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[转载]宇宙是一个无始无终的循环？

quantumchina 2020-8-19 16:51

图片来源：Samuel Velasco/Quanta Magazine 撰文丨Samuel Velasco 翻译丨张露丹 编辑丨杨心舟 目前，科学家通常是这样描述宇宙诞生的模样：大约140亿年前，宇宙出现了大量不知何处而来的能量。宇宙在短时间内开始急剧扩张，能量的爆发让宇宙像气球一样膨胀。这次扩张将宇宙中任何大尺度上存在曲率的地方都拉平了，这也形成了今天我们所看到的结果：宇宙可能是一个平坦的几何结构。（尽管也有理论认为宇宙可能是封闭的球状）物质彻底地混合在一起，以至于宇宙看起来几乎没有明显特征。在宇宙各处，恒星与星系从成团的物质中产生了，它们也成为了本该光洁无暇的宇宙画布上不起眼的尘埃。 宇宙暴胀理论对这一现象进行了阐述，该理论与迄今为止所有观测都相符，大多数宇宙学家都对此表示认同。不过也有人发现，暴胀理论的一些推论会令人困惑。大部分区域的时空都在不停地迅速膨胀。结果是，暴胀不可避免地会产生多重宇宙，即包含了无限多的“口袋宇宙”。一些批评者认为，暴胀理论能用来预测任何事，而这也相当于它最终什么都预测不了。“暴胀理论并不像预期的一样奏效。”保罗·斯坦哈特（Paul Steinhart）说道，他是暴胀理论的创始人，现在却成为该理论最著名的批评者之一。 近年来，斯坦哈特和其他人已经着手提出一套关于宇宙形成的不同理论。他们重拾起循环宇宙的观念：宇宙在周期性地扩张与收缩。他们希望能够摆脱宇宙大爆炸的桎梏，再现我们今天所见的平坦而光滑的宇宙。 最近，斯坦哈特与一些专攻引力计算模型的研究者展开了合作，他们分析了一个坍缩的宇宙是如何改变其自身结构的。并且，研究最终发现坍缩宇宙的收缩程度能超过膨胀程度。不管宇宙在收缩前看起来多么奇异扭曲，宇宙坍缩都能够极大地抹平大部分的宇宙原始褶皱。 压缩视野 在过去一年半时间里，斯坦哈特和德国马克斯·普朗克研究所的宇宙学家安娜·伊尧什（Anna Ijjas）合作，提出一种新奇的循环宇宙，或者说“火宇宙”观点——这一理论认为，不经过坍缩也能实现宇宙重生。 当人们试图将宇宙膨胀与收缩可视化时，常常将宇宙描述成气球，并且用一个“宇宙标度因子”来描述宇宙尺寸变化。此外，还存在另一个测量标尺——哈勃半径，也就是我们能见的最大距离，不过其一直备受冷遇。在广义相对论方程中，两个尺度因子会各自独立演化，并且你可以通过改变任何一个因子来使宇宙变得平坦。 你可以想象有一只蚂蚁处于一个气球上。暴胀就像吹气球，宇宙在膨胀阶段变得光滑与平坦。而循环宇宙在收缩过程也能保持光滑。在这一阶段，气球会平缓地收缩，而该过程的大多数事件主要在视界边缘发生。这就像那只蚂蚁通过一个功能日益强大的放大镜观察万物，但它能看见的距离在收缩，因此它所处的世界就会逐渐失去特征。 斯坦哈特和他的搭档设想了一个可能已扩张了一万亿年的宇宙，该过程会被一种无所不在的（也是假设的）能量场所驱动。（现在我们会将这种场的活动归因于暗能量）当能量场最终变得稀疏，宇宙开始平缓地收缩。经过数十亿年，一个收缩的标度因子把万物都拉得更近了一些（但没有收缩到一个点）。而此时，宇宙剧烈的改变来自哈勃半径，它会迅速变化，最终变得极小。宇宙的收缩给能量场重新蓄能，令宇宙变热并且使其中的原子蒸发。紧随其后是一次向外反弹扩张，而宇宙再次循环，获得重生。 在这一反弹模型中，极小的哈勃半径保证了宇宙能维持光滑和平坦。暴胀令宇宙中许多初始的不平整之处膨胀，变为真实而庞大的多重宇宙，而缓慢的收缩却会挤压，并最终让它们消失。最终留下的将会是一个无始，无终，没有大爆炸奇点，也没有多重宇宙的宇宙。 任意宇宙到我们的宇宙 现在，宇宙暴胀与宇宙反弹理论都面临一项挑战，那就是它们需要证明，无论宇宙是怎样开始的，两项理论中的能量场是能造就现今宇宙的。 伊尧什和斯坦哈特经常批评暴胀理论只在特殊情况下才成立，比如其能量场需要在无显著特征和位移极小的情况下形成。理论物理学家已经彻底地研究了这些情况，部分是因为这些是唯一用黑板和数学就能解决的例子。据伊尧什与斯坦哈特发布的两篇预印稿的描述，他们的研究团队在最近的计算机模拟中，用平缓收缩模型对一系列初生宇宙进行了测试，这些运算对于纸笔分析来说太过庞大。 通过引入普林斯顿大学一位专攻广义相对论计算模型的理论物理学家弗朗斯·普里托里厄斯（Frans Pretorius）的代码，合作团队探索了不同能量场下宇宙收缩的情况，包括扭曲隆起的场，在错误方向上移动的场，甚至两部分各朝相反方向剧烈移动的场。而几乎在所有情况下，收缩过程都会迅速产生一个跟我们的宇宙一样的宇宙。“你只要让模型自然运行，宇宙在缓慢收缩后就变得非常平坦和光滑。”斯坦哈特这样说道。 凯蒂·克劳夫（Katy Clough），牛津大学一位专攻广义相对论数值解法的宇宙学家，称这一次新模拟“非常全面”。但她也提示，这类分析确实是最近有了先进的计算能力才得以实现，而暴胀理论可以处理哪些条件，其完整范围仍是未知的。“这项理论已经完成了一半工作，但它仍需更多证据，”她说。 尽管对于伊尧什和斯坦哈特的模型的兴趣各有不同，大多数宇宙学家依旧认同暴胀理论不会这样就轻易被扳倒。“平缓收缩理论当下并不是能与其匹敌的竞争者。”纽约大学的宇宙学家格里高利·加巴达泽（Gregory Gabadadze）表示。 伊尧什和斯坦哈特接下来将继续充实反弹模型——这是一个更复杂的研究对象，其中需要引入全新的相互作用来将万物再次推开。伊尧什现在已经想到了一种反弹理论，可以通过一种新的物质与时空相互作用来改进广义相对论，并且她推测这其中还存在其他机制。她计划马上用计算机来测试这一模型，来理解这一作用的更多细节。研究团队希望利用反弹模型将收缩与膨胀阶段结合起来后，能找到一些能供天文学家观测的独特特征。 尽管目前合作团队还没有完善循环宇宙的所有细节，但斯坦哈特仍然非常乐观，他坚信循环宇宙不久之后就能成为多重宇宙的替代理论。“我最担心的阻碍已经被克服了，”他说，“我再也不会为此晚上睡不着觉了。” https://www.quantamagazine.org/big-bounce-simulations-challenge-the-big-bang-20200804/ 来源： https://tech.sina.com.cn/d/2020-08-19/doc-iivhuipn9465863.shtml

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[转载]弗里德曼方程

quantumchina 2020-7-4 22:55

爱因斯坦的广义相对论发表于1915年，是现代宇宙学的基础。广义相对论可以被应用于整个宇宙，而仅仅是基于一条简化的假设，即：在宇宙大尺度结构上物质与能量的分布是等价的。爱因斯坦的场方程则可以简化为宇宙学中最有用的一条——弗里德曼方程，它的具体形式为：H^2=(8πG/3)ρ-K(c^2/α^2·R^2)。它是由俄国数学家亚历山大·弗里德曼在1922年发现的，现代宇宙学就是基于弗里德曼方程发展而来，所以粗略地理解这个方程是很有必要的。 方程中的H是哈勃常数，它告诉我们宇宙在任意给定的时刻，空间膨胀得有多快。将H成为哈勃“常数”其实并不是很合适，因为它并不是一个恒定不变的参数，基于这个原因，有时候它也被称作“哈勃参数”。当前的哈勃常数大约为67km/Mpc，其中，Mpc称为“百万秒差距”，相当于330万光年。哈勃常数的意思是假定两个星系相距330万光年，那么由于宇宙空间的膨胀，它们彼此间将以67千米/秒的速度远离。如果彼此它们相距1000万光年，那么它们相互间远离的速度约为203千米/秒，以此类推。 G是牛顿万有引力常数，它告诉我们引力的强度；c是光速。G和c是大约30个描述宇宙特征的基本参数中的2个。在爱因斯坦的场方程中，G告诉我们对一给定的质量或能量，时空将相应地如何扭曲、弯折和拉伸。ρ是宇宙的平均密度，由常规物质、暗物质、辐射和暗能量所决定。在宇宙的膨胀过程中，这些组成部分的每一项密度的变化形式会有所不同。比如暗能量保持恒定不变，则常规物质的密度则被稀释。弗里德曼方程是在用数学的方式表达我们常说的这句话：宇宙的膨胀率是由其中的物质和能量决定的。 方程式右边的形式描述的是空间的几何特征，也决定了膨胀的速率。特别地K=+1表示球面几何空间，K=-1表示双曲面几何空间，K=0表示平直空间。只有这三种可能性，因为弗里德曼方程假设物质和能量在空间中是均匀分布的，而宇宙在各个方向上是相同的，即各向同性。由于物质和能量会弯曲时空，因此在各个方向上的时空都会以某种相同的方式弯曲。 事实上，宇宙空间这能被弯曲成类似的3种形式：球形（K=+1），双曲面（K=-1），完美的平面（K=0）。当K=0时，宇宙就是完美的平直空间，则宇宙的平均密度ρ=3H^2/8πG，这也就是宇宙临界密度的值。等式右边第二项中的α也是一个变量，它是一个比例因子，当α=1代表了当前时刻。在我们这个正在膨胀的宇宙中，过去的α会小一些，未来的α则会大一些。 R也是一个变量，代表宇宙的半径。如果事实上整个宇宙比我们的可见宇宙大得多，那么R的值也就会非常大，于是等号右边的第二项的值就会趋近于0，这样不管K是否等于0，我们都会处在一个临界密度的宇宙中，这也就是今天的宇宙学中所讨论的“暴胀宇宙模型”所面临的情况。理解了弗里德曼方程，或许你就会明白，通过远距离超新星爆发所测定的哈勃常数是如何告诉天文学家ρ当中少了一些什么东西，而最终导致暗能量的发现。

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[转载]Tired light denies the Big Bang_“疲光”理论否定“大爆炸”（正式出版版本）

shaominghui 2019-11-12 17:54

1929年，哈勃的研究导致了大爆炸理论。同一年，兹维基提出了疲光假说，2013年，邵明辉将此假说发展为基于波粒二象性，质能等价原理，电磁场理论，洛伦兹原理等定律基础之上的科学定理。此说否定了大爆炸宇宙模型。 2019年，IntechOpen正式出版“Redefining Standard Model Cosmology”（印刷版+电子版）。 Tired_Light_Denies_the_Big_Bang.pdf

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感理性详细解读2019年诺贝尔物理学奖I-关于物理宇宙学：理论、大尺度、从哪来、不负有心

热度 2 smilemooncat 2019-10-9 13:17

一、前言 北京时间 10 月 8 日下午 5 点 50 分，瑞典皇家科学院公布了 2019 年诺贝尔物理学奖的获奖者名单， 表彰他们为理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置所做出的贡献 。奖金的一半被授予普林斯顿大学的詹姆斯 · 皮伯斯（ James Peebles ），理由是物理宇宙学的理论发现，另一半奖项则授予了日内瓦大学教授米歇尔 · 梅耶（ Michel Mayor ）和日内瓦大学兼剑桥大学教授迪迪埃 · 奎洛斯（ Didier Queloz ），理由是发现了围绕太阳型恒星运行的系外行星。 图 1 ： 2019 年诺贝尔物理学奖的三位获奖者，图片版权： Nobel Media 此次获奖的组合很有意思。 研究领域上是理论和观测的组合；研究对象上是大尺度和小尺度的组合，是从哪来和到哪去的组合，一个研究物理宇宙学，关心大尺度和宇宙起源，一个是研究系外行星，关心我们在宇宙中是否孤独；还是“不负有心”的组合，一个是参与的团队曾经有心探测微波背景辐射却被捷足先登，一个是有心探测系外行星并最终探测到 。 细节如何，此次获奖对于我们有怎样的启示？这些问题是接下来笔者想一一分享的。 二、关于物理宇宙学：理论、大尺度、从哪来、不负有心 此次诺奖的一半授予了皮伯斯，是为了表彰他在物理宇宙学的理论发现。 综看皮伯斯的学术发表历史，他几乎在宇宙学的各个分支上都留下了印记。早在 2004 年， 邵逸夫 奖委员会曾这样评 价： “ 他 为 理 论 和 观 察方面的几乎所有 现 代宇宙学研究奠定了基 础 ，将高度猜 测 性的 领 域 转变为 精密科学 。 ” 这次，诺贝尔奖委员会评论， 他发展的理论框架构成了“现代理解从大爆炸一直到今天的宇宙历史的理论基础” 。他撰写的三本教科书都已成为物理宇宙学领域的经典参考书。 图2：皮伯斯以一作于60年代发表的文章清单的截图，从这里的标题，你们有没有不明觉厉？ 他基于物理学的计算，开发了一个理论框架，描述宇宙的演化过程，解释诸如原初元素核合成、宇宙微波背景辐射、星系的形成、星系中球状星团的形成等问题。他帮助建立了宇宙微波背景辐射的理论基础，是预测背景辐射光谱的先驱；帮助建立了现代宇宙演化的“标准模型”。 根据他的理论模型，可以预测宇宙的形状和其中所包含的成分，与后来的观测结果吻合较好。 获奖后面对Nature媒体的问答 2019 年诺贝尔物理学奖公布之后，在接受自然杂志的采访时，他强调了宇宙学研究中理论和观测的紧密关系。理论模型有很多，但需要实践观测去检验理论的正确。当问及他能否预测什么时候、人类将以何种方式去探测到暗物质，他的回答也许让不少人觉得不满意，因为他说他不知道，也许在实验室中探测到，也许在太空中探测到， 但有一点可以确定，这项探测工作最精彩的部分便是虽然我们不知道我们将看到什么，但要继续寻找下去。了不起的探测者必须要决定探测暗物质的方向，然后很多年超级努力地工作在这个方向，也许看起来是固执的。他非常欣赏那些努力做实验去探测暗物质的同仁们。 那有没有觉得这项任务太艰巨而难以承受（ overwhelming ）呢？他连着用 4 个 no 来表示不认同，他说从来没有这种感受，接着用“ wonderful yes fascinating yes eager to know more absolutely” 坚定地说出他的感受 。 接下来，让我们回顾下物理宇宙学的发展，回忆 41 年前一群理论学家们错过诺奖的历史。 1 物理宇宙学是怎样的一个领域？ 宇宙学是天体物理学的一个分支，研究宇宙大尺度结构、宇宙形成和演化的学科。宇宙学关于宇宙的起源和演化问题。在人类历史的相当长一段时间内，它曾是人类形而上学的一部分。从哥白尼、牛顿等之后，宇宙学慢慢成为科学。而一般认为，现代宇宙学的起源可以追溯到爱因斯坦广义相对论的提出和对极远天体的观测。现代宇宙学就像考古学，根据宇宙早期自然过程所留下的遗迹来推断宇宙的演化。 2 浅述宇宙大爆炸理论的发展史 2.1 物理宇宙学的诞生 理论上， 1915 年，爱因斯坦提出了广义相对论。 1917 年，他将广义相对论应用到整个宇宙，发表了标志物理宇宙学诞生的论文《根据广义相对论对宇宙学所做的考察》。然而该论文建立的宇宙模型不是静态的，当时大部分物理学家认为宇宙是静态的，不会收缩或膨胀，爱因斯坦为此在他的方程中增加了一个宇宙学常数项进行修正。 2.2 如何用数学和物理去描述宇宙？ 1922 年，前苏联物理学家弗里德曼利用广义相对论描述给定密度和压力的流体，给出了一个简化的场方程，描述一个均匀的和各向同性的宇宙。 1927 年，一位比利时的神父勒梅特在不理解弗里德曼的工作的情况下，独立给出了这个场方程；在了解到星云远离我们的观测现象后，提出宇宙在膨胀，并据此提出如果往过去追溯，宇宙应该很小，直至宇宙的所有质量集中到一个尺寸很小的“原生原子”上。 后来，罗伯逊和沃克分别于 1935 年和 1936 年证明了弗里德曼和勒梅特独立推出的场方程 。因此这一模型称作弗里德曼 - 勒梅特 - 罗伯森 - 沃克宇宙模型。 2.3 观测发现宇宙在膨胀 而观测方面，早在 1910 年，斯里菲和威兹用多普勒现象来解释观测到的旋涡星云的红移，意味着这些星云在远离我们。勒梅特所基于的观测现象正是以此为代表的观测结果。但由于难以知道它们到我们的距离，所以斯里菲和威兹并不知道这些星云其实在银河系之外。 1929 年，哈勃得以通过对一些旋涡星云中变星的观测，测定这些星云的距离，发现它们是河外星系，并发现这些星系距离我们越远，远离我们的速度越快。这说明，宇宙是在膨胀的。 图 3 ：哈勃定律的卡通示意图，图片版权： 2018 howstuffworks 2.4 宇宙大爆炸模型 V.S.稳态宇宙模型 第二次世界大战后，宇宙膨胀的观点引出了两种相互对立的可能理论，一种理论是勒梅特所提出、乔治 · 伽莫夫支持和完善的大爆炸理论。伽莫夫和他的学生阿尔菲提出了大爆炸后元素合成的理论，又称作 a b g 理论。为了凑成了前三个希腊字母的发音，伽莫夫特意邀请实际上没有参与工作的汉斯 · 贝特加入作为合作者。 根据宇宙大爆炸理论，时空产生于从一个密度极大、温度极高的奇点发生的爆炸，最初，物质处于高密高温高压的均匀和各项同性的状态。光子不断地和自由电子发生散射，因此，早期宇宙对光子是不透明的。 大爆炸之后38万年时，温度降至约3000开尔文，几乎所有电子和原子核发生复合后，由于光子被中性原子散射的几率低，所以光子得以相对自由的传播并被观测到。随着宇宙的膨胀，这些光子的能量降低至微波波段，构成了背景辐射。宇宙微波背景光子携带着宇宙在“电子和光子最后碰撞时刻”的信息 。 伽莫夫指导他的学生拉尔夫 · 阿尔菲和罗伯特 · 赫尔曼理论预言了微波背景辐射的存在。他们预言背景辐射的余温是峰值在5开尔文左右的黑体辐射，认为难以探测到它。 另一个模型是弗雷德 · 霍伊尔等提出的稳态理论。在稳恒态宇宙模型里，新物质在星系远离留下的空间中不断产生，从而宇宙在任何时候看上去都基本不变化。 具有讽刺意味的是，大爆炸理论的名称却是来自霍伊尔提到勒梅特的理论时所用的称呼，他在 1949 年 3 月的一期 BBC 广播节目《物质的特性》（ The Nature of Things ）中将勒梅特等人的理论称作 “ 这个大爆炸”的观点。 刚开始，大部分科学家们就像霍伊尔一样，对于“宇宙有确定的起源”嗤之以鼻。之后很多年，这两种理论并立，但射电源计数等一系列观测证据使天平逐渐偏向大爆炸理论。 1965 年微波背景辐射的发现，与宇宙大爆炸模型的预言非常相符，因此基本证实了宇宙大爆炸模型，给稳态模型沉重的打击。 现在宇宙大爆炸理论已经成为描述宇宙起源和演化最好的主流宇宙学模型，理论预言和观测证据符合得较好。 图 4 ：宇宙大爆炸模型的示意图，图片版权： NASA/WMAP 科学团组 3 给微波背景辐射的理论工作者的迟到的表彰 3.1 有意探测宇宙微波背景辐射，万事近乎备好 20 世纪 40 年代，全世界从事观测宇宙学研究的人不过十个人左右。宇宙学还算不上天文学和物理学的发展主流，甚至观测宇宙学一词还没有得到公认。如今，宇宙学已经从一颗种子成长为一颗生机勃勃的大树，有观测和理论，两者相互促进。 此次获奖的皮伯斯是在 20 世纪 60 年代步入物理宇宙学的领域，那时相较于稳态模型，宇宙大爆炸模型已经得到了更多观测证据的支持。 1958 年，他进入普林斯顿大学跟随物理学家罗伯特 · 迪克攻读博士学位，后来他就留在普林斯顿工作。 那时，宇宙学的一个基本问题是宇宙的原初时刻究竟发生了什么，物质的起源是什么。在导师迪克的指导下，他计算了宇宙早期物理过程，预言了宇宙微波背景辐射应该分布在整个天空，但温度已经很低，只有绝对零度（零下 273 摄氏度）以上几度，非常难以测量。 虽然他不是第一个提出该理论的，伽莫夫 的同事拉尔夫 · 阿尔菲和罗伯特 · 赫尔曼早于他提出预言，但他的理论计算更加深入和细致，给出了温度上限，并提出了探测微波背景辐射的可能性。 70 年代，他的理论工作预言了微波背景辐射的细节谱型，为后来获得高精度微波背景辐射观测的解释提供了重要理论基础。 迪克是美国著名的低温物理学家，他在 40 年代就已经发明了探测微波辐射的微波探测器，常被称作“迪克探测器”，他意识到这可以用于探测微波背景辐射。他指导他的学生皮伯斯、威尔金斯和罗尔发展低温探测技术，他们四人建造微波辐射计，旨在接收到波长为 3 厘米处的热辐射。之所以选择这个波长，是因为更短波长处，大气吸收将带来影响；而更长波长处，河内和河外的辐射又会产生干扰。他们估算，根据他们所造设备的灵敏度，在 3 厘米处来自于河内和河外的辐射强度较弱，不会影响它们探测到微波背景辐射。 普林斯顿的这个团组意在探测到背景辐射，有理论支撑，为设备努力，然而事实不太尽如人意。 3.2 无心插柳柳成荫的彭齐亚斯和威尔逊 在他们探测到之前， 1965 年，毗邻普林斯顿大学的贝尔电话实验室的两位同志——彭齐亚斯和威尔逊在 7.3 厘米处碰巧探测到一个他们无法解释的信号残余，对应的温度是 3.5 开尔文。 图 5 ：彭齐亚斯和威尔逊所使用的微波探测天线，图片来源： NASA 当迪克接到来自两位的咨询电话时，就意识到他们一直在探测的微波背景信号被彭齐亚斯和威尔逊先探测到了。彭齐亚斯和威尔逊随后以一篇简短的文章发表了他们的观测结果，而迪克、彭齐亚斯、罗尔、威尔金森四人以另一篇文章理论解释了该观测结果。值得一提的是，威尔金森后来为许多宇宙微波背景辐射实验做出基本的贡献，包括两个美国航空航天局的卫星——宇宙背景探测者卫星（ COBE ）和他去世后以他命名表示敬意的威尔金森微波各向异性探测器（ WMAP ）。 3.3 三次颁发给与微波背景辐射相关进展的诺贝尔物理学奖 1978 年，诺贝尔物理学奖授予彭齐亚斯和威尔逊，表彰他们观测发现了宇宙微波背景辐射。而从事理论工作的迪克和皮伯斯等却无缘诺奖。 1978 年的诺贝尔物理学奖颁给了微波背景辐射，但为何没有颁发给理论工作者，如伽莫夫（ 1968 年去世）、伽莫夫的学生拉尔夫 · 阿尔菲（ 2007 年去世）和罗伯特 · 赫尔曼（ 1997 年去世）、迪克（ 1997 年去世）和皮伯斯等，而是颁发给两位观测到的科学家，原因可能是诺贝尔物理学奖一次只能发给 3 个人，但当时简单统计就能发现作出重要贡献的理论学家就超过了 3 个人，究竟给谁就成了一个难题。于是，就做了这样一个几乎没有争议的决定。不过，科学同行是不会忘记他们的贡献。最早提出微波背景辐射的赫尔曼和阿尔菲获得了 1993 年的亨利 · 德雷伯奖章。另一次微波背景辐射获得诺贝尔物理学奖是 2006 年， COBE 卫星的两位主要研究人员因为发现发现了微波背景辐射的黑体形式和各向异性。 图 6 ： COBE 拍摄的微波背景辐射数据显示的温度涨落，图片来源： NASA 今年的诺贝尔物理学奖颁发给了皮伯斯。此次颁发给理论工作，算是一次迟到的对微波背景理论工作的颁奖。

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漫画 | 出道最早的黑洞，只比宇宙诞生晚了几秒钟！

热度 11 sheldon42 2018-9-13 21:05

（这是Sheldon的第92篇漫画，所有图片大约3.3MB。） 我们知道，在宇宙的深处，散布着各种各样的黑洞。这些黑洞有的大，有的小，可以按照体重分成几类。 有一种黑洞，重量通常是太阳的 5~15倍 。 这种黑洞是大型恒星死亡后，直接坍缩成的。自打从“娘胎”里出来，它就没怎么吃过东西，所以从生物学上讲，它是 婴儿肥 。 除此之外，还有一种黑洞，重量能达到太阳的 100～10万倍 。它肥的原因是…… 其实， 没管住嘴 也曾经是一个婴儿肥。 如果一个婴儿肥黑洞的周围恰好存在很多气体、很多恒星、或者很多其他婴儿肥，它的嘴巴就会失去控制：吃完辣条吃烤鸡，吃完厨师吃服务员，吃完南京路吃外滩，在100多亿年中，从一个小屁孩，吃成一个大胖团。 总而言之，天上的黑洞，一部分是 婴儿肥 ，一部分是 没管住嘴 。天文学家虽然查不到它们的户口本，但是对它们的来历还是比较有把握的。 可是，2016年2月11日，LIGO实验宣布，他们通过引力波信号，探测到了两个黑洞合并。 天文学家发现，这俩黑洞既不属于婴儿肥，也不属于没管住嘴。因为其中一个黑洞的质量是太阳的36倍，另一个是太阳的29倍，合并成连体黑洞后的质量是太阳的62倍。 于是，天文学家开始好奇它们是从哪儿来的！ 你可能会问， 它们为什么不属于婴儿肥呢？ 在婴儿肥看来，由于恒星的质量不可能太大，所以，恒星死后形成的黑洞的质量也不可能太大。由此推断，这俩黑洞显然不是恒星形成的。 那么， 为什么它们也不属于没管住嘴？ 于是，引力波成功探测，给天文学家出了一个难题： 这俩黑洞到底是咋形成的呢？ 那么，是不是完全没有办法解释这两个黑洞的来历呢？倒也不是！ 除了婴儿肥和没管住嘴之外，天文学家还有一种理论。这种理论认为，在宇宙大爆炸刚刚发生的时候，也就宇宙刚诞生不到1分钟的时候，许多原始物质就已经坍缩成黑洞了。 这种黑洞叫 原初黑洞 ，意思是 出道早 。 但是，原初黑洞的理论有两个致命的bug！第一，也就是最致命的一点，原初黑洞的产生概率很低。 第二，根据计算，这种原初黑洞质量的分布范围非常大。最小的黑洞比人的卵细胞还要轻，最大的比太阳还要重几千倍。 你看看，原初黑洞产生的概率很低，质量又可大可小，你要说刚好产生了两个质量是太阳30倍的黑洞，而且还睡一张床，打死天文学家也不信。 于是，原初黑洞仍然是一个令天文学家头疼的问题。 2018年，中国科学技术大学的蔡一夫团队，在《物理评论快报》上发表了一篇论文，提出了一种能够 批量形成原初黑洞的新机制！ 他们假设，在早期宇宙中，物质相互挤压时产生的“声波”的速度很不稳定，会发生周期性的振荡。在“声速”振荡的作用下，物质本身的振荡就会发生共振，从而相互叠加，产生大量原初黑洞。这就可以 大大提高原初黑洞产生的概率 。于是，这个假设就解决了原初黑洞理论的第一个bug！ 用蔡一夫教授的话来说，早期宇宙的原始物质就像一锅热粥，原初黑洞就像热粥里撒上了一把黑芝麻。 并且，由于物质的振荡会和声速的振荡发生共振，原初黑洞的质量不会忽大忽小，而是 集中在几个狭窄的范围中 。这就解决了原初黑洞理论的第二个bug！ 于是，蔡一夫团队的研究，用一个代价很小的假设，解决了原初黑洞产生比率和质量范围的问题。他们的假设如果得到证实，就可能帮助产生引力波的那两个黑洞，搞清楚自己的身世！ 作者：Sheldon 绘制：赏鉴 美指、对白：牛猫 排版：胡豆 鸣谢：蔡一夫 本文已发表于墨子沙龙 版权归墨子沙龙所有 本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用， 自媒体、报刊等转载请联系 墨子沙龙 授权 ！ 注： 1. 最新的天文学观测数据，对典型的原初黑洞质量范围做出了限制。最小的原初黑洞大约是200亿吨，最大的原初黑洞大约是太阳质量的100万倍。 2. 在宇宙中，所有已知物质的重量加起来，也只有暗物质的五分之一。可以说，暗物质是宇宙的大股东！一些天文学家认为，这些暗物质可能不是未知的物质，而是一大群原初黑洞！ 3. 在天文学中，婴儿肥的分类叫 恒星级黑洞 。没管住嘴的分类叫 中等质量黑洞 。漫画对中等质量黑洞的起源做了大幅简化。实际上，中等质量黑洞起源也是开放课题，有人认为它是恒星级黑洞在物质丰富的、且有加速吸积的（例如磁场）特殊星际环境中产生的，也有认为它源自侏儒级的星系整体坍塌，说法不一。 4. 除此之外，在很多星系的中心，还存在一种 超大质量黑洞 。这种黑洞动不动就是太阳质量的一百万倍、甚至几十亿倍！例如，银河系中心就有一个400万倍太阳质量的超大型黑洞。这种黑洞是怎么来的？这对原初黑洞的理论也是一个考验。 5. 太阳的直径是140万公里，如果太阳的全部质量形成了黑洞，直径就会缩减成6公里。所以，漫画中的大部分黑洞都画得比太阳还要小。 参考文献： Yi-Fu Cai, and et. al., Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance during Inflation , Phys. Rev. Lett.,121, 081306 (2018). 还有更多有趣的文章，确定不看一下吗？ 漫画 | 刷爆朋友圈的量子纠缠态，你动动鼠标就能做出来！ 漫画 | 中国科学家首次实现不传输任何实体物质的“反事实通信”

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霍金给人类带来什么信息？悼念传奇物理学家霍金

热度 4 pchen87 2018-3-15 06:23

霍金给人类带来什么信息？ 悼念传奇物理学家霍金 眉山剑客 陈平 复旦大学 中国研究院研究员 赵峥 北京师范大学物理系教授 2018 年 3 月 14 日 传奇式的英国理论物理学家和畅销书《时间简史》作家霍金（ S tephen Hawking) 今天在英国剑桥的家中去世。他在理论物理学的主要贡献是研究爱因斯坦建立的广义相对论，如何用数学奇点的方法来研究黑洞和宇宙大爆炸模型的关系，提出黑洞可能产生热辐射的猜测。在方法论上是推进了广义相对论和量子场论的统一理论研究。他 21 岁就得了一种罕见的怪病进行性肌肉萎缩（ ALS), 后来还失去说话能力，依然坚持一流的理论物理研究成为传奇人物。他自己身患重病，却始终关注人类前途，包括现代化科学技术对人类的正面和负面影响，包括病毒，全球暖化，人工智能等等，通过科普畅销书，电影，电视剧影响公众，成为爱因斯坦之后，对大众媒体最有公众影响的知名科学家。 霍金研究的领域，属于理论物理学中一个狭窄但是数学高深的一个领域：广义相对论和宇宙学中的黑洞理论。这不是我的专业。我推荐我的中国科技大学物理系的同班同学赵峥，也是我在普里戈金研究中心的师弟，他写的霍金故事真实生动。我把赵峥的文章介绍给大家，尤其是物理学的年轻人，作为对霍金科学贡献的纪念。 和国内媒体往往把国外名家描写的高不可攀不同。大家可以发现，霍金出身平民之家，上中学大学时，数学也没有显露出天才。他真正的优势在好奇心，能提出物理学的基本问题，同时执着追求理论上的自洽优美，和关心理论的经验证据。然后在广泛实验观察的基础上，追求更远大的统一理论。 霍金另一个不寻常的个性，是没有大科学家的贵族气。他可以和普通人交谈高深的宇宙学问题，把鲜为人知的黑洞理论，变成家喻户晓的知识。由此切入科学对社会和政策的关注，例如大众关心的医疗体制。霍金如此病重的残疾人还能坚持科研到 76 岁，没有英国非盈利的全民医保是不可能的。这是英国社会福利和美国的巨大差别。 中国学生纪念霍金，不用把他作为名人来崇拜，而是作为名师来学习。如霍金所继承的讲座教授牛顿所言，（研究）要站在巨人的肩上（而不是跪在巨人的膝下）。换言之，既要学到巨人的长处，也要看到巨人的局限，才能找到巨人的出发点，并超越巨人的成就。 大家读赵峥教授的文章，不难看到中国理论物理学的进展和希望。祝愿中国年青的物理学家，学习霍金的探索精神和人类关怀，为中国科学立于世界之林做出自己的贡献。 ------------------------------------------------------------------------ 【赵峥简历】 1967 年毕业于中国科技大学物理系， 1981 年于北京师范大学天文系获硕士学位， 1987 年于布鲁塞尔自由大学获博士学位。曾任北京师范大学研究生院副院长、物理系主任、 中国引力与相对论天体物理学会理事长 、 中国物理学会理事 。 霍金与黑洞 赵峥，北京师范大学物理系教授 zhaoz43@hotmail.com 霍金在 1985 年来过北京师范大学，他第一次来中国就只访问了位于合肥的中国科技大学和北师大两个地方，他在北师大的敬文讲堂（当时叫五百座教室）发表了演讲，并与北师大研究相对论的老师和研究生进行了学术交流。交流之余他提出，想游览长城，我们的几位研究生把他连轮椅一起抬上了长城。 \0 图 1. 霍金在剑桥大学校园 1 、霍金 绰号 “爱因斯坦” 现在分几个部分来介绍霍金在学术上的贡献。首先让我们了解一下我们的这位明星 —霍金。有人说他是当代的爱因斯坦，这个提法还是可以的。霍金 1942 年 1 月 8 日出生于牛津，为什么他出生于牛津呢？并不是因为他家在牛津，而是因为当时二战正在进行，英国和德国达成一个默契，就是英国的飞机不炸德国的哥丁根和海德堡，德国的飞机不炸牛津和剑桥，双方都不去炸对方的文化中心，所以他母亲就到牛津生的他，那个地方比较安全一点，可以住几天。 他出生这一天，正好是伽利略逝世 300 周年的那一天，他经常跟人谈到这一点，意思就是你们看看，我像不像个再生的伽利略？但是他也跟别人说，其实那天出生的孩子有 20 万。 霍金的父母都是牛津大学毕业的，父亲是学生物医学的，母亲是学文秘的。由于家里不是很有钱，他小时候上不起那种私立的很昂贵的学校，只是在一个中等偏上的学校读书。当时英国的教育制度很严格，把学生每个年级都分成 A 、 B 、 C 三个班， 功课最好的在 A 班， 差一点的在 B 班，再差的在 C 班。每一年要进行一次调整， A 班的二十名以下的学生要降到 B 班， B 班的前二十名要升到 A 班，然后 B 班和 C 班也进行这种交换，所以学生压力都非常大。霍金说第一学期他考了第二十四名，第二学期考了第二十三名，幸亏他们还有一个第三学期，考了第十八名，结果没有掉下去。他说对于掉下去的那部分学生，打击实在是太大了，他并不赞同这种制度。 在学校里，霍金的功课很一般，作业不整齐，字也写得不好，老师不怎么看好他。但是他在跟同学们聊天当中，一会儿谈一谈宇宙为什么会有红移呢？是不是光子在路上走得疲劳啦，然后就变红？一会儿又谈创造宇宙是否需要上帝帮忙啊？经常谈论这样的问题，所以同学们都比较看好他，给他取了个外号叫爱因斯坦。 牛津：人生的转折点 考大学时，霍金自己觉得考得不是很理想，但是还是考上了牛津大学。他这个人原本不喜欢物理，他说中学的物理课程简单而且枯燥，没什么意思，化学就有意思多了，为什么呢？因为化学课有时候会出现一些意想不到的事情，比如爆炸啦，着火啦之类的，所以就很有意思。一直到中学的最后两年，受到一位老师的影响，他开始觉得物理还是挺有趣的，对整个宇宙都有所描述，对基本粒子也有描述，于是转而考了物理系，学习物理。 去牛津大学的时候正好赶上教改，英国也是在教改，只在刚进学校的时候考一次试，然后就不考了。他们的本科是三年，最后毕业的那一年再集中考一次试，在四天之内上下午连续考， 把所有课全部考一遍。但是中间没有人管你，所以当时他们都放得很松。霍金回忆，他当时一天学习的时间平均不到一个小时。老师讲课也搞教改。老师来了，跟他们讲，现在讲电磁学，你们翻到第十章，你们回去自己看，后边有十三道题，过两个星期你们把作业交上来，于是老师就下课了，这课就算上完了。下课后同学们就开始做题，别看只有十三道，这十三道很难，他的同宿舍同学都只做出了一道、两道的，其余的题都没做出来。到了最后那天，第二天就该上课交作业了，霍金才想起来作业还没做，于是他没去听该上的课，赶紧补作业。其他几个人就想，这小子这时候才想起做作业来，等着看他的笑话吧。到了中午的时候，那几个同学上完课回来，问他说，你的作业做得怎么样啊？他说：这些题确实不太好做，我没做完，只做了十道。可见当时他还是比较拔尖的。 霍金上学的时候本来不用功，但是最后快毕业的时候出了一个事情：就是他有一次系鞋带时突然发现自己的手不好使了，于是上医院检查。英国的医学还是比较发达的，很快就判明了，他得的病叫进行性肌肉萎缩，不治之症，他当时才二十几岁，得这么一个病，很快就要不行了。医生也很坦率，告诉他说：哎呀，年轻人怎么得这种病了，吃点好的吧，不行了。他刚知道病情的时候，情绪一下就跌落到极点，买了些啤酒，成天在屋子里喝焖酒。他想自己大概快完了，也就两三年的事了。 过了一段时间，霍金发现一时半会儿还死不了。另外他有个女朋友，那个女朋友是牛津大学哲学系的学生，她坚持还要跟他好，说你生病也没关系，也要跟你好。霍金一想，他还要结婚，还要养家，不能就这么混，于是他开始努力了。经过一段时间的用功，霍金发现自己还挺喜欢学习，也挺适合搞研究的，于是他就慢慢钻进去了。这次生病是霍金一生当中的一个转折点，从不用功转为用功。开始去钻研物理。 剑桥：霍伊尔与西阿玛 到了大学毕业的时候，最后这四天的考试还是很厉害的。他当时神经衰弱，考得不太满意。他们屋子里有四位同学，都还想继续上研究生，考完以后，有三个人觉得考得不行，包括霍金，只有一个人觉得考得不错，最后就是觉得考得不错的那个人没考上，这三个感觉考得不行的倒还都通过了笔试。口试的时候老师问霍金，你是留在牛津还是去剑桥？牛津和剑桥大概可以交换研究生。霍金说，你们要给我一等成绩我就去剑桥，你们要给我二等我就留在牛津，结果人家给了他一等，让他去了剑桥。 霍金到剑桥希望搞天体物理。其实他在大学的时候，原本对粒子物理有兴趣。但在六十年代的时候，粒子物理跟现在有很大的差异。那时候搞粒子物理的研究，确实就像霍金说的那样，就跟搞植物学分类相似。只研究粒子的对称性和分类，看不出什么有前景的东西来。那个领域里弱相互作用的方程没有，强相互作用的方程也没有，他觉得这太没意思了！而且发现的基本粒子越来越多，但是规律找不着，对此，他逐渐失去了兴趣。他想，起码宇宙学里还有一个爱因斯坦的相对论可以用，研究的内容还比较有趣，于是他就想改学天体物理。 最初霍金去剑桥，目的是要投奔霍伊尔。霍伊尔是著名的天体物理学家，他提出一个稳恒态宇宙模型，跟现在的大爆炸宇宙模型不一样。大爆炸宇宙就是伽莫夫的火球模型。这个模型认为宇宙刚开始起源于一个原始的核火球，然后膨胀开来，逐渐降低温度，物质密度逐渐减小，演化成了今天的宇宙。霍伊尔不同意火球模型，他认为宇宙确实是在膨胀的，但在宇宙膨胀过程中，不断有物质从真空中产生出来，所以膨胀的时候宇宙中物质的密度基本保持稳定，跟火球模型不一样。霍伊尔不仅不同意火球模型这种观点，还讽刺火球模型的说法，说你那个模型干脆就叫大爆炸模型得了，结果这名字就用下来了，所以现在一直称这种火球模型为大爆炸模型。 起初霍金想做霍伊尔的研究生，但是霍伊尔不要他，可能是看霍金有病还是怎么的（他当时已经拄着拐棍了），反正是不要他。霍金没办法，只好找另外的教授。剑桥还有一位天体物理学家叫西阿玛。 西阿玛是谁？霍金从来没听说过，可是也没法子，已经来了，霍伊尔又不要他，那就只好跟西阿玛吧。后来才发现这是一个很好的选择。西阿玛这人有一个特点，从来不主动管学生，你不是当我研究生嘛，好，那就当我的研究生吧。但我也不管你，你不找我，我就不找你。 如果你来找我，咱们俩就讨论。然后我可以给你建议，说你去找谁谁谁，或者你去看什么什么资料，看什么什么书，就这样。霍金逐渐发现，西阿玛的这种方式很好，很适合自己。 我刚开始知道西阿玛这种指导研究生的方式的时候，觉得这个导师简直不合格啊，他怎么不主动管学生呢。后来我了解到，霍金那个年龄层次的，全世界最著名的八、九个相对论专家当中，有四个是西阿玛的学生，可见他带博士生的办法是对的。博士生跟硕士生不一样，不应该扶着往上走，而应该让他们自己找路往前走。 2 、相对论生涯 炮轰稳恒态宇宙模型 刚开始西阿玛没给霍金什么建议，也不管他。当时霍金还在想着霍伊尔那个模型，挺感兴趣。霍伊尔有个研究生叫纳里卡，是个印度人。霍金跑到纳里卡的办公室里，看他在干什么。国外的研究生都是一个人一个房间，或者两个人一个房间，房间大概就是 9 平方米， 12 平方米，或者更大一点。里面每人一个书桌，一个书架，还有一部电话，一块黑板， 没有其他东西。霍金进去以后就问纳里卡，“你在干嘛呢？”他说，老师布置一个东西我在做呢，霍金说我帮你算，纳里卡说当然好了。有人帮着算还不好吗？于是霍金就帮着他算，算来算去，霍金突然发现，霍伊尔这个模型大有问题，它方程里有一个系数是无穷大。霍金通过计算证明了这个东西是无穷大。你想，系数必须是有限值，不能是零和无穷大，否则系数就没用了。他发现了这个大问题，但霍伊尔还不知道。 一天霍伊尔做报告，在座的大概几十个人，讲完以后，就问，在座的有问题没有，这时霍金就拄着拐杖站起来了，说有个问题，我认为你那个系数是无穷大。霍伊尔一听，知道这个问题很大，那脸立刻拉下来了，说不是无穷大 。霍金说是无穷大。霍伊尔说不是。霍金说是。霍伊尔说你怎么知道，霍金说我算过这个东西。听众开始议论，最让霍伊尔受不了的是，有几个家伙居然笑起来了。他觉得实在是太栽面子了，但是没办法。散会后，霍伊尔说，霍金是不道德的，既然知道我的论文有错，为什么不在会前向我提出，让我在会上当众出丑？与会的有些听众却认为，真正有错的是霍伊尔，为什么把不成熟的工作拿到大会上来讲？。 霍金这一下子，给了稳恒态模型重重的一击。恰在那时候一些天文学家发现了微波背景辐射，这正是大爆炸模型预言的余热。从此以后，稳恒态模型就很少有人再涉及了，这下大爆炸模型完全占了上风。 奇点疑难：幸遇彭若斯 西阿玛一生在相对论上没什么太大的贡献。他自己说过，我对相对论有两个重要贡献，第一就是把数学家彭罗斯拉过来搞相对论，第二是培养了霍金这么一个学生，他很得意。 当时彭罗斯还不在牛津，是在伦敦的一个大学里工作。彭罗斯有时候来剑桥和西阿玛讨论问题，经西阿玛介绍，霍金认识了彭罗斯。 彭罗斯在研究什么呢？他在研究奇点定理，又叫奇性定理。奇点定理是怎么回事呢？广义相对论当中，黑洞里有一个奇点，曲率和密度都是无穷大。宇宙大爆炸的时候有一个初始的奇点，大坍缩的时候有一个终结奇点，曲率和密度也都是无穷大。奇点在相对论当中是个很严重的问题，因为绝大多数时空模型都有奇点。 当时苏联有一些科学家认为，奇点其实是因为我们把对称性想得太好造成的。比如说黑洞中心有个奇点，是因为我们把黑洞想像成，是在星体做精确的球对称塌缩时形成的，结果就缩成一个点。假如说不是很标准的完美球对称塌缩的话，星体中的物质就会从中间交叉错过去，不就不会形成奇点了吗？他们认为奇点其实是一个偶然的现象，只不过因为我们把对称性想得太好了才出现的。 但是彭罗斯不这么想，而且彭罗斯提出一个新概念，把奇点的定义做了一个发展，他把奇点看成是时间开始或者结束的地方。白洞里边的奇点是时间开始的地方，黑洞里边的奇点是时间结束的地方，宇宙大爆炸的初始奇点是时间开始的地方，大坍缩奇点则是时间结束的地方。彭罗斯针对这个定义证明：一个合理的物理时空，如果因果性成立，有一点物质等等，在这些合理的条件之下，时空至少有一个奇点。或者说至少有一个过程，时间是有开始的，或者是有结束的，或者既有开始又有结束。这个问题可是个大问题，因为时间有没有开始和结束的问题，古代就有人讨论，但那都是哲学家和神学家的事，现在搞物理的人出来说时间有没有开始和结束。那当然很引人注目了。 霍金对这个问题很感兴趣，他的博士论文的第一部分是写稳恒态宇宙模型的错误，第二部分就是对奇点定理给出了另外的证明。当时彭罗斯已经给出了第一个证明，是针对星体塌缩成黑洞的情况。霍金又给出了另外一个证明，是针对大爆炸宇宙的初始情况。 霍金自己的第一个工作就是对奇点定理做出了贡献。 他的第二个工作是黑洞面积定理，他认为黑洞的表面积随着时间前进只能增加不能减少。第三个重要工作，也是他一生当中最重要的工作就是证明了黑洞有热辐射，也就是霍金辐射，一会儿我还会讲。后来他还有一些成果，比如说，他对时空隧道和时间机器有一些想法，为了解决宇宙奇点困难他还提出了虚时间和无边界宇宙的概念，但是我觉得他后来的这些工作都不如他青年时代的那几个工作更可靠，更有价值。 走向黑洞 现在我们就来看他对黑洞研究的贡献。我上一讲已经介绍了黑洞的一些知识。我们通常所说的不随时间变化的球对称的黑洞叫史瓦西黑洞。它在 处有一个表面，叫视界。在中心 r =0 处有一个奇点。黑洞里边和外边，时空是有区别的，在黑洞里边时空坐标要互换，半径 r 变成了时间，而原来的时间 t 变成了空间。对于进入到黑洞里的东西， r 是时间，时间是有方向的，而且是一定要往前走的。黑洞里面的时间方向是朝里的，白洞里面的时间方向是朝外的，所以白洞里面的奇点是时间开始的地方，而黑洞里面的奇点是时间结束的地方。进到黑洞里面的物质不能停留，一定要往里头掉。为什么呢，因为时间的方向朝里，它一定要往里走，是任何力量都抗拒不住的，所有的物质都必须 “与时俱进”，所以黑洞里面基本上是真空 。 后来人们又讨论了很多问题，比如说有一个火箭飞向黑洞的时候，远方有一个观测者，他观察这个火箭，会看到什么？我上堂课已经讲了，因为越靠近黑洞的地方，时空弯曲得越厉害，所以越靠近黑洞的钟走得越慢。如果你在空间摆一系列钟，越靠近黑洞的钟越慢，放在黑洞表面上的钟根本就不走了。正因为如此，外面的观测者会看见火箭飞得越来越慢，越来越慢，最后粘在黑洞的表面上，看不见它掉进去。而且由于时间变慢，使原子内部振荡的频率变缓，所以光谱线会向红端移动。黑洞表面处的原子发的光会有无限大的红移，因此飞向黑洞的火箭会越来越红，那么火箭进没进去呢？我上一讲已经谈到，它会进去的。因为我们刚才谈到的钟，是火箭外的观测者摆的一系列的钟。而火箭里边人用的钟，不是这些静止摆在黑洞外的钟，而是火箭自身携带的钟，宇航员并没有觉得它变慢，宇航员觉得自己很正常地就进去了。进到黑洞里以后，他依然看不见前面的奇点，一直往前走就撞在奇点上了。实际上接近奇点以后，由于潮汐力很强，也就是万有引力的差很大，就把他扯碎了，他就完了。 宇宙监督与无毛定理 这些内容我上一讲已经介绍过了，现在就简单回顾一下。但是我们上一次只讲了简单的球对称黑洞，简单的东西容易研究，但是也有缺点，它提供给我们的知识也太少。 1963 年，有一个叫克尔的人，求出了一个旋转星体外部的时空弯曲情况，这个解很难求，他解出来以后，很多人没有注意。他在“物理评论快报”上登了很短的一段文章，说这是爱因斯坦方程的一个解。你如果不信代进去试一试。的确是一个解，但是他怎么求出来的呢，有些人还是看不懂。 \0 图 2. 克尔黑洞的奇环 这个解有一个特点，它中心有个奇环，不是奇点。球对称的黑洞里面有个奇点，转动黑洞里边有个奇环，黑洞的表面叫做视界，球对称黑洞的视界是球面。视界就像衣服一样把奇点包在里面，外面的人看不见它，因为视界里面的信息都出不来。转动的黑洞也有视界，是一个椭球面，它包着奇环。所以我们看不见奇环。但如果它旋转得非常厉害，最后这些视界会消失，奇环就裸露出来了。奇环一露出来，就会对时空的因果性造成破坏，所以这种情况是不应该出现的。但是研究表明，当黑洞转得非常快的时候还是会出现。彭罗斯就提出一个 “宇宙监督假设”， 说存在一位宇宙监督，他禁止裸奇异（裸奇点或裸奇环）的出现。 你看，这句话等于什么也没说，就好像 “自然害怕真空”一样。提出这个假设是跟他们的文化传统有关系的，我们中国人不会想出一个“宇宙监督假设”来。这是因为欧洲人是继承古希腊、古罗马文化的， 在古罗马的时候，城市里有一种官员，这种官员的职责就是不准人不穿衣服在街上走，是监督官。彭罗斯认为宇宙也应该有一个监督官，不允许奇点和奇环不穿衣服露在外面，这衣服就是黑洞的视界，所以叫“宇宙监督假设”。 那么黑洞外部的人对黑洞里边能够了解什么呢？只能了解到三个信息，一个是黑洞的总质量，一个是总电荷，一个是总角动量， 其它的东西都不知道，所以有人提出 “无毛定理”。 毛就是信息，无毛就是没有信息。但黑洞并非完全不泄漏出信息，其实还是露出了三根毛，如果我们中国人的话，肯定就叫“三毛定理”了，因为咱们有“三毛流浪记”的故事。他们就叫“无毛定理”。掉入黑洞的物质的信息都藏在黑洞里边。 3 、最伟大的发现 面积定理的启示：黑洞热吗？ 总之，霍金、彭罗斯的奇点定理指出，一个合理的物理时空一定有时间的开始或者结束。 我们现在来看霍金的第二个贡献：面积定理，霍金用微分几何证明了黑洞的表面积随着时间只能增大不能减小。 当时美国有一个二十几岁的研究生叫贝肯斯坦，他觉得黑洞的表面积只能增加不能减小，很像物理学当中的 “熵”啊 ！黑洞的表面积会不会是熵啊！于是他在导师惠勒的支持下，提出黑洞的表面积可能是熵，而且他得到了一个公式，这个公式叫贝肯斯坦公式 （ 1 ） 这个公式大家看，很像热力学第一定律 , （ 2 ） 这里 U 是一个系统的内能， T 是温度， S 是熵， P 是压强， V 是体积， 是吸收的热量， 是对外做的功，这个你们都很熟悉。对于转动刚体 ， （ 3 ） 可能大家不太熟， 这 U 是内能， 是热量， Ω 是转动角速度， J 是角动量， V 静电势， 是电荷。现在来看贝肯斯坦得到的黑洞的公式（ 1 ），左边 dM 是黑洞的质量，大家知道 M c 2 是能量，但在选用自然单位制之后， c 是等于 1 的， 所以这个 d M 就是 dU ， 等式右边 后两项， 非常像和功有关系的项，第一项很像黑洞的热量，其中 A 是黑洞的表面积，而这个 κ 叫做黑洞的表面引力。粗略地说，就是黑洞表面上如果有个质点的话， κ 就是 单位质量的质点所受到的引力，叫表面引力。这个式子很像转动刚体的热力学公式， A 处在熵的位置， κ 处在温度的位置。从这个公式看，黑洞不仅有熵还有温度。 争论：真热还是假热？ 霍金对贝肯斯坦这个工作很不以为然，觉得贝肯斯坦完全曲解了自己的意思：我的面积定理是用微分几何和广义相对论证出来的，根本没有用到热力学和统计物理，怎么会有热呢，不可能有热。而且，一旦黑洞有温度，就应该有热辐射。黑洞是个只进不出的天体，怎么可能辐射出东西来呢？所以他在 1973 年的一次暑期学术研讨会上，就跟另外两个专家（卡特和巴丁），三个人合写了一篇论文，用严格的微分几何重新推导了贝肯斯坦的公式， 说这个公式本身并没有错，但是它不是真正的热力学公式。它里面的 κ 像温度但不是温度，黑洞面积像熵但不是熵。于是他们就提出了 “黑洞力学”的四个定律，跟普通热力学比较。但还是强调这不是“热力学”，而是“力学”。 表 1. 黑洞力学与普通热力学的比较 普通热力学 黑洞力学 第零定律 处于热平衡的物体，具有均匀温度 T 稳态黑洞的表面上， k 是常数 第一定律 d U = T d S ＋ W d J ＋ V d Q d M = d A ＋ W d J ＋ V d Q 第二定律 d S 3 0 d A 3 0 第三定律 不能通过有限次操作，使 T 降到零 不能通过有限次操作，使 k 降到零 霍金辐射的发现 可是霍金后来又想：万一贝肯斯坦是对的呢？他又倒过来想了。如果贝肯斯坦是对的，那么黑洞就真有温度，就应该有热辐射射出。于是他又经过半年多的努力，在 1974 年终于证明了黑洞确实有热辐射，黑洞的温度是真温度。那个 κ 反映的是真温度，黑洞表面积 A 确实是熵，就是黑洞熵。严格证明黑洞有热辐射，是霍金一生中最卓越的成就。后来人们就把黑洞热辐射称为霍金辐射。这件工作做出来以后，他的老师西阿玛就说：霍金毫无疑问是二十世纪最伟大的物理学家之一。 霍金辐射刚开始提出来的时候，很多人都接受不了，有些人觉得他是胡说。他在英国剑桥大学第一次报告这一工作的时候，刚刚讲完，主持会议的那位教授就说： 刚才霍金博士给我们做了一个精彩的演讲，很有意思，但都是胡扯，然后就上厕所去了。 回来后大家又讨论了一番。最后表明霍金的想法是对的。 这是怎么回事呢？ 前面讲过，黑洞里边时间箭头朝里，任何物质和辐射只能往里掉，不能跑出来。从经典的广义相对论考虑，确实不可能有热辐射从黑洞射出。现在霍金考虑量子效应，他用弯曲时空背景下的量子场论来研究黑洞附近的情况。 黑洞附近的真空涨落 我们知道，在平直时空中，真空是不空的，不断有虚的正反粒子对产生，产生出来又湮灭 ，产生出来又湮灭，这叫真空涨落。正反粒子对中，一个粒子是正能，另一个是负能，符合能量守恒，它们产生出来很快就又消失了。 由于 Δt 和 ΔE 的测不准关系， D t D E ~ ( 4 ) 在这么短的时间之内你不可能测到负能粒子。你在 Δt 的时间里一测， 就有相当于 D E ~ 的不确定的能量出现，把负能粒子掩盖掉。 所以测不出负能粒子的存在。 这种真空涨落已经被许多物理实验间接证明了， 所有搞量子论的专家都承认真空涨落。 \0 图 3. 黑洞附近的真空涨落 霍金现在研究黑洞附近的真空涨落。他说真空涨落假如发生在黑洞附近，会有几种可能情况出现。一种可能就是两个粒子都没掉进去就复合而消失了，与平直时空情况差不多，没有什么特殊效应；另一种可能就是两个粒子都掉进去了，那也没什么效应；第三种可能是负能的粒子进去了，正能的跑出来了。有人会问，会不会有第四种可能：正能粒子掉进去，负能粒子跑出来。不可能！因为黑洞外边的时空就是我们普通的时空，它不允许负能粒子单独存在，只有黑洞里面的时空，才允许负能粒子单独存在，如果正能粒子掉进黑洞，负能粒子必然跟着掉进去。 现在我们来看第三种情况，负能粒子掉进黑洞，它顺着时间的发展落向奇点，使奇点减少一个粒子的质量。而正能粒子飞向远方。例如产生了一个正反电子对，由正能电子和负能正电子组成。其中，负能正电子落进黑洞，顺时前进落向奇点，使奇点处减少一个电子的质量，同时增加一个正电荷。而正能电子（带负电）飞向远方。霍金认为，这一过程相当于从奇点处产生一个正能电子，逆着时间前进飞到黑洞表面，被视界散射，再顺着时间方向飞向远方。对遥远的观测者来说，他接到了一个带负电的正能电子，而黑洞减少了一个电子的质量，增加了一个正电荷。霍金用弯曲时空量子场论严格证明了黑洞确实会产生这种量子辐射效应，而且射出的粒子的能谱是严格的普朗克黑体辐射谱。也就是说黑洞确实会产生热辐射。霍金对量子辐射的这种解释，既不违背能量守恒和电荷守恒，又不违背黑洞的定义，非常成功，非常合理。 黑洞的温度与熵 霍金严格证明了黑洞的温度为 （ 5 ） 熵为 （ 6 ） 其中 K B 为玻尔兹曼常数。 对于球对称的史瓦西黑洞，其表面引力为 k = （ 7 ） 我们看到 k 与黑洞质量成反比，也就是说，黑洞的温度与质量成反比。 奇妙的负比热 如果霍金辐射不断进行，黑洞就会逐渐消失。为什么呢？因为黑洞的温度与质量成反比，所以黑洞的比热是负的。一般物体的比热都是正的，如果放出热量温度就下降。但是，黑洞不一样，辐射粒子以后，质量减小，温度反而会升高，所以黑洞和外界不可能处于稳定的热平衡。即使达到热平衡，只要有一个涨落，黑洞比外界温度高一点，就会辐射粒子，辐射粒子后温度会变得更高，温差就拉大了，辐射也会变得越来越厉害，最后小黑洞就炸掉了。 如果刚开始黑洞跟外界热平衡， 一个涨落使黑洞的温度低一点， 那么外界的能量就流进来了。 外界的能量一流进来，黑洞质量增加， 温度反而降下去了。会有更多的能量往里流，这样黑洞就不断长大了。总之，黑洞与外界不可能处在稳定的热平衡当中。 另外还有一些现象，例如吸积和喷流， 这方面搞天体物理的人研究得比较多。假如有两颗恒星，一颗已经形成黑洞， 另外一颗恒星的气体会被黑洞吸过去，形成吸积盘，旋转着往里掉。 这些东西往里掉的时候会有很激烈的效应。物质掉进黑洞的时候，在吸积盘的垂直轴方向会产生喷流。现在喷流现象已经在天文学上看到很多了，但是中心的这个星体不是黑洞也会有喷流，所以目前吸积、喷流现象仍然不能作为黑洞存在的最终判据。 \0 图 4. 黑洞的吸积与喷流 4 、信息疑难 信息守恒吗？ 现在我们来谈一下有关霍金的另外一件事情，就是关于信息守恒的问题。我们知道，无毛定理说，东西掉进黑洞以后，外界的人就不知道它们的信息了，但是这些信息并没有从宇宙中消失，它们藏在了黑洞的内部，外界的人只能探知三个信息，就是总质量、总电荷和总角动量这三根毛。这件事情问题还不是很大。 但是，认识到黑洞有霍金辐射以后，问题更大了：研究表明，黑洞往外辐射正反粒子的概率相同，电子和正电子概率相同， 质子和反质子概率相同，而且完全是热辐射，辐射谱是标准黑体谱，而热辐射是几乎不带任何信息的，所以没有信息伴随霍金辐射跑出来。而且，黑洞是越辐射温度越高，那么黑洞就越来越变小，最后就爆炸消失了。这样，原来掉进黑洞的物质有大量的信息，最后辐射出来的物质基本不带信息，黑洞又消失了，那么这些信息不就从宇宙中丢失了吗？信息就不守恒了。 这件事情引起了理论物理界的争吵，搞相对论的人认为信息不守恒就不守恒吧，没什么关系。但是搞粒子物理的人可不这么认为，信息不守恒会导致概率不守恒，这样量子幺正演化的规律就有问题了。整个粒子物理的基础要动摇，所以他们都认为信息应该守恒。他们猜测，可能霍金辐射不是严格的热辐射，会有一些信息带出来。要不然就是黑洞蒸发到某一个阶段会突然截止，有某种像量子效应一样的东西把霍金辐射一下截止，剩下的那些信息都作为炉渣沉在黑洞里面，不会消失。 霍金打赌 1997 年，霍金和索恩（ Kip Thorne ），就是搞时空隧道和时间机器的那位专家，他们两个人说黑洞中的信息会丢失，粒子物理学家普瑞斯基说不会丢失。于是，他们打赌，谁输了谁给对方订一年棒球杂志。他们打赌是开玩笑的。 霍金，索恩： 1997年 普瑞斯基： 黑洞中的信息 黑洞中的信息不会丢失， 丢失了 会逸出或残留 到了 2004 年 7 月，霍金突然宣布说：我输了，我承认信息是守恒的。而且在爱尔兰开国际相对论大会的时候，买了一堆杂志给普瑞斯基带去了。索恩说：这事不能由霍金一个人说了算，我不承认输了。普瑞斯基则说：没听懂自己是怎么赢的。虽然霍金承认输了，但是他没听懂霍金为什么输，自己为什么赢。霍金的主要意思是，原先把黑洞想像得太理想了，因为时间关系我不可能跟大家讲很多。总之，他认为，真正的黑洞并不是我们想像的那种理想的东西，信息不会丢失。 霍金：我输了 2004年 普瑞斯基：没有听懂我为什么赢了 索恩：没有输 霍金改变态度的一个原因是，当时已经有一些人做了这方面的证明，比如说帕瑞克和维尔赛克。 维尔赛克是诺贝尔物理学奖获得者，搞强相互作用的。他们做出了一个证明，证明信息是守恒的。他们很巧妙，说你看，霍金在证明热辐射的时候，考虑射出光子，射了一个光子以后，黑洞的质量不就减少了一个光子的质量吗？质量减小黑洞半径不就会减小吗？但霍金没有考虑质量减小的影响。霍金确实没有考虑，其他人（包括我们自己）也没有考虑。 关于一个转动的黑洞辐射电子的情况，是我们这个组在刘辽先生和北大的许殿彦先生领导下首先证明的，我们证明的时候也确实没考虑这一点。我们当时觉得没考虑是完全可以的，为什么呢？大家知道，太阳质量占整个太阳系质量的 98% 或 99% ，太阳形成黑洞以后半径三公里，跑出一个电子或跑出一个光子，太阳质量能变化多少？半径能缩小多少？简直太微乎其微了。因此，所有证明黑洞辐射的人都没考虑这个问题。帕瑞克他们说，就是因为没考虑这一点，黑洞辐射才是严格的黑体辐射，信息才跑不出来。他们做了一个证明，出去一个粒子以后，真的有一点影响，那点影响就能对热谱有一点修正，这一点修正就正好把信息带出来了，于是信息就守恒了。 \0 图 5. 隧穿过程：辐射使黑洞收缩。 势垒在黑洞视界处，粒子以球面波（ S 波）形式向洞外隧穿， r in 和 r out 分别为射出前和射出后的视界位置 图 6. 隧穿示意图：好像粒子（图中小人）不动， 势垒向内移动，从 r in 移到 r out 对信息守恒的质疑 我当时有一个博士生张靖仪，正好开始做论文，我就建议他研究这个问题，把帕瑞克的工作推广到各种黑洞，因为他们做的是最简单的球对称黑洞情况。我说我觉得他们的证明可能不对，他们暗中可能有一个假定，假定了这个过程是可逆过程。为什么呢？我的主要想法是：搞信息论的人认为信息是负熵，这点已经被很多物理学家所接受了，包括霍金本人都认为信息是负熵。 大家知道热力学第二定律的精髓就是熵不守恒。在一个真实的自然过程中，熵是会增加的，只有理想的可逆过程，熵才会守恒。所以根本没有道理说，一定要维持一个信息守恒定律，物理学当中现在没有，将来也不一定必须有这么一个定律。如果真的信息就是负熵的话，恐怕信息就是应该不守恒的。由于帕瑞克等人研究的是最简单的黑洞，模型简单，提供的信息也就少，不容易看出他们是否用了 “可逆过程”这一假定。假如能够将帕瑞克的工作推广到各种复杂的黑洞，也许就容易看清楚了。 所以我建议张靖仪研究这个问题。后来他在博士生期间做了八篇论文，都是在国外杂志上刊登的，胡亚鹏、方恒忠、任军等研究生也做了一些研究。张靖仪做到第八篇的时候，我们看出来了，帕瑞克的证明方案中确实暗含了一个假定：假定了过程是可逆过程。他们用的热量变化式是 Td S 这个式子，只有在准静态的可逆的过程中才可以用这个式子。用这个式子就等于假定了过程是可逆过程，熵当然守恒，信息自然也守恒。所以，帕瑞克等人的工作是在可逆过程的假定下证明的。而实际的自然过程是不可逆的，具有负比热的黑洞，由于不存在稳定的热平衡，它的热辐射过程肯定是不可逆的。所以帕瑞克他们的工作，虽然数学上是正确的，但并无实际的物理意义。 我觉得现在黑洞的问题要分几个方面，一个方面，确实如霍金讲的，以前把黑洞考虑得太理想化了。真实的霍金辐射有可能带出一部分信息。另一方面，如果信息确实是负熵的话，没有道理要求信息一定守恒。而且由于熵不守恒，应该推测信息是不守恒的，由此看来霍金打赌的这场争论仍然会继续下去。 我今天对霍金与黑洞的介绍就到这里。我想把霍金的一句话作为我们今天这个报告的结束： “当爱因斯坦讲上帝不掷骰子的时候，他错了，对黑洞的思索向人们提示，上帝不仅掷骰子，而且有时还把骰子掷到人们看不见的地方去了。”那个地方是什么呢，就是黑洞。到现在为止，黑洞的问题还没有完全搞清楚，还要继续研究下去。而霍金本人，由于他的成就，已经成为二十世纪最伟大的物理学家之一了，这是毫无疑问的。 ------------------------------------------------------------------- 【眉山剑客陈平的读后感】 霍金应当是二十世纪末最有影响的物理学家，但不见得是最伟大的物理学家。黑洞理论是爱因斯坦广义相对论的一个奇点解。 黑洞理论能获得天文观察支持，又得益于宇宙的大爆炸模型，为解释观察到的宇宙不同元素的放射性同位素的分布，理论推测大爆炸的余热会有均匀分布的背景辐射，后来被射电天文观察证实。真正提出宇宙大爆炸模型但没有获得诺贝尔物理奖的，是当时在约翰 - 霍普金斯大学做俄裔物理学家加莫夫博士生的阿尔伏 (Ralph Alpher) 和已经工作的赫曼 (Herbert Herman) 。赫曼和普里戈金是用统计力学研究交通流的合作者，也是陈平研究经济混沌的博士生委员会的成员。所以知道基于核物理学和大爆炸宇宙学的关系，是广义相对论和量子力学统一理论的动力。 我在 1985 年把赵峥引荐给普里戈金，是因为普里戈金不同意霍金基于热力学的宇宙观。因为平衡态热力学的宇宙观是热量耗散导致“热寂”，所以热力学时间和宇宙扩张的时间方向似乎是一致的，都在走向毁灭。普里戈金的宇宙观实质是生命多样演化即达尔文的宇宙观。普里戈金相信，现在我们观察到的宇宙，只是更大宇宙的一小部分。完全可能我们所在在宇宙在爆炸后扩张，但是其他的宇宙在收缩，或有的宇宙在波动或新生。这并不是哲学猜想，而是有物理学的效应。如果多数理论物理学家追求广义相对论和量子力学的统一，普里戈金则追求更大的量子力学，广义相对论，和非平衡态热力学的统一。而非平衡态热力学的特点之一，就是耗散系统没有守恒量。一个推论，就是赵峥文末提到的信息可以不守恒。 当然，科学的进步往往由科学的直觉，灵感，或哲学猜测推动，科学假设能否证实，有待于理论的数学证明和经验观察的证据。但是，赵峥和他的学生的成果表明，中国学生已经过了仰望名家的阶段，可以在世界科学舞台上和西方名家同台竞争。这是我们纪念霍金时对下一代物理学生们的期待：霍金如此困难的条件下能做到的，我们为什么不敢做不敢想呢？推动科学前进的不是诺贝尔奖，不是大众知名度，而是科学的好奇心，提出问题的能力，和猜测答案的想象力。 【注：赵峥授权《观察者》网发布原始文章】 想看清公式和图的读者，可点击《观察者》网的链接，或在下面下载 word 或 pdf 文件。 http://user.guancha.cn/main/content?id=8335 � 赵峥陈平纪念霍金去世180314a.doc 赵峥陈平纪念霍金去世180314a.pdf

