流行 阴阳 四象 八卦 阴阳2 八卦2 二十四节气 先天八卦图 《说卦传》“天地定位,山泽通气,雷风相薄,水火不相射,八卦相错,数往者顺,知来者逆,是故易逆数也。”易与天地准,故能弥纶天地之道。意思是说:天地确定上下位置,山泽气息相通,雷风相迫而动,水火不相厌恶,八卦相互错杂(成六十四卦)。以数推算过去顺,预知未来时逆,所以《周易》的逆数可推算未来事 。 金文的“空” 真空妙有,如如不动。 一气回环,宇宙永恒。 一个有趣的比较:殊途同归。 儒道的太极 佛家的剃度 欧洲的奥卡姆剃刀 东西方虽然说法不一,理论各异,但结果却是一致的:圆滑通畅,空廓无边 但基本有一个规律,越靠近东方越形象,越靠近西方越具体: 圆——光头——剃刀 当一切浮华尽被剃去,你会发现,一切皆空,但,若隐若现还有能量在往复运动。 正如《道德经》所云: 致虚极,守静笃。万物并作,吾以观复。夫物芸芸,各复归其根。归根曰静,是谓复命。复命曰常 。知常曰明。不知常,妄作凶。知常容,容乃公,公乃全 ,全乃天 ,天乃道,道乃久。没身不殆。 相关链接: 光到底是什么 (有图有真相 )
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致命快感:95%的潜力,致命的诱惑
热度 1 sheep021 2011-1-26 19:57
自然的神秘之处在于,她只把微不足道的一部分秘密展示给人类,而把绝大多数秘密隐藏起来:在整个可以观测到的宇宙之中,人类可视的物质仅仅只占宇宙总物质的6%,其余的绝大部分物质全部是暗物质,暗能量。 科学家发现人的大脑还有大量的潜力可挖。大脑皮质内140个亿的神经元通常有效工作的才有7亿左右,只占总数的5%。 这是一组很有意思的对比,我不知道还有没有类似的数字。毫无疑问,人类对另外95%早已经垂涎三尺了。如何探寻暗物质,如何开发利用另外95%的大脑神经元,已经成了科学家们梦寐以求的东西。暗物质还比较遥远,脑开发已经初见眉目,但代价也是惊人的,如: “天才按钮”究竟藏在什么地方?   为了弄清这个问题,苏联科学家还早在上个世纪20年代末就率先研究起已故伟人的大脑,认为只要揭开了他们天才的秘密,就可以“创造”出具有超才能的人。   当时的标准是列宁的大脑,但仅此还远远不够。因此神经生理学家们决定收藏一些“伟人”的大脑供研究用。1929年,莫斯科大脑研究所开辟了一间“伟人大脑陈列室”。现在这里的一些特制烧瓶里还收藏有好几十个大脑,有斯大林的,有基洛夫的,有马雅科夫斯基的,有别雷的,有巴格里茨基的,有高尔基的,有斯坦尼斯拉夫斯基的,有巴甫洛夫的,有米丘林的,有门捷列夫的,有朗道的,有阿·萨哈罗夫和其他人的。   但是,据大脑研究所伊林娜·多戈列波娃教授所言,研究伟人的大脑并不能揭示智力的秘密,即使是列宁的“标准”大脑也未能说明任何问题,相反还把问题弄得复杂化。列宁的大脑并不重,才1340克。可是,比如说,屠格涅夫的大脑就重2012克,由此可以认为其“标准重”是1400克。研究其他天才的脑颅内容物更是让科学家们摸不着头脑。因为已故“伟人”的脑回从生理上说原来同常人的脑回一模一样。   对此物理化学医学研究所所长、原列宁陵墓科技人员尤里·洛普欣解释说,活脑听命于神经中枢系统,而神经中枢系统对周围世界有不同的反应,反过来又以不同的方式指挥大脑的不同区域。其结果是一个区域在编《安魂弥撒》,另一个区域则在考虑如何更好地锄地。所以说,要想弄明白大脑如何工作,得在生前研究。现在世界上有多家研究机构都在研究这个有趣的课题,但是“伟人”的大脑到底有什么区别,它们得出的结论都不一样。目前就只知道一个人才能大小并不取决于脑的大小,也不取决于脑里的生化成分。   彼得堡人脑研究所的神经生理学家率先在活人的脑颅里找寻人人都想找到的“天才按钮”。据现任“大脑”中心科学顾问的纳塔利娅·别赫捷列娃院士称:在一次刺激大脑皮质下的一个细胞核时,她的工作人员曾亲眼目睹一名试验对象“聪明”了两倍左右,他的记忆力大大增强。在刺激大脑的这个点之前,他的大脑在几秒中内只能记住5~9个任意挑选的单词,经过刺激后马上增至15个或更多。他们当时所有在场的人都吓坏了,担心万一大脑对这种借助外科器械突然释放的超级才能进行报复,最后让病人变成一名白痴。从此他们就再不敢进行类似冒险的试验了。    怎样能将一个白痴变成爱因斯坦   但是,俄罗斯研究人员的这些试验国外还在照常进行。美国加利福尼亚大学的布鲁斯·米勒博士不久前曾在大脑内成功地发现“天才区段”。这是位于右颞下的一个特别区域,它的作用就是不让人有成为天才的可能。米勒相信,如果将这个区域“打开”,那一个人的创造才能就会得到尽情展现。他在自己的实验室里对72名因各种原因大脑受过损伤的病人进行过研究。只要是右颞下受的伤,人就会变得快认不出来了。比如说,一个9岁的男童在部分大脑受损后竟成为一名天才的力学专家。还有,一个56岁的工程师大脑右半球皮质的部分神经元因病受到损害后成为一名大画家。神经元在枯死时,就像是将压制了一辈子的绘画才能释放了出来。   米勒还表示,他能借助手术刀和一两件神经外科器械彻底改变一个人的思维方式及其个性和信仰。当然,对这些变化目前还很难有个定论,但这种有所控制的个性变化在不远的将来一定会成为现实。比如说,到那时候就能将一个完完全全的白痴变成爱因斯坦。    大脑内的“转换开关”   人脑研究所所长斯维亚托斯拉夫·梅德韦杰夫进一步证实米勒的结论,他说:“被称为‘测错仪’的压制天才的区域是存在的,这是科学事实。它是一种内部‘预防机制’,不让我们的行为举止偏离常规。每当我们想出一个新招儿时,就进入了‘这不允许’的制约状态,使我们觉得这种想法没多大意思,也就会失去了兴趣。但如果是这个机制出了毛病,或者说受了损害,那聪明的念头和天才的理论就会源源不断地涌现出来。”    今天通过人工途径也能把一个常人变成天才,只是得冒很大的风险。 一个正常人的结构已保证他能思维、跑步、跳跃和爱,这已经足够。而天才都是一些偏离了常规的人,他们是有些素质特别发达,有些则被抵销。比如爱因斯坦,他能在绝对违反逻辑的领域内有重大突破,却很难与人交往。很多天才实际上都是有病缠身的人。众所周知,普希金和莱蒙托夫就有精神分裂病样患者。尼采和弗鲁别利生命中的最后几年是在精神病院度过的。 有不少专家认为,大多数天才的大脑正是因为有毛病才得到“解放”。 毫无疑问,“测错仪”,或人们称为“天才区段”的这个区域可以有意地激活起来,从而“定做”一些天才的数学家、物理学家和艺术家。    大自然本身只将极少量的才能分配给人们,并且只给一定的数量。这方面多,那方面必然便少。比如说,智障病人就具有非凡的创造天才。他们的智力测试肯定拿不到高分,几乎不跟任何人交往。但是他们在数学、音乐和造型艺术方面很有天赋。    不用手术刀能行吗?   而且,为了彻底“开动”大脑,不用手术刀也能做到。    阿德莱德弗林德斯大学的澳大利亚科学家认为,借助磁场切断大脑的一些区段,就完全可以激活那些超级数学和艺术天才, 不久前在17名自愿者身上所进行的试验就是明证。研究人员对他们的整个大脑进行磁刺激,将大脑皮质的有关部分断开几秒钟,获得了惊人的结果。有5个人能很快算出星期几都是固定的日期。还有6个人能凭记忆把马头画得一点儿也不差。其余的人轻易就能一下子记住好几个通信地址。   这些试验表明,一个人的非凡才能并不是像很多人所认为的是勤奋的结果,而是每个人与生俱来的,关键是如何去唤醒它们。   据2004年2月6日的俄《共青团真理报》。 由上文可见,目前制造天才的方法主要是“阻断”,这与中医治病准则——通,是完全相反的过程。也就是说制造天才的本质就是制造病人!!!! 制造几个病人,对整个人类来说并没多大关系,如果人类以同样的方式开发所谓的暗物质,岂不是要制造病态自然!!!,这对人类来说绝对是一场灾难。
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科网群英烩No.0831-1侯振宇 探讨【光子作用与万有引力定律】
热度 6 readnet 2011-1-25 13:14
科网群英烩 让水滴洒向为科学网灌水勤奋笔耕的人们 —— 科网群英烩粉墨登场 关键词: 科学网,博客,博主,侯振宇,海城,唐山,汶川,地震,灾害,预测,预报,色球,色空间 让水滴洒向为科学网灌水 勤奋笔耕的人们 —— 科网群英 烩 粉墨登场 —— 【 陈先生: 您好!日前向科学通报投稿,结果是【谢谢投稿,但稿件内容不在我刊收录范围,建议改投其他刊物。祝好!】,好在处理很快,所以我就发在博客中。 现发上,请指教。 祝:安好! 侯振宇 2011-1-21 】 【注释: 最近科学网博客改版,新版博客编辑器不能像老博客的编辑器编辑公式,对原有含公式的word文本无法进行转换,故只能已纯文本方式展示侯振宇先生的文章,该文的word文档只能以附件形式给出,各位看客见谅。 侯振宇-光子作用与万有引力定律.doc 】 光子作用与万有引力定律 侯振宇 新民市建筑勘察设计院110300 houzhenyu2007@yahoo.com.cn 摘要: 万有引力定律:宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。即F=M.m.G/R2。 万有引力定律是牛顿的最杰出工作。遗憾的是牛顿没有对引力给出解释。 什么是引力?我的答案:引力是一物体对另一物体所受到的光子作用的遮挡。当然这种遮挡是相互的。 万有引力定律是可以用光子说来解释的。 半径为R的球面总面积为4πR2。截面面积为A的两物体距离R,它们相合间遮挡的面积比为A/4πR2。这是万有引力定律中1/R2项的缘由。 原子是物质的一个基本单位,由一个中央高密度的原子核与其周围带负电荷的电子云组成。超过99.9原子的质量%集中在原子核中。原子直径的数量级大约是10-10m。原子核极小,它的直径在10—-15m,原子核的半径远远小于原子的半径。电子只有9.11×10−31kg,大约为质子的1/1836。 电子其体积因为过于微小,现有的技术已经无法测量。 物体对光子的遮挡作用不是因为它们的体积,而是因为它们的质量。这就是万有引力定律的(M.m)质量项。 至于G常数,则是由于光子作用是稳定的。证据有三个:一是3K背景辐射,二是夜的黑,三是地球历史的悠久。 顺便,本文还介绍了光子理论对折射的解释、相对论的谬误。 关键词:万有引力定律、引力、光子、折射、相对论、 1、万有引力定律与光子 牛顿的万有引力定律:宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。即F=M.m.G/R2。 万有引力定律是牛顿的最杰出工作。遗憾的是牛顿没有对引力给出解释。 什么是引力?我的答案:引力是一物体对另一物体所受到的光子作用的遮挡。当然这种遮挡是相互的。 万有引力定律是可以用光子说来解释的。 半径为R的球面总面积为4πR2。截面面积为A的两物体距离R,它们相合间遮挡的面积比为A/4πR2。这是万有引力定律中1/R2项的缘由。 原子是物质的最基本单位,由一个中央高密度的原子核与其周围带负电荷的电子云组成。超过99.9%原子的质量集中在原子核中。原子直径的数量级大约是10-10m。原子核极小,它的直径在10—-15m左右,原子核的半径远远小于原子的半径。电子只有9.11×10−28g,大约为质子的1/1836。 电子其体积因为过于微小,现有的技术已经无法测量。原子中除电子与原子核具有质量之外,其余都是空无。相对已经很小的原子、电子,光子的质量与体积更为渺小,光子无阻碍地从原子内部的空无穿越概率很大。 当然物体对光子的遮挡作用于空无是无效的,有效的是对质量的遮挡,所以就产生了两个质量的连乘。两个质量的连乘说明引力是彼此对光子的遮蔽作用。 物体对光子的遮挡作用不是因为它们的体积,而是因为它们的质量。这就是万有引力定律的(M.m)质量项。 至于G常数,则是由于光子作用是稳定的。证据有三个:一是3K背景辐射,二是夜的黑,三地球历史的悠久。 3K微波背景辐射具有高度的各向同性特征。这有两方面的含义:首先是小尺度上的各向同性。在小到几十弧分的范围内,辐射强度的起伏小于0.2-0.3%;其次是大尺度上的各向同性。沿天球各个不同方向,辐射强度的涨落小于0.3%。 夜的黑,实际上说明的是能量居于可见光波段的光子分布也是比较均匀的。在暗夜所有的闪烁都对应着真实的星体。 地球历史的极其悠久,一般认为它已经存在40亿年以上。如此悠长的时间会消除大量的不平衡。 以上三个事实支持光子作用是稳定且没有方向优势。稳定的光子存在,光子作用系数—万有引力定律系数G当然是常数。 至于物体所受到的来自其余方向的光子作用,没有受到遮挡,则根据对称性原理随机作用的总影响是合力为零;受到其它物体遮挡,则产生来自其它物体的引力作用。 2、其它 2.1折射 对于光的本质问题,很早就有两种说法。1637年,法国 笛卡儿提出光的粒子假说,并用以推出光的折射定律 ,他认为光是一个一个的微粒,1638年,笛卡儿提出一种无所不在的“以太”假说,拒绝接受超距作用的解释,坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播,把热和光看成是以太中瞬时传播的压力。另一个是惠更斯的波动说,1678年,荷兰 惠更斯向巴黎学院提出《光论》,推出光的直线传播和反射折射定律,用光的波动说解释双折射现象。由此,两个学说并存。 当然笛卡儿对折射的解释是存在错误的。所以目前为止,大多数人认同的是惠更斯的波动说解释。 但我认为惠更斯的波动说解释同样也存在错误,由于我无法读到惠更斯的原文,而只能是根据他人著作对惠更斯的介绍得出自己的判断。我以为在没有弄清楚错误是否是属于惠更斯错误之前就大动干戈是不厚道的做法。所以我所能做的就是做出自己的光子说对折射的解释! 本人《光、万有引力的本质》http://blog.gmw.cn/u/22691/archives/2010/121610.html对折射做出了解释,其主要内容如下: “光在单一媒质中运动,当然它所受到的侧面约束是绝对对称的,也是绝对平衡的。因此光在单一媒质中运动方式是直线。光与两种媒质界面处以垂直角度接触时,它所受到的侧面约束是绝对对称的,也是绝对平衡的,因此它的运动方式是保持直线。光与两种媒质界面以倾斜角度接触,它所受侧面约束是不平衡的,进入第二种媒质则是处于单一媒质又恢复了绝对平衡以直线运动形式传播光信号。光的传播路径的改变只发生在不平衡点,光线转变方向,由侧面约束合力变化决定。” “通过入射光线与界面交点做入射光线的垂线,如此可以直观地观察到入射光线在与两种媒质界面交点呈钝角方向所受约束均来自第一种媒质,入射光线在与两种媒质界面点呈锐角方向所受约束则来自第一种媒质和第二种媒质,入射光线在越过界面继续前进,转折交点后发生的是钝方向约束由第一媒质换为第二媒质,锐角方向点约束由第一媒质与第二媒质混合全部换为第二媒质。光由光疏媒质进入光密媒质侧向约束是增强的,但因为钝角方向的媒质是全部更换,所以钝角方向的约束增强要大于锐角方向,合力方向则是倾向锐角方向(对于两种媒质的界面而言就是倾向于界面的法线方向),于是光子运动在合力作用下倾向界面法线方向。这就是光由光疏媒质进入光密媒质,入射角大于折射角的原因。” “光由光密媒质进入光疏媒质,入射角小于折射角的原因则与此相反,道理则相通;就是钝角方向的约束减弱要大于锐角方向,合力方向则是倾向钝角方向(对于两种媒质的界面而言就是倾向于界面钝角方向),于是光子运动在合力作用下倾向界面方向。这就是光由光密媒质进入光疏媒质,入射角小于折射角的原因。” “最根本原因还是因为光子运动速度最大,光子只与其前方半球体范围粒子碰撞,就是光的传播中只有光子的前方球体范围粒子对光线的偏转方向有贡献。” “以上的侧面约束、合力作用实际上就是粒子(光子也包括在内)碰撞及其强弱。” “光的折射方向实际上是光子最大几率方向,光子碰撞后的最大几率方向。之所以如此,是因为在光的折射试验中我们只是在入射光线上施加了能量作用。” “粒子碰撞所产生的光子运动方向实际上是全方位的。在光的折射试验中也不会例外。只是折射试验研究的是入射角与折射角的关系,而没有去涉及其它。日常生活中,我们在白天自由活动而没有困惑于黑暗,最大的原因就是阳光光子与粒子的普遍碰撞的存在。” “以上这些就是光子说对折射现象的解释。” “对光的折射现象可以用模拟试验来演示:以台球案侧面设置风幕系统,台球与侧面风力成钝角时,台球运动轨迹与无风时相比向“法线”方向偏转;台球与侧面风力成锐角时,台球运动轨迹与无风时相比向“水平”方向偏转。“ “当然碰撞阻碍的变化影响并不是只限于折射现象,还有碰撞阻碍增大时光信号传播速度会减小,请注意不是光子速度减小,光子速度是不变的。光线(光信号)在水中的传播速度大约是空气中的四分之三就是因为这个缘故。这个问题可以用实验来判决。可以让临近光电效应低限频率的光线穿过充盛满水的玻璃缸,结果应该是该光线的光子能量虽有减少但并不会减少到原来的四分之三,光电效应通常还是可以发生。也可以在水中检验光线的干涉现象,检验的结果波长应该是减少到大约原来的四分之三。波通常要体现媒质的特征,水中检验光线的干涉现象的结果应该体现出这个影响。本人没有做这两个实验的条件,希望有朋友能够对我的设想做检验。” “碰撞是光子运动的核心!这些碰撞中光子的数量有变化,倾向是减少;能量有变化,倾向也是减少;光信号传播速度随碰撞次数增加而减少,光子运动速度不变。” 2.2相对论的谬误 侯某对爱因斯坦相对论做了一些研究,我认为相对论是游戏。 本人《光、万有引力的本质》http://blog.gmw.cn/u/22691/archives/2010/121610.html对爱因斯坦相对论的谬误进行了阐述,其主要内容如下: “《爱因斯坦的所谓时钟减慢是谬误!》http://club.yule.sohu.com/r-banshan-6474-0-0-10.html:因为爱因斯坦说匀速运动不改变时间,所以把爱因斯坦的双生子问题的匀速运动时段取消,使爱因斯坦双生子运动简化成加速度-减速度-加速度-减速度的正方形闭合运动,最后计算的结果是时间不变。这与有匀速运动时段的爱因斯坦双生子运动计算结果-时间变化是完全不同的。” “与引力问题联系最大的是光子问题。爱因斯坦体系对光子的判断是:爱因斯坦的相对论指出质量随着速度的增加而增加,当速度接近光速时,质量趋于无穷大。他并且给出了著名的质能关系式:E=mc2。光子的静质量为零,否则的话其动质量将为无穷大。爱因斯坦体系频率为v的光子的能量为E=hf但其动质量却是存在的,计算方法是这样的:首先,由于频率为f的光子的能量为E=hf,(其中h为普朗克常数),故由质能公式可得其质量为:m=E/c2=hf/C2,其中c2表示光速的平方。” “爱因斯坦的以上判断的矛盾冲突之处是他特别熟悉的光子有不同的频率,他的诺贝尔奖获奖工作——光电效应解释就是关于不同频率光子的。不同频率光子的能量是不同的,光子的速度是相同的,那么最自然的推论是不同频率的光子有不同的质量。这个推论是极其荒谬的。如果它成立,那么:“光子的种类是极大的数字,不同质量的光子频率不同。不同频率的光子碰撞(弹性碰撞、非弹性碰撞)会导致光子速度的改变,这直接导致爱因斯坦光速不变原理失效。例如质量为3m的光子与质量为m的光子弹性正碰。根据动量守恒定律有:m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’ and m1 =3m2 , v1 = v2 =c; 答案是v1’ =c/3, v2 =3c。而宇宙中的红移与蓝移则被证明光子质量与能量可以任意分割。光电效应则被修改成只有入射光子的质量大于临界质量,才会有光电子逸出。” 这些隐含着光子不再是传递能量的最小独立单位,这实际上是爱因斯坦理论与量子力学的自杀!量子力学被全部颠覆!“ “我不认为这么丰富多彩的光子世界是爱因斯坦的本意,因为这实际隐含着光子不是传递能量的最小独立单位,因为它可以简单再分(m=hf/C2),红移则是大光子的质量随频率的简单折减。想像一下不同质量的光子正碰的情景会很有趣,或者大光子分裂出一个与小光子相同的光子来继承小光子的信息,其它部分与小光子继承大光子的信息;或者是大光子继承小光子的方向减速,而小光子继承大光子的方向做加速运动等。” “那么侯振宇的光子的能量与质量是如何?我的光子能量有两部分,一不变动能 0.5mc2,二可变辐射能量为hf,总能量E=hf + 0.5mc2。公式含义除光子有固定质量外,其他与爱因斯坦相同。这个公式与牛顿力学机械能公式E=mgh+ 0.5mc2的形式是相似的,差别是光子速度不变,且不受引力作用没有势能,但光子携带的黑体辐射能是可以交换的。光子正碰的情景则是互相交换方向,速度不变,能量交换是高频减缓低频加快,能量守恒。光子的总能量E=hf + 0.5mc2,那么光子失去速度C会如何?很简单,失去速度的光子的结局是死亡。世界上的粒子不只是光子一种。在与其它粒子碰撞中必定是存在光子的死亡碰撞。这个世界最公正的就是死亡!” 事实上光子的辐射能量早已经为人类所认识,光电效应、普朗克公式就是实例。光子的动能同样也是如此,人类对真空光速的测量、水中光速的测量就是实例。我认为这些实例在我的光子能量公式和爱因斯坦质能方程之间不是中立的,它们是倾向于我的公式。 “爱因斯坦相对论基础光子发生错误,其它错误自然随之出现。在光子速度方面,我的陈述是光子运动速度最大且不变,爱因斯坦的表述是光速最大且在真空中不变,实质精神是相同的,差别是准确程度。此外我认为我与爱因斯坦的光子能量定义中,隐含的是光子不受引力作用。 从爱因斯坦的光子能量表述出发,我实在是无法得出爱因斯坦的引力透镜等特殊现象。” “为了证明广义相对论的正确,爱因斯坦求助于天文学观测,提出了三个可以用天文学观测来验证的广义相对论效应。大众媒体观点:“首先爱因斯坦用广义相对论解决了长期悬而未解的水星近日点附加进动问题,计算结果与观测符合得很好;第二个效应是预言了光线在太阳引力场中会弯曲;第三个是预言恒星发出的光谱谱线由于强大引力的作用会使其波长变长,也就是发生引力红移。果然,经过科学家们的努力,爱因斯坦的这几个预言都得到了验证,广义相对论也成为一门新兴的学科。” “《水星的近日点进动计算支持爱因斯坦广义相对论么?》http://club.sohu.com/read_elite.php?b=banshana=133758 :爱因斯坦对水星近日点的计算实际上只是把实际数据用个所谓公式框上而已。真实计算100年水星近日点的变化需要100年的对水星、太阳与对水星有摄动作用的行星观测资料(最低要有金星、地球、木星、土星的资料)。100年的准确计算,要求的并不是起点与终点正确,过程中的位置也必须正确。如果按这个标准100年水星近日点的计算能是爱因斯坦的一篇普通篇幅的论文所能完成的?而且爱因斯坦所谓的计算并没有考虑太阳风对水星运动的影响,就是说爱因斯坦计算最多只是一个漏项的计算。小学生都知道漏项的计算,如果结果正确,那么过程必然错误。” “《1919年日全食观测支持爱因斯坦广义相对论么?》http://blog.gmw.cn/u/22691/archives/2010/102713.html :1919年日全食观测真的支持爱因斯坦广义相对论么?对于1919年日全食观测到应该被太阳遮盖的恒星,我认为这只是光学现象折射作用而已。我非常不理解,人们为什么放弃了折射现象这个解释?难道那个恒星-太阳-地球的折射率对1919年的地球人是很容易就可以知道的么?我认为今天的地球人对那个恒星-太阳-地球的折射率也不是很清楚的。我非常佩服爱因斯坦,因为他竟然在这个问题上可以无视折射率无法确定的影响,而且可以计算出“精确结果”,并且让物理学家们对这个有太大问题的“精确结果”认同!“ “对于广义相对论的支柱——爱因斯坦所预言的引力红移,也就是恒星发出的光谱谱线由于强大引力的作用会使其波长变长,其实也是可以提出另外的更简单的侯振宇解释——高能光子与低能光子的碰撞中光子能量的降低。这实际上是不可改变的事实,与爱因斯坦预言与否是没有关系的。光子离开最低温度是上千度的恒星后再没有能量注入,它们的能量普遍意义上必然是减少——红移。当然从概率上讲存在与更高能量光子碰撞获得能量补充的几率,但这种几率是微乎其微接近于零的。” “对于我对爱因斯坦否定的反对,我认为可能来自两个方面。 其一是爱因斯坦的观点是光子的静止质量为零。我的答复是爱因斯坦还是承认光子是有质量的,虽然他说的是光子有运动质量。因为光子的运动速度都是光速,所以光子间的质量在爱因斯坦体系也应该也是可以比较的。当然我是反对静止质量与运动质量的说法,因为静止实在只是相对的,世界上的事物是无法做到绝对静止的。“ “其二是或许有人会认为动量守恒定律在微观不起作用。我的答复是如果光子间的碰撞不是弹性碰撞的话,那么这个世界上就没有任何弹性碰撞的存在。宏观世界中动量守恒定律的事物实际上是在限定精度上的,只有光子间的碰撞才是理想中的弹性碰撞。因而光子间的碰撞是适用动量守恒定律。” 2.3讨论 2.3.1关于光的粒子性质 引力是一物体对另一物体所受到的光子作用的遮挡。对此最重要的支持就是光子说对折射的解释。如果光的粒子性质都无法证明,谈引力是一物体对另一物体所受到的光子作用是没有任何意义的! 