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《自然规律原理》健全科学统一体系建模

热度 1 Yuyansha 2018-2-4 16:03

1-3-12-20--2017 录像版PDF《自然规律原理》健全科学统一体系建模，奠基包容全体人类.pdf 《自然规律原理》健全科学统一体系建模，奠基包容全体人类认知认证互联网。人类祥和生存发展源自全体个性 PAZZO 有机民主互补共同繁荣地球人类文明社会新秩序 —— 为世界各国政府人民献计献策 中文版 作者： Yansha Yu-Sandstrom 于燕莎 美籍华人，独立学者 theprincipleofnaturallaw@gmail.com 1-3-12-20--2017 录像版PDF《自然规律原理》健全科学统一体系建模，奠基包容全体人类.pdf （有些公式在这里不能正常显示，敬请详见附件） 完满的科学信仰及其《自然规律原理》 （视频参见YouTuber: Complete Science of Faith with its《The Principle Of Natural Law》） 方式方法异曲同工为 上帝及其“三位一体”法则 阿拉及其“三位一体”法则 佛及其“三位一体”法则 大恒及其“三位一体”法则 道及其“三位一体”法则 …… 摘要： 本文建自中国线装书局 2015年五月出版的《宇宙学 人类文明智慧交叉整合共通共识理论原理》、中国“前沿科学”杂志2014年02期以其副标题刊登的“宇宙生命复合立体同步划分整合相生演进（自然规律）原理”，简称《自然规律原理》。 美国期刊 “数学前沿（JOURNAL OF ADVANCES INMATHEMATICS）” 2015年12月18日发表本部分英文版 。 举完满宇宙为一实球之例，全体人类认知认证为实球自身和实球不同层次位置角度界面的组成存在方式和组成存在关系，全体人类认知认证从各自立场属性出发到达彼此相互立场属性，均划分、整合方式方法异曲同工别名别式共同为（约为）彼、为（约为）此、为（约为）彼此相互；反之，则各持己见互不包含兼容。 故，“完满”涵义全面包容，涵义不排斥人类任何认知认证。自古至今，《自然规律原理》三大相辅相成包容完满法则，同步于人类全体社团个人从各自立场属性出发寻求为人生存发展道理的演化进程，方式方法异曲同工应运绽放在人类不同文明文化知识经验学科信仰领域。中国《易经》和《道德经》、东方《佛经》、西方《圣经》、中东《古兰经》等完满原理如是也，其各自均能阐明包括彼此相互以及现代科学科技在内万事万物的存在方式和存在关系。其中包括：阐明不同人类认知认证所在宇宙生命（频率）位置及其掌握未掌握的方式方法；翻译不同学科领域异曲同工认知认证们（即同一事物不同名称和不同展现展开方式方法）为彼此相互；区别对待具有同一名称的不同事物；协助不同学科领域彼此长处短处互补互助；协助包括现代科学科技在内尚未建立健全的认知认知们，从各自已知、建至各自未知、建至各自共同具有共识之知、乃至共同根本完满共识致知，同时同步反之亦然。人类历史不同时期的社会发展方向和社会发展制度，均复合对应人类自身认知认证成长阶段的方式方法建立建设；认识理念清晰深广包容，社会制度健康稳定持续发展；认识理念局限僵化极端，社会制度频繁动荡更新换代。 科学时代，人类经验知识具细转型。与此同时：众多宗教哲学社团个人们，因未能全面认识掌握自身追随信仰所具有的律法原理而无从协助科学科技健全理念和方法。科学社团个人们，亦尚未融会贯通实验验证们、“共性原则个性规律”共通共识地掌握人人共同具有的“宇宙统一场”等科学方式方法异曲同工的完满自我信仰及其阐明万事万物存在方式和存在关系的《自然规律原理》这把关键钥匙，而无从承上启下人类成长过程中积累丰厚的宗教哲学等重大信仰律法知识经验，无从智慧包容地为世界划时代敞开各自文明文化大门寻求为人共同发展利益前途中执我偏激碰撞的社团个人们，落实建设一个具有现代化特征意义的科学社会公德发展秩序制度。义无反思的年轻人类，紧紧随波逐流宇宙星系生生死死此起彼伏更新转换中结构日渐对立对抗的“死”类趋势，于人类社会宗教哲学科学乃至为人身心等观念行为彼此严重脱节乃至极端对立对抗中，任凭为人感官局限的验证标准局限着科学社会理性融会贯通认知认证的成熟发展进程，任凭为人沿袭某类动物竞争意识习性地低级主导和破坏优秀民主理念互补互助的人性、破坏人类赖以生存互补的大自然，任凭盲目发展的科技马达高速运转颠覆着宗教信仰化哲学理念化日益僵化的社会马车制度；人类的生命生活生存发展，时时刻刻面临着复合生存危机此起彼伏乃至全面爆发的灭顶之灾。 因此，健全科学包容完满的理念体系是人类挽救自身生死存亡的当务之急。本篇，《自然规律原理》取长补短数学 “自然数和数集”、物理“频率结构和量”、化学“溶合和还原”等，在复合对应阐明零和等于零的科学公式们所具有的存在方式和存在关系基础上，理清科学混沌应用混为一谈的守恒定律、宇宙常数，为“比例恒新等量守恒自然(常不变数、常变数集)”和“比例更新概率化约等量似守恒自然(常变数、常变数集)”，完爱因斯坦同时也是科学之人艰苦寻求建立的“宇宙统一场”及其科学完满体系建模之梦，进而支持人类互联网构建包容完整的拓展程序，为地球人类走向和解共识共挽复合生存危机狂澜力劈时间捷径。 重要标签： 自然规律，跨学科，交叉整合，宇宙学，理论物理，统一场，相对论，粒子自旋，波粒二象性，《易经》原理，《道德经》原理，《佛经》原理，《圣经》原理，《古兰经》原理，哲学原理。 学科： 全体学科。 主题分类 ： 数学、物理、化学、科学、哲学、宗教、符号、图形、建模等。 类型（方法 /步骤）： 《自然规律原理》自身三大相辅相成法则包容展现展开全体人类认知认证。其中 : 法则一 . 原理基石“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念同步复合( 恒新、更新）划分整合相生演进 存在方式”和“宇宙本源本位复合对应 包容 完满三位一体”。 原理基石图示 注释 （结合参见 完满的科学信仰及其《自然规律原理》 视频 的三个演示图）： “宇宙生命基础位格二 .A、四.A”复合对应为开放型结构； “宇宙生命基础位格二 .B、四.B”复合对应为闭合O型结构； “宇宙生命基础位格一、三”复合对应为闭合体系型结构； 法则二． 通过 “同步复合对应相生”产生“频率”，“同步复合对应相生演进”产生“频率周期”，科学结构原理化展现展开法则一中“宇宙本源本位复合对应 包容 完满三位一体 ”之“位二”的“宇宙本位结构体系复合对应 包容 完满三位一体”，即包括《自然人类发展简史》在内， “频率型排列组合秩序、零频率型无排列组合秩序环节和频率型排列组合秩序环节、频率型排列组合秩序体系”化的，“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念各自自身及其彼此相互同步（一体）复合(恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”。其“宇宙生命符号整合模式化”的“宇宙统一（自旋体系）场，也称“ 一〔 N（1 \\ n、0）〕之 三重完满复合自旋体系”，也称“科学完满建模”为： 1 \\ n 一 ┌──────── ── ─┘ N 0 方式方法异曲同工的“一（N之正负自然数量和合完满自旋体系）” … \\3 nx ＇ \\ 2 nx ＇ \\ 1 nx ＇ \\ 1nx \\ 2nx\\ 3nx \\… 一 ┌──────────────────────────┘ N 0 方法异曲同工的物理“一（N之粒子完满自旋体系）” nx1 组 … nx2 组 … nx3 组 … 1 \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ … nx ＇ 1 … nx ＇ 2 … nx ＇ 3 … 一 ┌─────────────────────────── ── ── ── ── ─┘ N 0 方法异曲同工的中国《易经》 一 “ 太极 〔 N之（ 阴仪、阳仪） 〕 和合完满自旋球体系” ： 全体 1之（约阴、约阳、约阴约阳约和合） 完善持恒（ \\ ） 阳仪 一 太极 ┌─────────────────────────┘ N 之阴阳和合完 完美均融 阴 仪 满自旋球体系 方式方法异曲同工为中国《道德经》“ 一〔 N之（阴、阳）〕 冲气为和完满自旋道法”： 全体 1之三（亦或三生的全体宇宙局部万物） 完善持恒 （ \\ ） 二中之阳（仪） 一 ┌─────────────────────────┘ N 之阴阳冲气为和 二中完美均融之阴（仪） 的完满自旋道法 方式方法异曲同工为《圣经》唯一“ 上帝〔 N之（圣体、圣灵）〕 三位一体完满自旋道德体系）”： 全体 1之子完善持恒（ \\ ） 圣体 唯一上帝 ┌────────────────────┘ N 之三位一体完 完美理解的圣灵 满自旋道德体系 方式方法异曲同工为《古兰经》唯一 “ 阿拉{N之〔完善（持恒）的全体1之受造物、完美（均融）理解玄灵〕} 完满自旋道德体系” ： （沿用 星和 男性白色传统长袍彰显） 全体1之受造物完善持恒（ \\ ）道德秩序 唯一阿拉 ┌──────────────────── ─ ─ ─ ─ ─┘ N 之完满自旋道德体系 （沿用月和 女性黑色传统罩袍蕴涵） 完美理解的玄灵 方式方法异曲同工为密宗“归一 〔 N之（男女双身） 〕 和合圆满自旋三身佛”， 全体男女双身约和合自旋三身佛 完善持恒（ \\ ） 男女双身和合圆满自旋三身佛中男性佛 归一 ┌─────────────────────── ─ ─ ┘ N 之完满自旋的道德体系 男女双身和合圆满自旋三身佛中 智慧理解的女性佛 方式方法异曲同工为 …… 同时同步反正亦然。 法则三． “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”与“位格概念、位置、趋向三要素，决定包括万事万物在内，宇宙生命四大基础位格六大基础概念，整体相应同体相对同时同步保持（和、或）转换各自自身及其彼此相互复合自然对应立场属性”——完满辩证法和完满相对论。 总结 正 文 《 自 然 规 律 原 理 》 本文建自线装书局 2015年五月出版的《宇宙学 人类文明智慧交叉整合共通共识理论原理》、“前沿科学”杂志2014年02期以其副标题刊登的“宇宙生命复合立体同步划分整合相生演进（自然规律）原理”，简称《自然规律原理》。 美国期刊 “高等数学前沿（JOURNAL OF ADVANCES IN MATHEMATICS）” 2015年12月18日发表了本文英文版 。 举完满宇宙为一实球之例，全体人类认知认证为实球自身和实球不同层次位置角度界面组成的存在方式和组成存在关系，全体人类认知认证从各自立场属性出发到达彼此相互立场属性，均划分、整合方式方法异曲同工别名别式共同为（约为）彼 *注1 、为（约为）此 *注2 、为（约为）彼此相互 *注3 ；反之，则各持己见互不包含兼容。 故，“完满”涵义全面包容，涵义不排斥人类任何认知认证。自古至今，《自然规律原理》三大相辅相成包容完满法则 *注4 ，同步于人类全体社团个人从各自立场属性出发寻求为人生存发展道理的演化进程，方式方法异曲同工应运绽放在人类不同文明文化知识经验学科信仰领域。中国《易经》 *注5 和《道德经》 *注6 、东方《佛经》 *注7 、西方《圣经》 *注8 、中东《古兰经》 *注9 等完满原理如是也，其各自均能阐明包括彼此相互以及现代科学科技在内万事万物的存在方式和存在关系。其中包括：阐明不同人类认知认证所在宇宙生命（频率）位置及其掌握未掌握的方式方法；翻译不同学科领域异曲同工认知认证们（即同一事物不同名称和不同展现展开方式方法）为彼此相互；区别对待具有同一名称的不同事物；协助不同学科领域彼此长处短处互补互助；协助包括现代科学科技在内尚未建立健全的认知认知们，从各自已知、建至各自未知、建至各自共同具有共识之知、乃至共同根本完满共识致知，同时同步反之亦然。人类历史不同时期的社会发展方向和社会发展制度，均复合对应人类自身认知认证成长阶段的方式方法予以建立和建设；认识理念清晰深广包容，社会制度健康稳定持续发展，国泰民安；认识理念局限僵化极端，社会制度频繁动荡更新换代，民不聊生。 科学时代，人类经验知识（巨、具）细转型。与此同时：众多宗教哲学社团个人们，因尚未全面认识掌握自身追随信仰所具有的律法原理而无从协助科学科技健全理念和方法。科学社团个人们，亦未能融会贯通方方面面的实验验证，“共性原则个性规律”共通共识 *注10 地掌握人人共同具有的“宇宙统一场、粒子完满自旋、波粒完满二象性”等科学方式方法异曲同工的完满自我信仰，及其阐明万事万物存在方式和存在关系的《自然规律原理》这把关键钥匙，而无从承上启下人类成长过程中积累丰厚的宗教哲学等重大信仰律法知识经验，无从智慧包容以身作则地为世界划时代敞开各自文明文化大门寻求为人共同发展利益前途中执我偏激碰撞的社团个人们，落实建设一个具有现代化特征意义的科学社会公德发展秩序制度。义无反思的年轻人类，紧紧随波逐流宇宙星系生生死死此起彼伏更新转换中结构日渐对立对抗的“死”类极端趋势，于人类社会宗教哲学科学乃至为人身心等观念行为彼此严重脱节对峙中，任凭为人感官局限的验证标准局限着科学社会理性融会贯通认知认证掌握科学完满信仰的成熟发展进程，任凭为人沿袭动物世界某类竞争意识习性地低级主导和破坏优秀民主理念互补互助的人性良知、破坏人类赖以生存互补的大自然，任凭盲目发展的科技马达高速运转颠覆着宗教信仰化哲学理念化不断日益极端僵化的社会马车制度；人类的生命生活生存发展，时时刻刻面临着复合生存危机此起彼伏乃至全面爆发的灭顶之灾。 因此，健全科学包容完满的理念体系是人类挽救自身生死存亡的当务之急。本篇《自然规律原理》取长补短数学 “自然数和数集”、物理“频率结构和量”、化学“溶合和还原”等，在复合对应阐明零和等于零的科学公式们所具有的存在方式和存在关系基础上，理清科学混沌应用混为一谈的守恒定律、宇宙常数，为“比例恒新等量守恒自然(常不变数、常变数集)”和“比例更新概率化约等量似守恒自然(常变数、常变数集)”，完爱因斯坦同时也是科学之人艰苦寻求建立的“宇宙统一场”及其科学完满体系建模 *注11 之梦，进而支持人类互联网构建包容完整的拓展程序，为地球人类走向和解共识共挽复合生存危机狂澜力劈时间捷径。 *注1、*注2、*注3： 法则一、法则二结合法则三： 例 1，“宇宙生命基础位格二.A”之“此”复合对应到达“宇宙生命基础位格二.B”之“彼”立场属性同时同步，即消失自身立场属性完全转换成为“宇宙生命基础位格二.B”之“彼”立场属性，同时同步反之亦然。 例 2，“宇宙生命基础位格四.A”之“此”复合对应到达“宇宙生命基础位格四.B”之“彼”约立场属性同时同步，即约消失自身约立场属性转换成为“宇宙生命基础位格四.B”之“彼”约立场属性，同时同步反之亦然。 例 3，“宇宙生命基础位格三”任自“此”人或任自“此”人类团体，和，除其自身外“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中任自“彼”人或任自“彼”人类团体，复合对应约到达彼此相互立场属性，均在保持各自约立场属性同时同步转换成为彼此相互立场属性，即其各自复合对应认知认证方式方法异曲同工约为“彼此相互”。 例 4，“宇宙生命基础位格三（约和合）、四.A（约持恒）、四.B（约溶合）”中（任自“此A”之人或任自“此A”之人类团体，和，任自“此B”人或任自“此B”人类团体）各自，复合对应到达“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”中任自之“彼”立场属性，均在保持其各自约立场属性同时同步转换并呈现“宇宙生命基础位格一（完满和合）、二.A（完善持恒）、二.B（完美均融）”中任自之“彼”立场属性；同时同步反之亦然。 …… *注4： 世界各大宗教哲学均方式方法异曲同工蕴含着古老完满的信仰法则，学习之人往往受自身融会贯通经验知识的局限而局限认识了解自身非自身文明文化信仰法则。完满的信仰法则同步于人类经验知识转型发展而发展。本文与时俱进的《自然规律原理》三大相辅相成法则，突出健全科学时代信仰法则，便利演绎科学经验知识。其中，为方便人们认识掌握法则三，如上述 *注1、*注2、*注3，部分举例同步法则一、法则二复合展现展开。 *注5 ： 中国《易经》易变原理，详见，法则一的三和法则三的一之 “本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”，和，法则二的一“展现方4”“太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦……；（同时同步反之）阴仪阳仪相生和合为太极”的“本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球”。 *注6： 中国的《道德经》之自然道法结合《易经》易变原理，详见，法则一的三和法则三的一之“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”，和，法则二的一“展现方 5”“道生一，一生二，二生三，三生万物，（同时同步反之）万物负阴（仪）而抱阳（仪），（阴仪阳仪）冲气以为和”的“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道”。 *注7： 东方源自印度佛教的密宗，详见，法则一的三和法则三的一之 “本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”，和，法则二的一“展现方8”“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛”，及其各自及其代表符号“旋转十字架”。 *注8： 西方《圣经》的上帝法则，详见，法则一的三和法则三的一之“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”，和，法则二的一“展现方 6”“圣父、圣灵、圣体三位一体”或“圣父、圣灵（和圣体）、圣子三位（格）一体”的“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝”，及其各自及其代表符号“十字架”。 *注9： 中东《古兰经》的阿拉律法，详见，法则一的三和法则三的一之“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”，和，法则二的一“展现方 7”“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉”。 *注10： “个性规律”共同具有的“共性原则”为“共性原则个性规律”共通共识。如此的“共性原则”同时也是“个性规律”；同时同步反之亦然。 *注11： 纯数学没有物理“量”、“频率”和化学“溶合、还原”的支持无从健全自身（结构）建模，数理化全方位融会贯通才能健全并简化成为“科学完满结构体系建模”，详见法则二的一“展现式 1、展现式2、展现式3”。 法则一 . 原理基石“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念同步复合( 恒新、更新）划分整合相生演进 存在方式”和“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体” 同理古人 “格物致知”，为人一旦“共性原则个性规律”共通共识地融会贯通自身和他人人生经验知识，就会自然而然将全体人类认知认证，在（纵轴）整体宇宙自身划分、整合双趋向中，大道至简出古今中外完满原理共同蕴涵具有的，（横轴）一至四个（复合对应的）基础位格中一至六个（复合对应的）基础概念。《自然规律原理》同步人类经验知识转型发展，承上启下阐明：“同步复合对应相生产生频率 *注1 ，同步复合对应相生演进产生频率周期 *注2 ；宇宙结构万物按照“频率”排列组合宇宙生命位置，宇宙结构万物均为“频率型排列组合秩序、零频率型无排列组合秩序环节和频率型排列组合秩序环节、频率型排列组合秩序体系”的展现展开；籍此建立健全科学时代结构包容完整古今通用的原理（理念）基石——“宇宙生命四大基础位格六大基础概念同步复合(恒新、更新）划分整合相生演进存在方式”至“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”；同时同步反之亦然。 *注1、*注2： 法则一、法则二阐明，科学人类无法探测到相应于 “宇宙生命基础位格一”自身同步复合恒新划分整合相生演进步伐“同步复合更新相生演进”的任之“频率”。结合法则三，科学人类，1）能够通过下述“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中任自“（有生有灭之）1”自身“相对静止坐标（即忽略不计相对静止坐标自身同步复合更新相生演进的‘频率型排列组合秩序环节’）”及其同步递次连贯复合更新相生演进（展现展开）“频率型排列组合秩序”的“相对静止坐标系”，复合对应展现展开“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中部分“1”之各自“频率、频率周期”、“1”们“频率、频率周期”；2）能够通过融会贯通“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“（有生有灭之）1相对静止坐标系”，复合对应认识了解“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”各自的“（永生）绝对静止坐标”；同时同步反之亦然。 古今中外的“生命”和“循环”、中国古代的“相生”和“气”、科学的“互换”和“相互作用”等，均复合对应同理于现代化的“频率、频率周期”；同时同步反之亦然。 一．从人类独自特有功能作用立场属性出发方式方法格式化 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕 之宇宙整体生命三重同步完满复合恒新（ 完善持恒划分完美均融整合相生和合 ）演进频率型排列组合秩序自旋体系 ”；同时同步反之亦然 *注1 。 也称： “一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕 之宇宙整体生命三重同步完满复合恒新 划分整合相生和合 演进频率型排列组合秩序自旋体系 ”；同时同步反之亦然。 也称： “一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕 之宇宙整体生命三重同步完满复合恒新 划分整合相生 演进存在方式。 简称： 一〔 N（ 1 \\ n、0 ）〕之 三重完满复合自旋体系。 或： 一〔 N（ 1 \\ n、0 ）〕。 或： 一 。 或： N 。 【 上述方式方法异曲同工为数理领域： “一{N〔一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 自然常变数量环节 \\ n 自然常变（数量环节们或数集量组）’〕、一重二分之一比例恒新等量守恒0自然 完美均融 常不变数环节 }之宇宙整体生命三重同步完满复合恒新划分整合相生演进（比例等量守恒换新）频率型排列组合秩序（自然常变数集）自旋体系”；简称“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系” *注2 ；简称“一完满自然数量”；或同上。 “宇宙生命基础位格一”“一”之“三重”，复合对应“宇宙生命基础位格二.A、二.B”各自“一重”成立；同时同步反之亦然。认识把握其中一重或两重，需认识把握其余一重或两重；否则人类认知认证无法全面理解平衡和合展现展开，许多矛盾问题由此产生。 “宇宙生命基础位格二 .B”“二分之一恒新等量守恒零自然 完美均融 常不变数环节 ”，和，“宇宙生命基础位格二.A”“二分之一恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’之体”方程式， 在同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合恒新等量划分整合相生演进彼此同时 ， 在同一宇宙生命位置同步复合恒新等量划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”；同时同步反之亦然。（详见法则二的一）。 在比例（恒新 ——永恒换新）等量守恒基础中，数理尚待建立健全的“一自然完满数”是宇宙唯一具有“自然完满常变数集”的“自然完满常不变数”；“N”，为“一比列恒新等量守恒自然完满常不变数”之简称“一自然完满常不变数”自身“比列恒新等量守恒自然完满常变数集N〔（1 \\ n、0）〕”之组成内涵；故，“N”即是“一”。故，数均蕴涵量，量均蕴涵数。本文全篇同理。 】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》上帝 “三位一体” *注3 法则中“{“本源本位复合对应道德结构法则完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的圣灵无形上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝” *注4 代表符号“十字架” *注5 中“一划” *注6 的“上帝道德结构完满有形圣体” *注7 ，也称“圣父（上帝）、圣灵、圣体三位一体” *注8 及其代表符号“十字架” *注9 或“〔圣父（上帝）、圣灵（和圣体）、圣子三位（格）一体〕” *注10 及其代表符号“钉上耶稣 *注11 的十字架” *注12 的“本位复合对应圣灵圣体和合为一道德结构法则包容完满有形三位一体上帝”}；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显 *注13 ）道德律法结构完满有形阿拉 *注14 和（沿用月和女性传统黑色罩袍 *注15 蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉 *注16 为一道德律法包容完满阿拉” *注17 中“（沿用男性传统白色长袍彰显 *注18 ）道德结构完满有形阿拉” *注19 ，“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍 *注20 彰显）完善平衡道德秩序 *注21 （沿用月和女性传统黑色罩袍 *注22 蕴涵）完美理解玄灵 *注23 和合为一道德结构律法包容完满有形阿拉” *注24 ；密宗“本源本位复合对应男 *注25 女 *注26 双身为一佛法圆满旋转三身佛” *注27 及其代表符号“旋转十字架” *注28 中“旋转一划” *注29 的“男身佛” *注30 ，“男身佛”自身“本位复合对应男 *注31 女 *注32 双身和合为一佛法结构包容圆满旋转三身佛” *注33 ； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本源本位复合对应无极 *注34 太极 *注35 为一卦数之理包容完满阴阳球” *注36 中“阳太极” *注37 ，“阳太极”自身“本位复合对应阴仪 *注38 阳仪 *注39 和合为一卦数结构之理包容完满太极阴阳球” *注40 ；《道德经》“本源本位复合对应阴 *注41 阳 *注42 为一道法自然包容完满三一之道”中“一 *注43 生二 *注44 ”的“（阴阳）二”中之“阳道” *注45 ，结合《易经》，“阳道”也称“一生二，二生三，三生万物，（同时同步反之）万物 *注46 负阴（仪） *注47 而抱阳（仪） *注48 ，（阴仪阳仪）冲气以为和” *注49 的“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构包容完满三一之道” *注50 ；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的“（完满）共性”、“（完满）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的：宇宙统一场、粒子完满自旋；波粒完满二象性等； …… *注1 ： 详见法则二的一原理展现式们各自。其中，“恒新（ 完善持恒划分完美均融整合）相生和合演进”之 “三重”彼此如何“完满复合”的进一步阐明。即“三重”的复合对应关系为：“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n 完善持恒划分”之“一重”，和，“宇宙生命基础位格二.B”“0完美均融整合”之“一重”，整体相应同体相对同步复合恒新（转换）相生演进彼此同时同步和合演进“宇宙生命基础位格一”“ 一〔 N（1 \\ n、0）〕和合 完满”之“一重”；同时同步反之亦然。故，“三重”为“二重和合的三重”，而非“三重之和合”。 结合法则三，本文原理概念均为复合对应概念，其中，复合对应“宇宙生命基础位格一”“ 一〔 N（1 \\ n、0）〕 ”自身“频率型排列组合秩序体系”，则应阐明“恒新（ 完善持恒划分完美均融整合）相生和合演进”；因 “恒新（ 完善持恒划分完美均融整合）相生和合演进”体现本概念自身的“完满 恒新 整合趋势”， 因此需要体现本概念“完满 恒新 划分趋势”的“同时同步反之亦然”予以补充健全。否则参见法则二， “恒新 划分整合相生演进”包括“同时同步反之亦然”，因此避免重复使用“同时同步反之亦然”。本文其他概念原理同理。不复阐明。 “宇宙生命基础位格一”包含“宇宙生命基础位格二 .A、二.B、三、四.A、四.B” 。 *注2： 数学自然数及其正、负数和数集尚未融会贯通物理化学等学科建立健全至 “宇宙生命基础位格一”“一比例恒新等量守恒自然常不变数”及其“一比例恒新等量守恒自然常变数集N”。 *注3至*注15： 其中 *注3，“三位一体”法则及其代表符号“十字架”各自均复合对应展现展开，详见本章节三和法则三。故此“三位一体”往往非彼“三位一体”内容，此“十字架”往往非彼“十字架”内容。则在*注3基础上： 其中 *注4，《圣经》“本源本位复合对应上帝圣体道德结构法则完满有形无人类语言能够阐述的上帝圣灵无形为一道德法则包容完满三位一体上帝”和“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，方式方法异曲同工为彼此相互。 其中， *注5“十字架”代表内容非*注9和*注12“十字架”代表的内容。敬请参见法则二，圣子基督代表完满信仰的同时也代表的全体“宇宙局部组成环节存在方式”之“子”，全体“子”完善持恒为*注9“十字架”中的“圣体”，故*注9“十字架”内容包涵钉在*注12上的*注11基督；*注9“十字架”和*注12“十字架”方式方法异曲同工为彼此相互。在“三位一体”基础上，掌握完满信仰的基督自然而然站在自身完满的上帝立场属性阐明上帝律法，基督钉在十字架上代人类承受苦难同时也寓意着上帝承担了所有的苦难，因此人类不要被苦难压倒，而要从苦难中吸取经验教训学习成长。 其中， *注4中*注6和*注7的“上帝圣体道德结构完满有形”之“圣体”非*注8、*注9、*注10、*注11、*注12中的“圣体”，*注8、*注9中的“圣体”和*注10、*注11、*注12中的“圣体”为彼此相互。同理，*注4中“无人类语言能够阐述的上帝圣灵无形”非*注8至*注12中的“圣灵”，*注8、*注9中的“圣灵”和*注10、*注11、*注12中的“圣灵”为彼此相互。*注8至*注12中的“上帝”为注4中的“上帝圣体道德结构完满有形”。 其中， *注7“上帝圣体道德结构完满有形”的“有形”指的是“上帝”自身“道德结构体系”，故此“有形”非边际可量之“形”也。 *注13至*注24： 同理于 *注3至*注12。 信仰《古兰经》的伊斯兰教，“（沿用星和男性传统白色长袍）和（沿用月和女性传统黑色罩袍）和合为人（或家庭、或社会等乃至阿拉）”，象征、蕴涵和寓意真理及其律法；这和基督教“十字架”、密宗“三身佛”、《易经》“阴阳球”等符号画符彼此方式方法异曲同工。鉴于《古兰经》具有溶教义于日常生活之特色，故其教义的影响力、僵化度均根深蒂固。这也是伊斯兰信徒视摧毁他们的着装摧毁他们的社会制度等同摧毁他们的信仰及其律法一般，保卫他们的传统着装保卫他们的社会制度即是保卫他们的信仰及其律法。因此，西方社会不要简单地摧毁伊斯兰社会的风俗制度，而应在掌握自身上帝信仰及其律法、健全科学理念体系基础上，和伊斯兰的阿拉信仰及其律法彼此进行重复沟通，以求矛盾对立的双方走向全面和解和共识。 *注25至*注33： 同理于 *注3至*注12。 *注34至*注40： 同理于 *注3至*注12。 《易经》全体概念均为复合对应概念，例如“太极生两仪，两仪生四象， ……”中的“两仪”，“两仪”既代表“太极”自身“划分、整合”的两个趋势，也代表“太极”自身两半个“（完美）阴仪、（完善）阳仪”的组成身子，”四象”既代表这四大特征，也代表宇宙局部万物之卦各自趋向性的四大约特征。人除上述四大约特征外，还具备生学“太极”理解平衡和合做人做事，死学“无极”放下一切分别意识，回归无人类语言能够阐述的“无极”之“两仪”特征。敬请详见法则二的二.3和法则二的三.《自然人类发展简史》。 *注41至*注50： 同理于 *注3至*注12。 其中 *注46至*注49敬请详见法则二的一和二。 结合法则二，《道德经》“一生二，二生三，三生万物；（同时同步反之，万物负阴而抱阳，冲气以为和）”原理，清晰具细地阐明了“本位复合对应阴阳和合为一结构包容完满之道”。 “宇宙生命基础位格二.A” “整体相应同体相对从零频率型无排列组合秩序环节中同步复合更新而出的全体（宇宙局部个体）1频率型排列组合秩序环节，同步（一重）完善持恒复合恒新划分整合相生演进频率型排列组合秩序之体 ‘1环节 \\ n环节’ ”。 简称：宇宙生命一重同步完善持恒复合恒新划分整合相生演进频率型排列组合秩序之体“ 1环节 \\ n环节” 。 或， 1 环节 \\ n 环节。 *注1 或 , 1 \\ n 。 *注2 或， … \\3 nx ' 环节 \\ 2 nx ' 环节 \\ 1 nx ' 环节 \\ 1nx环节 \\ 2nx环节 \\ 3nx环节 \\… 。 *注3 或， …\\ 3 nx ' \\ 2 nx ' \\ 1 nx ' \\ 1nx \\ 2nx \\ 3nx \\… 。 *注4 或， … \\3 nx ' 组 \\ 2 nx ' 组 \\ 1 nx ' 组 \\ 1 nx 组 \\ 2 nx 组 \\ 3 nx 组 \\… 。 …… 【 上述方式方法异曲同工为数理领域： “宇宙生命一重同步完善持恒复合恒新划分整合相生演进（二分之一比例等量守恒换新）频率型排列组合秩序（自然常变数集）‘1自然常变数量环节 \\ n自然常变（数量环节们、数集量）’之体”。简称:“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’之体”〔包含化学“（完善）还原”等在内〕；或同上。换言之，结合物理“量”，“宇宙生命基础位格二.A”由数学除“宇宙生命基础位格二.B”“0自然数量“外，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“自然数量”完善持恒组成。 “宇宙生命基础位格二.A”为“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”自身，在同一宇宙生命位置“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒（复合的）常变数集‘1 \\ n’之体”。 “宇宙生命基础位格二.A”“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’之体”，和，“宇宙生命基础位格二.B”“一重二分之一比例恒新等量守恒零自然完美均融常不变数环节”，在同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合恒新等量划分整合相生互换演进彼此；故，“宇宙生命基础位格二.A”“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集之体”，为等于“宇宙生命基础位格二.B”“一重二分之一比例恒新等量守恒零自然完美均融常不变数环节”的“数理方程式”。人类整体团体个人从各自不同位置角度界面功能作用展现展开的全体“宇宙生命基础位格二.A”“完善持恒数理方程式”，均方式方法异曲同工为彼此相互。“1 \\ n”为“宇宙生命基础位格二.A”全体“数理方程式”的代表式。 结合法则二的二，构成 “宇宙生命基础位格二.A”“（完善持恒数量集结构）1 \\ n”的数学“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“自然”之“数”虽可在“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”范畴无限生生死死“巨、具”划分，但若结合“量”之运算，就要寻求“量”不重复计算方式方法。鉴于科学物理尚未认知认证“共性粒子”和个性粒子”之别，法则二的二.3和法则三可共同阐明，“共性粒子”和“个性粒子”复合对应，前者具有未展现展开的负数量或负数量集存在特征，后者具有展现展开的正数量或正数量集存在特征。 】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》 “{ 〔 圣父（上帝）、圣灵（和圣体）、圣子三位（格）一体 〕 ”之“本位复合对应圣灵圣体和合为一道德结构法则包容完满有形三位一体上帝”中“圣体（籍由可无限分化的圣饼喻示）”，也称“道德秩序之体完善平衡”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序和（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵为一道德律法结构包容完满有形阿拉”中“（沿用星和男性白色传统长袍彰显）完善平衡道德秩序”；密宗“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构包容圆满旋转三身佛”中“男身佛”； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构之理包容完满太极阴阳球”中的“阳仪”，也称“ 完善持恒的四象（或八卦、或 ……乃至阴阳无穷对应卦)各自 ”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构包容完满三一之道”中的“阳（仪）”；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的“（完善持恒之）共性”、“（完善持恒之）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的：全体个性时空容层场粒子一体完善持恒共同繁荣张力秩序；波粒完善持恒二象性； …… *注1、*注2： “宇宙生命基础位格 二 .A ”代表式。其中符号 \\ 代表 “完善持恒”。 *注3、*注4： 代表全体正、负数序列。符号 \\ 代表 “约持恒”。…代表等至“宇宙生命基础位格二.A”；同时同步反之亦然。其中，数学全体正、负数各自位居下述“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”；全体正、负数完善持恒为本概念“宇宙生命基础位格二.A”；结合下述“原理法则三”，“宇宙生命基础位格二.B”之零非“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”正、负数的分界线，除“宇宙生命基础位格二.B”“零自然数”外“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“自然数”各自的“位格概念、位置、趋向三要素”决定其各自同时同步保持（和、或）转换的正、负、正负和合自然立场属性。 “宇宙生命基础位格二.B” “完善持恒的全体1（宇宙局部个体）频率型排列组合秩序环节，整体相应同体相对同步（一重）完美均融复合恒新划分整合相生演进零频率型无排列组合秩序环节”。 简称：宇宙生命一重同步完美均融复合恒新划分整合相生演进零频率型无排列组合秩序环节。 或，零环节。 或，零、 0。 【上述方式方法异曲同工为数理领域： “宇宙生命一重同步完美均融复合恒新划分整合相生演进（二分之一比例等量守恒换新）零频率型无排列组合秩序（自然常不变数）环节”（包含数学“0自然数”、物理“量”、化学“（完美的）溶合”等在内）。简称“一重二分之一比例恒新等量守恒零自然 完美均融 常不变数环节 ”；或同上。 “宇宙生命基础位格二.B”为“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”自身，在同一宇宙生命位置“一重二分之一恒新等量守恒零自然 完美均融（复合的） 常不变数环节 ”； “宇宙生命基础位格二.B”“二分之一恒新等量守恒零自然 完美均融 常不变数环节 ”，和，“宇宙生命基础位格二.A”“二分之一恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’之体”方程式， 在同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合恒新等量划分整合相生互换演进彼此 ，这是数学模糊运用它们之间等号仍然成立的原因 *注 。 结合法则一的 原理基石图示， 在物理比例恒新（永恒换新）等量守恒基础上，数学 “零自然数环节”是宇宙唯一自身不具划分“自然数集”结构的“自然完美常不变数环节”；但“零自然完美常不变数环节”复合对应为“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”自身“ 二分之一恒新等量守恒环节组成结构 ”、为“宇宙生命基础位格二.A”“等于零的数学公式”自身“恒新等量守恒互换的环节组成结构”、为“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自“二分之一恒新等量守恒深广完美均融的环节组成结构” 。】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》 “圣父（上帝）、圣灵（和圣体）、圣子三位（格）一体”之“本位复合对应圣灵圣体和合为一道德结构法则包容完满有形三位一体上帝”中“（完美理解的）圣灵”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵为一道德律法结构包容完满有形阿拉”中“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵”；密宗“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构圆满旋转三身佛”中“女身佛”； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构之理包容完满太极阴阳球”中的“阴仪”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合道法自然结构包容完满三一之道”中的“阴（仪）”；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的“（ 完美均融 之）共性”、“（ 完美均融 之）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的：完美均融零共性时空容层重心引力场；非波粒二象性的共性记忆 “基元”，“零基元”身为下述“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“宇宙局部波粒二象性”各自完美均融的共性记忆之根，植根于“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕 之三重完满复合自旋体系”； …… *注： 教育体系和科学工作者们基于实用使用零和等于零的方程式们，但不了解“宇宙生命基础位格二 .B”零和“宇宙生命基础位格二.A”等于零的方程式们各自所具有的存在方式和存在关系。哲学《本体论》和科学发展至今的量子学说等也均未将，未从人类独自特有功能作用立场属性出发(而无从)方式方法格式化的西方“（完满）零虚无”，和，从人类独自特有功能作用立场属性出发方式方法格式化的“宇宙生命基础位格一”“宇宙（完满）统一（体系）场”自身半个完美组成身子——“宇宙生命基础位格二.B”“二分之一比例恒新等量守恒零自然完美均融常不变数（无结构时空容层记忆场）环节”之“（完美）零虚无”，彼此区别认识。即此“零”非彼“零”也。 “宇宙生命基础位格三” “ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 之宇宙局部个体三重同步约复合更新（约持恒划分约溶合整合相生约和合）演进频率型排列组合秩序自旋环节 ”；同时同步反之亦然 *注1 。 也称： “ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 之宇宙局部个体三重同步约复合更新划分整合相生和合演进频率型排列组合秩序自旋环节 ”；同时同步反之亦然。 也称： “ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 之宇宙局部个体三重同步约复合更新划分整合相生演进存在方式”。 简称： 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 之三重约复合自旋环节。 或， 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕； 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 系列 ）〕。 或， 1 频率型排列组合秩序环节。 或， 1环节。 或， 1 。 也称，基础本位 *注2 “ 1 （ nx组、nx ＇ 环节 ） ”、 “ 1 （ nx组、nx ＇） ”。 【 上述方式方法异曲同工为数理领域： “1〔n（nx自然常变数集量组系列、nx ＇ 自然常变数量环节系列）〕之宇宙局部个体三重同步约复合更新划分整合相生演进（比例概率化约等量似守恒换新）频率型排列组合秩序（自然常变数集）环节 ”（包含数学除零自然数外任“1自然数”及其物理“量”在内）。简称：“1〔n（nx组系列、nx ＇ 系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节 ”；简称“1自然数量”；或同上。 “宇宙生命基础位格三”“1”之“三重”，复合对应“宇宙生命基础位格四.A、四.B”各自“一重”而成立；同时同步反之亦然。认识和把握其中一重或两重，需认识和把握其余一重或两重；否则人类认知认证无法约全面理解平衡和合展现展开其各自，许多矛盾问题由此产生。 “宇宙生命基础位格四.A”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约持恒常变数集nx组”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约溶合常变数（或数集）nx'环节”，在约同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进彼此同时同步，在约同一宇宙生命位置同步复合更新划分整合相生和合演进，“宇宙生命基础位格三”“1〔n（nx组系列、nx ＇ 系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节 ”；同时同步反之亦然。（详见法则二的二.3）。 上述中此 “n自然常变数量环节们”，或此“n自然常变数集量”，或此“n之（nx数集组系列、nx' 环节 系列）自然常变数集量 ”，均方式方法异曲同工为此“1自然常变数量环节”简称此“1”，从其自身做为宇宙局部个体基础本位组成存在方式之此“1（nx数集组、nx ＇环节 ）自然常变数集量环节 ”立场属性出发，整体相应同体相对同步复合（更新 ↔ 恒新）划分整合相生演进至，其半个完善持恒组成身子 “宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”的，“比例更新概率化约等量似守恒自然常变 拓展 数集n”；“宇宙生命基础位格二.B”“零、0”为此“1”自身另半个 完美均融 组成身子； “宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕为此“1”自身根本完满组成身子，其完整表达式为“1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 ↔ 一〔 N（1 \\ n、0）〕” *注3 ，或 “1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 环节系列 ）〕 …一〔N（1 \\ n、0）〕” *注4 ；上述各自同时同步反之亦然。 故， “宇宙生命基础位格三”“1〔n（nx组系列、nx ＇环节 系列）〕之三重约复合自旋环节 ”在形式上虽然和“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重完满复合自旋体系”近似，但此“n数量们”或彼“n数量们”、此“n数集量”或彼“n数集量”、此“n（nx数集组系列、nx ＇环节 系列） ”或彼“n（nx数集组系列、nx ＇环节 系列） ”，均方式方法异曲同工为此“1自然常变数量环节”的此“自然拓展常变（数量环节们、数集量）n”；故，此n或彼n非此1或彼1；此（nx组、nx ＇ ）或彼（ nx组、nx ＇ ）各自约和合为此本位 1或彼本位1；此1或彼1同步于此（nx组系列、nx ＇ 系列）或彼（ nx组系列、nx ＇ 系列）发展而发展，故此 1或彼1为其自身发展1之展现展开“本位（窗口）1”。 “宇宙生命基础位格三”中任1，均为除“宇宙生命基础位格二.B”“零自然数量”外，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“自然数量”中，任“1自然（整）数量”，或任“1（nx组、nx＇环节）数量集”、“1（nx组系列、nx＇环节系列）数量集”、“1〔n（nx组系列、nx＇环节系列）〕数量集”们及其方程式各自。 结合法则三， “宇宙生命基础位格三”此“1〔n（nx组自然数量集系列、nx ＇ 自然数量系列）〕 ”，1）均在保持自身立场属性同时同步转换具备，（“宇宙生命基础位格四.A”中此或彼任“nx1自然数量”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此或彼任“nx＇1自然数量）的立场属性”；同时同步反之亦然。 】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》 “{〔圣父（上帝）、圣灵（和圣体）、圣子三位（格）一体〕之上帝”之“本位复合对应圣灵圣体和合为一道德结构法则包容完满有形三位（格）一体上帝”中的“圣子” *注5 ，“圣子”代表全体“宇宙局部（子）环节组成存在方式”，任自之“子”均同理为“本位复合对应灵魂身体约和合为1道德结构法则约包容三位（格约）一体之子”，简称“三位（约）一体”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本源本位复合对应（沿用男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构包容完满有形阿拉”中的“被造物” *注6 ，也称“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）约理解灵魂约和合为1道德律法结构约包容被造物”之人、家庭、社会等各自；密宗“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”中“本位复合对应男女双身约和合为1佛法结构约包容旋转三身佛”； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构之理包容完满太极阴阳球”中“本位复合对应阴阳（约和合为1卦数结构之理约包容）球”之“人、事、物”等各自， 简称“阴阳（和合卦）球” ；《道德经》结合《易经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合道法自然结构包容完满三一之道”中“一生二，二生三，三生万物”中的“三”，也称“万物”各自的“负阴（仪）而抱阳（仪），（阴阳）冲气以（约）为和” *注 7 的“本位复合对应阴阳和合道法自然结构约包容三一之道” 中的“阳（仪）”；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的 “(复合对应拥挤侠义之)共性”、“（执我之）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的：粒子（约）自旋；波粒（约）二象性； …… *注1： 详见法则二的一和二原理展现式们各自。其中，“更新（约持恒划分约溶合整合）相生和合演进”之“三重”彼此如何“约复合”的进一步阐明。即“三重”约复合对应关系为：“宇宙生命基础位格四 .A”“nx组约持恒划分”之“一重”，和，“宇宙生命基础位格四.B”“nx＇约溶合整合”之“一重”，整体相应同体相对同步复合更新（约转换）相生演进彼此同时同步约和合演进“宇宙生命基础位格三”“1（nx组、nx＇环节）约和合”之“一重”；同时同步反之亦然。故，“三重”为“二重和合的三重”，而非“三重之和合”。 “宇宙生命基础位格三”为（整体相应同体相对之）相应相对独立统一独自特有的宇宙生命（频率）位置存在方式及其存在关系。 *注2： 无序列展开称为“基础本位”。 *注3： 符号 ↔ ，代表 “同步复合（更新、更新和恒新、恒新）相生演进各自自身及其彼此相互”。本处代表“同步复合（更新和恒新）相生演进彼此”。 *注4： 符号 …,代表“等至”。 *注5： 圣子基督有别于盲目生存的常人，他融会贯通了万事万物的存在方式和存在关系，掌握了正确信仰，从而能够站在为人自身的上帝根本立场属性，阐明“共性原则、个性规律共通共识”的上帝律法。 *注6： 《古兰经》阐明先知们各自为掌握正确信仰者，因此，《古兰经》说基督为先知。《圣经》则在“三位一体”基础上阐明，掌握并代表正确信仰的基督自然而然站自身完满上帝的立场属性阐明上帝的法则。因此二者不矛盾。 *注7： 敬请详见法则二的一和二。 “宇宙生命基础位格四.A” “整体相应同体相对从零频率型无排列组合秩序环节和约溶合频率型排列组合秩序 nx' 环节（系列）中同步复合更新而出的1频率型排列组合秩序环节们，同步（一重）约持恒复合更新划分整合相生演进频率型排列组合秩序之 nx组 ”及其系列。 简称：频率型排列组合秩序环节们之 nx组 系列。 或， nx组 及其系列 。 或， …… \\ 3 nx ＇ 环节 \\ 2 nx ＇ 环节 \\ 1 nx ＇ 环节 \\ 1nx环节 \\ 2nx环节 \\ 3nx环节 \\ …… ， *注1 。 或， …… \\ 3 nx ＇ \\ 2 nx ＇ \\ 1 nx ＇ \\ 1nx \\ 2nx \\ 3nx \\ …… 。 或， …… \\ 3 nx ＇ 组 \\ 2 nx ＇ 组 \\ 1 nx ＇ 组 \\ 1 nx 组 \\ 2 nx 组 \\ 3 nx 组 \\ …… ， *注2 。 也称，基础本位 nx组 *注3 。 …… 【上述方式方法异曲同工为数理领域： “宇宙生命一重同步约持恒复合更新划分整合相生演进（比例概率化约等量似守恒换新）频率型排列组合秩序（自然常变数集）nx之组” 及其系列 （包含数学除零自然数外任 “1组自然数”、物理“量”、化学“还原”在内等）。简称：“一重比例更新概率化约等量似守恒自然约持恒常变数集nx组”；或同上。 此 “宇宙生命基础位格四.A”是“宇宙生命基础位格三”此“1〔n（nx组系列、nx＇环节系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”自身，在约同一宇宙生命位置“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约持恒（复合的）常变数集组”及其方程式。 “宇宙生命基础位格四.A”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约持恒常变数集nx组”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约溶合常变数（或数集）nx'环节”，在约同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生约等量互换演进彼此。 结合法则三， “宇宙生命基础位格四.A”此“自然数集量nx组”中“nx1自然数量”们各自，1）均在保持自身立场属性同时同步转换具备,{“宇宙生命基础位格三”此或彼“1〔n（nx组自然数量集系列、nx＇自然数量系列）〕，和，“宇宙生命基础位格四.B”此或彼“nx＇1自然数量”}的立场属性；同时同步反之亦然；2）均为“1自然数量（整数）”们各自，或“1（nx1组、nx＇1环节）数量集”、“1（nx组系列、nx＇环节系列）数量集”、“1〔n（nx组系列、nx＇环节系列）〕数量集”们及其方程式们各自。 】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》“本位复合对应灵魂身体约和合为 1道德结构法则约包容三位（格约）一体之子”中“约平衡的道德秩序之体”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）灵魂约理解约和合为1道德律法结构约包容被造物”中（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德秩序”；密宗“本位复合对应男女双身约和合为1佛法结构约包容旋转三身佛”中“男身佛”； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本位复合对应阴阳（约和合为1卦数结构之理约包容）球”中之“阳（卦数）”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应阴阳和合道法自然结构约包容三一之道”中的“阳之道”；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的“（约持恒）共性”、“（约持恒）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的： 1组个性时空容层场粒子们约持恒共同繁荣张力秩序；波粒约持恒二象性； ……。 *注1： 符号 ……之“等”， 代表系列。 “宇宙生命基础位格四.A”的“组”概念为开放式“频率型排列组合秩序（结构）”。若以“宇宙局部个体组成环节”为“组”概念，则此类“组”非“宇宙生命基础位格四.A”概念，而是“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中“频率型排列组合秩序（结构）环节”概念。 *注2： “ 1nx ＇ 组”为“ 1约溶合 nx ＇环节们约持恒 1 nx 组”，“ 2 nx ＇ 组 ”、“ 3 nx ＇ 组 ”系列各自同理。 “ 1nx 组”为“ 1约 持恒 nx 环节们约持恒 1 nx 组”，“ 1 nx 组 ”、“ 3 nx 组 ”系列各自同理。 *注3： 在无序列展开称为“基础本位”基础上，任两或两以上 “ 1约溶合 nx ＇环节们”约持恒任两或两以上 “ 1约溶合 nx ＇环节们”，亦为基础本位。 “ 组”系列各自同理。 “宇宙生命基础位格四.B” “约持恒的 nx 组 频率型排列组合秩序环节们，整体相应同体相对同步（一重）约溶合复合恒新划分整合相生演进频率型排列组合秩序 nx ＇ 环节”及其系列。 简称： nx ＇ 环节及其系列。 或， nx ＇ 及其系列。 也称，基础本位 nx ＇ 。 【 上述方式方法异曲同工为数理领域： “宇宙生命一重同步约溶合复合更新划分整合相生演进（比例概率化约等量似守恒换新）频率型排列组合秩序（自然常变数集）nx ＇ 环节”（包含数学除零自然数外任“1自然数”、物理“量”、化学“溶合”在内等）。简称：“一重比例更新概率化约等量似守恒自然约溶合常变数nx ＇ 环节”；或同上。 即， “宇宙生命基础位格四. B ”是“宇宙生命基础位格三”此“1〔n（nx组系列、nx＇环节系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”自身，在约同一宇宙生命位置另“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约溶合（复合的）常变数nx＇环节”。 同理于上， “宇宙生命基础位格四.A”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然 约持恒 常变数集方程式之 nx组”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此“二分之一比例更新概率化约等量似守恒自然约溶合常变数nx＇环节”，在约同一宇宙生命位置整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生约等量互换演进彼此。 结合法则三， “宇宙生命基础位格四.B”任“nx＇1自然数量环节”，1）在保持自身立场属性同时同步转换具备，{“宇宙生命基础位格三”此或彼任“1〔n（nx组自然数量集系列、nx＇自然数量系列）〕，和，“宇宙生命基础位格四.A”中此或彼任“nx1自然数量”}的立场属性；同时同步反正亦然。2）为此任“1自然（整）数量”，或“1（nx组、nx＇环节）数量集”、“1（nx组系列、nx＇环节系列）数量集”、“1〔n（nx组系列、nx＇环节系列）〕数量集”们及其方程式们各自。 】 上述方式方法异曲同工为宗教领域：《圣经》“本位复合对应灵魂身体约和合为 1道德结构法则约包容三位（格约）一体之子”中“灵魂约理解”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德秩序和（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）灵魂约理解约和合为1道德律法结构约包容被造物”中“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）灵魂约理解”；密宗“本位复合对应男女双身约和合为1佛法结构约包容旋转三身佛”中“女身佛”； 上述方式方法异曲同工为哲学领域：中国《易经》 “本位复合对应阴阳（约和合为1卦数之理结构约包容）球”中之“阴（卦数）”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应阴阳和合道法自然结构约包容三一之道”中的“阴之道”；西方“本体”，尚待复合对应建立健全的“（约溶合）共性”、“（约溶合）个性”； 上述方式方法异曲同工为科学领域尚待建立健全的：约溶合共性时空容层重心引力场；波粒约溶合二象性； …… 原理基石图示注释 〔 结合参见本录像中 人类不同文明文化信仰学科各自蕴涵上述“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念”的“三位一体”原理代表符号及其科学模式化的三对演示图 〕： “宇宙生命基础位格二 .A、四.A”复合对应为开放型结构； “宇宙生命基础位格二 .B、四.B”复合对应为闭合O型结构； “宇宙生命基础位格一、三”复合对应为闭合体系型结构； 二．未从人类独自特有功能作用立场属性出发（而未）方式方法格式化 即，《自然规律原理》 “无人类语言可以形容和阐述的宇宙完满生命态”、中国《易经》“无极”、《圣经》“上帝无形”、《古兰经》“无形安拉”、《佛经》“涅槃”等，均名称异曲同工为彼此相互。 三． “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体” 法则一的一中 “宇宙生命基础位格一”和法则一的二结合法则三： 位一 —方式方法异曲同工的{《自然规律原理》“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”；《易经》“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球” *注1 ；密宗“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛” *注2 及其代表符号“旋转十字架” *注3 ；《道德经》结合《易经》，“道”之“一生二 *注4 ，二生三 *注5 ”或“万物负阴而抱阳” *注6 的“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道” *注7 ；《圣经》“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝” *注8 、及其代表符号“十字架” *注9 ；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉” *注10 }等各自，整体相应同体相对同步复合对应恒新演进展现展开自身： 位二 ——从人类独自特有（生命频率结构）功能作用立场属性出发方式方法异曲同工格式化的，{《自然规律原理》位一“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中法则一的一.“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕之 三重完满复合自旋体系”，也称 “一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”， 也称“宇宙本位复合对应结构体系包容完满三位一体”（详见法则三）；《易经》位一“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”中的“阳太极” *注11 ， 以及“阳太极”自身“本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球” *注12 ；密宗位一“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”中“一划”之“男性佛” *注13 ，“男性佛”自身“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛” *注14 及其代表符号“旋转十字架” *注15 ； 《道德经》结合《易经》，位一“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”中“一生二”的“（阴阳之）二”中的“阳之道” *注16 ，或“万物负阴而抱阳”中“抱阳之道” *注17 ，其“阳道”或“抱阳之道”也称“道生一，一生二 *注18 ，二生三 *注19 ，三生万物，（同时同步反之）万物负阴（仪）而抱阳（仪） *注20 ，（阴仪阳仪）冲气以为和” *注21 的“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道” *注22 ；《圣经》位一“本源本位复合对应道德结构体系法则完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”及其代表符号“十字架”中“一划” *注23 之“道德结构法则完满有形圣体上帝” *注24 ，也称“圣父、圣灵、圣体三位一体” *注25 或“圣父、圣灵（和圣体）、圣子三位一体” *注26 ，也称“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝” *注27 及其代表符号“十字架” *注28 ；信仰《古兰经》的伊斯兰教位一“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”中“（沿用星和男性传统白色长袍昭显）道德结构完满有形阿拉” *注29 ，及其“（沿用星和男性传统白色长袍昭显）道德结构有形阿拉”自身“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉” *注30 }等； 和， 位三 ——未从人类独自特有功能作用立场属性出发而无从方式方法格式同时名称异曲同工的，〔《自然规律原理》位一“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中法则一的二.“无人类语言可以形容和阐述的宇宙完满生命态”；《易经》位一“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”中的“阴无极” *注31 ；密宗位一“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符合“旋转十字架”中“另一划”的“女性佛” *注32 ，也称“寂灭” *注33 、“涅槃” *注34 等； 《道德经》结合《易经》，位一“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”中“一生二”的“（阴阳之）二”中“阴之道” *注35 ，或“万物负阴而抱阳”中“负阴之道” *注36 ；《圣经》位一“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”及其代表符号“十字架”中“另一划” *注37 之“无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝” *注38 ；信仰《古兰经》的伊斯兰教位一“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉和（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”中“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉” *注39 〕等； 同时同步反之亦然。 上述三位，即 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中“三位”，在保持各自立场属性同时同步转换成为彼此相互。即上述三位方式方法异曲同工为彼此相互，为全体人类认知认证之源。 *注1、*注11、*注12、*注31： 《易经》之例结合法则三，其中： 1）*注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满大恒阴阳球”的“大恒阴阳球”内涵非*注12此位二“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”的“太极阴阳球”内涵。 *注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满大恒阴阳球”自身，及其中此位二“宇宙生命基础位格一”*注11“阳”之*注12“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”和此位三*注31“阴无极”各自，均方式方法异曲同工为彼此相互。其中，*注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满阴阳球”中*注11此位二之“阳太极”在保持自身立场属性同时同步转换成为*注12此位二“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”之立场属性，同时同步反之亦然；即方式方法异曲同工为彼此相互。*注31此位三“阴无极”的“阴”和“无极”各自同理。 *注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满大恒阴阳球”中*注12此位二的“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”，在保持自身立场属性同时同步转换成为彼位一“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”的立场属性；则，*注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满阴阳球”中，*注11此位二的“宇宙生命基础位格一”“阳太极”非彼位二的“宇宙生命基础位格二.A”“阳仪”，*注31的此位三“阴无极”非“宇宙生命基础位格二.A”“阴仪”。 “宇宙生命基础位格二 .B”的“阴仪”在科学领域为“零频率型无排列组合秩序自然数量环节”之“零”，众多科学工作者将此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满大恒阴阳球”中此位三*注31“阴无极”和彼位一“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”中彼位三“宇宙生命基础位格二.B”的“零”混为一谈。 2）*注1此位一“本源本位复合对应无极太极为一包容完满大恒阴阳球”的“三位”各自和彼位一*注12“宇宙生命基础位格一”“本位复合对应阴仪阳仪和合结构包容完满太极阴阳球”自身复合对应彼位二之“划分趋势”、彼位三之“整合趋势”的“三位”各自，均方式方法异曲同工为彼此相互。 故，将“同一事物具有不同名称及其不同展现展开方式方法（方式方法异曲同工）”翻译成为彼此相互，对“不同事物具有同一名称”彼此相互进行区别对待，对人类不同文明文化学科信仰走向和解共识意义重大。 *注2、*注3、*注13至注15、*注32至*注34： 密宗之例结合法则三同理于， *注1、*注11、*注12、*注31。 其中， *注3内涵非*注15 内涵。 *注4至*注7、*注16至*注22、*注35、*注36： 《道德经》之例结合法则三同理于， *注1、*注11、*注12、*注31。 其中， *注4之“二”非*注18之“二”；*注5之“三”非*注19之“三”；*注6之“万物负阴而抱阳”非*注20之“万物负阴而抱阳”。*注21为“（结构之）道原理”，详见法则二的一和二。 *注8、*注9、*注23至*注28、*注37、*注38: 《圣经》之例结合法则三同理于， *注1、*注11、*注12、*注31。 其中， *注9内涵非*注28内涵。*注26包涵*注25。 * 注10、*注29、*注30、*注39： 《古兰经》之例结合法则三同理于， *注1、*注11、*注12、*注31。 《古兰经》虽未明确使用“三位一体”称谓，但伊斯兰教沿用男白女黑传统服装等为符号，和基督教“十字架”异曲同工地蕴涵着完满信仰及其完满律法。 世界各地古老文明文化中蕴涵的 “三位一体”原理均复合对应展现展开，故此“三位一体”或非彼“三位一体”，结合法则一和法则二，详见本法则三的注释之例及其全篇有关法则三之例。 法则二．通过 “同步复合对应相生产生频率”，“同步复合对应相生演进产生频率周期”，科学结构原理化展现展开“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念各自自身及其彼此相互同步（一体）复合(恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”，健全科学建模。 通过 “同步复合对应相生产生频率”，“同步复合对应相生演进产生频率周期”，科学原理化展现展开法则一中“宇宙本源本位复合对应完满三位一体”之“位二”，即包括《自然人类简史》在内，“频率型排列组合秩序、零频率型无排列组合秩序环节和频率型排列组合秩序环节、频率型排列组合秩序体系”化的，“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念各自自身及其彼此相互同步复合(恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”。 为突出原理，法则二采用法则一原理基石中的简称予以展现和展开。 从人类独自特有功能作用立场属性出发方式方法异曲同工格式化的： 一．宇宙生命四大基础位格六大基础概念同步（一体）复合（恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ” （有些公式在这里不能正常显示，敬请详见附件） 展现式 1 〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”，方式方法异曲同工的，（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），方式方法异曲同工的，……〕各自, 在自然而然相应仿照趋向 (“宇宙生命基础位格一”“ 一 ”、“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”、“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自宇宙生命立场属性同时， 从其个各自宇宙生命位置角度界面立场属性出发 ,生命复合立体容层型全方位立向内外整体相应同体相对、同步(更新、更新 ↔ 恒新 )深广划分整合相生演进至， {〔“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”，方式方法异曲同工的，（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），方式方法异曲同工的，……〕各自， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、生命(一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完善持恒恒新划分整合相生演进(横向 \\ )、“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”}， 和， {“宇宙生命基础位格二.A”完善持恒( \\ )的〔“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”，异曲同工的，（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），异曲同工的，……〕， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 生命 (一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完美均融恒新划分整合相生演进、“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”}各自同时同步， (一重“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”， 和， 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时、同步(一体)完满复合恒新划分整合相生和合演进(横向 )至， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之 三重完满复合自旋体系”； 方式方法异曲同工的， 完善持恒（ \\ ）之体 一 ┌──────────────┚ N之三重完满复合自旋体系 完美均融零环节 方式方法异曲同工的， （等于零量的） 二分之一 比列恒新等量守恒 自然完善持恒 （ \\ ） 常变数集方程式 一之比列恒新等量守 ┌─────────────────── ─ ─ ─ ┚ N之 比列恒新等量守 恒自然完满常不变数 二分之一 比列恒新等量守恒 恒自然完满常变数集 0自然完美均融常不变数 方式方法异曲同工的， 比例更新概率化 比例更新概率化 约等量似守恒 \\ 约等量似守恒 自然常变数或 自然常变数们或 自然常变数集1 自然常变数集n 一之比列恒新等量守 ┌──────────────────┚ N之 比列恒新 恒自然完满常不变数 二分之一 比列恒新等量守恒 0常不变数 等量守恒自然 完满常变数集 方式方法异曲同工的， 1自然数量 \\ n自然数量 一自然数量 ┌──────────────┚ N自然数集量 0 自然数量 方式方法异曲同工的《自然规律原理》代表式 , 1 \\ n 一 ┌─────────┚ N 0 同时同步反之： 1 \\ n 一 ┌─────────┚ N 0 方式方法异曲同工的， 1自然数量 \\ n自然数量 一自然数量 ┌──────────────┚ N自然数集量 0 自然数量 方式方法异曲同工的， 比例更新概率化 比例更新概率化 约等量似守恒 \\ 约等量似守恒 自然常变数或 自然常变数们或 自然常变数集1 自然常变数集n 一之比列恒新等量守 ┌──────────────────┚ N之 比列恒新 恒自然完满常不变数 二分之一比列恒新等量守恒 0常不变数 等量守恒自然 完满常变数集 方式方法异曲同工的， （等于零量的） 二分之一比列恒新等量守恒 自然完善持恒 （ \\ ） 常变数集方程式 一之比列恒新等量守 ┌─────────────────── ─ ─ ─ ┚ N之 比列恒新等量守 恒自然完满常不变数 二分之一比列恒新等量守恒 恒自然完满常变数集 0自然完美均融常不变数 方式方法异曲同工的， 完善持恒（ \\ ）之体 一 ┌──────────────┚ N之三重完满复合自旋体系 完美均融零环节 方式方法异曲同工的： “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之 三重完满复合自旋体系”， 在自然而然相应仿照趋向〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”,方式方法异曲同工的，（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），方式方法异曲同工的,……〕各自宇宙生命位置角度界面立场属性同时， 从其自身宇宙生命完满立场属性出发 ,生命(自身)整体相应同体相对同步复合恒新聚向划分整合相生演进(纵向 )至， (一重“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”， 和， 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时、同步复合(恒新 ↔ 更新 )聚向划分整合相生演进至， {〔“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”,方式方法异曲同工的，（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），方式方法异曲同工的,……〕各自。 生命复合立体容层型全方位立向内外 , 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕 ”同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互}； 展现式 2 “宇宙生命基础位格三”中之任“ 1 ”， 在自然而然相应仿照趋向 (“宇宙生命基础位格一”“ 一 ”、“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”、“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自宇宙生命立场属性同时， 从其自身宇宙生命位置角度界面立场属性出发 ,生命整体相应同体相对同步复合更新深广划分整合相生演进(纵向 ┌┘ )至， (一重“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx1组 ”系列， 和， 一重 “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx ＇ 1 ”系列)各自， 生命整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进彼此 (纵向 ┌┘ )同时、同步复合(更新、更新 ↔ 恒新 )深广划分整合相生和合演进至， 〔 “宇宙生命基础位格三”此“ 1 ”， 和， （“宇宙生命基础位格四.A”此全体“ nx1组 ”中此全体“ nx1 ”，以及“宇宙生命基础位格四.B”此全体“ nx ＇ 1 ”，共同约持恒的）此“ n ”， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴、划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、生命(一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完善持恒恒新划分整合相生演进(横向 \\ )、“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”〕， 和， {〔“宇宙生命基础位格二.A”完善持恒( \\ )的“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”此“ 1 ”,和,此“ n ”〕， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 生命 (一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完美均融恒新划分整合相生演进“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”}各自同时， (一重“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”， 和， 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时、同步(一体)完满复合恒新划分整合相生和合演进(横向 ) 至 ， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 之三重完满复合自旋体系”； 方式方法异曲同工的， nx1 组 … nx2 组 … nx3 组 … 1 \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ … nx ＇ 1 … nx ＇ 2 … nx ＇ 3 … 一 ┌────────────────────────────────┘ N 0 方式方法异曲同工的， 1 \\ n 一 ┌───────┚ N 0 同时同步反之： 1 \\ n 一 ┌───────┚ N 0 方式方法异曲同工为， nx1 组 … nx2 组 … nx3 组 … 1 \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ ┌─────┘ \\ … nx ＇ 1 … nx ＇ 2 … nx ＇ 3 … 一 ┌────────────────────────────────┘ N 0 方式方法异曲同工的： “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕之 三重完满复合自旋体系”， 在自然而然相应仿照趋向〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”, 方式方法异曲同工的,（“宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”）生命同工异曲别名别式共同的,……〕各自宇宙生命位置角度界面立场属性同时， 从其自身宇宙生命完满立场属性出发 ,生命(自身)整体相应同体相对同步复合恒新聚向划分整合相生演进(纵向 )至， (一重“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”， 和， 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时,同步复合(恒新 ↔ 更新 )聚向划分整合相生演进至， {〔(一重“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx1组 ”系列， 和， 一重 “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx ＇ 1 ”系列)各自 (或,“宇宙生命基础位格四.A、四.B”此“ n ”各自)〕， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格三”此任“ 1〔n（nx1组、nx ＇ 1 ）〕 ”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步复合更新划分整合相生演进彼此(纵向 ┌┘ 、横向﹨ )同时、同步(一体)复合更新聚向划分整合相生和合演进(横向 ┌┘ )至， “宇宙生命基础位格三”此任“ 1〔n（nx组系列、nx ＇ 1系列 ）〕之 三重约复合自旋环节” *注1 (或,“宇宙生命基础位格三”此“ 1 ” *注2 )}； 同时同步反之亦然。 *注1: 本式为物理 “粒子局部个体自旋”至“粒子完满自旋”，同时同步反之亦然。它阐明： 包括人类整体、人类团体、个人各自在内， “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“粒子”均从各自“1〔n（nx组系列、nx ＇ 系列）〕三重约复合粒子自旋环节 ”立场属性出发，方式方法异曲同工展现展开至其各自共同具有的完满自我“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 三重完满复合粒子自旋体系”立场属性；同时同步反之亦然。 有人会问你也自旋我也自旋，这个世界不乱套了？非也，结合法则三， “宇宙生命基础位格三”之人人在保持自身此“1〔n（nx组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋环节 ”立场属性同时同步，转换成为“宇宙生命基础位格四.A”彼“约持恒（持以之平衡）个性共同繁荣张力秩序nx组”中彼“nx张力粒子组成环节”们各自；则，（“宇宙生命基础位格四.A”彼“约持恒（持以之平衡）个性共同繁荣张力秩序nx组”系列，和，“宇宙生命基础位格四.B”彼“约溶合共性记忆灵魂重心粒子引力场nx ＇ ”系列），整体相应同体相对同步递次连贯复合更新划分整合相生和合演进 “宇宙生命基础位格三”彼“1〔n（nx组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋环节 ”，至其自身两半个完善完美组成身子——〔“宇宙生命基础位格二.A”“完善持恒（持以之平衡）个性共同繁荣张力秩序1 \\ n”，和，“宇宙生命基础位格二.B”“完美均融共性记忆灵魂重心引力零基元场” 〕，至其自身完满组成身子“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕三重完满复合粒子自旋体系”；同时同步反正亦然。 故人类整体、人类全体团体个人，即可其各自立场属性出发方式方法异曲同工寻求各自共同具有的根本完满存在道理，也可从其各自共同具有的立场属性出发寻求共同根本完满的存在道理。 *注2： “宇宙生命基础位格三”此“ 1 ”为“(约溶合) 1 ”；结合法则三，同时同步反之亦然，“宇宙生命基础位格三”此“(约溶合) 1 ”在保持自身立场属性同时同步转换成为“宇宙生命基础位格三”彼“(约持恒) 1 ”。在法则三复合对应基础中，“宇宙生命基础位格三”此“(约溶合) 1 ”呈现物理“重心引力秩序和重心引力场”特性，“宇宙生命基础位格三”彼“(约持恒) 1 ”呈现物理“张力秩序和张力场”特性。 展现式 3 “宇宙生命基础位格四.A”中任“ nx1组 ”， 在自然而然相应仿照趋向 (“宇宙生命基础位格一”“ 一 ”、“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”、“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”)各自宇宙生命立场属性同时， 生命整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进转换自身宇宙生命立场属性为， “宇宙生命基础位格四.A”〔（ 此 “nx ＇ 1组” *注1 ,和,此“nx1组 ” *注2 ）各自,生命整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进彼此(横向﹨)同时、同步(一体)约持恒复合更新划分整合相生和合演进(横向﹨),此“ nx ＇ 1组﹨nx1组 ”〕同时， “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx ＇ 1组﹨nx1组 ”,从其自身宇宙生命位置角度界面立场属性出发、生命整体相应同体相对同步复合(更新、更新 ↔ 恒新 )深广划分整合相生演进至， {〔“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(此“ 全体1nx ＇ 组 ” *注3 ,和,此“ 全体1nx组 ” *注4 )，方式方法异曲同工的,“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(此“ 全体1nx ＇ ” *注5 ,和,此“ 全体1nx ” *注6 )〕， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时，生命(一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完善持恒恒新划分整合相生演进(横向 \\ )，〔“宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ 组 \\ 全体 1nx组 ”, 方式方法异曲同工的,“宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ \\ 全体 1nx ”〕，方式方法异曲同工的，……}， 和， {“宇宙生命基础位格二.A” 完善持恒 ( \\ )的〔“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(“ 全体1nx ＇ 组 ”各自，和，“ 全体1nx组 ”各自〕，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(“ 全体1nx ＇ ”各自，和，“ 全体1nx ”各自)，方式方法异曲同工的，……〕， 相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， 生命 (一重)复合立体容层型全方位立向内外同步(一体)完美均融恒新划分整合相生演进、“宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”}各自同时同步， 〔一重 (“宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ 组 \\ 全体 1nx组 ”，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ \\ 全体 1nx ”，方式方法异曲同工的，……)， 和， 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”〕各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时、同步(一体) 完满 复合恒新划分整合相生和合演进(横向 )至， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系 ”； 方式方法异曲同工的， … \\3 nx ＇ \\ 2 nx ＇ \\ 1 nx ＇ \\ 1nx \\ 2nx \\ 3nx \\… 一 ┌──────────────────────────────┚ N 0 方式方法异曲同工的， 全体 1 nx ＇组 \\ 全体1 nx组 一 ┌───────────────────┚ N 0 方式方法异曲同工的， 全体 1 nx ＇ \\ 全体1 nx 一 ┌───────────────┚ N 0 同时同步反之： 全体 1 nx ＇ \\ 全体1 nx 一 ┌───────────────┚ N 0 方式方法异曲同工的， 全体 1 nx ＇组 \\ 全体1 nx组 一 ┌───────────────────┚ N 0 方式方法异曲同工的， … \\3 nx ＇ \\ 2 nx ＇ \\ 1 nx ＇ \\ 1nx \\ 2nx \\ 3nx \\… 一 ┌──────────────────────────────┚ N 0 方式方法异曲同工的： “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系 ”， 在自然而然相应仿照趋向〔（ “宇宙生命基础位格三”全体“ 1 ”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“ nx1组 ”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“ nx ＇ 1 ”），方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“ 1 ”，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”（全体“ 1nx ＇组 ”，和，“全体“ 1nx组 ”）, 方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“ 1nx ＇ ”，和，“全体“ 1nx ”)，方式方法异曲同工的，……〕各自宇宙生命位置角度界面立场属性同时， 从其自身宇宙生命完满立场属性出发 ,生命(自身)整体相应同体相对同步复合恒新聚向划分整合相生演进(纵向 )至， 〔（一重 “宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ 组 \\ 全体 1nx组 ”，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格二.A”“ 全体1nx ＇ \\ 全体 1nx ”，方式方法异曲同工的，……）， 和 , 一重 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”〕各自， 生命整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此 (纵向 )同时、同步复合(恒新 ↔ 更新 )聚向划分整合相生演进至， (“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx ＇ 1组 ”系列， 和， “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx1组 ”系列)各自， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx ＇ 1组﹨nx1组 ”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“ 0 ”中同步复合更新而出、于“宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步复合更新划分整合相生演进彼此(横向﹨)同时、同步(一体)复合更新聚向划分整合相生和合演进(横向﹨)， （ “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx ＇ 1组﹨nx1组 ”，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx1组 ”，方式方法异曲同工的，“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx ＇ 1组” ）； 同时同步反之亦然。 *注1： “ 1约溶合nx ＇ 环节们约持恒nx ＇ 1 组”。 *注2： “ 1约持恒nx环节们约持恒nx1组”。 *注3: 全体 “1约溶合nx ＇ 环节们约持恒1nx组”。 *注4: 全体 “1约持恒nx环节们约持恒1nx组”。 *注5: 全体 “1约溶合nx ＇ 环节”。 *注6: 全体 “1约持恒nx环节”。 展现式 4 “宇宙生命基础位格二.A”“从‘宇宙生命基础位格二.B’‘阴仪’中生命整体相应同体相对同步复合更新而出的‘宇宙生命基础位格三、四.A、四.B’全体 1 之‘ 约阴、约阳、约阴约阳约和合 ’，于‘宇宙生命基础位格二.A’‘ 阳仪 ’范畴同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、同步一重完善持恒 (横向 \\ ) 复合恒新划分整合相生演进 ‘ 阳仪 ’” *注1 ； 和， “宇宙生命基础位格二.B”“‘宇宙生命基础位格二.A’‘完善持恒全体 1 之（ 约阴、约阳、约阴约阳约和合 ）’之‘ 阳仪 ’，生命整体相应同体相对同步一重完美均融复合恒新划分整合相生演进‘ 阴仪 ’” *注2 ； 生命复合立体容层型全方位整体相应 *注3 同体相对 *注4 、同步递次连贯复合恒新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯复合恒新划分整合相生和合演进 *注5 ， “宇宙生命基础位格一” 一 “ 太极 〔 N之（阴仪、阳）仪 〕 和合完满自旋球体系） ” *注6 ； 同时同步反之亦然 *注7 。 上述方式方法异曲同工为， 全体（约阴、约阳、约阴约阳约和合） 完善持恒（ \\ ） 阳仪 一 太极 ┌───────────────────┘ N 之阴阳和合完满自旋球体系 完美均融 阴仪 方式方法异曲同工为， “太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，如此类推阴阳卦无限对应具细划分；(同时同步反之)阴（仪）阳（仪）相生和合相抱为太极” *注8 ； 同时同步反之亦然。 方式方法异曲同工为， 太极六十四卦序图； 方式方法异曲同工为， …… 同时同步反之亦然。 *注1： 阳。 *注2； 阴。 *注3、*注4： 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“ 一 ”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式，“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（1 \\ n、0）〕 之三重完满复合自旋体系”同体相对。以下全篇同理。 *注5： 和合相抱。 *注6： 阴阳相生和合相抱为太极。 *注7： 太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，如此类推阴阳卦无限对应具细划分。 *注8： 本展现式展现顺序为“阴（仪）阳（仪）相生和合相抱为太极；（同时同步反之）太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，如此类推阴阳卦无限对应具细划分”。 展现式 5 “宇宙生命基础位格二.A”“从‘宇宙生命基础位格二.B’‘ 阴 ’中生命整体相应同体相对同步复合更新而出的 *注1 ‘宇宙生命基础位格三、四.A、四.B’全体 1 之‘ 三（亦或三生的宇宙局部万物） ’，于‘宇宙生命基础位格二.A’‘ 阳 ’范畴 *注2 同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、同步一重完善持恒 (横向 \\ ) 复合恒新划分整合相生演进 ‘ 阳 ’”； 和， “宇宙生命基础位格二.B”“‘宇宙生命基础位格二.A’全体 1 之‘ 三（亦或三生的宇宙局部万物） ’，生命整体相应同体相对同步一重完美均融复合恒新划分整合相生演进‘ 阴 ’”； 生命复合立体容层型全方位整体相应同体相对、同步递次连贯复合恒新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯复合恒新划分整合相生和合演进 *注3 ， “宇宙生命基础位格一”“ 一 〔 N之（ 阴阳）冲气为和完满自旋道法 〕 ” *注4 ； 同时同步反之亦然 *注5 。 上述方式方法异曲同工为， 全体 1之三（亦或三生的全体宇宙局部万物） 完善持恒（ \\ ）二中之阳（仪） 一 ┌─────────────────────┘ N 之阴阳冲气为和的完满自旋道法 二中完美均融之阴（仪） 上述方式方法异曲同工为， 《道德经》原理 “一生二，二生三，三生万物；（同时同步反之）万物负阴而抱阳，冲气以为和” *注6 。 同时同步反之亦然。 * 注 1： 负阴。 *注2 ； 抱阳。 *注3： 冲气以为和。 *注4： 万物负阴而抱阳，冲气以为和。 *注5： 一生二，二生三，三生万物。 *注6： 结合中国《易经》原理，本展现式顺序为“万物负阴而抱阳， (阴仪阳仪）冲气以为和；（同时同步反之）一生二，二生三，三生万物”。 展现式 6 “宇宙生命基础位格二.A”“从‘宇宙生命基础位格二.B’‘ 圣灵 ’中生命整体相应同体相对同步复合更新而出的‘宇宙生命基础位格三、四.A、四.B’全体‘ 1之子 ’，于‘宇宙生命基础位格二.A’‘ 圣体 （可无限分割的圣饼）’范畴同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、同步一重完善持恒 (横向 \\ ) 复合恒新划分整合相生演进 ‘ 圣体 ’”； 和， “宇宙生命基础位格二.B”“‘宇宙生命基础位格二.A’‘完善持恒的全体 1之子 ’，生命整体相应同体相对同步一重完美均融复合恒新划分整合相生演进‘ 圣灵 ’”； 生命复合立体容层型全方位整体相应同体相对、同步递次连贯复合恒新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯复合恒新划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格一”唯一“ 上帝〔N之（ 圣体、圣灵 ）〕 三位一体完满自旋道德体系 ”； 同时同步反之亦然。 上述方式方法异曲同工为， 全体 1之子完善持恒（ \\ ） 圣体 唯一上帝 ┌────────────────┘ N 之三位一体完满自旋道德体系 完美理解的圣灵 同时同步反之亦然。 上述方式方法异曲同工为， “圣父、圣灵、圣体三位一体 *注1 之上帝”； 上述方式方法异曲同工为， “圣父、圣灵（和圣体）、圣子 *注2 三位（格）一体之上帝”； 上述方式方法异曲同工为 基督教本位完满十字架； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： *注1蕴涵*注2。 圣子基督在代表宇宙局部组成存在环节同时。亦代表融会贯通万事万物存在方式和存在关系掌握正确信仰之人，从而圣子基督能够站在自身“三位完满一体 ”立场属性引导人类悟性发展。 展现式 7 “宇宙生命基础位格二.A”“从‘宇宙生命基础位格二.B’‘ 完美（均融）理解玄灵 ’中生命整体相应同体相对同步复合更新而出的‘宇宙生命基础位格三、四.A、四.B’（包括人类自身或全体人类社团或人类人人在内的）全体 1 之‘ 受造物 ’，于‘宇宙生命基础位格二.A’‘ 完善（持恒）道德秩序 ’范畴同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、同步一重完善持恒 (横向 \\ ) 复合恒新划分整合相生演进 ‘ 完善（持恒）道德秩序 ’” *注1 ； 和， “宇宙生命基础位格二.B”“‘宇宙生命基础位格二.A’‘完善（持恒）的全体 1 之 受造物 ’，生命整体相应同体相对同步一重完美均融复合恒新划分整合相生演进‘ 完美（均融）理解玄灵 ’” *注2 ； 生命复合立体容层型全方位整体相应同体相对、同步递次连贯复合恒新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯复合恒新划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格一”唯一“ 阿拉{N之〔完善（持恒）的全体1之受造物 、 完美（均融）理解玄灵〕} 完满自旋道德律法体系 ” *注3 ； 同时同步反之亦然。 上述方式方法异曲同工为， （星和男性白色传统长袍彰显） 全体1之受造物完善持恒（ \\ ）道德秩序 唯一阿拉 ┌─────────────────────┘ N 之完满自旋道德律法体系 （月和 女性黒色传统罩袍蕴涵） 完美理解的玄灵 同时同步反之亦然。 *注1、*注2、*注3： 同理于《圣经》“十字架”，信仰《古兰经》的伊斯兰教运用“ 男性白色传统长袍”彰显和寓意 *注1“宇宙生命基础位格二.A” 全体“ 1之受造物完善持恒（ \\ ）道德秩序”， 运用“ 女性黒色传统罩袍 ” 蕴涵和寓意 *注2“宇宙生命基础位格二.B” “ 完美理解的玄灵 ” , 运用二者合体 寓意 *注3“宇宙生命基础位格一”“阿拉包容完满的道德体系”。因此《古兰经》具有溶教义于日常生活之特色，故其教义的影响力在世俗生活中影响具细深厚，若其僵化亦根深蒂固。 同理于《圣经》“人类只有通过十字架才能走向上帝”，《古兰经》 “ 人在达到完善 *注1 和完美 *注2 时就可以认识真主 *注3”。 展现式 8 “宇宙生命基础位格二.A”“从‘宇宙生命基础位格二.B’‘男女双身和合圆满三身佛中女身佛’中，生命整体相应同体相对同步复合更新而出的，‘宇宙生命基础位格三、四.A、四.B’全体 1 之‘男女双身约和合自旋三身佛’，于‘宇宙生命基础位格二.A’‘男女双身和合圆满三身佛中男身佛’范畴，同步复合更新划分整合相生演进各自自身及其彼此相互同时、同步一重完善持恒 (横向 \\ ) 复合恒新划分整合相生演进 ‘男女双身和合圆满三身佛中男身佛’”； 和， “宇宙生命基础位格二.B”“‘宇宙生命基础位格二.A’‘完善持恒的全体 1 之男女双身约和合自旋三身佛‘，生命整体相应同体相对同步一重完美均融复合恒新划分整合相生演进‘男女双身和合圆满三身佛中智慧理解的女身佛’”； 生命复合立体容层型全方位整体相应同体相对、同步递次连贯复合恒新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯复合恒新划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格一”密宗“（ 归）一〔 N之（男女双身） 和合圆满自旋三身佛）”； 同时同步反之亦然。 上述方式方法异曲同工为， 全体1之男女双身约和合自旋三身佛 完善持恒 （ \\ ） 男女双身和合圆满自旋三身佛中男性佛 归一 ┌───────────────────────┘ N 之完满自旋的道德体系 男女双身和合圆满自旋三身佛中智慧理解的女性佛 同时同步反之亦然。 上述方式方法异曲同工为， 佛教密宗本位圆满旋转十字架 同时同步反之亦然。 展现式9、…… 则上述代表不同文明文化学科完满展现式们各自，均方式方法异曲同工为彼此相互为包容 “宇宙生命基础位格二.A、二.B、三、四.A、四.B”在内的，“宇宙生命基础位格一” “一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之三重完满复合自旋体系” * 注 1 及其 生命同步完满复合恒新划分整合相生演进双趋势 注 2 。 * 注 1、 * 注2： “宇宙生命基础位格一” “一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之三重完满复合自旋体系”， 也称“宇宙本位复合对应 { 一 〔N（1 \\ n、0）〕和合包容完满结构体系}三位一体”自身复合对应展现展开的存在方式和存在关系。结合参见下述法则三的二 “宇宙生命基础位格一”例1 。 符号定义： 一 代表“ 宇宙生命基础位格一 ”“宇宙本位完满结构体系”。 N 代表“ 宇宙生命基础位格一 ”代表“一”的“ 三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”内涵。 1 代表“ 宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B ”全体“ 1”中任自之“1”。 n 代表“ 宇宙生命基础位格二 .A ”“ 1 \\ n ”中除此“ 1 ”之外的全体“1”；为“ 宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B ”中任自之“ 1”至“ 宇宙生命基础位格二 .A ”“ 1 \\ n ”的“宇宙局部个体生命比例更新概率化约等量似守恒常变（数、数集）” nx组 “ nx组 ”和“ nx＇ ”复合对应代表“ 宇宙生命基础位格四 .A ”“约持恒 组 ”。 nx 代表“ 宇宙生命基础位格四 .A ”“约持恒 nx组 ”中“约持恒环节”。 nx ＇ “ nx＇ ”和“ nx组 ”复合对应代表“ 宇宙生命基础位格四 .B ”“约溶合环节”。 “nx ＇ ”和“ nx ”复合对应代表“ 宇宙生命基础位格四 .A ”“约持恒 nx＇组 ”中“约溶合环节”。 \\ 代表 “同步一体完善持恒复合 恒新划分整合相生演进 ”。 ┌┘ 纵向代表“同步复合恒新划分整合相生演进彼此”；横向代表“同步复合恒新划分整合相生演进彼此同时同步复合恒新划分整合相生和合演进‘ 一’” ，“ N ”是“ 一 ”的“完满内涵”，“ N ”即是“ 一 ”。 … 代表“等至‘宇宙生命基础位格一’”。 …… 代表“等”。 \\ 代表“同步 复合 约持恒 更新划分整合相生和合演进” 。 ┌┘ 纵向代表“同步复合更新划分整合相生演进彼此”；横向代表“同步复合更新划分整合相生演进彼此同时同步复合更新划分整合相生和合演进‘ 1 ’”。 代表 “ 宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B ”各自的复合对应趋向。 ↔ 代表 “ 宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B ”各自之“恒新”和“ 宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B ”各自之“更新“，同步复合相生演进彼此。 二．宇宙局部个体生命同步复合更新划分整合相生演进（生成毁转）存在方式和存在关系 在 “宇宙生命基础位格一” “ 一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之 三重完满复合自旋体系”自身生命同步完满恒新划分完满恒新整合双演进趋势中： 原理二 .1 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 任自之 “1” *注1 ， 均为除己之外的全体 “1”之“n”各自 *注2 ， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应 *注3 于 “宇宙生命基础位格一”“一”之生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”同体相对 *注4 ， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“0环节”中同步复合更新而出 *注5 ， 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴 *注6 同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进 *注7 ， 包括“新生”在内的此任 “1” *注8 ； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中此任“1”，方式方法异曲同工为，{科学“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”，简称“1自然数量”，物理“1粒子自旋”，物理“1之波粒二象性”；中国《易经》中的“1卦数之理”；中国《道德经》中“三生万物”之“三”和“万物”各自；佛教密宗《男女双身（约和合）佛》；西方《圣经》“三位（格）一体”中位格三之“圣子（代表全体子）”；中东《古兰经》的“被造物”等}。以下同理，不再重复注释。 *注3、*注4： 整体相应同体相对于 “宇宙生命基础位格一”“一”或“一〔N（ 1 \\ n 、0）〕”之自身生命同步完满复合恒新（划分趋势、整合趋势）及其中相生、两半个组成身子、和合等演进存在方式。 以下同理。 *注5： 中国《道德经》原理“万物负阴而抱阳”的 “负阴” ；以下同理。 *注6： 中国《道德经》原理“万物负阴而抱阳”的 “抱阳” ；以下同理。 *注7： 《道德经》原理 “冲气以为和” ；《易经》原理“阴阳相生和合相抱为太极”；以下同理。 *注8： “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中，除自身基础本位“1”之外的全体“n”之“1”，均为此基础本位“1”从自身位置角度界面展现展开的自我深广组成存在方式和组成存在方式，至此基础本位“1”自身两半个完善持恒完美均融组成身子“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”、“宇宙生命基础位格二.B”“0”，至此基础本位“1”自身完满组成身子“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”；同时同步反之亦然。 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”之生命同步完满复合恒新划分整合相生演进步伐同步演进的 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1”，均以其各自自身或彼此相互的“频率型排列组合秩序环节”为“相对静止坐标和相对静止坐标系”衡量各自自身及其彼此相互；爱因斯坦“相对论”同理。结合原理开篇“实球之例”，越为深广趋向“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”的“（整合共性粒子）1”越具有包容性；反之则为趋向极端具细划分的被包容“个性粒子”。 结合法则三和科学物理，则 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中, 任“ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 系列 ）〕 ”复合对应展现展开其自身；“ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 系列 ）〕 之三重引力时空容层整合趋势自旋场”，和，“ 1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 系列 ）〕 之三重张力时空容层划分自旋场”。此“三位（约）一体”中的“三位”异曲同工为彼此相互。 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中, 任“1”复合对应除自身之外生成自身的“n”中“1”们或“n”之全体“1”，均趋向并呈现：1）“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 之三重完满复合共性粒子自旋时空容层场”的“整合”立场属性；和，2）“宇宙生命基础位格二.B”“完美均融共性灵魂重心引力0基元场”的“约溶合（引力场）”立场属性；同时同步反之，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中“n”中“1”们或“n”之全体“1” 复合对应此任“1”，趋向并呈现：1）“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 之三重完满复合共性粒子自旋时空容层场”的“划分”立场属性；和，2）“宇宙生命基础位格二.A”“全体个性粒子时空容层场共同繁荣个性张力秩序1 \\ n”的“约持恒张力”立场属性。此为传统物理迄今为止引力张力复合对应展现展开的重要方式方法。物理尚未认识了解下述法则二的二.3，“宇宙生命基础位格四.A、四.B”引力张力复合对应的重要方式方法。 原理二 .2 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 任自之 “1”， 均和除己之外的全体 “1”之“n”各自， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“0”中同步复合更新而出， 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进， (A.除此任“1”之外的全体“1”； 同时同步反之亦然； B.包括此任“1”在内的全体“1”彼此相互各自 *注 ； 即 ,彼此相互同时同步反之亦然)。 *注： 在 “同步复合更新相生演进”基础上，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中，人类整体全体人类团体个人伤害包括大自然在内的除己之外任自之“1”同时同步，就在复合对应趋向性地阻碍自身生命生活生存健康循环发展，从而害己害人害大自然；反之则利己利人利大自然。 原理二 .3 “宇宙生命基础位格四.A”此“nX1组” *注1 系列， 和， “宇宙生命基础位格四.B”此“nx ＇ 1” *注2 系列， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格三”此任“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“0”中同步复合更新而出， 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格三”此任“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕” *注3 ； 同时同步反之亦然。 *注1、 *注 2、 *注 3： “宇宙生命基础位格三” 此 “1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋环节” 和自身两半个组成身子 “宇宙生命基础位格四.A”“nX1组系列”和自“宇宙生命基础位格四.A”“nX1组系列”在约同一宇宙生命位置系列约复合为一体。换言之，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”此“基础本位三位一体”系列，为约同一宇宙生命位置三种不同宇宙生命同步复合（有生有灭）更新划分整合相生演进系列存在方式和存在关系。结合法则三和物理学，则 ： 1． 在 “宇宙生命基础位格二.A、二.B”彼此复合对应基础中，〔 *注1趋向并呈现“宇宙生命基础位格二.A”“完善持恒全体个性粒子时空容层场共同繁荣（正）张力（开放数 量 集）秩序 1 \\ n”存在方式和存在特征的，“宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒（持以平衡）个性粒子时空容层场环节们共同繁荣（正）张力（开放数 量 集）秩序 nX1组” 及其中此“nX1 （正） 张力粒子（数量）时空容层场”们各自〕 ，复合对应， 〔*注2趋向并呈现“宇宙生命基础位格二.B”“完美均融共性记忆灵魂重心（负）引力时空容层场0基元（闭合数量环节）”存在方式和存在特征的“宇宙生命基础位格四.B”此“约溶合共性记忆灵魂重心（负）引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1（闭合数量环节）” 〕，而成立。 “宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣（正）张力（数量集）秩序nX1组”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此“共性记忆灵魂重心（负）引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1（数量）环节”，整体相应同体相对，同步递次连贯（互感互应）约复合更新划分整合（约等量对称互换）相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）约复合更新划分整合（约等量对称互换）相生和合演进，“宇宙生命基础位格三”此“1数量〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋粒子时空容层场（数量集）环节”；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格三”此“1自然数量〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋数量集环节” ，同步于人类认知认证 “宇宙生命基础位格四.A”“nX1（开放秩序数 量 集）组系列 ”、“ 宇宙生命基础位格四.B”此“nX ＇ 1（闭合数环节）”各自 的深广发展而发展 ；同时同步反之亦然。 在上述基础中： “宇宙生命基础位格四.B”此“结构混沌乃至未曾展现展开的”此“约溶合共性记忆灵魂重心（负）引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1（数量环节）”，约普遍共存于“宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣（正）张力（数量集）秩序nX1组”中此“nX1个性张力粒子时空容层场（数量环节）”们各自“相对清晰展现展开结构”之中，为“宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣（正）张力（数量集）秩序nX1组”中此“nX1个性（正）张力粒子时空容层场（数量环节）”们各自共同具有的“共性粒子生存时空容层场”。“宇宙生命基础位格四.B”此趋向整合范畴量大生命存在方式相对稳定长久的“nX ＇ 1共性粒子 ”，复合对应，“宇宙生命基础位格四.A”此趋向具细划分的“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣（正）张力（数量集）秩序nX1组” 中范畴量微小生命方式短暂的 此“nX1个性张力粒子时空容层场（数量环节）”们各自， 而成立。 在法则一的一 “宇宙生命基础位格四.A”基础本位复合对应“宇宙生命基础位格四.B”基础本位的基础上，“宇宙生命基础位格四.B”此“结构混沌乃至未曾展现展开”的“约溶合共性记忆灵魂重心（负）引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1数”之“量”，在“宇宙生命基础位格一”“一比例恒新等量守恒自然完满常不变数及其自然完满常变数集”、“宇宙生命基础位格二.A”“二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集 1 \\ n ”、“宇宙生命基础位格二.B”“二分之一比例恒新等量守恒自然完美均融常不变数0”的换算标准基础中，通过与之“同步复合对应更新相生演进彼此”的“宇宙生命基础位格四.A”此“结构相对清晰展现展开”的“nX1组”之“比例概率化约等量似守恒”而约互换约互等求得。 