本人《光、万有引力的本质》http://blog.gmw.cn/u/22691/archives/2010/121610.html有如下阐述: “我认为对光的波动说最大的打击不是理论而是实践,就是粒子-电子的衍射与干涉现象,人们广泛利用这种原理制成的电子显微镜来研究微观世界。” “我认为物质波是粒子运动或能量变化所引起的物质的振荡(晶体振动与粒子运动等)。波是能量作用于粒子而引起的运动。在只有一个粒子的情况下只有明确的运动,没有波,也没有任何波动。波是多粒子的运动。波动是对存在未知(未了解)因素多粒子(事物)运动的最好描述方式。因为世界充斥着光子和我们熟悉与不熟悉的粒子,光的传播中光子间的碰撞和光子与其它粒子的碰撞是必然的,不需要媒介的光子在如此媒介中运动,光的波表现也是必然的。” “科学家研究光波的性质时,发现光波属于横波。我以为确切的讲应该是光表现出横波性质,因为我认为光现象是粒子-光子的运动。横波就是波动方向与传播方向垂直。纵波则是波动方向与传播方向一致。为什么光线的传播表现出横波的特点?这是因为光子运动速度最大,而且不变。这样在光的传播中,光子所受到的碰撞(作用)只能来自两侧和前方。光子只受运动方向粒子作用,不受后方粒子影响,这个可以用勾股定理来解释,来自正后方的光子因为速度相同故而不能发生碰撞,来自后侧的光子因为斜边长度大于直角边所以它对我们所讨论粒子没有任何影响。对于光子而言,理论上能够实现碰撞的条件是有共同球心且作向心运动。两侧(侧前方)光子的碰撞使光子偏离传播方向,但光子在偏离方向上的运动速度依然是C。迎面正碰的光子则发生弹性正碰,交换能量方向,碰撞的结果是新光子继承了原光子的方向。实际中因为发生碰撞的并不只有光子,所以更复杂,但所有可能发生的碰撞粒子都只能是光子前进方向一系列或大或小圆球划定范围中的粒子。碰撞中能量损失是可能的,但不是必然的。碰撞中也可能发生光子的丢失。我们所观测到的光子都属于获胜的冠军。因为光子速度最大且不变,所以光信号在光子在碰撞中的传播只能是有时间的延迟,绝没有时间缩短的可能,但因为变化后的光子还是光子,所以具体光子的速度依然为C。光子的能量及其本身的丢失是有条件的,不是任何情况下都发生的(至少不是都能够察觉)。如果光子速度不是最大且不变,那么理论上我们有机会检测到光波中的纵波成分。光子只受运动方向球体内粒子作用不受后方任何粒子影响,实际上等价于光子运动中所有的碰撞作用都对光子的前进起阻碍作用。正碰,光子在原运动方向反转;其他碰撞光子偏离原前进方向。” “以上我对光的横波表现的解释实际上就是对光的偏转之解释!只是对光的偏转的方向性是需要用光源的运动来补充。” “反过来,光的横波表现支持光子速度最大且不变,也支持光子说。” “声波属于纵波,就是它在传播方向上波动。原因声音传播的特点是:声源能量是变化的,导致空气粒子的不同震荡。对同样粒子施加的能量不同,其运动速度不同;同样的能量作用于不同类型的粒子,其运动速度也不同;声音的媒介如空气是极其复杂的混合物。这些因素必然导致声音在传播方向上变化(波动)。事实上生命能够通过声音传递信息就是因为这些变化。” “衍射,波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。一般认为衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象。” “光的衍射对于光子说就是光子到达光源按照直线传播方式无法达到的区域,其原因则就是光传播中光子因碰撞而发生方向变化。” “至于干涉则同样也是可以用光子与粒子的碰撞来解释。” “一般认为:机械波的干涉必须满足三个条件a、两个波在相遇点所产生的振动必须同一方向;b、两个波必须具有相同的频率;c、两个波在相遇点必须具有固定的周相差。对于机械波来讲,上述条件干涉比较容易得到,比如用一个振动源在水面上振动,这个振动就可以在水面上激起一个水面波,当这个波动遇到障碍物上的两个小缝,就会形成两个振动频率完全相同的子波,这两个子波相遇时,振动方向相同,振动频率相同,同时也有相同的周相差,顾而能够形成干涉。” “同样对一束光线,它的光子与环境中侧向诸多运动粒子的碰撞结果是发生方向偏转。两个光子正碰的结果是完全互换信息,非弹性正碰的光子间存在信息交换。无论如何碰撞后的光子都不同程度上保留原有信息。同一光线,它的光子的运动方向、频率是相同的,至于 相位也是很接近固定的;其碰撞后的光子对这些信息的继承会使相当数量的光子满足机械波的干涉三条件的。如是,补足特定条件则光的干涉是可以实现的。这就是光子说的干涉之碰撞解释。” “对大家都认为只有光子说能够解决的发射光(原子光谱)、吸收光谱、光电效应和康普顿效应,我不能做得比前人更好,所以我就不画蛇添足了。” “我认为对光的波动说最大的打击不是理论而是实践,就是粒子电子的衍射与干涉现象,人们广泛利用这种原理制成的电子显微镜来研究微观世界!” 我反对抽象空洞的惠更斯光波动说,但我支持粒子的波动说! 事实上日常生活中典型的波—声波和水波都是粒子的运动! 光折射的粒子解释之成立说明光子的存在是不存在优势方向的。万有引力系数G常数的普适,也说明我们所在的世界是没有光子存在的优势方向。 光子是最基本的粒子。这是引力的普遍存在—万有的根本。电磁现象不是万有的,它是比引力更复杂的、有条件的存在,电子、质子的结构复杂于光子是根源。 万有引力系数G常数表示的是光子的存在,它当然也会反应出时间与空间的特点。万有引力系数G常数在不同时间、不同空间有可能是具有不同数值的。光子作用不是超限作用,引力作用当然也是如此。 坦率地讲即使引力不是物体所受到光子作用,而是什么引力子所产生的,引力子的状态也必须是如同光子那样的存在—没有方向优势。 2.3.2其它讨论 一百年来人类社会的发展很快,但科学的脚步有些减缓。或许是利益的多元化的结果,或许是人类社会教育和文化知识的普及,科学领域没有了牛顿那样灿烂的明星!(知识的普及使牛顿时代的知识黑夜变为现代的白昼,使天才的幼苗失去成长为暗夜中明星的可能?) 最典型的实例就是光的波粒二重性事件,光的粒子性与惠更斯的光波动说水火不容,但科学工作者们却能够把这个尖锐的矛盾调和成光的波粒二重性而且能够把它长期维持下来!当然光与引力的问题是牛顿都没有解决的问题,我们的前辈们没有能力不是什么耻辱。但他们把这个尖锐的矛盾掩盖起来然后心安理得地享受太平实在不是光荣!100年来科学工作者们失去了锋锐! 爱因斯坦相对论的风行则说明了科学工作者们的冷漠与麻木程度。 对于到处都是谬误的爱因斯坦相对论100多年来的风行,我的感触是:如果笛卡儿、伽利略、牛顿、康德、麦克斯韦等大师有一个与爱因斯坦同年,那么也不会有相对论的风行。相对论的风行,实际上是因为舆论的力量。 我所接触的相对论支持者对相对论的支持、爱因斯坦的推崇实际上都是人云亦云,他们大多对相对论是没有什么了解的。爱因斯坦及其支持者提出的相对论的三个伪支持——水星的近日点进动精确计算的太阳风漏项、1919年日全食观测之隐瞒太阳三棱镜折射影响、恒星星光引力红移vs开水放凉,实际上已经把爱因斯坦相对论置于极其不利的被审判地位!按照奥卡姆剃刀的“如无必要,勿加实体”原则,对这三个事项的审查中,太阳风、太阳三棱镜折射、开水放凉都是不可争议的事实,事实是不能被剃除的,那么最有可能被剃除的就只有爱因斯坦相对论。按照人类现有技术水准,太阳三棱镜之折射作用、太阳光子的开水放凉是无法取得量化结果只能得到定性结论,在这两项中只能是爱因斯坦相对论被奥卡姆剃刀剃除。按照人类现有技术水准,补上太阳风漏项的一百年水星的近日点进动精确计算是有可能实现的,因为这个工作的巨大和对精度的要求不是我这个普通工程师所能实现的。坦率地讲,这个工作最需要也最重要的是对太阳系主要行星位置有大量和长期的精确记录。理论上一百年水星近日点进动精确计算实际上是对太阳系太阳与其主要行星相对位置的持续计算,计算目标是复核100年43角秒,那么位置计算和实际观测复核的时间间隔设定至少要有一定时期要保持在每月一次以内。水星公转周期88地球日。水星每地球年公转约4.148周,折合为1493.28度=5375808角秒,这个数字大约是43角秒的125018倍。这个工作在爱因斯坦时代根本没有实现的可能。爱因斯坦时代人们能做的是在截取以前的天文记录并以此出发计算100年后时的位置并与这个时间的天文观测结果相比较,就是控制起点与终点,对中间无法控制!在今天做这个工作,我也怀疑天文观测的精度是否能够支持如此精确的计算。所以我在2003年底在《水星的近日点进动计算支持爱因斯坦广义相对论么?》提出这个问题希望能够有大型机构做这个计算来验算相对论。 我不相信牛顿等大师会信任通不过奥卡姆剃刀的爱因斯坦相对论。 我对引力的问题的解释就是建立在波尔模型的基础上,在高中了解到这个模型后,我就立刻就想到了如此解决的不只是氢原子核与电子的库伦力问题,同时这也解决了氢原子核与电子的万有引力问题。但直到2000年,我才认识到这实际上也是解决了整个万有引力的形成问题。引力是两个物体所受到的光子作用之和! 我高一时幸运地得到邸绪春化学老师的宠爱,这使我的高中化学学得极好,达到老师讲到那里,我也可以讲到那里的程度。我对化学的喜爱,使喜爱历史与舞文弄墨的我成为理科学生。一次我配出平衡的实际中不发生的化学反应方程式时,邸老师告诉我:“计算只是工具而已,不能迷信计算!”对这个教导,我至今不忘。这使我能够正常对待爱因斯坦的相对论,以我对一些事实的了解,我认为相对论实际上只是数字游戏而已。 高二化学课在学习到氢键时,我的当堂提问是:“为什么水比冰重?”当时的孙老师没有能够给出解释,以后大学的普通化学老师也没有给出解释。非常幸运的是在十几年后,1997年1月7日温馨的冬夜,灿烂的星光给了我最美好的生日礼物,我想到了“为什么水比冰重?”的解释。 波尔能够解释氢原子的库伦力问题,而未能解决万有引力的形成问题。我认为当时世界对人们诱惑极大是相对论游戏,波尔被诱惑了,他的相当精力被这个游戏所耗费,一纸之隔,真遗憾。 我的观点光是粒子,就是光是由运动的光子组成。世界充满了光子。许多天文学家所努力追寻的暗物质实际上就是光子。我认为光子运动速度最大,光子运动速度不变。我还认为光速是光子的特性,万有引力是物体间所受的光子作用之和(这两个观点虽然也是我个人独立得出的,但公布方面,有中国业余研究者先在网络公布,我记忆中是近年的事情,请原谅我没有记住他的大名而且我现在无法在网络上找到这篇文章,当时我有点沮丧。我2001年在致沙磊邮件中提到我在统一场方面有进展,邮件的主要内容是关于臭氧层的自然变化。 2003年底我在《爱因斯坦的所谓时钟减慢是谬误!》文尾写到:“爱因斯坦的光速在真空中最大,而且不变;实际也等价于时间不变、距离不变!爱因斯坦的长度缩短、时间变化是谬误!我打开了一扇门,有些珍宝业已被我得到!”。引力的光子说就是这些珍宝的一项。 感谢:感谢无知先生!对地球周长的无知使麦哲伦们踏上了环球航行之路!对中国学术界的无知使我的个人研究走到今天! 参考文献:本文在众所周知的知识—常识之外,只对网络文章进行引用链接到正文中。 作者简介:侯振宇,男,1965年1月7日生人,1986年7月大专毕业于沈阳大学工民建专业,国家一级注册结构工程师。业余从事天地生研究。 电话:13304042019 024-23300275 The photon function and law of universal gravitation Hou ZhenYu XinMin Construction Survey Design Institute 110300, Liaonin,P. R. of China houzhenyu2007@yahoo.com.cn Abstract: The law of universal gravitation : Every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them. F=M.m.G/R2. The law of universal gravitation is Isaac Newton's most outstanding work. It is a pity,Isaac Newton has not given the explanation to the attraction. What is an attraction? My answer: The attraction is an object to shelter another object from the photon function. Certainly this kind of shelter is mutual. The photon theory can explain The law of universal gravitation. The radius is the R spherical surface total area is 4πR2. The cross sectional area is a two objects is away from R, they coincide the area ratio which covers are A/4πR2. This is in the law of universal gravitation a 1/R2 reason. The atom is a basic unit of matter that consists of a dense central nucleus surrounded by acloud of negatively charged electrons. Over 99.9% of an atom's mass is concentrated in the nucleus. The radius of a nucleus is approximately equal to 10-15 m, this is much smaller than the radius of the atom, which is on the order of 10-10 m . Electron mass is 9.11 × 10-28 gram, and that is approximately 1/1836 that of the proton. Electronic volume is too small, the existing technology can not measure. The object to the photon mask function is not because of theirs volume, but because of theirs quality. This is the law of universal gravitation mass term( M.m). Blocking objects on the role of the photon is not because of their volume, but because of their quality. As for the G constant, is because the photon function is stable. The evidence has three: First, 3K background radiation; second, darkness at night ; third, Earth history glory. By the way, this paper also introduced the refraction explanation of the photon theory , the error of theory of relativity . key word: Law of universal gravitation, attraction, photon, refraction, theory of relativity, About the author: Hou Zhenyu: Male, born January 7 1965, 1986,graduated from the Shenyang University College civil engineering major, 1st class registered structural engineer Telephone:13304042019 024-23300275 侯振宇-光子作用与万有引力定律.doc 扩展阅读: 科网群英烩No.0831 侯振宇 海城唐山汶川玉树 地震前兆与地震预报 甘 永超 关于波粒二象性的研究 吴中祥 吴中祥的个人博客 › TA的所有博文 › 查看博文 相对论、量子力学及其场论的,本质、规律,及其必然且必需的发展 补 充阅读: 陈方培 陈方培的个人博客 › TA的所有博文 › 查看博文 什么是暗物质?什么是暗能量? 已有 9 次阅读 2011-1-27 07:31 | 个人分类: 未分类 | 系统分类: 科普集锦 | 关键词:暗物质; 暗能量 什么是暗物质?什么是暗能量? 最近科学网博客的一些网友对讨论暗物质和暗能量颇感兴趣。古人说“工欲善其事,必先利其器”。我觉得要讨论好暗物质和暗能量,必须先把‘什么是暗物质?什么是暗能量?’搞清楚,否则会缺乏共同语言,纠缠不清。鉴于有些网友可能对‘暗物质’和‘暗能量’不够了解,特从《 维基百科》中摘录两条解释于下,供大家参考。 暗物质 维基百科,自由的百科全书 在 宇宙学 中,暗物质 ( 又稱 暗质 ) ,是指無法通過 电磁波 的觀測進行研究,換言之,不與 电磁力 產生作用的物质。人们目前只能通过 重力 产生的效应得知,或說發现,宇宙中有大量暗物质的存在。 现代天文学通过 重力透镜 、宇宙中 大尺度结构 的形成、 微波背景辐射 等研究表明:我们目前所认知的部分,即 重子 ( 加上 電子 ) ,大致占宇宙的 4 %,而暗物质則占了宇宙的 23% ,还有 73% 是一种导致宇宙加速膨胀的 暗能量 。暗物质的存在可以解决 大爆炸理论 中的不自洽性,对结构形成也非常地关键。暗物质很有可能是一种(或几种) 粒子物理 标准模型 以外的新粒子所構成。对暗物质 ( 和 暗能量 ) 的研究是现代 宇宙学 和 粒子物理 的重要课题。 暗能量 维基百科,自由的百科全书 在 物理宇宙學 中,暗能量(又稱 暗能 )是一種充溢空間的、增加宇宙膨脹速度的難以察覺的能量形式。暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹的觀測結果非唯一 ,但最流行的解釋。在宇宙標準模型中,暗能量佔據宇宙 73% 的質能。 暗能量現有兩種模型: 宇宙學常數 (即一種均勻充滿空間的常能量密度)和 純量場 (即一個能量密度隨時空變化的動力學場,如第五元素和模空間)。對宇宙有恆定影響的純量場常被包含在宇宙常數中。宇宙常數在物理上等價於真空能量。在空間上變化的純量場很難從宇宙常數中分離出來,因為變化太緩慢了。 分享 对‘暗物质、暗能量’ 正名顺言的建议 热度 1 陈方培 2011-2-1 16:34 对‘暗物质、暗能量’ 正名顺言的建议 本博上次的博文《尝试使‘物质、质量、能量’名正言顺》,曾在物理学的范围内,尝试对物质、质量、能量这几个基本的物理概念,力求提出比较恰当的定义。本次博文将根据这些定义,建议对‘暗物质、暗能量’作些‘正名’‘顺言’的工 ... 个人分类: 未分类 | 46 次阅读 | 1 个评论 分享 尝试使 ‘物质、质量、能量’ 名正言顺 陈方培 2011-1-31 18:15 尝试使‘物质、质量、能量’名正言顺 孔子曰: “ 名不正则言不顺,言不顺则事不成。”(《论语 · 子路》) 孔子的这段话是对担任官职的看法,但也可移植到讨论如何才能更好地研究物理学;这就是说,要更好地研究物理学,必须先搞清楚 ... 个人分类: 未分类 | 34 次阅读 | 没有评论 分享 暗物质、暗能量还没有要求广义相对论进行大修改 热度 1 陈方培 2011-1-30 18:50 暗物质、暗能量还没有要求广义相对论进行大修改 暗物质和暗能量发现后,宇宙学和基本粒子理论无疑地受到很大的冲击;使得一些有关的理论内容和观点看法都要进行或可能要进行 大修改。谈论这些方面的文献很多,我不是这些方面的专业学者,又缺乏研究,对此就不多谈了。 有人认为 ... 个人分类: 未分类 | 46 次阅读 | 1 个评论 分享 目前物理学对‘万有引力的根源’的看法 热度 3 陈方培 2011-1-29 19:55 目前物理学对‘万有引力的根源’的看法 (什么是万有引力?它是如何出现的?(二)) 上次博文《什么是万有引力?它是如何出现的?(一)》中,我们讨论了 ‘万有引力是如何出现的’,还没有讨论完,本次博文 ... 个人分类: 未分类 | 106 次阅读 | 3 个评论 分享 什么是万有引力?它是如何出现的?(一) 热度 2 陈方培 2011-1-29 10:04 什么是万有引力?它是如何出现的?(一) ‘万有引力的根源’问题,亦即‘万有引力是如何出现的?’问题,在网上博客中常有讨论。 要研究‘万有引力是如何出现的?’,先要弄清楚‘什么是万有引力?’。‘万有引力’是存在于两个物质之间的相互吸引力,物质处于任何状态都存在万有 ... 个人分类: 未分类 | 77 次阅读 | 2 个评论 中国科学家"十二五"将探索黑洞、暗物质等宇宙奥秘 2011-02-03 09:20 来源:新华网  打印本页 关闭 http://www.cnr.cn/allnews/201102/t20110203_507647917.html   新华网北京2月3日电(记者吴晶晶)记者日前从中科院获悉,中科院已启动实施“空间科学”战略性先导科技专项,致力于提高我国空间科技创新能力,“十二五”期间将重点探索黑洞、暗物质等宇宙的奥秘。   空间科学是以航天器为主要平台,研究发生在日地空间、行星际空间乃至整个宇宙空间的物理、天文、化学及生命等自然现象及其规律的科学,是蕴含重大科学突破的前沿科学领域。   据介绍,中科院“空间科学”先导专项将开展空间科学卫星关键技术研究、空间科学卫星的研制、发射和运行,以及科学卫星上天后的科学数据应用,构成空间科学任务从孵育、前期准备、技术攻关到工程研制、成果产出的完整链条。   “十二五”期间,“空间科学”先导专项将重点针对黑洞的性质及极端条件下物理规律、暗物质的性质、空间环境下的物质运动规律和生命活动规律、太阳爆发等太阳活动对地球空间环境的影响和检验量子力学完备性等方面开展研究,实现科学上的重大发现和突破,深化人类对宇宙和自然规律的认识。   中科院还将通过这一专项的实施培养一支达到国际水平的科学研究队伍和先进探测仪器的研制队伍,为我国空间科学今后的持续发展奠定基础。
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执手若情侣,相拥如物幻
sheep021 2011-1-15 09:50
打开博客,收到一位网友的消息。 赞时空纠缠 --发送人:fusik 2011-1-14 14:07:56 宇之广博,宙之悠久。 执手若情侣,相拥如物幻。 感激之余,发现化繁为简如下似乎更妙: 宇之广博,宙之悠久。 执手若侣,相拥如幻。 这里,宇宙,吕(侣) 玄(幻)等与本博近几日的几篇博文相关,但被这位网友提炼得如此精悍,大出意料之外。非常感谢! 篆文 金文 玄 吕 见: 吕能通玄。吕喆,真有点玄了(图) 人类本是宇宙的一个组成部分。但人类对宇宙的认识却有截然不同的两种认识,可概括为吕 玄 两种: 一是吕 即二元论:人与宇宙有联系,但相互独立,各不相容,天人二元,各自分立。 一是玄,即一元论:人与宇宙有联系,并息息相通,相融为一,天人一元,合二为一。 这种认识,有明显的方位感。东方以玄为主。西方人以吕为主。 这也就不难理解为了AA制在西方比较盛行,而在东方则难以推行。当然年轻人喜欢标新立异,崇洋尝鲜,偶尔玩玩也无妨。 这也可以理解西方人比较独立,而东方人集体观念家庭观念、国家观念等等比较浓厚的原因了 拉拉手的关系,VS 相拥如一的关系,哪个更深刻呢? 宇宙虽然深奥,道理却如此简单。
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佛家的花与道家的壶——宇宙同心,心外无物
sheep021 2011-1-3 11:00
佛家的花 佛祖拈花微笑典出于《五灯会元》卷一。据载:世尊在灵山会上,拈花示众,是时众皆默然,唯迦叶尊者破颜微笑。世尊曰: 吾有正法眼藏,涅盘妙心,实相无相,微妙法门,不立文字,教外别传 ,付嘱摩柯迦叶 迦叶尊者,通常称大迦叶,一名饮光,是两千五百年前释迦牟尼的十大弟子之一。也是释迦牟尼弟子中道德高尚的长者。释迦牟尼对众说法时拈花不语,五百弟子都默然,独有迦叶微笑。于是佛祖把衣钵交付给迦叶,嘱他等待未来弥勒佛下世降生,再把衣钵交付给弥勒。衣是袈裟,钵是食具,衣钵代表佛教的法统。 译文: 有一次大梵天王在灵鹫山上请佛祖释迦牟尼说法。大梵天王率众人把一朵金婆罗花献给佛祖,隆重行礼之后大家退坐一旁。佛祖拈起一朵金婆罗花,意态安详,却一句话也不说。大家都不明白他的意思,面面相觑,唯有摩诃迦叶破颜轻轻一笑。佛祖当即宣布:我有普照宇宙、包含万有的精深佛法,熄灭生死、超脱轮回的奥妙心法,能够摆脱一切虚假表相修成正果,其中妙处难以言说。我不立文字,以心传心,于教外别传一宗,现在传给摩诃迦叶。然后把平素所用的金缕袈裟和钵盂授与迦叶。 这就是禅宗拈花一笑和衣钵真传的典故。 释迦佛世尊为何拈花一笑? 心如莲花 LST Seal (六書通來的篆軆字) Characters L33769 L33770 L33771 L33772 L12391 L12392 L12393 L12394 L12395 L12396 L12397 L12398 L12399 L12400 L12401 L12402 L12403 Bronze (金文编來的字) Characters B15320 B15321 B15322 B15323 B15324 B15325 B15326 B15327 B15328 B15329 B15330 B15331 B15332 B15333 道家的壶 外道迷真性,元神助本心就着物理读西游,大千世界一葫收 道家常谓:袖里乾坤大,壶中日月长。并常以葫芦为喻。 壹、壶与葫芦 汉字壹、贰二字也蕴含着早期人类对于世界起源的解释。从字体上看, 壹与壶 相近,壹之初义当为一种存放东西的器皿,是一种近乎封闭的圆状物,可能和葫芦相似,类似《老子》中朴的概念,可以代表世界尚未打开的混沌样态 道生一,故一即是道的别名,同时一也代表宇宙初始的混沌状态。混沌和葫芦音义相通,所以葫芦可以像征道。葫芦和壶字音义相通,所以道家喜欢说壶里乾坤。由壶字又衍生出一的大写字体壹字。壹又代表了道。最简单的字也演变最复杂的意义,而最复杂的意思也能够用最简单的字所代替。大道就是这样。 从形象上看,壹就是壶中有吉。吉可以引申为鼎,为何要放进壶里?宇宙莫非一壶乎 吉乃万物之精粹,故一中有精,有信,其精甚真,得一的人,都是先得了这个吉,才悟出了葫芦内外的全貌 道字如壶 道壹片冰心在玉壶 这是一个网友画的道字。果真把大千世界一壶收了。 心含宇宙,宇宙同心,心外无物。天性,人也,人心,机也。立天之道,以定人也。心生于物,死于物,机在于目。 相关参考: 宇宙的奥秘只有一个爱因斯坦的时空弯曲与人的错觉 超越牛顿:天上的星星为什么掉不下来? 盗梦者空间,葫芦装天与闭目养神
个人分类: 聆听自然|438 次阅读|0 个评论
突发奇想: 爱因斯坦 E=mc^2; if c=1, then E=m; 即 能量=质量
热度 1 readnet 2011-1-3 10:48
爱因斯坦: E=mc^2; if c=1 then E=m 即 能量=质量 扩展阅读 学者武夷山 发表于2010-12-24 6:44:42 查看评论 :7 │ 浏览:465 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 阅读笔记 读王红旗《预测的玄机》 读王红旗《预测的玄机》 武夷山 王红旗《预测的玄机》是中国国际广播出版社 1998 年出版的。 14 - 15 页: 笔者对 在以光速运动的物体上 这句话好生怀疑,在笔者看来, 以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。 进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。 对于无结构物质来说,无所谓时间与空间,因为时间与空间乃是对于有结构物体的描述 。 有结构物体 具有识别、选择的本性和使自己复杂起来的愿望, 其结果便是在宇宙演进过程中呈现出的 物体结构越来越多样化 的倾向 。 由于选择意味着发展方向的不确定性,这种不确定性又导致了宇宙物质演进的不可逆性;而所谓不可逆性,则意味着 宇宙中的有结构物体拥有了记忆 。 对于宇宙的这种演进过程,如果不用时间来进行描述,那么也就无法进行描述了。这句话有两重含义, 其一,当宇宙中出现有结构物体的那一刻起,也就是宇宙时间的 原点 ; 其二,我们 所讨论的时间,乃是大脑思维所指称的 时间 。 博主: 1 、此处对宇宙时间原点的定义很有意思。 2 、我的不同意见是:记忆未必是不可逆的。前向记忆(当然,此处的记忆不符合通常的记忆定义)是有可能的。似曾相识感可以解释为一种错觉,也可以解释为前向记忆的表现之一。梦境产生的准确预测不妨也可解释为前向记忆之一种。 58 页: 对于大脑来说,它的主要生存乐趣之一是获取财富。所谓财富,实际上是可供大脑使用或控制的身外之物;而大脑之所以能够战胜基因,正是因为大脑能够使用或控制(包括改变和创造)越来越多的身外之物。 博主:又一个十分有趣的见解。 如果这个见解正确,则说明人类攫取大自然这个身外之物是与生俱来的本性。 于是,人类必将毁掉地球家园,然后自己绝灭 。正如恶性肿瘤了结了一个人的性命后,这些肿瘤细胞也必将完蛋,因为宿主完蛋了。 人类大脑的思维活动包括几个层次: 什么是什么(认识、判断) 什么为什么(转化的因果关系) 什么有什么(什么结构有什么功能和效应) 什么乐什么(结构物存在的意义,以及一种结构物对于另一种结构物或对本身的欣赏) 博主:提出什么乐什么,见解不凡。这是人与其他生物的根本区别吧。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=396755 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 当前推荐数: 12 推荐人: Bobby small03 赫英 yatou xupeiyang jinsblog yonglie jizx971 sheep021 清水直人 wujingzhi readnet 标题: 发表评论人: youke ip:123.116.72.* 江总书记说: 大连理工大学是读书做学问的好地方! 标题: 发表评论人: 盛红月 ip:219.82.242.* 老师在这篇文章中谈到二个问题,一是光,他让我想起小时候我比较喜欢玩的两块玻璃,一块是放大镜,一块是墨镜,墨镜那怕是夏天也会是光变得清凉,但放大镜那怕是冬天我也点燃了男同学的帽子(老师不好意思说自己小时候,真的让老师们受难,真是上房能揭瓦下地能烧房的那一种,所以后来虽然成绩不错,老师还是没有让我读高中,老师说她真没办法管我,最近开同学会,我向老师道歉了),最近看到国外的一篇文章谈到了云,说逆反的云可能是地球气温升高,也有人说火山灰产生的云让寒冷发生,我觉得都有一点道理,一个是大象的腿,一个是大象的耳朵,但不是光变的全过程。 记忆未必是不可逆的这句话非常有意义,就象我们看书看报,可以顺着看也可以倒着看,而我看报看书,经常先是倒着看,中国的书报有一个惯例,大标题都是政府的事,越小越是百姓提的意见,小的最实在。我一直让为不刚直不阿的人有不同的记忆模式,说他是模式并非有意识培养的,而是习惯成自然。每个人的大脑组织元素也一定不同,有遗传的也有后天不同的生活方式转换的。我曾经有很多梦变成现实害怕过,后来过逝的老师告诉我不要怕,以后你不要告诉其他人就讲给我听,我信,他说他小时候在一个庙里住了很长时间,有一个老和尚经常和他说这些,老师认为如果没有特别的功底有些梦是做不出的,你能做出来说明你看的书已经达到了一定的功底,加上你的杂念少,真象是一根筋,而且你对每个相关问题都进入到深思状态,所以有很多的结果其实不一定是你的梦而是在似睡非睡之中记忆帮助你了。我不是祥林嫂总是阿毛阿毛的,因为没有了老师我真的没有地方讲我的故事了。老师你看我这篇东西写得你还满意吗? 博主回复:不敢奢谈满意,有机会聆听别人的不同经历、不同想法,就是幸事一桩。 标题: 发表评论人: colorfulll 好文转载!地址: http://12www.org/home/blog/archives/5165 物理学建立在符号认知之上 , 符号的特点 就是 它永远不是对象 , 永远存在主客差异 , 因此 建立在符号认知上的物理学永远有错! 哈哈 标题: 发表评论人: colorfulll 笔者对在以光速运动的物体上这句话好生怀疑,在笔者看来,以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。对于无结构物质来说,无所谓时间与空间,因为时间与空间乃是对于有结构物体的描述。 平均律场中允许出现纯时间 。 标题: 发表评论人: sheep021 以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。 - 赞同其前半句: 光就是以光速运动着的物质 不赞同能量则是物质的无结构态,似乎应该是 能量是物质的另一种结构态 标题: 发表评论人: yonglie 好像爱丽丝里的王后就有反向的记忆只记得后天的事情,昨天的却忘了。 标题: 发表评论人: small03 您的书评比《我读》更有特点,专注科学和人文。您也写一本荐书的书吧? 想借您的书店的灯光看看? 博主回复:我的书评书介栏目中,一部分内容就是荐书。 记录总数: 7 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者陈辉 发表于2010-11-2 18:12:51 查看评论 :4 │ 浏览:442 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 科学八卦 混沌汤煮馄饨片片 馄饨一片混沌一片 混沌 汤 煮 馄饨 片 片 借 混沌 网 捞 网 馄饨 下 馄饨 网 上 混沌 网 馄饨 一 片 混沌 一 片 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=379729 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 科学网,博客,科学,八卦,声,光,波,混沌,音乐,绘画,文化,艺术,色球,色空间 学者王号 发表于2011-1-3 11:00:50 查看评论 :0 │ 浏览:26 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 聆听自然 佛家的花与道家的壶宇宙同心,心外无物 佛家的花 佛祖拈花微笑典出于《五灯会元》卷一。据载:世尊在灵山会上,拈花示众,是时众皆默然,唯迦叶尊者破颜微笑。世尊曰: 吾有正法眼藏,涅盘妙心,实相无相,微妙法门,不立文字,教外别传 ,付嘱摩柯迦叶 迦叶尊者,通常称大迦叶,一名饮光,是两千五百年前释迦牟尼的十大弟子之一。也是释迦牟尼弟子中道德高尚的长者。释迦牟尼对众说法时拈花不语,五百弟子都默然,独有迦叶微笑。于是佛祖把衣钵交付给迦叶,嘱他等待未来弥勒佛下世降生,再把衣钵交付给弥勒。衣是袈裟,钵是食具,衣钵代表佛教的法统。 译文: 有一次大梵天王在灵鹫山上请佛祖释迦牟尼说法。大梵天王率众人把一朵金婆罗花献给佛祖,隆重行礼之后大家退坐一旁。佛祖拈起一朵金婆罗花,意态安详,却一句话也不说。大家都不明白他的意思,面面相觑,唯有摩诃迦叶破颜轻轻一笑。佛祖当即宣布:我有普照宇宙、包含万有的精深佛法,熄灭生死、超脱轮回的奥妙心法,能够摆脱一切虚假表相修成正果,其中妙处难以言说。我不立文字,以心传心,于教外别传一宗,现在传给摩诃迦叶。然后把平素所用的金缕袈裟和钵盂授与迦叶。 这就是禅宗拈花一笑和衣钵真传的典故。 释迦佛世尊为何拈花一笑? 心如莲花 LST Seal (六書通來的篆軆字) Characters L33769 L33770 L33771 L33772 L12391 L12392 L12393 L12394 L12395 L12396 L12397 L12398 L12399 L12400 L12401 L12402 L12403 Bronze (金文编來的字) Characters B15320 B15321 B15322 B15323 B15324 B15325 B15326 B15327 B15328 B15329 B15330 B15331 B15332 B15333 道家的壶 外道迷真性,元神助本心就着物理读西游,大千世界一葫收 道家常谓:袖里乾坤大,壶中日月长。并常以葫芦为喻。 壹、壶与葫芦 汉字壹、贰二字也蕴含着早期人类对于世界起源的解释。从字体上看, 壹与壶 相近,壹之初义当为一种存放东西的器皿,是一种近乎封闭的圆状物,可能和葫芦相似,类似《老子》中朴的概念,可以代表世界尚未打开的混沌样态 道生一,故一即是道的别名,同时一也代表宇宙初始的混沌状态。混沌和葫芦音义相通,所以葫芦可以像征道。葫芦和壶字音义相通,所以道家喜欢说壶里乾坤。由壶字又衍生出一的大写字体壹字。壹又代表了道。最简单的字也演变最复杂的意义,而最复杂的意思也能够用最简单的字所代替。大道就是这样。 从形象上看,壹就是壶中有吉。吉可以引申为鼎,为何要放进壶里?宇宙莫非一壶乎 吉乃万物之精粹,故一中有精,有信,其精甚真,得一的人,都是先得了这个吉,才悟出了葫芦内外的全貌 道字如壶 道壹片冰心在玉壶 这是一个网友画的道字。果真把大千世界一壶收了。 心含宇宙,宇宙同心,心外无物。天性,人也,人心,机也。立天之道,以定人也。心生于物,死于物,机在于目。 相关参考: 宇宙的奥秘只有一个爱因斯坦的时空弯曲与人的错觉 超越牛顿:天上的星星为什么掉不下来? 盗梦者空间,葫芦装天与闭目养神 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=400225 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 宇宙,世界,心机,人性,天性,佛家,花,道家,心 相关文章: 突发奇想: 爱因斯坦 E=mc^2; if c=1, then E=m; 即 能量=质量 李玉刚《镜花水月》反串四大美女 首唱RB(图) 一个人的价值观并不是全世界 出世在涉世,了心在尽心-《菜根谭》 转一个不和谐的帖子 时间的维数空间(2) 女生是花花兔,男生是白兔或黑兔 保持一颗战斗之心 葬花吟 养花杂感 当前推荐数: 1 推荐人: 孙学军 记录总数: 0 总页数: 0 当前页: 1 9 3 4 : 扩展阅读 时间的维数空间(2) 时间的维数空间
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时间的维数空间(2)
readnet 2011-1-3 07:49
与 白图格吉扎布 关于 时空维数 的对话 标题: 发表评论人: readnet ip:221.182.46.* 如果将 三原色 当做 三维空间 将 黑色 与 白色 当做 时间维 的 前 后 即 假定 颜色为 4 维 空间三维 + 时间维 + 三原色 + 黑白维 = 八维空间 标题: 发表评论人: readnet ip:221.182.46.* 再八卦一下: 博主认为 颜色有几维 ? 无极: 0维   黑色 太极: 1维   红色 两仪: 2维   绿色 四象: 3维   蓝色 八卦: 4维   白色 博主回复:我觉得与本博主题无关,不再奉陪. 标题: 发表评论人: readnet ip:221.182.46.* 呵呵,不识庐山真面目,只缘身在此山中 吾非学数学之人,不懂数学语言推导,故只得凭借想象力,聊些浅见 。 先八卦一下:  博主认为 时间属于几维? 无极: 0维  数学上的奇点 太极: 1维  数学上的点或线 两仪: 2维  数学上的线或面 四象: 3维  数学上的面或体 八卦: 4维  数学上的3+1维 ================= 标题: 发表评论人:TUGJAYZHAB 光看题目,挺恼火。再看:兴趣驱动做科学; 利益驱动被科学,... 当科学家.能享受清贫生活、兴趣成为做科学的第一驱动力之时,... 然也。顶。 博主回复:吾也非学数学之人,植物生态专业,不懂数学语言推导。请原谅。 也许时间是线,一维的。 三维空间与多维空间 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=339948 扩展阅读 时间的维数空间 讲座(7-1)预测等于推测加实测 讲座(7-2)系统的过去现在和将来 讲座(7-3)系统的空间分布和时间分布 讲座(7-4)多维指数增长方程
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时间的维数空间
热度 1 readnet 2010-12-31 13:34
时间不是一维的 时间可能是多维的 时间甚至与空间同构 扩展阅读: 学者陈辉 发表于2010-11-2 18:12:51 查看评论 :4 │ 浏览:442 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 科学八卦 混沌汤煮馄饨片片 一片馄饨一片混沌 混沌 汤 煮 馄饨 片 片 借 混沌 网 捞 网 馄饨 馄饨 网 下 混沌 网 上 一 片 馄饨 一 片 混沌 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=379729 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 科学网,博客,科学,八卦,声,光,波,混沌,音乐,绘画,文化,艺术,色球,色空间 黑洞是多少维? 关于颜色的维数空间 傻帮讲座(7):咖啡色的波长是多少? 标题: 发表评论人: 后天八卦 ip:159.226.74.* 鲍老师您好!是否是这样的: 巽离坤 木火土 492 东南 南 西南 青红黄 震 兑 木土金 357 东 中 西 青黄白 艮坎乾 土水金 816 东北 北 西北 黄黑白 祝好! 博主回复:后天八卦咋那么多【土】涅?要仔细研究研究。。。祝您新年快乐! 标题: 发表评论人: gothere 原始思维? 博主回复:对头! 古子曰:【低级生物吃物质,中级生物吃能量,高级生物吃信息。。。】 标题: 发表评论人: 我是来打酱油的 ip: 呵呵,有点意思。我迟到了 博主回复:哈哈!确实有点迟到了。。。对了,请问【酱油色】的波长是多少?嘿嘿! 标题: 发表评论人: 我是来打酱油的 ip: 呵呵,有点意思。我迟到了 标题: 发表评论人: readnet 博主回复:【点】是0维【球面】,【圆】是1维【球面】。。。 ================================================= 三维【球面】在二维的投影为【圆】 二维【圆】在一维的投影为【线】 一维【线】在0维的投影为【点】 不断从髙维空间向低维空间投影的最终结果, 便是回到0维空间 无(无极) 【0维的点】=【数学奇点】=【空间原点,空间卷积(空间半径=0)】=【时间起点=时间终点,时间卷积(时间半径=0)】=【宇宙起点=宇宙终点】 标题: 发表评论人: readnet 佛 家的 色 代表 颜色 , 颜色 表征为 波长 , 不同 的 波长 以及 组合 对应 不同 的 元素 , 故 色 是 物质 和 场 的 代名词 , 而 空 是 基元 和 法则 , 故 色 即是 空 , 空 即是 色 。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=385935 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=381352 学者李易 发表于2010-2-28 11:45:33 查看评论 :2 │ 浏览:724 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 平均律场文集 绘画与音乐的定性、定量及使命! 绘画与音乐的定性、定量及使命! 李晓虹 关键词:有序离散频率 平均律 空间描述 时间描述 自然逻辑 自然语言 工具盲区 命名 绘画是什么? 绘画是一个基于有序离散频率分布结构的空间描述语言系统的逻辑呈现 。空间与时间不可分割,因此绘画所使用的语言系统只能是半个系统;他的另一半是音乐 基于有序离散频率分布结构的时间描述语言系统的逻辑呈现作用产物 。两者共同构成一个完整的时空自然语言描述系统。 一张照片转画为绘画,两者的差别许多人都能看出,但是却很难说清楚。 看得出,说不清 是缺乏对空间描述语言理解之故,尤其是不能从定性、定量层面理解。 绘画、音乐所使用的两个语言系统都经历了漫长的发展,但是其发展水平极不平衡,音乐包含的时间描述语言系统远远走在了绘画前面,其逻辑结构(律式,调式,和声,旋律,对位,修饰等)的所有细节基本已经查清,并且实现了定量表达,创作活动也基于定量进行。 而绘画中,只有一部分人能够隐约感觉到空间描述语言的逻辑存在,(主要是受过较长期正规的写生色彩训练这部分人。)极少数人对这种逻辑非常敏感,(如:凡高,莫奈,达利那样的天才,)但是无法实现定量表达。 音乐对时间自然逻辑的认识走在绘画前面是一件好事;两者属同一系统,在逻辑结构上应该同构(这点已经被我们 20 多年来上万张实验例图所证实。)绘画的空间逻辑定量可以有现成的逻辑系统供借鉴。 科学的核心问题也是时空描述问题,这与音乐,绘画是一致的。但是有着两处明显的不同:原理、过程、逻辑不同,认识层面不同,这种不同造成科学存在感知、工具(命名工具与测量工具)盲区。音乐、绘画使用的平均律逻辑在理论上不存在感知、工具盲区,他在认识时空本质中所能发挥得作用是科学无法代替的。(涉及内容较多,另文专门介绍。) 音乐与绘画分为两个专业是人类的一个大错误,其错误程度类似将物理学分为 时间物理 与 空间物理 并视作两个不同专业,那个国家或哪所学校最早将两个专业合并,意味着获得时空描述语言的话语主导权 在未来的历史上应可以抹上一笔。 基于 有序离散频率分布的 平均律自然语言系统用于音乐与绘画却不限于音乐与绘画,许多自然现象上可以观察到存在迹象,这种逻辑对解决自然科学盲区以及由此带来的理论冲突具有重大意义,这些领域可能包括:中西医理论冲突,相对论与量子论冲突等。绘画与音乐在定量观察上有着极大的方便,一个完整的、定量的时空逻辑系统也许会给中医以及量子物理研究提供一把金钥匙。 我们确信;未来的艺术家都是绘画、音乐两栖型的,单一的艺术家局限性极大,掌握时空自然语言系统会有困难。现在开始着手在两个领域部署自己知识的艺术家会在未来的世界占据优势。对理论工作者来说:视觉,听觉在对平均律语言观察上(律式、调式、和声、旋律、对位、修饰等)各有所长,两栖型也更有优势。 平均律逻辑还有一个非常重要的特征:它的获取方式我们并不完全清楚;梵高,莫奈能够画出非常严谨的七声音阶和声结构 而这种能力显然不是来自某所大学或某位老师的传授,不是来自我们熟悉的那种习得方式,在这个问题获得满意解答之前(当然应该是可证伪的解答。),我们的教学或研究实际上都带有相当程度的盲目性 这是一个令美术教育与美术理论十分些尴尬却又迈不过、躲不开的问题。 绘画、音乐具有强大的社会功能,(如:《马赛曲》《国际歌》等)正如粮食生产具有强大的战略功能一样。但是粮食战略问题专家与水稻专家毕竟不一样。 哲学可以指导艺术实践这一看法存在极大的含混;这里所说的哲学是什么哲学?至少:基于命名工具的哲学与平均律逻辑属于不兼容逻辑过程(两者逻辑冲突在另文介绍)。没有深入了解过平均律逻辑、或者缺乏相当深入艺术实践的理论家很难理解这种冲突的原理。 我们写这些文字的理由是想为将来的工作营造一个人才环境基础(没有大量的两栖乃至三栖 绘画、音乐、科学 人才,这项工作很难开展下去)。只要有极少一部分人进入平均律时空自然语言研究的人才贮备,并成为这项研究的传承者 这些文字便没有白写。 绘画与音乐的使命目前处于低估状态,用李政道先生的一句预见性表述结束这篇文章 科学和艺术是不可分割的,就像一枚硬币的两面,它们共同的基础是人类的创造力,它们追求的目标是真理的普遍性。 2010 年 3 月 21 日完稿于金沙江畔完心阁 当前我们主要着手的课题: 中医及阴阳五行理论定性定量 平均律绘画 平均律场 艺术是什么? SCI盲区 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=298351 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 当前推荐数: 3 推荐人: woxing Wuyishan readnet 标题: 发表评论人: lvnaiji 绘画,在空间上同时展现,时间压缩为零 。 若是看到画家作画的过程,时间就展开了 。 音乐无疑是在时间上的展现, 但由一个单音变成复杂的和声,是否可以认为加入了空间因素 ?例如德沃夏克《自新大陆》第二乐章开头的几个神秘的和声。 博主的另文进而与 经络 联系, 是否 认为后者 兼有时空的有序离散频率分布结构 ? 博主回复:问到点子上了, 时间的离散频率描述问题(量子时间?)是疑问最多的问题! 标题: 发表评论人: readnet 有道理,收藏了。 希望早日看到你们的课题成果哦! 记录总数: 2 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 :
个人分类: 色球空间|5279 次阅读|3 个评论
黑洞是多少维?