2．“宇宙生命基础位格二.B” “完美均融共性记忆灵魂重心引力时空容层0基元场环节 ”身为 “宇宙生命基础位格二.A”完善持恒的“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体 “1粒子时空容层场环节”各自“无结构无障碍的生存 时空容层”，其到达 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体 “1粒子时空容层场环节” 各自距离亦为 “零距离”；故，越为深广趋向“宇宙生命基础位格二.B” “完美均融共性记忆灵魂重心引力时空容层0基元场环节” 的 “宇宙生命基础位格四.B” 此“约溶合共性记忆灵魂重心引力粒子时空容层nX ＇ 1场环节” ，其到达与之 “整体相应同体相对同步复合更新相生（约互换）演进彼此”的“宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣张力秩序nX1组” 中此“nX1张力粒子时空容层场环节”们各自 的 “距离”就越短越直接；这即是科学朦胧参悟的“时间通道”。因此。人类如能开发“宇宙生命基础位格四.B” 此“约溶合共性记忆灵魂重心引力粒子时空容层nX ＇ 1场环节”系列 为探索宇宙大尺度结构的驱动力，人类生存时空就能同步深广拓展；反之，人类以 “宇宙生命基础位格四.B” 此“约溶合共性记忆灵魂重心引力粒子生存时空容层nX ＇ 1场环节”系列各自 为人类社团个人乃至智能生命相互对立对抗的 “能量武器”系列以及人类盲目开放的“能源”系列，其毁灭力亦将一体约均匀摧毁其生存时空范畴中“宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣张力秩序nX1组” 中 包括人、人类团体、人类整体、地球、星际、智能生命等同步递次连贯秩序于内的 此“nX1张力粒子时空容层场”们各自 。 结合《自然规律原理》开篇“实球之例”， “宇宙生命基础位格三”此“大型对撞子机”自身“宇宙生命基础位格四.A”此“nX1组”中“ nX1张力粒子时空容层场环节” 们彼此相互激烈对撞分裂产生的“微粒子”们，犹如整体实球划分趋向至各个极端点，结合下述法则二的二 .4，“频率结构越为紧密”的“个性粒子”越为极端对立对抗而不稳定；与极端的“个性粒子”们复合对应相对稳定的，是存在于各个极端粒子中趋向于整体实球的“宇宙生命基础位格四.B” 此“约溶合共性记忆灵魂重心引力粒子时空容层nX ＇ 1场环节”的“ 共性粒子”，越为深广趋向整体实球的“共性粒子”越为稳定持久。如若 “宇宙生命基础位格三”“大型对撞子机”引发其自身“宇宙生命基础位格四.A”此“nX1（开放）组”中粒子们于地域、地球乃至宇宙大规模分崩离析成为极端微粒子，与之同步复合对应更新相生演进彼此的“宇宙生命基础位格四.B”“nX ＇ 1共性粒子”也会发生同步发生演变，其一体约均匀范畴量越大的演变往往令人类血肉之躯乃至更为深广的宇宙智能生命承受不起。 “宇宙大爆炸论”者的偏误则在于：1）“宇宙生命基础位格二.B” “完美均融共性记忆灵魂重心（负）引力时空容层场0频率型无排列组合秩序基元（数量）环节” 本身虽“无结构”，但其“范畴量”却大于 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体 “1粒子时空容层场(数量集)环节” 各自的“范畴量”； 2）“宇宙生命基础位格二.B” “完美均融共性记忆灵魂重心（负）引力时空容层场0频率型无排列组合秩序基元数量环节” 本身虽“无结构”，但其复合对应却为 “宇宙生命基础位格一”自身“二分之一恒新等量（划分趋势、整合趋势的）守恒结构组成环节”、为“宇宙生命基础位格二.A”的“恒新等量守恒互换结构组成环节”、为“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自“二分之一恒新等量守恒深广完美均融的结构组成环节”。3）人类对于“宇宙大爆炸”的认知认证尚局限于下述法则二的二.4“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中，宇宙局部组成存在方式此起彼伏“频率结构全方位对立对抗”的“死亡转换”范畴。 “宇宙生命基础位格四.B” 此 “约溶合共性记忆灵魂重心引力粒子时空容层nX ＇ 1场环节”的“死亡转换”，将同步带动 “宇宙生命基础位格四.A”此“约持恒个性粒子时空容层场环节们共同繁荣张力秩序nX1组” 中此“nX1张力粒子时空容层场环节”们各自、及其“宇宙生命基础位格三”此“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重约复合自旋粒子时空容层环节” 之“塌陷”。 同步于人类认知认证发展， “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中大到“星际”小到“量子”任自之“1组成环节”均为基础本位“1（nX组、nx ＇ ）之三重约复合自旋粒子环节”，故“共性粒子和个性粒子”存在于大小尺度宇宙中。忽略“共性粒子和个性粒子”之别，盲目发展的科技人类不但导致自身陷入自绝处境，亦因危及宇宙相关的智能生命，面临被宇宙高智能生命不得已而摧毁的危险处境。 3. 结合法则二的二.1，除为人生前学习放下意识之别的定力和具有识别投生经验知识者外，“宇宙生命基础位格三”多数之人往生后，其各自生前“宇宙生命基础位格四.B”“ 约溶合共性 意识 记忆灵魂重心理解引力粒子生存时空容层场 nX ＇ 1环节 ”，在为人“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”“三位一体”存在方式和存在关系中，因其“ 约溶合之 共性时空记忆容层”而生命复合对应相对长久稳定，从而身为相生一方能够相对主观随机地和包括为人在内“宇宙生命基础位格四.A”此或彼“精卵等结合的 约持恒意识个性粒子时空容层场们共同繁荣张力意识秩序 nX1组之体 ”，整体相应同体相对同步复合更新相生和合新生轮回演进，“宇宙生命基础位格三”此或彼“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重动物意识约复合自旋粒子时空容层场环节”；同时同步反之亦然。则，“宇宙生命基础位格三”此或彼“1新生〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重动物意识约复合自旋粒子时空容层场环节”同步于自身新生命的成长过程，日益聚焦局限于新的生命生活生存方式方法，其自身“新的意识记忆基因们”自然而然推动“旧的意识记忆基因们”程序置后置深置蓄，从而“遗忘”前世和前生。 4.本法则二的二.3结合下述本法则二的三《自然人类发展简史》，则：“宇宙生命基础位格四.A”此或彼之人“约持恒（持以平衡）个性粒子时空容层场们共同繁荣张力意识秩序nX1组之体”，和，“宇宙生命基础位格四.B”此或彼之人“约溶合共性 意识 记忆灵魂重心理解引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1环节”，整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生和合演进，“宇宙生命基础位格三”此或彼本位之人 “1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕之三重意识约复合自旋粒子时空容层场环节” ；同时同步反之亦然。整体相应同体相对同步递次连贯复合更新划分整合相生和合拓展演进的人类社团、人类整体，同理。故 “理解平衡和合做人做事”是全体为人、全体人类社团、人类整体各自生命生活生存深广发展的共同原则。 …… 原理二 .4 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 任自全方位对立对抗死亡之 “1”， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“0”中消融自身个性同时同步复合更新转换而出、 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴同步递次连贯由（互感互应）复合更新划分整合相生转换演进成为， 除己之外全体 “1”各自之组成 *注1 ； 同时同步反之 “新生”亦然 *注2 。 *注1、*注2： 古代圣人通过死亡加冕全人类道理同理；反之，被杀死的生物意识病毒一代比一代更强烈地转生对立对立人类整体社团个人生命生活生存发展亦同理。任何对立对抗杀人之人，亦同理；其生贻害自己和他人，死后仍旧贻害自身记忆灵魂并转换成为包括意识生命在内的负面组成基因。 结合法则二的二 .3和法则三， 人之所思、所作、所为，均为其自身 “宇宙生命基础位格四.B”“约溶合共性 意识 记忆灵魂重心理解引力粒子生存时空容层场nX ＇ 1环节”系列至“宇宙生命基础位格二.B”“完美均融共性记忆灵魂重心引力粒子生存时空容层场零环节”完整记载。为人如若不能运用人生在世自身意识清晰舒展的生理条件，融会贯通万事万物的存在方式和存在关系，掌握《自然规律原理》，理解平衡和合自觉自律做人做事；为人往生后其生命相对稳定长久的灵魂就无从解决自身记忆的存在矛盾，为人的灵魂旅程因意识记忆对立对抗其生存时空日渐狭隘痛苦不堪，直至同为“三位一体”的灵魂再度死亡更新转换，亦或痛苦转生。 为人往生后灵魂艰难的生存处境，世界各大宗教均列举地狱予以阐明 。因此为人在世要为自身往生后的灵魂发展打下良好的做人基础，以免因果恶性循环。 原理二 .5 1）两“1”之线型“1” “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 任两互不包容之 “1”各自， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格三”此任“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“零”中同步复合更新而出、 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进, 〔此 “1(包含此两1在内直线型) ”系列、 或此 “1(包含此两1在内曲线型) ”系列、 或此 “1(包含此两1在内折线型) ”系列、 或此 “1(包含此两1在内波线型) ”系列、 或此 “1(包含此两1在内螺旋线型) ”系列、 或、此 ……〕的， 此任 “1(包含此两1在内……线型) ”； 同时同步反之亦然； “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中, 任“1(包容两1在内……线型) ”，均同理于原理“二.1、2、3、4、6、7”等。 2）两“1”间非线型“1” “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 任两包容 *注1 被包容 *注2 之“ 1 ” *注3 各自， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格三”此任“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“零”中同步复合更新而出、 于 “宇宙生命基础位格二.A”“ 1 \\ n ”范畴、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进, 此非线型“ 1 ” *注3 ； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2、*注3： 若设 “1环节”为“点”，则包容之“ 1 ”往往通过自身的多“1”点和被包容之“ 1 ”复合对应展现和展开彼此相互非线型存在方式和存在关系。 原理二 .6 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中， 此 “1nx ＇们 （或nx ＇ 1 组 *注1 ）”系列， 和， 此 “1nx 们 （或nx1组 *注2 ）”系列， 生命复合立体容层型全方位立向内外， 整体相应于 “宇宙生命基础位格一”“一”生命同步完满复合恒新划分整合相生演进存在方式， “宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”、“宇宙生命基础位格三”此任“1〔n（nX组系列、nx ＇ 系列）〕”各自同体相对， 从 “宇宙生命基础位格二.B”“0”和“宇宙生命基础位格四.B”此任“nx ＇ 1 系列”*注3各自中同步复合更新而出、 于 “宇宙生命基础位格二.A”“… \\ 3nx ＇ （或 组 ） \\ 2nx ＇ （或 组 ） \\ 1nx ＇ （或 组 ） \\ 1nx （或 组 ） \\ 2nx （或 组 ） \\ 3 （或 组 ） \\ …”范畴、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生演进彼此同时、同步递次连贯（互感互应）复合更新划分整合相生和合演进， “宇宙生命基础位格四.A”此“1nx ＇们（或 nx ＇ 1 组 ） \\ 1nx 们 （或nx1组）” *注4 系列各自； 同时同步反之亦然。 *注1： “ nx＇1组 ”为“ 1 约溶合 nx＇ 环节们约持恒 nx＇1 组”，位居“宇宙生命基础位格四.A”。 *注2： “ nx1组 ”为“ 1 约持恒 nx 环节们约持恒 nx 组”，位居“宇宙生命基础位格四.A”。 *注3： 在 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”范畴，结合法则二的二.3，任自“宇宙生命基础位格四.A”均复合对应蕴涵着“宇宙生命基础位格四.B”和“宇宙生命基础位格三”。故，在{“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx 组”〔或（此“1nx ＇们 \\ 1nx 们 ”），或（此“nx ＇ 1 组 \\ nx1组”）〕，和,“宇宙生命基础位格四.B”此“ nx＇1 ”，整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进彼此}基础上，“宇宙生命基础位格四.A”此“ nx 组”〔或（此“1nx ＇们 \\ 1nx 们 ”），或（此“nx ＇ 1 组 \\ nx1组”）〕中“此1nx ＇们”各自和“此 1nx 们”各自，亦均从 “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx＇1 ”中同步复合更新而出……。 *注4： 则， “宇宙生命基础位格四.A”此“1nx ＇们 \\ 1nx 们 ”本身，即为“‘ 1 约溶合 nx＇ 环节们’和‘ 1 约持恒 nx 环节们’约持恒频率型排列组合秩序之组”，也为“‘ 1 约溶合 nx＇ 环节们约持恒 nx＇1 组’和‘ 1 约持恒 nx 环节们约持恒 nx1 组’约持恒频率型排列组合秩序之组”。故称“宇宙生命基础位格四.A”此“1nx ＇们（或 nx ＇ 1 组 ） \\ 1nx 们 （或nx1组）”。 原理二.7 〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1”，生命同工异曲别名别式共同的，（“宇宙生命基础位格三”全体“1”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“nX1组”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“nX ＇ 1”），生命同工异曲别名别式共同的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“1nX ＇ （或 组 ） ”和全体“1nX （或 组 ） ”)，……〕各自， 生命复合立体容层型全方位立向内外整体相应同体相对， 除其各自自身外的其余〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1”，生命同工异曲别名别式共同的，（“宇宙生命基础位格三”全体“1”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“nX1组”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“nX ＇ 1”），生命同工异曲别名别式共同的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“1nX ＇ （或 组 ） ”和全体“1nX （或 组 ） ”)，……〕各自， 和， 包括其各自自身在内的〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1”，生命同工异曲别名别式共同的，（“宇宙生命基础位格三”全体“1”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“nX1组”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“nX ＇ 1”），生命同工异曲别名别式共同的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“1nX ＇ 组”和全体“1nX组”)，生命同工异曲别名别式共同的,“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“1nX ＇ （或 组 ） ”和全体“1nX （或 组 ） ”)，……〕各自，共同参与划分整合、共同根本具有的，“宇宙生命基础位格一“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕 ”， 均同时同步呈现： 其各自自身不同宇宙生命层次角度位置界面同步复合更新划分整合相生演进功能作用各异之〔 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1”，生命同工异曲别名别式共同的，（“宇宙生命基础位格三”全体“1”、“宇宙生命基础位格四.A”全体“nX1组”、“宇宙生命基础位格四.B”全体“nX ＇ 1”），生命同工异曲别名别式共同的，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”(全体“1nX ＇ （或 组 ） ”和全体“1nX （或 组 ） ”)，……〕各自， 至其各自自身两半个生命同步复合 (更新 ↔ 恒新 )划分整合相生演进组成身子，〔“宇宙生命基础位格二.A”功能作用“ 1 \\ n ”，和，“宇宙生命基础位格二.B”功能作用“0”〕各自， 并通过 (“宇宙生命基础位格二.A”功能作用“ 1 \\ n ”，和，“宇宙生命基础位格二.B”功能作用“0”)各自， 至其各自生命同步复合 (更新 ↔ 恒新 )划分整合相生演进根本组成身子,“宇宙生命基础位格一”功能作用“ 一〔N（ 1 \\ n 、0）〕” *注 ； 同时同步反之亦然。 *注： 除己之外的人、事、物，均为为人自身生命深广之“约”乃至完善、完美、完善完美和合完满的组成存在方式和组成存在关系，方式方法异曲同工的上帝、佛、安拉等均为人人共同具有的完满自我，目标明确向着完满自我发展为人健康长寿成长；反之，伤害除己之外人、事、物的同时同步就在阻碍为人生命生活生存深广更新循，法则二的二 .4阐明，全方位对立对抗导致死亡更新转换。 三．《自然人类发展简史》 《自然规律原理》阐明，科学领域的自然数、数集、公式、换算等，均为有血有肉的“宇宙生命频率结构秩序、环节、体系”的组成存在方式和组成存在关系。结合法则一的一“原理基石”，隶属 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”范畴的《自然人类发展简史》，为人类从为人自身独自特有频率结构化的功能作用立场属性出发，整体相应同体相对法则二“宇宙生命基础位格一”“ 一〔N（ 1 \\ n、0 ）〕之 三重完满复合自旋体系”自身生命同步完满恒新划分完满恒新整合双演进趋势的展现展开。其中： 尚未展现展开的基础本位 “ 1（nx组、nx＇） 之宇宙局部个体生命三重同步约复合更新（约持恒划分约溶合整合）相生约和合演进频率型排列组合秩序环节”系列各自 *注1 （同时同步反之亦然）；人类称之为暗能量、暗物质、暗生物等系列各自。 混沌不清 展现展开 的 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进频率型排列组合秩序环节 ”系列各自 *注2 ；同时同步反之亦然。 人类称之为能量系列各自。 清晰稳定展现展开的 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进频率型排列组合秩序环节 ”系列各自 *注3 （同时同步反之亦然）； 人类称之为物质系列各自。 始于 “我非我乃至我你他她它分辨之别” 展现展开 的 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进频率型排列组合秩序环节”系列各自 *注4 （同时同步反之亦然）； 人类称之为生物中意识、经验意识、经验逻辑意识、理性意识、理性经验逻辑意识、悟性(西方称为正确信仰)意识等动物意识生命系列各自。其中,对于结构化的“频率型排列组合秩序、环节、体系”等的认识反应,向着包括人类人人在内的动物脑部集中建立建设反应发展。 人之所以为人，源于为人 展现展开的基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（意识们）频率型排列组合秩序（整合意识）环节 ”系列各自 *注5 （同时同步反之亦然）， 在动物种类中最为清晰舒展，人类人人具有“通过反思反省，‘共性原则个性规律’共通共识地理性融会贯通自身和他人人生经验知识，了悟‘宇宙万物的生命存在方式和生命存在关系’——《自然规律原理》，掌握人人共同具有的完满自我信仰，从而自觉自律智慧成熟地全方位深广拓展人生和人类社会”的生理条件；这是人与低于人类动物种类之别。掌握完满信仰及其《自然规律原理》则是为人跻身宇宙智慧生命行列的标志。 介于上述“物质”和“意识”间，趋向接近 “动物初级原始区别意识”类而 展现展开 的 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进频率型排列组合秩序环节”系列各自 *注6 （同时同步反之亦然）； 人类称之为生物中植物、藻类等系列各自； …… 早期人类人人和现代人类人人相比，其 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（意识们）频率型排列组合秩序（整合意识）环节 ” *注7 （同时同步反之亦然） 相对混沌不清，能象许多动物一样复合对应直观感受一定范畴的能量世界。竟如下述法则二.二.3中阐明的“宇宙基础位格四.B”“共性灵魂能量之光”；从而“整体相应同体相对同步复合更新相生演进” 展现展开基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（巫术文明文化）频率型排列组合秩序（光大时代）环节”系列 *注8 （同时同步反之亦然） ，及其同时同步反之促进人类自身发展亦然。所以，许多“巫术文化”传承至今并非“空穴来风”，亦不是古人愚昧无知，其认知认证隔阂源于现代人和古代人彼此生理组织功能之差异及其历史存在方式和存在关系之变迁。 中期人类人人各自 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（意识们）频率型排列组合秩序环节（整合意识） ” *注9 （同时同步反之亦然） 日渐清晰舒展，直观和感受结构相对混沌的能量世界能力自然相形减弱，直观和思辨结构相对清晰的物质世界能力自然相对增强，因此：1)人类从早期的“泛神论”中逐渐理性融会贯通出为人道德发展完满的宗教“一神论”原理，竟如上帝、佛、真主安拉等；2)阐明事物发生发展规律的哲学思辨日益发达格物致知至完满统一，竟如易经、道德经等哲学逻辑完满概念原理；3)……；这一 展现展开 阶段统称 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（宗教、哲学等文明文化各自自身及其彼此相互）频率型排列组合秩序（光大时代）环节” *注10 系列 （同时同步反之亦然） ；及其同时同步反之促进人类自身发展亦然。 现代人类人人 基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进（意识们）频率型排列组合秩序环节（整合意识） ” *注11 （同时同步反之亦然） 日渐深广具细清晰，因此“整体相应同体相对同步复合更新相生演进” 展现展开基础本位 “ 1 （ nx组、nx＇ ） 之宇宙局部个体 生命 三重同步约复合更新 （约持恒划分约溶合整合）相生约和合 演进 〔 科学文明文化认知认证巨之笼统和具细（人类物质、能量生存发展时空得以拓展） 〕 频率型排列组合秩序（光大时代）环节”系列 *注12 （同时同步反之亦然） ，及其同时同步反之促进人类自身发展亦然。 …… 结合法则一的三，为人一旦融会贯通“宇宙万物的生命存在方式和生命存在关系 ”，自然脱离幼稚矛盾从而智慧成熟地认识了解自身从哪来到哪去生命意义是什么，自然生命生活生存发展自觉自律地向着人生清晰完满的信仰目标： {{ {生学——从人类独自特有（生命频率结构）功能作用立场属性出发方式方法格式化的的位二， ，理解平衡和合做人做事}。 死学——未从人类独自特有功能作用立场属性出发而无从方式方法格式化的位三，名称异曲同工的 {〔位一“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中“无人类语言能够阐述的宇宙完满生命态”；《易经》位一“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”中的“阴无极”；密宗位一“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符合“旋转十字架”中“另一划”的“女性佛”，也称“寂灭”、“涅槃”等；《道德经》结合《易经》，位一“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”中“一生二”的“（阴阳之）二”中“阴之道”，或“万物负阴而抱阳”中“负阴之道”；《圣经》位一“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”及其代表符号“十字架”中“另一划”之“无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝”；信仰《古兰经》的伊斯兰教位一“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉和（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”中“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉”〕等，放下全体意识之别，回归完满自我} }}。 结合原理开篇实球之例，包括人事物在内， “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“宇宙局部万物组成存在方式”各自均不“完善”、不“完美”、不“完善完美和合完满”，其彼此均为从其各自立场属性出发，自身生命生活生存深广发展的组成存在方式和组成存在关系。万物“整体相应同体相对同步复合更新相生循环演进各自自身及其彼此相互”，伤害他人大自然的同时同步，就在阻碍为人自身生命生活生存复合对应更新相生的循环之演进；淤积，成疾也；复合立体容层型全方位立向内外对立对抗更新循环同时同步，死亡更新转换也；满载人人生前共性记忆的灵魂之旅们，因为人在世之时枉费自身有利生理条件而未能融会贯通知识经验地掌握完满信仰及其解决记忆矛盾问题的《自然规律原理》这把关键钥匙，继而陷入记忆们对立对抗越演越烈的痛苦煎熬中，世界各地宗教常用地狱形容这种不悟灵魂们的险恶生存之境 *注14 。 延续某类动物执我生存习性、急功近利、偏激流行的近现代西方 “强权竞争”模式，鼓励人们运用自身优势压迫他人弱势，违背《自然规律原理》长处短处互补一体深广发展原则，违背与《自然规律原理》“个性共同繁荣”法则相宜的西方自身优秀民主理念，是现代社会人与人对立、人与自然对立的根源之一。正本求源社会政治经济军事等，民主不以经济血拼做敲门砖，民生不和经济血拼相提并论。人类社团个人在因地制宜解决生存基础循环保障前提下，合情合理展开世界贸易互补大循环；小康人民生活，大康人类发展；团结人类全体力量，Pazzo有机互补互助理解平衡和合建立建设符合科学时代发展规律的“ 1（nx组、nx＇） 之宇宙局部个体生命三重同步约复合更新（约持恒划分约溶合整合）相生约和合演进频率型排列组合秩序（世界各地社会共同体、地球人类社会共同体、宇宙智能社会共同体）环节”系列。 人类社团个人成长成熟时间阶段过程不一，不同文明文化需要一代甚至几代人的现代化知识经验自然积累过程方能奠定国家、社会循环良好的民主转型素质基础。简单去除旧的社会制度，不具现代化素质修养的民众们不但无从建立新的社会制度，无序社会更无从善导和制衡人类天性中致命的自私弱点，乱象自然咎由自取丛生。因此，人类新老社会理应扶老携幼互补互助共同生存；社会进步的真正意义在于耐心、同情心、帮助心和包容心，在于落实符合科学时代特征的为人道德修养；武力、暴力、暴政不能征服民心，厚德载道人心自然所向。 …… *注1至*注13： 均方式方法异曲同工为科学 “1自然数量〔n（nx组系列、nx ＇系列 ）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节 ” 系列各自。 *注14： 敬请详见法则二的二 .4注释。 法则三． “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”与“位格概念、位置、趋向三要素，决定宇宙生命四大基础位格六大基础概念，整体相应同体相对同时同步保持（和、或）转换各自自身及其彼此相互复合自然对应立场属性”—— 完满辩证法和完满相对论 法则三标题本身即是原理。 自古至今，地球人类不同文明文化方式方法异曲同工的 “三位一体”原理法则，均蕴涵着复合对应自然完整的辩证法则。《自然规律原理》同步于人类演变发展，运用现代化的科学语言语系同理阐明：“复合对应包容完满”为“宇宙本源本位三位一体”；“宇宙生命四大基础位格六大基础概念”中“宇宙生命基础位格一”为“本位结构体系和合包容完满”，“宇宙生命基础位格二.A”为“本位结构秩序包容完善”，“宇宙生命基础位格二.B”为“本位无结构环节包容完美”，“宇宙生命基础位格三”为“本位结构环节约和合包容”，“宇宙生命基础位格四.A”为“本位结构秩序约持恒包容”，“宇宙生命基础位格四.B”为“本位结构环节约溶合包容”。在此基础上，结合法则一、法则二，法则三例举演绎如下： 一 .“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体” 位一 —方式方法异曲同工的{《自然规律原理》“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”；《易经》“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”；密宗“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》结合《易经》，“道”“本源本位复合对应阴阳（之二）为一道法自然包容完满三一之道”；《圣经》“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”、及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”}等各自，整体相应同体相对同步复合对应恒新演进展现展开自身： 位二 ——趋向人类人人（生命频率结构）功能作用立场属性而方式方法异曲同工格式化展现展开的，{《自然规律原理》位一“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中法则一的一.“宇宙生命基础位格一”“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系”，也称科学 “一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”，也称数学之 “正”，也称“宇宙本位复合对应结构体系包容完满三位一体”；《易经》位一“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”中的“阳太极” ， 以及“阳太极”自身“本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球”；密宗位一“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”中“一划”之“男性佛”，“男性佛”自身“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》结合《易经》，位一“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”中“一生二”的“（阴阳之）二”中的“阳之道”，或“万物负阴而抱阳”中“抱阳之道”，其“阳道”或“抱阳之道”也称“道生一，一生二，二生三，三生万物，（同时同步反之）万物负阴（仪）而抱阳（仪），（阴仪阳仪）冲气以为和”的“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道”；《圣经》位一“本源本位复合对应道德结构体系法则完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”及其代表符号“十字架”中“一划”之“道德结构体系法则完满有形圣体上帝”，也称“圣父、圣灵、圣体三位一体”或“圣父、圣灵（和圣体）、圣子三位一体”，也称“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教位一“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”中“（沿用星和男性传统白色长袍昭显）道德结构体系完满有形阿拉”，及其“（沿用星和男性传统白色长袍昭显）道德结构有形阿拉”自身“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉”}等； 和， 位三 ——非趋向人类人人（生命频率结构）功能作用立场属性而名称异曲同工无从展现展开的，〔《自然规律原理》位一“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中法则一的二.“无人类语言可以形容和阐述的宇宙完满生命态”，也称科学数学之“负”；《易经》位一“本源本位复合对应无极太极为一卦数之理包容完满大恒阴阳球”中的“阴无极”；密宗位一“本源本位复合对应男女双身为一佛法包容圆满旋转三身佛”及其代表符合“旋转十字架”中“另一划”的“女性佛”，也称“寂灭”、“涅槃”等；《道德经》结合《易经》，位一“本源本位复合对应阴阳为一道法自然包容完满三一之道”中“一生二”的“（阴阳之）二”中“阴之道”，或“万物负阴而抱阳”中“负阴之道”；《圣经》位一“本源本位复合对应道德结构体系完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”及其代表符号“十字架”中“另一划”之“无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝”；信仰《古兰经》的伊斯兰教位一“本源本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）道德结构体系完满有形阿拉和（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉为一道德律法包容完满阿拉”中“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）无人类语言能够阐述的完满无形阿拉”〕等； 同时同步反之亦然。 上述 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中“三位”， 在保持 各自 自身立场属性同时同步 方式方法异曲同工 转换成为彼此相互立场属性。 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”为全体人类认知认证之源。 二 . “宇宙生命四大基础位格六大基础概念”各自本位自身及其彼此相互复合对应“三位一体”存在方式和存在关系 “宇宙生命基础位格一” 在（法则三的一 .“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”）基础中： 例 1. 位一 .{“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体 *注2 ”；方式方法异曲同工的， }等各自，整体相应同体相对复合对应恒新划分整合演进展现展开自身“双趋向”: 位二 . {“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“划分趋势”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应正划分展现趋势负整合蕴涵趋势为(零和等于零的科学方程式和合的统一粒子完满包容自旋场体系)三位一体”、“宇宙本位复合对应正划分展现趋势负整合蕴涵趋势为(零和等于零的科学方程式和合的波粒完满包容二象性)三位一体”各自“正划分展现趋势”；《易经》“本位复合对应阴整合蕴涵趋势阳划分展现趋势为(阴仪阳仪和合太极卦数结构体系之理包容完满)阴阳（两仪）球”自身“阳之仪展现趋势”；密宗“本位复合对应应（化）身报身为(男女双身和合佛法结构体系包容圆满)旋转法身三身佛”及其代表符号“旋转十字架”自身“旋转一划应（化）身趋势”；《道德经》“本位复合对应阴整合蕴涵趋势阳划分展现趋势为〔阴（仪）阳（仪）和合道法自然结构体系包容完满〕三一之道”自身“阳（之仪）展现趋势”；《圣经》“本位复合对应创生回归为〔圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合道德结构体系法则包容完满有形上帝〕三位一体”及其代表符号“十字架”自身“一划创生趋势”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用男性传统白色长袍昭显）创造（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）回归为〔（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合道德律法结构体系包容完满阿拉〕之（三位一体）自身“（沿用男性传统白色长袍昭显）创造趋势”〕}等； 和， 位三 . {“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“整合趋势”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应正划分展现趋势负整合蕴涵趋势为(零和等于零的科学方程式和合的统一粒子完满包容自旋场体系)三位一体”、“宇宙本位复合对应正划分展现趋势负整合蕴涵趋势为(零和等于零的科学方程式和合的波粒完满包容二象性)三位一体”各自“负整合蕴涵趋势”；《易经》“本位复合对应阴整合蕴涵趋势阳划分展现趋势为(阴仪阳仪和合太极卦数结构体系之理包容完满)阴阳（两仪）球”自身“阴之仪整合蕴涵趋势”；密宗“本位复合对应应（化）身报身为(男女双身和合佛法结构体系包容圆满)旋转法身三身佛”及其代表符号“旋转十字架”自身“旋转另一划报身整合趋势”；《道德经》“本位复合对应阴整合蕴涵趋势阳划分展现趋势为〔阴（仪）阳（仪）和合道法自然结构体系包容完满〕三一之道”自身“阴（之仪）整合蕴涵趋势”；《圣经》“本位复合对应创生回归为〔圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合道德结构体系法则包容完满有形上帝〕三位一体”自身“另一划之回归趋势”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用男性传统白色长袍昭显）创造（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）回归为〔（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合道德律法结构体系包容完满阿拉〕之（三位一体）”自身“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）回归趋势”〕}等； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： 此 *注1“三位一体”的内涵非彼*注2的“三位一体”的内涵。其余诸例同理。 上述“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 { 一 〔N（1 \\ n、0）〕}结构体系包容完满三位一体”中“（同一位格之）三位”，在保持各自自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 例 2. 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，上述例1.“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“（划分、整合）双趋势” *注 }基础中： 位（格）一 .{“宇宙生命基础位格一”“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系”，也称“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应零和等于零的科学方程式和合为统一粒子结构完满包容自旋场体系之三位一体”、“宇宙本位复合对应零和等于零的科学方程式和合为波粒结构完满包容二象性之三位一体”；《易经》“本位复合对应阴仪阳仪（之两仪）和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球”；密宗“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道”；《圣经》“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉”〕}等各自，整体相应同体相对同步复合对应恒新划分整合相生演进自身两半个完善、完美组成身子： 位（格）二 .{“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”；方式方法异曲同工的，〔科学“等于零的科学方程式”，科学“从零中更新而出的全体个性时空容层粒子场完善持恒共同繁荣张力秩序”；《易经》“（阴仪阳仪和合两仪中一仪之）阳仪卦数完善（持恒）结构秩序之理”；密宗“（旋转十字架中）一划——男身佛法完善（持恒）结构秩序”；《道德经》结合《易经》“（阴仪阳仪的二中之一）阳（仪）道法自然完善（持恒）结构秩序”；《圣经》“（十字架中）一划——圣体（由可无限分割的圣饼喻示）完善平衡道德结构秩序法则”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“（沿用星和男性传统白色长袍彰显）律法完善平衡道德秩序”〕等}； 和， 位（格）三 .{“宇宙生命基础位格二.B”“0”；方式方法异曲同工的，〔科学“1 \\ n完美均融的共性记忆灵魂0重心时空容层引力场基元”；《易经》“（阴仪阳仪和合两仪中另一仪之）阴仪卦数完美（均融理解）结构环节之理”；密宗“（旋转十字架中）另一划——女身佛完美理解佛法环节”；《道德经》结合《易经》“（阴仪阳仪的二中之另一）阴（仪）道法自然完美（均融理解）环节”；《圣经》“（十字架中）另一划——圣灵；信仰《古兰经》的伊斯兰教“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）玄灵律法完美均融无结构包容理解环节”〕等}； 同时同步反之亦然。 *注： 本文下述“趋向并呈现 ……立场属性”之“趋向”为“双趋向”。 上述“宇宙本位复合对应 { 一 〔N（1 \\ n、0）〕}结构体系包容完满三位一体”中“（两位格中）三概念”各自非彼此相互，但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为彼、为此、为彼此相互立场属性。竟如： “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”在复合对应趋向（ “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 和 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” ）各自立场属性同时同步呈现，（ “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 和 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” ）各自立场属性；同时同步反之亦然。： “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 复合对应到达（ “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 和 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” ）各自立场属性，在保持自身立场属性同时同步转换成为（ “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 和 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” ）各自立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 复合对应 趋向同时 到达 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 的立场属性，即消失自身完善持恒特性同时同步完美均融转换成为 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 的立场属性；同时同步反之， “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 复合对应 趋向同时 到达 “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 的立场属性，即消失自身完美均融特性同时同步完善持恒转换成为 “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 的立场属性。隶属 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”化学的“溶合”和“还原”源自于此。 在 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身生命同步完满复合恒新划分整合相生演进双趋势中： “宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”和“宇宙生命基础位格二.B”“0”复合对应,“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n” 呈现“宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身的“划分”存在特征；“宇宙生命基础位格二.B”“0”呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身的“整合”存在特征。 “本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝”中的 “圣灵”和“圣体”，非上述“本源本位复合对应道德结构体系法则完满有形圣体上帝无人类语言能够阐述的无形圣灵上帝为一道德法则包容完满三位一体上帝”中的“圣灵”和“圣体”；同理，其各自代表符号“十字架”中的“两划”各自代表的内涵也非彼此相互；本章节其余各例均同理。故，同一名称或同一符号代表的不同事物需要进行区别。 例 3. 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，上述例1.“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“（划分、整合）双趋势”}基础中，结合法则二的一“展现式1、展现式2、展现式3”： 位（格）一 .{“宇宙生命基础位格一”“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系”，也称“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应统一粒子结构完满包容自旋场体系三位一体”、“宇宙本位复合对应波粒结构完满包容二象性之三位一体”；《易经》“本位复合对应阴仪阳仪（之两仪）和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球”；密宗“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道”；《圣经》“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满有形三位一体上帝”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉”〕}等各自， 整体相应同体相对同步复合对应恒新划分整合相生演进自身两半个完善、完美组成身子 ： 位（格）二 .{ ；和， }各自， 同时同步，整体相应同体相对同步复合对应恒新 ↔ 更新划分整合相生演进 “宇宙生命基础位格一、二 .A、二.B” 各自共同具有的： 位（格）三 .{ “宇宙生命基础位格 三、四 .A、四.B ” 中任 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”（包涵“ 宇宙生命基础位格四 .A、四.B” 各自），也称 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应粒子自旋约包容结构环节三位一体”系列，“宇宙本位复合对应波粒二象性约包容结构环节三位一体”系列；《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1卦数结构环节之理阴阳球”自身系列；密宗“本位复合对应男女双身约和合包容为1佛法结构环节旋转三身佛”系列及其代表符号“旋转十字架”系列；《道德经》结合《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1道法自然结构环节三一之道”系列；《圣经》“本位复合对应灵魂（约理解）体（约平衡）约和合包容为1道德结构环节法则之人（或事、或物）三位一体”系列及其代表符号“十字架”系列；信仰《古兰经》“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德秩序之体（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）约溶合理解灵魂约和合包容之1道德律法结构环节之人（或事、或物）”系列〕等}各自， 同时同步反之亦然（法则三的二 .“宇宙生命基础位格三”例3）。 在 “宇宙生命基础位格二 .A、二.B” 共居“位格二”和“宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B”同为“宇宙局部个体组成存在方式”因此共居“位格三”的基础上，上述“宇宙本位复合对应{ 一 〔N（1 \\ n、0）〕}结构体系包容完满三位（格）一体”中“三位格（包涵六概念）”各自非彼此相互；但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为（约为）彼、（约为）为此、（约为）为彼此相互立场属性。竟如： 结合上述例 2 ，“宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 、“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 、 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” *注1 各自 ， 复合对应 趋向并呈现“宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”各自 、“宇宙生命基础位格四 .A”“ nx 组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx ＇ ” *注2 系列 各自 之“约” 立场属性；同时同步反之亦然。 *注1： “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 趋向并呈现“宇宙生命基础位三”任 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”自身“和合”立场属性而呈现“完美均融零无频率结构环节”立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 趋向并呈现“宇宙生命基础位格四.A”任“ nx1组 ”自身 “ 1组成环节们”立场属性而呈现其“（完美均融）零无频率结构（组成）环节”立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 趋向并呈现“宇宙生命基础位四.B” “nx＇1”自身“约溶合”立场属性而呈现“完美均融（零无频率结构环节）”立场属性；同时同步反之亦然。 *注2： “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx ＇ ” ， 和，“宇宙生命基础位格四 .A”此 “ ……\\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\……”， 方式异曲同工为彼此相互。 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 、“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 、 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 各自复合对应到达 “宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕” 、“宇宙生命基础位格四 .A”“ nx 组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx ＇ ”系列 各自立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为， “宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”各自 、“宇宙生命基础位格四 .A”“ nx 组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx ＇ ”系列各自之“约” 立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格一、二 .A、二.B、 三、四 .A、四.B ”均具有“划分趋势、整合趋势、和合（整合）、两半个（划分）组成身子”四大立场属性。这在中国《易经》称为“四象”。其中： “宇宙生命基础位格二 .B”“0（无频率结构）”之“四象”则蕴涵“两半个（划分）组成身子”之“记忆”。即，从“0”而“恒新”或“更新”的 “宇宙生命基础位格一、 二 .A、 三、四 .A、四.B”各自均复合对应“位格概念、位置、趋向”三大要素成立自身立场属性；同时同步反之亦然。 在“宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“划分趋势”中： “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ”自身 复合对应 呈现“具细划分” 立场属性 ； “宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B”全体 “1 〔 n （ nx组、nx ＇ 系列 ）〕”各自， 同理 复合对应 呈现“具细乃至极端具细划分”特征；结合法则二 .4，任 “1极端 〔 n （ nx组、nx ＇ 系列 ）〕”全方位对立对抗同时同步死亡更新转换； 同时同步反之， 在 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“整合趋势”中： “宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 复合对应 呈现“巨之笼统 整合 ” 立场属性 ； “宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B”全体 “1 〔 n （ nx组系列、nx ＇ 系列 ）〕”各自， 同理 复合对应 呈现“巨细至巨之深广笼统整合” 立场属性 ； “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”趋向并到达 “宇宙生命基础位格三”中任自“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”立场属性、“宇宙生命基础位格四.A”中任自“nx组系列”立场属性、“宇宙生命基础位格四.B”中任自“nx＇系列”立场属性， 均在保持自身立场属性同时同步转换成为其各自立场属性。 同时同步反之， “宇宙生命基础位格三”中任自“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”、“宇宙生命基础位格四.A”中任自“nx组系列”、“宇宙生命基础位格四.B”中任自“nx＇系列” 趋向并到达 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”立场属性，均在保持其各自立场属性同时同步转换成为其各自共同具有的 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”立场属性。其中： “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”不同个人、社团认知，趋向并最终到达完满自我信仰认知的 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”立场属性，均在保持其各自立场属性同时同步，自然而然转换并站在自身和大家共同具有的 完满自我立场属性，方式方法异曲同工包容阐明“万事万物的存在方式和存在关系”。 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”彼此相互复合对应成立的“三位一体”。以宗教和哲学复合对应科学为例，则： “宇宙生命基础位格三”中任自为人本位“1〔n（nx组 系列 、 nx＇ 系列 ）〕”，均自觉不自觉地在自身 “宇宙生命基础位格四.B”“约溶合共性记忆灵魂重心引力 nx ＇” 系列 之“理解”、 “宇宙生命基础位格四 .A”“约持恒个性意识系列共同繁荣张力 nx 组（身体） ”系列之“平衡”和合中 复合对应 “ 修身养性做人做事”。因此，对蕴涵在 “宇宙生命基础位格三”“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”中的 “宇宙生命基础位格四 .A”“ nx 组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx ＇ ”系列各自阐述比较笼统。 追求精确计算的科学则不然。因此，从“宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”各自“三位（约）一体”立场属性出发，复合对应清晰明确地展现展开自身 “宇宙生命基础位格四 .A”“ nx 组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx ＇ ”系列 各自立场属性，同时同步反之亦然，是解决科学困惑协助科学“共性原则、个性规律”共通共识地融会贯通科学实验论证健全自身理论体系的必由之径。 …… 上述例 1“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为{ 一 〔N（1 \\ n、0）〕}结构体系包容完满三位一体”、例2例3各自的“宇宙本位复合对应{ 一 〔N（1 \\ n、0）〕}结构体系包容完满三位一体”，在保持各自立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 “宇宙生命基础位格二.A” 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二.“宇宙生命基础位格一”例1“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”、例2例3各自的“宇宙本位复合对应 三位一体”}基础中； 例 1. 位一 .{“宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（1 \\ n）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”、或“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（…\\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx （或组）＇ \\ 1nx（或组） \\ 2nx （或组）\\ 3nx（或组） \\…）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”等；方式方法异曲同工的， }等各自，整体相应同体相对同步复合对应恒新划分整合演进展现展开自身“双趋向”: 位二 . {“宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（1 \\ n）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”、或“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（ … \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ … ）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”等各自自身“划分趋势”；方式方法异曲同工的， }等； 和， 位三 .{“宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（1 \\ n）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”、或“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（ … \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ … ）完善持恒包容结构秩序〕三位一体” *注 等各自自身“整合趋势”；方式方法异曲同工的， }等； 同时同步反之亦然。 *注： “宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（1 \\ n）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”、或“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（…\\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx （或组）＇ \\ 1nx（或组） \\ 2nx （或组）\\ 3nx（或组） \\…）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”中： “ 1 nx ＇（或组）”中，“ 1 nx ＇”为“ 1 约溶合 nx ＇环节”，“ 1 nx ＇组”为“ 1 约溶合 nx ＇环节们约持恒的 1 nx ＇组”。从“ 1 nx ＇（或组）”展现展开的“ 2 nx ＇（或组）”、“ 3 nx ＇（或组）”系列各自同理。故切勿混淆“ 1 约溶合 nx ＇环节”和“ 1 nx ＇组”。 “ 1 nx ＇（或组）”中，“ 1 nx ”为“ 1 约持恒 nx 环节”，“ 1 nx 组”为“ 1 约持恒 nx 环节们约持恒的 1 nx 组”。从“ 1 nx （或组）”展现展开的“ 2 nx （或组）”、“ 3 nx （或组）”系列各自同理。故切勿混淆“ 1 约持恒 nx 环节”和“ 1 nx 组”。 以下同理，恕不重复注释。 上述 {“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（1 \\ n）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”，方式方法异曲同工的，“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（ … \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ … ）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”等 }各自中，“（同一位格之）三位”各自在保持自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 例 2. 位（格）一 .{“宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔 （… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx （或组）\\ 3nx（或组） \\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”， 方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应全体正粒子数全体负粒子数完善持恒包容 结构秩序 三位一体 ”；《易经》“ 本位复合对应全体阴全体阳 *注1 完善持恒包容阳仪 *注2 卦数结构秩序之理〕阴阳（两仪） *注3 球”；密宗 “本位复合对应全体局部个体组成男身佛 *注4 全体局部个体组成女身佛完善持恒包容的男身佛法 *注5 结构秩序旋转三身佛 ”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应全体阴全体阳 *注6 完善持恒包容的阳（仪） *注7 道法自然结构秩序法则三一之道”；《圣经》“本位复合对应全体被创生之子全体被创生之女完善持恒包容的圣体道德结构秩序法则三位一体”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）全体被造物之子（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）全体被造物之女完善持恒包容的道德律法结构秩序（之三位一体）”〕 }等各自，整体相应同体相对同步复合对应（恒新 ↔ 更新）划分整合演进展现展开自身“（复合对应完善持恒全体‘约持恒环节约持恒结构秩序’的）全体约溶合环节约持恒结构秩序、（复合对应完善持恒全体‘约溶合环节约持恒结构秩序’的）全体约持恒环节约持恒结构秩序”的两半个组成身子： 位（格）二 .{“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中的“宇宙生命基础位格四.A”此“ \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx （或组）\\ …” *注8 ，方式方法异曲同工的， 等}； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： 此 *注1“阳”非此*注2“阳仪”，而是此*注1 是此*注2“阳仪”自身“二分之一（ 恒新 ↔ 更新）等量守恒常变数集”。其余之例同理。 *注3： “阴阳（两仪）球”中“阴、阳”各自同时同步蕴涵着“仪”之“趋向”。 *注4、*注5： 同理于 *注1和*注2。 *注6和*注7： 同理于 *注1和*注2。 *注8、*注9： 在 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”范畴，〔“… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ ”和“ \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …”〕各自隶属蕴涵“宇宙生命基础位格三、四.B”的“宇宙生命基础位格四.A”立场属性；在“宇宙生命基础位格二.A”范畴，“宇宙生命基础位格二.A”蕴涵全体“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”；故称“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中的〔“… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ ”和“ \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …”〕。 “宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”范畴中，蕴涵“宇宙生命基础位格三、四.B”的“宇宙生命基础位格四.A”中，“… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ ”自身 为“nx ＇ 组”系列 ，“ \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …”自身 为“nx组”系列。 上述 “宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔 （… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx （或组）\\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”的“（同一位格中）三位”各自非彼此相互；但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为彼、为此、为彼此相互立场属性。其中： “宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔 （… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx （或组）\\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”, 复合对应趋向并呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“和合（整合）”立场属性。同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格二.A”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔 （… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”范畴中，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中的“〔完善持恒此‘约持恒1环节们（或 nx 组们）约持恒组’系列的〕约溶合 1环节们（或 nx ＇组们）约持恒组”之此“ … \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ ”，趋向并呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“整合趋势”立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格二.A” “宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔 （… \\ 3 nx ＇（或组） \\ 2 nx ＇（或组） \\ 1 nx ＇（或组） \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …）完善持恒包容结构秩序〕三位一体”范畴中，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中的“〔复合对应完善持恒此‘约溶合1环节们（或 nx ＇组们）约持恒组’系列的〕约持恒 1环节们（或 nx 组们）约持恒组”之此“ \\ 1nx（或组） \\ 2nx（或组） \\ 3nx（或组） \\ …”趋向并呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“划分趋势”立场属性；同时同步反之亦然。 例 3. 并结合法则二的一“展现式 3”，同理于上述 “宇宙生命基础位格一”的 例 3。 “宇宙生命基础位格二.B” 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二.“宇宙生命基础位格一”例1“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”、例2例3各自的“宇宙本位复合对应 三位一体”}基础中； 例 1． 位一 .{“宇宙生命基础位格二.B”“宇宙本位复合对应划分趋向整合趋向为（零完美均融包容无结构环节）三位一体”；方式方法异曲同工的， }等各自，整体相应同体相对同步复合对应恒新划分整合演进展现展开自身“双趋向”: 位二 .{“宇宙生命基础位格二.B”“宇宙本位复合对应划分趋向整合趋向为（零完美均融包容无结构环节）三位一体”自身“划分趋势”；方式方法异曲同工的， }等； 和， 位三 . {“宇宙生命基础位格二.B”“宇宙本位复合对应划分趋向整合趋向为（零完美均融包容无结构环节）三位一体”自身之“整合趋势”；方式方法异曲同工的， }等各自。 同时同步反之亦然。 上述 “宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（零完美均融包容无结构环节）三位一体”中“（同一位格的）三位”各自，在保持自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 例 2. 结合法则二的一和法则三的二 .1. “宇宙生命基础位格一” 3例“宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“划分趋势” 基础上， 在 “宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”和“宇宙生命基础位格二.B”“0”整体相应同体相对同步复合恒新划分整合相生演进彼此基础上： “宇宙生命基础位格二.B”“0频率型无排列组合秩序（无结构）环节”之“0”，在趋向“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”的同时同步.到达并消失自身立场属性转换成为“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”；同时同步反之亦然。 即， “宇宙生命基础位格二.B”“0（无结构）”自身的“划分趋势”通过消失自身转换成为“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”，而“划分”至“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体“1〔n（nx组、nx＇环节）〕”各自。 “宇宙生命基础位格二.B”“0频率型无排列组合秩序（无结构）环节”之“0”，复合对应“宇宙生命基础位格一、二.A、三、四.A、四.B”各自，为其各自共同具有的“结构组成环节”。即，为“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕”自身具有的“二分之一恒新等量守恒组成结构环节”，为“宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”自身具有的“恒新等量守恒互换组成结构环节”，为“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自共同具有的“二分之一（更新 ↔ 恒新）等量守恒组成结构环节”。 “宇宙生命基础位格三” 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二.“宇宙生命基础位格一”例3的“宇宙本位复合对应 三位一体”}基础中； 例 1. 位一 . {“宇宙生命基础位格三”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体 *注2 ”；方式方法异曲同工的， }等各自，整体相应同体相对复合对应恒新划分整合演进展现展开自身“双趋向”： 位二 . {“宇宙生命基础位格三”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“（具细）划分趋势”；方式方法异曲同工的， }等； 和， 位三 . {“宇宙生命基础位格三”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“（巨细乃至巨之笼统）整合趋势”；方式方法异曲同工的， }等； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： 此 *注1“三位一体”的内涵非彼*注2的“三位一体”的内涵。其余诸例同理。 上述“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 {1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕约和合包容结构环节}三位一体”中“（同一位格之）三位”各自，在保持自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 结合法则三的一，和上述 “宇宙生命基础位格一“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕”的例3，具备“划分趋势、整合趋势、和合、两半个组成身子”之四大“约 *注1 、非约 *注2 ”立场属性，即《易经》“四象”特征的 “宇宙生命基础位格三”之人在自身“整合趋向”中包括： 生学 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中的位二“宇宙本位复合对应结构体系包容完满三位一体”，理解平衡和合做人做事； 死学 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中的位三回归无人类语言能够阐述的“宇宙完满生命态”。 * 注1、*注2： 趋向并到达 “宇宙生命基础位格一、 二 .A、、二 .B”各自为“非约”。 趋向并到达 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”范畴各自为“约”。 例 2. 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二.“宇宙生命基础位格一”例3的“宇宙本位复合对应 三位一体”，和，上述例1“宇宙生命基础位格三”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“整合趋势”}基础中； 位（格）一 .{“宇宙生命基础位格三”中任“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”，也称“1〔n（nx组、nx＇）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应粒子自旋约包容结构环节三位一体”系列，“宇宙本位复合对应波粒二象性约包容结构环节三位一体”系列；《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1卦数结构环节之理阴阳球”自身系列；密宗“本位复合对应男女双身约和合包容为1佛法结构环节旋转三身佛”系列及其代表符号“旋转十字架”系列；《道德经》结合《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1道法自然结构环节三一之道”系列；《圣经》“本位复合对应灵魂（约理解）体（约平衡）约和合包容为1道德结构环节法则之人（或事、或物）三位一体”系列及其代表符号“十字架”系列；信仰《古兰经》“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德律法结构秩序之体（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）约溶合理解灵魂道德律法约和合包容之1道德律法结构环节之人（或事、或物）”各自（三位一体）系列〕等}各自，整体相应同体相对同步复合对应更新划分整合相生演进自身两半个约持恒、约溶合组成身子： 位（格）二 .{“宇宙生命基础位格四.A”“nx组”；方式方法异曲同工的，〔科学“从零和nx＇中更新而出的1组个性时空容层粒子场约持恒共同繁荣张力秩序”；《易经》“约持恒阳卦数秩序之理”；密宗“（旋转十字架中）一划——男身佛法约持恒结构秩序”；《道德经》结合《易经》“约阳之道法自然约持恒结构秩序”；《圣经》“（十字架中）一划——体之道德约平衡结构秩序法则”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德律法结构秩序之体”〕等}； 和， 位（格）三 .{“宇宙生命基础位格四.B”“nx＇”；方式方法异曲同工的，〔科学“nx组完美均融的共性记忆灵魂重心时空容层引力粒子场nx＇”；《易经》 “约溶合理解阴卦数之理”；密宗“（旋转十字架中）另一划——约溶合理解女身佛法” ；《道德经》结合《易经》“约溶合阴之道法自然”；《圣经》“（十字架中）另一划——灵魂体之道德约理解结构环节法则”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）约溶合理解灵魂道德律法”〕等}； 同时同步反之亦然。 上述“宇宙本位复合对应结构环节约包容（人、或事、或物）三位一体”中“（两位格中）三概念”各自非彼此相互；但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为（约）彼、为（约）此、为（约）彼此相互立场属性。竟如： “宇宙生命基础位格三”此 “1〔n（nx组 系列、nx＇系列）〕”复合对应趋向并呈现（ “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 和 “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” ）各自立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格三”此 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”复合对应趋向到达（ “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 和 “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” ）各自立场属性，在保持自身立场属性同时同步转换成为（ “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 和 “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” ）各自立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 复合对应趋向到达 “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” 的立场属性，即约消失自身约持恒同时同步约溶合转换成为 “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” 的立场属性；同时同步反之， “宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ” 复合对应趋向到达 “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 的立场属性，即消失自身约溶合同时同步约持恒转换成为 “宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ” 的立场属性。此为化学“溶合还原”的“四象”特征中之“二象”特征。 例 3. 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二.“宇宙生命基础位格一”例3的“宇宙本位复合对应 三位一体”，和，上述例1“宇宙生命基础位格三”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”自身“整合趋势”}基础中，结合法则二的一“展现式2”； 位（格）三 . *注1 {“宇宙生命基础位格三”中任“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”，也称“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重比例更新概率化约等量似守恒自然常变数集自旋环节”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的，〔科学“宇宙本位复合对应粒子自旋约包容结构环节三位一体”系列，“宇宙本位复合对应波粒二象性约包容结构环节三位一体”系列；《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1卦数结构环节之理阴阳球”自身系列；密宗“本位复合对应男女双身约和合包容为1佛法结构环节旋转三身佛”系列及其代表符号“旋转十字架”系列；《道德经》结合《易经》“本位复合对应约阴约阳约和合包容为1道法自然结构环节三一之道”系列；《圣经》“本位复合对应灵魂（约理解）体（约平衡）约和合包容为1道德结构环节法则之人（或事、或物）三位一体”系列及其代表符号“十字架”系列；信仰《古兰经》“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）约平衡道德律法结构秩序之体（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）约溶合理解灵魂道德律法和合包容之1道德律法结构环节之人（或事、或物）”各自 （三位一体） 系列〕等}各自， 整体相应同体相对同步复合对应更新划分整合相生（包含）演进自身两半个约持恒、约溶合系列组成身子： 位（格）三 . *注2 { ；和， }； 同时同步，整体相应同体相对同步复合对应（更新 ↔ 恒新）划分整合相生演进 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自共同具有的： 位（格）二 .{ ；和， }； 同时同步，整体相应同体相对同步复合对应（更新 ↔ 恒新）划分整合相生演进 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自共同具有的： 位（格）一 .{“宇宙生命基础位格一”“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕 之 三重完满复合自旋体系”，也称“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”，也称“宇宙本位复合对应 三位一体”；方式方法异曲同工的 ， 〔科学“宇宙本位复合对应零和等于零的科学方程式和合为统一粒子结构完满包容自旋场体系之三位一体”、“宇宙本位复合对应零和等于零的科学方程式和合为波粒结构完满包容二象性之三位一体”；《易经》“本位复合对应阴仪阳仪和合为一卦数结构体系之理包容完满太极阴阳球”；密宗“本位复合对应男女双身和合为一佛法结构体系包容圆满旋转三身佛”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》“本位复合对应阴（仪）阳（仪）和合为一道法自然结构体系包容完满三一之道”；《圣经》“本位复合对应圣灵（完美理解）圣体（完善平衡）和合为一道德结构体系法则包容完满上帝三位一体”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）完善平衡道德律法秩序（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）完美理解玄灵道德律法和合为一道德律法结构体系包容完满阿拉（三位一体）”〕等}； 同时同步反之亦然（法则三的二 .“宇宙生命基础位格一”例3）。 *注1、*注2： 在 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”均为“宇宙局部个体组成存在方式”，均居本例3的“位（格）三”基础上： “宇宙生命基础位格三”“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”在保持自身上述例1例2“位一”立场属性同时同步，复合对应转换成为本例3的“位（格）三”立场属性。 “宇宙生命基础位格四.A”在保持自身上例2“位二”立场属性同时同步，复合对应转换成为本例3的“位（格）三”立场属性。 “宇宙生命基础位格四.B”在保持自身上例2“位三”立场属性同时同步，复合对应转换成为本例3的“位（格）三”立场属性。 在 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”均居“宇宙局部个体组成存在方式”之“位（格）三”基础上，上述“宇宙本位复合对应{1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕约和合包容结构环节}三位一体”蕴涵的“ 宇宙生命基础位格 〔 三、（二 .A and 二.B）一 〕” 之“ 三位（格包涵六概念） }”各自非彼此相互；但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为（约为）彼、为（约为）此、为（约为）彼此相互立场属性。竟如： 结合上述例 2 ，“宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”各自 、“宇宙生命基础位格四 .A”“ nx组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx＇ ”系列 各自 ，趋向并 呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 、“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 、 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” *注 各自立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位三” “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”各自 、“宇宙生命基础位格四 .A”“ nx组 ”系列各自 、 “宇宙生命基础位格四 .B”“ nx＇ ”系列 各自之“约”到达 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 、“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 、 “宇宙生命基础位格二 .B”“0” 各自立场属性，均在保持自身立场属性同时同步分别转换成为， “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕” 、“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 、 “宇宙生命基础位格二 .B”“0”之各自“ 完善持恒完美均融和合、完善持恒、完美均融 ” 立场属性；同时同步反之亦然。 *注： 同理于上述法则三的二 .1.“宇宙生命基础位格一”的例3注的“同时同步反之亦然”。 同时同步： “宇宙生命基础位三”此 “1〔n（约持恒nx组系列、约溶合nx＇系列）约和合〕之三重约复合自旋环节”， 趋向并呈现“宇宙生命基础位格一” “一〔N（完善持恒1 \\ n、完美均融0）和合〕之三重完满复合自旋体系”立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位三”此 “1〔n（约持恒nx组系列、约溶合nx＇系列）约和合〕之三重约复合自旋环节” 自身约 持恒 复合的半个组成身子——“宇宙生命基础位格四 .A”此“ nx组 ”，趋向并呈现“宇宙生命基础位格一” “一〔N（完善持恒1 \\ n、完美均融0）和合〕之三重完满复合自旋体系” 自身 完善持恒复合的 半个组成身子——“宇宙生命基础位格二 .A”“ 1 \\ n ” 立场属性；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位三”此 “1〔n（约持恒nx组系列、约溶合nx＇系列）约和合〕之三重约复合自旋环节” 自身约 溶合 复合的半个组成身子——“宇宙生命基础位格四 .B”此“ nx＇ ”，趋向并呈现“宇宙生命基础位格一” “一〔N（完善持恒1 \\ n、完美均融0）和合〕之三重完满复合自旋体系” 自身 完美均融的 半个组成身子——“宇宙生命基础位格二 .B”“0” 立场属性；同时同步反之亦然。 结合法则二的二 .4， “宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B”中任自 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕”，在“宇宙生命基础位格一”“宇宙本位复合对应{一〔N（1 \\ n、0）〕和合包容完满结构体系}三位一体”自身“（具细）划分趋势”中，全方位极端对立对抗同时同步死亡消失自身更新转换成为，除己之外 “宇宙生命基础位格一、二 .A、二.B、三、四.A、四.B”各自组成存在方式； 同时同步反之， “宇宙生命基础位格三、四 .A、四.B”各自“（有生有灭） 更新新生 ”亦然，“宇宙生命基础位格一、二 .A、二.B”各自 “（永生换新）恒新新生”亦然。 ……。 上述例 1中“宇宙生命基础位格三”此“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”，和例2例3中“宇宙生命基础位格三”中此“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”各自，均在保持其各自自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 “宇宙生命基础位格四.A” 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二中，“宇宙生命基础位格一”例3的“宇宙本位复合对应 三位一体”、“宇宙生命基础位格三”例1“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”、宇宙生命基础位格三”例2例3“宇宙本位复合对应 三位一体”}基础中； 例 1. 位一 .{“宇宙生命基础位格四.A”此“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx组约持恒包容结构秩序）三位一体”系列，也称“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 〔（ …… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……） 约持恒包容结构秩序〕三位一体”系列；方式方法异曲同工的，〔科学“ 宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（从零和 nx ＇系列中更新而出的 nx个性时空容层粒子场环节们约持恒包容共同繁荣张力秩序nx组）之三位一体”系列；《易经》“本位复合对应划分趋势整合趋势为（1组约阴1组约阳约持恒包容的1组卦数结构秩序之理）阴阳（两仪）球”系列；密宗“本位复合对应划分趋势整合趋势为（1组男身佛1组女身佛约持恒包容佛法结构秩序之）法身旋转三身佛”系列及其代表符号“旋转十字架”系列 ；《道德经》 结合《易经》“本位复合对应划分趋势整合趋势为（1组约阴1组约阳约持恒包容道法自然结构秩序法则）三一之道”系列；《圣经》“本位复合对应划分趋势整合趋势为（1组子1组女约持恒包容道德结构秩序法则）三位一体”系列及其代表符号“十字架”系列；《圣经》“本位复合对应创造回归为（1组子1组女约持恒包容的道德结构秩序法则）三位一体”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教 “本位复合对应（沿用星和男性传统白色长袍彰显）创造（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）回归为〔（沿用星和男性传统白色长袍彰显） 1组被造物之子（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）1组被造物之女约持恒包容（呈现）的被造物之子道德律法结构秩序〕之（三位一体）” 〕等各自}，整体相应同体相对复合对应恒新划分整合演进展现展开自身“双趋向”： 位二 . {“宇宙生命基础位格四.A”此“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx组约持恒包容结构秩序）三位一体”系列、也称“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……）约持恒包容结构秩序〕三位一体”系列各自自身“划分趋势”；方式方法异曲同工的 ， 等}； 和， 位三 .{“宇宙生命基础位格四.A”此“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx组约持恒包容结构秩序）三位一体”系列、也称“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（…… \\ 3 nx组 ＇ （或组） \\ 2 nx组 ＇ （或组） \\ 1 nx组 ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……）约持恒包容结构秩序〕三位一体”系列各自自身“整合趋势”；方式方法异曲同工的 ， 等}； 同时同步反之亦然。 *注1至*注6： 此 *注1非此*注3；此*注2非此*注5；此*注4非此*注6，此*注4为此*注6“二分之一约等量似守恒常变数集”。 上述 {“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx组约持恒包容结构秩序）三位一体”， 方式方法异曲同工的， “宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为〔（…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……）约持恒包容结构秩序〕三位一体”等}各自中， “（同一位格之）三位”各自在保持自身立场属性同时同步方式方法异曲同工转换成为彼此相互立场属性。 例 2. 位（格）一 . {“宇宙生命基础位格四.A”此“宇宙本位复合对应（…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……）约持恒包容结构秩序组之三位一体”系列；方式方法异曲同工的 ，〔科学“宇宙本位复合对应 1组正 *注1 粒子数们 1组负粒子数们约持恒正 *注2 粒子数包容结构秩序组三位一体 ”；《易经》“本位复合对应1组约阴1组约阳 *注3 约持恒包容阳 *注4 卦数结构秩序组之理〕阴阳 *注5 （两仪）球”；密宗 “本位复合对应1组局部个体组成男身佛 *注6 1组局部个体组成女身佛约持恒包容男身佛 *注7 法结构秩序组旋转三身佛 ”及其代表符号“旋转十字架”；《道德经》结合《易经》“本位复合对应1组约阴1组约阳 *注8 约持恒包容阳 *注9 之道法自然结构秩序组法则三一之道”；《圣经》“本位复合对应 1组子 *注10 1组女约持恒包容子 *注11 之道德结构秩序组法则三位一体”及其代表符号“十字架”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“本位复合对应（沿用 星和 男性传统白色长袍彰显） 1组被造物之子 *注12 （沿用 月和 女性传统黑色罩袍蕴涵） 1组被造物之女约持恒包容被造物子 *注13 之道德律法结构秩序组（之三位一体）”〕等各自 }，整体相应同体相对同步复合对应更新划分整合演进展现展开自身“（复合对应‘约持恒环节们约持恒组’的）‘约溶合环节们约持恒组’、（复合对应‘约溶合环节们约持恒组’的）‘约持恒环节们约持恒组’”的两半个系列组成身子： 位（格）二 . {“宇宙生命基础位格四.A”此“〔复合对应1约溶合环节们（或 nx ＇组们）约持恒组‘ …… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ ’的〕 \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……”，方式方法异曲同工的，〔科学“（复合对应‘约负粒子数环节们约持恒正 *注14 结构秩序组’的）约正 *注15 粒子数环节们约持恒正 *注16 结构秩序组 ”；《易经》“（复合对应‘1组约阴卦数环节们约持恒阳 *注17 结构秩序组之（仪）理’的） 1组约阳 *注18 卦数环节们约持恒阳 *注19 结构秩序组之（仪）理 ”；密宗“（复合对应1组局部个体组成女身佛们约持恒男身佛 *注20 法结构秩序组‘的） 1组局部个体组成男身佛 *注21 们约持恒男身佛 *注22 法结构秩序组”及其代表符号“（旋转十字架中）旋转一划”；《道德经》结合《易经》“（复合对应‘ 1组阴们约持恒阳 *注23 道法自然结构秩序组’的）‘ 1组阳 *注24 们约持恒阳 *注25 道法自然结构秩序组’ ”；《圣经》“（复合对应‘1组被创生之女们约持恒（呈现）被创生之男 *注26 （所代表的）道德结构秩序组法则’的‘ 1组被创生之男 *注27 们约持恒被创生之男 *注28 道德结构秩序组法则’ ”及其代表符号“（十字架中）一划”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“复合对应‘（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）1组被造物之女们约持恒（呈现的）被创造之男 *注29 （所代表的）道德律法结构秩序组 ’的‘（沿用星和男性传统白色长袍复合对应彰显）1组被造物之男 *注30 们约持恒被创造之男 *注31 道德律法结构秩序组 ’” 〕等}； 和， 位（格）三 . {“ 宇宙生命基础位格四.A”此“ 〔复合对应 1约持恒环节们（或 nx 组们）约持恒组‘ \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……’的〕……\\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ ”， 方式方法异曲同工的，〔科学“（复合对应‘约正 *注32 粒子数环节们约持恒正 *注33 结构秩序组’的）约负粒子数环节们约持恒正 *注34 结构秩序组 ”；《易经》“（复合对应‘1组约阳 *注35 卦数环节们约持恒阳 *注36 结构秩序组之（仪）理’的） 1组约阴卦数们约持恒阳 *注37 结构秩序组之（仪）理 ”；密宗“（复合对应1组局部个体组成男身佛 *注38 们约持恒男身佛 *注39 法结构秩序组‘的） 1组局部个体组成女身佛们约持恒男身佛 *注40 法结构秩序组”及其代表符号“（旋转十字架中）旋转一划”；《道德经》结合《易经》“（复合对应‘ 1组阳 *注41 们约持恒阳 *注42 道法自然结构秩序组’的）‘ 1组阴们约持恒阳 *注43 道法自然结构秩序组’ ”；《圣经》“（复合对应‘1组被创生之男 *注44 们约持恒（呈现）被创生之男 *注45 道德结构秩序组法则’的‘ 1组被创生之女们约持恒（呈现）被创生之男 *注46 （所代表的）道德结构秩序组法则’ ”及其代表符号“（十字架中）一划”；信仰《古兰经》的伊斯兰教“复合对应‘（沿用星和男性传统白色长袍彰显）1组被造物之男 *注47 们约持恒被创造之男 *注48 道德律法结构秩序组 ’的‘（沿用月和女性传统黑色罩袍蕴涵）1组被造物之女们约持恒（呈现）被创造之男 *注49 （所代表的）道德律法结构秩序组 ’” 〕等}； 同时同步反之亦然。 *注1、*注2： 此 *注1“正”非*注2“正”，此*注1“正”为*注2“正”自身“二分之一 更新约等量似守恒常变数集”之“正”。 *注3和*注4、*注6和*注7、*注8和*注9、*注10和*注11、*注12和*注13： 上述均分别同理于 *注1、*注2。 *注5： 此“阳”为 *注3此“阳”的符号。 *注14、*注15、*注16： 此 *注14“正”和此*注15“正”和此*注16“正”均非彼此相互。 *注17和*注18和*注19、*注20和*注21和*注22、*注23和*注24和*注25、*注26和*注27和*注28、*注29和*注30和*注31： 上述均分别同理于 *注14、*注15、*注16。 *注32和*注33和*注34 ： 此 *注32“正”和此*注33“正”和此*注34“正”均非彼此相互。 *注35和*注36和*注37、*注38和*注39和*注40、*注41和*注42和*注43、*注44和*注45和*注46、*注47和*注48和*注49： 上述均分别同理于 *注32和*注33和*注34。 上述“宇宙生命基础位格四.A”“宇宙本位复合对应（……\\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\……）约持恒包容结构秩序组之三位一体”的“（同一位格中）三位” 各自非彼此相互 。 但其各自到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为（约）彼、为（约）此、为（约）彼此相互立场属性。 “宇宙生命基础位格四.A”此“宇宙本位复合对应（…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……）约持恒包容结构秩序组之三位一体”自身复合对应趋向并呈现 “宇宙生命基础位格一” “一〔N（1 \\ n、0）〕”自身“和合（整合）”立场属性；同时同步反之亦然。其中： “宇宙生命基础位格四.A”此“…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ ”复合对应此“ \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……”，趋向并呈现“宇宙生命基础位格二.B”“0”的立场属性。 同时同步反之， “宇宙生命基础位格四.A”此“ \\ 1nx （或组） \\ 2nx （或组） \\ 3nx （或组） \\ ……”复合对应“…… \\ 3 nx ＇ （或组） \\ 2 nx ＇ （或组） \\ 1 nx ＇ （或组） \\ ”，趋向并呈现 “宇宙生命基础位格二.A”“1 \\ n”的立场属性。 例 3. 并结合法则二的一“展现式 3”，同理于上述 “宇宙生命基础位格三”的 例 3。 “宇宙生命基础位格四.B” 在 {法则三的一.“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”，和，法则三的二中，“宇宙生命基础位格一”例3的“宇宙本位复合对应 三位一体”、“宇宙生命基础位格三”例1“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为 三位一体”、宇宙生命基础位格三”例2例3“宇宙本位复合对应 三位一体”}基础中； 例 1． 位一 .{“宇宙生命基础位格四.B”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx＇约溶合包容结构环节）三位一体”系列；方式方法异曲同工的， }等各自，整体相应同体相对同步复合对应更新划分整合演进展现展开自身“双趋向”: 位二 . {“宇宙生命基础位格四.B”“宇宙本位复合对应划分趋势整合趋势为（nx＇约溶合包容结构环节）三位一体”系列各自自身之“划分趋势”；方式方法异曲同工的， ； 和， }各自， 整体相应同体相对，在趋向同时到达彼此相互立场属性，均消失自身立场属性同时同步复合对应恒新划分整合相生转换演进成为对方立场属性。 在上述基础中： 1）趋向并呈现“宇宙生命基础位格二.A”“（完善持恒之）1 \\ n”立场属性的“宇宙生命基础位格四.A”此“（约持恒化学还原）nx1组”，和，趋向并呈现“宇宙生命基础位格二.B”“（完美均融之）0”立场属性的“宇宙生命基础位格四.B”此“（化学约溶合）nX ＇ 1”，整体相应同体相对同步复合更新划分整合相生演进转换（约）成为对方立场属性。 2）“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”任两“1〔n（nx组 系 列 、 nx＇ 系 列 ）〕”复合对应：其中之此 “1〔n（nx组 系 列 、 nx＇ 系 列 ）〕”趋向并呈现 “宇宙生命基础位格二.A”“（完善持恒）1 \\ n”的“化学还原”立场属性；其中之彼“1〔n（nx组 系 列 、 nx＇ 系 列 ）〕”趋向并呈现 “宇宙生命基础位格二.B”“（完美均融）0”的“化学溶合”立场属性。 在 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”范畴： “宇宙生命基础位格三” 此 “1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕” 均复合对应蕴涵着， “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx组 ” 系列各自 和 “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx＇ ” 系列各自 。 同理， “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx组 ” 系列各自 均复合对应蕴涵着， “宇宙生命基础位格三” 此“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕” 和 “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx＇ ” 系列各自 。 同理， “宇宙生命基础位格四.B”此“ nx＇ ” 系列各自 均复合对应蕴涵着， “宇宙生命基础位格三” 此“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕” 和此 “宇宙生命基础位格四.A”此“ nx组 ” 系列各自 。 “ 宇宙生命基础位格三、四 .A 、四 .B” 各自复合对应到达彼此相互立场属性，均在保持自身立场属性同时同步转换成为对方立场。其中： “ 宇宙生命基础位格四 .B” 彼 “nX ＇ 1” 复合对应自身两约半个（基础本位）组成身子 ——“ 宇宙生命基础位格四 .A” 此 “nx 组 ” 系列和 “ 宇宙生命基础位格四 .B” 此 “nX ＇ 1” 系列，均在保持自身立场属性同时同步转换成为 “ 宇宙生命基础位格三 ” 此 “1 〔 n （ nx 组系列、 nx ＇系列）〕立场属性；同时同步反之亦然。 “ 宇宙生命基础位格三 ” 任 “1 〔 n （ nx 组系列、 nx ＇系列）〕，在保持自身立场属性同时同步转换成为， “ 宇宙生命基础位格四 .A” 此或彼 “nx1 组 ” 中 “1nx 环节 ” 立场属性；同时同步反之亦然。 “ 宇宙生命基础位格四 .B” 任 “nX ＇ 1” ，同理。 结合《自然规律原理》开篇“实球之例”， “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中任“1〔n（nx组系列、nx＇系列）〕之三重约复合自旋环节”之“实球组成点”，趋向并到达“宇宙生命基础位格一”“ 一 〔N（1 \\ n、0）〕之三重完满复合自旋体系”这一“实球”，均呈现自身不同层次位置角度界面功能作用之自我至完满实球功能作用之自我；同时同步反之亦然。 …… “宇宙本位复合对应结构（包容完满、包容完善和包容完美、约包容）三位一体”原理 结合实球之例和法则二，包括人类全体结构化的知识经验信仰法则在内： “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”从各自立场属性出发，趋向并到达彼此相互立场属性，均方式方法异曲同工约为彼此相互。 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”从各自立场属性出发，趋向并到达“宇宙生命基础位格二.A、二.B”立场属性，均方式方法异曲同工为彼此相互；同时同步反之亦然。 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”从各自立场属性出发，经由“宇宙生命基础位格二.A、二.B”立场属性趋向并到达“宇宙生命基础位格一”立场属性，均方式方法异曲同工为彼此相互；同时同步反之亦然。 ……。 则，在法则一和法则二的基础上，法则三 “宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”与“位格概念、位置、趋向三要素，决定宇宙生命四大基础位格六大基础概念，整体相应同体相对同时同步保持（和、或）转换各自自身及其彼此相互复合自然对应立场属性”，将东西方宗教、哲学、科学错综繁复的辩证法们简明梳理清晰 *注 。 *注： 法则三之例们亦佐证了中国《易经》全体概念及其法则均具备法则三 “位格概念、位置、趋向”三大要素特征，其中： “两仪”除上述例举外还包括“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B、三、四.A、四.B”彼此相互之“两仪”； 代表“趋向性位置”特征的 “四象”阐明全体“宇宙局部组成存在方式”按照趋向排列组合。“完善持恒的四象”、“完善持恒的八卦”至”完善持恒的阴阳无穷对应卦”各自均方式方法异曲同工为“阳仪”；同时同步反之亦然。 …… 结合法则一的三和法则二的一展现式 5，中国《道德经》结合《易经》，“一生二，二生三，三生万物；（同时同步反之）万物负阴而抱阳（在科学为从零之阴中更新而出在完善持恒方程式之阳体范畴），（阴仪或阴、阳仪或阳）冲气以为和（相生和合）”的“万物负阴而抱阳”，不但阐明绝大多数人类以自身结构功能作用自然“抱阳”趋向“完满太极”，乃至容易忽视未从人类功能作用立场属性出发无人类语言能够阐述的“完满无极”而“负阴”，亦在人类不同文明文化信仰异曲同工的完满原理们中居言简意赅阐明万物结构具细运作原理之首。 中国古老完满的文明文化大道至简原理，中华子孙理当继承和发扬。 以数学正负基础为例，现代数学尚待融会贯通至 : “宇宙本源本位包容完满三位一体”复合对应展现展开：从人类数学功能作用立场属性出发方式方法格式化的“宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”之“正”，和，未从人类功能作用立场属性出发无人类语言语系可以阐述的“宇宙完满无形”之“负”。 “宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”自身复合对应具有：“正”之“划分”趋势展现立场属性和“负”之“整合”趋势蕴涵立场属性。 “宇宙生命基础位格一”“一〔N（1 \\ n、0）〕之三重比例恒新等量守恒自然完满常变数集自旋体系”自身两半个完善、完美复合的组成身子——〔“宇宙生命基础位格二.A”（除零外“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体1“自然数量”方式方法异曲同工一体完善持恒的）“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’方程式”们各自之“正”；和，“宇宙生命基础位格二.B”“一重二分之一比例恒新等量守恒零自然完美均融常不变数环节”之“负”〕。 结合物理 “量”、化学“溶合和还原”等，澄清数理模糊应用的零和等于零的方式方法异曲同工的方程式们各自源自 〔 “宇宙生命基础位格二.A”异曲同工的“一重二分之一比例恒新等量守恒自然完善持恒常变数集‘1 \\ n’方程式”们各自之“正”，和，“宇宙生命基础位格二.B” ”“一重二分之一比例恒新等量守恒零自然完美均融常不变数环节”之“负”，整体相应同体相对同步复合恒新（完善持恒）划分（完美均融）整合（等量互换）相生演进彼此 〕 。 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”全体1“自然数量”，整体相应同体相对同时同步复合对应更新相生演进展现展开各自自身及其彼此相互全体正、负、正负和合立场属性。 “自然数量”身为“正、负”数之基础，三者“三位一体”复合对应展现展开各自自身及其彼此相互的存在方式和存在关系。 站在 “宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”各自“恒新”演进存在方式的立场属性，万物差异无意义；站在“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B、三、四.A、四.B”各自“同步（绝对均速）”发展立场属性，万事万物亦无从区分。结合法则三：“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中，人类整体、人类社团、个人均自觉不自觉地以自身“频率”做为相对静止坐标，以自身发展的“频率周期”做为相对静止坐标系，复合对应展现展开万事万物各自自身及其彼此相互的存在差别。这就好比一个人忽略自身同步演变同时以自身做为相对静止坐标静观万事万物变化道理同理。以此类推，“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”中，包括爱因斯坦E=mc 2 在内， 从人类整体、人类社团、个人同步递次连贯同步更新相生拓展演进的万事万物各自及其彼此相互复合对应的相对静止坐标 、 相对静止 坐标系 道理同理。 …… 总 结 《自然规律原理》由三大法则相辅相成共同组成。 法则一 . 为人一旦融会贯通自身与他人人生经验和知识，就会自然而然将全体人类认知认证，在（纵轴）整体宇宙自身划分、整合双趋向中，共性原则同时亦为个性规律地简化成为古今中外完满道理共同蕴涵具有的，（横轴）原理基石一至四个基础位格中一至六个基础概念存在方式至“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”；同时同步反之亦然。《自然规律原理》同步于人类科学发展进程，在融会贯通数理化基础上，立足于包容古今中外全体人类文明文化的“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念同步复合（恒新、更新）划分整合相生演进存在方式”至“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体” 健全科学理念基石。 法则二 . “同步复合对应相生(科学‘互换’、社会普称‘相互作用’、中国古代‘气’等)”产生“频率”，“同步复合对应相生演进”产生“频率周期(社会普称‘循环’等)”；籍此，本法则整体相应同体相对承上启下复合对应展现展开，“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”中“位二”所具有的，“宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念各自自身及其彼此相互同步复合（恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”，健全科学建模。 法则三 .“宇宙本源本位复合对应包容完满三位一体”与“位格概念、位置、趋向三要素，决定宇宙生命四大基础位格（中）六大基础概念，整体相应同体相对同时同步保持（和、或）转换各自自身及其彼此相互的自然复合立场属性”。本法则简明梳理清晰人类有史以来错综繁复的东西方哲学宗教辩证法、数学自然数与正负数和物理相对论等。 其中： “宇宙生命基础位格一”为“宇宙生命基础位格二.A、二.B、三、四.A、四.B”各自共同具有的生命同步完满复合恒新划分整合相生演进体系组成存在方式和组成存在关系； “宇宙生命基础位格二.A、二.B”各自为“宇宙生命基础位格一”自身两半个生命同步完善持恒完美均融复合恒新划分整合相生演进组成（身子）存在方式和组成存在关系同时同步，为全体“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自共同具有的两半个生命同步完善持恒完美均融复合（更新 ↔ 恒新）划分整合相生演进组成（身子）存在方式和组成存在关系； 全体 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自，为“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”各自共同具有的“宇宙局部个体生命同步复合更新划分整合相生演进组成存在方式和组成存在关系”； “宇宙生命基础位格三”，为“宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”各自共同具有的，任自“宇宙局部个体生命同步复合更新划分整合相生演进组成环节存在方式和组成存在关系”； “宇宙生命基础位格四.A、四.B”此或彼系列各自为，“宇宙生命基础位格三”此或彼自身，约两半个生命同步持恒溶合复合更新划分整合相生演进组成存在方式和组成存在关系系列。 “宇宙生命基础位格一（完满）、二.A（完善持恒）、二.B（完美均融）”各自自身及其彼此相互，为同一宇宙生命位置的三种不同宇宙生命恒新（永生换新）划分整合相生演进存在方式和存在关系；这在中国《易经》和《道德经》、东方密宗《佛经》、西方“圣经”等中均有清晰阐述，但自古至今绝大多数人类受自身融会贯通经验知识之局限，往往将上述三者混为一谈。 此或彼 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自自身及其彼此相互，为同一约宇宙生命位置的三种不同宇宙生命同步复合更新（有生有灭换新）划分整合相生演进存在方式和存在关系。 全体 “宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自自身及其彼此相互为，“宇宙生命同步复合更新（有生有灭换新）划分整合相生演进存在方式和存在关系”。 “宇宙生命基础位格一、二.A、二.B”各自，和，全体“宇宙生命基础位格三、四.A、四.B”各自，为“宇宙生命同步复合（恒新 ↔ 更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”。 “宇宙生命基础位格一、二.A、二.B、三、四.A、四.B”各自自身及其彼此相互，为“宇宙生命同步复合（恒新、恒新 ↔ 更新、更新）划分整合相生演进存在方式和存在关系 ”。 则，人类如何认知认证宇宙人生，宇宙人生就如何向着人类展现和展开；人类对宇宙人生有多少认知认证，人类就有多少方式方法予以展现展开；人类融会贯通了多少宇宙人生经验知识，人类就发展到宇宙人生哪一位置阶段。极端对立对抗导致人事物的毁灭转换；理解平衡和合相通带来人事物的祥和发展。何去何从，取决于我们人类自身成长成熟的发展阶段！何去何从都是我们人类自身的选择！ 谨此力助《自然规律原理》三大相辅相成法则电脑软件程序化全球化，以兹： 1.阐明不同人类认知认证所在宇宙生命位置及其掌握未掌握的方式方法； 2.翻译不同文明文化学科信仰知识经验异曲同工的认知认证们为彼此相互； 即打出电脑上任一词汇都可复合对应展现展开该词汇自身在不同文明文化学科信仰知识经验中的不同名称和不同展现展开方式方法。尤其是将《易经》、《道德经》、《佛经》、《圣经》、《古兰经》、科学《自然规律原理》等方式方法异曲同工的完满道理翻译成为彼此相互，是人类化干戈为玉帛达成和解共识的重要捷径。 3.区别对待具有同一名称的不同事物； 4.协助不同学科领域人人彼此长处短处互补互助； 5.协助包括现代科学科技在内尚未建立健全的认知认知们，从各自已知、建至各自未知、建至各自共同具有共识之知、乃至共同根本完满共识致知，同时同步反之亦然。 ……。 以利世界人民能够理解平衡和合落实建设符合时代精神意义的“人类现代化 PAZZO有机民主互补科学文明（国家、国际）社会包容公德制度”系列。 上帝保佑人类！ 人类保佑自我！ 阿门！ 唵嘛呢叭咪 吽！ OM……! HU……！ 信仰的学子于燕莎深深鞠躬敬礼！ Yansha Yu-Sandstrom Bow Deeply and Salute! 二零一七年十二月十八日重新整理