热度 2 readnet 2010-12-29 10:26
爱因斯坦将空间和时间整合在一起,提出【四维时空】。 世界上最大的环形加速器LHC将有可能发现【第五维】。 如果LHC检测出【人造黑洞】,那就意味着间接证实了【第五维】的存在。 黑洞是多少维? 黑洞是一个存着非常大的引力,连光也无法从那里逃逸出来的区域。 这个区域有一个叫做视界(event horizon)的二维界面,进入到此界面内侧的任何东西,甚至光,也不能再移动到界面的外侧。 黑洞指的就是这个被视界所包围的一个球体的内部空间。 根据这一点,我们知道黑洞是三维空间。 主要参考文献 : 关于维的问答. Newton 科学世界, 2008,(4):53 提出问题: 下面文章 【 虫孔示意图 】 的边缘进一步外翻可形成类似于汽车轮胎的样子 。 【 汽车轮胎 】 是 几维空间 ? 扩展阅读 : 学者王号 发表于2010-12-28 10:35:45 查看评论 :4 │ 浏览:140 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 科学八卦 宇宙可能位于虫洞内部黑洞、白洞、虫洞、狗洞 虫洞示意图 一、虫 洞 在宇宙内,还是宇宙在虫 洞 内? 《科学》网站评出年度十大最受欢迎科学新闻 宇宙可能位于虫洞内部居首: 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 经过层层假设和大胆推论,现代物理学研究越来越玄幻了,现代物理学的文章和著作也越来越接近《西游记》了。可惜《西游记》发表已经超过50年,已经没有知识产权和著作专利了,否则,大可以告西方物理科学家侵权。 《西游记》中孙悟空生于石头缝中,孙悟空的金箍棒藏于耳朵眼儿里,孙悟空千变万化,一个跟头十万八千里,但却跑不出如来佛的手掌心 这不,2010年度《科学》网站评选的文章 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 。与以上情节何其相像!!! 据物理学家组织网与《科学》( Science )杂志在线版近日报道, 美国印第安纳大学的理论物理学家研究发现,我们的宇宙可能自大爆炸之前,一直处于两个宇宙相连接的时空管道,即一个虫洞的内部 。该篇论文刊登于4月12日出版的物理学著名学术期刊《物理快报B》( Physics Letters B )上。 黑洞、白洞与虫洞 与黑洞的广为人知不同, 白洞主要用来解释宇宙中的高能现象, 其是否存在尚无观测证据。 在广义相对论预言中, 白洞与黑洞性质相反,是一种致密物体,并不吸收外部物质,而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量,像宇宙中的喷泉 。 而虫洞(又名爱因斯坦罗森桥)虽多见于科幻,却不是任何边缘科学或业余幻想,它的起源令人尊敬,来自于爱因斯坦与罗森的一篇论文。其可描述成连接宇宙遥远区域间的时空细管,而暗物质负责维持着虫洞出口的敞开。最简单地去理解,就是把时空卷曲起来,创造一条事件A和事件B间的近路。 虫洞亦可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫灰道。 在这时,白洞可以看成时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。这是本次研究中一个非常重要的概念。 虫洞于理论上提供了时间旅行的可能性。霍金在《时间简史》中阐述:一个空间旅行者可利用相对于地球静止的虫洞作为从事件A到B的捷径,然后通过一个运动的虫洞返回,并在他出发之前回到地球。 本博认为 :现代的物理科学家们研究到最后,已经忘记什么是宇宙了。更不知道宇宙里到底有多少个宇宙了。怎么会有 我们的宇宙可能自大爆炸之前,一直处于两个宇宙相连接的时空管道,即一个虫洞的内部 这么怪异的说法? 难道我们的宇宙是孙猴子? 还是蝉的幼虫? 更有意思的是,以上研究,准确地说,以上猜想,竟然全部来源于中国道家学说,包括中医理论!!! 其全部内容没有跳出那幅简洁而优美的太极图!!! 所谓黑洞白洞,不过是离卦、坎卦而异而已,而虫洞(时空隧道),从功能上看更像是经络隧道。呵呵,这倒是件好事,验证和丰富了太极理论啊。 科学最前沿,反而最八卦,太奇妙了 。 注意,这不仅仅是名称相似,而且含义也相似,因为离卦主发散,坎卦主收引。而经络隧道主联系。与黑洞白洞和虫洞的含义完全一致。 中国古人认为:善言天者,比有验于人。太极,大可言宇宙天地,小可言人。人体是一个小宇宙。 不知道 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 这篇文章中的理论,应用于人体,是否可以翻译成: 人生于 虫洞内部。哈哈,不过,转而一想,这似乎也没啥不能解释的,只是把他妈的子宫和产道说成了虫洞,真够缺德的。 太极,黑洞,白洞和虫洞 太极,黑洞,白洞和虫洞 太极,黑洞,白洞和虫洞 二、虫洞乎? 太极乎? 如果俯视 虫洞示意图,看到的会是什么样子的景象呢?是不是下图的样子呢: 三、做人要有志气,不能从狗洞里爬出 做人做事,乃至探索宇宙都是一个道理。 人人热爱自由,但是,人,不能低下高贵的头, 只有怕死鬼才祈求自由,才会想到从狗洞里爬出。 囚歌 作者:六面碰壁居士 (即 叶挺) 为人进出的门紧锁着, 为狗爬出的洞敞开着, 一个声音高叫着: 爬出来吧,给你自由。 我渴望自由, 但我深深地知道 人的身躯怎能从狗洞里爬出。 我希望有一天, 地下的烈火, 将我连这活棺材一齐烧掉, 我应该在烈火与热血中得到永生! 注释:这首诗写在囚禁叶挺同志的中美特种技术合作所渣滓洞集中营楼下第二号牢房墙壁上。 叶挺(1896-1946),字希夷,广东惠阳人。 中国革命史上的名将。1924年赴苏联东方劳动大学与军事学校学习。1925年回国。第一次国内革命战争时期,曾任国民革命军独立团团长、二十四师师长、十一军军长。1927年先后参加南昌起义和广州起义。抗战时任新四军军长。1941年皖南事变时被国民党非法逮捕,先后被囚于江西上饶,湖北恩施,广西桂林等地,最后移禁于重庆中美特种技术合作所集中营。1946年3月4日,由于中共中央的坚决要求,始获自由。出狱后即电中共中央请求加入中国共产党,于3月7日经中共中央批准。4月8日自重庆飞返延安,途中因飞机失事遇难。毛泽东曾当面称他是共产党第一任总司令,人民军队的战史要从你写起。 四、太极阴阳理论,肯定要写入现代物理学。 太极阴阳理论,肯定要写入现代物理学。并作为集成各种现有理论的基础。爱因斯坦苦苦探求的宇宙大统一理论已经初见倪端: 《科学》网站评出年度十大最受欢迎科学新闻 宇宙可能位于虫洞内部居首 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=398272 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 宇宙,黑洞,白洞,虫洞,囚徒,太极 相关文章: 黑洞是多少维? 峰回路转破玄机:大型强子对撞机制造黑洞失败之后 Penrose的多旋回宇宙 庄子的宇宙学 宇宙就是一场风波 宇宙的奥秘只有一个爱因斯坦的时空弯曲与人的错觉 宇宙也许并不复杂-弦和鼓 科学家首次发现多个宇宙同时存在的证据 大型强子对撞机制造黑洞失败 《宇宙赋》选段:神雕对话 当前推荐数: 6 推荐人: jizx971 tangchangjie 张三火 readnet yindazhong vigorous 标题: 发表评论人: 不读华严不知佛的富贵 ip:221.192.233.* 博主对宇宙的奥秘很感兴趣,对古老的智慧也很有心得,建议看看《华严经》,真领悟到了的话,现代物理提出的任何理论都非常容易理解,也非常有趣,十分愉快。其实《华严经》对宇宙的奥秘揭示很清楚,很全面,什么多维宇宙、平行宇宙、量子宇宙、多世宇宙、宇宙碰撞、全息宇宙、超光速、时间机器等等我们想得到的,想不到的都能在其中找到。为什么?佛无所不知(般若无知无所不知),佛的境界凡夫做梦都梦不到,别说观察到,思考到了,佛说的是实相,华严境界是一真法界。 博主回复:谢谢。我的阅读范围偏重于道家的经典,偶览佛学著作大有似曾相识之感。 佛道两家,同属东方神秘文化背景下的产物,历史上相互参考、交流也比较多,对宇宙生命的领悟是超前的、深邃的 般若无知无所不知 圣人无为无所不为 标题: 发表评论人: 不读华严不知佛的富贵 ip:221.192.233.* 儒释道,侧重不同,彼此相通,殊途同归。道家的经典也很好,如果缘分如此,能由此入道,也是十分殊胜的。随喜赞叹。 博主回复:非常感谢!保持联系 标题: 发表评论人: 张三火 人们的认识越来越接近道了!中国古代称所有动物为虫,所以母老虎被称为母大虫。动物当中有毛类、羽类、倮类、介类、鳞类,这就是五虫。张介宾认为人就是最大的倮类。 博主回复:呵呵,您是在解释虫洞吧,我后来想起来了:人属倮虫。但是物理学家们肯定没想到这一层。 另外眼睛的瞳孔更接近虫洞的概念链接两个宇宙:外面的大宇宙和人体小宇宙的通道(中医中神气出入的通道),瞳孔色黑,幽远深邃,不见底,像不像黑洞? 睁眼看世界,闭眼看自身(内观),难怪有个笑话说眼皮是世界上最大的东西。 标题: 发表评论人: 张三火 这篇图文并茂,我收藏了,呵呵! 博主回复:谢了。说明发挥得还不赖哦 记录总数: 4 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者王号 发表于2010-4-19 12:31:17 查看评论 :1 │ 浏览:691 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 聆听自然 质能转换、黑洞新说有感 物质能量本一体, 质能方程阴阳理。 悟得千古太极图, 科学传统或统一。 . . 质能转换走一圆圈 黑洞新说 盛唐时期,埋下了中国改革开放的伏笔 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=313668 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 科学,传统,物质,能量,黑洞,太极,阴阳 相关文章: 三亚统计物理与复杂系统研究路线图研讨会留影 英媒公布12张年度最佳科学图片 略论衰老、应激、亚健康的生化同源性 科学研究与知识发现 科学网博主年终绩效考核试卷 金融危机后的中美实力约瑟夫奈教授在复旦大学社会科学高等研究院的讲演 建议科学网搞个民意调查 《科学》和《自然》有政治倾向吗? 《科学》刊文关注中国假化石问题 宇宙可能位于虫洞内部黑洞、白洞、虫洞、狗洞 当前推荐数: 2 推荐人: 杨学祥 zhulin 标题: 发表评论人: vigorous 呵呵,我又更新了一点东西,就是物质能量信息三者,精气神。老子云,有物混成,有精,有炁,有信;还有三生万物,三是不是物质能量和信息呢? 博主回复:这个难说 记录总数: 1 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者杨学祥 发表于 2010-4-19 9:14:46 分类:科技点评│ 查看评论 :4 │ 浏览:1560 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 黑洞理论新说 我们的宇宙就像是俄罗斯套娃的一部分,可能栖身于一个黑洞内,而这个黑洞本身又是一个更大宇宙的一部分。 封闭黑洞模型表明,像黑洞这样独立的宇宙似乎不只一个,它们都有自己的确切边界且互不相通,而人类只能观察到自己所在的宇宙。 根据数学模型的计算,双星黑洞之间有一个等势面(零势面)和喷发点(白洞)。黑洞内外的物质可以在白洞沿着零势面以近光速喷出,黑洞内外的物质也可以在白洞因碰撞减速而散落黑洞周围,最终落入黑洞。 附件: 美科学家称每个黑洞内都含有一个宇宙(图) http://www.sina.com.cn 2010年04月19日07:40 新浪环球地理 超级黑洞(图片提供:NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. and ESO/WFI)   新浪环球地理讯 北京时间4月19日消息,据美国国家地理网站报道,美国物理学家表示,我们的宇宙就像是俄罗斯套娃的一部分,可能栖身于一个黑洞内,而这个黑洞本身又是一个更大宇宙的一部分。反过来,迄今在宇宙中发现的所有黑洞从微小黑洞到超大质量黑洞可能都是通向其他世界的通道。   黑洞是宇宙间的通道   根据一个离奇古怪的新理论,黑洞其实是宇宙间的通道一种虫洞。从理论上讲,虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道,无处不在,但转瞬即逝。这种理论认为,黑洞吸收的物质没有如预测的那般被破坏成一个点,而是在黑洞的另一端喷涌出一个白洞。所谓白洞是广义相对论预言的一种与黑洞相反的特殊天体。   美国印第安纳大学物理学家尼克蒂姆-波普拉维斯基(Nikodem Poplawski)日前在《物理快报B辑》上发表了一篇论文,文中提出了一种新的数学模型,用以描述坠入黑洞物质的螺旋运动。按照波普拉维斯基得出的方程式,这种虫洞是时空奇点的切实可行的替代物,著名物理学家阿尔伯特-爱因斯坦预测时空奇点存在于黑洞的中心。   根据爱因斯坦广义相对论方程式,奇点形成于特定区域内物质过于稠密的时候,所以,这种事情可能会发生于黑洞的超密度中心。爱因斯坦的理论认为,奇点不占用任何空间,密度无限大,温度无限高这一概念得到了大量间接证据的支持,可由于听上去离奇古怪,使得许多科学家难以接受。   如果波普拉维斯基的理论最终被证明是正确的,这些科学家可能会改变他们的立场。根据新的数学模型,黑洞吸收并看似破坏的物质实际上被驱逐出去,成为另一世界中星系、恒星和行星的基础物质。波普拉维斯基表示,黑洞为虫洞的概念或能解释现代宇宙学的某些谜团。例如,宇宙大爆炸理论认为,宇宙是以奇点为起点开始演变的。   诸多谜团或迎刃而解   不过,这种奇点是如何在大爆炸后的第一时间形成的,科学家对此没有一个合理的解释。波普拉维斯基指出,如果我们的宇宙诞生于白洞而非奇点,将会解决黑洞奇点这道难题,而大爆炸奇点也将迎刃而解。另外,虫洞或许还能解释伽玛射线爆发的成因。伽玛射线爆发是宇宙中强度第二大的爆炸,仅次于宇宙大爆炸。   伽玛射线爆发发生于已知宇宙的边缘,似乎与遥远星系中的超新星(即恒星爆炸)存在联系,但准确来源还是一个谜。波普拉维斯基认为,伽玛射线爆发可能是另外一个宇宙在释放物质,这些物质也许通过那些星系中心的超大质量黑洞逃到我们的宇宙,虽然尚不清楚整个过程是如何发生的。   波普拉维斯基说:这个概念有点儿疯狂,但结果谁又知道呢?目前至少有一种办法可以验证波普拉维斯基理论是否正确:宇宙中的一些黑洞旋转,如果我们的宇宙诞生于一个同样旋转的黑洞,那么宇宙应该继承了这个母宇宙的旋转特性。据波普拉维斯基介绍,如果未来的实验证明宇宙以其偏爱的方向旋转,这将是支持他的虫洞理论的间接证据。   物理学家表示,虫洞理论或许还有助于解释宇宙某些特征源于理论预测的原因。根据标准物理学模型,在大爆炸以后,宇宙的弯曲度应该随时间增加,所以在137亿年过后,我们应该处于一个封闭、球形宇宙的表面。然而,大量观测数据表明,宇宙四面八方都是扁平的。此外,来自早期宇宙的光线数据表明,在大爆炸刚发生后,宇宙中一切物质的温度都大体相同。   这意味着,我们在宇宙相反水平线看到的最遥远天体曾经距离我们的宇宙非常近,以致相互作用,达到均衡,就如同封闭密室中的气体分子一样。观测结果之所以再度与科学家的预测不相符,是因为在已知宇宙中,距离最远的天体相隔如此遥远,以致以光速在两者之间旅行所花的时间超过了宇宙的年龄。为说明这种差异,天文学家提出了膨胀概念。膨胀理论认为,在宇宙形成后不久,它经历了一个快速成长期,在此期间,太空本身以快于光速的速度膨胀。   外来物质诱发宇宙膨胀   膨胀在瞬间将宇宙从不到一个原子大,迅速拉伸至是原来大小的天文数字比例。宇宙因此显得扁平,因为从我们的角度看,我们所处的球体无比庞大正如对于站在一望无际田野上的人来说,球状地球看上去扁平的。膨胀理论还能解释如今相距遥远的两个天体,在过去距离非常之近,足以相互作用的原因。   但是,假设膨胀理论是正确的,天文学家总难以解释清楚引起宇宙膨胀的原因。正是在这种背景下,新虫洞理论诞生了。据波普拉维斯基介绍,一些膨胀理论之所以宣称宇宙膨胀是由外来物质引起的这种科学家假设的物质不同于正常物质,一定程度上是因为外来物质被排斥而非被引力所吸引。   基于他的方程式,波普拉维斯基认为这种外来物质可能形成于第一批超大质量恒星崩溃变成虫洞的时候。他说:形成虫洞的外来物质和引发宇宙膨胀的外来物质之间可能存在某种关系。实际上,波普拉维斯基并不是科学界提出其他宇宙存在于黑洞内的第一人。美国亚利桑那州立大学理论物理学家达蒙-伊森(Damien Easson)在以前的研究中也做出了这种猜测。   他没有参与波普拉维斯基的最新研究。伊森在谈到波普拉维斯基的方程式时说:这一理论新鲜之处在于提出广义相对论中的虫洞解决方案,即虫洞充当了外部黑洞通向内部新宇宙的通道。在我们的研究中,我们只是提出这种方案可能会存在,但波普拉维斯基发现了真正的解决方案。   新理论未解决根本问题   尽管如此,伊森在一封电子邮件中称,虫洞理论依旧存在诸多疑问:这一构想可能吗?可能。这种假设可能吗?这我不清楚。但它肯定是令人感兴趣的理论。伊森指出,量子引力(研究亚原子水平下的引力)的未来发展或能精进这些方程式,支持或反驳波普拉维斯基的理论。   美国加州大学戴维斯分校物理学家安德烈斯-阿尔布雷希特(Andreas Albrecht)表示,总体而言,虫洞理论令人很感兴趣,但在解释宇宙起源问题上难称突破。阿尔布雷希特也没有参与波普拉维斯基的研究。他认为,虫洞理论认为我们的宇宙形成于母宇宙喷射的物质,这只是将该创世事件过渡到另一个世界。换句话说,该理论未能说明母宇宙是如何形成的,以及它为何具有那些特性即我们宇宙继承的特性。   他说:我们正尝试解决一些确实紧迫的问题,目前尚不清楚这些问题是否能提供一个解决之策。阿尔布雷希特并未觉得虫洞理论比黑洞奇点理论离奇,他警告人们不对新理论展开深究,因为它听上去还有些道理。阿尔布雷希特说:在这个领域,人们提出的任何问题都十分离奇。你不能说不离奇的概念会赢得胜利,因为大千世界无奇不有。(孝文) http://tech.sina.com.cn/geo/space/news/2010-04-19/0740255.shtml 参考文献 我国学者认为黑洞是封闭的天体   新华社长春7月21日电 (记者周长庆)长春科技大学杨学祥教授通过研究发现,黑洞是一个完全封闭的天体,其内部的物质既不能出来,外界的物质也不能进去。   杨学祥教授多年来一直研究天体和地球地质、气候变化,他和同事陈殿友等人在即将出版的第六期《东北亚地球科学研究学报》上将发表论文《差异旋转与全球变化》,阐述了有关黑洞的新理论。   黑洞是一种理论上的预言,很多观测事实表明它可能存在。科学界普遍认为,黑洞会使自己周围的时空发生彻底弯曲,将自身的中心部分和宇宙的其它部分隔开。按照爱因斯坦的广义相对论,光线在引力场中走的不是直线而是弯曲的,引力场越强,光线弯曲得越厉害。因此,物质只能进入黑洞,而不能逃出黑洞;黑洞的质量也因此越来越大,引力越来越强,不断吞噬周围的其它星体。   杨学祥教授经过研究认为,黑洞引力吸引周围天体时,使其它天体向其加速运动。由于能量是守恒的,其它天体相对黑洞的位能转变为该天体运动的动能。根据他的计算,由于运动天体速度不能大于光速,所以其它天体不能无限地靠近黑洞。黑洞与其它天体之间最短距离是临界半径。这表明,一个黑洞天体一旦形成,那么物质既不能进入,也不能逃出。   杨学祥的封闭黑洞模型表明,像黑洞这样独立的宇宙似乎不只一个,它们都有自己的确切边界且互不相通,而人类只能观察到自己所在的宇宙。 《人民日报》 (1999年07月22日第5版) http://www.people.com.cn/rmrb/199907/22/newfiles/wzb_19990722001053_5.html 双星黑洞数学模型的新证据 0 推荐双星对称黑洞相当于一个巨型加速器 高速宇宙风就是在黑洞强大引力下沿零势面高速运动的物质 作者:杨学祥 关键字: 双星系统, 膨胀与收缩, 物质喷射, 白洞 1 引言 新浪科技讯 北京时间4月25日消息,据英国广播公司报道,美国科学家在《自然》杂志的一份报告中表示,他们已经得出黑洞怎样以接近光速的速度喷发出粒子流的答案。波士顿大学的这个科研组说,这些粒子流起源于黑洞边缘附近的磁场。他们表示,这个区域为喷发的粒子流提供加速度,并将它们集中在一起。尽管事实是我们的银河系中心可能潜伏着一个黑洞,但是天文学家仍然对这些天上的怪物一无所知,黑洞几乎吸空了挡住它们道路的所有东西,甚至包括光。天文学家曾对超大质量黑洞从一个螺旋状物中喷发出等离子流的说法产生怀疑,他们表示,现在他们的研究证明事实确实如此。马斯科尔在一份声明中说:我们已经对这种喷射的最内部进行了有史以来最深入的研究,粒子正是在这个区域获得加速度的。密歇根大学的天文学家休阿莱尔教授参与了这项研究,他表示这些物质加速到接近光速的过程跟喷气发动机的加速过程非常类似。有新闻援引他的话说:我认为它是通过一种喷嘴聚集到一起的,我们得出了这一点。然而,英国广播公司的科学通讯记者尼尔伯德勒表示,尽管科学家取得了这项重大突破,但是他们无法超越所谓的视界(event horizon)进一步揭开黑洞里面隐藏的秘密。这位记者表示,事实上如果这些理论物理学家的观点是正确的,我们将永远都不能看到黑洞内部这些奇怪的现象 。 2 双星对称黑洞模型及其时空特征 推演黑洞存在的间接证据是: 一、在星系中心附近,高达10 亿个太阳质量的引力使星系运动十分迅速。二、许多星系的中心及双星系统以巨大的速率喷发辐射与物质,它们必定有一个极其有效的能量产生机制。在理论上,密度极大且最有效的发动机就是黑洞 。双星对称黑洞模型可以给出相应的物理机制 。 2.1 互相矛盾的理论推理 黑洞是宇宙中最能唤起人们想象力的未知天体,它有极大的引力,光逃不出它的引力场,对外界而言,它不仅是黑的,而且是封闭的 。早在1783年,为了解决宇宙质量缺失问题(暗物质),英国天文学爱好者麦克尔就曾提出宇宙中可能存在这样的天体,到了1916年德国数学家史瓦西研究爱因斯坦的相对论时,提出了著名的史瓦西半径: rmax =2GM/c2 (2.1) 其中rmax是黑洞的最大半径,也称为视界;G为万有引力常数,M为星体质量,c为光速。星体半径一旦小于rmax,就成为外界看不见的黑洞。后来,为了解释高密度星体喷射能量的现象,英国理论物理学家霍金又提出黑洞不黑,它能辐射出大量能量,因而又称之为热洞。这些研究显然是根据未知天体的某一特征推演出的相互矛盾的理论结果,它们可能统一于某个实际运动着的星系世界中。 2.2 低密度黑洞还是黑的 黑洞未必就是高密度星体,由(2.1)式,可得黑洞密度公式 =3M/4лr3 =3c6/32лG3M2 (2.2) 黑洞密度与质量M2成反比,只要M充分大,就可以充分小。例如,如果宇宙密度在9 10-30~10-29g/cm3之间,则我们所在的宇宙就是一个正在膨胀中的黑洞 。它既不是奇点,又可观测检验,应该是我们研究的起始点。 2.3 暗物质、反物质存在于何处? 正物质与反物质碰撞后湮灭,变为能量,满足质能公式 E = Mc2 (2.3.1) 反之,能量变为物质的过程中,是否也同时生成反物质?它们存在于何处?如果它们确实存在,我们就必须寻找观测不到它们的原因。 设宇宙演变过程中能量转变为两个质量同为M且体积相同的正物质星体和反物质星体。它们在万有引力作用下作轨道运动。由修正后的开普勒第三定律和相对论,有 M = Mo/(1-v2/c2)1/2 (2.3.2) a =2GM/v2 = 2GMo/v2(1- v2/c2)1/2 (2.3.3) 其中Mo是星体的静止质量,a为星体轨道半径(每个星体到它们公共重心的距离)。数学分析表明,当v c (2/3)1/2时, a随v的增加而减少; 当v c (2/3)1/2时, a随v的增加而增加。当v = c(2/3)1/2时,有轨道半径的最小值 amin = 3GM/c2=1.5 rmax=(27)1/2GMo/c2。 (2.3.4) (2.3.4)式表明,轨道运动中的双星黑洞永远不会碰撞且互不相通,这是正物质世界与反物质世界不会轻易碰撞湮灭的原因。 2.4 宇宙膨胀与收缩的原因 由(2.3.4)式,黑洞运动速度v趋于零,轨道半径a趋于无限大;速度趋于光速c,轨道半径a也趋于无限大。两黑洞之间的距离是在2amin和无限大之间震荡,轨道速度v是在零和光速c之间变化。根据相对论,由著名的空间收缩性,有 r = ro(1-v2/c2)1/2 (2.4) 其中ro是静止时的黑洞半径。显然,v趋于零时,黑洞半径最大,质量最小,因而密度最小;v趋于c时,黑洞半径趋于零,质量趋于无限大,密度也趋于无限大。在黑洞速度由零到接近c的变化中,黑洞体积逐渐收缩,反之,则膨胀。黑洞运动速度变化是其体积变化的原因。过去,人们只考虑了静态的黑洞,所以无法解释许多互相矛盾的天文现象。实际上,由于空间收缩性,宇宙的膨胀与收缩是由宇宙的运动产生的。低密度黑洞可以在运动速度趋于光速c时变为高密度黑洞 。 2.5 巨大能量产生的原因 当黑洞速度趋于光速c时,由(2.3.1)、(2.3.2)式和(2.4)式,黑洞的质量M和能量E趋于无限大,体积收缩为一点,要吸收空间的无限大能量。反之,接近光速c运动的黑洞逐渐减速,要向空间释放无限大能量。这就是速度-质量-能量效应 。这是星体巨大能量释放与高速运动相对应的原因。加速吸能减速放能,是星体运动的主要特征。太阳系从近银心点到远银心点作减速运动,向空间释放大量能量,形成白垩纪的温暖气候,仅地球的减速放能增温就能使地球平均增温17℃;反之,太阳系从远银心点到近银心点作加速运动,向空间吸收大量能量,形成石炭-二叠纪和第四纪的大冰期。有证据表明,近一亿年,海洋底层水降温15℃,大气降温10~15℃。这就是加速吸能减速放能的轨道效应。由于四大行星摄动产生的60年周期变化,2000年日地距离在冬至点达到最小值,北半球夏季最热冬季最冷,因为从近日点到远日点是减速运动, 近、远日点距离差越大,释放或吸收的能量也就越多。 2.6 质能喷射机制与黑洞吞噬物质和能量 计算表明,当a=4GM/c2时,两个黑洞中心以(1/2)1/2 c的速度绕公共重心旋转,黑洞视界为在公共重心o点处相切的椭圆,长轴在两黑洞重心的连线上,与长轴在o点垂直的平面是两黑洞引力的等位面,其他星体从无限远沿着等位面加速运动而来,在o点处接近光速c,吸收空间无限大能量,然后又减速而去,向空间释放无限大能量。o点是能量快速吸收与释放的转化点,因而是亮点和能量与质量转化点,形成吞噬与喷射能量与质量的能流与物质流。在这里Casimir效应十分显著,即空间充满着转瞬即逝的虚拟粒子 。喷流随黑洞的旋转形成脉动效应,类似脉动星的周期脉动机制。 双星对称黑洞相当于一个巨型加速器。它把无限远处星体吸引到亮点,并以近光速喷出,所以o点又称为抛射点或白洞。同时,双星黑洞也提供黑洞天体自行消亡和增长的机制。因为双星黑洞的引力在o点为零,所以黑洞中的近光速运动物质可随物质流被抛射到无限远。与此相反,如果来自无限远的物质在o点处碰撞,速度变小或为零,则这些物质就散布在黑洞周围,最终被吸入黑洞。我们的模型表明,黑洞与白洞取决于宇宙的密度:当o点处的碰撞速率大于抛射速率,双星系统表现为黑洞特征(高速吸入物质与能量);反之,则表现为白洞特征(高速喷出物质与能量)。它既不是完全封闭的(黑的),也不是完全开放的(白的)。人们正是观察到这些相互矛盾的现象无所适从。 如果双星黑洞分别由物质与反物质构成,那末抛射点o提供了近光速运动的物质与反物质充分混合与碰撞的机会,这时抛射点抛出的不再是物质,而是物质与反物质碰撞湮灭后释放的巨大能量。近期研究表明,每个类星体所释放的能量是太阳能量的1015倍,而这个能量绝不是核能量 。本模型给出了一种可能解释。 3 理论预测 根据数学模型的计算,双星黑洞之间有一个等势面(零势面)和喷发点(白洞)。黑洞内外的物质可以在白洞沿着零势面以近光速喷出,黑洞内外的物质也可以在白洞因碰撞减速而散落黑洞周围,最终落入黑洞。双星黑洞的质量增减取决于物质在白洞的碰撞几率:若碰撞的物质数量大于非碰撞的物质数量,则落入黑洞的物质数量多于喷出黑洞的物质数量,黑洞质量增大;否则,黑洞质量变小。该模型给出黑洞发展的两种可能,与那些只能吞噬周围物质不断增大的一般黑洞模型相区别。双星黑洞模型给出了黑洞与周围世界的密度平衡。当周围世界的密度较大,则黑洞内外的物质在喷发点被碰撞的几率变大,落入黑洞的物质变多,喷出黑洞的物质变少;当周围世界的密度变小,则黑洞内外的物质在喷发点被碰撞的几率变小,落入黑洞的物质变少,喷出黑洞的物质变多 。黑洞与周围世界的密度动态平衡使宇宙处于收缩和膨胀的交替运动之中。 4 观测证据 根据中国公众科技网2003-04-01 10:39:57 周道奇的文章《超巨黑洞向星际空间撒生命元素》(资料来源: http://database.cpst.net.cn/popul/event/artic/30401103957.html ),因撕碎和吞食恒星而闻名的超巨黑洞能向星际空间散布诞生生命所必需的元素,如氢、碳、氧和铁等。借助于钱德拉X射线望远镜和XMM-Newton卫星,美国宾夕法尼亚大学和麻省理工学院的研究人员发现了高速宇宙风,高速宇宙风将大量气体从两颗类星体中央刮走(从黑洞获取能量)。研究负责人乔治恰尔塔斯博士指出,测量的结果表明,在类星体一生中被刮走的物质可与10亿颗太阳的质量相当。这些宇宙风可能还会调节黑洞的生长,加速新恒星的诞生。与亚原子粒子流不同,新的粒子流来自吸积圆盘,以前天文学家认为,从吸积圆盘向后没有通道。理论家曾提出,宇宙风会刮走吸积圆盘物质,将重元素撒满星际空间,宇宙风还会产生辐射压力。恰尔塔斯博士及其同事观察了类星体APM08279+5255和PG1115+080,他们对来自黑洞的气体速度以及物质接近黑洞的程度进行了评估,获得了首批观察证据,宇宙风将数量可观的碳、氧和铁转移到恒星间和星系际空间,宇宙风的最初速度约为光速的40% 。 在双星黑洞数学模型中,高速宇宙风就是在黑洞强大引力下沿零势面高速运动的物质。最近美国科学家在《自然》杂志的一份报告提供了新的证据。 图1高速宇宙风将大量气体从两颗类星体中央刮走 图2类星体APM08279+5255和PG1115+080 1.杨孝文。美科学家揭开黑洞喷射接近光速粒子流之谜。2008年04月25日 14:30 新浪科技。 http://tech.sina.com.cn/d/2008-04-25/14302162457.shtml 2.Jean Pierre Lasota. 揭开黑洞的神秘外衣. 科学(Scientific American 中文版). 1999,(8):14~23 3.杨学祥. 双星对称黑洞模型及其时空特征. 自然杂志. 2001, 23(4):246~247 4.杨学祥. 双星对称黑洞模型及其质能喷射机制. 中国学术期刊文摘(科技快报). 2000,6(4):506~508 5.杨学祥,陈殿友,宋秀环。太阳系行星公转速度变化与低温灾害。长春科技大学学报。1999,29(4):344~348 6.杨学祥。行星摄动与黑洞佯谬。中国学术期刊文摘。2000,6(3):365~367 7.Lawrence M. Krauss. 宇宙反重力. 科学(Scientific American 中文版). 1999,(4):15~21 8.李政道. 展望21世纪科学发展. 科学. 1999,51(1):17~24 9.周道奇。超巨黑洞向星际空间撒生命元素。发布日期:2003-04-02航天局网站。 http://www.cnsa.gov.cn/n615708/n620172/n620646/n661309/45705.html New Evidence of the Mathematics Model for the Two Black Holes Yang Xuexiang Professor, College of Geo-exploration Science and Technology,Jilin University, Changchun 130026; National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Science, Beijing100012 Keywords: system of two black holes, expand and contract, matter erupting, white hole. 附图见: 杨学祥. 双星黑洞数学模型的新证据.发表于2008-4-27 6:31:51科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=23119 http://blog.gmw.cn/u/466/archives/2008/16910.html 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=313604 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文关键词: 黑洞,宇宙,机制 相关文章: 时间的维数空间 黑洞是多少维? 科网群英会No.0541巫胜禹 易经的象数思维 意生身 悟道偈 宇宙可能位于虫洞内部黑洞、白洞、虫洞、狗洞 峰回路转破玄机:大型强子对撞机制造黑洞失败之后 Penrose的多旋回宇宙 庄子的宇宙学 宇宙就是一场风波 宇宙的奥秘只有一个爱因斯坦的时空弯曲与人的错觉 宇宙也许并不复杂-弦和鼓 当前推荐数: 9 推荐人: iwesun purplelab sheep021 vigorous 钟炳 BaoHaifei yatou 隔壁家的二傻子 colorfulll 标题: 发表评论人: purplelab 对这方面的科普书读什么好。 我看国2010年出版的《宇宙通史,大爆炸》,但感觉太定性。 标题: 发表评论人: vigorous 传说中的洞天福地到底在哪里?四时不谢之花,常年不落之果。找(造)个黑洞钻进去? 博主回复:再过一千年人类也没有这样的能力。 标题: 发表评论人: vigorous 纳须弥于芥子吗?从外边看很小,从里边看很大? 博主回复:只有这样才能解释我们面临的困境。 标题: 发表评论人: 风 ip:118.125.96.* 把目光投向宇宙,定能超越人类本身! 博主回复:还是解决人类目前的困境吧。 记录总数: 4 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者武夷山 发表于2010-12-24 6:44:42 查看评论 :7 │ 浏览:415 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 阅读笔记 读王红旗《预测的玄机》 读王红旗《预测的玄机》 武夷山 王红旗《预测的玄机》是中国国际广播出版社 1998 年出版的。 14 - 15 页: 笔者对在以光速运动的物体上这句话好生怀疑,在笔者看来,以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。对于无结构物质来说,无所谓时间与空间,因为时间与空间乃是对于有结构物体的描述。 有结构物体具有识别、选择的本性和使自己复杂起来的愿望,其结果便是在宇宙演进过程中呈现出的物体结构越来越多样化的倾向。由于选择意味着发展方向的不确定性,这种不确定性又导致了宇宙物质演进的不可逆性;而所谓不可逆性,则意味着宇宙中的有结构物体拥有了记忆。对于宇宙的这种演进过程,如果不用时间来进行描述,那么也就无法进行描述了。这句话有两重含义,其一,当宇宙中出现有结构物体的那一刻起,也就是宇宙时间的原点;其二,我们所讨论的时间,乃是大脑思维所指称的时间。 博主: 1 、此处对宇宙时间原点的定义很有意思。 2 、我的不同意见是:记忆未必是不可逆的。前向记忆(当然,此处的记忆不符合通常的记忆定义)是有可能的。似曾相识感可以解释为一种错觉,也可以解释为前向记忆的表现之一。梦境产生的准确预测不妨也可解释为前向记忆之一种。 58 页: 对于大脑来说,它的主要生存乐趣之一是获取财富。所谓财富,实际上是可供大脑使用或控制的身外之物;而大脑之所以能够战胜基因,正是因为大脑能够使用或控制(包括改变和创造)越来越多的身外之物。 博主:又一个十分有趣的见解。如果这个见解正确,则说明人类攫取大自然这个身外之物是与生俱来的本性。于是,人类必将毁掉地球家园,然后自己绝灭。正如恶性肿瘤了结了一个人的性命后,这些肿瘤细胞也必将完蛋,因为宿主完蛋了。 人类大脑的思维活动包括几个层次: 什么是什么(认识、判断) 什么为什么(转化的因果关系) 什么有什么(什么结构有什么功能和效应) 什么乐什么(结构物存在的意义,以及一种结构物对于另一种结构物或对本身的欣赏) 博主:提出什么乐什么,见解不凡。这是人与其他生物的根本区别吧。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=396755 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 当前推荐数: 12 推荐人: Bobby small03 赫英 yatou xupeiyang jinsblog yonglie jizx971 sheep021 清水直人 wujingzhi readnet 标题: 发表评论人: small03 您的书评比《我读》更有特点,专注科学和人文。您也写一本荐书的书吧? 想借您的书店的灯光看看? 博主回复:我的书评书介栏目中,一部分内容就是荐书。 标题: 发表评论人: yonglie 好像爱丽丝里的王后就有反向的记忆只记得后天的事情,昨天的却忘了。 标题: 发表评论人: sheep021 以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。 - 赞同其前半句:光就是以光速运动着的物质 不赞同能量则是物质的无结构态,似乎应该是能量是物质的另一种结构态 标题: 发表评论人: colorfulll 笔者对在以光速运动的物体上这句话好生怀疑,在笔者看来,以光速运动的物体(如果存在的话),已经不再是原来的那个物体,而是转化成了光。进一步说,光乃是能量的一种形式,而能量则是物质的无结构态。对于无结构物质来说,无所谓时间与空间,因为时间与空间乃是对于有结构物体的描述。 平均律场中允许出现纯时间。 标题: 发表评论人: colorfulll 好文转载!地址:http://12www.org/home/blog/archives/5165 物理学建立在符号认知之上,符号的特点就是它永远不是对象,永远存在主客差异,因此建立在符号认知上的物理学永远有错!哈哈 标题: 发表评论人: 盛红月 ip:219.82.242.* 老师在这篇文章中谈到二个问题,一是光,他让我想起小时候我比较喜欢玩的两块玻璃,一块是放大镜,一块是墨镜,墨镜那怕是夏天也会是光变得清凉,但放大镜那怕是冬天我也点燃了男同学的帽子(老师不好意思说自己小时候,真的让老师们受难,真是上房能揭瓦下地能烧房的那一种,所以后来虽然成绩不错,老师还是没有让我读高中,老师说她真没办法管我,最近开同学会,我向老师道歉了),最近看到国外的一篇文章谈到了云,说逆反的云可能是地球气温升高,也有人说火山灰产生的云让寒冷发生,我觉得都有一点道理,一个是大象的腿,一个是大象的耳朵,但不是光变的全过程。 记忆未必是不可逆的这句话非常有意义,就象我们看书看报,可以顺着看也可以倒着看,而我看报看书,经常先是倒着看,中国的书报有一个惯例,大标题都是政府的事,越小越是百姓提的意见,小的最实在。我一直让为不刚直不阿的人有不同的记忆模式,说他是模式并非有意识培养的,而是习惯成自然。每个人的大脑组织元素也一定不同,有遗传的也有后天不同的生活方式转换的。我曾经有很多梦变成现实害怕过,后来过逝的老师告诉我不要怕,以后你不要告诉其他人就讲给我听,我信,他说他小时候在一个庙里住了很长时间,有一个老和尚经常和他说这些,老师认为如果没有特别的功底有些梦是做不出的,你能做出来说明你看的书已经达到了一定的功底,加上你的杂念少,真象是一根筋,而且你对每个相关问题都进入到深思状态,所以有很多的结果其实不一定是你的梦而是在似睡非睡之中记忆帮助你了。我不是祥林嫂总是阿毛阿毛的,因为没有了老师我真的没有地方讲我的故事了。老师你看我这篇东西写得你还满意吗? 博主回复:不敢奢谈满意,有机会聆听别人的不同经历、不同想法,就是幸事一桩。 标题: 发表评论人: youke ip:123.116.72.* 江总书记说: 大连理工大学是读书做学问的好地方! 记录总数: 7 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者陈学雷 发表于2009-11-21 8:09:20 查看评论 :11 │ 浏览:3222 打印 推荐给朋友 精选 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 科学普及 宇宙的黑暗时期 最近没有时间打理博客,为了不缺席太久,贴贴为别的事情写的东西吧。教育部、科技部、中科院和基金委组织了编写《10000个科学难题》的工作,我和本小组也承担了一些天文学卷条目的撰写任务。今天先贴一篇吧。 宇宙的黑暗时期 (Cosmic Dark Ages) 1。宇宙演化中的黑暗时期 宇宙的黑暗时期指的是从宇宙大爆炸结束的等离子体复合(recombination)到第一代恒星开始形成的时期。在此之前的宇宙中充斥着较高能量的光子,这些光子导致宇宙中的普通物质主要是氢和氦处在电离状态。大爆炸后约40万年的时候,这些光子随着宇宙的膨胀而逐渐红移到红外波段,能量不再足以电离氢或氦,于是自由电子与氢、氦原子核构成的等离子体复合为中性的原子。随着自由电子的消失,光子也可以自由传播而不再发生散射,宇宙变得透明这些光子最终红移到微波波段,成为我们今天观测到的宇宙微波背景辐射。这时的宇宙相当均匀,其中没有恒星,除了氢、氦以及少量的大爆炸核合成时期产生的轻核如氘、3He、锂外也没有其它元素, 因此称之为黑暗时期。 此后,在引力的作用下,微小的密度扰动逐渐增强,暗物质塌缩形成暗物质晕,其中质量较小的晕内不会形成恒星,但当这些晕质量增加到一定程度后(10 6 -10 8 太阳质量),晕中开始形成第一代恒星,这些恒星发出的光可以电离周围的气体。这些恒星在核反应中形成的一些重元素也可能在第一代恒星演化末期的超新星爆发中被散入宇宙,从而影响新的恒星形成,至此黑暗时期进入尾声,直到最后整个宇宙被再电离。如果我们用传播到今天的光子发生红移的倍数来表示时间,那么宇宙的等离子体复合发生在红移约1100左右,第一代恒星的形成则在红移20-30左右(极个别最早形成的红移可能达60)。不过,有时把第一代恒星形成后直到再电离之前也都算做黑暗时期。目前的观测已确定再电离至少在红移6之前发生了,对微波背景辐射偏振数据的拟合表明再电离可能发生在红移10左右。 我们现有的天文观测可以看到黑暗时期之前的宇宙(微波背景辐射)或黑暗时期之后的宇宙(高红移的恒星、星系、类星体等),但尚未能观测黑暗时期的宇宙。了解黑暗时期的发生的物理过程并进行观测是天文学中重要的科学问题。 2。黑暗时期的氢原子自旋温度演化与21厘米信号 中性氢原子能够吸收或发射波长21厘米的光子,因此有可能用红移到不同波长的21厘米辐射来观测黑暗时期。由于原子核磁矩的影响,中性氢原子中电子与原子核自旋是平行或反平行的状态其能量有微小的差异,这两个状态间的跃迁产生或吸收波长21厘米的光子。就宏观而言,究竟是吸收还是发射取决于出在这两种状态的中性氢原子的相对个数。我们可以定义所谓自旋温度: n 1 /n 0 = 3 exp(-0.068K/Ts) 上式中n 1 ,n 0 表示电子自旋与氢核自旋之和为1和0的原子的个数,因子3是由于二者不同的简并度,此式定义了自旋温度 Ts 。 气体的温度与自旋温度未必相等,因为氢原子与背景辐射的相互作用使自旋温度趋近背景辐射的温度。只有当存在物理机制如碰撞以及对Lyman alpha 光子的散射使自旋与原子运动强烈耦合起来的时候二者才相等(Lyman alpha 光子由于与氢原子反复散射,其色温度与气体温度相等,因此也导致自旋温度趋于气体温度)。一般来说自旋温度是气体温度与背景辐射温度的加权平均。 在刚刚结束氢原子复合时期之后,气体中还残存少量未复合的自由电子。这些电子与背景辐射光子的散射使气体温度基本保持与背景辐射温度T=2.73(1+z)相接近,自旋温度此时也差不多是同一数值,因此基本不产生21厘米信号。在红移200以下,气体的温度偏离背景辐射温度,这被称为运动学退耦(kinematic decoupling),此后气体的温度下降较快。这一时期气体的密度还比较高,原子碰撞频繁,因此自旋温度接近气体温度而偏离背景辐射温度,产生21厘米信号。到红移40左右,气体变得比较稀薄,碰撞不再频繁,自旋温度趋于背景辐射温度,21厘米信号再次减弱。以上讨论的气体自旋温度的演化是针对基本均匀分布的气体。实际上,在黑暗时期还会形成一些暗晕。在这些暗晕内,气体的密度增加、温度升至暗晕的维里温度(几百开),也会产生一些21厘米信号,在红移40以下这些信号也不会消失。 在黑暗时期的后期第一代恒星开始形成后产生Lyman alpha 光子,使自旋温度再次偏离背景温度产生21厘米信号。由于气体的平均温度较低,这时可能首先产生21厘米吸收信号。随后,气体逐渐被恒星和类星体产生的X-射线加热,其温度上升,产生21厘米发射信号。同时,恒星、星系和类星体附近的区域被电离,这些区域由于没有中性氢原子21厘米信号也随之消失,因此通过观测21厘米可以了解再电离的历史过程。再电离之后,星系间的气体是电离的,没有21厘米信号,但星系内密度较高,有中性氢存在,可以通过21厘米信号观测。 3。黑暗时期蕴藏的宇宙信息与21厘米观测 如果能够观测黑暗时期的21厘米辐射,我们将获得大量宇宙学信息。目前人们可以通过观测星系分布来了解宇宙的密度分布,但是在结构形成过程中,小尺度结构演化较快,首先进入非线性阶段,非线性演化将破坏原始的密度分布信息,因此对于较小尺度的密度分布我们的了解非常有限,而在黑暗时期这些小尺度信息尚未被非线性演化所破坏。另外,宇宙的密度分布是随机的,我们主要关注的是其统计特性如密度功率谱等,由于观测的体积有限,也造成了一定的统计误差。如果能够观测黑暗时期,可以大大减小观测的统计误差。据估计,黑暗时期可观测约10 16 个独立的傅立叶模,而相比之下CMB仅可观测10 7 个独立的傅立叶模。宇宙的原初密度涨落反映了宇宙极早期暴胀时的物理过程,因此这样的观测将为我们提供宇宙起源的大量信息。 目前,人们已经建造或计划建造一些低频射电望远镜观测21厘米信号,如中国的21CMA, 印度的GMRT, 欧洲的LOFAR, 澳大利亚的MWA, 美国的PAPER 等,此外平方千米级的射电阵 SKA 也在计划中,但这些计划主要是针对再电离时期。观测黑暗时期面临的困难很大,这一时期的21厘米信号今天被红移到8-40米波长(35MHz-7MHz),地球电离层对这样低频的射电信号产生强烈的折射和吸收。 为此,需要把射电望远镜建在极地或者空间。 此外,这一波段存在大量的人工电磁干扰,也必须想办法避免。目前美国已提出未来在月球背面建立低频射电天线阵列。同时,宇宙线电子在银河系磁场中运动产生同步辐射,造成在低频时很强的背景噪声,尽管这一噪声是光滑的,原则上可以扣除,但这需要极高的灵敏度,因此所需的天线面积也非常大,也造成了观测的困难。 4。