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如何设计一个实验来直接检验相对性原理？

热度 5 bochang 2017-7-29 14:11

为何要检验相对性原理？ 现代物理有两个重要的基础，一个是量子力学，另外一个是相对论。前者已经有广泛的应用，为近代物理带来深远的发展。其基础十分牢固，似乎不大需要更多的验证。至於相对论，虽然也有很多支持它的实验证据，但对于它的基本假设，还有一些争议，因此需要更多的验证。例如，真空是否是一个空无一物的空间？“以太”是否存在？这一直存在着很多争论。（见我前两篇博文《目前的宇宙学与相对论之间有没有分歧？宇宙中是否有一个静止参考系？》《了解宇宙起源的关键：真空是什么？》）。就连爱因斯坦本人也不能给出一个断然的答案。当他在 1905 年提出狭义相对论的时候，他基本认为真空是空的。但到他后来提出广义相对论的时候，他已经改变了这种看法。另外一位物理学大师 Dirac （狄拉克），他首先提出了 relativistic electron theory ，可以说是近代量子场论的创始人。他在 1951 年在《自然》杂志上发表了一封信 ，清楚地表明他相信“以太”在宇宙中的存在（见附件）。那么，这会不会与狭义相对论的第一假设产生矛盾？如果空间并非空的，它自然就可以形成一个静止的参考系。这会不会违背了狭义相对论的相对性原理（ principle of relativity ）？ 随着现代宇宙学的发展，这个问题显得更为迫切。因为在现有的宇宙学理论里，宇宙空间显然不是空的（见我的前一篇博文《目前的宇宙学与相对论之间有没有分歧？宇宙中是否有一个静止参考系？》）。那么我们就有几个相关的问题必须回答： (1) 宇宙里的“真空”是不是空的？有没有一些空间介质的存在？ (2) 假如“真空”不是空的，它会不会形成一个恒定的静止参考系？ (3) 假如有这样一个参考系的存在，相对性原理还能成立吗？ 如何设计一个实验来直接检验相对性原理呢？ 要解决上面这些问题，光靠理论上的辩论是不够的。事实上，在过去一百年，以上问题有着无数的争论。要解决这些问题必须靠实验来验证。有人可能说，一百年以前的迈克耳孙－莫雷实验（ Michelson-Morley experiment ）是否已经证明了相对性原理？答案是否定的。我们只能说，迈克耳孙－莫雷实验的结果是与相对性原理一致的。但却并非该原理的证明。首先，迈克耳孙－莫雷实验只检验了光的传递，并没有检验其它的物理作用。所以它最多也只能说光的传导符合相对性原理。其次，光子是一种辐射波，而不是一种组成物质的粒子。光的传播并不代表物质的运动。光子有些特殊性：它的静止质量为零，而它的传播速度是恒定的光速。要检验相对性原理，我们必须使用一种质量非零的粒子，它的传播速度应该是可变的。 这个实验要怎么做呢？最近在 European Physical Journal Plus （欧洲物理学杂志）上我发表了一篇文章，提出了一个通过精确测量粒子质量的实验来检验宇宙中是否有一个静止参考系（ resting frame ） 。这个实验的结果将会清楚地说明爱因斯坦提出的相对性原理是否成立。这篇文章发表以后得到很多关注（注 1 ）。 具体的实验设计 这个实验的基本构想，就是通过 精确测量两个反向运动的粒子的动态质量 (moving mass) ，来决定一个惯性系（ inertial frame ）内的物理规律是否独立于该惯性系在宇宙中的运动。从过去的实验里，我们知道粒子的动态质量 M 与静止质量 m 0 是不一样的。这两者的关系是与粒子的运动速度相关，即 (1) 那么，这个式子里面的速度 v 是相对于任意一个惯性系，还是相对于宇宙中一个恒定的静止参考系 ？这就是我们设计的实验要回答的问题。 图 1 是我们的基本实验设计。首先，我们用一个加速器来加速一种粒子（例如电子）。我们可以使用一个磁场（ switching magnet ）把电子引导到向左或者向右运动。这两种电子的速度显然应该是相等的。然后，我们在左端和右端放置两个相同的质谱仪来分别量度向左或向右运动的电子的动态质量 ( 分别称为 M L 和 M R ) 。根据相对性原理，地球表面上的实验室可以被当作是一个静止的惯性系 ( stationary inertial frame ) 。那么，既然向左或向右运动的电子的速度是一样的，它们的动态质量 M L 和 M R 就应该完全一样。也就是说 ∆M = M R - M L = 0. 图 1 ：实验设计概念图 。 使用加速器加速后的电子分向左右两个方向运动。再用左侧和右侧的两个精密的质谱仪来测量其质量。图中的 左 - 右轴线将对应于东 - 西方向。 但是，如果相对性原理并不正确，宇宙中有一个恒定的静止参考系，式 (1) 中的速度 v 只能是相对于这个静止参考系的速度。那么，上面提到的向左和向右运动的电子的速度对于这个静止参考系来说就不是相等的。例如，如果实验室在宇宙中的运动是向右的话，那么向右运动的电子就会比较快；向左运动的电子就会比较慢。那么，它们测量出来的动态质量当然就不一样。这时候 ， ∆M = M R - M L 0. 由于地球有一个自转，在每天不同的时间，实验室在宇宙中的方向是不一样的。（见图 2 ）。那么，在上述实验中的两个电子的运动方向也会不断在变。因此，如果 宇宙中有一个恒定的静止参考系的话，这两个电子在这个静止参考系内的合成速度也会不断在变。于是，如果我们 在一天之中的不同时间重复进行 这个实验，它测出来的 ∆M 也会随着不同的时间而改变。（详细的情形请看参考文献 2 。） 图 2 ：实验结果应随地球的自转而改变。 (a) 地球绕太阳运动的俯视图。地球的整体速度（ v Earth ） 是地球对于太阳的速度（ v Earth-Sun ）和太阳对于整个宇宙的速度（ v Sun ）的合成速度。这个速度会随着季节而改变。 (b) 我们实验中应用的左 (L) 和右 (R) 的质谱仪对应于西和东的方向。由于地球的自转，实验室的左 - 右轴的方向相对于 v Earth 会不断改变。因此，在一天中的不同时间里，向左或向右的电子运动在宇宙中的速度也会随之改变。这样子，我们测量出的 ∆M 就会出现一个 24 小时的改变周期。 综合而言，如果相对性原理是正确的，那么任何一个惯性系都是对等的（ equivalent ），我们可以把地球上的实验室作为一个静止的参考系。因此，左右两个粒子的运动是对称的。那么实验测出这两个粒子的质量应该是完全一样的。然而，如果宇宙中存在一个恒定的静止参考系，那么实验就应该测出这两个粒子的质量之间会有差异，而且，这个质量差异还会随着地球的转动而改变。 在现有的技术条件下，这个实验是否可行？ 综上所述，这个实验从原理上来说是可以做的。不过，我们还得考虑这个实验在现实上是否可行。这种预期的质量差异大概有多大？使用目前的技术能够测得出来吗？这篇文章也考虑了这些问题。根据不同的天文观测，包括太阳系在银河中的移动，以及地球相对宇宙微波背景辐射（ CMB ）的运动，我们可以估计地球在宇宙中的相对运动速度。根据这个估计，假如宇宙本身可以作为一个静止的参考系的话 ， ∆M/ m 0 应该约为 2 x 10 -4 。以现有的技术，一个精密设计的质谱仪大概可以达到 10 -6 的灵敏度。因此，这个实验在现实上应该是完全可行的。 这篇介绍实验设计的文章在三个月前发表，到目前已经受到相当多的关注（注 1 ）。我希望这个实验能够在中国的实验室完成。有兴趣的朋友请和我联系。 注 1 ：这篇文章发表后，已得到多个科技新闻媒体的报道，包括： 欧洲物理杂志的出版社（ Springer Nature ）： http://www.epj.org/epjplus-news/1218-epjplus-highlight-does-the-universe-have-a-rest-frame 欧洲物理新闻（ Europhysics News ）： http://epn.eps.org/EPN%2048-3#p=9 。 Sci-News.com: http://www.sci-news.com/physics/resting-frame-universe-04724.html ScienceDaily: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170321122545.htm Phys.org: https://phys.org/news/2017-03-universe-rest.html 参考文献： P. A. M. Dirac, Is there an ther? Nature , 168 , 906– 907 , 1951. doi:10.1038/168906a0 D.C. Chang, Is there a resting frame in the universe? A proposed experimental test based on a precise measurement of particle mass. Eur. Phys. J. Plus, 132 , 140, 2017. Dirac's letter on aether_1951.pdf

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目前的宇宙学与相对论有没有分歧？宇宙中是否有一个静止参考系？

热度 10 bochang 2017-7-25 16:36

对于宇宙的起源，这是所有人类文明都很关心的问题。在过去一个世纪，宇宙学有了飞跃的发展。这主要得力于天文观察技术的大幅进步，提供了大量的数据。另一方面，科学家们又建立了一些可以量化的理论模型。现在的宇宙学主要应用的，一个是粒子物理的标准模型（ Standard Model of particle physics ），另一个就是广义相对论。 1.目前的宇宙学与相对论对于真空有不同的假设 不过，现在的宇宙学与相对论之间在概念上并非完全一致。例如在 Alan Guth ( 阿兰 · 古斯 ) 的暴胀理论里，宇宙膨胀的动力来源主要是用广义相对论来解释 。但他这个理论的假设与相对论对于 “ 真空 ” 的看法又有着一些分歧。在目前的宇宙学里面，它的基本假设是宇宙中的能量和物质来自“真空”中的量子扰动（ quantum fluctuation ）。 “ 真空 ” 只是一个“场”的基态。它并非空无一物的，而是具有很特殊的物理性质。（详细的介绍请看我的上一篇博文《了解宇宙起源的关键：真空是什么？》 Link ： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=226454do=blogid=1067514 ）。这种 “ 真空非空 ” 的概念会与相对论产生矛盾。相对论的第一假设（ 1 st postulate ）就是 “ 相对性原理 principle of relativity” 。就相对论而言， “ 真空 ” 应该是空的。否则它就会形成一个宇宙中的静止参照体系（ resting frame ），我们在理论上就可以量到所有惯性系相对于这个静止参考系的运动。这样一来，相对论的第一假设（即所有的惯性系都是相等的）就会被打破。 有人可能说，目前宇宙学用的是广义相对论，而非狭义相对论。但是，广义相对论和狭义相对论的基本假设应该是一致的，因为前者必须建立在后者的理论基础上。所以，广义相对论也不可能违背狭义相对论的第一假设。 对于“真空”是否是空的这个问题，爱因斯坦并没有很清楚地表态。他关于 “ 以太 ” 的看法是曾有些反复的。在 1905 年当他首先 提出狭义相对论的时候，爱因斯坦是明显地认为 “ 以太 ” 并不存在。可是到他提出广义相对论时，他对于 “ 真空 ” 的看法已经有所改变。 1920 年爱因斯坦在 Leiden 大学给过一篇 “ 以太与相对论 ” 的演讲。在其中，他就公开表明不能否定 “ 以太 ” 的存在。而且，他认为把 “ 真空 ” 当做一个空无一物的空间是不符合力学的基本事实 。他认为在广义相对论里面，空间是有某种物理性质的。因此可以把它当作一种新的 “ 以太 ” 。 。不过，他认为这种新的 “ 以太 ” 与旧的 “ 以太 ” 观念有别，它并非一种有质量的运动介质，因此它不会形成一个静止的参考系。所以，这种新的 “ 以太 ” 不会否定他的狭义相对论的第一假设。 2.目前的证据能否说明宇宙是否有一个静止的参考系？ 从以上的讨论可见，现在争论的焦点已经不限于 “ 真空”是否是空的，而是我们能不能从实验上证明宇宙有或者没有一个静止的参考系？ 爱因斯坦提出狭义相对论是基于迈克耳孙－莫雷实验 （ Michelson-Morley experiment ）。让我们重新来看看 这个实验是否证明了宇宙中没有静止参考系。该实验原来的设计，只是要检验：假如光是由一种叫 “ 以太 ” （ aether ）的介质传播的话，我们能不能观察到 “ 以太 ” 这种物质与地球的相对运动。实验的结果是否定的（ null ）；也就是说，实验无法观察到 “ 以太 ” 与地球的相对运动；光的传导在任何一个惯性系里都是一样的。这个结果完全符合了爱因斯坦提出的相对性原理。但是迈克耳孙－莫雷实验只观察了光（或者电磁波）的传播，而不是对于所有物理运动的观察。因此，这个实验只能说明光的传递符合了相对性原理，而并不能说明除了光的传递以外，其它的物理相互作用（例如重力，核力等等）也都符合相对性原理。所以，迈克耳孙－莫雷实验并没有直接地证明宇宙中没有一个静止的惯性系。这个实验当然也无法检验 “ 真空 ” 是否真的是空的。 当然， “ 以太 ” 理论在 20 世纪初被抛弃不仅仅是因为迈克耳孙－莫雷实验的结果。它还有一些别的原因，包括 “ 以太 ” 理论难以解释星体何以能够毫无阻力地穿透这种介质。而且，这种假设的 “ 以太 ” 介质有些相互矛盾的物理特性。在 19 世纪的时候， “ 以太 ” 是假设存在于所有物质以外的空间。要满足这个条件， “ 以太 ” 就必须是一种具备高度流动性的物质（气体或者液体）。但是， “ 以太 ” 又被假设为光的传递介质，但光是一种高频率的横波，只有固态的介质才能传递这样的波。这样 “ 以太 ” 就必须是固态的。这与前面的要求相反。 那么，现代的物理学提出了 “ 真空 ” 非空的假设，它是否也会碰到 19 世纪 “ 以太 ” 面对的难题呢？答案是否定的。现在的 “ 真空 ” 概念与 “ 以太 ” 有些根本的不同。首先， “ 真空 ” 是充塞着整个宇宙而非只是存在于物质以外的空间。其次，构成物质的原子是由基本粒子组成的。而粒子只是 “ 真空 ” 的激发波。因此，物质在 “ 真空 ” 中运动不会感受到阻力。 严格来说，迈克耳孙－莫雷的实验结果并没有否定真空介质的存在。爱因斯坦 1905 年提出的相对论文章大量使用了麦克斯韦的电磁学理论 。我在上一篇博文中已经指出，麦克斯韦理论假设了 “ 真空 ” 是一种电介质（ dielectric medium ）。因此爱因斯坦可以说已经间接地接受了这种假设。事实上，迈克耳孙－莫雷的实验结果也没有直接违背 “ 真空 ” 是一种电介质的假设。因为根据麦克斯韦方程导出的光的运动方程为 . 这个方程是符合洛仑兹协变的（ Lorentz covariant ）。这就是说，如果把方程中使用的时间和空间从一个坐标系 (x, y, z, t) 用洛仑兹转换（ Lorentz transformation ）转换到另外一个坐标系 (x’, y’, z’, t’) ，光的传导方程看上去是不变的。因此，迈克耳孙－莫雷实验只是证明了光的传导是洛仑兹协变的，而并没有说明 “ 真空 ” 是不是空的。 3.宇宙微波背景辐射（CMB）可否作为一个静止参考系？ 在今天，我们对于宇宙的观测要远比爱因斯坦时候深入得多。在最近几十年，许多关于宇宙起源的观测都是从分析宇宙微波背景辐射（ Cosmic Microwave Background ，简称 CMB ）而来。在二十世纪 60 年代，美国贝尔实验室的彭齐亚斯（ Arno Penzias ）和威尔逊（ Robert Wilson ）在偶然间发现了宇宙微波背景辐射。许多物理学家认为 CMB 是宇宙大爆炸后遗留下来的辐射波，它可以为我们研究早期的宇宙提供许多宝贵的信息。因此，科学家用各种各样的实验手段来观察 CMB 。除了一些地面的观察以外，还进行了三个卫星观测计划，即 COBE （ Cosmic Background Explorer, 宇宙背景探测卫星， 1989-1993 ）， WMAP （ Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ，威尔金森微波各向异性探测器， 2001-2010 ）和 Planck （普朗克卫星， 2009-2013 ），搜集了大量的数据。根据科学家的分析，这种宇宙微波背景辐射有着非常均匀的空间分布，它与我们观察得到的宇宙物质分布也大致吻合。这就提供了一个可能性：这种宇宙微波背景辐射可不可以作为我们宇宙的一个静止参考系？ 根据现在的卫星观测，我们可以准确地量度到地球与 CMB 的相对运动，甚至可以计算出地球相对于 CMB 运动的速度约为 3.7x10 5 m/s 。主持 COBE 项目的物理学家乔治 · 斯穆特（ George Smoot ）就因为这项研究 CMB 的工作而获得 2006 年的诺贝尔奖。在他获颁诺贝尔奖的演讲中，他就提到过 CMB 作为一个静止参考系的可能性 。他认为 CMB 是一个很方便理解宇宙膨胀的惯性系。可以把 CMB 的观测当为一种新的 “ 以太 ” 漂移实验。因此，如果有人要把 CMB 的分布当作一个静止参考系，也是可以理解的。不过他自己并不认为 CMB 的存在会直接违背狭义相对论。 4.我们需要设计一个新的实验来解决宇宙学与相对论之间的分歧 根据上面的讨论可知，目前的宇宙学理论与相对论的基本假设有着一些重要的分歧。我们需要设计一个新的实验来检验究竟我们这个宇宙有没有一个静止的参考系。在目的上，这个实验和一百多年前的迈克耳孙－莫雷实验很相似。但是，其使用的手段会大大不同。事实上，迈克耳孙－莫雷实验有一个局限：它使用光来检测不同惯性系的物理运动。不过，光是一种特殊的粒子：它没有静止质量，它的速度永远是 c 。如果我们要检测 “ 真空 ” 是否有一个静止参考系的话，我们应该用有静止质量、其运动速度不必等于 c 的普通粒子来做实验。 那么，这个实验要怎么做呢？最近我在 European Physical Journal ( 欧洲物理杂志 ) 上发表了一篇文章，为这个实验提出了一个设计 。这篇文章得到欧洲物理学界蛮多的重视。今年 3 月，欧洲物理杂志的出版社（ Springer Nature ）把这篇文章作为重点推介（ highlight ）（ Link ： http://www.epj.org/epjplus-news/1218-epjplus-highlight-does-the-universe-have-a-rest-frame ）。在今年 6 月，欧洲物理新闻（ Europhysics News ）又再次把这篇文章选为重点介绍（ Link ： http://epn.eps.org/EPN%2048-3#p=9 ）。如果读者对这篇文章有兴趣，可以点击下面的链接： https://link.springer.com/article/10.1140/epjp/i2017-11402-4 。 我十分希望这个实验能够由中国人自己来做。有兴趣的朋友请跟我联络。 ------------------------------------------------------------------------------ 注 1 ：爱因斯坦 1920 年在 Leiden 大学演讲的摘要： “ To deny the ether is ultimately to assume that empty space has no physical qualities whatever. The fundamental facts of mechanics do not harmonize with this view. … besides observable objects, another thing, which is not perceptible, must be looked upon as real, to enable acceleration or rotation to be looked upon as something real.…the conception of the ether has again acquired an intelligible contental though this content differs widely from that of the ether of the mechanical undulatory theory of light. The ether of the general theory of relativity is a medium which is itself devoid of all mechanical and kinematical qualities, but helps to determine mechanical (and electromagnetic) events.…Recapitulating, we may say that according to the general theory of relativity space is endowed with physical qualities; in this sense, therefore, there exists an ether.According to the general theory of relativity space without ether is unthinkable; for in such space there not only would be no propagation of light,but also no possibility of existence for standards of space and time(measuring-rods and clocks), nor therefore any space-time intervals in the physical sense. But this ether may not be thought of as endowed with the quality characteristic of ponderable media, as consisting of parts which may betracked through time. The idea of motion may not be applied to it .” 注 2 ： 乔治 · 斯穆特 2006 年获颁诺贝尔物理学奖时演讲的摘要： “ One problem to overcome was the strong prejudice of good scientists who learned the lesson of the Michelson and Morley experiment and special relativity that there were no preferred frames of reference. There was an education job to convince them that this did not violate special relativity but did find a frame in which the expansion of the universe looked particularly simple. More modern efforts to find violations of special relativity look to this reference frame as the natural frame that would be special so that perhaps the suspicions were not fully unfounded. We had to change the name to “the new aether drift experiment”and present careful arguments as the title “aether drift experiment” was too reminiscent of the Michelson and morley ether drift experiment.” 参考文献： 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. Einstein, Ether and the theory of relativity (speech at Univ. of Leiden, May 5, 1920). From: The Collected Papers of Albert Einstein, the Swiss Years:Writings, 1918-1921, Vol. 7, Translated by Alfred Engel , Ed. M. Janssen et al , Princeton Univ. Press, 2002. A. A. Michelson and E. W. Morley, On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether. American J. of Science, vol. 34, pp. 333-345, 1887. D. C. Chang, Why energy and mass can be converted between each other? A new perspective based on a matter wave model. J. Mod. Phys., vol. 7, (04), pp. 395-403, 2016. A. Einstein, Zur elektrodynamik bewegter krper. Ann. Physik, vol. 322, (10), pp. 891-921, 1905. A. Kogut and et al., Dipole anisotropy in the COBE differential microwave radiometers first-year sky maps. Astrophys. J., vol. 419, (1), 1993. G. Hinshaw and et al., Five-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe observations: Data processing, sky maps, and basic results. Astrophys. J. Supp. Series, vol. 180, (2), pp.225-245, 2009. G. F. Smoot, Nobel Lecture: Cosmic microwave background radiation anisotropies: Their discovery and utilization. Rev. Mod. Phys., vol. 79, (4), pp.1349-1379, 2007. D. C. Chang, Is there a resting frame in the universe? A proposed experimental test based on a precise measurement of particle mass. Eur. Phys. J. Plus, vol.132, (3), 140, 2017.