暗物质衰变和湮灭对黑暗时期的影响 通常在研究黑暗时期的时候假定暗物质只通过引力起作用。但是,暗物质也有可能发生湮灭或衰变,这样它有可能释放出能量影响电离历史。例如,只要暗物质中的极少一部分衰变了,也足以提供能量在黑暗时期再次电离宇宙,这是因为这时的宇宙变稀薄了,因此较复合时期更容易被电离。同时,气体也会被加热到较高的温度。利用这一效应可以限制暗物质的衰变。 暗物质的湮灭速率正比于暗物质密度的平方,因此在高红移处湮灭率大大高于现在。对于通常的热产生WIMP暗物质来说,这一效应仍然可以忽略,但对其它的暗物质模型比如轻暗物质,用现有观测数据就可以利用这一效应给出很强的限制。此外,在暗晕中的湮灭也可能影响宇宙的再电离历史,可能有部分再电离能量由暗物质提供。 暗物质在黑暗时期的衰变和湮灭目前可以通过微波背景辐射加以限制,未来则可以通过21厘米进行观测。 参考文献 J. Miralda-Escude, The Dark Age of the Universe, Science, 300, 1904 (2003), arxiv:astro-ph/0307296 A. Loeb, Let there be Light: the Emergence of Structure out of the Dark Ages in the Early Universe, arxiv:0804.2258 A. Loeb, M. Zaldarriaga, Measuring the Small-Scale Power Spectrum of Cosmic Density Fluctuations Through 21 cm Tomography Prior to the Epoch of Structure Formation, Phys. Rev. Lett. 92, 211301(2004), arxiv:astro-ph/0312134 C. Carilli, S. Furlanetto, F. Briggs, M. Jarvis, S. Rawlings, H. Falcke, Probing the Dark Ages with the Square Kilometer Array, New Astron.Rev. 48,1029(2004), arxiv:0409312 S. Jester, H. Falcke, Science with a lunar low-frequency array: from the dark ages of the Universe to nearby exoplanets, arxiv:0902.0493 X. Chen, M. Kamionkowski, Particle decays during the cosmic dark ages, Phys.Rev. D70,043502(2004), arxiv:astro-ph/0310473 L. Zhang, X. Chen, Y. Lei, Z. Si, The impacts of dark matter particle annihilation on recombination and the anisotropies of the cosmic microwave background, Phys. Rev. D74, 103519(2006), arxiv:astro-ph/0603425 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=272644 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 宇宙,黑暗时期,一万个科学难题 相关文章: 时间的维数空间 黑洞是多少维? 宇宙可能位于虫洞内部黑洞、白洞、虫洞、狗洞 峰回路转破玄机:大型强子对撞机制造黑洞失败之后 Penrose的多旋回宇宙 庄子的宇宙学 宇宙就是一场风波 宇宙的奥秘只有一个爱因斯坦的时空弯曲与人的错觉 宇宙也许并不复杂-弦和鼓 科学家首次发现多个宇宙同时存在的证据 当前推荐数: 8 推荐人: jinsblog h123456 scnlong zhulin 王铮 sheep021 zlyang readnet 标题: 发表评论人: yonglie yonglie将您的文章推送到 析万物之理 , 标题: 发表评论人: guoqiangm 很专业. 标题: 发表评论人: 老修 ip:123.89.18.* 没有万物的智谋,宇宙是不会演化的!懂吗? 标题: 发表评论人: 冉冉何之 我感觉老修的话虽然是好意,但于科学研究没有多大促进作用。 标题: 发表评论人: 间一 ip:123.175.202.* 还是那一套宇宙起源于大爆炸的谬论, 标题: 发表评论人: wdlang 10000个科学难题 ------------------- 一个笑话 标题: 发表评论人: 老修 ip:221.172.64.* 老修的万物有智慧定律,他是科学,并不是什么好意不好意.他可以送核武器会博物馆,可根治癌症,可实现大同! 当然对当今西方数理化生医哲有巨大威胁,所以必遭很多人反对,也在情理之中! -----详情可阅老修等人研写40余年达百万字的学术专著科学大同 论万物有智慧定律. 标题: 发表评论人: fg ip:59.59.149.* 物理学上有个T对称(丘成桐采访:用幾何分析破解時空奧秘),是说把物理量由R改为1/R仍然成立。因此宇宙更可能是向两个尺度方向演化,一个是宏观演化,一个是微观演化。宇宙大爆炸可能只是处于我们这个尺度观察产生的假象。 标题: 发表评论人: zlyang http://map.gsfc.nasa.gov/news/index.html#microwavesky Time Line of the Universe 不会有错误吧? 博主回复:什么错误? 标题: 发表评论人: wanglaow 宇宙的黑暗时期指的是从宇宙大爆炸结束的等离子体复合(recombination)到第一代恒星开始形成的时期。 请问 宇宙大爆炸是怎么回事儿?什么东西,为什么,怎么爆炸的? 博主回复:请你看我以前写的无限时空--谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解系列文章(点击我 博客分类中科学普及类就可看到),对此有清楚的介绍。 标题: 发表评论人: zlyang http://map.gsfc.nasa.gov/news/index.html#microwavesky 给出的图片,没有错误就好。 我怕美国人弄错(他们也会犯错误 )。 您说没有错误就放心了,科学要求我们:总得相信一些人。 谢谢您,年轻有为的陈老师! 记录总数: 11 总页数: 2 当前页: 2 9 3 4 :
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科网群英会No.0541巫胜禹 易经的象数思维 & 意生身 & 悟道偈
readnet 2010-12-28 15:54
科网群英烩 让水滴洒向为科学网灌水勤奋笔耕的人们 科网群英烩粉墨登场 关键词: 科学网,博客,博主,宇宙,世界,假,骗,易经,思维,悟道,巫胜禹,色球,色空间 让 水 滴 洒 向 为 科 学 网 灌 水 勤 奋 笔 耕 的 人 们 科 网 群英 烩 粉 墨 登 场 学者巫胜禹 发表于2010-12-6 16:20:48 查看评论 :1 │ 浏览:209 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 未分类 易经的象数思维浅谈 易经的象数思维浅谈 近读《光明日报》 2007 年 3 月 22 日国学版的《邵雍的加一倍法就是严格意义的二进制》文章,这是姜广辉先生的研究成果,指出了邵雍的《伏羲六十四卦方位图》所表示的数学意义是严格意义的二进制,无论邵雍是有意或无意用了加一倍法,都说明邵雍的加一倍法就是严格意义的二进制。 正如韩敬先生在《邵雍先天易天地自然之数一解》文章中指出的邵雍的六十四卦横图实际上是严格按照二进制的数字次序排列的一个六位数系列。但问题不在这里,而是邵雍的《伏羲六十四卦方位图》是易经象数思维的体现,他一定要把《伏羲六十四卦方位图》的数学意义转化成易经的象数思维或非数学意义的,才能体现其高明,也只有这样,才能为当时的士大夫阶层所接受。正如姜广辉先生在文章中指出的问题在于,邵雍虽然已经发明了二进制的方法,但除了能逻辑地处理卦序关系外,还不能将此二进制的记数方法派上其他用场。这是因为中国传统没有为数学而数学的精神,没有为学问而学问的精神,没有为科学而科学的精神,中国传统是一定要直接把学问应用到人事上去的,也就是学问的直接有用性,没有这种直接有用性就算不上学问。就象我国古代数学有优良的算法传统,但不能对问题进行更深层次的理论探讨,不会上升到逻辑体系,它不会走逻辑那条路,它一定要把数学意义的理论直接转化为人事,走人事那条路,不然就不会传下来,就象祖冲之的优秀数学著作《缀术》的失传,其原因有一个就是没有形成逻辑体系,条理不清晰,难于理解、难学,另一个就是没有和中国传统的象数思维联系起来,仅仅是数学意义的《缀术》,没有附着人事。中国古代士大夫阶层的大多数人就不会感兴趣,就不会学习,在经过一段时期,《缀术》就失传了。 象是数的基础,也就是先有象,再抽象出数来,因为自然界呈现给人类的是现象,人类不同于动物的是人能从自然界中抽出现象出来,另立一个抽象世界来研究,数就具有抽象意义而不再和象有联系了,但易经的象数思维,数还是象征意义的数,也就是说数是和象联系在一起的,这才叫象数思维,比如一代表了人进来,在另外的场合代表了人出去,或者这个符号一代表了阴阳的阳,更进一步引申为符号一代表了太阳等等。从历史上看,一开始数就没有纯粹意义的抽象概念,从记事中推演出数,由数之思维慢慢剥离开记事、人事。变成纯粹意义的抽象概念,仅仅具有数学上的理论意义,但易经的象数思维一直没有完成这种剥离,也就是中国人的一个思维特点由自然因素直接导致人事。虽然汉民族形成了自己特色的算法传统,但一直没有形成西方式的数学理论、数学思维。 邵雍的先天图和祖冲之的《缀术》一样都是一种数学思维(就是名之为加一倍法,实即二进制),但构成了邵雍的元会运世的易学体系是把历史人事加到数学思维上去的。当然这种加是非常复杂的,没有洁净精微的头脑是不可能的,在直接加的过程中就在数学意义和人事意义上发生矛盾,对此,当时的人不理解,这是象数思维无法解决的。朱熹说:阴阳初生,其气中固缓,然不应如此之疏,其后却又如此之密。大抵此图位置,皆出乎自然,不应无说。当更思之。也就是对十二辟卦的中间间隔的卦数 0 、 1 、 3 、 7 、 15. 这个数的序列的规律性不知道,没办法理解。当然我们学过数的排列组合就知道这个数的序列的规律性就是 2 n -1(n=0 的整数 ) ,这是一个等比数列。只是数学意义,没必要把人事意义硬加上去。这就表明了象数思维的局限,需要另一种思维方式来解决,就象数学思维无法解决的是哥德尔不完备定律,表明了数学思维的局限、终极,一定要转变,用其他思维方法来解决。 邵雍的先天易数是不好理解的,当时除了程颢称赞,朱熹说它是加一位法,很少有人真正理解,但邵雍的聪明就在于把人事加入了他的加一倍法,形成了皇极经世的体系,于是,邵雍被配享孔庙,作为民间学问家获得了至高无上的地位,但先天易的数学意义被忽视了。 我们可以举出一些例子来说明《易经》的象数思维。《孔子家语》中说:入芝兰之室,久而不觉其香,为其所化也。这就是易经的象数思维。芝兰之香是自然界的,化是讲社会人事方面的。这种从自然界直接到社会人事上是易经象数思维的特色,也是中国人思维的特点。 比如王字,三横仅仅是三横,但中国人就认为三横代表了天、地、人三才之道,这是典型的象数思维,直接把人事加入到自然数字中去。 《黄帝内经灵兰秘典论》中用社会现象或政治官位来比喻五脏六腑也是易经象数思维的体现。《礼记大学》篇中说:如切如搓,如琢如磨。 易中天先生认为这是不能比附的,的确如此,琢玉怎么能与做人相比附呢?但这就是易经的象数思维,就是古代中国人的聪明智慧,因为这两者之间毕竟是有联系的,琢玉是要慢慢的琢,要把琢玉做细致,要思考,要下工夫,做人也是要下工夫的,也要动脑筋,做人要做细的。所以,不能用西方人的脱离象数思维的数学思维来比较象数思维的好坏。这是两种不同的思维方式,象数思维是发散性思维,数学思维是精致性思维、专研性思维,由于思维模式的不同,导致了东西方思维方式的根本差异。两种思维模式都有优缺点,关键是我们自己要头脑清楚,要分清这两种思维方式的不同,尽量用两种思维方式的优点。 象数思维是中国人思维的特点,从历史文化上看,象数思维是从易经这个中华民族的源头活水来的。 《易经》是群经之首,民俗的根本,百家之脉,诸子百家都可以从《易经》中找到它们的来源。《易经》是我们文化的根本,是华夏思想的源头。《易经》的象数思维是易经的一大特色,也是研究易经必须明白的一个原理。《易经》的象数思维说明了中国人思维的特点,由自然数字直接推出人事原因,不管这种思维方式合理不合理,在西方数学思维传统影响中国人以前,从来没有人真正反思过这种思维方式的局限性,只是顺应这种思维方式,不然,不顺应这种思维方式的书不会被人理解、不会流传下来,这种思维方式一直影响到现在,影响我们建立中华数学思维的文化传统。当然,现在我们既要尊重这种传统的思维方式,也要建立我们中华民族自己的数学思维的文化传统。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390907 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 易经 象数 思维 相关文章: 当前推荐数: 1 推荐人: jizx971 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 易者, 变简不容而已, 巫兄言重了。 有缘再聚。 记录总数: 1 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者巫胜禹 发表于2010-12-6 16:08:27 查看评论 :4 │ 浏览:202 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 未分类 意生身的浅见 意生身的浅见 意生身在佛教中是一个很重要的认识,我只是把自己对意生身的认识说出来而已。我认为意生身有两种 第一、意生身的一个意思就是意识,意识来去自由,没有什么能够阻挡的,也不为时空所限,这时,意生身就是身体里面的意识,活动着的意识而已。所谓的神通变化,都是外在的,意识是我的内在意识变化,外在的神通变化和内在的意识变化不是一回事。这是要切记的,也就是意生身并不是出现在你前面的可视物,只是你的身体没变,但意识已经起了变化了。 第二、你的出生就是你的父母的意识的作用,有了生出你的意识,他们才采取行动,生出了你,你就是你的父母的意识变化的结果,你当然是你父母的意生身了。你有很多地方和你的父母相似,你与你的父母心有灵犀一点通,有远隔千里的灵通,这就是意生身的作用。 记住,意生身、意生身,意在身前,有意才有身,也可以有意而无身,那就要控制意识不要妄想,平平实实,不要总想着得到意生身。 当然意生身也是业力的作用。所谓中阴身也是在生死流转中,对于求佛道的有志者来说,那也是鬼道,不足挂齿。 意识的活动是没有一定的,你想象到的意生身就是一种控制好了的意识,执着于意生身也是一种魔道,只是没有其他烦恼的魔道,了断了其他烦恼的入魔,危害是展现自己的功力,显示自己的能量,而给人于误导,没有善的结果。意生身只是佛的一种方便说法。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390904 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 意生身 佛说 意识 相关文章: 当前推荐数: 1 推荐人: jizx971 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 巫兄的苦心我明白,葡萄皮也是胡凑几句而已. 意生身,一生深,以易审慎,谁敢说悟了呢? 得罪之处,方请海函. 博主回复:唉,我是觉得我所看到的资料把意生身搞复杂了,神秘化,宗教化,我是想把它平实化的啊。葡萄皮兄已了然解了,见解在我之上了。 标题: 发表评论人: 中阴身可以成就 ip:221.192.233.* 玄奘法师最后也入了弥勒净土,也成佛去也。成佛是普度众生最圆满最究竟的方法,佛时时处处不离众生。 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 意者,易也。 父母有欲,阴阳相易,精争卵生吾身,所为易生身。 天地往圣造千万生文载无数意,师长亲友一十八载教悔于我,所谓意生身。 葡萄皮我,不见所谓意生身有何难解,巫兄搞得过于复杂了。 博主回复:唉,我是觉得我所看到的资料把意生身搞复杂了,神秘化,宗教化,我是想把它平实化的啊。葡萄皮兄已了然解了,见解在我之上了。 标题: 发表评论人: 中阴身可以成就 ip:221.192.233.* 中阴身因为没有肉身的障碍,往生净土是很容易的,难就难在不信佛,不识佛,不念佛,不愿跟佛走。只要念佛,十念甚至一念,佛现前,融于佛光中刹那之间,就能上品往生,不退成佛。 博主回复:我也不想净土,我也不想成佛,我崇敬玄奘的舍身忘法,不离众生。 记录总数: 4 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者巫胜禹 发表于2010-12-6 15:58:49 查看评论 :2 │ 浏览:215 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 未分类 摩羯陀五百溫泉問題記 摩羯陀五百溫泉問題記 道宣《釋迦方志遺跡篇》卷下記載: 佛望摩羯城七日說法處,山城北門西,有毗布羅山。西南崖陰,昔有五百溫泉,今猶數十。尚兼冷暖,源發雪山無熱惱池,潛流出此,猶清且美,味同本池。并雕石像、獅子之首。石以同流,下乃遍石為池,浴者病瘥。諸有僧寺,多取飲之,以水沐髪,終身常凈。使人王玄策,曾以沐首,經今五載,髪常潤凈,不可思議。 按語: 1 、五百溫泉,古時之五百溫泉,到唐時猶數十,那就要問為何少了溫泉出水口,最好能夠看看現在、今天的狀況。 2 、源發雪山無熱惱池,這倒不一定源於雪山,但表明了佛教徒對於雪山的崇敬之情,因為佛陀曾在雪山苦行。雪山是聖山,雪山是神山。無熱惱池也是佛教徒的一種宗教關照,到此池中就無熱惱,不受煩惱了,我們不應用科學的觀點檢查他記載的是否正確。 3 、這篇記載是事實與宗教關照同在。宗教關照:源發雪山無熱惱池,以水沐髪,終身常凈,經今五載,髪常潤凈,不可思議。 事實應分為可以確定的事實和不可確定的事實,確定的事實:潛流出此,猶清且美,并雕石像、獅子之首。石以同流,下乃遍石為池,浴者病瘥, 諸有僧寺,多取飲之, 使人王玄策,曾以沐首。我們可以做到( 1 )了解這個事實,( 2 )把宗教關照轉化為人文關懷。 佐證的記載: 一、道世《法苑珠林聖跡部》卷 29 載: 山城北門西,有毗布羅山,西南崖,昔有五百溫泉,今猶數十泉。 按語:此為當時的事實記載,今日討論之,一定要實地查看才最有說服力。 二、、玄奘《大唐西域記》卷 9 記載: 北山頂,有崒堵波,是如來望摩羯陀城,於此七日說法。山城北門西,有毗布羅山,聞之土俗曰:山西南崖陰,昔有五百溫泉,今者數十而已。然猶有冷有暖,未盡溫也。其泉源發雪山之南無熱惱池,潛流至此,水甚精美,味同本池。流經五百枝小熱地獄,火熱上炎,致斯溫熱。泉流之口,雖皆雕石頭、,或作獅子白象之首,或作石筒懸流之道,下遍石為池,諸方異域,咸來此浴,沐浴者宿疾多差。 按語: 1 、玄奘的《大唐西域記》記載水熱之因也是事實與宗教關照混合說明,以今日的科學眼光看就會批駁。流經五百枝小熱地獄和潛流對應。從地下流動,火熱上炎,有地熱使溫泉成形,致斯溫熱了。這裡的火不是有形可見的火,而是五行之動態的火,地熱之似火而熱。 2 、玄奘的《大唐西域記》記載諸方異域,咸來此浴,證實了道宣《釋迦方志遺跡篇》記載的使人王玄策,曾以沐首,也就是王玄策到五百溫泉沐浴是很正常的。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390902 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 王玄策 温泉 考证 相关文章: 当前推荐数: 1 推荐人: jizx971 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 谢谢巫兄文章. 天下书经皆佛经,独有释家一门乎? 愿巫兄有好书传世,不传我道. 标题: 发表评论人: 修行才能证果 ip:221.192.233.* 佛教中的描述,不可用现代科学、考证来研究,因为境界完全不一样,现代科学考据学这些原理方法只不过是肉眼俗眼所知所见,与天眼、法眼、慧眼、佛眼所见相去甚远,不可同一而语。佛经的境界只有实证才能契入。 博主回复:修行业是八万四千法门,果位也是不一样的,科学的途径修佛的果位也是一种 记录总数: 2 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者巫胜禹 发表于2010-12-6 13:08:37 查看评论 :3 │ 浏览:217 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 未分类 悟道偈 悟道前 二十年来当空舞, 几回入地又升天。 云南他乡西域客, 人生无根陌上尘。 悟道时 西域看云云南情, 闽南山色有无中。 仙游南山读楞严, 落叶抽枝自在啼。 悟道后 云在青天水在瓶, 众生宇宙微尘蝇。 接道大荒济海愿, 江海散发栖云林。 2009 年 1 月 10 日于阿克苏到兰州的火车的拥挤过道上 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390839 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 悟道 相关文章: 当前推荐数: 6 推荐人: 王震洪 jizx971 tangchangjie 隔壁家的二傻子 赫英 icf2009 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 悟道得巫道,巫道即吾道。 吾道亦无道,道道余知道。 今识胜禹道,才知舜虞道。 禅尽葡萄道,世界真奇妙。 赠巫兄,谢传道! 标题: 发表评论人: 身心清净方为道 ip:221.192.233.* 悟后起修,方可入道成道。 标题: 发表评论人: tangchangjie 不错 记录总数: 3 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 : 学者巫胜禹 发表于2010-12-6 12:56:12 查看评论 :2 │ 浏览:164 打印 推荐给朋友 您的姓名: * 必填 您的邮件: 朋友邮件: * 必填 推荐理由: 未分类 假骗的本体研究 假 骗 一切皆假、万物皆诈, 万物皆假,无物不骗。 世界的本源就是假,万物源于假,又归于假。骗贯穿于宇宙始终,宇宙就是骗,骗就是宇宙,假就是本源,本源的属性就是假。本源的体现就是骗。 骗就是物质,骗就是精神。 假就是物质,假就是意识。 逻各斯就是假,道也是假。 假就是万物、宇宙的道。 骗就是运动,运动就是骗。 我骗你,你骗我,世人骗了世人,世人骗了宇宙,宇宙骗了世人,宇宙在假中生成世人,世人在假中探索宇宙,骗骗相环,环环相骗。 宇宙是骗和假,人却求真。 宇宙之道为假,假之家是本体,本体为假,人亦为假,那么,人是要亡的,宇宙呀是要灭的,那么,写下来的也为假,但人之道却是真。易经说的是变化,易就是变的意思,变化是宇宙的存在形式,变根本上从何而来,就是假,假本体,假,变就产生出来,人们在变幻莫测中迷惑了双眼,想要求真,真是理想,理想不是现实的。 因为骗,偏离了中心,才有真冒出来,才有宇宙,才有生物,才有人类,以致有人类文明。因为骗才从宇宙中偏出来,偏进来,不守中道,中道是理想。 虽然,人必须守中道才能窥,偏出去造成什么,不一定得知,偏进来,往中心偏,所以,才有人对宇宙之道的认识,结果是什么,不一定要知道的。 本体为何?觉悟为何?道、气为何?神圣为何?为什么要中西结合?为什么要借鉴?本来无法借鉴,定要借鉴,则会有假本体怪胎。 西方有句格言:人生来无邪,死为骗子。就是婴儿天真无邪的,人们对童真是无限向往的,婴儿慢慢成长,一个成长的过程就是一个受骗的教育的过程,在学校里受到多么美好的教育,结果人与人之间相处却是另外一种状态,人的一生的过程就是一个被骗与骗的过程。人总有一死,这个活的过程却是一个骗的过程,我们总是生活在这个地球上的,那么,就研究这个骗与受骗的过程吧!揭穿这个骗的真谛, 智慧的主要目的是使人能忍受无知者的愚昧。智慧的目的就是使人能忍受假的欺骗,能忍受世人的欺骗而不堕落,受了整个人的骗而不去骗另外的人,不去把骗的气传开去。 假也针对世界感性的本源,和赫拉克利特一样取消感性的本原,假也可以是存在。思想必须是歧出的,用爱因斯坦的话说:我不知道自己的思想从何而来,上帝赐予的吧。思想不是自然进化必有的结果。哲学家被喻为疯子,人类以疯子作为向导。 假否定了人的文化生命,假导致人舍弃终极关怀,假导致人了却生命,假导致人过动物式的生活,假导致宇宙虚无,假导致宇宙毁灭,假使假本身无法成立。 尼采说上帝死了。而假说:上帝从来都是假的。上帝从来没有。西方文化从一开始就是一场愚弄。真的如此吗?假却是从西方哲学中生发出来的,西方人真理解了,却是活着难受、死了也难受,不知如何是好。 人的德行是真的,人的德行上的真实感才是真的。万事皆假善不假。但有几个人能做得到呢,又几时做到了,人人都想要别人的人品好,却不问自己的人品怎样啊! 人类有非凡的自私自利, 人类带的面具太多。 道德是自然界没有的,道德是人类所独有的,约束人的道德,因为没有道德人就不是人,人就不是人,人的动物性的一面就突出出来了。自然界是无光、无色、无声、无味的沉寂世界。光色声味不过是人类的感觉,这感觉对自然界而言就是人类的道德判断。自然界无道德可言。 这个电磁波的宇宙,假使有一个不是电磁波的宇宙就在这里,我们也不知道,因为无法知道,无法交流。宇宙再大也就地球上的这个人类,人类的一切只对人类有意义,当然,别的宇宙也睽得人如无物。 假本是人所固有的,而世人却以假来寻求真,就象有人说的黑夜给了我黑色的眼睛,我却要用黑色的眼睛来寻求光明,黑色代表了黑暗,人类却要在黑暗中寻求光明,这难道是人类的宿命,这难道是黑色的幽默。假是本质上的,欺骗和被骗是经常的,而真是一种理想,真是人类集体寻求的一种理想,是对宇宙发出的呼喊。真真假假,假假真真,何能辨清。即使假本体,人亦求真,即使人的未来灭顶,人亦神圣的求真。对真的执守是没有动听的音乐,没有众星捧月的虚荣,也没有执掌生死的大权在握的一种威严。因为理想是一种超越,这种超越的快乐对溺于现实的人们来说怎么可能体会到呢,这就是假的无形, 科学是求真的手段,人类在求真的精神下使得假的上帝暴露。科学得到假的结果,剩下的只有价值了,理想就是有价值的,没有理想,人类何在,绝望是理想的破灭,只是还有对理想的幻想,真正的绝望是不会说绝望的,就如烟消云散一般不留一点痕迹。 真是理想,人类唯有求真,人类的存在才有价值。人类的价值只对人类有价值,不关上帝的事,也不关自然界的事。 人类来到这个地球就是受苦受难的,一切皆假,无物为真,一切皆流,无物永驻,受过的苦难无法常存,只有抽象的苦、难以名词的形式存在。一切皆假,没有上帝,人视自己的假本体为唯一,假本体难道是人的家园吗?人还有什么,没有了宗教精神,人只剩下可怜。 假为本体,无物为真。 假为本体,假之为假,本体亦假。 假到极致,假亦为真,假亦为假,何处是假,何处为真。 本来无假,本来无本体,若要言之,假为本体,本体亦假,上帝亦假。 假入衷肠,化作清泪一滴! 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=390831 * 本文仅代表博主个人观点,与科学网无关。 本文标签: 假骗 本体 道 相关文章: 当前推荐数: 2 推荐人: jizx971 jiangjinsong 标题: 发表评论人: 葡萄皮 ip:128.169.2.* 万物不假我为假,众人皆仁我为神。 创造需是先造创,佛学即是我学尘。 善不真时不为善,真不善时惘成真。 取美舍丑为载道,不忍才是科学门。 标题: 发表评论人: 借假修真 ip:221.192.233.* 科学得不到真,真只有老老实实修行才能证得。公修公得婆修婆得,不修不得。 万法皆空,因果不空。心生法界生,心灭法界灭。万法唯心造。 记录总数: 2 总页数: 1 当前页: 1 9 3 4 :
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峰回路转破玄机:大型强子对撞机制造“黑洞”失败之后
热度 2 sheep021 2010-12-28 12:25
大型强子对撞机制造“黑洞”失败 人造黑洞失败了。但人类探索黑洞的进程却又前进了一步。 质能转换、黑洞新说有感 物质能量本一体, 质能方程阴阳理。 悟得千古太极图, 科学传统或统一。 一、黑洞 黑洞是一种 引力 极强的天体,就连光也不能逃脱。当 恒星 的 史瓦西半径 小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法 逃逸 了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的 无底洞 ,任何 物质 一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸,所以我们无法直接观测到黑洞。 一言以蔽之:黑洞不一定是天体,也不是一个洞,而是一个物体,一个“器”,其特征是只进不出,连光也不例外,故色黑。当然,最近研究表明,黑洞也不是完全“只进不出”,而是进大于出罢了。 这也侧面验证了《黄帝内经》中“升降出入,无器不有”这一观点。所以从本质上说,黑洞不黑,其色玄。 二、古人对玄的研究 玄:幽遠也。黑而有赤色者爲玄。象幽而入覆之也。 黑而有赤色者为玄象。幽而入,覆之也。” 这里道出了“玄”的三种意思:一是由“幽远”引为深奥之意,二指颜色是黑红色,三由“幽而入,覆之也” 引为不明白、不理解之意。历代学者是怎样讲的呢? 汉代 扬雄说:“玄者幽摊万类,而不见形者也。” 张衡说:“玄者无形之尖,自然之根,作于太始,莫之能先;包含道德,构掩乾坤;橐龠元气,禀受无形。” 朱谦之 对上解释 说:“华夏先哲之论宇宙,一气而已,言其变化不测,则谓之玄。变化不测之极,故能造成天地,化育万 物,而为天地万物之所由出。 ” 任继愈说:“玄,深黑色,是《老子》中的一个重要概念,有深远看不见的神秘意思。” 三、今人所说的黑洞,即是古人的玄 本博理解:玄:幽遠也。黑而有赤色者爲玄。(其)象,幽而入,覆之也。 “幽而入”: 只入不出,故难以理解明白谓之幽 , “覆之也”:覆《玉篇》反覆也。虽然 只入不出”,但事情总会有转机,会有反复。既然升降出入无器不有,那入久必出,一定之理,出久必入,一定之规,反反复复,永无止境。 这正像霍金所言,有大爆炸,一定会有黑洞,既有黑洞,一定会有大爆炸。 因此, 古人的玄,即是今人所说的黑洞 。 现代物理学家们假设的虫洞结构示意图,像不像甲骨文和小篆体的玄字呢?——简直太像了,只是把平面的画成了立体的而已。但实际上,原字表达的也是一个立体的概念。令我奇怪的是,他们竟敢照搬照抄,肆无忌惮! 虫洞示意图 如果 俯视或仰视 的话,虫洞结构示意图又与太极图一致: (详见: 宇宙可能位于虫洞内部——黑洞、白洞、虫洞、狗洞 ) 看到这里本博才发现古人“仰观天文,俯察地理”的玄妙之处。而现代物理学家们则是 侧视 的方式看待宇宙。而侧视是很不礼貌的一种观察方式。人不尊重宇宙,宇宙能尊重人吗? 太极,其实就是半个“玄”字。《老子》说:此两者,同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。原来还有这一层意思。大概是说,曾被誉为中华文化之根的“太极”,最多也只道出了宇宙奥秘的一半!!! . 四、重新理解 王重阳 的悟道诗 一住行窝几十年,蓬头长日走如颠。 海棠亭下重阳子,莲叶舟中太乙仙。 无物可离虚壳外,有人能悟未生前。 出门一笑无拘碍,云在西湖月在天。 这首诗是全真教创教祖师王重阳真人所作,“出门一笑无拘碍,云在西湖月在天”,苦修妙悟之后,天地豁然开朗,从此灵台清明朗照,更无半点渣滓,清灵旷达之情溢于纸外。   以前,非常不理解其中“无物可离虚壳外”一句,不是灵魂可以神游太虚吗? 为何又“无物可离虚壳外”。百思不得其解。 经过黑洞、虫洞这么一折腾。终于醍醐灌顶,恍然大悟——原来虚壳之内(人身)就是一个宇宙啊,自然没有东西可以超越宇宙了。人身是一个小宇宙这句话,早已入耳,今天,因为这个机缘方才入心啊。言外之意:只要把人身之内的事情整明白了,宇宙之内的事情也就整明白了。跟不用不着架着人间大炮——天文望远镜四处找黑洞、白洞的。 “有人能悟未生前”这句就不用说了,这就是时空穿梭,超时空遨游啊。霍金不是说人只能通过虫洞去未来,但不能回到过去。嘿嘿,他竟然不知道“有人能”啊。我一直怀疑霍金的《时间简史——从宇宙大爆炸到黑洞》是“翻版”道家的学问(也有有改进的地方)。但他竟然没敢全抄,真是可惜、可叹啊。否则,会更精彩!!! 五、小结 诗曰: 科学前沿真奇妙,翻来覆去老一套。 道破玄机笑死人,古今文章一大抄。 . 呵呵,看到这里,是不是已经找到大自在了:宇宙和生命的真相,经300年探索,竟然一跃回到5000年前。面对此情此景,你,会是什么感觉? 坐在实验室研究宇宙和生命,无异于闭门造车、旱地学游泳,只有融入自然,才能悟得宇宙生命之妙:出门一笑无拘碍,云在西湖月在天。偶来松树下,高枕石头眠。 山中无历日,寒尽不知年……
个人分类: 科学八卦|3096 次阅读|2 个评论
宇宙可能位于虫洞内部——黑洞、白洞、虫洞、狗洞
sheep021 2010-12-28 10:35
虫洞示意图 一、虫 洞 在宇宙内,还是宇宙在虫 洞 内? 《科学》网站评出年度十大最受欢迎科学新闻 “宇宙可能位于虫洞内部”居首: 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 经过层层假设和大胆推论,现代物理学研究越来越玄幻了,现代物理学的文章和著作也越来越接近《西游记》了。可惜《西游记》发表已经超过50年,已经没有知识产权和著作专利了,否则,大可以告西方物理科学家侵权。 《西游记》中孙悟空生于石头缝中,孙悟空的金箍棒藏于耳朵眼儿里,孙悟空千变万化,一个跟头十万八千里,但却跑不出如来佛的手掌心…… 这不,2010年度《科学》网站评选的文章 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 。与以上情节何其相像!!! 据物理学家组织网与《科学》( Science )杂志在线版近日报道, 美国印第安纳大学的理论物理学家研究发现,我们的宇宙可能自大爆炸之前,一直处于两个宇宙相连接的时空管道,即一个虫洞的内部 。该篇论文刊登于4月12日出版的物理学著名学术期刊《物理快报B》( Physics Letters B )上。 黑洞、白洞与虫洞 与黑洞的广为人知不同, 白洞主要用来解释宇宙中的高能现象, 其是否存在尚无观测证据。 在广义相对论预言中, 白洞与黑洞性质相反,是一种致密物体,并不吸收外部物质,而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量,像宇宙中的喷泉 。 而虫洞(又名爱因斯坦—罗森桥)虽多见于科幻,却不是任何边缘科学或业余幻想,它的起源令人尊敬,来自于爱因斯坦与罗森的一篇论文。其可描述成连接宇宙遥远区域间的时空细管,而暗物质负责维持着虫洞出口的敞开。最简单地去理解,就是把时空卷曲起来,创造一条事件A和事件B间的近路。 虫洞亦可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫“灰道”。 在这时,白洞可以看成时间呈现反转的黑洞,进入黑洞的物质,最后应会从白洞出来,出现在另外一个宇宙。这是本次研究中一个非常重要的概念。 虫洞于理论上提供了时间旅行的可能性。霍金在《时间简史》中阐述:一个空间旅行者可利用相对于地球静止的虫洞作为从事件A到B的捷径,然后通过一个运动的虫洞返回,并在他出发之前回到地球。 本博认为 :现代的物理科学家们研究到最后,已经忘记什么是“宇宙”了。更不知道宇宙里到底有多少个宇宙了。怎么会有“ 我们的宇宙可能自大爆炸之前,一直处于两个宇宙相连接的时空管道,即一个虫洞的内部 ”这么怪异的说法? 难道我们的宇宙是孙猴子? 还是蝉的幼虫? 更有意思的是,以上研究,准确地说,以上“猜想”,竟然全部来源于中国道家学说,包括中医理论!!! 其全部内容没有跳出那幅简洁而优美的太极图!!! 所谓黑洞白洞,不过是离卦、坎卦而异而已,而虫洞(时空隧道),从功能上看更像是经络隧道。呵呵,这倒是件好事,验证和丰富了太极理论啊。 科学最前沿,反而最八卦,太奇妙了 。 注意,这不仅仅是名称相似,而且含义也相似,因为离卦主发散,坎卦主收引。而经络隧道主联系。与黑洞白洞和虫洞的含义完全一致。 中国古人认为:善言天者,比有验于人。太极,大可言宇宙天地,小可言人。人体是一个小宇宙。 不知道 《物理快报B》:宇宙可能位于虫洞内部 这篇文章中的理论,应用于人体,是否可以翻译成: 人生于 虫洞内部。哈哈,不过,转而一想,这似乎也没啥不能解释的,只是把他妈的子宫和产道说成了“虫洞”,真够缺德的。 太极,黑洞,白洞和虫洞 太极,黑洞,白洞和虫洞 太极,黑洞,白洞和虫洞 二、虫洞乎? 太极乎? 如果俯视“ “虫洞示意图”,看到的会是什么样子的景象呢?是不是下图的样子呢: 三、做人要有志气,不能从狗洞里爬出 做人做事,乃至探索宇宙都是一个道理。 人人热爱自由,但是,人,不能低下高贵的头, 只有怕死鬼才祈求自由,才会想到从狗洞里爬出。 囚歌 作者:六面碰壁居士 (即 叶挺) 为人进出的门紧锁着, 为狗爬出的洞敞开着, 一个声音高叫着: ——爬出来吧,给你自由。 我渴望自由, 但我深深地知道—— 人的身躯怎能从狗洞里爬出。 我希望有一天, 地下的烈火, 将我连这活棺材一齐烧掉, 我应该在烈火与热血中得到永生! 注释:这首诗写在囚禁叶挺同志的“中美特种技术合作所”渣滓洞集中营楼下第二号牢房墙壁上。 叶挺(1896-1946),字希夷,广东惠阳人。 中国革命史上的名将。1924年赴苏联东方劳动大学与军事学校学习。1925年回国。第一次国内革命战争时期,曾任国民革命军独立团团长、二十四师师长、十一军军长。1927年先后参加南昌起义和广州起义。抗战时任新四军军长。1941年皖南事变时被国民党非法逮捕,先后被囚于江西上饶,湖北恩施,广西桂林等地,最后移禁于重庆“中美特种技术合作所”集中营。1946年3月4日,由于中共中央的坚决要求,始获自由。出狱后即电中共中央请求加入中国共产党,于3月7日经中共中央批准。4月8日自重庆飞返延安,途中因飞机失事遇难。毛泽东曾当面称他是“共产党第一任总司令,人民军队的战史要从你写起”。 四、太极阴阳理论,肯定要写入现代物理学。 太极阴阳理论,肯定要写入现代物理学。并作为集成各种现有理论的基础。爱因斯坦苦苦探求的宇宙大统一理论已经初见倪端: 《科学》网站评出年度十大最受欢迎科学新闻 “宇宙可能位于虫洞内部”居首 五、佛家的“虫洞” 像个大公章啊 兩頭大,中間細和蟲洞差不多 經書上說,由於咒術的作用,凡夫不可見 我們只能在咒術限定的小範圍內活動
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宇宙就是一场风波
sheep021 2010-12-26 10:47
vigorous 超越牛顿:天上的星星为什么掉不下来? 光是气的一种表现形式? 博主回复:我是这么认为,古代的气首先是指物质,以及物质产生的各种现象。包括可见光、不可见光、宇宙射线、电磁波、物质、能量、辐射等等名目,不一而足,也可能还包含目前物理学尚未发现的物质形式所以,气不仅仅是一个哲学概念,而且是有实实在在的物质基础 光是物质以光速运动(震荡)时产生的一种现象。能量是物质的一种度量形式 由上述博文联想到:宇宙就是一场风波,包括人在内的万物,乃至天上的星星,都是这场风波内的一个音符。至多是一段短短的、微不足道的曲目。就像一阵风吹过一样,瞬间即无声无息,无影无踪了。而人类,总是想把这场风波定住: 捕风捉影——孙悟空的“定风丹”、爱因斯坦的“定时船”和美国科学家们的“定光丹” 而这场风波的导演和总指挥总是深藏不漏,神秘莫测,古人说是神,牛顿说是上帝。爱因斯坦没说,但他最终追佛而去,可能他认为是佛。也有人说他根本不存在! 由于人类只能感知这场风波,而看不到幕后导演,所以,人类总是被这场风波戏弄,就像被一块红布逗得团团转的斗牛。 不但看不到幕后导演,其实连风波也没看清,只是捕风捉影而已。不同的人,对这场风波的理解也不同。 更有意思的是,不同文化背景的大牛人们对这场风波的描述截然不同。 中国古人比较浪漫,他们描述这场风波时,语言优美,节奏柔缓,开合有度。但也跌宕起伏,就像一首绝妙的交响乐: 恒古一气,充塞太空,气化流行,聚散不已,聚则成形,散则为气。升降出入,无器不有。生生化化,永无止境。器即形也,凡万物之成形者,皆神机气立之器也。器者,生化之宇,器散则分之,生化息矣。出入废则神机化灭,升降息则气立孤危。故非出入则无以生长壮老已,非升降则无以生长化收藏。 现代人比较粗暴,简单,火气十足,把这场风波直接说是一种爆炸波:呯的一声巨响,宇宙诞生了,一切都不可收拾。宇宙万物,包括人,星球,都是这场爆炸产生的碎片。 但是,交响乐是可控的、动听的,爆炸却是不可控的,恐怖的 你喜欢哪一种? 如果你愿意,你也可以设计一种宇宙的起源故事,发出自己的声响:一首乐曲,或一声爆炸,一切都因你而定,导演只会说,该你上场了,至于如何表现,那是你的事。 宇宙是这样,人生更是这样了: 人生如梦 VS 人生如戏
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宇宙也许并不复杂-弦和鼓
BaoHaifei 2010-12-24 12:31
宇宙也许并不复杂 - 弦和鼓 鲍海飞  2010-12-24   今天看到李泳老师的 《 非诚勿扰版超弦论, 》 ( 发表于 2010-12-23 8:39:33 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=396397 ), 谈到了宇宙的弦理论,我一下子想起来在大学的时候 , 偶尔也读过这些类似的涉及到宇宙的起源啊,维度啊。至今还记得那个漫画,一个小毛驴是如何从一个曲面走到另外一个折叠曲面的二维空间。但我并没有看过那些复杂的理论和公式推倒,只是感 兴趣看看而已。  宇宙究竟是个什么样子 ? 他 究竟是什么和弦的呢?是 C 大调和弦 , 还是 G 小调和弦?宇宙的构成或起源也许并不复杂,看来就在于你如何给她配上一个什么合适的乐器了。  如果用二胡也许两根弦就足够了,小提琴需要四根弦,吉他就需要六根弦。那么竖琴多少根呢 ? 古筝又多少根呢 ? 但弦是一维的,于是,一根不够,就用两根,两根不够,就用三根,再大,我有矩阵,我有超级计算机。反正里面不就是'横波和纵波'吗!这是弹拨的乐器,用它居然可以构造宇宙。  如果用打击乐器来描述,那可能会是另一番景致。可以用一面大鼓来描述宇宙,那就是二维尺度空间,不过还需要鼓槌来敲打。要是用铙钹,两个在一起相互碰撞的,那就和我们的太极相似了,在一下一下的打击过程中,不是闪电,就是雷声,也许,不一定哪一下,一个宇宙诞生了。  要是用西洋乐器,什么小号、中号,来描述宇宙,那可能就难了。毕竟要吹吗!就像我们中国的笛子,有几个孔。于是,按下这个,抬起那个,声调就从里面出来了,至于是什么音色、调子,谁管,反正宇宙就从里面出来了。弄不好,笛子也许能够代表黑洞?  古代的乐器和今天的乐器发生了不小的演变,这是不是也代表了宇宙的演化?  但是,最后是谁来拨动的这根琴弦,是谁来敲打这面鼓的呢?  当这琴弦断了,或者这面鼓被打漏了,也许真就是黑洞诞生了,或者什么超新星就诞生了。  也许真有一支上帝之手在弹奏在敲打这琴弦,在敲打这面鼓。  他有时候喜欢古典,有时候喜欢浪漫,有时候喜欢传统,有时候喜欢现代;但是他到底是喜欢摇滚、还是喜欢乡村;是喜欢弹、喜欢打,还是喜欢吹,也许只在上帝的一念之间了。上帝是一个多面手 , 有时候独奏,有时候在指挥一个乐队!  宇宙也许就是你手中的小提琴,也许就是你手中的六弦琴,也许是那面大鼓,或者是装在口袋里面的口琴。
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《宇宙赋》选段:神雕对话
warlong 2010-12-23 19:34
神雕对话(A dialoguewith the roc ) http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c50100cuqe.html 宇宙赋(一) http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c50100h9hi.html 宇宙赋(二) “夫大鹏者,游戏玄溟,自孕自生。 原本无名,胚浑无形, 化乎气象,彷佛为鹏, 漫搅宇宙,质凝物成。 夫以恍惚为巢,以虚空为场。 遂啄玄卵而破重壁,洒羽毛则漂群星; 呼气则六合生云,振翮而宇宙飞雪。 夫乃乘太清,卷六度,横四维,开混茫, 激易汰以崛起,向无穷而迅征。 背高无天,足下无地; 撕破鸿蒙,倏阴忽阳。 遂扭长蛇而裂时空,喷火龙而耀三光。 盘古不曾见其朴素,羲和不敢窥其辉煌。 乃扇宇宙之星云,天马为之司驰; 刷银河之波浪,五行为之震荡。 左回右旋,下落上扬; 一鼓一收,自由嚣张。 然后以五百亿年为一息,挫鬣自食,缩壳归藏, 击汰扬波,上帝不知其乐; 焚羽销形,神明叵测其伤。 兹鹏也,翅盖无外,毫细无内; 绝对逍遥,无以对抗; 雄姿绝伦,强爪蹑纲。 呼元气而吐星象,扯万有而吞八荒, 饮太露为食,餐星斗充肠。 尔惧之乎?抑或与同游。” 中子惊曰: “昔闻北溟有长鲲,化鹏而飞,大翼垂天,浩荡兮风云四起; 而如此之大鹏,吞吐时空,餐星嚼斗,其大未曾敢想也。” 正见神雕,翅抖彤云,尽作飞雪,乃曰: “执太玄,以御今有;知太始,是谓道纪。子闻之乎?” 对曰: “似老君之言,闻而不知。” 神雕大笑: “上来!子将乘游而知之。” 中子大悦 , 欣然拜谢 , 遂登其项背 , 扶摇直上,穿重霄,越星河,直至天际。 ------郑中《宇宙赋》选段
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牛顿的“力”从何而来
热度 1 taoyingyong 2010-12-23 15:26