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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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宇宙大爆炸理论与宇宙学原理存在根本性矛盾！

zhulin 2017-4-13 16:37

1. 宇宙学原理不能在一个有限的宇宙中成立！这么一个简单常识性判断即知结果，宇宙大爆炸理论竟然回避和不顾！看看最简单一例：设想在哈勃宇宙一直径两端标上两个点，在直径上按四个均匀线段划分，标上三个点，共A、B、C、D、E五个点，然后想象各点上的观测者按宇宙回缩时和大爆炸出现的情形，看看出现什么问题吧，尤其是在认为宇宙膨胀没有中心，每点上的观测者应能查对宇宙回缩或膨胀结果的情况。 2. 宇宙大爆炸理论认为宇宙是有限的，给出了宇宙诞生时间。对一个有限的宇宙体积，难说说没有中心吧？ 3. 无论从哪方面说，宇宙大爆炸奇点或初始区域，同宇宙边缘相比，其观测者的位置都是特殊的。这与宇宙学原理相矛盾。 附：宇宙学原理～作为研究宇宙学的前提，宇宙学家建立了一个资用假设(working hypothesis)。这个假设就叫作宇宙学原理，就是说在宇宙学尺度上，任何时刻，三维空间是均匀的和各向同性的。它的含意是：①在宇宙学尺度上，空间任一点和任一点的任一方向,在物理上是不可分辨的,即无论其密度、压强、曲率、红移都是完全相同的。但同一点,在不同时刻,其各种物理量却可以不同，所以宇宙学原理容许存在宇宙演化。②宇宙中各处的观测者，观察到的物理量和物理规律是完全相同的，没有任何一个观测者是特殊的。地球上观察到的宇宙演 化图景，在其他天体上也会看到，所以能建立宇宙时概念。既然任何随时间演变的天体和现象都可以用来标度时间，宇宙图景也能作为时间标度。在宇宙中，处处有完全相同的宇宙图景，也有完全相同的宇宙时。

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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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[转载]氢原子重新电离

pxdywjqw 2016-5-24 18:07

探测宇宙原初氢原子的重新电离 在宇宙大爆炸的 40 万年之后，宇宙的充分冷却使得原初氢原子得以形成，这些氢原子充满了早期的宇宙。再经过数亿年，第一批恒星以及星系形成，它们产生紫外辐射，进而将原初氢原子电离成电子和质子。这一过程被称为重新电离，标志着成年宇宙的一次相变。相变何时产生？持续的时间有多长？一直是宇宙学中重要的开放问题。最近，来自美国亚利桑那州立大学的 Bowman 和 Rogers ，在 Nature 上撰文报告了他们使用新技术（ E xperiment to D etect the G lobal reionization S tep ， EDGES) 进行观察研究的结果——重新电离不是一个突然发生的过程。 Bowman 和 Rogers 使用一台工作于低频的射频天线，测量天空射频信号的绝对强度。宇宙中性氢原子可以发射或吸收波长为 525px 的光，它是“氢原子核磁矩平行于电子磁矩 ” 与“二者取向反平行”两个能级间发生的跃迁辐射。经历了宇宙膨胀红移以后，我们在地球上接收到相应的信号。一个简单的推理告诉我们：在宇宙被重新电离之后，不会再有氢原子的上述信号来到地球；或者说，更小的红移，波长更短的氢原子信号必将在射频天线接收到的信号中被截断。探测的困难在于背景信号的移除以及射频天线频率响应的标定。主要的干扰来自银河系的射频发射，也来自地球陆地的无线电发射。它们所形成的背景其亮度可能超出 525px 信号的 1000 倍。在完成了实验的背景拟合以及天线的标定之后，实验者最终达到了预定的目标：有用的残余信号，其强度在数拾 mK 水平。 Bowman 和 Rogers 的研究结果表明，重新电离过程是在一个相对长的周期逐步发生的（对应红移间隔远大于 0.1 的时间段）。 从大爆炸开始，充满宇宙的（质子和电子）等离子体使宇宙成为了一个不透明的黑暗世界。在之后的约 40 万年（ 红移 200 ），质子和电子结合成为中性的氢原子，透出的光成为我们今天所看到的宇宙微波背景辐射。 2 亿年（ 红移 25 ）后 第一批恒星以及星系形成，重新电离时期开始。根据这次实验，这一时期大约持续到 大爆炸后的十亿年（红移 6 ）。 Bowman 和 Rogers 实验最重要的成果在于关注 十亿年后的“后相变”时代：在此后的时间，的确再也看不到游离中性氢原子的 525px 信号。这意味着， 重新电离时期已经结束。有专家高度评价 Bowman 和 Rogers 的工作：它耗资很少，却提供了另外一个（平行于干涉仪测量）探测宇宙演化信号的平台。 （戴闻 编译自 Nature 468 (2010) ： 772–773 和 796–798 ）

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百亿年来多少事，激荡人心大江流——宇宙源于大爆炸（上）

热度 30 Einstein 2016-3-22 13:42

按：这是本人2013年出版的一本小科普书 《科学十大突破》中 的一章。书名 并不好，因为讲的是其实是科学史上的十大突破。但当时湖北教育出版社准备做一个“十大系列”丛书（科普），于是只好服从“集体”。同一套还有自然科学史研究所曹玺敬的《科学十大假说》（和我的类似，叫十大科学突破、十大科学假说更好），北京古天文馆王玉民老师的《天文五千年》也是这一套的，但名字显然没依照出版社的。封面也是出版社自己弄的（附后），其实那个根本不是爱因斯坦本人。 写这本书时，因为要平衡一下学科，所以“十大”遴选上读者可能有不同看法，比如微积分的发明论重要性要超过概率论，但考虑到当时出版社目标群体是中学生，我就选了概率论了。 宇宙源于大爆炸，分上、下两次发布在科学网。当初写本章时，参考了陈学雷老师（科学网博主）在《科学世界》杂志发表的文章，还有该杂志的几篇，具体也忘记；另有陆埮院士在《中国国家天文》杂志发表的几篇文章。 第一章 别来茫茫沧海事，乾坤悠悠谁主营？—— 日心说的完胜 ... 2 第二章 天地英雄气，纵贯三百年——万有引力定律的发现 ... 16 第三章 将军有孤胆，跨马扫强顽—— 氧化燃烧理论的确立 ... 28 第四章 世事茫茫难自料，冥冥之中有井然—— 概率论的诞生 ... 42 第五章 忽如晴天霹雳响，原来生命有大同——进化论的提出 ... 54 第六章 十年磨得轩辕剑，却遭冷遇藏深宫——遗传学的奠基 ... 67 第七章 风尘仆仆斩群魔，科学完人谁比肩？——微生物学与免疫学的创立 ... 79 第八章 拨云见日时空联，竖子成名奇迹年——狭义相对论的创建 ... 91 第九章 三曲终罢天地凝，丹麦小将破孤城——揭开原子的面纱 第十章 百亿年来多少事，激荡人心大江流——宇宙源于大爆炸（分上、下发布在此博客） 每年的 10 月初，是全世界科学家翘首以盼的日子，因为每年这个时候，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会会陆续公布该年度诺贝尔科学家的获得者。 2011 年 10 月 4 日下午 5 点 45 分（北京时间），诺贝尔物理学奖隆重揭晓，来自美国和澳大利亚的三名天体物理学家获此殊荣。这三位科学家分别是美国加州大学伯克利分校教授帕尔玛特，拥有美、澳双重国籍的澳大利亚国立大学教授施密特，美国约翰·霍普金斯大学教授里斯（图 10-1 ）。他们的获奖理由是，通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀。他们的研究成果“震动了宇宙学的理论基础”。 图 10-1 2011 年诺贝尔物理学奖三位得主（帕尔玛特、施密特、里斯） 补充一张照片：2015年11月9日，笔者在加大伯克利一次讲座后拍到的帕尔马特 其实他们的成果均是在 1998 年发表的，当时帕尔玛特和施密特各自领导的研究团队几乎同时公布了他们对“ Ia 型超新星”（至于什么是 Ia 型超新星，后文会解释到）的研究结果，结果证实宇宙在加速膨胀；里斯教授当时在施密特的团队中扮演了重要角色。约合 146 万美金的奖金也得到公平分配，其中一般给予帕尔玛特，施密特与里斯分享另一半。宇宙在膨胀？而且还在加速膨胀？的确是这样。其实科学家在 20 世纪上半叶就知道我们处在一个膨胀的宇宙中了，这一理论得到了越来越多的实验证实，关于宇宙膨胀的机制也了解的越来越多，上述三位科学家的贡献便是其中关键的一环。 你可能会问了，我们所处的这个膨胀的宇宙总该有一个起点吧？是的，它起源与 137 亿年前的一次大爆炸，从那时起才有了时间和空间。你也许还会问，在那之前呢？我无可奉告，因为这个问题是没有意义的，没有比那次大爆炸更早的时间和空间。你可能仍旧不得其解，不要紧，先乘上我们的时间快车，回到 20 世纪早期的岁月吧。 奥伯斯佯谬 1543 年哥白尼出版了《天体运行论》之后，有一位矢志不渝的宣传者为日心说奔走呼号，甚至为止献出了生命，他就是意大利的自然哲学家布鲁诺。他在一篇诗歌中曾这样讴歌哥白尼：“啊！光明正大的哥白尼，现在我向你倾诉衷曲。你智慧卓绝、才华横溢，你应受尊容、堪当赞誉。时代昏暗、世道浑浊，丝毫无损于你的才华，乌鸦喧嚣、鸱鸮啼泣，岂能淹没你的豪言壮语！”我们知道因为布鲁诺无畏地与神学权威做斗争，最终被宗教裁判所烧死在罗马的鲜花广场上。但布鲁诺提出的宇宙思想，已经超过了哥白尼，因为他在 1584 年就出版了《论无限、宇宙和诸世界》的书，提出了无限宇宙的思想。该书标题中的“世界”，而是指天体或者太阳系，因为布鲁诺不但跟随哥白尼抛弃了托勒密的地心说，而且认为太阳也不是宇宙的中心，不可计数的恒星散布于宇宙中，它们均不是宇宙的中心，宇宙是无限的。 到了 17 世纪，牛顿建立了他的经典宇宙学，在他的宇宙中，时间在均匀流逝，没有开始也没有终结，空间是无限的，向着各个方向无限延伸。牛顿还认为，时间与空间就其本性与任何事物无关，也即它们是绝对存在的，因此后人也把牛顿的这种宇宙观称作绝对时空观。在狭义相对论那一章我们介绍了“同时的相对性”，我们知道了不同的惯性系具有不同的时间坐标，对于空间也是如此，也就是说时空与物体、运动是不可分割的整体。但是早在 19 世纪初，已经有人对无限宇宙的观点提出了质疑。 1823 年德国天文学家奥伯斯对无限宇宙观提出了一个质疑，该质疑很简单，就是说为何夜空是黑暗的？这个问题看似有些“弱智”，因为显然太阳落山之后没有光线照射到地面上使然，还有什么好解释的。但该质疑的出发点没这样简单，因为奥伯斯是冲着宇宙无限论而来的。奥伯斯说，如果恒星均匀地分布在无限的宇宙空间，距离地球近的恒星，看起来就明亮，距离远的，看起来就微弱，而且恒星的亮度与它们距地球的距离呈平方反比关系。关于这里的平方反比关系稍微解释下，比如我们点一只蜡烛，外面罩上一个半径为 1 尺的透明玻璃球，你把眼睛贴到玻璃球上看蜡烛，假设得到的亮度值为 A ，现在把这个玻璃球的半径加倍为 2 尺，然后再把你的眼睛贴到球上去看蜡烛，得到的亮度为 B 。那么， A 与 B 的关系究竟如何呢？我们要知道球的表面积公式为 4 π r 2 ，那么随着玻璃球半径的增加，进入你眼睛的蜡烛光线会与 r 2 呈反比，也即前后得到的亮度关系为 A=4B 。现在可以把恒星代替蜡烛，结论是一样的，也即假设把太阳移至距离地球是现在 4 倍，那么它的亮度将为现在的 1/16. 但是奥伯斯说，因为恒星的数目也是均匀分布于宇宙中，那么在半径为日地距离 4 倍的球面上，恒星的数目则呈平方关系增加。这两个作用正好可以互相抵消，也就是说不管太阳落不落山，夜空应该永远像白天一样亮（图 10-2 ）。 图 10-2 奥伯斯佯谬示意图 有人可能会说了，这个质疑的一个前提假设是恒星在宇宙中呈均匀分布，可现在我们知道恒星在宇宙中的分布并不均匀，那么是不是这个质疑就算破产了？没有，因为即使如此，该质疑还可以把恒星改作星系或者星系团，从宇宙大尺度上讲，它们的分布的确是均匀的（这个观点现在被称为“宇宙学原理”），这样奥伯斯的质疑依然存在。 1952 年，英国天文学家邦迪在他的一本书中首次把奥伯斯的这个质疑命名为“奥伯斯佯谬”，由于邦迪是稳恒态宇宙模型的支持者，他也给出了相应的解释。现在奥伯斯佯谬已经成了支持宇宙膨胀的一个证据，何以如此，后面本章结尾处我们会专门再谈。 爱因斯坦的宇宙 1915 年到 1916 年爱因斯坦完成了广义相对论，即关于时间、空间和引力的理论。从广义相对论可知，物质的存在会引起四维时空的弯曲，这样牛顿体系中的万有引力不过成了时空弯曲的表现而已。 1919 年由英国天文学家爱丁顿和其他科学家率领的两支观测队利用日全食观测到了经过太阳边缘发生的偏折，观测数据与爱因斯坦的预测值非常吻合。爱因斯坦由此轰动一时，成了各大媒体争相采访的对象。不过在爱因斯坦看来，广义相对论还有更广阔的舞台，那就是宇宙学。 1917 年爱因斯坦在柏林完成了论文《根据广义相对论对宇宙学所作的考察》，提出了 20 世纪第一个宇宙模型：一个均匀的、各向同性的、有限但无边的静态宇宙。这是新世纪科学界向宇宙学开拓的第一声号角，因此后人给爱因斯坦戴上了“现代宇宙学之父”的桂冠。 那么这是一种什么样子的宇宙呢？均匀的、各向同性的，这其实是前面提到的宇宙学原理的一项具体内容。宇宙学原理是指，在大尺度上，宇宙物质的分布是各向同性的（任意方向性质一样）、均匀的；观测者从宇宙中任何一处观测，得到的宇宙性质和运动规律都是一样的。 这一原理现在已经被天文观测所证实，需要注意的是，该原理是说从宇宙的大尺度结构上而言的。比如在我们太阳系内，太阳一个天体就占了整个太阳系质量的 99.8% ，当然在太阳系就谈不上各向同性或者均匀了；如果把视野扩展到银河系，它就像一个中心略鼓的大圆盘，直径大概有十万光年，太阳距离银河系中心有 2.6 万光年的距离，单独从银河系内部看，也不是各向均匀同性的；但是当我们把视野扩展到星系团或者星系群时，它们的直径大到几百万光年甚至上千万光年，这时我们会发现，这些星系团或者星系群在宇宙中的分布呈现了各向同性，这就是“大尺度”的涵义。再举一个通俗的例子，你家桌子的桌面看上去非常光滑，但是如果用显微镜看其表面的话，会发现明显的凹凸不平，因此肉眼观察的情形就是所谓的大尺度。均匀的各向同性的意思理解了，接下来该理解宇宙“有限但无边”的意思了，这个更玄妙。 为了更好地理解“有限无边”的概念，我们需要引入三种三维宇宙的二维空间模型，它们分别是闭几何、平直几何、开几何（图 10-3 ）。这三种几何其实就是几何上的黎曼几何、欧几里德几何与罗巴切夫斯基几何，检验某一曲面属于某种几何的简便方法是在曲面上作一三角形（注意在非欧几何中，三角形的三条边不会像是在欧氏几何中那样“直”，你直需要保证每条线是在曲面上连接两点之间的最短线就可以了）。你会发现在闭几何中，三角形的三个内角和会大于 180 度（利用你家地球仪上的两条经线和赤道的关系可以很清楚的看出来）；在平直几何中等于 180 度；在开几何中会小于 180 度。 图 10-3 宇宙二维空间模型 现在让我们来理解爱因斯坦的“有限无边”宇宙模型，这种模型的三维空间很难理解，我们只能借助于闭合几何去理解，这样做的目的是把三维空间变为二维空间。在闭式空间的球面上，试想有一个蚂蚁，它在那里爬呀爬，总是找不到尽头，如果沿一条“直线”（注意球面上的直线就是我们说的通过球心的大圆） 爬行，它最终还会返回到远处。这就是“有限无边”中“无边”的涵义，那么“有限”怎么说呢？因为这个球面的面积是有限的，比如你要在上面贴一些纸条，总会把它贴满，这就是有限的意思。这里一定不要把整个球体作为有限无边的宇宙模型去理解，而要仅仅停留在球面上，也就是说对蚂蚁而言，它只能沿着球面爬行，绝不能向内挖洞或者向外伸下懒腰喘口气，因为这个宇宙没有内外。至于三维的“有限无边”的宇宙，我们的确是找不到更好的办法去解释，不过有一种现象可以帮你理解，如果你乘宇宙飞船朝某个方向驶去，总有一天你会回到出发点的，前提是如果那时你还活着。 爱因斯坦把广义相对论与宇宙学原理结合起来，得到了上述这样一个有限无边的静态宇宙模型，但这个模型有一个严重缺陷，就是它不稳定，禁不住微小的扰动。因为这一模型的空间结构不随着时间而改变，如果在某一时刻宇宙有一点扰动，假设结果使得宇宙有一点的膨胀，那么天体的距离会随着增加，互相之间的引力就会减小，引力减小会更有利于膨胀，这样宇宙就会不停地膨胀下去，反之亦然。 关于爱因斯坦与静态宇宙模型还有一段趣闻，话说爱因斯坦用他的广义相对论得到一个引力场方程，但死活是求解不出符合宇宙学原理的静态解。后来终于想通了，因为他的广义相对论无非是万有引力定律的推广，万有引力定律只有“吸引”而没有“排斥”，也难怪他困惑没有静态解了。为了获得一个稳定的宇宙，爱因斯坦豁出去了，他直接在方程中人为的加了一个具有斥力效应的宇宙常数∧，这样才得到了一个稳定宇宙。爱因斯坦当时为此很抓狂，在给好友埃伦菲斯特的信中写道，（引力方程）快要把我逼进疯人院了。还是孟子说得好，“天降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，曾益其所不能”，诚哉！ 膨胀的宇宙 1922 年，苏联数学家弗里德曼在德国《物理》杂志上发表了一篇论文，论文利用爱因斯坦那个不加宇宙常数∧的引力方程得到了一个动态解，在其动态解中包含了三种宇宙模型：开放模型，宇宙将一直膨胀下去；闭合模型，宇宙膨胀到一定限度将收缩，类似一胀一缩在进行；平直模型，是前两种模型的中间态。弗里德曼的宇宙模型后来也称作膨胀模型或者脉动模型。论文发表后，爱因斯坦很快写就了一篇文章对弗里德曼给予了尖锐批评。很快，弗里德曼给爱因斯坦写了一封私人信件，指出了批评中的错误。直到 1923 年，爱因斯坦才认识到他的批评是以计算错误为前提的，是他错怪了弗里德曼，并且认识到弗里德曼的结论是一种“新的阐述”。宇宙常数∧在引力方程中纯属画蛇添足，也正是在这个意义上，爱因斯坦认为引入宇宙常数是他一生干过的做大蠢事。尽管爱因斯坦肯定了弗里德曼的贡献，但当时科学界并没有给予太多的关注，直到 1927 年这一结论被比利时天体学家勒梅特（之前他曾做过一段神职工作）再次发现。勒梅特胜过弗里德曼的地方在于，他不但得出了膨胀的宇宙模型，而且得出了这种膨胀与星系谱线的红移（下面马上谈到）的数量关系。这一数量关系与哈勃两年后得出的数值惊人得接近，有人说这与那一年勒梅特拜访了哈勃有关，因为那时哈勃正在关注红移问题，至于真相谁也说不清楚了，我们也别指望科学史学家能还原一个真真切切、明明白白的科学史，有时留些悬念未尝不是坏事。勒梅特还有一个思想可以说是“大爆炸”宇宙模型的先声， 1932 年他提出现在的宇宙是由处在极端高温、高密度状态的“原始原子”经过爆炸、膨胀、演化而来。至于宇宙是否在膨胀，还要依靠对遥远星系的天文观测。 哈勃定律——宇宙的确在膨胀 一提到“哈勃”这个词，首先联想到的一定是“哈勃望远镜”。哈勃太空望远镜是 1990 年由“发现”号航天飞机送入太空的，现在仍在“服役”中，计划可以坚持到 2013 年。哈勃望远镜就是以美国著名的天文学家埃德温·哈勃命名的，哈勃（图 10-4 ）被后人称作“星云世界的水手”（他的一本有名的传记就是这个名字），因为他开创了星系天文学，他发现的揭示了宇宙正在膨胀的哈勃定律正是其基础。 图 10-4 哈勃 早在 1910 年代，在美国洛厄尔天文台工作的斯莱弗娴熟地把光谱学应用到天文观测中，结果发现所观测的漩涡星云光谱大部分向色谱的红端移动，仅有少量的星云向紫端移动。还记得在第六章讲孟德尔时我们提到的奥地利科学家多普勒吗？当时我们以火车经过站台听到的声音为例解释了物理学上的多普勒效应，光波与声波是一样的，当光源远离观测者时，光波相对于观测者就会被拉长，波长因此变长，频率变低，于是出现光谱线向红端移动的现象，这就是红移，反之则为紫移（或者叫蓝移）。斯莱弗认为普勒效应可以解释大部分星云红移的现象，也即大部分星云在远离我们而去，或者说正在退离我们。哈勃后来在此基础上总结出了定量的哈勃定律。那么紫移现象是怎么回事呢？如果按照多普勒效应，应该是星云在向我们靠近才是呀。对紫移现象的解释是稍后弄明白的，原来少量的紫移现象是我们银河系所在的本星系团的现象，由于我们所处的太阳系在绕银河系的中心旋转，其相对运动可能会造成与本星系团内部某个星云（比如仙女座星云）正在靠近，这样才会出现少数星云紫移的现象。 1929 年，时在美国威尔逊天文台工作的哈勃基于已掌握的 24 个河外星系的红移量与距离得出了著名的哈勃定律： V=H 0 D 其中 V 是河外星系的退行速度， H 0 是哈勃常数（当然是后来被如此命名的，哈勃当时用的字母是 K ）， D 是河外星系与观测者的距离。既然 H 0 为常数，那么上面这个函数（自变量当然是 r 了）是不是很面熟呢，想起来了吧，初中学过的 y=kx ，对！就是它，一次函数。还记得它的图像吗，就是在坐标轴上的图像，是一条直线，而且还是通过原点的一条直线，至于它怎么个倾斜法，那得看 K 的取值了。哈勃定律无非是把 K 取作了哈勃常数罢了，当时哈勃的确也得到一条直线（图 10-5 ）。坐标轴的横轴是距离 D ，纵轴是退行速度 V ，你可能已经发现了，怎么这条直线没过原点呢？其实这不过是把纵坐标的原点向上拉了一点而已，因为靠近左下角有几个星系的速度是负数（表明在向我们靠近，就是前面我们谈到的紫移），为了不至于让横坐标打乱整体数据的分布点，特意把纵坐标的远点提升的，当然这样做丝毫不影响结论。 图 10-5 哈勃定律的数据图 好了现在我们再琢磨这样图，你会发现随着距离 D 的增加，星系的退行速度（大于 0 的那部分）也在增加，更直白的说就是越远的星系逃离我们更快。这不很明显说明了我们的宇宙正在膨胀吗！ 关于哈勃定律，我们还需要知道以下几点。第一，星系退行速度越大，那么星系发出的光被拉长的就越多，因此我们观测到的红移量就越大。第二，哈勃定律反映的宇宙膨胀，并不是以我们银河系为中心的膨胀，而是这种膨胀在宇宙的各处都是一样的，也就是说不管你处在宇宙的任何地方，都会感觉到你像处于宇宙的中心一样，四周的星系在远离你而去。这一条可以看作是宇宙学原理的一个反映。第三，为了更好地理解距离与退行速度成正比的关系，我们不妨以图 10-6 为例展开说明。开始的时候，银河系位于原点，星系 A 、 B 、 C 分别距离银河系为 1 、 2 、 3 个刻度间隔的距离。经历过一段时间后，由于宇宙的膨胀， A 、 B 、 C 已经分别距银河系为 2 、 4 、 6 个刻度间隔。这样，对 B 而言，它与膨胀间隔（退行速度）为 2 个刻度，是 A 的 2 倍；同理， C 的膨胀间隔是 A 的 3 倍。因此说距离越远退行速度越快。 图 10-6 哈勃定律图解 最后说下哈勃常数的取值问题，当初哈勃测定的值是 500km/s/Mpc ，这里的单位是千米 / 秒 / 百万秒差距。这里需要解释下“秒差距”，它与光年类似，是一个距离单位，而与时间无关（尽管有一个“秒”字，也是指角度上的秒，而非时间意义上秒），它的定义这里就不介绍，直接给出数值： 1 秒差距（ 1pc ）≈ 31 万亿千米≈ 3.26 光年。但是随着天文观测技术的进步，哈勃常数变化很大，目前天文学界测定的哈勃常数一般在 50 ～ 70km/s/Mpc. （明日待续第十章 下篇 ）

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苏萌：暗物质的天文学探测(下)

kejidaobao 2016-3-21 13:20

5 如何探测暗物质粒子 暗物质粒子的探测在当代基础物理学，包括粒子物理、天体物理、宇宙学等领域是一个很热门的研究领域——宇宙中最主要的一种物质成分到底是什么？这个听起来就激动人心的问题，几十年来孜孜不倦地吊着科学家和公众的胃口。对于大质量弱相互作用粒子来说，物理学家试图通过放置在地下实验室的探测装置，屏蔽掉各种干扰来寻找暗物质粒子与普通物质可能发生的相互作用。天文学家们尝试通过地面或太空望远镜对暗物质粒子在宇宙中可能发生的相互碰撞并湮灭产生的次级粒子来间接寻找暗物质粒子存在的证据。粒子物理学家们希望欧洲大型强子对撞机（LHC ）或者未来更大能量的粒子对撞机能够“人工”自制出暗物质粒子来。 5.1 暗物质粒子的直接探测 暗物质粒子游离在宇宙中的任何一个角落，地球就是在这样的“暗物质粒子汤”中穿行着。地球上任何一个原子核都有一定的概率被一个暗物质粒子撞一下，虽然暗物质粒子我们看不到，但如果一个原子核无缘无故“身子”晃了晃，那一定是暗物质粒子干的，我们就抓住了暗物质粒子的踪迹。物理学家可以探测这种暗物质粒子与原子核之间的相互作用所释放出的热量或闪光，从而判别碰撞的起源是不是暗物质粒子造成的，物理学家把这种探测方式叫做直接探测。暗物质直接探测试验一般设置于地下深处，地表几百米甚至几千米以下，以排除各种可能造成原子核被碰撞的背景噪声，并且探测装置要经过多种屏蔽处理等降低噪声。这类的实验室包括美国的Soudan 和DUSE 、加拿大的SNOLAB 地下实验室、意大利的大萨索国家实验室等。我们国家在四川锦屏山建设了地下2500 m 世界最深的地下实验室，正在开展PandaX 、CDMX 等暗物质粒子直接探测实验，已经取得了世界领先的研究成果。 5.2 暗物质粒子的间接探测 地球上的暗物质探测实验一方面要仰仗暗物质粒子跟普通物质多多少少要发生一些相互作用，如果暗物质粒子真的完全无视普通物质，那这种直接探测实验就无能为力了。另一方面，即便真的看到了无法解释的“碰撞信号”，仍然需要依赖于对暗物质空间分布的模型才能把地球上的测量结果与宇宙整体暗物质特性联系起来——毕竟我们无法在宇宙空间的其他地方重复这样的实验。到底直接探测发现的粒子是不是我们要寻找的主导宇宙物质组分的暗物质粒子？与直接探测实验互补的另一种探测方式的基本思路是：既然暗物质粒子无处不在，我们可以通过望远镜去寻找暗物质粒子在宇宙中发出的信号，这就是暗物质粒子间接探测实验。 间接探测主要是寻找两个暗物质粒子互相碰撞湮灭时所产生的讯号。 不同的暗物质模型预言暗物质粒子湮灭所产生的末态粒子不同，或者比例不同，比如产生高能伽马射线光子或正反粒子对（比如正负电子、正反夸克等）。 针对不同的末态粒子，物理学家和天文学家设计了不同的空间望远镜和探测装置。尽管暗物质粒子在宇宙中无处不在，对暗物质可能产生的带电粒子来说，很难在宇宙中传播的过程中会受到磁场的影响，传播方向发生偏折，一般很难知道探测到的带电粒子是从哪个方向发射出来的，只能通过高能带电粒子的能谱特征来搜寻暗物质的迹象。 而伽马射线光子保留了方向的信息，与能谱信息结合起来可以提供更多暗物质粒子的佐证与判据。在星系暗物质晕中的暗物质粒子可以通过一些间接的复杂物理过程产生伽马射线光子。 对间接探测手段而言，最重要的在于完全了解背景噪声的来源，从中寻找到可靠的暗物质迹象。美国航空航天局于20 世纪90 年代发射了EGRET 伽马射线望远镜，并于2008 年6 月11 日发射运行费米伽马射线太空望远镜搜寻暗物质湮灭产生伽马射线的事件，是迄今为止在伽马射线能段最有效的望远镜。ATIC 实验2008 年发现正负电子的能谱在几百GeV 的能段有一个超出理论预言的鼓包，恰恰符合了大质量弱相互作用粒子的预言，轰动一时。意大利领导的实验计划PAMELA 更是于2009 年就探测到正电子的能谱在高能段的变化，成为一个可能的暗物质信号。 美籍华裔科学家丁肇中教授领导的阿尔法磁谱仪（AMS ），也被称为反物质磁谱仪，通过巨大的磁铁把带正电和负电的粒子区分开，主要目的是探测宇宙中的反物质和暗物质。第1 台AMS-01 在1998 年进入轨道，而第2 代价值20 亿美元的AMS-02 于2011 年由航天飞机运送到国际空间站开始观测（这也是航天飞机的最后一次发射），是迄今为止灵敏度最高，也是最复杂、最昂贵的一台暗物质探测设备，代表了当今科学实验的最高技术手段，由16 个国家和地区的600 余名科学家历时近18 年完成，发射4 年多来已经精确地测量了正负电子谱和其他带点宇宙射线的能谱，实验过程可能持续15~20 年。 5.3 用粒子对撞机人造暗物质 不论是直接探测还是间接探测，目标都是想办法通过空间或者地面的探测器抓住在宇宙中游离的暗物质粒子的信号。那么为何不自己制造一些暗物质出来研究呢？事实上，粒子物理学家们正在利用瑞士日内瓦附近的欧洲大型强子对撞机（LHC ）寻找暗物质粒子。大型强子对撞机会将大量质子加速到十分接近光速并使它们相撞。这样的粒子碰撞过程通过强大的能量释放产生大量的新粒子。在大量的粒子产物中，有这样的一种可能：在释放出来的新粒子中探测器发现有一束粒子射出，但在另一侧却发现没有粒子出来。发生这种情况就只有一种可能性，那就是出来的粒子是一种探测器无法检测到的粒子形式，这就很有可能是暗物质粒子——比如前文提到的一种暗物质粒子的候选者——大质量弱相互作用粒子。如果这种粒子的确是组成暗物质的基本粒子，并且我们利用大型强子对撞机发现了它，那将是物理学具有划时代意义的发现。然而，如果暗物质并非如大质量弱相互作用粒子理论中所预言的那样，那么或许大型强子对撞机或许就不能检测到它，或者需要更高能量更强大的粒子对撞机。中国正在考虑建设的新一代环形正负电子对撞机（CEPC ），并在第二阶段升级为质子对撞机（SPPC ），届时对撞机能量比目前运行的欧洲大型强子对撞机能量高7 倍，暗物质粒子的寻找也是其重要的科学目标之一。 6 为什么要发射空间天文望远镜 研究暗物质由于地球引力作用，几乎全部的大气集中在离地面100 km 的高度范围内，其中75% 的大气又集中在地面至10 km 高度的对流层范围内。在地球表面进行天文学的研究会由于地球大气层的电磁辐射的干扰和过滤而受到限制。太空望远镜的概念最初出现在20 世纪40 年代，天文学家们设想将望远镜放置到太空，因为地球的大气层对许多波段的天文观测影响甚大（图4 ），若能将望远镜移到太空中，便可以不受大气层及地表人类生产生活产生的各种信号的干扰，得到更精确的天文资料。迄今为止，大量的望远镜被发射到了轨道上，数十年来极大地增加了我们对于宇宙的认识。目前已有不少空间望远镜在太空中运行，许多太空天文台已经完成了它们的任务，而另外一些则仍然在运作中。举例来说，X 射线完全不能穿透地球大气层，使得建立在X 射线观测基础上的天文学在地表是不可能的。而现在众多来自美国、欧洲和日本的X 射线望远镜卫星的发射打开了天文学研究的新局面，在高能天体物理的研究中占据了核心的地位，印度也在近期发射了第1 颗X 射线卫星，我国也将在2016 年下半年发射首颗X 射线天文卫星。同样的，红外线和紫外线也被大气层大量阻断，而暗物质粒子探测卫星所观测的伽马射线能段，也只有空间装置可以实现探测的目标。 著名的空间天文望远镜包括观测可见光波段的哈勃空间望远镜，观测红外波段的史匹哲太空望远镜、赫歇尔望远镜，观测微博波段的WMAP 、Planck 望远镜，观测X 光波段的钱德拉太空望远镜，观察伽马射线波段的康普顿天文台（已于2000 年退役）与正在运行的美国费米太空望远镜等。即将升空的大型空间望远镜包括计划于2018 年发射的美国航空航天局新一代空间望远镜，计划接替哈勃的天文研究使命。该望远镜以NASA 第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名，目标是寻找宇宙有史以来第一代恒星和星系；WFIRST 则是美国暗能量探索计划之一，旨在寻找并精确测量暗能量、寻找太阳系外行星。 7 中国暗物质粒子探测卫星（DAMPE ） 暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中，4 颗科学卫星的首发卫星，也是中国空间科学卫星系列首发星。由中国科学院紫金山天文台等科研单位共同参加有效载荷、科学应用等工程项目研制工作。其科学目标为通过高空间分辨和高能量分辨的精确测量方式，研究高能电子、伽马射线以及宇宙射线的能量和方向，寻找暗物质粒子存在的证据和研究其物理特性，并在宇宙射线起源和伽马射线天文学方面取得重大进展，是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器，超过国际上所有同类探测器。在卫星结构方面，暗物质卫星首次尝试了“科学探测载荷一体化”设计，卫星有效载荷质量1410 kg ，整星质量1850 kg ，载荷平台比达到了3.2 ∶1 。 这样的设计减小了卫星体积，降低了重量，大幅节省了发射成本。2015 年11 月9 日，中国科学院重大科技任务局在中国科学院国家空间科学中心组织召开了暗物质粒子探测卫星工程星箭出厂审定会。11 月14 日卫星和火箭从上海航天科技八院起运，驶往酒泉卫星发射中心。12 月17 日，暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉卫星发射中心，搭载由中国航天科技集团第八研究院研制的长征二号丁型火箭成功发射，并顺利进入预定转移轨道，标志着中国空间科学研究迈出重要一步。这是长征-2D 型火箭第26 次出征任务，也是长征系列运载火箭的第221 次飞行。 8 国际与国内暗物质研究的现状与展望 国际物理学界对暗物质的研究相当重视，美国、欧洲和日本等国家和地区都进行了相应的规划和布局。2007 年，美国自然科学基金会（NSF ）、航空航天局（NASA ）、能源部（DOE ）联合成立的暗物质研究评估小组发布报告指出，宇宙里面暗物质之谜的解决具有极特别的科学意义，并建议美国加大投入，以保持其领先地位。美国国家科学院发布的天文及天体物理2012 —2021 “十年规划”中，暗物质和暗能量是主要的研究方向。美国通过搭载于费米（Fermi ）伽马射线空间卫星上的“大面积望远镜”和位于国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS-02 ）进行暗物质的间接探测。2008 年，欧洲天体粒子物理联盟所规划的路线图中，暗物质直接探测实验位于其所规划的7 个项目之首。 星系分布在更为扩展的暗物质晕的结构当中，这样的图像不仅得到观测的支持，而且被近年来快速发展的宇宙学数值模拟所验证 2009 年发射的普朗克（Planck ）空间观测卫星已经完成了它的使命，并于2016 年年初给出了最新的宇宙学参数的测量结果，包括迄今为止最为精确的暗物质组分的参数测量。欧洲下一步计划在2020 年左右发射欧几里得（Euclid ）航天器，通过观测大量的星系在空间中的分布特性来精确测量宇宙学基本参数（图5 ），从而帮助深入理解暗能量和暗物质的物理特性。而日本与美国合作也于2015 年8 月发射了CALET 探测器，成功放置在国际空间站上属于日本的舱位开展研究。 中国对暗物质和暗能量的研究非常重视。揭开暗物质、暗能量之谜，将是人类认识宇宙的又一次重大飞跃，可能导致一场新的物理学革命。我国已经在考虑建设几项关键性的探测暗物质、暗能量的重大实验装置，包括地下和太空的粒子探测器和在南极建立大口径天文望远镜，以取得第一手实验数据，在国际竞争中处于主导地位。中国暗物质粒子探测器（DAMPE ）卫星通过探测来自宇宙空间的高能伽马光子、电子及质子，以实现对宇宙空间中的暗物质的间接观测，而下一代伽马射线卫星盘古（PANGU ）卫星已经在积极的筹划中，将成为首个针对MeV 到GeV 能段的空间探测望远镜，寻找暗物质在这个特殊能段的信号。基于中国未来空间站为平台的高能宇宙辐射探测装置（HERD ）也处于积极的研发中，并已经在技术预研上取得了相当的进展。 对暗物质和暗能量的研究是当代基础物理学最前沿的方向之一。天体物理和宇宙学的研究表明，暗物质和暗能量在宇宙的演化过程中起着重要作用。对于暗物质和暗能量进行实验和理论上的探索将大大深化人们对微观世界结构和宇宙演化的理解，并极有可能产生物理学基础理论革命性的突破。在过去的几年里面，中国科学家在暗物质的研究中实现了跨越式的发展，取得了重要的成绩。这些基础让中国跟上了国际前沿研究的步伐，并在某些方面达到国际上先进水平，甚至世界领先。包括暗物质粒子探测卫星在内的实验项目将在未来几年内完成一系列互相关联的探测项目，使中国的暗物质研究能够有机会作出引领世界的贡献。除了中国四川锦屏地下暗物质实验室外，其他正在计划中的科学实验包括在中国西藏阿里地区建设宇宙微波背景辐射观测望远镜，首次实现对北半球暗物质大尺度空间分布的精确探测。这些规划中的科学实验将能够全面探索暗物质的基本属性，期待着下一个10 年，暗物质的探测实验将给人类展现宇宙最神秘的一面。

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苏萌：暗物质的天文学探测（上）

热度 9 kejidaobao 2016-3-18 22:08

暗物质和暗能量是宇宙主要的组成部分，被认为是“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”，是基础物理与宇宙学研究最前沿的方向之一。对暗物质突破性的研究进展将极大促进人们对基本自然规律以及宇宙演化的理解。国际上对暗物质的研究极为重视，美国和欧洲都为之进行了详细周密的规划，开展了一系列相关项目规划。中国也将暗物质的研究纳入了中长期规划，在过去的几年中国在暗物质探测方面实现了长足进步，在四川锦屏山地下实验室开展多项暗物质直接探测试验，暗物质粒子卫星作为中国空间科学先导专项的首发星，也是中国发射的第1 颗天文卫星， 2015 年12 月 成功发射。通过观测暗物质粒子湮灭后的粒子产物，有可能在间接探测方向实现对暗物质研究的革命性突破。本文简介暗物质概念提出的历史与暗物质探测的天文学观测手段。 1 怪人兹威基的“狂想” 暗物质这个名字，是一位脾气极其古怪的加州理工学院天文学家在 20 世纪30 年代创造的，他的名字叫弗里兹·兹威基（Fritz Zwicky ）。他以粗暴的性格和卓越的才华闻名遐迩，经常在讨论问题的时候咄咄逼人，甚至变得气势汹汹，连最亲密的合作者都不愿意单独跟他待在一起。然而兹威基有着敏锐的洞察力，他极富创造力地提出了宇宙中存在“暗物质”的假设。兹威基尝试计算了由数千个星系组成的“后发座”星系团中所有能够被观察到的物质的总量（基本上就是把看到的星系们加起来）。结果他惊讶地发现这些物质的总质量所能产生的引力强度竟然不足以让整个星系团聚集在一起。也就是说这些星系都“跑得太快了”，如此之大的逃逸速度应该早就让这些星系跑出这个集团，这样的话“后发座”星系团就分崩离析而不复存在！你可以把整个星系团想象为一个旋转木马，旋转木马转动得太快，上面坐着的星系们互相之间的吸引力太弱了，早就应该都会飞出去才对！正是基于这些观察，兹威基提出了一项在当时看来惊世骇俗的主张，星系团里必定还存在着某种神秘的“黑暗”物质。这些物质不能轻易被直接观察到，但却同样能够产生引力作用，从而帮助星系聚集在一起而不至于被撕碎。不幸的是，兹威基在当时普遍被同行们认为是怪人一个，被人看不起，在差不多40 年的时间里，兹威基的有关暗物质的推论没有人愿意认真对待。 尽管暗物质的话题今天已经为科学家和公众津津乐道，但在 1933 年，几乎没有人愿意相信宇宙中大部分的物质是人们看不到的，大家似乎还是信奉“眼见为实”。兹威基的想法已经超越了他的时代，他的伟大洞察和理论都被搁置一旁，无人问津。 既然这种物质既不发光，又不吸收光，也不反射光，人们根本不能直接看到它，找不到更好的名字，物理学们于是就将这种神秘物质称作“暗物质”（图1 ）。如果没有这种神秘物质的存在，宇宙中的星系将分崩离析。迄今为止尽管有数以百计的模型，但没人知道暗物质的本质究竟是什么。 图1 哈勃望远镜观测到的一个星系团，暗物质是星系团的主要组成部分，随着质量分布的不同，星系团中大约有数十个大型星系和上千个小型星系构成。 20 世纪初，当物理学家们最初开始了解到原子的结构组成时，他们曾经以为人类即将洞察整个宇宙中一切物质的本质。然而，70 多年过去了，人们才确切地知道今天的宇宙中，暗物质质量所占的比重是可见物质（或者说普通物质——物理学家常常称之为重子物质）的6 倍左右，占到宇宙物质成分的24% 左右（普通物质占4% ），另外72% 左右是暗能量——一种充溢宇宙空间的未知能量形式，导致今天的宇宙在加速膨胀。 原本人们很欣喜地认为，整个世界的物理学基础已经被搞清楚了，人类几乎可以到庆功的时刻了，然而在进入21 世纪前竟然被告知在茫茫宇宙中可以看到的物质，或者说自始至终都在研究的东西，只占了相当可怜的一部分。 确实，要承认宇宙中95% 以上的物质都看不到而且几乎一无所知，实在令人有些尴尬。大自然似乎出于某种目的，把宇宙的绝大部分美妙地隐藏了起来。当然人类爆棚的好奇心和自信心在宇宙学的这一世纪谜团前正在大显身手。迄今为止，地球上已经建起十几个寻找暗物质的地下实验室，此前美国、欧洲和日本分别了发射了多个空间探测器寻找暗物质来自宇宙空间的微弱信号。尽管科学家们大海捞针似的撒网，暗物质依然悬念重重。 2 什么是暗物质 在现代宇宙学中，一般认为暗物质是一种全新的不同于任何我们熟悉的基本粒子。暗物质之所以被冠以“暗”之名，就是因为天文学家迄今为止没有发现这种物质发射出的光子，也就是说暗物质粒子几乎不直接参与电磁相互作用。电磁力是处于电场、磁场或电磁场中的带电粒子所感受到的作用力。 大自然的4 种基本相互作用中，电磁力是其中一种，其他3 种是强力、弱力、与引力。光子是传递电磁力的中间媒介，带电粒子倚赖光子为媒介传递电磁力，而电荷是基本粒子的内秉性质。只有带电粒子或带电物质才能够感受到电磁力，发射出光子被人眼或者探测装置看到，这也对探测暗物质粒子的方式提出了挑战。 在日常生活所遇到的物质的内部，分子与分子之间彼此相互作用的分子间作用力，就是电磁力的一种形式。暗物质不直接参与电磁相互作用，对我们熟悉的日常生活的物理化学过程，暗物质可以说完全不会产生任何影响。事实上，天文学家估计每秒钟都会有成千上万的暗物质粒子穿过人体，但是在暗物质粒子的“眼中”，人体几乎是是透明的。现在主流的暗物质粒子的理论假说认为，暗物质粒子与人体中所含氢、氧、碳、氮等元素的原子核发生碰撞的机率大约只有数十次每天，而且这种暗物质粒子与人体的直接相互作用不会被人体察觉，更不会有任何有害的后果。事实上，有一种寻找暗物质粒子的方法，就是用专门的探测装置去寻找暗物质粒子与核子可能发生的碰撞事件，从而了解暗物质粒子的相关属性，我们把这种手段称之为暗物质粒子的“直接探测”——暗物质粒子虽然看不见，但是这种碰撞就真真切切地发生在这个实验装置里。然而，当两颗暗物质粒子相互撞击时有可能会发生“ 湮灭反应”——两个粒子抱在一起粉身碎骨，释放出大得多的能量。如果暗物质粒子的质量像现在的主流理论所认为的，是质子的数百倍，那暗物质粒子碰撞时发出的能量将是可见光光子能量的一千亿倍。如果这种湮灭反应发生在人体内，它将可能导致对人体有害的突变。当然，发生这种事件的概率是非常低的。 迄今为止，人们只能通过宇宙中广泛分布的暗物质结构的引力产生的效应得知（而且已经发现）宇宙中有大量暗物质的存在。现代宇宙学是新兴的一门重要的基础交叉学科，是通过对宇宙自身以及宇宙中天体的观测结果，结合现代物理学的基本认知，研究宇宙大尺度的结构起源与演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因，在人类历史相当长一段时期曾是形而上学的一部分。作为现代科学的重要组成部分，宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。一般认为，现代物理宇宙学起源于20 世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测，对暗物质的研究更是现代宇宙学和粒子物理学的重要课题之一。 为了解释暗物质，早期的理论认为暗物质可能是宇宙中未被观测到的由普通物质形成的大质量天体，比如大质量的致密的天体，包括黑洞、中子星、老年的白矮星等，但根据观测实验的结果，这些天体的质量不足以解释暗物质在宇宙中的物质里所占的较大的比例。另一些理论主要通过修正引力理论来解释和暗物质有关的观测现象，比如修正的牛顿动力学理论等理论。而目前科学界对暗物质解释的主流观点认为，暗物质是非重子的亚原子粒子，其粒子属性的认证与研究贯穿宇宙学研究数十年，依然是未解之谜。 3 为什么相信暗物质存在 20 世纪物理学与探测技术飞速发展，使精确研究宇宙的起源与演化成为可能。现代天文学通过“引力透镜效应”、宇宙中大尺度结构的形成、宇宙微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。现代宇宙学中各项独立的观测实验证据，包括对旋涡星系旋转曲线的测量、“子弹头”星系团的研究，引力透镜效应，宇宙中大尺度结构，宇宙微波背景辐射等的观测等，均表明宇宙中存在着具有引力效应但不发射或吸收电磁波（包括可见光）的物质，即暗物质。占宇宙总量较大比例的暗物质和暗能量（导致宇宙的加速膨胀的宇宙组分）的实质是什么，这是当今物理学的两大谜团。 3.1 爱因斯坦引力透镜效应 根据爱因斯坦的广义相对论，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，光线经过邻近区域时会向大质量天体发生偏折，产生汇聚效应。如果从观测者到背景光源的视线上有一个大质量的前景天体（比如暗物质主导的大质量星系团），有时会看到在光源的两侧呈现两个像甚至多个像，就好像有一面凸透镜放在观测者和所观测天体之间一样，“引力透镜效应”（图2 ）因而得名。顾名思义，引力透镜是因为光的路线被引力改变了。而引力是所有东西所共有的性质（只要是存在于宇宙里的东西，没有无引力的），所以，引力透镜到处都是。一般来讲，当透镜天体正好位于背景和观测者中间的时候，透镜的效应最强。 图2 强引力透镜效应 通过分析背景光源的扭曲程度、多个像的位置和特性等，可以帮助我们研究中间作为“透镜”的物质分布的性质。根据尺度与效果的不同，引力透镜效应可以分为强引力透镜效应、弱引力透镜效应和微引力透镜效应。在强透镜区域一般可以形成多个背景源的像，甚至圆弧（又称“爱因斯坦环”），而弱透镜区域则只产生比较小的扭曲。强透镜方法通过对爱因斯坦环的曲率和多个像的位置的分析，可以估计测量透镜天体质量，得到暗物质的质量和空间分布信息。暗物质是宇宙的主要组分，是普通物质总量的6 倍左右，它的引力作用与常见的物质是一样的，不可避免地产生引力透镜效应。所以通过分析引力透镜来测定星系团里的暗物质分布，测定大尺度上的暗物质分布是现代宇宙学中重要的研究暗物质的手段。 2006 年美国天文学家利用钱德拉X 射线空间望远镜对一个叫做1E0657-558 的星系团（即“子弹头星系团”）进行观测，无意间观测到两个星系团高速碰撞的过程（图3 ）。星系团之间的碰撞威力之猛，使得两个星系团的暗物质相互穿越的同时，发出可见光的正常物质被甩在身后，天文学家发现引力透镜观察到的物质分布跟发光物质分布明显不同，从而证明暗物质是星系团中的主要物质成分。 图3 1E 0657-558 中两个星系团之间的相互碰撞（被形象地称之为“子弹头星系团”）为科学家们提供了有关暗物质存在的强烈证据，图中蓝色代表通过引力透镜的方式测量到的暗物质分布，红色展示的是通过美国 钱德拉X 射线 空间 望远镜 测量到的普通发光物质的空间分布。可以明显看到引力透镜观察到的物质分布跟发光物质分布明显不同，证明暗物质是星系团中的主要物质成分。 3.2 星系的旋转曲线 另一个令人信服的暗物质存在的证据，来自于对我们银河系及附近近邻星系的观察。在兹威基提出暗物质的概念40 年后，美国女科学家VeraRubin 和其同事Kent Ford 在20 世纪70 年代开展了对仙女座大星云（M31 星系）旋转曲线的研究。运用此前改进的观测技术，他们可以探测到距离星系核区域数十光年的星体的径向运动速度。按照牛顿万有引力定律，如果星系的质量主要集中在星系核区（就像我们看到的M31 星系发出的可见光所展示的那样），星系外围的星体的旋转速度将随着离星系中心越远而减小。但观测结果确表明，在相当大的范围内，星系外围星体的速度几乎是恒定不变的——再次出现了兹威基发现的类似现象：仅凭望远镜看到的“可见物质”，远不足以把外围的星体拽住——至少需要10 倍以上的质量才能把这些恒星拴在M31 星系中，它们实在转得太快了。既然仙女座星系没有分崩离析，要么意味着牛顿万有引力定律在星系这样的大尺度上是不正确的、需要修改，要么意味着在星系非核心区的更广阔范围内分布有大量的不发光物质，也就是暗物质。他们的工作启发了大量的后续研究工作，现在天文学家认为每一个星系，无论大小，都被各自的暗物质晕团团围住，甚至有些质量小的“矮星系”，暗物质的总量要超过普通物质的1000 倍以上。如何解释不同星系尺度的“旋转曲线问题”是形形色色暗物质理论必须克服的困难。 3.3 宇宙大尺度结构 宇宙大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内（典型的尺度是10 亿光年）质量和光的分布特征。近年来大天区星系巡天的结果显示，宇宙似乎显示一种“网状泡沫”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，其间分布的星系密度要少很多，天文学上称为“空洞”结构。这些空洞的体积巨大，有些直径可达3 亿光年，尽管看上去那里确实是什么也没有，但实际上天文学观测证明这里充斥着暗物质。对宇宙进一步的研究看到，巨大的像是气泡的空洞分隔开了片状的物质结构和星系纤维，而超星系团就像是其中偶尔相对出现的密集节点。 这种网络结构在宇宙学星系红移巡天可以清楚地看见。在星系巡天观测的三度空间图的结构中显示出迄今所知道宇宙的最大结构。所有这些结构的形成都离不开暗物质的帮助，可以说，暗物质是形成我们宇宙中丰富多彩的结构的重要基石。 3.4 宇宙微波背景辐射 宇宙微波背景辐射（CosmicMicrowave Background ，CMB ）的研究在现代天文学、宇宙学以及高能物理学的发展中起着举足轻重的作用。CMB 是宇宙大爆炸遗留下来的微弱光子辐射场，携带着丰富的宇宙学信息，几乎是人类认知极早期宇宙演化的唯一有效途径。CMB 的发现不仅在半个世纪前开创了宇宙学，近年来对它的精确测量更是将人类带入“精确宇宙学”时代。 CMB 的测量对探索当代宇宙学、高能物理及基础物理学最前沿问题，例如宇宙加速膨胀及“暗能量”的物理本质、“原初”引力波的探测、早期宇宙暴胀过程的物理机制等起到了核心作用，是最为精确有效的宇宙学“探针”。对CMB 温度场空间各向异性的观测研究，极大地推进了人类对宇宙物质组分及早期演化的认知。 宇宙微波背景是宇宙大爆炸后遗留下来的热辐射，它是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其特征和绝对温标2.725 K 的黑体辐射相同，频率属于微波范围。1964 年美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶然发现宇宙微波背景，并于1978 年获得诺贝尔奖。CMB 显示出微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异。宇宙在年轻时期，恒星和行星尚未形成之前，等离子与辐射充满着整个宇宙，随着宇宙的膨胀而逐渐冷却。当宇宙冷却到某个温度时，质子和电子结合形成中性原子。这些原子不再吸收热辐射，因此宇宙逐渐变得透明起来。对CMB 的观测显示宇宙中暗物质的组分是可见光普通物质组分的6 倍左右，跟大尺度结构的观测结果相吻合。 4 暗物质粒子可能是什么 暗物质的候选粒子必须满足电中性、与物质的相互作用很弱等特性，不然就已经跟众多研究暗物质的实验和观测结果冲突了。在现有的标准粒子模型中，似乎只有中微子满足条件。实际上，中微子曾经是“热暗物质”模型的候选粒子。热暗物质粒子的质量较小，若中微子作为宇宙的主要组分，则在宇宙早期结构形成时，中微子在大尺度的范围上运动会“抹平”宇宙中正在形成的结构，从而使宇宙中的物质先在更大的尺度上形成结构（如超星系团结构），然后再“碎裂”成更小的结构（如大大小小的星系），即所谓的“从大到小”的顺序，有点“顶层设计”的意味。然而，这与此前介绍的、通过对宇宙微波背景辐射和宇宙大尺度结构演化的观测发现的“从小到大”的顺序完全不符。同时，大量宇宙学的观测数据将中微子总质量限制在宇宙总质量的1% 以内，而我们知道暗物质占宇宙物质的1/4 左右，这说明中微子最多只能占暗物质的一小部分。这样一来，在标准粒子模型里便没有符合暗物质特性的候选粒子。因此，人们兴奋地尝试着拓展或建立超越标准粒子模型的理论，提出可以解释暗物质的候选粒子新理论。 如前所述，为了与宇宙大尺度结构形成的观测和数值模拟结果相符合，人们提出了冷暗物质模型。对于冷暗物质粒子，它们的质量较大，运动速度缓慢，远远小于光速。因此根据冷暗物质模型，宇宙结构是自下而上，从小到大一级一级慢慢形成的，小型的天体先在自身的引力下通过气体冷却丢失掉系统的角动量形成结构，然后又相互在引力作用下并合起来，逐渐形成大的天体结构，使得宇宙结构按照“从小到大”顺序演化，这与观测的结果定性上相符合。 在众多可能组成暗物质的成分中，最热门的要属一种被称为大质量弱相互作用粒子（Weakly InteractingMassive Particle ，WIMP ）的新粒子了。 这种粒子与普通物质的作用非常微弱，以致于它们虽然存在于我们周围，却从来没有被探测到过。大质量弱相互作用粒子顾名思义，主要参与弱相互作用、引力相互作用或其他某种可能存在的新型相互作用，具有较大的质量，运动缓慢。WIMP 粒子的候选者主要为“ 超对称理论”下的中性微子（neutralino ）、超对称中微子（sneutrino ）和引力微子（gravitino ）等。超对称理论作为标准粒子模型的拓展，几乎使得所有已知的基本粒子都有了可能的对应粒子，从而拓展了潜在未知粒子的数目。而这些标准模型粒子的“伴子”由于某种猜想的基本物理特性，其质量可能极大。通过检验超对称理论对标准粒子模型进行拓展后的粒子，可以发现一些粒子能够作为暗物质粒子的候选者，这些粒子均为电中性，有较弱的相互作用。其中，中性微子是超对称理论下最合适的WIMP 候选粒子。在标准模型的超对称拓展中，中性微子为最轻的超对称粒子，这保证了它的稳定性，不会轻易衰变，从而能够作为在宇宙中占据较大比例的暗物质的候选者。轴子的质量很轻，但数量足够多便具有冷暗物质的行为，因此轴子是冷暗物质粒子的一个候选者。还有一种被理论物理学家很早就提出来解决强相互作用中所谓“CP 问题”的粒子，被称为轴子，长期以来也是理论物理学家追逐的对象，被认为也有可能是暗物质的成分之一。 除了冷暗物质模型外，人们还提出了“温暗物质”模型，这个模型综合考虑了冷暗物质和热暗物质对宇宙结构的“从小到大”和“从大到小”的贡献。这个模型下的候选粒子主要有惰性中微子（Sterile Neutrinos ）等。除了这些暗物质候选粒子中闪耀的“明星”理论，还有成百上千种各具特点的暗物质理论。理论的蓬勃发展为探索暗物质打开了一道又一道大门，呈现出生机勃勃的发展状态。说到底，我们并不知道暗物质是什么，我们必须打开思维的局限，反复的审视甚至自我否定，因为一切皆有可能。

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哲学是什么？

热度 2 renxiuhong 2016-2-27 13:01

哲学是什么？ 任秀红 （ 延安大学 财经学院，陕西 延安 716000 ） 摘 要： 哲学是认识事物的真实信息，目标是兴利治害，即解决使宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人危病伤亡的问题，从而使天人安康即使宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人都安全健康，使人类群体和个人安全健康、快乐幸福。哲学是天人学、宇宙人学、天学、宇宙学。 关键词： 哲学，天人学，宇宙人学，宇宙学 中图分类号： C912 文献标识码： A 文章编号： 收稿日期： 2016 — 作者简介： 任秀红（ 1971 －），女，山西夏县人，经济学硕士， 延安大学 经管学院讲师 。 “哲学”是一个概念，也是一门学科。对于“哲学”的含义，古今中外的人有许许多多相同和不同的认识、观点，因为太多，难以列举穷尽，因此，本人采用分析中文、英文、希腊文概念含义的逻辑演绎分析方法，得到对“哲学”的定义，以此为标准，可以分析认识古今中外各种关于哲学的认识或观点的异同对错，并求同存异、兴正纠错。 1. “哲学”概念在中文中的含义 哲，智也，《尔雅》。智，知日，日既指“太阳”这个特定的事物，也可以指代天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。因此，“智”，既指明白、认识“太阳”这个特定的事物，也指明白、认识包括天地人或宇宙中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境或自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。这也是“哲”的根本含义，即认识、明白事物，既指认识、明白特定事物，也指认识、明白包括天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。 哲，知也，《说文》。知，会意字，从口，从矢，即矢口，矢即箭，口即说话，因此，知的意思是像箭一样快地说话，如段玉裁认为，知即“识敏，故出于口者疾如矢也。”意思是“认识、知道的事物，可以脱口而出”。说什么呢？所以，“知”的引申含义指口说像箭一样快地说话，飞快说话、敏捷说话。知，识也，《玉篇》。识，繁体字是“識”，从言从戠。“戠”，会意字，从音从戈。“音”指古代军阵操练时教官或指挥者的声音，引申为信息、消息；“戈”指参加操练的军士及其武器。“音”与“戈”联合起来表示“随着教官或指挥者的一连串指令或信息，军队方阵变化出各种图形动作”。所以，“戠”的本义指军队方阵操演图形及其变换，引申为图形或事物的形状特征和变化。“言”与“戠”联合起来表示“用语言描述军队方阵操演图形的形状和变化”，引申为用语言描述说明事物的特征及变化，这里的“事物”也包括天地人或宇宙及其中一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。 因此，“哲”即“智”、“知”、“识”，也就是认识、明白事物，既指认识、明白特定事物，也指认识、明白包括天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等。 “哲”也通“喆”。吉，会意字，甲骨文字形，上部象兵器，下部象盛放兵器的器具。上下部分合起来表示把兵器盛放在器中不用，以减少战争，使人民没有危难。吉，善也《说文》；礼义顺祥曰吉，《周书·武顺》；安贞吉，《易·坤》，所以“吉”的本义：吉祥、吉利。“哲”通“喆”，不仅包括了认识、明白的对象是指事物包括天地人或宇宙中一切事物，即宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系等，也包括了认识、明白事物的目标是“安人安天”，即使宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人及它们的相互关系都安全健康。综合起来，“哲”、“喆”，指认识明白天地人或宇宙及其中的一切事物，从而防范化解宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系危病伤亡的风险，使宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系都安康生存。 学，效仿、认识、明白人事物的现象、行为以及效仿、认识、明白的结果如学科、学问等，所以，学有作为动词和名词的两种含义。作为动词，“学”偏重的是指认识、明白事物包括天地人或宇宙中一切事物；作为名词，“学”偏重的是指认识、明白事物包括天地人或宇宙中一切事物即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系的结果，如学科、学问，也即思想、理论、信息、知识等。如宇宙学、宇宙人学、天人学、哲学、天文学、地理学、政治学、经济学等一切学科。 为什么要学呢？使人能够明白、认识事物包括天地人或宇宙中一切事物，解决宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体个人的危病乱苦伤亡问题，实现环境和人安康和乐生活的终极目标。 综上分析，在中文中，“哲学”概念既指人类认识、明白事物，解决宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人的危病乱苦伤亡问题，实现宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人安康和乐生活的终极目标。这里的“事物”，既指特定事物，也指天地人或宇宙及其中的一切事物，即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系等。 如果“哲学”中的事物指特定事物，那么，哲学就是认识、明白特定事物，对特定事物兴利治害，解决特定事物方面的危病乱苦伤亡问题，实现特定事物安全健康的目标，当然，这是直接目标，终极目标仍然是天人安康，即宇宙太阳地球环境、国家社会环境和人类群体个人及它们的关系都安全健康。事物不同，哲学的名称也不同，如自然哲学、人文哲学、社会哲学、政治哲学、经济哲学、法律哲学、文化哲学、教育哲学等；宇宙哲学、地球哲学、天人哲学、宇宙人哲学、地球人哲学、中国哲学、希腊哲学、欧美哲学等；生活哲学、工作哲学；饮食哲学、服装哲学、建筑哲学等。在这里，“哲学”和“学科”、“文化”等概念的含义相同，如“地球人哲学”即“地球人学”、“地球人文化”。如果“哲学”中的事物指“世界”，那就是现在一般所说的哲学，即对世界的认识和改造世界的方法，或“世界观”和方法论。“世界”也是一个有多种不同含义的概念，当“世界”指一个国家如“中国”时，哲学矢指对中国的认识和改造；当“世界”指“地球”如“世界地图”中的“世界”时，哲学是指对地球的认识和改造；当“世界”指“宇宙”即所有事物组成的统一的、最大、最长久的整体事物时，哲学是指对宇宙的认识和改造。 因为所有哲学都是关于天和人、宇宙和人的认识，所以，所有的哲学都是天人哲学、宇宙人哲学。因为天人学和宇宙人学也都是关于天和人、宇宙和人的认识，因此所有哲学统而言之也都是“天人学”、“宇宙人学”。 由此，哲学和中国文化中的儒家文化之“大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善”和“格物，致知，诚意，正心，修身，齐家，治国，平天下”思想也相通了。但是，“平天下”也就是“平地球”了，因为天下就是地球，而地球之上的宇宙太空中，包括太阳活动在内的天体活动、宇宙射线，现在有越来越多的人类制造的宇航垃圾或太空垃圾，以及小行星等宇宙太空中的其它天体物质等影响地球安全，所以，仅仅“平天下”或“平地球”是不够的，也必须“平宇宙”才行。 如果将人看作天或宇宙的一部分，那么，所有的哲学都是关于天或宇宙的哲学，即 “天学”或“宇宙学”。 2. “哲学”概念在英文和希腊文中的含义 在英文中，“哲学”的对应词汇是 philosophy ，由 philo （爱，爱好） +sophy （智慧）组成。 在希腊文中，“哲学”对应的是Φιλοσοφ ί α一词，即 Philosophia 一词， Philosophia 是由 philo 和 sophia 两部分组成： philein 是动词，指爱和追求； sophia 是名词，指智慧。 Sophia 所对应的智慧是什么意思？ so 是形容词，真的，事实如此； soph ，认识真实，知道事实，了解事物等； ia 是类属、相关，所以， siphia 即智慧也就是认识事物的真实或了解、明白、知道事实。 Philosophia 的含意是爱智慧，也就是喜欢研究认识了解明白事物的真实信息，这也就是哲学的含义，这也就是“哲学即追求真理”或“哲学即求真”的含义。这也体现出希腊哲学以及西方哲学以“求真”或“追求真理”为主的特点。 真实、真理是事实判断。真实的事物，有些对人的安全健康生存有利，有些却有害，如新鲜成熟的苹果是真实的，有利于人的安全健康生活，而毒食品等也是真实的事物，却对人的安全健康生活有害；真理也一样，也有有害于和有利于人的安全健康生存的真理。 综合中文哲学和英文、希腊文的“哲学”概念分析，“哲学”一词的概念共同都有“哲学是认识、明白事物”的含义；差异在于，中文的“哲学”概念还包括了“认识、明白事物，以兴利治害，使事物安全健康”的含义，而英文和希腊文的 philosophy 和Φιλοσοφ ί α、 Philosophia 等所对应的“哲学”概念，只说明“认识、明白事物”的含义，但是认识、明白事物却既可以有利于也可以有害于事物安全健康。换句话说，中文的“哲学”概念不仅包含是非判断，也包含利害等价值判断；英文、希腊文的 philosophy 和Φιλοσοφ ί α、 Philosophia 等“哲学”概念，只包括是非判断，不包括价值判断。 从哲学是天人哲学、宇宙人哲学或天哲学、宇宙哲学出发，就能更清楚地认识宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人等事物，古今中外的哲学和哲学家，以及古今中外哲学和哲学家的共同和差异、正确和错误、利益和危害，并以求同存异、兴正纠错或坚持真理修正谬误、兴利除害，真正实现哲学的终极目标：使人能够解决宇宙地球自然环境、国家社会环境、人类群体和个人的危病乱苦伤亡问题，从而使人能够实现使宇宙太阳地球自然环境、国家社会环境安全健康以及人类群体个人安康和乐生活的终极目标。 参考文献： 任秀红 . 地球人学初论 . 延安大学学报（社会科学版）， 2010 （ 5 ）： 43-47.

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中国科技新闻网 梅晓春、俞平文章：LIGO真的探测到引力波了吗？

mxc001 2016-2-25 10:48

您的位置： 中国科技新闻网 前沿发现 LIGO真的探测到引力波了吗? LIGO 真的探测到引力波了吗? 发表时间 2016-02-2412:31 来源 本站原创 　梅晓春(1) 俞平(2) (1) 福州原创物理研究所 (2) 美国 Cognitech 计算技术研究所 2016 年 2 月 11 日，美国激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的负责人，加州理工学院的 David Reitze 教授向全世界宣布：人类首次直接探测到引力波，同时首次观测到双黑洞的碰撞与并合。 　　这个实验结果轰动全球，成为各种媒体的热点新闻，在科学界被广泛讨论和高度推崇。它意味着物理学界苦苦追寻几十年之后，爱因斯坦广义相对论关于引力波的预言最终获得验证。标志着天文学已经进入新的时代，人类从此打开了一扇观测宇宙的全新窗口。 　　事情追溯述到北京时间 2015 年 9 月 14 日 17 点 50 分 45 秒，位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的激光干涉仪引力波天文台的两个探测器，在相差千分之 7 秒的时间内观测到了一次引力波事件： GW150914 。根据 LIGO 的数据，该引力波事件发生于距离地球 13 亿光年之外的一个遥远星系中。两个分别为 36 和 29 太阳质量的黑洞并合为 62 太阳质量的黑洞， 3 个太阳质量的物质被转化成引力波辐射到太空。在双黑洞并合最后时刻，引力波辐射的峰值比整个可观测宇宙的电磁辐射强度还要高 10 倍以上，可以说是最为惨烈的宇宙现象。 　　然而，由于距离的遥远，这次引力波爆发事件在地球上产生的效应却是极其微小。真空管道中相距 4 公里 40 千克的两个玻璃镜子，在持续时间不到 1 秒钟时间内振动了几十上百次。二者间距离的改变却只有10 -18 米，只是原子核半径的千分之一 ! 　　这样微小的信号实际上是淹没在大量的环境噪声中的，因此就有太多的偶然性造成实验假象。联想到 2012 年意大利 OPERA 的中微子超光速实验引起的轰动新闻，最后竟以计算机接口松动导致误差而草草收场。还有就是 2014 年的南极天文望远镜探测，实验者宣布发现早期宇宙引力波形成的 B 模偏振，但结果被证明是银河系尘埃的前景效应导致误判。这次 LIGO 的引力波发现是否也是一个乌龙事件呢 ? 　　在一阵非理性的狂欢和超高度的誉美之后，请物理学家们冷静下来，思考以下几个问题。 一 . 引力波暴发源在哪里 ? 　　按照正常的实验程序，首先应当通过某种方式，确认在太空的某个位置上发生了两个黑洞并合事件，比如观察到黑洞边缘物质在并合过程产生的光学余辉。假定引力波的速度等于光速，当光学余辉传到地球时，物质湮灭过程产生的引力波也同时到达地球，并在 LIGO 的激光干涉仪上产生干涉条纹的变化。 　　问题是， LIGO 真的观察到两个黑洞并合了吗 ? 没有，根本没有 ! 作者仔细阅读了 LIGO 发表在美国《物理评论快报》上的论文，没有找个一个字说他们实际观察到双黑洞并和的天文现象。 LIGO 是采用的是用倒推的方法，根据激光干涉仪上出现的信号，与爱因斯坦引力理论做计算机拟合，得出在 13 亿年前离地球 13 亿光年的某个地方发生了两个黑洞并合事件的结论。 　　按照 LIGO 官方的解读，首先通过计算机的大量计算，事先建立了一个具有海量信息的波形库。 LIGO 干涉仪获得应变数据后，会与这个波形库中的各种波形进行对比，找到与干涉数据最匹配的波形，也就是通常的匹配滤波法。因此所谓的 13 亿光年远处两个黑洞的并合事件只是计算机的模拟结果，不是真实观察到的物理事件。 　　然而计算机拟合过程需要输入许多自由参数，如果用来计算爱因斯坦引力场方程，自由参数可能多达十几个。结果就可能如物理学家费曼戏言，只要给四个自由参数，就拟合出一头大象，用五个参数可以让它的鼻子摆动。 　　然而， LIGO 官方的解读是： “ 我们在此报告爱因斯坦预言的两个重要科学突破：首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞的碰撞与并合 ” 。也就是说，他们真实地观测到双黑洞的碰撞与并合。 二 . LIGO 实验证实爱因斯坦引力理论了吗 ? LIGO 实验的计算机模拟过程以爱因斯坦引力场为基础，通过与激光干涉仪接受到的信号拟合，得到 13 亿年前离地球 13 亿光年的某个遥远星系中发生两个黑洞并合的结果。按照 LIGO 官方的说法： “ 该实验强有力地显示广义相对论完美地通过了这次检验。 ” 　　问题是 LIGO 并没有真正观察到两个黑洞并合，也没有观察到 3 个太阳质量的物质被转化成引力波。他们观察到的只是激光干涉仪上的一个信号，怎么可以说爱因斯坦引力波理论被证实呢 ? 　　因此这个实验的结论应当是，假定爱因斯坦引力理论为真，激光干涉仪探测到的确实是一个引力波信号，则 13 亿年前在离地球 13 亿光年的某个遥远星系中，发生过一次双黑洞并合事件， 3 个太阳质量的物质被转化成引力波能量，散发到宇宙空间。结果仅此而已，我们无法说得更多。 　　由此可以看出， LIGO 实验者的论证逻辑是有问题的。他们首先根据激光干涉仪上读取的数据和爱因斯坦理论 ( 原因 ) ，推导出 13 亿光年发生过一次双黑洞引力波暴发事件 ( 结果 ) 。然后再根据这次天文事件和激光干涉仪上读取的数据的一致性 ( 原因 ) ，证明爱因斯坦理论是对 ( 结果 ) 。原因和结果互为因果，这是循环论证。然而众所周知，循环论证在逻辑上是无效的。 　　除此之外，爱因斯坦广义相对论不是唯一的引力理论。至今为止，物理学家们已经提出许多不同形式的引力理论，比如平直时空的引力理论。这些理论都预言存在引力波，差别在于广义相对论的引力辐射涉及四极矩过程，其他引力理论的引力辐射涉及偶极矩或不同形式的多极矩过程。 　　如果考虑这些引力理论，比如将平直时空中的引力理论与接收到的所谓引力波信号进行拟合，也会导出某些不同的天文物理过程。如果用来计算黑洞并合过程 ( 牛顿引力理论也有黑洞，但没有时空奇异性 ) ，导出的事件就可能不是发生在 13 亿光年远的星系中，而可能发生在银河内。在并合过程中就不是 3 个太阳质量被转化成引力能，而是少得多的质量被转化成引力能。 　　在这种情况下，按照 LIGO 的逻辑，被证实的就应当是平直时空中的引力理论，而不是爱因斯坦弯曲时空中的引力理论。因此， LIGO 的引力波实验声称的结果并没有证实爱因斯坦引力理论，而是依赖于爱因斯坦引力理论。 三 . 到达地球的引力波强度有矛盾吗 ? 　　我们首先要讨论的问题是，两个黑洞并合后 3 个太阳质量哪里去了。奇异性黑洞实际上只是一个奇点，所有的物质都被无穷压缩，物态不可能是光子、电子、质子、中子和夸克。黑洞外围有一个视界，视界内是真空，没有任何物质能够停留。但黑洞的引力仍然存在，也就是说黑洞通过质量对外界产生影响。在这种意义上， 3 个太阳质量只能通过引力波的爆发，变成引力波的能量散发到宇宙空间。如果变成其他物质形态停留在黑洞内，仍然可以折合成质量，对外界的引力影响不会改变。光波不可能穿过黑洞，但引力波是可以从黑洞传出的，引力不可能被黑洞的视界屏蔽。从这种意义上，引力波的传播速度可能是超光速的。 　　按照弯曲时空引力理论，引力波表示时空的振荡，即所谓的时空 “ 涟漪 ” 。 LIGO 实验原理是，引力波会对激光干涉仪两条臂的长度产生影响。由于两条臂相互垂直，引力的影响不一样，就会引起激光干涉条纹的变化。一个基本的问题是，引力波以什么方式使长度发生变化 ? 按照广义相对论的严格说法，粒子在真空中沿测地线运动时，引力波会使粒子间的距离产生振荡。 　　然而 LIGO 实验中，干涉仪的两条臂固定在地球表面，两个反射玻璃不是处在真空中。固定系统受到电磁力的平衡，在引力波的作用下平衡被破坏，系统产生振动。如果严格讨论，就要在爱因斯坦引力场方程中考虑电磁相互作用。由于电磁相互作用比引力相互作用大10 40 倍，引力波效应实际上不能被观察。因此在 LIGO 实验的分析中，实际上省略了许多重要因素。我们以下也按这种简化方式计算，假定干涉仪的两个反射玻璃悬在真空中，只讨论引力波对两个玻璃的运动的影响。 　　为了实验稳定， LIGO 干涉仪采用很重的悬挂反射玻璃，质量为 40 千克。实验中干涉仪系统在 1 秒钟内来回振动几十上百次，但两个玻璃之间距离的改变只有约10 -18 米。假设引力波的振动为正弦波，将引力引起的空间距离变化折算成力的作用，按照牛顿力学计算，引力波作用在每块玻璃上产生的平均作用力约为10 -13 牛顿。假设 LIGO 实验干涉仪反射玻璃的面积为 0.5 平方米，将这种作用力在单位时间内做的功折算成能流密度，约为8x10 -29 焦耳 / 平方米 . 秒，是一个非常小的量。 　　另一方面， LIGO 声称在两个黑洞并合期间， 3 个太阳质量的物质在 1 秒钟的时间内被转化成引力波的能量，散发到宇宙中。我们来估计一下这次引力爆发波事件中，地球表面接受到的引力波能流密度。按照爱因斯坦质能关系计算， 3 个太阳质量对应的能量是5.4x10 48 焦耳。设引力波以球面波的方式发射，在离爆发中心 13 亿光年距离的球面上，能流密度为2.9x10 -4 焦耳 / 平方米 . 秒。 　　可见用两种方法计算，引力波的能流密度相差3.6x10 24 倍 ! 这样大的误差在物理上是不能接受的， LIGO 实验给出的结果自相矛盾，不能自圆其说。遗憾的是， LIGO 物理学家没有注意到这一点。 　　问题的根本原因在哪里呢 ? 这里存在三个可能的原因，以下我们来详细分析。 四 . 实验设计原理正确吗 ? 　　前面已经说过， LIGO 实验干涉仪及其悬挂玻璃固定在地球表面，系统受到电磁力的平衡保持静止。要使系统产生振动，施加的外力至少要与电磁相互作用在同一个数量级。然而电磁力比引力大10 40 倍，因此传到地球表面的弱引力波是不可能破坏电磁力的平衡，使干涉仪系统产生振动的。除非系统离引力爆发源足够近，爆发产生的引力波能量足够大，足以抵消电磁力的作用。 　　另一方面，目前广义相对论讨论引力波对空间距离的影响时，只对真空中的两个粒子而言的。如果考虑引力波对固定在地球表面上物体之间距离的影响，就涉及到组成物体的带电粒子之间的电磁相互作用。如果在爱因斯坦引力理论中考虑电磁相互作用，引力场方程无法求解的，我们根本无法讨论问题。 　　因此在目前的广义相对论中，引力波对空间距离影响的公式只对真空中粒子之间的距离有效，对固定在地表上受电磁相互作用支配的 LIGO 干涉仪无效，这是 LIGO 实验失败的最基本原因。按照 LIGO 的计算方法，干涉仪长度变化10 -18 米是没有将电磁相互作用考虑在内的，对应于 13 亿光年远处 3 个太阳质量在 1 秒钟内变成引力波。如果将电磁相互作用考虑，要使干涉仪长度发生同样的变化，引力波源爆发的能量就要大10 40 倍，到达地球的能流密度就会达到10 12 焦耳 / 平方米 . 秒。 　　这是一个什么样的概念呢 ? 在地球的赤道上，太阳光照射产生的能流密度是1.33x10 3 焦耳 / 平方米 . 秒。能流10 12 焦耳 / 平方米 . 秒相当于 7.5 亿个太阳辐射的引力波能量同时作用在地球表面，在 1 秒钟的时间内来回震荡了 100 多次。在这样强大的引力能作用下，别说 LIGO 的激光探测仪，就连地球本身也可能被引力波撕得粉碎。 　　我们还可以用当量为 2 万吨当量的广岛原子弹爆炸产生的光辐射和冲击波来做比较，爆炸后产生的能量为8.4x10 13 焦耳，当于大约 1 克物质被转化成的能量。假设核弹爆炸的产生能量在 1 秒钟内散开，只有在离爆炸中心 2.6 米的球面上，才能产生10 12 焦耳 / 平方米 . 秒的能流。广岛原子弹弹的半径是 0.71 米，长度是 3.05 米。想想看，一个人站在边上爆炸后结果又当如何呢 ? 　　这也可以解释以往引力波的观察和实验中，为什么有时成功有时失败的原因。美国物理学家韦伯 1959 年最早提出引力波的探测方案，他认为引力波可以使圆柱形天线发生共振，并声称已经观测到从银河系中心发出的引力波。然而韦伯的实验无法被其他物理学家重复，他观测到的引力波强度被认为太大。按照韦伯接实验接收到的信号强度，银河系在几亿年内就会因引力辐射而消失。因此目前学术界认为韦伯当年观测到的不是引力波信号，而是某种偶然的干扰信号。 1978 年美国天文学家泰勒和赫尔斯宣布对射电双脉冲星 PSR1913+16 历时四年的观测结果，指出该脉冲双星的周期发生的变化与引力波辐射损失的能量相符，意味着间接观测到引力波。这个结果得到科学界的认可，泰勒和赫尔斯获 1993 年诺贝尔物理奖。 　　因此， LIGO 实验失败原因与韦伯实验失败的原因是一样的。韦伯实验采用金属合金制造天线，由于引力波太弱，不可能克服天线中金属离子间的电磁力而产生振荡。从这种意义上，包括 LIGO 在内的目前在地球表面上运行其他引力波激光干涉仪，都不可能真正观测到引力波产生的信号。 　　引力波观测实验只有移到太空中进行，这不仅仅是为了消除环境噪音，更主要的是消除电磁力的影响。事实上，正是由于不存在电磁力的干扰，泰勒和赫尔斯射电双脉冲星的观察才比较靠谱。 五 . 数值相对论计算方法可信吗 ? 　　爱因斯坦引力场方程是非线性的，严格求解非常困难。至今为止，只有少数几个精确解，而且大多都是静态解。如果考虑场源物质的运动，能量动量张量中包含运动速度，爱因斯坦引力场方程实际上无法求解。 　　双黑洞并合过程需要考虑场源物质的运动，按照常规的数学分析方法就无法描述。因此物理学家们就提出计算机数值方法，模拟爱因斯坦引力场方程描述的引力过程，简称数值相对论。问题在于黑洞物理学涉及时空奇点，物理学规律在奇点附近失效。这种失效实际上是数学的无穷大引起，体现在计算机模拟过程中，就是计算机经常死机，程序无法正常运行。以下文字改写于网络文章《浅谈数值相对论》。 　　最早的数值相对论尝试可以追溯到 60 年代，有两个人为好玩搞了个小程序模拟双虫洞。用了一堆近似，结果程序死了，他们发了两篇文章说了程序的死状。自此程序崩溃的梦魇却一直困扰着数值相对论。两个黑洞放在那里，别说要它们并合，就是让它们走两步，程序都会崩溃。后来研究者才发现，爱因斯坦场方程存在大量非物理的形式解，这些解往往会导致指数增长，最终程序崩溃。于是研究者就设置程序，每次碰到这些非物理解时就先杀掉它们，然后在顺着物理解走。虽然程序最后还是会崩溃，但总算是一个进步。黑洞终于可以走上 10 个史瓦西半径了，不过离走完一圈依然显得遥遥无期。 　　一般数值模拟大体的思路是，给出方程组和初始边界条件，然后让计算机去跑。可是数值相对论麻烦多了，因为广义相对论中时间和空间是一个整体，特别是在强引力场下，时空更显得紊乱。怎么去寻求信号的时空演化呢 ? 数值相对论专家于是使用 3+1 的方法，把时空分割成 3 维空间切片和 1 维时间。 　　然而黑洞的存在会导致坐标被吸到视界中，什么都做不了。怎么办 ? 只好每次算一步都重新画一下坐标。至于初始边界条件怎么确定，到现在还是一个问题。只能慢慢找，不能解析地给出。 10 几个非线性偏微分方程， 100 多个变量耦合，而且必须保证解的稳定性。数值相对论的目的是算引力波的波形，但规范选择存在 4 个自由度，如何知道这个波的是规范变化引起的，还是物理变化引起呢 ? 这么一堆难题，难怪 40 多年来，数值相对论进展甚微，巨大的困难吓跑了不少人。当 2004 年第一次有人让双黑洞绕完一圈时，已经是欢天喜地的突破性进展了。可是刚刚绕完一圈，坐标又开始纠结，不稳定性又一次出现，程序又一次崩溃。 2005 年的一次调程序的手误，让黑洞动了起来。黑洞中心的奇点在数值计算时很不好处理，一般都是用穿刺法，即用已知黑洞解来替代黑洞，从而规避了奇点。在之前的计算中，黑洞都是被按在网格上的，这次调试的无心插柳，竟然让两个黑洞演化下去，一直到并合结束，程序都没有崩溃。然而在后来的会议上，这个结果一度受到质疑。直到另外一个研究组在同一个会议上公布他们用同样的方法独立得到的结果后，才让人们严肃对待。 　　当程序的稳定性不再是绊脚石以后，程序的精确性就成了新的要求。不同组的程序都是独立完成的，他们给出的结果吻合度之高， 让人们充满信心。一些新的课题也顺利展开，比如两个黑洞初始位置改变会影响波形吗 ? 不同方向和不同大小的自旋对结果有什么影响 ? 黑洞并合后，反冲的大小和方向是如何 ? 　　此外，如何调和双致密天体并合过程三个阶段的波形，也仍然是一个大问题。黑洞內旋过程采用后牛顿近似，并合过程采用是数值相对论，而铃荡过程采用的则是微扰法。三个阶段三种不同的方法，如何将信号平滑地拼合在一起，形成一个完整的模板，依然需要仔细研究。 　　总之，与其他数值模拟问题比较，数值相对论的方程更多、变量更多、变量的耦合也更多。除了存在大量的非物理解会导致程序崩溃外，还要面对物理量随时间的演化。时间和空间纠缠在一块，想要研究物理量随空间分布，坐标系会不断被黑洞吞噬。数值相对论的难度可想而知，在这个领域的学者取得成就实为不易。 　　诸位看到了吧，数值相对论存在太多的随意性。为了让计算机避开奇点能够运行，程序设计者不得不添加太多的限制条件，对演算过程做太多的人为干预。为了计算海量的波形库，不知有多少台计算机日夜运转。虽然运动方程本身是精确的，但方程的非线性却可能产生蝴蝶效应。一个小小的初始边界条件的改变会被不断地放大，可能导致巨大的误差，使结果天差地别。 LIGO 实验用数值相对论计算双黑洞并合过程，就有可能得到相互矛盾的结果。这也给从事数值相对论的学者提个醒，非线性过程蝴蝶效应无法避免，数值相对论的有效性是值得怀疑的。 六 . 奇异性黑洞存在吗 ? 　　如果数值相对论的研究者坚持认为，他们的计算方法虽然存在误差，但不可能导致10 24 倍的误差，答案则只能是另外一个。那就是广义相对论的奇异性黑洞理论是错的，奇异性黑洞根本不存在 ! 自然界中不存在 36 和 29 个太阳质量的黑洞并合，会导致 3 个太阳质量湮灭的现象。 　　事实上，梅晓春已经在美国《现代物理学杂志》和《国际天文与天体物理学杂志》发表了多篇文章，证明爱因斯坦奇异性黑洞不可能存在。 LIGO 实验给出相互矛盾的结果，实际上是在实验上强化了这个结论，或者说以实验的方式证明了这个结论。 　　奇异性黑洞理论起源于罗伯特 · 奥本海默的一篇论文，奥本海默可以说是始作俑者。根据爱因斯坦广义相对论，罗伯特 · 奥本海默证明，质量足够大时宇宙中天体将崩塌成奇异性的黑洞。梅晓春仔细分析罗伯特 · 奥本海默的原始论文，指出该计算存在一系列严重的错误。最基本的问题是，奥本海默假设星体的密度不随时空坐标而变，他先假设密度不随空间坐标而变，然后再假设不随时间而变。但最后却得出星体崩塌，半径变成无穷小密度无穷大的结论，前提与结论相矛盾。 　　另外按照这种计算，星体崩塌成奇异性黑洞与星体的质量和初始密度无关。即使星体的质量和密度非常小，比如一小团密度均匀的稀薄的气体，在引力的作用下也会收缩成奇点，如此等等。广义相对论的计算还忽略了大质量高密度天体的转动速度，高速的转动可能导致天体分崩离析，而不是崩塌成奇点。 　　由于我们事先不知物质密度对时空坐标的依赖关系，采用爱因斯坦引力场方程还存在计算程序的合理性问题。除了物理上的问题外，罗伯特 · 奥本海默的计算还存在一些明显的数学错误。物质崩塌成奇异性黑洞的另外一种改进型的计算方法也存在上述问题，甚至引入随意的坐标变换来简化运动方程，结果同样是不可信的。 　　梅晓春的结论是，广义相对论至今为止实际上并没有证明，质量足够大的星体会崩塌成密度无穷大的奇异性黑洞。事实上相对论物理学家心里都明白，至今为止物理学上并没有一个说得过去的，黑洞物质崩塌湮灭成引力波的理论。即使未来将引力波的观测移到太空进行，如果还用奇异性黑洞碰撞的模型，则仍然是要失败的。 　　如果说 LIGO 实验的结论还有什么正面的意义的话，那就是将奇异性黑洞的荒谬性，彻底地展现在世人的面前。它使物理学家不得不深思，物理学理论中引入奇异性会导致什么样的实验后果。对于如此精细化和抽象化的现代物理学，事情往往如爱因斯坦所言，是理论告诉我们观察到什么。 七 . 接受到的是引力波信号还是噪音 ? 　　为了排除环境噪音，保证探测到的是来自外太空的引力波信号， LIGO 实验采用了两台相距几千公里的激光干涉仪。 LIGO 实验假设引力波以光速传播，因此只有两台激光干涉仪在光速传播的限定的时间范围内探测到相同波形的信号，才可以考虑是引力波信号。 LIGO 的实验者认为已经非常仔细地考虑了噪音问题，采取了许多措施。比如通过计算机设置，自动排除了海量出现的，在时间上不匹配的信号。 　　对于这种说法我们不予怀疑，但也要强调出现意外的可能性。我们知道，地球表面每年会发生 500 万次左右的地震。这还是地震仪可感知到的地震，地震仪无法探测到的小地震不计其数。强度越大的地震波频率越低，强度越小的地震波频率越高。地震仪可感知的地震波的频率为 5~ 20 赫兹，不可感知的地震波的频率高于 20 赫兹。 LIGO 实验测量到的频率在 35 ~ 150 赫兹，小地震波的频率可能与它重合。比如有可能在某个时刻，位于 LIGO 实验两台激光干涉仪中间点附近出现了一个小地震。地震台的仪器测量不到，但 LIGO 的激光干涉仪却能感知。虽然小地震不是一个低概率的现象，但恰好在两台激光干涉仪中间点附近发生，却不是经常可能的。是否 LIGO 的激光干涉仪会将这个地震视为引力波的信号呢 ? 这种可能性是不能排除的。 　　除了地震波，还有空气振动产生的声波等，都可能产生类似频率的扰动 ( 声波的频率是 20-16000 赫茲 ) 。这种扰动也可能通过地壳，传到 LIGO 的激光干涉仪器。由于干涉仪是如此的敏感，在两地中间点附近出现了一个微小扰动，都有可能被记录造成误判。比如那天刚好有一阵狂风，吹过两台干涉仪中间点附近的一块岩石，引发一次短时间的振动，就有被可能与干涉仪相连的计算机误判为接受到引力波。因此我们不能够断定， LIGO 实验中测量到的一定是天体物理学过程产生的引力波。 　　总之，这次的 LIGO 实验， 2012 年的中微子超光速实验， 2014 年的宇宙早期引力波实验，以及 2011 年的斯坦福大学绕地球轨道运动陀螺实验给我们的深刻教训是，用大科学设备探测小物理效应失败的可能性极大。尤其引力效应方面，通过大投入来做科学实验的风险极高。物理学家评价自己的这类研究成果时，要极为谨慎。在没有得到同行充分的检查和肯定的评价前，对研究成果做过度的解读，通过媒体进行过分的渲染，以追求社会轰动效应的行为是非常不合适的。 2016 年 2 月 16 日

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宇宙学能否回答宇宙万物从哪里来？

热度 1 sciencepress 2015-12-15 08:21

核科学揭开了微观世界的神秘面纱，使我们能遨游在原子核及其组成的亚原子世界。同时，核科学的许多知识和研究方法又与宇宙学交叉在一起，将宇宙学带入了物理学的领地，开创了近代宇宙学的时代。人们朝着认识宇宙万物本源的方向又前进了一大步，让我们看到在宇宙巨大的尺度上借助于核科学表示的描述万物起源与其遵循的定律的壮观、优美和和谐。核科学也在与其他学科的交叉中不断地发展自己。 目前，现代宇宙学已经利用现代物理学尤其是核科学的成果，在爱因斯坦的广义相对论、质能等效定律以及量子力学的理论基础上，对宇宙的起源作了描述，这就是大爆炸理论，与已有的观测结果一致。但是对宇宙是否有一个开端，在宇宙起源的10 -43 秒之前现有的物理定律都失效的情况下，是否有一个有效的方法去描述它，至今还没有形成一致的看法。 要想预言宇宙的未来，更是一个复杂的问题。基于爱因斯坦的广义相对论的大爆炸理论至少存在以下四个重要问题未被解答。 （1）为何早期宇宙如此之热？ （2）为何宇宙在大尺度上如此一致？ （3）为何宇宙在介于坍缩和无限膨胀之间的速率中膨胀了100 亿年？ （4）为何宇宙在大尺度均匀的情况下又存在局部的无规性，如星系、诸星？ 为了解释这些疑问，发展了诸多关于宇宙大爆炸早期的宇宙模型，如暴涨模型、新暴涨模型、紊乱暴涨模型等。 暴涨模型认为在早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期，在远小于1s 的时间内，宇宙的半径增大了 10 30 倍，在这样一种加速膨胀过程中，开始宇宙的任何不规则性都将被抹平，就像现在看到的宇宙在各方向的均匀一致的状态（可以用吹气球来比喻），而随后宇宙再由于引力的作用进入目前所处的缓慢减速膨胀的状态。至于为什么宇宙中会有那么多物质，暴涨模型也作出了解释。在宇宙开始时，总能量是等于零的，从爱因斯坦的质能公式中可知质能之间是可以转换的，因此，物质可以认为是由正能量构成的，物质之间由于质量而互相吸引，而把物质拉开的引力场则可以认为是一种负能量。所以在宇宙进入膨胀状态后，宇宙的体积加倍，此时正物质能与负引力能都加倍了，而宇宙的总能量却仍为零，因为零的加倍还是等于零。这样，用于制造粒子的总能量可以变得非常大，宇宙就这样从“一无所有”变成了如今的无边无垠的物质世界，有人把这称为“最彻底的免费午餐”是不无道理的，从某种意义上说宇宙是真正的 “无中生有”。 暴涨理论解释了部分宇宙开端的问题，下面介绍霍金量子引力论作出的解释。 英国著名物理学家史蒂芬·霍金证明了，在经典广义相对论的框架中，一般条件下，空间- 时间一定存在一个奇点，宇宙大爆炸处就是一个奇点，在奇点处，所有定律和可预见性都失效。奇点可以看成空间时间的边缘或边界。要预测宇宙的演化，必须要给出边界条件，而这个边界条件只能是宇宙外的造物主给出，这就是所谓的第一推动。而在大爆炸处引力场变得如此之强，以至于量子引力效应变得重要，经典广义相对论失效。如果将量子力学和引力结合在一起，就没有奇点，空间-时间就没有边界，就不需要上帝的第一推动了。 霍金提出：宇宙的量子态是处于一种基态，空间-时间可看成一有限但无界的四维面，正如地球表面一样，只不过多了两维。宇宙中的所有结构都可以用量子力学的测不准关系带来的起伏来解释，如恒星、星系的成团结构和大尺度的各向同性和均匀性的矛盾就变得可以理解了。霍金的量子宇宙论是一个自足的理论，原则上可以预测宇宙的一切。如果宇宙确实是自足的，没有边界或边缘，既没有开端也没有终结——它就是存在的。 霍金认为，他的贡献是：在经典物理的框架中，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；在量子物理的框架中，黑洞因辐射而变得越来越小，大爆炸奇点不仅被量子效应抹平，而且整个宇宙正是起源于此。 人们期望有这样一种大统一理论，可以把制约自然界的4 种基本力统一起来，得到一个宇宙的终极理论，可以对已经观测到的天体现象作出合理解释，并可以预言宇宙的未来。 目前，已经建立了除了引力之外的其余3 种力的统一理论。在宇宙学中，制约引力的定律尤为重要。我们知道：虽然引力是自然界4 种力中最弱的一种，两个电子间的引力只有其电磁力的 10 -43 倍；但是引力是万有的，每一个粒子都因其质量或能量而感受到引力；引力又是长程的，而且总是吸引的。太阳和地球之间的引力使地球围绕太阳公转，就是因组成太阳和地球的所有粒子的微弱引力的叠加产生的。而其他3 种力则是短程的，或者吸引或者排斥，在大的尺度上或者等于零，或者吸引与排斥互相抵消而不产生效应。是引力的作用使得宇宙在大尺度上构造成形，广义相对论的时空弯曲也是由引力场的存在所致的，引力与广义相对论相关，而其余3 种力则基于量子力学。虽然现今量子引力理论还不是一个完整而协调的理论，但是它的一些特征已经显现出来，可以说霍金的工作对建立宇宙统一理论是一种推动。 如果建立了宇宙的终极理论，而且是统一的、其一般原理能为普通人所接受的，就能回答宇宙万物是从哪里来的，我们是从哪里来的问题。这将是人类理智和科学的胜利。 本文由刘四旦摘编自 吴明红、王传珊 编著 《 核科学技术的历史、发展与未来 》 一书“ 第六章 辐射的来源、危害及其防护 ”。略有改动。 978-7-03-045922-0 《 核科学技术的历史、发展与未来 》 是关于核科学技术的导论性书籍，深入浅出地介绍了一个多世纪以来核科学技术的发展史、核科学的基础知识和核科学技术的应用，并展望了未来。全书共分十三章，内容涵括了核科学的基础知识，核能的利用，核科学技术与医学、材料、环境、宇宙学等学科的交叉，以及辐射加工、辐射防护、剂量学等内容，尤其介绍了蒙特卡罗方法及其在核科技领域的应用实例。本书还对反应堆、核电站、同步辐射、医用加速器等大型辐射设备的原理、构造、屏蔽、应用和发展前景作了介绍。本书在较为全面地介绍核科学技术过去、现状及未来的基础上，提供了大量翔实的材料，包括国内外最新技术成果，可供对核科学感兴趣的读者参阅。 用您的手指点亮科学! 欢迎转发分享朋友圈， 您的鼓励是我们前进的动力！ 点击文中 作者、书名、封面 可购买本书。

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光线为什么红移？

热度 28 tianrong1945 2015-9-23 08:07

星系发出的光的谱线为什么会红移？大多数人都将这个问题的答案与常见的多普勒效应联系起来。实际上，从宇宙学的角度考虑，造成光谱红移的机制有好几种。 多普勒效应 多普勒效应说的是振动源和观察者以速度 V 作相对运动时，观察者接受到的频率与振动源发出波的频率不一样的现象。在地球上，我们不仅仅探测到光波的多普勒效应，也经常在日常生活中感觉到声波的多普勒效应。比如说，一列从远方疾驶而来的火车，它的鸣笛声会变得比原来的声音更尖细，而当火车驶过之后远离我们而去的时候，鸣笛声又会变得比原来的声音更低沉。这说明火车开过来的时候，耳朵接受到的声音的频率变高了（相当于光线的蓝移）；当火车远离的时候，耳朵接受到的声音的频率变低了（相当于光线的红移）。 图 3-1 ：多普勒效应而产生的红移 图 3-1 描述的是光源与观察者相对运动时产生的多普勒效应。光源发射的是某频率的绿光，相对于光源静止的观察者接受到该频率的绿光，一个朝着光源运动的观察者接受到蓝光（蓝移），另一个背向光源运动的观察者接受到红光（红移）。 红移可以定量地用测量到的波长的移动与原来波长的比值（相对移动）来定义： z = （移动后波长 - 原来波长） / 原来波长 红移 z 的数值可正可负，正值代表波长变长的红移，负值表示波长变短，代表蓝移。 因为多普勒效应而引起的红移与光源和观察者的相对速度 V 有关，理论上可近似表示为一个线性关系： z= V/c ， c 是光速。如果考虑狭义相对论效应，公式需根据洛仑兹变换而修正，不再是线性关系，但仍然与 V 有关，称之为相对论性多普勒红移 1+z= (1+V/c) g 。其中 g 为洛伦兹因子。 多普勒效应描述的是观察者从不同的惯性参照系测量到的光波波长。红移的数值只与光波发射时两个惯性参照系的相对速度 V 有关，与波在空间的传播过程无关。 宇宙学红移 宇宙学红移不同于多普勒红移，红移的原因不是因为观察者和光源参照系之间的相对运动 V ，（实际上，在宇宙学的范围，并不存在“惯性参照系”），而是因为波动在空间传播的时候空间“扩张”了的缘故。 在宇宙学中也需要考虑星体或星系间相对运动时因为多普勒效应而引起的红移。但是，通常所指的“宇宙学红移”（ cosmological redshift ）是另外一种产生机制完全不同的红移现象。是由于宇宙空间的膨胀或收缩所导致的光谱移动，是在宇宙学大尺度下更为显著的光谱移动现象。 对所谓“宇宙膨胀”，人们往往也有所误解。宇宙膨胀是说时空的尺度膨胀了。因为时空的膨胀，使得看起来所有的星系都在远离我们而去，但这和星系之间的相对运动有所区别。如果星系之间相对运动，便会使得某些星系互相远离，而另外一些星系互相接近。空间膨胀则使得所有的星系都在互相散开，在空中传播的电磁波波长也被拉开，造成所有星系中都观察到谱线“红移”。 图 3-2 ：空间膨胀使得波长红移 可以用图 3-2 中的两个类比来说明空间的膨胀。图中将空间类比于能伸缩的橡皮筋或者是可以吹气胀大的气球。由图可见，因为橡皮筋伸长，或者气球表面胀大，在其中传播的电磁波的波长也被相应地拉长了。 从图 3-3 所示，在不断扩张的宇宙中，光波的波长是在传播的过程中逐渐红移的，红移的机制是由于空间性质的变化。而多普勒红移与时空的性质无关，可以看作是从不同参照系得到的不同观察效应。 图 3-3 ：宇宙学红移 根据测量而定义的宇宙学红移与多普勒红移的一致，但因为理论解释不同，宇宙学红移不是与两个星系之相对速度有关而是与宇宙时空膨胀前后的尺度因子 a(t) 有关了。但尺度因子又取决于描述膨胀所使用的理论模型，及模型所用的度规。在某种度规下，红移可简单地用光线被接受时与被发射时宇宙的尺度因子的比值而表示： 1+z = a( 接受时 )/a( 发射时 ) 观察到的宇宙学红移是大爆炸模型的一个强有力的证据。 引力红移 根据广义相对论，巨大引力场源发出的光线会发生红移，称之为引力红移。 图 3-4 ：引力造成的光谱移动 对可观测到的引力红移的贡献来自两个方面，一部分只与发射时光源所在处的引力场有关，是因为光源所在处引力场的作用使得时间膨胀，发出的光波比之没有引力场时光波波长更长所致。 红移的另一部分贡献则与在空间的传播过程有关。是因为质量巨大的星体发射的光子在离开光源之后，受到其周围引力场的作用而产生的谱线位置变化。 可以从能量的角度来理解引力红移。如图 3-4a 所示，从强引力场向上发出的光波，可以类比于光子从一座高楼的底层传播到高楼的顶端。相对于底层而言，位于顶楼的质量为 m 的粒子具有引力势能 mgh 。光子没有静止质量，但具有能量 E= h n ， n 是光子的频率。和有质量的粒子一样，光子在顶楼比在底层具有更大的引力势能。这个势能从何而来？可以看成是光子红移损失的能量转换而来。因为红光频率比蓝光频率低，因而能量更小，损失的能量转换成了光子的引力势能。 光波在宇宙中传播，有时产生红移，有时产生蓝移，红移量的大小与光源所在处的引力势以及传播过程中空间的引力势有关。当光子从引力场大的区域发射到引力场小的区域，比如太阳到地球，光子需要克服引力而损失能量，因而产生红移。反过来，如果光子从引力场小的区域发射到引力场更大的区域，则产生蓝移。简单而言， 可以用引力势 f 在两个位置之差别来近似估算引力红移 ： z = ( f 2 - f 1 )/(c 2 + f 1 ) 。 引力红移（上述的第二部分贡献）与宇宙学红移都是因为光子传播过程中时空的性质改变而引起的，产生机制的本质相同。只是时空改变的原因有所不同，前者是因为物质分布使时空弯曲，后者是源于时空膨胀。

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宇宙学还可以这么学之基础篇——为科学爱好者写的专业教材

热度 15 shfengcj 2015-4-29 12:44

宇宙学，特别是现代宇宙学，对大多数人来说，是一个陌生而又神秘的领域。在这门学科中，需要的知识面非常宽广，包括数学、物理的相关知识等。在没有经过一定程度学术训练的背景下，要想准确得掌握宇宙学的基础知识，是非常困难的。虽然如此，很多朋友还是对神秘的宇宙充满着好奇心，向往了解甚至掌握一些研究方法，来实现自己的科研之梦。这些朋友的精神是值得尊敬的，但往往付出的努力得不到应有的回报，其原因在于其科学素养还有待提高。 博主作为一个职业的科研工作者，看到这种情况，感触颇深，愿意以自己之所学，为科学普及作一份贡献。基于这个想法，博主将陆续在博客上发布一系列关于宇宙学专业知识的文章，取名为《宇宙学还可以这么学之基础篇——为科学爱好者写的专业教材》，计划今年 5 月开始，将每周写一篇，积少成多。 《宇宙学还可以这么学之基础篇》将通过情景对话的形式，用多个有趣的小故事来向读者展示宇宙学的基础知识。故事的主角张小雨，是一名大学刚毕业，考取了某著名大学的天体物理专业的研究生，另一个主角司马弦，是张小雨的师兄，即将博士毕业。 博主将以张小雨和司马弦的对话和活动来介绍宇宙学，尽可能用通俗易懂而又不失专业性语言来阐述相关的知识。读者不需要准备太多的数学物理知识，我会在必要的时候，介绍给大家这些所需的知识。如果还是有没懂的地方，可以留言给我，我会尽力回答大家的问题。

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[转载]黄志洵教授对大爆炸宇宙学”的批评欢迎讨论评论并提出建议