从接触物理学的第一天开始,牛顿所创立的经典力学就是我们的第一课。耳熟能详,人们都知道牛顿的三大运动定理。 但是人们在运用了牛顿的力学定理之后,却往往没有再进一步问:什么是力?力从何而来? 也许有人会说:这不是物理学的问题,它已经超出了物理学能解释的范畴。物理学只是发现事物之间的规律并利用规律而已,对规律背后的机制不做考虑。 连牛顿在面临解释引力的起源时也说道:任何一个有哲学头脑的人都不会沉浸于此,它只会陷入逻辑困境无法自拔,这已经超出了人类的能力。 当然,那时牛顿的这段话隐射的是他唯一的对手莱布尼兹。 但在 300年之后的今天,人们在面对这个问题时,是不是真的还如此不济呢?我想我可以比较肯定的回答当然不是。 一般来说,力只是一个宏观的概念,而我们在牛顿经典力学中,接触到的很多力(机械力、弹性力)其实只是微观世界中电磁相互作用的宏观反应,再一类就是牛顿的万有引力。 从这些论述可以看到,说力从何而来其实还不太准确,因为宏观世界的力其实只是微观世界的相互作用的宏观反应。所以更确切的说应该是 相互作用从何而来? 既然这样,那就可以回答了。 答案是 因为对称性的存在。 换句话就是说 相互作用的出现只是为了保证物理法则在局域坐标变换下具有不变性。至于为什么自然会要求物理法则具有这种不变性,那是可以从哲学上进行解释的。 比如上、下、左、右四个方位,如果在空无一物的宇宙中,我们显然分不出这四个方位,因为它们对于我们来说并没有任何区别。但是如果宇宙中出现了一个物体,那么我们显然就可以以这个物体作为参考物,比如以这个物体的特征(像物体表面的尖角、圆角等)来分别出上、下、左、右这四个方位。比如,我们可以令物体表面的尖角的方向为上,相反的方向为下等等。 而这时,宇宙为了还原空无一物时的宇宙状态,即分不清方位的状态(也就是对称状态),就产生了相互作用(宇宙自我强迫还原的趋势)。 因此我们可以这样来理解,相互作用源于 还原的对称性。 比如,广义协变性与规范不变性就是这个意思的衍生。
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无比广阔的时空
热度 2 hcrm 2010-12-22 13:10
对于宇宙空间的探究,并非是什么新话题,或许自人类诞生伊始,我们祖先便有仰望苍穹的人,这第一人具体是谁,现在显然无从考证我们对人类的早期记忆是如此模糊,更不用说对于无比广阔的宇宙了。 关于宇宙,从天文学到宇宙学,研究的概念发生了根本性转变,而对象却依然十分不清晰。看了国家天文台陈学雷和郑怡嘉两位研究员的系列文章,对宇宙学的概念大体上有了些认知,这些碎片累积起来,即促动了我写作此文的欲望。 民科的自我解说 我的所学原本与宇宙学无关,即使天体物理学所知也甚少,只不过对此类问题比较感兴趣,如宇宙是怎样形成的、它究竟有没有边际、到底其中还有哪些未知的秘密、宇宙的未来又是怎样的,等等,大抵是闲来无事的遐想。 陈学雷 先生说,民科不能按字面理解为来自民间的科学家,科学家就是科学家,无所谓是否来自民间。这说法自然有一定道理,但事实上学术权威们往往戴着官科的大帽子,你又不能太小觑了他们。 学雷先生进而补充说,按他自己的理解,民科是指的一类特定的人,这些人并不懂相关的科学理论,却整天根据自己的错误理解和一些漏洞百出的半瓶醋理论想着推翻或者批判相对论、量子力学、热力学定律、大爆炸宇宙学等重大科学理论。他说的这类人看起来也的确狂妄,而我本人则不完全在此列,因为我尚未有推翻或批判重大科学理论的准备不是没有这样的想法,实在是没有如此的实力。 那么,我对民科又是如何理解的呢?我以为,所谓民科应该指的是身在民间的科学研究者或爱好者,我自己则完完全全属于后者,也并非特定的人。 台上台下的宇宙学 郑怡嘉 先生《新牛顿宇宙:前言》说,他退休了,没有任何压力,可以自由探索想探索的任何科学问题,也理解那些还没退休人员和其他有关人员所面临的各种压力。这各种压力之一,照解析宇宙学的创始人周坚先生的说法,中国专家只有迎合外国专家的认同才能生存。 关于周坚先生其人,据说是柳州某机器制造公司的工程师,自称用代数方法解释宇宙的开拓者。他在周坚红移定律的应用过程中,获得了完整的描述宇宙的解析图和方程组,甚至发明了宇宙测量尺、宇宙仪和宇宙空间展示仪,形成了一整套宇宙认识体系这或许就是学雷先生定义的民科吧。 尽管我十分赞同周坚先生关于宇宙其实很简单,只是我们人类自己把它弄复杂了这一说法,然而尚且知道研究和探索宇宙的过程并不简单,仅代数方法便能使重大科学问题迎刃而解,到底有点哥德巴赫猜想了,而周坚先生是否就是当下的陈景润,我确凿还无从知晓。 怡嘉先生退休了,周坚先生又身在民间,唯有学雷先生尚在国家天文台从事宇宙学研究,他的博文《无限时空:谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解》开篇云:上下四方曰宇,古往今来曰宙。 两种宇宙学的碰撞 怡嘉先生和学雷先生同在国家天文台搞研究,一老一少,各有各的主张,前者力为牛顿宇宙学翻案,后者力主普及大爆炸宇宙学。 概括起来,二者争议的理论基点是:牛顿经典力学和爱因斯坦广义相对论。按学雷先生的说法,牛顿宇宙本身存在一些内在的困难,这一点人们很早就意识到了。比如著名的奥伯斯佯谬(Olbers paradox):如果宇宙是无限而永恒的,且其中均匀分布着恒星,那么我们朝任何方向望去都有无限颗恒星,虽然远处的恒星的光传到我们这里也会有所减弱,但总的效果是夜空将不是黑暗的而是无限亮的。这与事实显然不符合,所以这种宇宙图象不可能是完全正确的。奥伯斯本人认为,星光被分布在宇宙中的物质所吸收。不过如果真是如此,这些物质本身也会被加热并发光,因而夜空虽然不是无限亮,但也应是亮如白昼的。 学雷先生进一步论证说,如果恒星不是一直存在,而是只存在了有限长的时间,那么这个佯谬可以解决 这是为什么在现代宇宙学(即大爆炸宇宙学)里不存在奥伯斯佯谬的根本原因,因为根据现代宇宙学理论,第一代恒星是在宇宙大爆炸之后,距今一百三十多亿年前才开始逐渐形成的,大部分恒星的形成还要晚得多。在现代宇宙学里,还有另一个因素也有利于这个问题的解决,那就是由于宇宙的膨胀,恒星发出的光被红移了,这也减弱了星光。实际上夜空中还是有星光背景的,特别是在红外波段夜空不完全是黑的。 我之所以引用学雷先生这大段文字,是想借此让读者能比较形象地理解两种宇宙学。爱因斯坦建立广义相对论后,提出的第一个宇宙学模型:有限无边的静态宇宙。在广义相对论中,空间和时间是一个整体,在充满物质的宇宙中这个四维时空是弯曲的,弯曲的程度(四维时空曲率)由其中的物质决定。但因为物质间万有引力的缘故,爱因斯坦无法让这个宇宙保持静止,物质产生的引力会使它们彼此落向对方。在此,我赞同学雷先生的观点,不能将爱因斯坦模型与大爆炸宇宙模型混为一谈。 那么,什么是宇宙大爆炸理论呢?学雷先生说就是宇宙曾经历过一个温度、密度都非常高的阶段,随后随着宇宙的膨胀,温度、密度都会降低,这一过程有点类似炸弹爆炸,但与普通爆炸还是有很大区别的:在普通爆炸中,炸弹集中在空间中的一点上,爆炸后弹片四散飞入周围的空间;在宇宙大爆炸中,是整个空间在膨胀,而不是物质从一点飞向周围。按照大爆炸理论测算,我们今天宇宙的年龄大约是137 2 亿年。而在很长一段时间内,天文学家通过各种观测认为,宇宙可能是双曲的,双曲空间是无限的。 对于牛顿宇宙学,学雷先生认为早应摒弃,怡嘉先生显然不赞成。他说主张大爆炸宇宙学的学者认为,如果爱因斯坦广义相对论的时空观是正确的,则牛顿经典力学的时空观就是错误的。他引用北京大学俞允强教授《广义相对论引论》一书说明,在实际宇宙环境中,在绝大部分区域,四维时空是平坦的。爱因斯坦广义相对论的引力方程可以回归牛顿引力方程。因此,在宇宙尺度上,爱因斯坦广义相对论和牛顿经典力学是相容的。爱因斯坦广义相对论在微观物理研究中所取得的成功不能简单地用来否定牛顿的宇宙观。 怡嘉先生进而解释说,主张标准宇宙学模型的学者认为,牛顿引力理论无法进行宇宙学研究,其中一个理由就是所谓牛顿引力势发散问题。而之所以会出现所谓牛顿引力理论失效问题,完全是因为在标准宇宙学模型中,假设了宇宙学原理。所谓宇宙学原理假设了宇宙物质是均匀地充满了宇宙的全部空间,而这个假设完全是爱因斯坦为了方便凭空提出来的。在实际宇宙中,宇宙物质的分布是存在有层次结构,俞允强教授《热大爆炸宇宙学》一书第一章第二节讨论的即宇宙层次性结构。因此,所谓牛顿引力理论完全失效和 牛顿引力势发散问题在实际宇宙中根本不存在,完全是宇宙学原理这个假设自己招来的麻烦。 我的现代宇宙观 读了怡嘉先生和学雷先生的系列文章,我大体对宇宙有了新的认知,虽然这认知还是建立在一知半解之上,然而较自己之前确是大大的进步了。 学雷先生说,弗里德曼(Friedmann)研究了没有宇宙学常数而只有物质的宇宙模型,结果宇宙依然是无限时空,这与怡嘉先生主张的《新牛顿宇宙》仿佛并无二异。其实,前者描述的是双曲、无限,后者说的是平直、无限,大抵是不尽相同的。 学雷先生关于宇宙学科普的一些思考,一再强调大爆炸宇宙学已铁板定钉,完全能够解释人类有关宇宙的基本疑惑了。怡嘉先生不以为然,坚持所谓新牛顿宇宙学。旁观者由此看来,宇宙学的研究仍然是有争议的,尽管大爆炸宇宙学时下正大行其道。或许正如学雷先生所言,牛顿宇宙很顽强,大量天文观测和理论论证都不能让其完全退却。其实,亦如人类的认知一样,事物总有它的两面性(甚至多面性),对于宇宙这一人类连其冰川一角尚未见到的观测物,多角度多方式多方法的解析是再正常不过的了。 爱因斯坦起先认为宇宙是静态的,这显然不符合客观事实。然而,宇宙如果是平直的、无限的,那它的膨胀又是如何去界定呢?即使无限,无限的依据又在哪儿?依照大爆炸理论,我以为爱因斯坦的有限无边倒值得商榷,有限空间,无限时间,膨胀与收缩周而复始当然,我的猜想是没有得到科学验证的。不过,用无比广阔来界定宇宙,或许比无限更接近于今天宇宙的现实吧。 我看到,无比广阔的时空,因为有我们人类的不懈探索,正渐渐褪去神秘的面纱,露出蒙娜丽莎般的微笑 小题大做的几个话题 科学研究很多人如我一样,都是门外汉,但我们也并非没有自己的想法,这些想法在学雷先生看来便是民科的典型特征之一。 其实,人类科学的发展大都始于想,而当初的想在世人看来也多是胡思乱想,譬如原始神话、痴人说梦等,一些在今天都已经变成了现实。没有想像就没有科学,更不会有人类的所谓文明了。所以我建议科研专业人士,有时也多听听民科的奇思异想,或许对开阔思维大有裨益呢! 怀特黑德说:畏惧错误就是毁灭进步。要辨证地看待一些错误的想法,特别是搞科学研究的人,不能一言以蔽之,说是什么就是什么。要有开阔的眼界,更要有开阔的胸怀,爱因斯坦晚年时不都承认自己引用宇宙学常数是一生犯的最大错误吗? 鉴于一般性思维,身为民科的我,关于宇宙学有几点想法同科研专业人士商榷: 一、宇宙学研究的模式应呈开放式,允许更多的人积极参与进来,专业或非专业,官科和民科都可,因为这毕竟是全人类都在关注的一个问题。当然,不是说一哄而上,到集贸市场买菜。 二、宇宙学研究的思维应求多角度,套用其他民科的话说,有时也不要仅仅站在地球上看,要能够在一定程度上超越人类现有思维模式去思考,或许变换了视角眼前便会豁然一亮。当然,这也是建立在严密而大胆的科学求索上。 三、宇宙学研究的论述应呈多样式,无论大爆炸理论还是牛顿宇宙,其实都是人类探求宇宙学的一种方法,每一种方法均有其优劣,取长补短才有利于如宇宙学这么庞大而系统问题的解决。当然,有些显然已成为谬论的应摒弃,不能因为个人功利而抱残守缺。 四、宇宙学研究的道路应求开阔性,不只是将天体物理、高等数学等学科纳入进来,更要有多学科的广泛参与,包括似乎与此毫不相干的学科,譬如哲学、心理学等。人类任何一门科学知识,都是我们探索并解开迷惑的一把钥匙。当然,不是说拿着一大把钥匙去乱开锁,盲目地套用或者移植。 最后,我谈一点对科研专业人士的想法,你们与我们民科研究有所不同,不要总是套用某某权威的理论来论证自己的观点,要有自己真实的理解和见解,哪怕在权威们看来是错误甚至狂妄的,因为科学研究不需要人云亦云。 关于宇宙最终通透地被人类认知,还需要非常非常漫长的路程,所以任何宇宙学说都不能成其为盖棺定论,建立在基本原理上对宇宙的探索,或许原本就没有穷尽,包括人类对世界的认知,还远远没有到达终极。 所以,我们大家都要有足够的耐心,去揣摩,去观测,去计算,去研究,去思考,去努力地学习。 2010 年3月2日
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关于“阴阳易维,乾坤易位”天命观的思考
pww1380 2010-12-15 21:50
绝学无忧在缜密理性分析与对古今哲学观高度综合基础之上提出了阴阳易维,乾坤易位的天命观。 根据目前的理解,本人认同这一天命观。天人之际,同心一理。所谓天命,即人天关系的互动过程。阴阳易维,乾坤易位是宇宙的基本运行模式。这一基本模式既是宏观宇宙的运行模式,也是袖底乾坤微观宇宙的运行模式。如此,作为人天关系的天命,也就寓于这种阴阳易维,乾坤易位的转换与互动过程之中。 参考文献: 1 .绝学无忧.博客公告. http://blog.gmw.cn/u/22668/
个人分类: 各抒己见(Airing Our views)|4178 次阅读|0 个评论
[转载]2010十大太空发现
xupeiyang 2010-12-11 10:43
http://www.sina.com.cn 2010年12月10日10:00 新浪环球地理   新浪环球地理讯 北京时间12月10日消息,据美国国家地理杂志网站报道,美国国家地理新闻网站评选出2010年十大太空探索发现,包括适居行星、怪异极光、最大满月、预测时间尽头、黑洞内可能存在宇宙以及宇宙之外可能存在未知结构在内的发现纷纷榜上有名,其中的黑洞内可能存在宇宙问鼎2010年最大太空发现宝座。    1.黑洞内存在宇宙?   黑洞内存在宇宙?(图片来源:NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. and ESO/WFI)   我们的宇宙就像是俄罗斯套娃的一部分,可能存在于一个黑洞之中,而这个黑洞则是一个更大的宇宙组成部分。迄今为止在我们的宇宙发现的所有黑洞从微型黑洞到特大质量黑洞可能都是通向另一个现实世界的大门。根据4月公布的一项令人费解的研究发现,黑洞实际上是宇宙之间的通道一种虫洞。这项理论指出,正如一些科学家所预测的那样,黑洞吞噬的物质并不会沦落成一个点,而是从黑洞另一端的白洞喷出。    2.宇宙之外或存在未知结构 宇宙之外或存在未知结构(图片来源:Misti Mountain Observatory)   3月进行的一项研究指出,暗流(星系团的流动)的出现并不是偶然事件,它们的存在说明一些未知的尚未被观测到的结构就潜伏在宇宙以外的区域。2008年,科学家报告称发现数百个星系团朝同样方向流动,速度超过每小时220万英里(约合每小时360万公里)。这种神秘的移动无法用当前有关宇宙内质量分布的模型解释。因此,研究人员得出一项引发争议的结论,这些星系团受到已知宇宙外的物质引力拖拽。在2010年进行的研究中,同一支研究小组发现暗流延伸到宇宙更深处,超过此前的报告,与地球之间的距离至少达到25亿光年。    3.2010年最大满月 2010年最大满月(图片来源:Taylor S. Kennedy, National Geographic Stock)   1月末,东部地区迎来2010年的最大满月。满月的左侧是它的红色伴侣火星。1月的满月亮度比其他任何月份的满月高30%,视面积大14%,原因在于:此时月球与地球之间的距离最近,为221577英里(356593公里)。 4.太阳风暴打造怪异极光 太阳风暴打造怪异极光(图片来源:Roy Samuelsen, My Shot)   8月初,美国宇航局太阳动力学望远镜(SDO)搭载的照相机捕获到太阳表面的一次喷发,数吨等离子体带电气体直接飞向地球。这种现象被称之为日冕物质抛射。此次太阳喷发导致怪异极光出现,所在地区与极地间的距离超过往常的极光。    5.绿流星照亮美国中西部 绿流星照亮美国中西部(图片来源:University of Wisconsin - AOS/SSEC)   4月,一颗巨大的流星在美国中西部上空飞过。当地时间晚上10点15分左右,威斯康星州、爱荷华州、伊利诺斯州和密苏里州居民有幸目睹这难得一见的景象。这颗大火球暂时将夜空变成淡绿色,所产生的音爆在数百公里外的地方都能听到。芝加哥阿德勒天文馆的天文学家马克哈默格伦在接受国家地理新闻网站采访时表示,根据有关流星的视频,他认为孕育流星的太空岩石的宽度可能达到6英尺(约合1.8米),重量可能达到1000磅(约合453公斤)以上。    6.发现适居行星? 发现适居行星?(图片来源:Lynette Cook)   9月,科学家宣布在太阳系发现适于居住的行星,它拥有大气层、温和地带以及对生命来说至关重要的液态水。发现适居行星的消息一经宣布便引发争议。这颗行星名为Gliese 581g,质量大约是地球的3倍。由于被母星的潮汐力牢牢锁住,它的一侧始终处于白昼,另一侧则陷入永远的黑夜。科学家表示,如果真的有外星生物存在,它们最有可能生活在白昼与黑夜的分界线一带。这个温和地带被称之为明暗界线。   7.预测时间尽头 预测时间尽头(图片来源:NASA/ESA)   根据10日刊登的一篇研究论文,一项有关宇宙起源的理论认为时间将在50亿年内走到尽头。这一预测源于永久膨胀理论。该理论认为我们的宇宙只是无数宇宙中的一个。这就使得计算事件概率面临问题。多年来理论家一直通过一种名为截点的数学方法回避这个问题。研究论文作者表示,截点这种方法带来一个被忽视的结果。它们能够预测宇宙的时间何时走到尽头。 8.大手宇航员指甲更易脱落 大手宇航员指甲更易脱落(图片来源:NASA)   根据9月公布的一项研究发现,戴着航天手套在太空工作或者训练之后,手越大的宇航员指甲越有可能脱落。事实上,指甲损伤以及其他手部损伤不管手有多大是进行太空行走的宇航员最痛恨的事情。就目前而言,仅有的应对手段就是涂上保护性敷料,经常修建指甲或者进行预防性保养。论文的一名作者表示:我听说几名宇航员在进行太空行走前会特意修剪一下指甲。   9.哈勃发现最早期星系 哈勃发现最早期星系   天文学家1月宣布,哈勃太空望远镜首次在宇宙深处发现紧凑超蓝色星系,它们是迄今为止发现的最遥远同时也最为早期的星系。这些星系形成于大爆炸后5亿年,大爆炸出现于大约137亿年前。这一发现将已知星系形成时间向后推了大约15亿年。据悉,哈勃利用2009年安装的新照相机宽视场照相机3号拍摄了这些星系的照片。    10.英仙座流星雨峰值 英仙座流星雨峰值(图片来源:Wally Pacholka, TWAN)   一年一度的英仙座流星雨在8月中旬达到峰值,无月的天空提供了近乎完美的观察条件。每一年的英仙座流星雨都像时钟一样非常有规律,会在地球穿过Swift-Tuttle彗星留下的巨大碎片云时出现。在以接近每小时10英里(约合每小时16万公里)的速度穿过地球大气层时,流星燃烧殆尽并发出耀眼的光芒,持续时间不足一秒。(孝文)
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物质·精神
sheep021 2010-12-6 13:07
揭秘美国疯狂科学家 研制百种药类曾推广摇头丸 2010年11月28日 08:34:12  来源: 新京报 好像见到的所有的一切都来自一个白色固体,但记忆又不可能储存在那个白色固体中,整个宇宙都存在于大脑和精神之中,我们可以选择不去找它,可以选择无视它的存在,但它的确就在我们里面,而化学物可以让我们接触到它们。   舒尔金对致幻药物的兴趣爆发了。他沉迷于制造这些东西,像一片富饶,未开发的土地,我不得不去开耕。 本博评论 通过物质控制物质(包括精神),是现代科学的研究课题 通过精神控制精神(包括物质),则是古代巫学的主要内容 将物质和精神融为一体,互根互生,圆融汇通,则是古中医学的研究内容 结论: 精神与物质,本来就是一而二,二而一的问题。不可混为一谈,亦不可截然分割。
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真空不空,妙有非有,有无相生,虚实相成,千变万化,不离其中
sheep021 2010-11-24 11:09
人人皆知有生于无,那无从何处生? 无生于有 !(这四个字估计是原创哦,google了一把,没发现有相同的说法,只有有无相生四字) 空气不空,内涵万有,真空不空,内涵妙有。天下万物生于有,有生于无, 无生于有,有无互生,阴阳之道。 《道德经》:三十辐共一毂,当其无,有车之用,埏埴以为器,当其无,有器之用,凿户牖以为室,当其无,有室之用,故 有之以为利,无之以为用 。 真空不空,妙有非有,有无相生,虚实相成,千变万化,不离其中。自然之道,造化之理也。 醉翁之意不在酒,在乎山水之间也。自然大道亦不在有无,在乎有无之间也。有无之间者,中也! 《中庸》第一辑:中也者,天下之大本也 天命之谓性,率性之谓道,修道之谓教。道也者,不可须臾离也,可离非道也。是故君子戒慎乎其所不睹,恐惧乎其所不闻。莫见乎隐,莫显乎微,故君子慎其独也。喜怒哀乐之未发,谓之中;发而皆中节,谓之和。中也者,天下之大本也;和也者,天下之达道也。致中和,天地位焉,万物育焉。 《史记天官书》:至天道命,虽言不著。 太史公曰:自初生民以来,世主易尝不历日月星辰?(1)及至五家、三代,(2)绍而明之,(3)内冠带,外夷狄,分中国为十有二州,仰则观象于天,俯则法类于地。天则有日月,地则有阴阳;天有五星,地有五行;天则有列宿,地则有州域。三光者,阴阳之精,气本在地,而圣人统理之。 【注释】(1)世主,君主。历日月星辰,推算日月星辰,制定历法。(2)五家、三代,即五帝三王。(3)绍,绍继,继承。明之,发扬之。(4)圣人统理之,圣人根据这些天象物候进行综合研究分析,而制定历法。 幽厉以往,尚矣。所见天变,皆国殊窟穴,家占物怪,以合时应,其文图籍,禨祥不法。(1)是以孔子论六经,纪异而说不书。(2)至天道命,(3)不传;传其人,不待告;告非其人,虽言不著。(4) 【注释】(1)?祥,《正义》引顾野王云:?祥,吉凶之先见也。即凶吉出现前所见的先兆。(2)纪异而说不书,即只纪异象而不书应验之事。(3)天道命,言天道性命,实指有关天文学的学问。(4 )虽言不著,言天文学的学问不轻易外传,即使传授,也不必一一深告,其大指微妙,全在天性自悟,如果传的并不是能做这种工作的人,即使一一告知,也不能领会。不著,不明白。 净空法师《阿弥陀经要解讲记》: 【觅之了不可得,而不可言其无;具造百界千如,而不可言其有。】    这才真正是事实真相,我们说它无、说它有都错了 。 佛在《金刚经》最后是无可奈何的说了一句话,把他所说的一切统统否定掉,告诉大家:佛没有说一句法,谁要说佛说法,那叫谤佛。佛说法四十九年,怎么一句话没说?我们要从这个意思去体会,他确实一句话也没有说,他所说的都不能够执着,一执着就错了,执着就迷了。佛在《华严经.出现品》说得好,一切众生皆有如来智慧德相,换句话说,一切众生跟佛是一样,没有差别,本来就是佛,为什么你会变成这个样子?但以妄想执着而不能证得。这句话把我们的病根说出来了,我们的病根就是分别执着。诸位要知道,离开一切分别执着,你就得大自在,你就契入一真法界。 《金刚般若波罗蜜经》 第14品 离相寂灭 【无我相人相众生相寿者相。所以者何。我相即是非相。人相众生相寿者相即是非相。何以故。离一切诸相则名诸佛。】 无见无闻,无嗅无味,无触无觉,何为真?无生无灭心,语言文字怎知音?妙觉灵明独自知,说出即是妄,落笔即是假。寂灭复明生如心,千差万别一时通。人心死道心生,即是生无所住心。人心死,道心活,即是离相寂灭。道心如○,人心如⊙,起心(中点)即是妄,有二即非真,纯一性圆明。一碗清水中有一粒沙,有二非清。自性如来喻无量虚空○,中无数点点喻诸法缘生相。虚空本自不动,一切无动于衷,万妄不碍如来空,天地万物不碍大自然无量虚空。了然空色无为理,无空无色了自明。空即色,色即空,分别二见非真宗。无空何来色?无色何显空?空色真一体,从来无二空,分别二念一心生。生灭非心本,圣凡千思万念皆心生,无生无灭执其中,不上不下不偏不倚真佛宗,了然四句偈,真空妙理通,无为有为不离中。
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[转载]霍金:我们所感知的世界是否真实(图)
chrujun 2010-11-24 08:57
霍金:我们所感知的世界是否真实(图) http://www.sina.com.cn 2010年11月23日10:18 环球科学杂志