热度 5 yangxintie1 2015-3-27 12:17

“大爆炸宇宙学”批评 黄志洵 （中国传媒大学信息工程学院教授、博导，电子信箱： huangzhixun@gmail.com ） 有些公式来不及嵌入，准确全文请点击下方的原文链接并下载，黄志洵教授欢迎大家对此文提出宝贵建议： 黄志洵-“大爆炸宇宙学”批评.doc 摘要： 大爆炸宇宙创生理论是以天文学家 Hubble 的观测为基础的，他声称已发现那些遥远的天体正远离我们而去。此即 Hubble 氏的宇宙扩张理论。但该理论的证据并不充分，是主观想像。宇宙爆炸理论的另一重要证据是微波背景辐射的测量数据，但它并不表示微波背景辐射温度数据一定是一次爆炸后的结果。把它看成一次原初大爆炸的余烬是勉强的。按照宇宙的定义，人们无法谈论 “ 宇宙寿命 ” ，只可能谈论诸如 “ 地球的寿命 ” 、 “ 太阳系的寿命 ” 和 “ 星系的寿命 ” 。因此我们反对不靠谱的大爆炸宇宙学，因该理论体系漏洞百出，在科学上和在哲学上均不能成立。 虽然宇宙中看来充满难于解释的力，暗物质和暗能量仍然只是两个假设。另一个假说是存在引力波，但也只是估计，实际情况可能不同。在 Newton 理论中引力速度是无限大，但在 Einstein 理论中引力传播速度和引力波波速都是光速 。广义相对论（ GR ）认为引力与电磁力不同，是弯曲时空的纯几何效应。但现在应思索某些不同的引力模型，假如把引力重新当作平直时空中的自然界的力的传播，从而又研究得出引力速度大于 2×10 10 ( 是真空中光速 ) 。虽然超光速的引力传播违反 Einstein 的狭义相对论（ SR ），却符合 Lorentz 的相对性理论（ LR ）。 在美国，一个宇宙学家团队在 2014 年 3 月的一次新闻发布会上宣布，他们探测到了宇宙大爆炸之后最初瞬间所产生的引力波，从而导致宇宙的起源再次成为重大新闻。根据 BICEP2 南极望远镜团队的信息，其结果被誉为大爆炸暴涨理论及其后续理论（多元宇宙）的证明。该成果问鼎 Nobel 奖也在预测之中。 BICEP2 团队在其宇宙微波背景辐射极化图像中，确定了一个扭曲（ B 模式）图案，绪论是检测到原始的引力波。但在后来数月中，由来自 Princeton 大学和也在 Princeton 的高等研究所的科学家们进行了认真地重新分析，其结论是 BICEP2 的 B 模式模型给出的大部分或全部最显著效应没有来自引力波的任何贡献。这种突然逆转应该让科学界认真考虑未来的宇宙学实验和理论。 BICEP2 事件也揭示了一个关于暴涨理论的真相；很清楚，暴涨范式是根本无法检验的，并因此在科学上是毫无意义的。 关键词： 大爆炸宇宙学； Hubble 红移；微波背景辐射；暗能量；引力波；暴涨理论 1 引言 大爆炸理论 认为，发生大爆炸以前并没有宇宙，也没有时间和空间，只有一个体积为无限小、密度和能量为无限大的“奇点”，处于虚无均一的状态，直到发生了诞生万物的大爆炸，宇宙才开始膨胀至今。就是说，起初只是一个点，在发生 big bang 以后才有宇宙这回事。尽管这看起来像是一个令人匪夷所思的神话故事，长期以来却抓住了大家的心。这个讲述宇宙起源及演化的传奇故事不仅让普通听众深信不疑，也得到了科学界的认可。故事说，在 137 亿年前，一次神秘的爆炸之后，宇宙出现了。关于这次爆炸，我们只知道它的强度和温度超乎人类的想象，而且某种神奇的能量促使宇宙发生急速膨胀。在非常短的时间中这团炙热均匀的流体开始变得致密，渐渐形成了原子、恒星、星系……。 这个剧本最开始只是一位比利时天文学家 A.Lemaitre 在上世纪 20 年代末提出的设想。而 1948 年由美籍苏联物理学家 George Gamow （ 1904~1968 ）提出热大爆炸的宇宙创生学说，并预言存在背景辐射（约 5K ）。但起因是 1929 年美国天文学家 Edwin Hubble （ 1889~1953 ）的观测发现，星系之间的距离在拉大而星系之间相互远离的现象正是大爆炸理论关于宇宙膨胀的标志。另一项证据是在 1965 年发现的宇宙微波背景辐射（ CMB ），被认为这是大爆炸后经历了宇宙膨胀而冷却之后的余烬，似乎是“用大爆炸自身的辐射来证明大爆炸的发生”。……还有别的所谓证据，关键性的却只有这两个。然而大爆炸理论尚无法解释实际观测中发现的同质的、各向同性的宇宙背景辐射，亦即无法解释宇宙中相距遥远宇宙的各部分何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。为了弥补这个缺口又提出了“暴涨”理论，认为极早期宇宙只有标量场才能有一种极为快速的指数式暴涨，在 10 -30 s 的极短时刻宇宙增大了 10 30 倍，这期间的物质即以标量场为其形态，称为暴涨场。 一直以来，笔者认为大爆炸宇宙学牵强附会、漏洞百出，违反基本逻辑 。首先我们要问宇宙 (cosmos 、 universe) 是什么？一种定义是“空间及其中的天体和物质的总称，另一种定义是“物质世界的一切”。如承认这定义，就不存在“从一个点炸出一个宇宙”的可能性，也没有“宇宙膨胀论”、“多宇宙（平行宇宙）论”的地位……但实际情形与此相反，旧思谬识依然大行其道，并向包括儿童和青少年在内的广大人群强力灌输。笔者认为长久以来的认识（宇宙在空间方面是无边无界、在时间方面是无始无终）并不错，是“大爆炸宇宙学”错了。实际上，所谓的宇宙创生大爆炸或许从未发生过。 2 无限宇宙和有限宇宙 1823 年德国天文学家 H.Olbers 作了一个计算，认为在无限大宇宙的假定下地球接收到的无数恒星发来的光也是无限大，因而天空将十分明亮；但这却与实际不符。这样就产生了“有限宇宙”的假设。不过，今天我们知道 Olbers 佯谬是可以解释的。例如上海学者季灏指出 ，宇宙空间中众多物质（小天体、气体、宇宙微粒、尘埃、氢原子等）对光的吸收和散射，使到达地球的恒星光大为减少。计算表明大量恒星照到地球上的光通量比太阳的照射小至少 9 个数量级，故 Olbers 的说法并不能否定宇宙具有无限尺度的可能性。天文学告诉我们，宇宙中大多数物质不发光，这是非常重要的一点。 1922 年 Einstein 说：“我们可以列出以下论点，来反对空间无限（ space-infinite ）宇宙的观念，支持空间有界（ space-bounded ）宇宙或者闭合宇宙的思想： ① 从相对论的观点来看，假设一个闭合宇宙比假设宇宙的准 Euclid 结构在无穷远处的相应边界条件，要简单得多。 ② Mach 所表达的惯性取决于物体之间的相互作用的思想，在一级近似下包含在相对论的方程之中。从这些方程可以推知，惯性至少部分地决定于物质之间的相互作用。由此， Mach 的思想很有可能得胜，因为假定惯性部分取决于相互作用，部分又取决于空间的独立性质，是不会令人满意的。但是 Mach 的这一思想只对应于空间上有界的有限宇宙，而不对应于准 Euclid 的无限宇宙。从认识论的观点来看，假定空间的力学性质完全取决于物质更能使人满意，这只是闭合宇宙中的情形。 ③ 只有当宇宙中物质的平均密度为 0 时，无限宇宙才是可能的。尽管这种假定在逻辑上可行，但是与宇宙中的物质存在有限平均密度的假定相比则不大可能。” 以上理由，最重要的是 ③； 但 Einstein 承认无限宇宙“在逻辑上可行”，他假定宇宙中物质平均密度为大于零的有限值。 2001 年俞允强 指出，按照广义相对论（ GR ）宇宙空间可能是无限的，也可能是有限的。现在对无限或有限的问题尚无明确答案，或许今后天文学家会给出回答。 人们都知道宇宙非常大，但不清楚它究竟有多大。 1999 年初美国天文学会宣布， Hubble 太空望远镜的观测表明宇宙有 1250 亿个以上的星系，其中包括银河系。而银河系包括有 2000 亿个～ 4000 亿个恒星，太阳仅是其中之一。那么宇宙是否无限大 ? 这是一个无法用实验加以证实 ( 或证伪 ) 的问题。但从逻辑上讲，人们会这样提出问题：“如果宇宙有边界，那么界外是什么？”就笔者个人而言，仍然持“无限宇宙”的观点；而这也是许多科学家的观点。 3 对科学史实的回顾 大爆炸宇宙学 (big-bang cosmology) 是现代宇宙学中的主流学说，它是 20 世纪 40 年代末提出的，认为最初的宇宙状态是高密度、高温 ( 约 10 10 K) 的；那时没有任何元素，只有粒子态物质 ( 质子、中子、电子、光子、中微子 ) ，它们处于热平衡状态。发生于大约 137 亿年前的大爆炸开始了宇宙演化进程。发生后 3min ，温度约 10 9 K ，中子可与质子结合为氘。这时，开始形成各种化学元素。随着时间的推移，宇宙迅速膨胀，温度迅速下降。到 10 6 K 时，形成化学元素的过程也结束了。数万年后，温度降为几千度，宇宙间充满气态物质，从气云又发展了星体，出现了恒星等。大爆炸学说的信奉者认为该理论解释了氦 (He) 在地球上很少而在天体上却很多的现象，因为在宇宙早期曾有大量产生氦的时期。 然而该理论的起源是由于 Hubble 的工作，他在 Wilson 山天文台 (Mt.Wilson Observatory) 的发现是，如果光谱红移是由于星系退走，后退星系的视速度 (apparent velocities) 与距离 成正比： = (1) 式中 叫 Hubble 常数。 Hubble 的这个工作是由于 1930 年完成的观测，如图 1 所示，横坐标是星系距离 (1 秒差距 =3.26 光年 ) ，纵坐标是星系退行速度，图中的点子是从不到 20 个星系的观测得到的数据。图 2 是对 Hubble 定律的近代观测，左下方的小方块代表图 l 的范围；图 2 的横坐标用视星等代替距离，纵坐标 (RF · ) 表示红移与光速的乘积，代表速度。 1930 年， Einstein 正巧来到 Wilson 山天文台， Hubble 向他介绍了由观测产生的“膨胀宇宙”观点……那么，倒推回去会怎样 ?1948 年 4 月 1 日出版的 Physical Review 杂志刊登了 G.Gamow 和他的学生 R.Alpher 合写的文章，提出了大爆炸宇宙论的核心内容。但“ big bang ”一词是英国天文学家 F.Hoyle 提出的。以后的研究者有 J.Peebles 等人。自大爆炸发生降温过程延续到今天， Peebles 认为这种宇宙背景辐射温度还有 10K ，而 Alpher 等人认为只有 5K 。 图 1 Hubble 定律的观测依据 图 2 Hubble 定律的近代观测 1964 年春，美国 Bell 实验室 (BTL) 的 A.A.Penzias 和 R.W.Wilson 在测量银晕气体的射电强度时，发现有无法消除的本底噪声。就是说，系统的总噪声温度 (6.7K) 比已知各噪声源之和总是高出 2.5K~4.5K( 平均值 3.5K) 。他们测量了好几个月，结果总是一样。这项噪声的强度与周日、季节无关，即与地球的自转、公转没有关系。他们怀疑是天线本身的问题，遂于 1965 年初对天线拆卸检查，清除了里面的鸽子窝等。几经努力后仍然存在该项噪声，他们遂于同年 7 月发表了这项观测没有明显天体的宇宙区域的结果，论文题目是“在 4080MHz 的额外天线温度的测量”。这个频率对应的波长是 7.348em ，是重要的厘米波段，也叫 C 波段。那么为什么在波长较长 ( 例如米波 ) 时没有这种现象 ? 这是因为在米波段银河系辐射强，因而掩盖了背景辐射的存在。这项测量的消息传到美国 Princeton 大学以后， Peebles 认为这就是人们正想测量的宇宙背景辐射温度。在同期杂志上，他们发表了题为“宇宙黑体辐射”的论文，解释了两位工程师的测量结果。后来经过微波界、天体物理界的专家们共同讨论，来自宇宙的微波背景辐射被确定为 2.7K ，其性质是各向同性的， 1983 年，美国开展了对 2.7K 背景辐射的各向异性的测量研究，实验证明各向异性很小。 Penzias 和 Wilson 由于其工作获得了 1978 年 Nobel 物理奖，是在其发现 3.5 K 剩余天线温度 ( 噪声温度 )14 年后，这十多年里发现此现象在许多波长上存在。 1989 年 COBE 卫星用大量数据证明辐射曲线与黑体辐射曲线吻合，主流物理学界便断定这是来自宇宙早期的遗迹。 美国航天局 (NASA) 的 Hubble 太空望远镜 (HST) 在高度 600km 的绕地球轨道上运行，这给美国天文学家提供了强有力的工具去观测宇宙。对 超新星的距离与退行速度的测量，距离仍按辐射光谱红移推算，可得图 3 ；图中小圆圈是数据，直线代表等速膨胀时的斜率。由于多数点子在直线上方，这被认为是“星系加速退行” ( 或说“宇宙加速膨胀” ) 的直接证据……但这里仍然使用了 Hubble 定律。 图 3 NASA 提出的“宇宙加速膨胀”证据 现在看大爆炸宇宙学与 GR 理论的关系。 1915 年， A.Einstein 提出引力场方程 ： = (2) 式中： 是引力源的动量—能量张量； 是时空度规； 、 是由度规及其微商组成的张量。等式左方第 3 项被称为宇宙学项， 被称为宇宙学常数。近年来， 又被称为排斥因子。由于取 =0 方便于方程的求解，故 Einstein 场方程也写为 = (3) 式中： 是度规张量； 是曲率张量； 是与 Newton 引力常数成正比的系数，即 = (4) 1921 年 Einstein 在美国 Princeton 大学讲学时即取式 (3) 而演讲的 。 1917 年，天文学界认为多数旋涡星云都以巨大的速度相对银河系而退走。但恰在这个时期， Einstein 发现只有取 0 ，在物理意义的解释上才能使宇宙学项相当于斥力场，以便与引力场平衡获得静止宇宙。 1923 年 A.S.Eddington 指出，为了解释星系光谱红移所表示的动态膨胀宇宙，应取 =0 ； Einstein 同意了这个意见。而近年来天文学界一直报告说“宇宙加速膨胀”，故又回到了 0 。这些情况表示主流意见是把 GR 理论与大爆炸宇宙学绑在一起的。我们认为应当了解 Einstein 本人的态度。 1945 年 Einstein 在《 The Meaning of Relativity 》一书第二版的附录 ( “关于宇宙学问题” ) 中说 ：“假如 Hubble 膨胀在广义相对论创立之时已被发现，那么宇宙学项决不会被引入。”又说：“有些人试图不用 Doppler 效应来解释谱线的 Hubble 红移，但在已知物理事实中没有证据支持这种想法……我们只能把 Hubble 的发现当作恒星系的膨胀……应当认真对待膨胀宇宙 (expanding universe) 这一思想。”对于 GR 理论， Einstein 认为“不能指望场方程适用于场和物质密度都非常高的情况；场方程在这样区域内可能失效。”可是，“‘宇宙之初’确实构成了一个起点，在这一些点上恒星与恒星系还未作为独立事物而出现。”考虑到 Finstein 的这些说法，加之 1970 年 R.Penrose 和 S.Hawking 曾证明，只要广义相对论正确，必定有过大爆炸奇点；可以认为 GR 理论与大爆炸学说是一种相辅相成的关系。 4 《宇宙最初三分钟》质疑 2001 年俞允强 写道：“在 3K 背景辅射发现以来的 30 余年中，热大爆炸宇宙理论已取得了无可争议的成功，这是事实。但成功的事实不要掩盖其弱点，……尚不能回答的问题远比已有答案的问题多”。在同一书中，把宇宙定义为“物质世界的一切”，说“它是人类所面对的最巨大的客体”。……笔者虽然一直对大爆炸宇宙学持怀疑态度，但对俞先生的上述说法是同意的，只是“无可争议的成功”这句话除外。我们认为大爆炸理论是西方科学界的一个学派，它有许多值得玩味的思想；但说它已是事实和真理则为时过早。 自然界为人类提出了许多难解的谜，宇宙起源问题是其中最大谜团之一。一些西方科学家认为已找到了答案，笔者则认为尚不能令人信服。试以 Steven Weinberg 为例，这位 1979 年 Nobel 物理学奖获得者于 1977 年出版了《 TheFirst Three Minutes 》一书 ， 1993 年再版。从该书的分章和内容来看，科学家们不仅洞悉了大爆炸以后 3 分钟的全部情况，甚至对“最初百分之一秒”的情形也很清楚。这是令人匪夷所思的事；如果今天我们还承认“物理学是建立在大量实验事实基础上的科学”，那么仅凭 Hubble 红移和 2.7K 微波背景辐射，就得出那么多惊天动地的认识和结论，岂非太过简单化了？！ Weinberg 承认：“我们实际上并没有观测到迅速远离地球而去的星系；我们能肯定的是光谱中的线向红端偏移，即向较长波长的偏移”。因此，笔者认为无论“宇宙膨胀说”，或“宇宙源于一个点的爆炸”说，都仅仅是联想和推论，而非确定的实验事实。实际上人类无法去做那种实验，因为根本不可能做直接的宇宙起源实验。既如此，一种理论或假说凭什么任何人都该接受？……当然， Weinberg 提出了“确认星系正在分离的独立方法”，说“有大量证据表明星系约为 100~150 亿岁，与红移解释基本一致”。但这与近年来的天文学观测并不符合——如往前推 137 亿年，那时已有星系，而且其已存在了数十亿年；因此他的辩护显得软弱无力。近年来，在遥远的类星体和星系中已经探测到许多金属，如果距离与年龄有关，那么这意味着许多最古老、最遥远的星系富含金属，而这违背了大爆炸理论的预言，这意味着宇宙中有一些完全成形的遥远星系，年龄比大爆炸还要古老。 大爆炸宇宙论认为时间有一个起点；尽人皆知，这样讲十分牵强难以服人。 Weinberg 知道这个问题回避不了，他说：“尽管我们不知道是否的确曾有过一个开端，但这至少在逻辑上是可能的，而且在那一时刻之前，时间本身是没有意义的。我们都已习惯了绝对零度概念。将任何东西冷却到 -273.16 ℃ 以下都是不可能的，这不是因为太难或是因为没有人想到制造一种非常合适的冰箱，而是因为低于绝对零度的温度是没有意义的——绝对不可能有低于无热的热量。同样，我们或许也应去习惯绝对零时间这一思想——在过去的这一时刻之前，在原则上讲是不可能追溯任何因果链的。这个问题仍有待商榷，也可能将永远值得商榷。” 这段话的意思是说，时间起始点（ =0 ）可以存在；而且，不应该问“ =0 这个起点之前是什么？”这种情况正如温度的起始点（ =0 ）存在，而不应询问“ =0 这个起始点温度以下是什么？”因为不存在 0 的负温度。……然而我们不得不指出， Weinberg 这样讲完全错了！ 热力学系统的绝对温度为 = (5) 式中 是内能， 是熵；若 0 ，则 0 ，是负温状态。热力学第三定律决定了一个热力学系统总有 0 ， =0 都不可能；因此超低温技术尽管可以不断降温，但即使获得 10 -6 K ，也得不到绝对零度（ =0K ）。 但在理论上后来有了新变化；对双能级核自旋的量子统计计算证明，在 0 区域，当 增大时 、 都随之单调增加。在 为无限大（ = ∞ ）， 达到极大。此后系统进入负温态，此时 增大而 减小。因此负温比正温“更热”！当然，要实现负温度需满足某些条件，但负温度状态是存在的。例如自 20 世纪 50 年代以来，量子放大器（ MASER ）技术迅速发展；在固体量子放大器的三能级原理中，使用的顺磁物质在直流磁场作用下会发生能级的分裂，现在考虑最低的 3 个能级。在热平衡时，各能级上的粒子数目分布遵守 Boltzman 的规律，即能量较小 ( 能级图中偏低 ) 的粒子数多，而能量较大 ( 能级图中偏高 ) 的粒子数少。这相当于一种“正温度分布”，见图 4 ；因此，在给定的磁场强度下，可以在 3 个谐振频率 ( 、 、 ) 上观察到顺磁谐振吸收的现象。 图 4 在热平衡状态下，顺磁晶体 中不同能级粒子数的正常分布 ( 正温度 ) 假定从外界注入泵频为 的高频 ( 微波 ) 能量，则 减少， 增多。能量增大到一定程度，会造成 = 的局面，这叫“饱和”。现在， 有两种可能：或小于 ( ) ；或大于 ( ) 。假定 ( ) ，即如图 5 所绘情形，能级 3 上的分子有跃迁到能级 2 的趋势，有辐射出频率为 的单色波的可能性。 图 5 注入 的泵能量后，顺磁 晶体中不同能级粒子数的反常分布 ( 负温度 ) 如果 与 的差别不大，辐射输出一定小，适于用作放大器。用频率为 的微弱信号激励顺磁晶体，它会发出与 相同的能量子，从而加强了信号。这就是量子放大器的原理。 图 5 显示了负温度状态的作用。或许有人会说这是虚拟概念， 0 仍是无意义的（用此类比大爆炸宇宙论中的 0 无意义）。然而 2013 年末有报道说 ，《 Nature 》杂志评出该年 10 大科学成就之一为：实现了使量子气体的温度达到绝对零度以下 ( 0) ，从而为负温度材料的出现铺平了道路。……无论如何，说“时间有起点”必导致悖论，是不可取的。 1967 年 Weinberg 提出统一电磁作用和弱作用的量子场论，把二者用一个严格成立的对称原理联系起来；这导致他获得了 1979 年 Nobel 物理学奖（和 A.Salam 、 S.Glashow 一起）。但这位受人尊敬的科学家对宇宙学的论述却不能说是成功的；他的书《宇宙最初三分钟》，作者似乎不仅洞悉宇宙的创生，还清楚创生后 3min 内的细节。这真令人无法相信。人们在大自然面前还没有学会谦虚。……他的书名也不确切，其实应为《假如使宇宙创生的大爆炸真的发生过，最初 3 分钟内可能出现的情形》；这个书名虽太长但却准确。总之，科学家（即使获得过 Nobel 奖）不可把自己当作无所不知的上帝；实际上自然界本身才是上帝。 5 “大爆炸宇宙学”不能成立的更多理由 “大爆炸”是一个优美动听、构思巧妙的故事。凭借三个观测证据的支撑，“大爆炸”理论很早就已成为关于宇宙起源的权威学说。然而，该学说现在已经出现了一些裂痕；而且，这些裂痕还越来越大。追本溯源，大爆炸假说主要来自“随时间增加宇宙不断膨胀”的判断，而这个判断来自以下推理——光谱红移表示星体 ( 或星系 ) 发出的光波频率在不断降低，从 Doppler 效应来看这是由于“星系在离我们而去”。但在实际上并没有人真正观测到“星系远离我们而去”，因而问题在于是否有别的原因造成光谱红移。为解释 Hubble 红移，历史上有过“光子衰老假说”，认为光在传播过程中频率会变化；这一假说没有得到认同。近年来又出现了一种新形式的光子衰老假说 ，认为在传播过程中光子会被引力“红化”，而“途中引力红移与距离成正比”。这就表明“膨胀”并非造成 Hubble 红移的唯一可能原因。还有一种看法认为 ，由于发光天体的形状各式各样，发出的电磁波不是平面波，频率不变波长却不是常数，而是随传播距离加大而缓慢地变长，从而造成谱线红移。虽然这些看法尚有待证实，但也说明造成红移不能仅用“星系退走”而解释。 2002 年俞本立 指出，要判断遥远天体是否退行，要具备下列几个方面的证据： ① 该天体的横向速度远小于视向速度； ② 测得该天体的亮度减弱了； ③ 该天体辐射在地球上引起的温度附加值降低了； ④ 要测量各个方向天体间的横向距离是否增大了。可是在 Hubble 的理论中，上列四条理由，一条也没有举出来。如果说，基于某种理由推断天体正在远离我们而去，那么为什么不可以设想为该天体电磁波谱中的红光成份和红外线成份增多了，这就意味着它在地球上引起的温度附加值升高了，这样岂不是表明它正在向地球靠近，从而得出宇宙正在收缩了么？！……总之，仅靠红移这一点作判断是十分不够的。 笔者认为，判断“大爆炸宇宙论”是否正确未必需要丰富的天文学知识，仅靠逻辑思维即可发现问题——说“宇宙起源于大爆炸”，而且发生于一个点；那么爆炸尚未发生时该点位于何处 ? 如说它“在空间的某处”，这空间岂不就是宇宙吗 ? “由大爆炸创生宇宙”就说不通。另外，大爆炸发生之前是什么状况 ? 虽然许多主流的科学著作不许人们提这个问题，问题却依然存在。还有，说“宇宙不断在膨胀”，隐含着宇宙有边界 ( 只是边界不断向外扩展 ) ，那么边界以外又是什么，那里不也是宇宙吗 ? 如定义宇宙是物质世界的“一切”，就不可能是一个在“不断膨胀着”的宇宙，对 Hubble 红移不妨另找解释。此外，对“宇宙年龄”的估算也是不合逻辑的、多余的。人们可以讨论某个天体的年龄，却无法讨论“宇宙的年龄”，这是由宇宙的定义所决定的。至于微波背景辐射，这一实验现象尚不能成为“发生过大爆炸”的铁证，因为使用别的理论假说也可能解释该现象。 总之，“由一个点炸出一个宇宙”的理论令人难以接受，就连 S.Hawking 也承认它使人“反感”。虽然近年来媒体反复报道说：“科学家证实宇宙仍在持续膨胀”……这里仍旧存在含糊不清之处。过去的有关文献常说“宇宙正在加速膨胀” ，“星系在远离”；现在却有另一种说法：“星系本身并不移动，而是星系之间的空间加速膨胀”……这些矛盾的说法说明主流的宇宙学不是一种成熟的理论。能量、物质可以凭空创造和产生，这种理论一望而知不可相信。而且，这种说法几乎与“上帝创世说”没有区别。 对大爆炸学说及其不容讨论的主流学术地位的不满由积累而爆发—— 2004 年 5 月 22 日英国《 NewScientist 》杂志发表了 34 位科学家签名的“致科学界的公开信”，对大爆炸学说提出质疑，认为该理论越来越多地以一些假设和未经证实的观察作为自己的论据。这里摘录一些内容： “如今，大爆炸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一些例子。没有这些东西，我们就会发现，在实际的天文学观测和大爆炸理论的预言之间存在着直接的矛盾。这种不断求助于新的假设来填补理论与现实之间鸿沟的做法，在物理学的任何其他领域中都是不可能被接受的。这至少反映出这一来历不明的理论在有效性方面是存在着严重问题的。 然而，没有这些牵强的因素，大爆炸理论就无法生存。离开了那种与我们多年来辛苦努力在地球上观察到所有物质都格格不入的所谓暗物质，大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就完全是矛盾的。暴胀所需的密度是核聚变所需的 20 倍，这也许可以作为大爆炸理论中较轻元素来源的一个理论解释吧。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，这甚至比我们所在的这个星系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。 更重要的是，大爆炸理论从来没有任何量化的预言得到过实际观测的验证。该理论捍卫者们所宣称的成功，统统归功于它擅长在事后迎合实际观测的结果，它不断地在增补可调整的参数，就像 Ptol é m é e 的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样。其实，大爆炸论并不是理解宇宙历史的唯一方式。‘等离子宇宙论’和‘稳恒态宇宙模型论’都是对这样一个持续演化着的宇宙的假设，它们认为宇宙既无始也无终。这些模型，以及其他一些观点，也都能解释宇宙的基本现象，如较轻元素在宇宙中所占的比重、宇宙背景辐射以及遥远星系谱线红移量随着距离增加等问题，它们的一些预言还甚至得到过实际观测的验证，而这是大爆炸理论从未做到过的。大爆炸论的支持者们强辩说这些理论不能解释观测到的所有天文现象。但这并没有什么奇怪的，因为它们的发展严重缺乏经费的支持。实际上，直到今天，这样一些疑问和替代理论都还不能被拿出来进行自由的辩论和检验。绝大多数的研讨会都在随波逐流，并不允许研究者们进行完全公开的观点交流。 Richard Feynman 说过，‘科学就是怀疑的文化’。而在今天的宇宙学领域，怀疑和异见得不到容忍，年轻学者们即使对大爆炸这一标准模型有任何否定的想法也不敢表达。怀疑大爆炸论的学者如果把自己的疑问说出来就会失去经费资助。连实际的观测结果也要被筛选，要依据其能否支持大爆炸理论的标准来筛选。这样一来，所有不合标准的数据，比如谱线红移、锂元素和氦元素在宇宙中所占的比例、星系的分布等，都被忽视甚至歪曲。这反映出了一种日益膨胀的教条主义，完全不合乎自由的科学研究精神。如今在宇宙学研究领域，几乎所有的经费和实验资源都被分配给以大爆炸理论为课题的项目。科研经费来源有限，而所有主管经费分配的评审委员会都被大爆炸论的支持者们把持着。结果就造成了大爆炸理论掌握该领域的全面主导地位，这一局面与该理论在科学上的有效性毫无关系。只资助从属于大爆炸论的课题，这种做法抹杀了科学方法的一个基本原则：就是必须持续不断地用实际观察来对理论加以检验的原则……”。 这封公开信简短有力，批评了那种不断求助于新的假设 ( 包括暴涨、暗物质、暗能量等 ) 来填补理论与现实之间的鸿沟的作法，在物理学的任何领域都是不可接受的。“公开信”被贴到网上（ www.cosmologystatement.org ）之后又得到了数以万计的科学家的网上签名。更重要的是，随后（ 2005 ～ 2006 ）的几件观测事实进一步动摇了人们对大爆炸宇宙学的信念：① Hubble 太空望远镜 (HST) 拍摄到一些宇宙深空的星体，按照大爆炸的理论而言它们是在宇宙诞生后 5 亿年 ( 即距今 132 亿年前 ) 形成的；但是，星体数目远少于理论的估计。②还是用 HST ，对造父变星的观测显示所谓大爆炸至多发生在 120 亿年前，而银河系最古老的星球的年龄可达 160 亿年。③发现了巨大的星系 HUDF — JD2 ，距地球约 130 亿光年；如此巨大的星系在大爆炸后仅 7 亿年就得以形成是难以解释的。进一步的计算机计算表明，该星系形成于距今 138 亿年至 136 亿年之间。另外， 2007 年 9 月 8 日《 NewScientist 》报道说 ，意大利物理学家 C.Germani 认为，基于弦论的另一种理论 (slingshot based on a stringtheory) 显示出永远存在的宇宙，没有“宇宙创生时刻”，时间没有起点。大爆炸理论成为科学家的信仰十分不妥。 2005 年 4 月，美国 Alabama 大学的 R.Lieu 和 J.Mittaz 在《 Astrophysical Journal 》上发表了一篇文章。他们认为，有关宇宙辐射的所有数据都需要重新加以分析和诠释：“有一部分宇宙辐射很可能与大爆炸毫无关系，而是由局部物理现象造成的。”比如行星际尘埃、恒星际尘埃和星系际气体等，都有可能产生此类辐射。这与欧洲核子研究中心（ CERN ）的警示如出一辙……糟糕的是，通过 WMAP 观测获得的参数 ( 比如宇宙的年龄、密度、曲率和宇宙膨胀的速度等 ) 已成为大爆炸理论的依据。如果说这些参数都是错的，那么大爆炸这座理论大厦很可能会像沙砾堆积的城堡一样崩塌。因为所有这些参数都是环环相扣的，如果否定其中之一，就会造成牵一发而动全身的效应。 2010 年印度科学家指出：“据认为大爆炸已经发生了 137.5 亿年。但是有证据表明那个时候肯定已经有存在了数十亿年的完全成形的遥远星系。由于我们论文发表之际正是 CERN 科学家采用大型强子对撞机进行再现宇宙起源状况实验的时候。 CERN 的科学家实际上“正在设法拼凑一种符合大爆炸模型状况的理论”。这是一位东方科学家对西方科学界的尖锐批评。这位印度科学家认为，断定大爆炸从没发生过的日子也许到了；未来的宇宙学家回顾历史，将会惊诧于为什么每个人都曾对一种如此自相矛盾的证据所否定的虚构事件笃信不疑。 6 重新思考“暗物质”和“暗能量” 麻烦的是，如果相信大爆炸理论是成立的，那就不得不相信关于暗物质和暗能量的假设。其实“ dark matter ”和“ dark energy ”两词的命名，就透露了宇宙学家们无所适从的心境 。 暗物质大概是现代物理学中最大的谜团。主流物理界认为，在过去几十年里，来自不同研究机构的观测数据表明，宇宙的绝大部分是由我们看不到的物质组成的，暗物质的名字由此而来。但迄今没有人能够找到暗物质。这件事要溯源到上世纪 30 年代，美国加州理工学院（ CIT ）从事天体物理研究的瑞士籍科学家 F.Zwicky 研究了星系团内星系的运动。星系团中的星系因被自身引力束缚，运动速度与引力必须达成平衡才不致出轨。而 Zwicky 发现，星系团内星系远远不足以产生如此大的引力，一定还存在人类看不见的其他物质，并首次提出暗物质存在的可能性。 因此，这个 idea 是认为，有东西潜伏在星系的心脏部位，产生的额外引力阻碍最远处的星体飞离星系，并大体上使星系团正常运转。没人知道这个东西是什么，但它就是在那里，因为根据 Newton 引力，所有可见的恒星、行星和其他天体都没有足够的质量来解释观测到的天体现象——某些星系团中的星系一直移动得非常快，以致星系团不能控制住该星系，故认为可能在星系团有看不见的物质在起作用。……然而，这仍然是一种估计或假说。 但主流物理界后来则把以下说法当成事实告诉全世界的公众：“现代宇宙学认为，整个宇宙中物质占 27 ％左右，暗能量占 73 ％左右。而在这 27 ％的物质中，暗物质（ DM ）占 90 ％， quark 物质占 10 ％。然而在 2007 年至 2013 年，虽然不断有报道说“发现了暗物质”，但都不靠谱。因此，至今暗物质仍然是一种未证实存在的东西。 但信奉大爆炸宇宙的科学家推断星系中存在着大量无形的物质。如果没有这种物质，引力就无法将有形的物质聚集，那么构筑了宇宙的众多星系就无法形成，至少在大爆炸剧本设定的时间内无法形成。简单地说：没有暗物质，就没有星系。如今，绝大多数天文学家认为这种“暗物质”确实存在。然而它存在的唯一表现只有引力干扰，除此之外，任何天文望远镜的宏观观测和任何粒子加速器的微观研究都不能揭示其真实的性质并证明其存在。 一方面是尚未找出暗物质，另一方面又说“暗物质”的影响极其巨大——它能够将一个星系的质量增加到其可见部分质量的近百倍。因此，现在有科学家认为，有关暗物质的问题可能是一种“伪问题”，人们应该摆脱它的束缚，去对大爆炸理论的一些支柱（比如引力规律），加以重新审视。 1981 年物理学家 M.Milgrom 提出，星系和星系团得以保持完整不是由于看不见的暗物质，而是由于在宇宙深空引力背离了 Newton 法则，它没有随距离的增加而减弱。他找著名的 J.Bekenstein 讨论，引起了后者的兴趣，随后两人一道研究修正的 Newton 力学 (Modified Theory of Newton Dynamics ， MOND) 。这个理论与相对论明显不同，它使引力在星系们的外围显著变大。虽然暗物质体现在科学家们 30 年来的艰苦工作中，但 MOND 却摒弃了暗物质；它说 Newton 引力理论在星系那里 ( 或说在宇宙大系统中 ) 可能失效，而且 GR 是不完备的理论。不过，只有当引力低于一定强度时才需要修正 Newton 的定律，亦即只有在大尺度时才改变传统上的引力行为……有趣的是，在 Milgrom 和 Bekenstein 于 1984 年发表的 MOND 论文中，他们虽然加了第 2 个引力场来产生保持星系旋转稳定的拉力，但这个额外场中的振动运动得比光速还快。这两位科学家觉得这是对因果律的破坏，因而差一点放弃了 MOND 研究 ( 笔者必须指出，对于这个超光速与因果律的关系问题，上述理解是错误的 ) 。 2004 年 Bekenstein 发表了一篇重要的 MOND 论文，但仍然废弃了暗物质 。 在观测方面，全世界已投入很多金钱和精力。由于大质量弱相互作用粒子 (WIMP) 是暗物质的一个强有力的候选者，而且欧洲和美国有许多天文台正在寻找这些东西。有人发现了一些有希望的线索，但其他人则一无所获。……中国科学界也投入很大的人力物力，据说已在四川某地建设“全世界最大的暗物质地下探测实验室”——怪不得西方评论说“中国人总是要搞世界第一”（可惜暗物质的思想并非我们中国人提出的，而在西方有关暗物质的理念非常混乱）。 暗能量（ DE ）的概念更加奇怪，它来自“宇宙正在快速膨胀”的判断 。以下是“标准理论”的简介：宇宙学中有几个重要概念——宇宙总质量、宇宙临界质量、宇宙平均密度、宇宙临界密度；后两者的符号为 , 。如 ，万有引力场的制动 ( 减速 ) 作用弱，宇宙会无限膨胀下去，星系不断退走，得到一个开放式宇宙；如 ，引力场很强，星系迟早会被拉回，宇宙转为收缩相，是封闭式宇宙。后一种情况，会不会到一定时候又改为膨胀 ? 或者收缩到奇点再大爆炸 ? 或者是大坍缩使宇宙结束 ? 这就关系到暗物质和暗能量。 宇宙中如只有引力作用，宇宙最后的命运是大坍缩，从 Einstein 到 Hawking 都相信过这种未来。科学家认为有神秘的反引力 (antigravity force) 存在。 1997 年美国 Berkeley 加州大学的 A.Riess 和 S.Perlmutter 对大量 Ia 型超新星观测结果做计算后大惊，因为情况显示膨胀和扩张是快而又快的。这种快速膨胀排除了未来发生大坍缩的可能。这时人们想起了 Alan Guth 在 1978 年发表的一篇文章，该文预期大爆炸后宇宙中出现一种强大力量，导致宇宙加速膨胀。事情似乎是：大约 70 亿年前引力失去控制，暗能量夺去了控制权，而在长时间里人们对暗能量的了解几乎为零。人们认为反引力是宇宙中的另一种强大的力量。 主流的观点认为对超新星的观测已表明，在过去的 7 亿年中宇宙加速膨胀是由暗能量所引起。因此《 Science 》杂志说“暗能量问题已经走到了聚光灯前。”一些理论家认为， DE 就是潜伏在真空中的能量，他们认为即使空虚空间也充满粒子，产生压力 ( 压强 ) ，《 Science 》杂志在 1997 年有文章讨论这个问题。这一派学者的观点是，真空能引起时空结构加速扩张。另一些人猜想，可以用气体理论来模拟解释宇宙加速扩张现象——当人们使气体由小体积扩充 ( 膨胀 ) 到大体积，容器壁所受压强减小。现在宇宙自己就是容器，在任意的给定时刻，其体积决定压强，驱动宇宙进一步扩张。 2001 年 6 月 30 日，美国航天局 (NASA) 发射“微波各向异性探测器” (MAP) ，以检测太空中微波的块度 (slumpiness) ，从而得到全天空的图景。 MAP 的目的是调查宇宙平均密度 ，如 ≤ ，宇宙会不断地扩张；如 ，扩张会停下来，回到百亿年前状况。总之， MAP 可使人们了解暗能量的数量与构成，并协助评价大爆炸后宇宙最初的不稳定性。 2002 年 MAP 一直在工作，发现所谓热点模式，据说确认了暗能量存在和宇宙加速膨胀。有关情况由 NASA 于 2003 年 2 月公布，数据资料来自 HST 对许多超新星的观测。 DE 对时空结构扩张的作用既已“确认”，人们对宇宙如何终结就有一个估计了。几十亿年后，宇宙可能在恐怖中灭亡。……如此等等，真像一个神话故事，而且给人以不能反对的印象。中国科学界习惯于跟在西方人后面亦步亦趋，当然是一哄而起紧紧跟上，列出多个国家课题并编制所需经费的预算。 但是，即使在西方也有不同的声音。人们说，应当分清宇宙加速膨胀是因为其种奇异的暗能量，还是因为万有引力定律需要修改。 2010 年 6 月英国媒体报道说，一些英国科学家的研究成果表明，暗物质、暗能量也许并不存在。这是对 NASA 于 2001 年的微波背景辐射测量值重新分析得出的结论，不能说 DM 和 DE 是宇宙的主宰。……笔者认为对“宇宙加速膨胀”的说法应重新考虑，其实“宇宙加速膨胀”本身就是一个文理不通的说法。 7 “引力波”存在性问题与大爆炸暴涨理论的衰落 关于引力 (gravity) ，目前有多个理论。但最主要的只有两个： Newton 的经典引力理论 和 Einstein 广义相对论（ GR ）引力理论 。 Newton 理论是最早的 ( 也是最简单的 ) 引力理论，其引力矢量满足 × =0 (6) · = - 4 (7) 式中 为物质密度。故可得 = (8) =4 (9) 式中 为引力势。不在 Newton 理论中引力是一种超距作用 (over distance action) ，是违反狭义相对论 (SR) 的。此外， Newton 引力场理论不支持引力波的存在，这是因为 Newton 万有引力定律与电磁学中的 Coulomb 定律形式上相似，均为无旋场，不存在表示能量辐射的引力波（ gravitational waves ）。正如有静电场而无“静电波”一样，在 Newton 理论中有引力场而无“引力波”是很正常的。 从式 (8) 出发，利用 Gauss 定理，可以证明引力场强 在一定条件下趋于无限大。这与实际不符，故在 1905 年以前 Zeeliger 把 Newton 理论公式修改为 =4 (10) 等式左方第二项被称为宇宙因子。在 Einstein 于 1915 年提出 GR 后，有一个参数是宇宙常数 (universal constant) ； Einstein 引力场方程是张量方程，具有多个独立变量，其中包含下述标量方程： =4 (11) 式中 为宇宙常数，相当于 Zeeliger 方程中的 ；当 为常数 ( = ) 时，式 (11) 的一个解为 = = 常数 (12) 故有 = =0 (13) 也就是说，在无穷远处势 趋于一个固定极限值，场变为零。亦即不会发生引力场中任意点的场强为无限大的情形。 Einstein 于 1907 年开始研究引力场。 1913 年与数学家 M.Grossmann 合作，在引入绝对微分学 ( 张量分析 ) 基础上提出引力的度规 (metrics) 场理论。 1915 年他发表了引力场方程，宣告 GR 完成。 GR 认为时间、空间并非绝对和独立地存在，而是联系在一起，并由物质分布和运动决定其性质，亦即物质分布决定时空 (space-time) 的曲率。该理论又推论说，既然物质是产生引力的源，引力场是无须介质的广延场；那么，正像电磁学中作为场源的电荷加速运动时会辐射电磁波一样，物质的加速运动也将辐射引力波。而引力辐射可理解为变化着的时空曲率的传播。 Einstein 于 1918 年 1 月发表论文“论引力波” ，内容包括：用推迟势解引力场近似方程；引力场的能量分量；平面引力波；由力学体系发射的引力波；引力波对力学体系的作用等。文章认为引力波是横波，以光速传播。 坦率地说，笔者对上述的从 GR 出发断言引力波存在的理论是不相信的。首先，引力相互作用与电磁相互作用是自然界中 4 种作用中的两种，是互相独立的客观存在。如果模拟电磁理论中的情况——独立的电磁波存在、对应的粒子即光子（ photon ）存在；断言独立的引力波存在、对应的粒子即引力子（ graviton ）存在，是缺乏说服力的；因为并没有这种可以比拟的基础和必然性。既然 GR 把引力几何化了——不把引力看成真实的力作用，而当作 4 维时空弯曲的表现。这种对引力的本质的认识是数学的，而不是物理的。虽然主流物理学界至今仍把 GR 尊崇为最正确、最好的引力理论，这个复杂的理论却不能简明地告诉我们引力是什么力。一方面离开了由 Galilei-Newton 所定义的作用力概念，另一方面却又要照搬电磁场与电磁波的方法论，这是不自洽的。其次，无论引力传播速度，或引力波（假如存在）的波速，都绝不可能是光速。这不仅因为不能把引力相互作用与电磁相互作用等同看待，而且也因为仅仅考查太阳系中太阳与地球的关系就会明白：日地间的作用力的传递绝不会像阳光照到地球过程那么“慢”。正因为如此，在 1911 年德国教授 R.Lmmel 曾当面告诉比他年轻的 Einstein( 后者当时 32 岁 ) ：“有的东西比光更快，万有引力”。两年后（ 1913 年），著名物理学家 Max Born 也对 Einstein 观点（引力作用以光速传播）表达了反对意见。……实际上前辈科学大师对此早有论述，例如法国数学家、天文学家 P.S.de Laplace 于 1810 年根据潮汐造成太阳系行星轨道不稳定的长期影响，断定引力速度是光速的 108 倍（ =108 ）。英国天文学家 A.S.Eddington 在 1920 年左右根据对水星近日点进动的讨论断定引力速度 ；根据日蚀全盛时比日、月成直线时超前断定 ≥ 20 。 20 世纪末 T.V.Flandern 发表了关于引力速度的研究文章，引起广泛关注。在回顾了 Eddington 的工作之后他指出，对太阳 (S) —地球 (E) 体系而言，如果太阳产生的引力是以光速向外传播，那么当引力走过日地间距而到达地球时，后者已前移了与 8.3min 相应的距离。这样一来，太阳对地球的吸引同地球对太阳的吸引就不在同一条直线上了。这些错行力 (misaligned forces) 的效应是使得绕太阳运行的星体轨道半径增大，在 1200 年内地球对太阳的距离将加倍。但在实际上，地球轨道是稳定的；故可判断“引力传播速度远大于光速”。这样的论述简洁而有力。作为完全独立的研究， Flandern 对引力速度得到两个结果：使用地球轨道数据作计算时得 10 9 ；使用脉冲星 (PSR1534+12) 的数据作计算时得 ≥ 2 × 10 10 。 根据上述情况，可以断言认为“引力传播速度和引力波（假如存在）以光速传播”的观点是错误的 ； Einstein 之所以坚持这样讲，只是因为 SR 中有“光速不可超越”的论断而已。但这种坚持并不高明，因为这样做会危及人们对 GR 理论的信心。……诸如此类的原因使我们觉得，所谓引力波恐怕不存在——这与国际科学界花费巨大人力物力寻找引力波和引力子却一无所获的现实相符。由于找到引力波就可以进一步证明 GR 正确，相对论者们急于找到引力波或引力子，结果是越急越找不到，至今成为主流物理学界的心病。 笔者认为 Newton 引力理论不容轻视更不可抛弃，该理论中引力是瞬间（即时）相互作用；也不存在引力波这种能脱离引力场源在真空中传播的波动。 Newton 理论体系亦不要求对真空中光速 赋与各种特殊性（ 不变性、 不可超越、 代表引力传播速度），只是一个普通的物理参数。为什么 那么特殊？为什么在大百科全书中不加证明地说“引力波与电磁波一样以光速 传播 ? ” 这些想当然的说法不是科学的态度。多年前笔者曾与做过“引力波测量研究”的国内专家讨论；笔者提出，电磁波发现后，理论与实验均证实，它有一个很宽的频谱，而其中每个频率均为简谐波；亦即普遍性波方程可简化为 Helmholtz 方程 ( 按 表示 ) 。引力波既然尚未发现，又怎么知道它也有一个频谱分布 ( 一如电磁波谱 )?! 那么何谈“ 1000Hz 的引力波”之类 ? 另外，引力波的传播速度也是令人感兴趣的问题。笔者据此与中山大学研究引力波的专家胡恩科教授联系，他回答说： “据广义相对论，引力波来源于物质体系的质量四极矩的变化，亦即体系质量分布的变化。它与电磁辐射类似，既可有单色 ( 准单色 ) 辐射，如来源于双星运动；也可有广谱辐射，来源于脉冲源 ( 如超新星爆发 ) 。强辐射来源于大质量高密度的天体运动，一般频率较低；故引力波能谱中低频部分较强。超新星爆发时间在 1ms 左右，其中心频率在 13kHz 间。所有谈到的频率均尚无实验证明，均为理论预言。 另外，据广义相对论，引力波传播速度为光速。也有一些其他引力理论，预期引力波传播速度不是光速；这都有待实验证明。……上述两个问题，现代的实验装置一旦检测到引力波，即可作出结论。” 这位专家还表示，引力波存在与否关系到 GR 理论的正确性，是非常重要的问题：“也许最新的探测器仍未能发现引力波的芳踪，那么这将是对现有引力理论（特别是广义相对论）的极大挑战” 。…… 笔者认为最重要的是引力波与大爆炸宇宙论的关系。事实上，有关大爆炸模型有效性的一个“关键试验”是探测来自宇宙最初时期的引力波的残余。正如 GR 理论中所预言的，引力波背景的存在被认为来自大爆炸狂暴的起始时刻。微波背景辐射据推测起源于大爆炸之后 38 万年，而引力波背景被认为直接来自大爆炸后一瞬间发生的事件。就这样，引力波与大爆炸宇宙论挂上了钩。 在主流物理学界的观念中，开天辟地的大爆炸被认为造成了大量的引力波，在时空结构中激起涟漪。这些引力波应该仍然充斥于宇宙。不过按照推测，它们的强度十分微弱，无法用常规的天文仪器探测到。尽管如此，它们应该携带着大爆炸刚刚发生之后的宇宙信息。因此，如果引力波无法探测到，那么这就是对大爆炸理论的质疑。 2014 年 3 月，美国一些物理学家召开新闻发布会，说 Harvard 大学 BICEP 小组探测到了宇宙大爆炸之后最初瞬间所产生的引力波，从而导致宇宙的起源再次成为重大新闻。所公布的发现轰动了全世界科学界、媒体和广大公众 ( 见《 Nature 》， 2014, Vol. 507, 281~283) 。他们还宣布说，大爆炸后的暴涨理论和多宇宙论也得到证实，可能获 Nobel 奖。暴涨理论的提出者、麻省理工学院（ MIT ）的 AlanGuth 参加了记者会，可能获 Nobel 奖的话就是他说的。 BICEP2 团队在其宇宙微波背景辐射极化图像中，确定了一个扭曲 (B 模式 ) 图案，结论是检测到原始的引力波。 笔者当时看了新闻报道就觉得可疑。 6 月 16 日，原国家科委主任、 82 岁高龄的宋健院士给我转来一份《 Nature 》杂志的复印页，上面刊载了美国 Princeton 大学 P.Steinhardt 教授的短文，说“大爆炸错误突出地释放多宇宙泡沫。暴涨模式根本无法验证，因而没有科学意义”。（ Big bang blunder bursts themultiverse bubble; The inflationary paradigm is fundamentally untestable, andhence scientifically meaningless ）。宋健则写道：“转中国传媒大学黄志洵教授一阅；看来不能轻传有些理论家的神话故事。或许你已读过，劳神祈谅。” Steinhardt 文章说，现已经揭示了其分析中的严重缺陷，这导致确定检测变为没有检测。对引力波的搜索必须重新开始。这里的问题在于，其他影响，包括在我们自己的银河系中，从宇宙尘产生的光散射和绕银河系磁场运动的电子产生的同步辐射，也可以产生这些扭曲。 BICEP2 仪器只有一个频率检测辐射，因此不能区分来自其他来源的极其广泛的贡献。要做到这一点， BICEP2 团队测量了 Wilkinson 微波各向异性探测器和 Planck 卫星收集的银河宇宙尘，其中每个操作都在其他频率范围内进行的。当 BICEP2 团队作分析时， Planck 宇宙尘图像尚未公布，所以团队从几个月前提供的初步图像中提取资料。现在，由来自 Princeton 大学和 Princeton 高等研究所的科学家们进行了认真的重新分析，其结论是 BICEP2 的 B 模式模型给出的大部分或全部最显著效应没有来自引力波的任何贡献。由 BICEP2 团队考虑的其他宇宙尘模型不会改变这一负面结论，这一点也由普林斯顿团队表明了 (R.Flauger ， J.C.Hill 和 D.N.Spergel ，预印本： http ： //arxlv.org/abs/1405.7351 ； 2014) 。 这种突然逆转应该让科学界认真考虑未来的宇宙学实验和理论。对引力波的搜索不会受阻。至少八个实验，实验者包括 BICEP3 ， Keck Array 和 Planck 团队，已经瞄准了相同的目标。在此时刻，这些团队可以确信，世界将对其予以密切关注。同样，获得承认将要求测量在一定频率范围内进行，以便从显著效应中获得确认，同时要求测试排除其他来源造成的混乱。并且这一次，公告应在提交给期刊并且由专家审批后发布。如果必须举行一次新闻发布会，希望科学界和媒体将要求其伴随着一套完整的文件，包括系统分析的详情和足够的资料，以便能够进行客观的核查。 BICEP2 事件也揭示了关于暴涨理论的真相。普通的观点认为这是一个具有高度预测性的理论。如果确实如此，引力波的检测是暴涨的证明，人们会认为没有检测到意味着该理论的失败。 然而一些欢庆 BICEP2 公告的暴涨支持者已经强调，无论是否探测到引力波，该理论是同样有效的。这怎么可能呢 ? 由拥护者给出的这一答案是令人震惊的：暴涨范式是如此灵活，以至于它不受实验和观测检验的影响。第一，暴涨是由一个假想的标量场驱动的，具有可调整性以产生任何有效的结果。第二，暴涨具有始终如一的性质，不会与恒星和星系一起结束，但几乎不可避免地导致了具有无限多泡沫的多元宇宙，其中宇宙和自然界的性质随着不同泡沫而变化。我们观察到的部分宇宙对应的只是这样的一种泡沫。在多元宇宙中扫描所有可能的泡沫，一切可以自然发生的事情确实发生了无数次。没有任何实验可以排除一种理论，它允许所有可能的结果。因此，暴涨范式是无法反驳的。 看起来可能令人困惑的是出现了数以百计关于用这样那样暴涨模型进行预测的理论文章。这些文章通常不被承认是由于它们忽略了多元宇宙并且，即使有这个不合理的选择，还存在一系列其它模型产生多种多样的宇宙学结果。考虑到这一点，很明显的是暴涨范式是根本无法检验的，并因此在科学上是毫无意义的。 宇宙学是一种在特殊时期产生的特殊科学。其进展，包括对引力波的搜索，将会继续进行下去，审视未来若干年会有什么发现是令人兴奋的。借助于这些未来成果，理论家们面临的挑战是确定一个真正描述宇宙的起源、演化和未来的，具有解释和预测功能的科学范式。…… 阅读来自 Princeton 的专家的文章对中国科学家有很大启发，不仅知道了分析的结论是没有来自引力波的任何贡献，是暴涨理论的失败。进一步思考显示暴涨范式根本无法检验，因而在科学上毫无意义。因而我们可以学习那种严谨的科学态度和方法。 笔者认为，由于多宇宙是暴涨的后续理论，我们仅凭常识就不会相信的“存在多个宇宙”的说法，现在也被 Princeton 专家否定（对此我曾形容为“一些理论物理学家失去现实感的证明” ）。总之，在各方批评下 BICEP2 团队 6 月底承认了错误。…… 9 月 22 日有报道说，欧洲航天局认为 BICEP 小组观测到的扭曲图像可以简单地用尘埃解释，因为研究显示他们当时观察的天空宇宙尘埃比之前估计的要多。 BICEP 小组没有利用欧洲“ Planck ”卫星收集的尘埃数据。“ Planck ”卫星观测天空的频率远比其他卫星高。……总之事态的发展显示，天平正倒向反对“大爆炸宇宙论”的一方。 8 讨论 一门学科或一个理论是否能成立，首先要看它在逻辑上能否自洽（通俗的讲法是起码要能自圆其说），其次要看它是否有了实验证明（或能通过实践检验）。大爆炸宇宙学在这两方面都存在问题，因此我们很难接受有的理论物理学家的夸大粉饰（例如文献 称相关阶段为“宇宙学的新黄金时代”。）现在讨论观测和实验方面的问题；首先关于宇宙起源于在一点（后来又说是多点）发生的爆炸，以及“在 10 -30 s 内宇宙体积膨胀了 10 26 倍”（暴涨理论）；这些奇怪的说法是不可能取得实证的，因而正如 Steinhardt 所说，是 scientificallymeaningles 。其次，光谱红移根本不是“宇宙在膨胀”的直接证据。再次，各国长久地投入巨资寻找引力波和引力子，却怎么也找不到。……很奇怪，这些事实并不能使一些人清醒。当然，他们把最大的论据放在所谓“宇宙微波背景辐射”（ CMB ）上，特别对 COBE 卫星和 WMAP 卫星津津乐道；然而它们究竟证明了什么？ COBE 是“宇宙背景探测者”的简称，其成果主要有两点： ① CMB 的温度为 2.735K ，是黑体辐射； ② 温度的方向起伏不足十万分之一（即小于 10 -5 ）。我们不否认 1984 年发射的 COBE 给人们带来了新的知识，但如说它给大爆炸宇宙论造成了“铁证”则很牵强。因果性（ causality ）常识告诉我们，不同的原因可能造成同一结果；不能说各向同性的 2.7K 就一定是大爆炸的余烬。实际上， CMB 对于宇宙学研究的意义固然不能否认，但说它如同考古学中的化石 则是夸大之词；二者的意义是不同的。 WMAP 是 WilkinsonMicrowave Anisotropy Probe （威尔金森微波各向异性探测器）的简写， Wilkinson 是科学家的姓氏。这是美国能源部和海军联合投资的项目，于 2001 年发射到太阳与地球之间的 Lagrange 点上，任务是测量天空中任意两个方向的 CMB 差值。 2003 年至 2008 年间分别公布了结果。 CMB 的均匀性好被当作实验上证明了暴涨说 ；既如此，为什么 Alan Guth 到 2014 年还在期待他认为应该获得的 Nobel 物理学奖，而不是几年前就颁发给他这个奖？如前所述，我们现在知道 2007 年欧洲人发射的 Planck 卫星对遥远太空的探测资料恰恰否定了 2014 年 3 月宣布的 BICEP2 “引力波发现”。人们知道引力波（假如存在）在传播过程中几乎不参加任何相互作用，因而被认为是“携带了比 CMB 更早期的独一无二的宇宙信息” 。然而，如果根本没有引力波，这个宇宙学研究就无法进行了么？如今的现实是有多个宇宙学理论；例如英国物理学家 Fred Hoyle 一向对大爆炸宇宙论采取不承认态度并提出自己的理论；既如此，为何不能使宇宙学研究多元化，而要强迫所有人都认可大爆炸是唯一合理合法的理论？这显然违反了科学的精神。其实早在 1963 年， E.Lifshitz 和 I.Khalatnikor 就试图从理论上避开有过大爆炸，因而避免“时间有起点”；但这类努力根本不受重视。 宇宙学并非笔者的专业或专长；但人类是宇宙中的生物，我们都是她的孩子，关心宇宙起源学说是很自然的。科学界的一些情况令人难以容忍，与其说在于某个学说本身，其实更由于那种专断的风气和作法。只要稍作文献检索，就知道并非人人信奉 big-bang cosmogony ；只是大家都忙于自己的生活，没有时间（或不屑于）去和人理论罢了。 9 结束语 在结束本文时我们指出，包括宇宙学在内的各门学科都是仍在探讨以求发展的状态。任何理论都不能说是“最终的理论”，亦即人类的每个阶段的认识都仅仅是相对真理，绝对真理只能在对无数相对真理的探求中去寻找，而这是一个永远也不会完结的过程。因此人们不应期待一种简单化的答案；从根本上说，终极真理还在极远处。……科学家不仅要热爱大自然，还要敬畏大自然，保持绝对的谦卑之心。哲学家 K.Godal 有一句名言：“大自然是不能完全被认识的，即使仅在理论上也不可能。”他的话是否正确姑且不论，但有一点是肯定的，那就是我们今天对自然的认识还停留在非常初步的阶段。 至于我们国内，笔者依然认为，中国科学界不能完全照搬和紧跟西方，而应当有自己的思考、自己的思想。不要“以别人的昨天装扮自己的明天”，更不要把似是而非的神话故事灌输给青年人；这是笔者写作本文时衷心的期望。 参考文献 俞允强 . 热大爆炸宇宙学 ．北京：北京大学出版社， 2001 黄志洵．空间和时间的科学意义 ．中国传媒大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2008 ， 15(1) ： 1 ～ 11 季灏．挑战 ．香港：华夏文化出版公司， 2005 Einstein A ． Themeaning of Relativity ． Princeton ： Princeton University Press ， 1922 ．中译本：郝建纲，刘道军译．相对论的意义 ．上海：上海科技教育出版社， 2001 刘辽，赵峥．广义相对论 ．第 2 版．北京：高等教育出版社， 2004 ． Weinberg S. The first three minutes ． New York: Basic Books, 1977 、 1993. 中译本：张承泉等译．宇宙最初三分钟 ．北京：中国对外翻译出版公司， 2000 丁辉等．中国大百科全书·物理学 ( 第二版 ) ．北京：中国大百科全书出版社， 2009 姜荣．电磁波传播中的负物理参数研究 ．中国传媒大学博士学位论文， 2014 陈绍光．谁引爆了宇宙 ．成都：四川科学技术出版社， 2004 ． 余本立 . 宇宙到底是有限还是无限的 ．香港：天马出版公司， 2002 Conselice C J ．宇宙黑手暗能量 ．环球科学 ,2007 ， (3) ： 16 ～ 25 ． Clark S ． Heart of darkness ． New Scientist ， 2007 ， (Feb.17) ： 28 ～ 33 ． Newton I. Philosophiae naturalisprincipia mathematica ． London:Roy.Soc., 1687. 中译：牛顿 . 自然哲学之数学原理 . 王克迪译．西安：陕西人民出版社， 2001 Einstein A. 论引力波 . 爱因斯坦文集 ．范岱年，赵中立，许良英，译．北京：商务印书馆， 1983 ： 367 ～ 383 ． Lmmel R. Ⅱ - Ⅳ． Minutesof the meeting of 16 Jan. 1911 ∥爱因斯坦全集：第 3 卷．戈革，译．长沙：湖南科学技术出版社， 2002 ． Laplace P ． Mechaniqueceleste ． volumes published from 1799-1825 ； English translation ： New York: Chelsea Publ ．， 1966 ． Eddington A E ． Space ， timeand gravitation ． Cambridge ： Cambridge Univ ． Press ， 1920 ． Flandem T ． Thespeed of gravity ： what the experiments say ． Met Res ． Bull ， 1997 ， 6(4) ： 1 ～ 10 ． Flandem T ． Thespeed of gravity ： what the experiments say Phys ． Lett ．， 1998 ， A250 ： 1-11 ． 黄志洵．引力传播速度及有关 科学 问题 ．中国传媒大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2007 ， 14(3) ： 1~12 胡恩科．引力波探测 ∥ 21 世纪 100 个科学难题．长春：吉林人民出版社， 1998 Steinhardt P. Big bangblunder bursts the multiverse bubble ． Nature,2014 ， 510: 9 黄志洵．关于“引力波实验”的一点看法 ．前沿科学， 2014 ， 8(2) ： 42~43; 又见：科技日报， 2014 年 7 月 30 日 李淼 . 宇宙学的黄金时代 . 见： 10000 个科学难题 ．北京：科学出版社， 2009 朱宗宏 . 宇宙学起源的引力波研究 . 见： 10000 个科学难题 ．北京：科学出版社， 2009 有些公式来不及嵌入，请点击下载下面原文的链接： 黄志洵-“大爆炸宇宙学”批评.doc

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时间起点：大爆炸之前发生了什么？

热度 5 sciencepress 2015-1-13 08:42

时间是我们最宏大同时也是最私密的宇宙概念，弗兰克讲述了人类最深刻的问题—— 万物于何时并如何起源 ？——以及人类是如何感受时间的。他着眼于我们和这个世界间的交互——我们的发明和习惯等，已让我们探索宇宙的特性，以及这些发现反过来又是如何体现在我们的日常生活中的。 美国纽约罗切斯特2007年4月16日下午3点20分。 坐在第三排的那个女生举起了手，我知道我有麻烦了。 报告厅里坐满了学生。在前排，永远在奋笔疾书的医学预科生们已经放下了他们手中的笔。通常只对考试内容极度渴望的那一群学生也停了下来，不再盲目地记下我所说的每一个字，一年来第一次仅仅是聆听。在后排，带着相同棒球帽的同一兄弟会的男生同样把注意力放在了课堂上，而非藏匿于他们手中的报纸，或是和坐在他们周围的姐妹会的漂亮女生耳语。 这是我所珍爱的一堂课。从我开始教课的那年起，我就知道这是每个人都关心的主题。在《天文学101》课程中我会深入教授宇宙学的内容。今天的课全都是关于大爆炸和宇宙的起源，这些孩子的眼睛个个睁得大大的。在这一个小时里，宇宙的窗户将为他们打开。在这一个小时里，他们将跳出平日里对成绩、工作及性的烦恼，短暂而满怀惊奇地感受着人类已学着去探求……并且回答的最深邃的问题。 我没有期望这些学生会全神贯注于我其他的课程，如恒星演化、天文学史或者是比较行星学。但对于大爆炸，我知道他们的注意力会在足够长的时间里专注于此，一窥我们在创世纪的结构中所处的位置。而且，我也知道，在这一个小时里或早或晚总会有某人打破这一场景，提出那个该死的问题。 “教授？”她大声问道。她的名字叫索菲。她是今年热衷于这个主题的学生之一——认真、聪明，好奇于天文学课程中会自然而然冒出来的神秘。好吧，我想，好戏开始了。我示意她继续。 “但是教授，”她开始说道：“ 在大爆炸之前又发生了什么？ ” 眩晕开始迫近。是的，我认为，这是一个好问题。大爆炸之前究竟发生了什么？在整个班级期待着的时候，我长长地停顿了一会儿，好像我或其他人真的知道这个问题的答案一样。 下午4点08分，我已经抓不住他们了。放眼报告厅，我能看到神秘感已经消散，重归真实的世界。这节课该在4：15结束。即便仍然沉浸在这堂课最激荡的那一刻，我也已经非常接近标志着下课的假想界线。有关宇宙创生的故事已经失去了它的紧迫性，转变成了对事实和细节的罗列。时间的起始及时间的本质都变得抽象。时间和宇宙开始溃缩，凝结成了当下的急迫：下一堂课、回家写作业和复习、期待中的运动时间，以及和朋友们相约喝咖啡。 对于他们来说，收拾书本的时间尚早，还没到标志着下课的心猿意马及交头接耳。相反，这些学生坐着，感觉时间在缓慢地——如此缓慢地——坍缩成了厌烦。他们陷入了痛苦的等待之中，唯有他们手中的电子产品可以填补这一空隙。一些学生在打开的笔记本电脑上看着时间分秒流逝；另一些人则选择给报告厅中或远在大洋彼岸的朋友发即时消息来打发时间；其他人则把时间的抽象性看成是他们手机上的实体，它们每一个都连接到了一个由电磁波传输的精度为数毫秒的全球基准之上，传输着电磁波能量和信息。而我继续讲授着时间和宇宙，学生们则感受着他们身上的双重重压。要是他们知道如此紧密相连的个人世界将如何横扫我正在讲述的宇宙历史就好了。要是他们明白这一将要发生的变化有多大就好了。 本文由 王芳 摘编自 〔美〕亚当·弗兰克著，谢懿译 《 关于时间——大爆炸暮光中的宇宙学和文化 》 一书。 这本令人惊骇的书将会改变我们思考时间，以及它如何影响我们生活的方式。 在本书中，亚当·弗兰克解释了 我们生活的特质是如何随着我们对宇宙起源的认识而改变的 。 自从5万年前我们的自我意识觉醒以来，我们对时间的体验——从狩猎和采集到农业发展，到工业革命，再到Outlook日历的发明——已转变并重建了许多次。但是宇宙学中最新的理论——无起点的时间、平行宇宙、永恒暴涨——即将把我们送入一个新的方向。 亚当·弗兰克 （Adam Frank） ： 美国罗彻斯特大学的天体物理学教授，《发现》和《天文学》杂志的定期撰稿人。他还为《科学美国人》及其他杂志撰文。同时他也是美国国家公共广播电台博客“13.7宇宙和文化”的创办人之一。他的作品被收录到了《美国科学和自然写作精选》中，并因其科学写作而获得了美国天文学会的嘉奖。他生活在美国纽约罗彻斯特。 敬请关注科学出版社，搜索微信ID： sciencepress-cspm 或“ 科学出版社 ”公众号

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专题讨论班：宇宙学导引 （张驰）

GrandFT 2014-11-10 12:19

题目：宇宙学导引 主讲：张驰 时间：2014年11月10日 星期一下午4:00 地点：16教学楼308室 提纲： 1.Friedmann方程 2.开空间、闭空间和平坦空间 3.大爆炸：空间的从无到有 A．Zee 《Einstein Gravity in a Nutshell》

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题目：宇宙学导引(张驰)

GrandFT 2014-11-10 12:18

题目：宇宙学导引 主讲：张驰 时间：2014年11月10日 星期一下午4:00 地点：16教学楼308室 提纲： 1.Friedmann方程 2.开空间、闭空间和平坦空间 3.大爆炸：空间的从无到有 A．Zee 《Einstein Gravity in a Nutshell》

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​任秀红讲师《宇宙学概论》公选课程介绍

renxiuhong 2013-11-28 13:49

任秀红讲师《宇宙学概论》公选课程介绍 《宇宙学概论》是以提高对宇宙、地球、人类及其关系的认识为目标，对宇宙自然和人类关系进行动态分析，介绍宇宙学的一些基本知识，和著名的宇宙学家及每一个人对宇宙学的思维同异分析，以及一些基本的研究方法，从而为学生更加广泛深刻地认识宇宙地球环境，以及宇宙地球环境和人类经济、金融、文化、法律等多方面因素的关系，在此基础上更好地相互教学、自正正人、坚持真理、修正谬误解决问题提供帮助。《宇宙学概论》公选课的主要内容包括对宇宙的整体和对宇宙各部分认识两大部分内容。主要专题包括： １. 神秘的宇宙 ２. 宇宙、宇宙学和宇宙大学 ３. 宇宙简史 ４. 古代的宇宙学 ５. 现代的宇宙学 ６. 宇航时代和宇宙学 ７. 地球简介 ８. 全球化 ９. 人类 １０. 宇宙、地球和人类 １１. 宇宙和经济 １２. 宇宙和金融 １３. 宇宙和法律 １４. 宇宙和文化 １５. 宇宙和科技 １６. 宇宙学和人力资本投资 １７. 宇宙地球和天人健康、人人安乐 １８. 结课 参考书目： 1. 高等学校教材 : 现代宇宙学 吴大江 清华大学出版社 (2013-02) 。 2. 宇宙学 ( 第 2 版 ) 哈里森 (Edward Harrison) 世界图书出版公司 (2011-01) 。 3. 现代宇宙学 都德尔逊 (Scott Dodelson) 世界图书出版公司 (2008-10) 。 4. 认识宇宙学 科尔斯、 罗阿理 外语教学与研究出版社 (2007-07) 。 5. 任秀红老师的论文《地球人学初论》、《延安精神的经济分析》、《人力资本产权分析》、《宇宙大学论》和博客文章、微博文等。 6.宇宙、地球本身等无字之书。

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宇宙的中心在哪里——宇宙学家和驴子的答案竟异曲同工

热度 1 sheep021 2013-11-1 16:02

宇宙的中心在哪里？在回答这个问题时，最优秀的宇宙学家与一只普通的驴子似乎没有太多的优势。相反，宇宙学家可能会说不知道，或每隔一段时间就换一个说法，最后弄得自己也找不到北了，而那只驴子却从始至终认定一个答案。 宇宙学家和驴子的答案，你相信谁呢？，其实不用太伤脑筋，无论相信谁都一样，地球照样转，日子照样过。 1 世界的中心就在我站的地方 一天，几位朋友开玩笑地问阿凡提：“阿凡提，你见多识广，请问世界的中心在哪儿？” “世界的中心就在我站的地方，我站得地方就是世界的中心。”阿凡提不加思索地回答说。 “这怎么可能呢？我们这里地处偏远，世界的中心怎么会在这儿？”朋友们听了阿凡提的回答又问。 “如果你们不相信，请你们量一下！”阿凡提回答说。 另有一种说法是：阿凡提说，这个问题太简单了，我的驴都知道，不信你问问它。那人问驴“世界的中心在哪儿？”，阿凡提的驴，用它的一只前蹄，踏了一下地——就在这儿！ 辨析： 我站的地方是不断移动的，而世界的中心似乎是个固定的位置，怎么可能呢？但是，如果想一想对于无限大的世界（宇宙）而言，你移动的那点距离，是不是可以忽略不计呢？ 2 现代科学对宇宙中心的探索历程 众所周知，现代科学起步是从日心说战胜地心说开始然而，后来物理学家又看到了更远，知道了太阳系不过是银河系的一小部分而已，而银河系又是另外一个星系的一小部分而已…… 所以，日心说也就不了了之了。甚至连宇宙到底是无限还是有限，有边界还是无边界这样的基本问题，也没有取得一致意见。更不要说找到宇宙的中心了。 根据哈勃定律，任何一点都可以看成宇宙的中心。宇宙没有一个中心，或者说处处都是中心。即无论从哪个地方看宇宙，宇宙看上去都是一样的。这一假说又叫“宇宙各项相同性”。科学家这一答案，从地球到太阳，再到银河系，以至无穷，最后又回到了阿凡提的答案上来了—— 宇宙的中心就在我脚下 ！ 不过，科学是无止境的，科学家们从来都有事情可做： 据国外媒体报道，目前，天文学家在对宇宙中1a型超新星观测速度的研究上发现，我们的宇宙可能并不是各向同性的。（见： 科学家发现宇宙存在神秘的“各向异性”之谜 http://home.kexue.com/link.php?url=http://tech.qq.com%2Fa%2F20110920%2F000089.htm ） 3 小结 这似乎说明，如果啥事都听科学家的，估计连年都会过错。大智若愚啊。驴虽然貌似愚蠢，但却坐在原地等了科学家几百年，而此时科学家还没找到北呢 4 题外话： 转基因大米是否安全，猪说了算！ 有人说了，你整这些比较有啥用。用处大着呢。科学家，比如院士们现在也非常迷信动物超人的预测能力。预测足球比赛的章鱼哥就不用说了。且说宇宙某国最近因为转基因食品是否对人体健康有害而争论不休。院士们为了证明转基因食品对人类健康无害，不是去做神马双盲实验（他们攻击中医时，一再强调要做双盲实验才能证明中医中药的疗效），而是请来了一头猪：据媒体报道， 农业部 委托中国农业大学做 转基因大米 的小型猪90天喂养试验。“试验用猪在90天喂养期间，无中毒或死亡现象，皮毛顺滑，行动灵活，饮食正常，生长发育状况良好。” 中国农业大学食品科学与营养工程学院黄昆仑教授表示，其负责的转BT基因抗虫大米的猪喂养试验已完成，结果显示，转BT基因抗虫水稻与非 转基因大米 对猪具有同样的营养和安全性。 你们看看，既无双盲实验，又无量化指标，这不知是否健康的猪就成代言人了。呵呵。高明吧？！

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周四讨论班：谱分解、量子混沌和宇宙学（罗德金）

GrandFT 2013-9-25 18:44

题目：谱分解、量子混沌和宇宙学 主讲：罗德金 时间： 2013 年 9 月 26 日星期四下午 4:30-6:10 地点： 16 教学楼 308 室 提纲： Spectral resolution in hyperbolic orbifolds, quantum chaos, and cosmology 1.Introduction 2.Thermodynamics 3.Quantum chaos 4.The modular surface 5.The picard surface 6.Results 7.Cosmology 8.Robertson-Walker universes 9.Perturbed Robertson-Walker universes

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对大爆炸宇宙学和温室效应的疑惑

热度 4 heitiedan2012 2013-9-25 05:58

在科学讨论的问题中，有两个问题我总没弄明白。一个是大爆炸宇宙学。据我原来所知道的，科学家们之所以一致同意宇宙是由一个密度无穷大的奇点爆炸而来，是因为人们在观察宇宙时，发现了红移现象，而且人们在观察各个方向时，红移现象都是存在的，所以人们推测出宇宙正处在一个不断膨胀的状态。把这种膨胀的状态回溯一下，那就会回到一个奇点。我的理解大致是这样，不知道是不是正确。 正如也有别人对此质疑一样，我也总不明白，这个大爆炸是怎么发生了？大爆炸宇宙学的观点只是说这个大爆炸发生了，至于为什么会发生，似乎也没人说清楚。我们是不是仅凭观察到的红移现象就能断言一定会有这个大爆炸的发生？除了膨胀、爆炸，所有星体都在远离我们而去这样的解释之外，对于红移还有没有其他的原因和解释？当然，这些我都不知道，但这些可能也许都存在。 有时我也胡思乱想，即使现在宇宙是在不断膨胀的状态中，这也不能说明宇宙就一直是处在这种状态中的。正如一颗心脏，有收缩的时候，也有舒张的时候，也许我们看到的宇宙膨胀不过是这个颗大心脏正在处在舒张的时候呢？也许过去和未来它也会有收缩的时候？这也不好说呀。只是我们观察宇宙的时间不过几千年，而且观察到它是在膨胀之中也不过几十年，我们凭什么就认为宇宙就是一直在膨胀，而推论出它是爆炸而来的呢？也许宇宙曾有过收缩状态而我们没有机会观察到而已呢？我的这些胡思乱想也让我对大爆炸宇宙学总是存在疑惑。 现在已经有人公开质疑大爆炸宇宙学了，虽然他们的依据也不够完善，虽然他们提出的新理论也有矛盾，但总算有了不同的声音了。这对科学来说是件好事。对于观察到的现象，人们总是能够提出不同理论来予以解释的。不论这样的解释是不是真的符合实际，但总得提出一个暂时说得过去，或者勉强自圆其说的解释。至于将来，这样的解释总会根据新的发现而得到修正，甚至会发生根本的变革。这都无关紧要。科学正是依靠这样的方式在发展、在进步的。 第二个问题就是地球气候变暖。自从 80 年代以来，大量的文章都在说，是人类的活动导致了地球大气中二氧化碳含量的增加，从而导致温室效应，而使得地球表面温度在不断升高。美国的《 Popular Science 》大约在 80 年代初就有一篇讨论金星表面温度很高的文章，说金星表面气温达到 400 摄氏度，其主要原因一是离太阳比地球离要近，二是金星表面的大气主要构成就是二氧化碳。那篇文章给了我很深的印象。 我不否认人类的活动给地球大气中的二氧化碳含量的增加起到了推波助澜的作用。但是这种推波助澜真的能达到让地球表面气温持续上升吗？地球在其演变史上，有多次气候温暖的时期，也有若干次冰河时期。那时的变暖或者变冷究竟是什么原因造成原，现在似乎也莫衷一是。自 80 年代以来，有那么几年，地球表面的平均气温的确是在一种上升的趋势中，人们可以此为据，断言温室效应的存在，以及人类的活动应该对此负责。但是也有那么几年，地球表面的气温并不是连续上升，有的年份气温还要低于前些年。这当然不能说人类活动就不影响大气成分的变化，但是至少我们对所谓温室效应的现象还有待于我们需要更长时间的观测。 美国有部灾难片，名字记不住了，就是说温室效应导致地球部分地区变得更寒冷了，寒潮袭击了北美，导致了一场重大的灾难。也许坚持温室效应说的人们也会据此来坚持认为，温室效应会给人类带来灾难。这种忧患意识当然是必要的。但真的发生这样的现象时，那温室效应还会发生作用吗？我弄不懂。 人类的活动虽然对大自然不可能不发生影响，但是至少到今天为止，人类在大自然面前依然是很渺小的，而且恐怕在今后的一个很长的时期，这种渺小将长期存在。我们基本上扛不过大自然。我们需要约束我们人类自身的行为，这一点应该是毫不含糊的。我们不能同意美国为了自身的利益，拒绝在减少大气排放的《京都议定书》上签字的自私行为。但是，我们在对自然现象下结论时，仍然需要慎重、再慎重。

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[转载]大爆炸宇宙学遭遇挑战

热度 1 heitiedan2012 2013-9-20 23:17

核心提示：英国《自然》杂志网站近日在报道中指出，黑洞的视界是一个球面，宇宙间的任何事物进入该视界内，都是有去无回。在一个更大的四维“体宇宙”中，黑洞可能拥有一个三维视界，或许当这一视界形成时，孕育出了一个全新的三维宇宙。 宇宙学家们最新提出的观点向大爆炸理论发起了挑战，他们认为，所谓宇宙大爆炸只不过是四维恒星塌缩所产生的“海市蜃楼”。 英国《自然》杂志网站近日在报道中指出，黑洞的视界是一个球面，宇宙间的任何事物进入该视界内，都是有去无回。在一个更大的四维“体宇宙”中，黑洞可能拥有一个三维视界，或许当这一视界形成时，孕育出了一个全新的三维宇宙。 和宇宙大爆炸理论说再见？ 或许，现在到了我们和宇宙大爆炸理论说再见的时候了。宇宙学家们如今推测，宇宙由第四维度的恒星塌缩成黑洞时喷射出的“断壁残垣”组成，这一假设将有助于科学家们解释为什么宇宙从各个方向看起都是如此整齐一致。 标准的大爆炸理论告诉我们，宇宙由一个密度无穷大的点（奇点）爆炸而来。加拿大圆周理论物理研究院的天体物理学家尼耶希·阿夫肖迪说：“几乎所有的宇宙学家们都认为，宇宙可能源于奇点。” 但是，没有人知道是什么促成了这一爆发过程：已知的物理学法则无法告诉我们在那一刻宇宙究竟上演了什么样的“剧情”。 而且，现有的宇宙学也很难解释，这样暴烈的大爆炸如何产生一个温度几乎完全均匀的宇宙，因为，自从宇宙诞生以来，似乎没有足够的时间让宇宙的温度达到平衡。 对于大多数宇宙学家来说,有关宇宙的这种一致性最合情合理的解释是,在时间开始后不久,某种未知的能量（科学家们现在称之为“暗能量”）使年轻的宇宙以超过光速的速度快速暴胀。这样一来，各处温度大致一样的一小块就衍生成为我们今天看到的宇宙。但是，阿夫肖迪强调称：“宇宙大爆炸如此混乱,因此很难厘清是否真的是一块匀质的小片段膨胀成为今天我们看到的宇宙。” 宇宙仅仅是一个三维膜？ 阿夫肖迪的论文发表在arXiv上,在这篇论文中, 他和同事提到了由包括德国慕尼黑大学的物理学家戈尔·德瓦利在内的研究团队2000年提出的一种假设模型。在这一模型中，我们目前身处的三维宇宙是一张膜，在具有四个空间维度的“体宇宙”中漂浮。 阿夫肖迪团队认为，如果这个“体宇宙”包含有自身的四维恒星，那么，有些恒星可能会塌缩，形成四维黑洞，我们身处宇宙中质量庞大的恒星的运作方式也是如此：它们会像超新星一样爆发，将其外层物质猛烈喷射出来，而其内层则同时塌缩成一个黑洞。 在我们的宇宙中，一个名为视界的球形表面就像孙悟空画的圆一样，将黑洞限定在其中。在一个普通的三维空间内，视界会吸收二维物体，在黑洞内部制造出一个边界；然而，在体宇宙中，四维黑洞的视界将是一个三维的物体——一个名为“超球面”的形状。当阿夫肖迪团队为一个四维恒星的死亡建模时，他们发现，恒星死亡时喷射出的物质会在三维视界周围形成一个三维膜，这个三维膜也会缓慢膨胀。 作者们据此假设，我们 生活 的三维宇宙或许正是这样的一个膜，而且，我们探测到的膜的生长被认为是宇宙的膨胀。阿夫肖迪说：“宇宙学家们观测到了这种膨胀，并且据此推断宇宙始于一场大爆炸，但这仅仅只是海市蜃楼。” 膜宇宙学是物理学上超弦理论和M理论的一个分支，专门研究宇宙膜。该理论认为，宇宙其实是镶在一些更高维度的膜上。膜理论也研究那些更高维度的膜对我们宇宙的影响。 矛盾仍然存在 这一模型也自然而然地解释了我们身处的宇宙的一致性。因为这一四维体宇宙在过去可能已经存在了无限长的时间，因此有足够的机会让其不同部分达到平衡，我们的三维宇宙很可能承袭了这种平衡。 然而，这一模型也存在一些问题。今年年初，欧洲航天局的普朗克空间天文台公布的数据表明，宇宙微波背景内存在轻微的温度波动。宇宙微波背景是散布于宇宙空间的微波辐射，显示了自大爆炸之后，宇宙在不断冷却的事实。这一观察模型同标准的大爆炸模型和宇宙不断膨胀等预测相吻合。但是，普朗克空间天文台观测到的黑洞模型与现在的黑洞模型偏离了4%。阿夫肖迪表示，他正在对自己的理论模型进行精炼，希望能解决这一偏离。 尽管存在着这一矛盾，但德瓦利仍然认为，阿夫肖迪研究团队用这种灵巧的方式来否定宇宙大爆炸模型值得赞扬。德瓦利说：“奇点是宇宙学中最基本的问题，阿夫肖迪团队有望改写历史。” 德瓦利同时也补充道，尽管普朗克天文台的实验结果“证明膨胀是正确的”，但他们也留下了一个问题，那就是膨胀是如何发生的，最新研究或许有助于证明，膨胀是由宇宙通过一个更高维度的现实 运动 所触发。（来源：《科技日报》 记者 刘霞）

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蛋疼的宇宙学

热度 8 bugu234 2013-9-4 07:58

现在是网络时代。有些青年人“发明”了一些好玩的网络词汇，“蛋疼”是其中之一，意思是头疼。这些词汇虽然不能进入科学论文，可是用于网络文章，有一定的幽默感。 最近，我在网络联系上一位科学爱好者：赖仲达，他与网友们创办了 树芽网（ T R E E 　 B U D S ）、树芽快报、还打算出版 《现代科学通论论文集》。 他们的工作值得引起科学界的支持和关注。 赖仲达写过一篇网络文章， 标题是：“蛋疼的宇宙” ，概要地说明了现代宇宙学中的问题。 部分摘引如下： 宇宙是由一个叫做“奇点”的引力点爆炸而产生的，这是现代物理学的一条公认的猜想。就宇宙膨胀这个事实，以及宇宙微波背景辐射来看，这或许可能是正确的一个结论。然而如果我们仔细研究一下这个思想，大家就会发现我们整个宇宙简直让你蛋疼。 让我们先看看这个宇宙的组成部分吧。首先我们知道，整个宇宙所占的部分分别为普通物质、暗物质、暗能量。我们的普通物质在宇宙所占的百分比大约是 4 ％，其余的就是暗物质和暗能量了。暗能量所占的比例大约是 73 ％，暗物质和暗能量占宇宙总物质的 90 ％以上。如此庞大的数据，让我们不免产生一个疑惑：这些“暗”的东西，究竟是什么玩意儿？不幸的是，科学家对这个问题毫无所知。暗能量究竟是什么我们现在还不清楚，暗物质也非常奇妙，现在我们只知道宇宙中的黑洞和中微子属于暗物质。 最初暗能量的机制出现在爱因斯坦的广义相对论方程里，这是物理学史上的一大遗憾：爱因斯坦从自己的方程里面带入了一个宇宙常数，使宇宙保持稳定。当然，埃德温哈勃发现宇宙膨胀之后，爱因斯坦追悔莫及的删除了常数项。 现在值得一提的是，爱因斯坦宇宙常数项反而或许存在了。因为宇宙产生了暗能量，这表明宇宙常数可能是负数。那么，暗能量当时在爱因斯坦的方程中是一个与引力的产生相互作用的因子，我们可以这么看：引力是负能，暗能量是正能， 众所周知，在广义相对论里面整个宇宙是弯曲的，时空的弯曲产生引力。那么，暗能量是产生引力也就是时空弯曲的机制。 暗能量是我们宇宙动力的源泉，没有暗能量宇宙就不会产生引力，它是我们宇宙的总动能。然而，如果考虑它是一种正能的话，则又出现了新的疑点。 如果把正负两种能量对应着守恒。自然，正负能量的对称对应着能量守恒定律，这是顺理成章的事情。然而，如果我们观测现在的宇宙数据，就会发现根本不是这么回事。根据 1999 年一个天文小组对 Ia 超新星的观测预示着宇宙在加速膨胀。众所周知，加速度对应着一个力，那么就说明宇宙存在一个正能量的力，大过了引力的收缩，使得宇宙加速膨胀。经过认定，这个能量就是暗能量。 那么，这样就预示着，宇宙正、负能量压根儿不对称。根据之前的理论，这预示着宇宙能量不守恒。能量守恒定律是不能被违反的，那么，有什么办法可以解决呢？我们可以参考弦理论的机制。弦理论允许能量逃逸到其他宇宙（平行宇宙），导致能量不守恒（暂时），这或许可以解决现在的困难。 然而，如果这样的话，那么就表示有一种正能量 从其他宇宙逃逸到我们宇宙来，那么这能量就必然产生引力与其抵消。 这或许说明，我们宇宙终究被抵消？这就是大抵消理论。关于宇宙终结现代科学有两种方式：大挤压和大坍缩。这两种方式可以看做正能和负能在宇宙大范围内超过另一方而到达极限。然而大抵消理论呢？恰恰位于两者中间，宇宙可能会因为正负能量的守恒而被抵消。这么说来，宇宙就有了三种终结方式。 现在我们的宇宙能量是不守恒的，这是一个令人奇怪的事实。这可能暗藏玄机。或许我们的宇宙根本就不是大爆炸产生的，也许 150 亿年前那次爆炸就只是一次平行宇宙膜之间的碰撞。你或许说有什么证据？因为我们发现了许多在宇宙创生时期的大星体，这些星体的年龄很大。并且就现在美国航天局传回来的宇宙微波背景辐射图像，上面出现了一个奇怪的黑洞，有科学家预计这是在大爆炸之前产生的。总而言之，现在科学精确测量的反而失去了说服力，这个宇宙可真够让人蛋疼的。 对于不是物理学专业的读者，你们看了上面的文章后，是不是感到“蛋疼”呢？其实，不仅是你们，我这个物理学专业的老学者，也感到“蛋疼”。天哪，那么多奇怪的新名词：奇点、暗物质、暗能量、时空弯曲、宇宙动力、平行宇宙膜、正负能量、大挤压和大坍缩等等。 我在这里仅仅说明一点：我们观察到的宇宙是很有趣的、生生不息的各种天体和各种物质运动。仅仅在地球上，物质形态和生物是多种多样的，我们人类是地球上的高级动物而已。上述的宇宙论，是少数物理学家设想的理论宇宙模型，他们为了“修补”千疮百孔的理论体系，人为地创造了许多奇怪的新名词。所以，宇宙没有使人们蛋疼； 使人们蛋疼是人为的宇宙学 。 赖仲达先生的文章写得很好，可是标题应该取为： 蛋疼的宇宙学。

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建议科学界重视传统哲学中的宇宙学原理

hongque 2013-5-9 09:34

西方有西方的黑洞理论，中国也有——曾经没有，但现在有了。中国的黑洞有个个性的名字叫“太极”。取这个新名字有三个原因：首先，爱因斯坦不承认黑洞；其次，西方的黑洞理论虽然已经形成了一个体系但是个怪胎；再次，为了显示出中国黑洞与中国哲学文化的联系。 中国的黑洞研究将走一条与西方截然不同的道路，整体上是从纯哲学到科学的，先由哲学提出理论观点，然后寻找科学证据证明它。而且，西方的黑洞研究是从外到内的，而中国的黑洞研究将是从内到外。 中国的黑洞理论，如相对论建立在光速不变和波粒二相性的基础上一样有着一个固定的前提体系。这个体系，就是道学的世界学原理、宇宙学原理、天体学原理和微观粒子学原理。下面，我们就从四个原理入手，搭起太极的性质框架，然后步步深入，结合西方现有的成熟的黑洞理论和物理学定律以及天文观测证据建立起完善的黑洞理论。 一、原理 中国的黑洞理论总的来说建立在道学逻辑的基础上，由四个原理组成，一个是世界学原理，一个是宇宙学原理，一个是天体学原理，一个是微观粒子学原理。 1. 世界学原理 笔者认为，世界是世界上所有时间和空间的集合，是一个由黑洞为基础单元的多元多次的嵌套结构。下面是一个示意图： 2. 宇宙学原理 笔者认为，宇宙即是黑洞，是构成世界的一个相对独立的时空单位。下面是一个宇宙（黑洞）结构的示意图： 此图中的三维引力圈套，为一个封闭的圆球面，由总星系构成，可以用基普的黑洞“环猜想”进行划分，即这个圈套，必须要套住任何一个星系，如果有任何星系位于这个圈套之外，就不能称之为三维引力圈套。这个圈套之所以是三维的而不是四维的，是因为它并没有能套住时间，时间在这个圈套处并没有无限膨胀。 图中的二维波能量空间，指的是在总星系合引力作用下有着极大时空曲率的空间，在这个空间里不存在微观（原子、分子以及原子或分子的堆积体恒星、行星等）或宏观点维（黑洞）形式的能量，而只存在一维（光子）或二维（各种波）能量，因为所有的点维都位于三维引力圈套之内。这个空间估计不会太大。 总星系的引力合起来都没有能够使自身周围的时空发生连光子都无法逃脱的四维引力圈套，是因为在二维能量空间里聚集了不可忽视的质量（能量），我们都知道恒星是燃烧的，燃烧所形成的光和热都是一维或二维状态的能量，这些能量除小部分被天体拦阻外，最终都将穿越三维引力圈套进入二维空间，这些能量和三维圈套里的能量所具有的合引力，大到足够形成连光子都无法逃脱的引力屏障——四维引力圈套，使整个宇宙的闵可夫斯基绝对时空在爱因斯坦的广义相对论下卷曲成一个在时间上绝对独立、在空间上相对独立的“绝对时空”。 3. 天体学原理 笔者认为，任何规则天体（即圆球型天体）的核心都是一颗黑洞。这个原理，是为了解决天体之谜而顺便提出的。天体之谜有两个，一个是任何天体的第一阶段（确切地说是第二阶段，第一阶段应该是星云）状态——恒星的形成，另一个是像行星这样的冷死星所具有的无对证结构。 所谓任何天体的第一阶段状态，是指经科学家在“大爆炸理论”引导下提出的任何非恒星天体都是恒星燃烧完然后冷却或坍缩的结果。既然恒星是第一状态，那么就很有必要弄清楚恒星的起源。 我们知道，构成恒星的基本元素是大量的氢，而氢元素如果要在“广阔无边”的宇宙中在引力作用下实现紧密团结，最好的解释是里面有一颗黑洞。不然的话，氢元素会在无引力状态下向无边的宇宙空间迅速扩散膨胀，永远也无法团结成一颗恒星。如果算上氢元素在摩擦生热甚至发生聚变效应下对周围空间产生的爆炸（发散）效果，这种凭借自身引力实现团结的猜想就更加站不住脚。当然，这还是在不考虑氢元素来源的前提下，如果把这个来源也算上，那么就更加需要一颗黑洞。西方宇宙学理论认为氢元素来源于初始奇点的爆炸，而道学的黑洞理论将使这个说法更加完善和合理。 然后，是冷死星的无对证结构。所谓的“对证”，是指当一个固态球体的一端下陷时另一端会突出的痕迹。下面是对证示意图： 　　以行星为冷死星代表，地表的大面积无对证塌陷在行星上是普遍的，比如说月球上就有“海洋”，其他的几大行星也有“海洋”。这样的东西，很有可能是地心黑洞的吞噬产生的大规模的地表下沉。传统的天体结构无法解释天体物质“死无对证”的现象。比如地球，７０％的表面发生了塌陷，却不知道那些土都到哪里去了。 4. 微观粒子学原理 道学微观粒子学的原理是 ：微观粒子由一维能量按照圆规律循环积聚而成。 这个原理的提出，是为了解释氢物质的起源，解决一维能量和三维能量的衔接。在后面将有专门的章节进行讲述。 从这四个原理中，我们可以得到几个重要的拓展结论： 1. 我们所生存着的这个世界的时空是多元多次的； 2. 我们生活在某一个级别层次上的一个黑洞里面，过去是，现在是，未来也是（西方的宇宙大爆炸理论就此流产）； 3. 太阳、地球、月亮、白矮星和中子星的内部都是一颗太极，是一个独立的宇宙，换句话说，便是“内藏乾坤”。 贸然提出这四个原理，让人难以接受，但请读者朋友保持一点耐心和对中国哲学的信心。下面，我们来看看黑洞的真面目。

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宇宙学和全球图书、学科分类体系统一

renxiuhong 2013-5-8 14:41

宇宙学和全球图书、学科分类体系统一 　　　　　　　宇宙大学校长　任秀红 宇宙指包括一切事物在内的整体存在。对宇宙的认识就是宇宙学，对宇宙中各部分事物的认识就是各门具体学科。 宇宙由各部分具体存在的事物组成，各部分具体事物共同组成宇宙整体，最重要的是，各部分具体事物之间既相互独立又相互关联，是一种井然有序的排列组合，即存在着严密的逻辑联系。宇宙学包括对各部分具体存在事物认识的各门学科，各门学科共同组成宇宙学整体，即各门学科都是宇宙学的一部分，各门学科之间也都存在着严密有序的逻辑关系，而不是随意的排列组合关系。如天文学应属于宇宙学的一部分，而不是相反。中国现在的学科分类国家标准将天文学作为一级学科，将宇宙学作为天文学一级学科项目下的二级学科，从逻辑上看是错误的。 以此类推，现在中国的学科分类国家标准和图书分类标准也都很混乱，不符合宇宙存在的逻辑。国外的学科分类标准和图书分类不了解，是否也有不合理之处，也应改善？ 信息时代，地球人各国之间的图书和学科交流也越来越多，如果按照宇宙规律形成一个全球统一的图书和学科分类体系，地球人在国内外的学习是否都会更合理？地球人对宇宙学及其各门具体学科的学习认识也会更清晰，认识世界和改造世界的实践也会因此而更合理，实现天人健康、人人安乐的目标？ 假如有一道填空题或列举题，测试人的身体结构由哪几部分组成。如果是一个头脑清楚的人，会从大的方面讲，有头、身躯和四肢等部分构成。按照这样的视觉习惯和逻辑联系记忆，会很容易记忆和认识人的身体结构。但是如果一个小孩子或者一个头脑不清楚的人，认识不到各部分的逻辑联系，只是机械地记忆，答案可能是头、四肢和身躯等，也就是随意排列组合，打乱各部分的逻辑联系，结果可能出现遗漏，也可能出现其它错误。图书和学科分类的道理也一样。宇宙是最大的存在，包括了其它一切存在，所以宇宙学应该是容量最大的学科，包括天文学、地球学、人学等。人学又包括社会学、政治学、经济学、文化学、教育学、语言学等等。大概的逻辑如此，更细的划分需要进一步思考。一家之言，请多批评指教。

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《宇宙学》 温伯格著 向守平译

热度 1 ustcpress 2013-5-7 11:47

出版日期：2013年3月 出版社：中国科学技术大学出版社 正文页码：468页（16开） 字数：630千 定价：90.00元 编辑邮箱： jhduster@ustc.edu.cn （欢迎来索要目录、样章的PDF） 出版社官方淘宝店： http://shop109383220.taobao.com 原著信息 书名：Cosmology 原作者：Steven Weinberg 原出版社：牛津大学出版社，2008年 【 内容简介 】 本书介绍了当代宇宙学研究的模型和用到的公式，内容详尽，论述严谨。全书分为两部分，每一部分均可作为一个学期研究生课程的教材。第一部分讲述宇宙学的各向同性和均匀性，第二部分则介绍了对各向同性和均匀性的偏离。本书详细推导了各宇宙学现象的详细解析解，而不是简单罗列数值计算的结果。本书包括了宇宙学的最新进展，对复合、微波背景辐射的极化、轻子合成、引力透镜、结构形成、多场暴胀等专题做了详尽的讲解。本书还引证了大量当前的研究工作，附录部分简要介绍了广义相对论，详细推导了宇宙学演化中用于描述光子和中微子的相对论性波尔兹曼方程，书末附有习题集。 本书可作为理论物理、天体物理高年级本科生、研究生教材，也可供从事宇宙学、天体物理和理论物理研究的科研工作者阅读。 【译者简介】 向守平， 1945 年生，北京大学本科，中国科学技术大学研究生。中国科学技术大学天文学系教授，国家级教学名师。曾出版译著《引力与时空》以及《天体物理概论》《宇宙大尺度结构的形成》等著作，深受学生和读者欢迎。 【作者简介】 Steven Weinberg, 得克萨斯大学 Josey Regental 科学教授 ,1979 年诺贝尔物理学奖得主。笔耕不辍，所著《引力和宇宙学》（ Gravitation and cosmology ）和三卷本的《量子场论》（ The Quantum Theory o Field ）为经典著作。他为一般读者写的书有《最初三分钟》（ The First Three Minutes ，已译成 23 种文字）、《基本粒子与物理学定律》（ Elementary Particles and the Laws of Physics, 与费曼合著）、《终极理论之梦》（ Dreams of a Final Theory ），以及文集《仰望苍穹：科学和它的文化对手》（ Factring UP: Science and its Culmral Adversaries ）等。最近又出版了新作《量子力学讲义》（ Lectures on quantum mechanics ）。

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物理学 & 量子学 之经典书籍

businessman 2013-3-22 10:28

1.1 物理学著作（待买） ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1.2 物理学著作（已买） -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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大爆炸宇宙学 vs 大跃进

热度 5 bugu234 2013-3-20 11:47

大学一位老同学给我转发来了二个珍贵的近代历史资料（ pps ） , 我看了很有感触。是啊，我们不能忘记过去，我们要珍惜现在。 现在看来， 1958 年大跃进时期，很多事是那么地愚蠢和荒唐。例如，某某县报道晚稻产量达到亩产 3 万多斤。某某大人物表扬说：“过去几千年都是亩产一二百多斤，如今一下子就是几千上万！”；还说：“你们全县才三十多万人口，吃得完那么多粮食吗？你们粮食多了怎么办啊？”。 “大跃进”的后果是悲惨的：成为了大饥荒。 这使我联想到现代物理学前沿的大爆炸宇宙学，理论上讲，它要比大跃进更荒唐。某些物理学的“大牛”，大笔一挥，可以在物质密度、温度等物理量上加上 1-30 个 0 。他们的“理论”通过媒体大肆宣传，产生了强有力的 蝴蝶效应 ，不仅是普罗大众，连达官贵人也容易相信。 幸好，大爆炸理论不会象大跃进那样害死许多人，可是也浪费了很多社会资源，同时给青少年造成了不良的误导。

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[转载]物理学理论为什么如此混乱？

热度 4 qdp 2013-2-5 17:16

新科学家杂志的新文章： 万物理论不能提供所有的答案 作者力图回答一个耸人听闻的问题：我们最好的粒子物理与宇宙学理论为什么如此的混乱？ http://www.newscientist.com/article/mg21729000.300-a-theory-of-everything-wont-provide-all-the-answers.html

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尽信法不如无法

热度 1 renxiuhong 2012-11-15 08:28

尽信法不如无法 宇宙大学校长 任秀红 尽信书不如无书。尽信经不如无经。 振聋发聩！中国人真是太伟大了！ 看看地球上一些地方由于“尽信书”而导致的“生战循环”，越发认识到中国人的伟大！ 对于那些地方的地球人而言，“尽信书不如无书”，应该是对症治病的良药，改成“尽信经不如无经”即可？当然，有对宇宙地球、地球人及其关系认识的好经最好？ 书、经，都是记录了地球人对宇宙、地球、地球人及其关系认识，是古今中外的地球人根据自己或他人对宇宙、地球、人及其关系的认识写成、刻成的，因此，宇宙、地球、地球人及其相互关系是所有书、经的认识对象，也是书、经内容的根本来源。 法律制度是地球人根据地球人、地球、宇宙的规律制定的，有根据正确的认识制定的善法，有过时或者根据认识错误认识制定的恶法，所以，尽信法不如无法？只是一种极端的说法，真正合理正确的做法是与时俱进、实事求是、一切从实际出发制定和修改完善法律制度。 所以，宇宙是最大的书，是最根本的经。自己看宇宙，头脑更明白。 尽信书，不如无书；尽信经，不如无经。 尽信法，不如无法？

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宇宙学与人生价值

热度 4 yonglie 2012-11-9 08:40

宇宙学距离日常生活最远，却常常引起“人生的感悟”。在一篇关于宇宙学的博文后面，就看见几个伙计跑偏了，跑去谈人的价值： 我们的价值基于人类的时间尺度（十年、百年或几千年），这是理所当然的。有人说我们应该重估我们的价值，因为宇宙在百亿年后会变得冰冷而孤寂，那在我看来就是另一个形式的末世论。（ Our values are based on a human time scale (decades, centuries, or even a few millennia), and that’s as it must be. The notion that we should recalibrate our values because the Universe will be cold and lonely in 10^(whatever9) years seems to me a form of millennialism . ） Millennialism 出自《新约 · 启示录》，我不知道西方人平常说它是强调新世界的来临还是旧世界的“末日审判”。所谓重估价值，是将我们今天的价值建立在未来的基础上——即我们对未来的影响上。 更极端的例子是图兰大学的 Frank Jennings Tipler 的所谓“终点宇宙学”（ Omega Point cosmology ）理论，甚至宣扬“复活”。根据他的观点，为了物理学知识的相互协调，必须要求智慧生命主宰宇宙间的一切物质并最终强迫宇宙发生坍缩。（ for the known laws of physics to be mutually consistent it is required that intelligent life take over all matter in the universe and eventually force the collapse of the universe. ）

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葡萄中的宇宙学

hotjava 2012-7-20 23:37

下午给儿子喂葡萄，一串上面大约20来个绛红色的葡萄，拨去绛红色的皮，露出碧绿色的果肉，塞进儿子嘴里，吭哧两下吐出一颗籽来，看着儿子欢快的吃着，想起前几天看的一本休闲读物《多重宇宙》，忽然觉得，兴许我们的宇宙就是这个样子，一个葡萄就是一个宇宙，我们居住在其中一个宇宙上面，宇宙是一个有边界但无限的时空连续体，宇宙和宇宙之间存在着我们无法逾越的鸿沟，我们无法用任何手段去探寻另外的宇宙，连光线也无法在不同的宇宙之间穿越，因此，我们所做的关于想要窥探宇宙结构的各种努力，注定是徒劳无功，现有的关于宇宙起源、发展的种种科学探索，更多的是根据一些有限的观测结果，加入了许多专业人士的主观猜想和经验判断所得出的结论，这里，无法获得直接的验证，无法做出肯定的回答，同时，也无法证伪。在对宇宙奥秘的探索越来越依赖于测量仪器和精确数据的今天，兴许由于现时我们的科学手段和智识经验远远落后于宇宙的发展历程，使得哪怕是划分出我们当前最为流行的各种宇宙模型，究竟是属于玄学（形而上学）、实证主义、唯实论三种路线的哪一条，都显得十分不易。第一条，理论可以完全脱离客观实际，只要符合逻辑演绎法则即可，以苏格拉底、亚里士多德等人的古希腊学派为肇始和代表；第二条，以大名鼎鼎的奥地利物理学家、哲学家、生物学家、心理学家马赫（由于发现了激波，确定了物速和声速比值而闻名）为代表，此派否认一切未经感知确认的客观事实和规律；第三条，以同样大名鼎鼎的奥地利物理学家波尔兹曼（统计物理学的奠基人）为代表，这一派认为正确的理论不仅应该很好地解释观测的实验现象，而且还应该做出正确的预言，我们可以通过间接的证据来验证理论的正确性，而不是片面地将客观规律的确定寄托在我们主观感知的经验认知上面。多重宇宙模型，究竟符合哪一派？似乎目前还未有答案，个人感觉更像是第一条和第三条路线的复合体。 关于多重宇宙模型，不打算在这里赘述，有兴趣的可以自己找些相关资料看看，这里只是提出一个小小的命题来抛砖引玉。假设多重宇宙模型关于存在无穷多个宇宙是正确的，又假设宇宙中的基本粒子个数是有限的，那么，可以推出的结论是，的确存在着和你、我以及看这篇短文的其他人以及我们身边所有的认识和不认识的人和一切物体完全相同的复制版本，在我们的众多宇宙中的一个宇宙的某个星球上面，做着与我们类似的但非完全同步的事情，想象一下吧，你的跟你本人一模一样的完全克隆的版本，生活在宇宙中某个地方，在做着你无法想象的惊天动地的壮举（引领潮流、改造世界、造福人类、巧取豪夺、杀人越货、祸害人间。。。），该是多么不可思议和引人入胜，如果用一句话来形容的话，那就是“一切皆有可能”！问题是，假设一来自玄学，目前完全无法获得证实（似乎在未来相当长的时间内都无此可能），假设二，目前也只是获得部分认可的推测（这个数字大约是10的115次方，10后面115个0），因此，这个命题，无疑是玄学和唯实论的混合体。。。。。。这里，无论内行外行，妇孺老幼，都可以尽情发挥，一试身手，欲知后事如何，我们拭目以待。

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十万八千里的一个筋斗

calecheung 2012-6-18 20:55

《西游记》里的孙猴子一个筋斗十万八千里，那么我们究竟又没有可能一个筋斗十万八千里呢？ 我觉得，从生物学和宇宙学上都有可能。 从生物学上，假如可以通过DNA信息复制人的躯体，假如可以构建神经元基的大脑三维图像，并记录当前大脑的生物电活动，将这些信息全部传输到十万八千里的另一地点，在那儿重新复制一个你，当然由于记录了你大脑的神经突触和生物电活动，这个重建的你会拥有你现在的所有记忆和思想。这样，我们就实现了十万八千里的一个筋斗。 从宇宙学上，空间实际上是多维的，三维空间中相距十万八千里的两个点A和B，有可能在某一多维空间中重合为一点C，这样，只要我们在A点打开这样一个虫洞，它将我们带到多维空间中的C点，那样，我们在C点轻轻转身，转到向着三维空间中点B的方向，再关闭这个虫洞，我们就应该来到了三维空间中的B点。这样，我们比孙猴子还厉害，这可是一个转身十万八千里啊！

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[转载]中国物理学会2012 年秋季学术会议

quantumworld 2012-6-1 23:54

中国物理学会2012 年秋季学术会议 （第一轮通知） http://cps2012.sysu.edu.cn/ 由中山大学承办的中国物理学会2012年秋季学术会议，定于2012 年9 月20 日（报到）至23日在中山大学召开。中国物理学会秋季学术会议是由中国物理学会主办的年度学术会议，会议的主要目的是为各个领域的物理学家提供学术讨论和交流的平台。 1、会议专题 专 题 A： 粒子物理、场论与宇宙学 B： 核物理与加速器物理 C： 原子分子物理 D： 光物理 E： 等离子物理 F： 纳米与介观物理 G： 表面与低维物理 H： 半导体物理 I： 强关联与超导物理 J： 磁学 K： 软凝聚态物理与生物物理 L： 量子信息 M： 计算物理 N： 统计物理与复杂体系 O： 电介质物理 P： 物理教学 2、投稿 凡未在国内外学术刊物或会议上发表过的论文均可投稿。会议投稿只接受论文摘要。投稿论文格式具体要求如下：论文摘要用Word 文档编排，不超过一个版面（A4 页面；页边距：上 2.5cm、下2cm、左2.5cm、右2cm），内容包括题目（黑体三号字）、作者（楷体四号字）、单位地址和邮编（楷体小四号字，其中英文和数字为Times New Roman小四号字）、电子邮件地址（Times New Roman五号字）、关键词和摘要正文（宋体五号字，其中英文和数字Times New Roman五号字）及图表等、参考文献（中文小五号宋体，其中英文和数字小五号Times New Roman）。摘要不得少于400 字。并请在右上角注明专题代号。另外，在会议网站上有稿件模板，建议作者参照使用。 请于2012 年8 月15 日 前在中国物理学会秋季会议系统中提交（网址： http://cps2012.sysu.edu.cn ，需先注册方可登陆系统进行论文摘要提交）。 3、注册 通过网上注册，并于2012 年 8 月 15 日前以电汇方式将会议注册费全额汇至中山大学账户者：在职人员600 元/人，研究生（或已退休人员）300 元/人（报到时，需提供学生证或离、退休证等有效证明）。 8 月15 日 后交费或会议报到现场缴费者：在职人员900 元/人，研究生（或已退休人员）600元/人（报到时，需提供学生证或离、退休证等有效证明） 务请注明汇款人真实姓名，并标明“物理年会注册费”及注册人单位。 户名：中山大学 开户银行：工行广州中山大学支行 银行账号：3602864809100002723 邮编：510275 4、联系信息 联 系 人：陈娟 朱蕾 联系地址：广州市新港西路135号 中山大学物理科学与工程技术学院 邮 编：510275 电 话：020- 84113293 020-84113428 020-84112813 传 真：020-84113206 电子信箱： cps2012@mail.sysu.edu.cn 为了便于及时了解会议的信息，本会议建立了会议网页，随时发布与会议有关的最新信息，欢迎访问浏览，并请在网上注册，以方便您参会。本通知可以复印或从网上下载，用于张贴和宣传。 中国物理学会2012 年秋季学术会议筹备组 中国物理学会 中山大学物理科学与工程技术学院 （代章） 2012 年4 月 15 日

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为什么宇宙学模拟可以用牛顿力学?

热度 2 qianlivan 2011-11-25 14:46

研究宇宙学应该用广义相对论，这是现今大家普遍接受的事实。不过正如黑洞吸积盘研究一样，有时候为了简化处理过程，也采用作了一定修改的牛顿力学来进行近似，例如，黑洞吸积盘研究中常用伪牛顿势描述史瓦西黑洞的引力效应。宇宙学中结构形成的模拟一般是用牛顿力学的（以前是这样的，最近可能加入了后牛顿近似），因为相对论的数值模拟是及其耗费计算资源的。那么，为什么看起来需要使用广义相对论进行处理的问题可以使用牛顿力学呢？我一直有这个问题，但是脸皮薄，从来没问过人。 前几天看到一篇文章（Green Wald, arXiv:1111.2997），算是大致了解了这个问题的答案。答案粗略来说和拍脑袋想的"显见"的答案类似，就是说我们的宇宙的时空在空间部分是平直的，所以可以使用牛顿力学。但是真的是这样的么？在进行实际的计算之前，大概没什么人对此有十足的把握。这篇文章就是进行了一个这样的讨论。 首先，文章回顾了一个重要的结果，牛顿力学中均匀膨胀的无压强流体（所谓"尘埃"）的方程和广义相对论中充满尘埃的FLRW宇宙中的动力学方程完全相同。这个事实比较令人惊奇，但也是可以理解的，这是著名的伯克霍夫定理的结果（具体过程见下面的文章截图）。所以使用牛顿力学进行宇宙大尺度结构的模拟看起来似乎是件很自然的事。 其次，在有扰动的情况下，也就是实际的模拟中，并没有"伯克霍夫定理"来保证牛顿力学的方程和广义相对论相同。不过文章指出二者之间有一定的对应关系（所谓的"dictionary"，见下面的文章截图），而且预计在实际的情况下，二者之间相差的那些项是可以忽略的，所以至此说明了为什么宇宙学模拟可以使用牛顿力学。 不过，如果真想放心的话，应该想办法进行一次广义相对论框架下的宇宙学模拟，然后一切就清楚了，这或许在不久的将来就可以实现了。

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彭罗斯新著《时间的轮回：一种非同寻常的新宇宙观》

热度 1 warlong 2011-11-8 12:35

《时间的轮回：一种非同寻常的新宇宙观》 著：罗杰 * 彭罗斯（ Roger Penrose ） 《皇帝新脑》、《通向实在之路》的作者 PK 《时间之箭》的物理哲学著作 评论 “关于宇宙起源的真诚的新思想…看来在理论上整合一起…必定严谨” --- 斯科特曼 “风格特异，内容深奥，正如他以前的著作…但许多快乐由此而来” --- 星期日泰晤士报，克里斯托弗 * 坡特尔 “发人深省，受益匪浅” --- 夜空杂志 “严重推荐《时间的轮回》，它可作为一位宇宙学家现在如何思考难以置信的…的典范” --- 文学评论 原文的一张插图请见： http://blog.sina.com.cn/s/blog_495c10c50100v5g3.html 浪漫的多重宇宙：新世代从黑洞奇点中涌出 简介 自从他第一本书《通向实在之路》销售之后，我们这位最卓越的科学家之一，提出了一种关于宇宙起源和终结的全新理论。 《时间的轮回：一种非同寻常的新宇宙观》是一本科学书籍，由数学物理学家罗杰 * 彭罗斯（ Roger Penrose ）所著，由伯德利 * 赫德（ Bodley Head ）出版社于 2010 年出版。本书思想深奥，文笔清晰，有 94 张插图，形象而美观。本书概括了彭罗斯的共形轮回宇宙学（ Conformal Cyclic Cosmology ， CCC ）模型，它是广义相对论的延伸，但反对多维弦论所广泛赞同的观念以及大爆炸之后的宇宙学膨胀理论。 大多数评论家发现完全理解本书是一种挑战，几位评论家如科库斯（ Kirkus ）和苏格兰的多哥 * 约翰斯顿（ Doug Johnstone ），欣赏彭罗斯发表的独特思想。支持者曼吉特 * 库马（ Manjit Kumar ）评论赞赏 CCC 概念的俄罗斯“套娃”几何观念，构架了一种 M. C. 埃舍尔“赞成”的思想。纽约期刊的格雷厄姆 * 斯托尔斯（ Graham Storrs ）承认这是不能不让人沉迷其中的著作。 原书简介 罗杰 * 彭罗斯的突破性地畅销了《通向实在之路》（ The Road to Reality ， 2005 ），为综合理解当前认为统治宇宙的定律提供了一种通俗易懂的向导。在《时间的轮回》一书中，他远远地超出了这个目的，而建立了一种关于宇宙的全新观念，而且为常问的问题“大爆炸之前发生了什么？”提供了一种相当以外的回答。 在这个新奇的见解之后隐藏着两个关键思想，对热力学第二定律的细致分析 --- 源于我们世界的随机性持续增加 --- ，并彻底检验时空的光锥几何。彭罗斯能将这两个中心问题进行了综合，表明我们加速膨胀宇宙的未来终极命运实际上可重新解释为新宇宙的“大爆炸”。 一方面，本书还有许多其它基本组成部分，并详细讨论了它们的地位，但没有任何复杂的数学公式（这些全部放到附录中）。本书也介绍了各种标准的和非标准的宇宙学模型，因为宇宙微波背景起到了一种普遍而基本的作用，对于讨论银河系中心的巨型黑洞及其因霍金蒸发这种神秘过程而最终消失，宇宙微波背景辐射也是重要的。 概要 彭罗斯检查了热力学第二定律的含义，而必然导致宇宙向极大熵态演进。根据信息状态相空间来阐释熵（采用一维空间的每个自由度），粒子因为随机运动，随时间从较小的相空间粒度，最终移动经过甚至更大的相空间粒度。他不同意斯蒂芬 * 霍金的回溯（ back-track ）思想，当物质进入黑洞时，信息是否被破坏。这种信息丢失非平凡（ non-trivially ）地降低了宇宙总熵，无论黑洞因霍金辐射到哪里，导致信息丢失于相空间自由度中。 彭罗斯进而声称，极长时间（超过 10 100 年）距离不再是有意义的，因为全部质量衰变成极限红移光能，在那里对时间没有任何影响，而宇宙继续无事件地膨胀。这种大爆炸的无限膨胀时期表现为一个世代（ aeon ）。先前世代被光滑“无毛”地无限遗忘，演变为下一轮回世代的低熵大爆炸状态。共形几何学保持角度不变，而前一世代的距离发生变化，并允许新世代的宇宙看起来最初相当小，因为它开始于一种新的相空间。 彭罗斯引用 WMAP 宇宙微波背景观测中发现的同心环作为他模型的初步证据，并预测因为前一世代的黑洞碰撞而产生的引力波纹可留下这种结构。 格雷厄姆 * 斯托尔斯的评论 彭罗斯教授是世界主要的数学家之一，也是一位对理论物理学作出了显著贡献的人。他与斯蒂芬 * 霍金对黑洞的研究工作，几乎与他在镶嵌领域的纯数学贡献一样著名，然而他对科学的贡献完全不止这些。所以，当他写这本副标题为“一种非同寻常的宇宙新视野”的书时，对于世界上任何感兴趣的人来说，关于他如何写作、如何理解，在此谈谈。 然而，他确实提出了一种相当异端的假说。他认为宇宙是反复轮回的，从一次大爆炸到另一次大爆炸；从单调枯燥的极低熵的特殊状态，爆发出存在，其膨胀遵循热力学第二定律（即平均熵递增 --- 大部分变成黑洞产物），而这种加速膨胀直至无限，经历一个至少 10 100 年的周期，而黑洞蒸发散逸，甚至电子和正电子的静止质量逐渐消失为零。然后，通过一种简便的几何技巧，古宇宙终结于单调的低熵“类空面”（ spacelike surface ），变成新宇宙大爆炸单调的低熵“类空面”。 为了理解从大爆炸到大爆炸，彭罗斯教授领我们进入如下旅程：从令人奇怪的熵增必然性以及第二定律开始，经过大爆炸的特殊状态，而结束于他所谓的“共形轮回宇宙学”（共形是因为他猜想在未来某段时间，所有粒子实际上是无质量的，因此粒子的“世界线”限制于闵可夫斯基四维空间内的“零锥”外表面）。但如果你对此迷惑不解，那么《时间的轮回》可能不适合于你的口味。 为外行写的科普书籍，通常向我们介绍已建立的科学，或总结科学的新领域，它们尽可能避免复杂的数学，循循善诱地介绍较艰深的思想，重复常内容，方式略不同，帮助外行沿着论述寻找自己的理解。 而《时间的轮回》不是那种书籍。它描述了作者自己在宇宙学中令人争论的开创性探索。本书力避重复，将较难阅读和把握的深奥复杂的内容，放入首次介绍或讨论的材料作为参考。即使读者数学功底薄弱（无论如何，那些集中于附录中），大多数外行也足以理解它，但所提到的物理观念不适合于谨守陈规者。 本书值得阅读思考。彭罗斯博士是一位思想清澈、文笔清晰的作家，甚至他的学术论文是一种清晰得令人惊叹。如果这些思想看似艰深，大概是因为他甚至是世界上最好的科学作家之一，表达得不能再简单了。《时间的轮回》中多处提及彭罗斯教授以前篇幅达 1000 页的研究成果《通向实在之路》，而基本上可公正地说明这本前作是简易的，所以当将《时间的轮回》作为它的姊妹篇来阅读。当然，读者的数学物理知识也是有益的。 为何本书是值得思考的了？好，对熵、热力学第二定律的本质，及其与大爆炸乃至黑洞的关系，本书有大量深刻的见解。即使彭罗斯博士作了一些假设，甚至对外行看起来也觉得怀疑（如，电子和正电子的质量将经历足够的时间而消失，黑洞中的信息丢失与自由度的丢失有关，因为奇点毁灭了粒子），但他预测其中至少有一个假说（宇宙微波背景 CMB 中的同心各向异性是由于前爆炸黑洞相互作用产生的引力波）已被检验，并在观测数据中发现它。 许多物理学家认为 CMB 中的这些圆环只是统计性痕迹，或者它们是类型很不同的多重宇宙相互碰撞的产物。然而，有事实支持彭罗斯博士这个“非同寻常的观点”。最后，只有观测数据才是科学中真正重要的。 最好先深呼一口气，浏览了一下这本吸引人的科普书籍，然后猛然钻入其中。 这篇评论的作者格雷厄姆*斯托尔斯， 以前是一位研究科学家 和软件设计师，他现在写作科幻小说。他是《时间之露，一个临近未来的科幻故事 》（ Time Splash ， a near-future sci-fi thriller ）（里瑞克出版社）的作者。 目录 《时间的轮回：一种非同寻常的新宇宙观》 ... 4 中文目录 ... 7 英文目录 ... 8 前言 ... 9 鸣谢 ... 9 序言 ... 10 第一篇 第二定律的神秘性 ... 14 1.1 随机性的残酷进行 ... 14 1.2 熵，作为状态的计数 ... 15 1.3 相空间与波尔兹曼的熵定义 ... 20 1.4 熵概念的稳健性 ... 26 1.5 不可阻挡的 熵增 1.6 为何过去不同？ ... 35 第二篇 大爆炸的奇异性 ... 38 2.1 我们的膨胀宇宙 ... 38 2.2 无处不在的微波背景 ... 44 2.3 时空，零锥，度规，共形几何 ... 50 2.4 黑洞与时空奇点 ... 61 2.5 共形图解与共形边界 ... 67 2.6 理解大爆炸如何特殊 ... 81 第三篇 共形轮回宇宙学 ... 90 3.1 连接无限 ... 90 3.2 CCC 的结构 ... 90 3.3 早期的前爆炸提议 ... 90 3.4 公平的第二定律 ... 90 3.5 CCC 与量子引力 ... 90 3.6 观测的意义 ... 90 后记 ... 90 附录 ... 90 注记 ... 90 索引 90 前 言 我们宇宙最深奥的谜题之一就是“宇宙来自何处之谜”。 在 1950 年代初，当我作为一名数学系研究生进入剑桥大学，一个迷人的宇宙学理论占据了主流，以稳态模型著名。根据这种图景，宇宙没有开始，而总体上在全部时期或多或少保持相同。尽管宇宙膨胀，稳态宇宙模型能实现这个方案，因为物质的持续亏损起因于宇宙的膨胀，这被视为以一种极其弥散的氢气形式，为新物质的持续创生所补偿。我在剑桥大学的朋友和顾问，宇宙学家丹尼斯 * 赛亚马（ Dennis Sciama ），从他那里，我了解到如此多的新物理学的兴奋，在那时就有强烈拥护稳态宇宙学，而他给我留下了非同寻常的事物图景的优美和力量。 然而，这种理论还未经受时间的考验。在我首次进入剑桥大约 10 年前之后，也逐渐了解阿诺 * 彭兹亚斯（ Arno Penzias ）和罗伯特 * 威尔逊（ Robert Wilson ）发现的理论，它对于他们自身也感到惊讶，一种完全普遍的电磁辐射，从所有方向入射，现在指示为宇宙微波背景或 CMB 。这很快为罗伯特 * 迪克（ Robert Dicke ）辨别出来，作为宇宙大爆炸成因‘闪耀’的预示迹象，现在推测已发生在 140 亿年前 --- 乔治 * 雷蒙特（ Georges Lemaître ）阁下于 1927 年严格地做了首次研究，他的研究工作暗示了爱因斯坦 1915 年的广义相对论和宇宙膨胀的早期观测迹象。丹尼斯 * 赛亚马 以巨大的勇气和科学诚实（当 CMB 数据变得更加证实时）， 公开发表了他的早期观点，并从那时起，强烈支持宇宙大爆炸起源思想。 自从那以后，宇宙学从一门探索性科学成长为一门精密科学， CMB 的强度分析 --- 完全来自详细的数据，产生于许多卓越的实验 --- 构成了这种革命的主要部分。然而，存在许多谜题，大量探索继续为之奋斗。本书中，我不仅描述了经典相对论宇宙学主要模型，而且也描述了满足其各种发展及自那以后产生的迷惑问题的描述。最特别的是，热力学第二定律和大爆炸本质之后隐藏着一种奥妙。与此有关，我进而提出我自己的探索主体，它将我们已知宇宙的许多不同特征整合在一起。 我自己的非传统方法开始于 2005 年夏，虽然许多细节是最近作出的。这种解释认真地进入了某些几何领域，但我避免把方程或其它技术方法中严格的东西包含在本文主体中，将所有这些放于附录。只有专家才参考书的那些部分。我在此赞成的方案实际上是非传统的，仍然基于几何物理思想，它听起来很可靠。虽然有些完全不同，这种建议对古老的稳态模型产生强烈共鸣！ 我惊叹丹尼斯 * 赛亚马已经理解了它。 鸣谢 我非常感谢许多朋友与同事他们的重要帮助，也感谢他们与我分享宇宙学定理有关的思想，我正要进一步提到它。最重要的是，与保罗 * 托德（ Paul Tod ）的详细讨论，对有关外尔曲率猜想的共形 - 扩展（ conformal-extension ）版有重要影响，而其分析的许多特征被证明对于共形轮回宇宙学方程的具体建立是极为重要的，我将在此提到它们。在其它事情结束之后，赫尔姆特 * 弗瑞德里希（ Helmut Friedrich ）对共形无穷性（ conformal infinity ）的有力分析，特别是他对于具有正宇宙学常数情况的研究，为该定理的数学存在性提供了一种有力的支持。另外一位多年来作出了重要贡献的是沃尔夫冈 * 润德乐（ Wolfgang Rindler ），尤其是他对宇宙学视界（ cosmological horizon ）的关键理解，而且与我长期合作研究 2 旋量形式体系，也对膨胀宇宙学作了探讨。 显然的帮助来自弗洛伦斯 * 周 （春生， Sheung Tsun ） 和张宏模（ Hong-Mo Chan ），他们与我分享了粒子物理学中的质量本性思想，而詹姆斯 * 布约肯（ James Bjorken ）也提供了一种与此有关的重要认识。在曾对我产生重要影响许多其他人之中是戴维德 * 斯坡尔格（ David Spergel ）、阿米尔 * 哈吉安（ Amir Hajian ）、詹姆斯 * 皮波里斯（ James Peebles ）、迈克 * 伊斯特伍德（ Mike Eastwood ）、厄德 * 斯佩格尔（ Ed Speigel ）、阿贝 * 阿希提卡（ Abhay Ashtekar ）、内尔 * 图罗克（ Neil Turok ）、皮德罗 * 费雷拉（ Pedro Ferreira ）、法和 * 古扎德彦（ Vahe Gurzadyan ）、李 * 斯默林（ Lee Smolin ）、保罗 * 斯坦哈德（ Paul Steinhardt ）、安德鲁 * 霍奇思（ Andrew Hodges ）、莱昂尔 * 梅森（ Lionel Mason ）、皮德罗 * 费雷拉（ Pedro Ferreira ）和特德 * 纽曼（ Ted Newman ）。瑞查得 * 劳伦斯英雄式的支持是无法估量的，极重要的帮助来自托马斯 * 劳伦斯（ Thomas Lawrence ），尤其他对第一篇提供了许多丢失的信息。感谢保罗 * 纳什（ Paul Nash ）作了索引。 我妻子法尼萨（ Vanessa ）在经常困难的情况下，对我的强烈支持、爱和理解，我表示深深感激，感谢她在仓促的情况立即提供了某些所需要的图件，但尤其对于引导我克服现代电子技术的一些连续挫折，否则在插图上就会完全击败我。最后，我们的十岁的儿子马科斯，感谢他连续打气，也感谢他自己把玩中而有助于我认识这种眼花缭乱的技术。 我感谢 M.C. 埃舍尔公司的霍兰德（ Holland ），允许复印图 2.3 中的图像。感谢海德尔堡大学理论物理研究所提供图 2.6 。我还感谢 NSF 的 PHY00-90091 项目支持。 注：我曾翻译此书前几章，后来了解到有出版社联系了别人在翻译，故停止。

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伯克利诺贝尔奖－宇宙学研究方面连续获诺奖

热度 1 王军强 2011-10-5 01:10

祝贺！ 大家可能还对 2006 年获得诺贝尔奖的伯克利劳伦斯伯克利国家实验室（ LBNL ） George Fitzgerald Smoot III 记忆犹新，现在又有一位劳伦斯伯克利国家实验室（ LBNL ）的诺奖获得者产生，他就是 Saul Perlmutter 教授 。 Saul Perlmutter 教授现在成为伯克利近 11 年的第 15 位诺奖获得者、第 9 位物理奖获得者！牛！ 伯克利的庆祝奖励你能猜到吗？ Saul Perlmutter 教授将在伯克利拥有专属的、永久的、蓝色的、只有诺贝尔奖获得者才有资格停车的停车位！ 二十一世纪伯克利什么最贵？停车位！ 伯克利主页上的官方介绍。 Saul Perlmutter awarded 2011 Nobel Prize in Physics By Robert Sanders , Media Relations | October 4, 2011 BERKELEY — Saul Perlmutter, who led one of two teams that simultaneously discovered the accelerating expansion of the universe, has been awarded the 2011 Nobel Prize in Physics, to be shared with two members of the rival team. UC Berkeley and LBNL physicist Saul Perlmutter (Roy Kaltschmidt, LBNL) Perlmutter, 52, a professor of physics at the University of California, Berkeley, and a faculty senior scientist at Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), led the Supernova Cosmology Project that, in 1998, discovered that galaxies are receding from one another faster now than they were billions of years ago. He will share the prize with Adam G. Riess, 41, of The Johns Hopkins University and Brian Schmidt, 44, of Australian National University’s Mount Stromlo and Siding Spring Observatories, two members of the competing High-Z Supernova Search team. When the discovery was made, Riess was a postdoctoral fellow at UC Berkeley working with astronomer Alex Filippenko, who at different times was a member of both teams. Perlmutter is the fifth Nobel winner for UC Berkeley in the past 11 years, and the 22nd Nobelist overall. This is the ninth Nobel in Physics awarded to a UC Berkeley faculty member, the most recent winner being George Smoot in 2006. The most recent National Research Council nationwide rankings identify the Department of Physics as among the best in the nation. The accelerating expansion means that the universe could expand forever until, in the distant future, it is cold and dark. The teams’ discovery led to speculation that there is a “dark energy” that is pushing the universe apart. Though dark energy theoretically makes up 73 percent of the matter and energy of the universe, astronomers and physicists have so far failed to discover the nature of this strange, repulsive force. In recent years, Perlmutter has been working with NASA and the U.S. Department of Energy (DOE) to build and launch the first space-based observatory designed specifically to understand the nature of dark energy. A dark-energy mission was named the top telescope-building priority in an August 2010 report from a blue-ribbon committee of the National Academy of Sciences. Using supernovae as cosmic yardsticks Perlmutter was a postdoctoral fellow at LBNL when he decided to focus on Type Ia supernovae as yardsticks to measure the geometry of the universe. Astronomers knew that the universe was expanding, but the main question at the time was whether the universe was open, and thus destined to expand forever, or closed, meaning that the expansion would eventually stop and the universe would collapse back on itself. He and his LBNL team were puzzled by initial results in 1997 indicating that, not only was the universe’s expansion not slowing down, it was speeding up, contrary to all cosmological theories. “The chain of analysis was so long that at first we were reluctant to believe our result,” Perlmutter said. “But the more we analyzed it, the more it wouldn’t go away.” The High-Z team came to the same conclusion at the same time, based on an independent set of Type Ia supernovae. “There was no hint of this when we started the project,” Riess said in 1998 while still a Miller Postdoctoral Research Fellow at UC Berkeley. “We expected to see the universe slowing down, but instead, all the data fit a universe that is speeding up.” The discovery, reported by both teams in 1998, has since been bolstered by independent measurements. The earliest and most important of these confirmations were by the Millimeter Anisotropy eXperiment IMaging Array (MAXIMA), a balloon-borne experiment led by UC Berkeley physicist Paul Richards, and the Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics (BOOMERanG) experiment, led by the late Andrew Lange, a former UC Berkeley post-doctoral fellow, and Paolo De Bernardis. Team effort “This discovery was very much a team effort,” Perlmutter stressed, citing the efforts of the Supernova Cosmology Project’s individual members in theoretical studies of supernova dynamics, the detection of supernovae near and far, data analysis and interpretation, and other research components. Perlmutter graduated magna cum laude in physics from Harvard University in 1981 and began graduate work at the UC Berkeley, where he gravitated toward the study of astrophysics. He completed his Ph.D. with Richard Muller, UC Berkeley professor of physics, in 1986. While still a postdoctoral fellow, Perlmutter teamed up with fellow post-doc Carl Pennypacker to develop the technology to use Type Ia supernovae –which are bright enough to be seen across the universe – to measure cosmological distances. Other astronomers had observational data suggesting that Type Ias were all about the same intrinsic brightness, so that their apparent brightness from Earth could be used to calculate their distance. With observing time on several telescopes around the world, the Supernova Cosmology Project was able to test and improve its techniques. When the team eventually sat down with new data on Type Ia supernovae to calculate the basic parameters of the universe, however, the results were too bizarre to be believed. “The most striking part of the project was the huge skepticism,” recalled Pennypacker, now with UC Berkeley’s Space Sciences Laboratory and a guest in LBNL’s Physics Division. The skepticism was not only about proposed techniques, but about the underlying science. “Nobody believed we could do it,” he said,“and it was an enormous challenge to get things done.” Perlmutter, a member of the National Academy of Sciences and a fellow of the American Academy of Arts and Sciences, has received numerous honors, including the 2006 Shaw Prize, shared with Schmidt and Riess; the 2007 Gruber Cosmology Prize, which he shared with his entire Supernova Cosmology Project team and the High-Z Supernova Search team; the 2003 California Scientist of the Year award; and the 2002 E. O. Lawrence Award in physics from the Department of Energy. He lives in Berkeley with his wife and daughter. Further information: Nobel Foundation announcement Lawrence Berkeley National Laboratory press release 美国 劳伦斯伯克利国家实验室（ LBNL ） 中文介绍，来自中科院： http://www.lssf.cas.cn/kpzt/gwyjjg/201105/t20110506_3128474.html The Johns Hopkins University press release 以下来自网上其他摘抄。 所属：沪江英语 来源： nobelprize.org The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Physics for 2011 with one half to Saul Perlmutter, and the other half jointly to Brian P. Schmidt and Adam G. Riess, for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae. 瑞典皇家科学院决定将 2011 年诺贝尔物理学奖，一半授予萨尔 · 波尔马特，另一半授予布莱恩 · 施密特和亚当 · 里斯，以表彰他们通过观测遥远超新星发现宇宙的膨胀速度正在加快。 "Some say the world will end in fire, some say in ice..." 有人说世界将终于火海，有人说世界将终于冰川 …… What will be the final destiny of the Universe? Probably it will end in ice, if we are to believe this year's Nobel Laureates in Physics. They have studied several dozen exploding stars, called supernovae, and discovered that the Universe is expanding at an ever-accelerating rate. The discovery came as a complete surprise even to the Laureates themselves. 宇宙最终的命运究竟会何去何从？如果我们相信今年诺贝尔物理学奖得住的研究结果，那么宇宙恐怕会终于冰川。他们研究了几十颗爆炸星（也被称为超新星）发现，宇宙的膨胀速度正在不断加快。这个发现让获奖者自己都大为惊讶。 In 1998, cosmology was shaken at its foundations as two research teams presented their findings. Headed by Saul Perlmutter, one of the teams had set to work in 1988. Brian Schmidt headed another team, launched at the end of 1994, where Adam Riess was to play a crucial role. 1998 年，两只研究小队所展示的成果让宇宙学的根基发生了动摇。其中一支队伍由萨尔 · 波尔马特领衔，从 1988 年开始研究工作；另一支由布莱恩 · 施密特领衔，从 1994 年年底开始工作，亚当 · 里斯在其中扮演了重要角色。 The research teams raced to map the Universe by locating the most distant supernovae. More sophisticated telescopes on the ground and in space, as well as more powerful computers and new digital imaging sensors (CCD, Nobel Prize in Physics in 2009), opened the possibility in the 1990s to add more pieces to the cosmological puzzle. 研究队伍用定位距离地球最远的超新星的办法来绘制宇宙地图。到了 20 世纪 90 年代，更精密的陆地和太空望眼镜装置、更强大的计算机系统以及全新的数字成像传感器（ CCD, 2009 年获得了诺贝尔物理学奖），为人类拼制宇宙这副拼图提供了可能性。 The teams used a particular kind of supernova, called type Ia supernova. It is an explosion of an old compact star that is as heavy as the Sun but as small as the Earth. A single such supernova can emit as much light as a whole galaxy. All in all, the two research teams found over 50 distant supernovae whose light was weaker than expected - this was a sign that the expansion of the Universe was accelerating. The potential pitfalls had been numerous, and the scientists found reassurance in the fact that both groups had reached the same astonishing conclusion. 研究队伍用一种 Ia 型超新星做研究。 Ia 型超新星是由像太阳一样重却像地球一样小的致密星爆炸而成，这样一颗超新星所发射出的光和整个银河系一样多。总而言之，两支队伍发现了超过 50 颗遥远超新星，它们所发射出的光不如预计的那么明亮，这就意味着宇宙的膨胀速度正在加快。研究过程中存在很多潜在的缺陷，但是两支队伍得出了同样惊人的结论，这让科学家们对自己的研究结果比较放心。 For almost a century, the Universe has been known to be expanding as a consequence of the Big Bang about 14 billion years ago. However, the discovery that this expansion is accelerating is astounding. If the expansion will continue to speed up the Universe will end in ice. 近一个世纪以来，人类知道宇宙因为 140 亿年左右前的那次大爆炸而在膨胀。然后，宇宙膨胀速度正在加快的发现让世人震惊。如果膨胀速度持续加快，那么宇宙将会终结于冰川。 The acceleration is thought to be driven by dark energy, but what that dark energy is remains an enigma - perhaps the greatest in physics today. What is known is that dark energy constitutes about three quarters of the Universe. Therefore the findings of the 2011 Nobel Laureates in Physics have helped to unveil a Universe that to a large extent is unknown to science. And everything is possible again. 研究者们认为是暗能量推动宇宙膨胀速度加快，但是暗能量究竟是什么仍然是个未知数 —— 也许这是当今物理学界的最大难题。我们唯一知道的是宇宙的四分之三由暗能量所组成。所以说， 2011 年诺贝尔物理学奖的研究结果最大程度上揭示了一个科学界所不知道的宇宙。而今，一切又皆有可能。 宇宙论：从宏观到精密—— 2006 年诺贝尔物理学奖简介 2006 年 10 月 3 日，瑞典皇家科学院宣布，将本年度诺贝尔物理学奖授予美国宇航局哥达德空间飞行中心的约翰·马瑟和加州大学伯克利分校的乔治·斯穆特，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们利用 COBE （宇宙微波背景探索者）卫星进行的非常细致的观测，被誉为现代宇宙论发展成一门精密科学的起点。 　　首次发现宇宙微波背景辐射是在 1964 年。美国贝尔电话实验室的两位科学家阿罗·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊为此获得 1978 年诺贝尔物理学奖。他们起初曾将这种辐射误为是自己的接收机上不相关的噪声 ( 实际上 , 宇宙微波背景是每当我们的电视机正常传输中断时接受到的那种“雪花”噪声的一部分 ) 。但是 , 早在 1940 年代，伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼就做出了微波背景的理论预言，对后来关于宇宙起源的持续讨论作出了重要贡献。 　　当时主要有两种宇宙学理论在互相竞争 : 或者宇宙在最初的大爆炸中诞生然后继续膨胀 , 或者它总是处于在一种稳恒状态。大爆炸图景实际上预言了微波背景辐射的存在 , 因此，彭齐亚斯和威尔逊的发现自然让那种理论格外令人可信。 　　宇宙的起源 　　根据大爆炸图景 , 我们的宇宙是从一种极热的状态发展而来。关于宇宙的这种原初条件迄今尚无完善的理论 , 但看起来不久之后它就被密集得难以置信的辐射所充满。由这样一种发光“体”发出的辐射以特定方式分布于不同的波长，就像恒星一样，其发光的颜色（能谱 ) 只取决于温度：温度低时，颜色发红；温度高时，颜色发蓝。除温度之外，我们对这种辐射一无所知，但是可以确切地预言它的能谱看起来像什么样子。这种被称为黑体辐射的能谱也可以在实验室产生 , 德国科学家普朗克第一个描述了它们的特殊形状。我们自己的太阳实际上是“黑体” , 尽管它的光谱没有宇宙微波背景辐射那么完美。 　　根据大爆炸图景 , 背景辐射随宇宙膨胀逐渐变冷。然而能谱的原初黑体形状被保存下来。当辐射发出的时候 , 后来形成我们宇宙的混沌物质仍然是非常热的 , 温度大约在 3000 ℃左右。然而我们今天测量到的背景辐射已显著变冷 , 现在对应于一个温度仅为绝对零度之上 2.7 度的物体散发的辐射。这意味着辐射的峰值波长增加了 ( 黑体辐射的规律是温度越低 , 峰值波长越长 ) 。所以现在发现的背景辐射波长落到了毫米至厘米之间的微波区域。 　　离开地球 宇宙微波背景的第一批测量是在高山、火箭和气球上做的。地球大气吸收了许多辐射 , 因此测量需要在非常高的地方进行。但即使在这样的高处，可能实际上被测量的也只有属于背景辐射能谱的一小部分。能谱内一大部分波长的辐射被大气如此高效地吸收 , 以至测量必须在地球大气之外进行。因为首先，地面测量 ( 包括由彭齐亚斯和威尔逊所做的测量 ) 不能充分显示出辐射的黑体性质。这就使人们难于知道背景辐射是否真正是大爆炸图景预言的那种类型。此外 , 局限于地面的仪器不容易探查宇宙的所有方向，使它难以证明这种辐射的确是各向同性的真实背景。从卫星上进行测量能同时解决这两个问题——仪器可能置于大气之上，并且测量可容易地及于四面八方。 1974 年，美国宇航局邀请天文学家和宇宙学家为新的空基实验递交提案。这导致了 COBE 项目的启动。马瑟是这个庞大合作体（包含 1000 名科学家、工程师和其他人士）的真正动力。他也负责一台星载仪器（远红外绝对分光光度计） , 用于探查背景辐射的黑体谱。斯穆特则负责另一台重要的仪器（较差微波辐射计） , 用以寻找不同方向背景辐射温度的微小变化。 美国宇航局原来打算由一架航天飞机发射 COBE 。但是 , 在 1986 年挑战者号爆炸的悲剧事故以后 , 航天飞机的运作被中断了几年。这意味着 COBE 的未来处于危险之中。圆熟的交涉最后使马瑟及其合作者为 COBE 获得了专用的火箭 , 卫星最后在 1989 年 11 月 18 日发射。 仅 9 分钟观察以后就得到第一批结果 : COBE 记录了一条完美的黑体谱 ! 当这条曲线后来在 1990 年 1 月举行的一次会议上展示时引起了全场起立欢呼。 COBE 曲线是曾经测量过的最完美的黑体谱之一。 星系的诞生 但这只是 COBE 的部分结果。斯穆特负责的实验，其设计目标是寻找微波背景不同方向的微小变化。宇宙不同部分微波背景温度的微小变化，可以提供关于星系和恒星如何形成的新线索，说明物质为什么不是像均匀的泥浆那样散开，而是这样集中于宇宙中特定的位置。微小的温度变化能显示物质在何处开始聚集。这个过程一旦开始 , 剩下的事就由万有引力主导 : 物质吸引物质 , 导致恒星和星系形成。然而若没有一个开始的机制 , 不论银河系，太阳，或是地球都不会存在。 试图解释物质的聚集如何开始的理论，与原初宇宙中的量子涨落有关。同样类型的量子涨落产生于物质和反物质粒子不断的产生和湮灭。今天宇宙中测量到的温度变化，可以认为是这些量子涨落的结果，而且根据大爆炸理论，恒星、行星、最后生命能够演化出来也要归因于此。没有这些量子涨落 , 构成我们的物质会以完全另外的形式均匀散布于宇宙之中。 可见物质和暗物质 当科学家们计划 COBE 实验时最初的想法是：为解释星系形成需要的微波背景温度变化，大约会是千分之一摄氏度。这已经很小了 , 但后来发现情况更糟 : 当 COBE 还在建造时 , 有研究者报告说，暗物质 ( 我们不能看见的宇宙中的大部分物质 ) 的影响意味着，要寻找的温度变化可能是在十万分之一度的范围。暗物质本身实际上是物质凝聚的一个重要动因 , 这意味着为解释这个过程的启动所需要的温度变化比早先设想的更小。 发现这样极小的温度变化是一个巨大挑战。即使重新设计仪器 , 从 COBE 得到的结果仍然变得比期望更加不确定和难于解释。这种变化是如此之小 , 以致它们很难与不相关的噪声区别开——那怎么能知道它们的确是真实的呢 ? 当结果最终在 1992 年发表时，发现它们能与地面测量关联起来：尽管地面测量比 COBE 的测量更加不确定，但两者记录到温度变化的空间方向却是完全一致的。 1992 年 4 月 29 日，英国物理学家斯蒂芬·霍金在一次采访中说， COBE 的结果“即使不是所有时代，也是本世纪最伟大的发现” 。 宇宙论从猜想变为精确科学 在 COBE 的成功的鼓舞下，第二代宇宙背景各向异性探测卫星（ WMAP ）于 2001 年升空。由于 WMAP 的空间分辨率从其前辈 COBE 的 7 °提高到了 0.2 °，使得人们可以通过比较不同角度内测量到的温度变化，以前所未有（约 1 ％）的精度测定宇宙中可见物质、暗物质以及暗能量的比例（分别约为 4 ％， 23 ％和 73 ％）。因此 , COBE 项目可以并且已被看作为宇宙论成为精确科学的起点：宇宙学的计算第一次能与真实测量数据进行比较，这使得现代宇宙论成为一门真正的科学。 COBE 和 WMAP 的测量为评估宇宙的基本形状提供了依据。 COBE 实验也开创了几个宇宙论和微粒物理学的新领域。新宇宙学测量目的在于更好的理解在背景辐射发出之前时刻发生的过程。在粒子物理学方面，目标是了解暗物质由什么构成。这是很快将在欧洲核研究中心使用的新 LHC 加速器 ( 大型强子对撞机 ) 的任务之一。 （资料来自瑞典皇家科学院网站信息） 宇宙的诞生 宇宙是如何诞生并且演化到今天的？其未来又将走向何方？这个科学命题 —— 或者说哲学命题，数千年来一直困扰着人类。 大约 14 年前，人们一度以为有了完美的答案：通过对于宇宙背景微波辐射的观测，天文学家最终验证了 1929 年爱德文哈勃 (Edwin Hubble) 的猜想，即宇宙诞生于大约 137 亿年前的大爆炸 (Big Bang) 。之后，随着宇宙的演化，银河系、太阳系、地球，乃至我们人类自身，都陆续登场。 2006 年 10 月，正是凭借这一重要成就，美国科学家乔治斯穆特 (George F Smoot) 、约翰马瑟 (John C Mather) 分享了该年度的诺贝尔物理学奖。 但我们对宇宙的了解，显然也还刚刚开始。就在此一个月后，美国航空航天局 (NASA) 公布的最新研究结果表明：至少在 90 亿年前，一种被称为 “ 暗能量 ”(dark energy) 的神秘力量已经存在。 也就是说，在整个宇宙诞生后不到 50 亿年时，就开始受到暗能量影响。而此前，科学家普遍认为，在宇宙的早期，或许这种力量并不存在，因为那个时候主宰一切的还是我们熟悉的引力。 尽管这一结果仍不能确定地告诉我们宇宙的未来是怎样的，但显然，它为我们彻底理解宇宙的运行规律带来了新的曙光。相关的论文也将发表在 2007 年 2 月美国《天体物理学报》 (The Astrophysical Journal) 上。 这一研究小组的负责人、美国约翰霍普金斯大学 (John Hopkins) 教授阿德姆瑞斯 (Adam Riess) 在接受《财经》记者采访时表示： “ 我们距离真正了解暗能量仍然很远。但很显然，这是非常重要的一步，因为它给出了更多的 ‘ 线索 ’(clue) 。 ” 宇宙为什么加速膨胀？ 暗能量的发现过程极富戏剧性。按照宇宙大爆炸理论，在大爆炸发生之后，随着时间的推移，宇宙的膨胀速度将因为物质之间的引力作用而逐渐减慢，就像缓慢踩了刹车的汽车一样。也就是说，距离地球相对遥远的星系，其膨胀速度应该比那些近的星系慢一些。 但 1998 年，美国加州大学伯克利分校 (UC Berkeley) 物理学教授、劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 高级科学家索尔皮尔姆特 (Saul Perlmutter) ，以及澳大利亚国立大学布赖恩施密特 (Brian Schmidt) 分别领导的两个小组，通过观测发现，那些遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们。 换句话说，宇宙是在加速膨胀，仿佛一辆不断踩油门的汽车，而不是像此前科学家所预测的那样处于减速膨胀状态。 这样一个完全出乎意料的观测结果，从根本上动摇了对宇宙的传统理解。那么到底是什么样的力量，在促使所有的星系或者其他物质加速远离呢？ 科学家们将这种与引力相反的斥力来源，称为 “ 暗能量 ” 。但 “ 暗能量 ” 到底意味着什么？至今我们能够给出的，只是一个十分粗略的宇宙结构 “ 金字塔图景 ” ： 我们所熟悉的世界，即由普通的原子构成的一草一木、山河星月，仅占整个宇宙的 4% ，相当于金字塔顶的那一块。 下面的 22% ，则为暗物质。这种物质由仍然未知的粒子构成，它们不参与电磁作用，无法用肉眼看到。但其和普通物质一样，参与引力作用，因此仍可能探测到。作为塔基的 74% ，则由最为神秘的暗能量构成。它无处不在，无时不在，由于我们对其性质知之甚少，所以科学家还不清楚如何在实验室中验证其存在。惟一的手段，仍然是通过天文观测这种间接手段来了解其奥秘。对 Ia 类型超新星 (supernova) 的爆发进行观测，则是目前最主要观测手段。这种超新星是由双星系统中的白矮星 (white dwarf) 爆炸形成的，亮度几乎恒定。这样，通过测量其亮度，就可以知道其和地球之间的距离，进而了解其速度。 借助哈勃这样灵敏的天文仪器的帮助，我们至少可以观测到 90 亿光年之外，即了解宇宙在 90 亿年前的信息。 霍普金斯大学教授阿德姆瑞斯给我们展示的最新 “ 暗能量 ” 场景如下： 在大爆炸后的初期，宇宙经历了一个急速膨胀阶段。此后，由于暗物质以及物质之间的距离非常接近，在引力作用下，宇宙的膨胀速度开始减速。 然而，至少在 90 亿年前，宇宙中另外一种力量 —— 表现为排斥力量的暗能量已经出现，并且开始逐步抵消引力作用。 随着宇宙的膨胀，不断增长的暗能量终于在大约 50 亿至 60 亿年前超越引力。此后，宇宙从减速膨胀，转变为加速膨胀状态，并且一直持续至今。 爱因斯坦的遗产 中国科学技术大学物理学教授李淼曾经半开玩笑地表示： “ 有多少暗能量专家，就有多少暗能量模型。 ” 也许这种说法不无夸张之处，但暗能量在理论方面的混沌状况，从中也可见一斑。 其中，最具戏剧性的理论，则是复活爱因斯坦当年提出的 “ 宇宙常数 ”(cosmological constant) 。 1917 年，被认为是整个 20 世纪最伟大的科学家阿尔伯特爱因斯坦 (Albert Einstein) ，为了建立一个稳态宇宙模型，最早提出了这个概念。不过，后来就连他本人也承认， “ 宇宙常数 ” 只是一个错误的概念。 但暗能量的存在，则为宇宙常数提供了新的可能性。如果暗能量就是这个宇宙常数的话，那么它的力量强弱将只和宇宙的大小有关。随着宇宙的膨胀，其体积逐渐增大，因而暗能量也将逐渐增大。最终，它会达到一个临界点，使得宇宙从减速状态变成加速状态，并且一直加速下去。上海市第 54 中学 预一（ 1 ）叶梓 暗能量（ Dark energy ） 臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師 / 國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯 所謂暗能量是就指在宇宙中，不發射光子也不吸收光子的能量，占整個宇宙的三分之二，是組成宇宙最重要的成員，但是因為它均勻分布在宇宙中，所以無法界由堆聚或欠缺而測出它的存在，另外它也無法藉由發射或吸收電磁波加以觀測，因此目前我們對這種能量所知非常有限。 根據愛因斯坦廣義相對論 (general relativity) ，宇宙的膨脹速度與宇宙的能量密度及壓力有關，因此為了能夠解釋目前所觀測到的宇宙加速膨脹的暴漲理論 (inflationary theory) ，我們需要引入暗能量，方能提供足夠的負壓力。 所謂暴漲理論是說 : 在宇宙尺度中，四大基本力：重力、電磁力、強作用力與弱作用力，我們只需考慮重力，因此根據重力相吸的特性，使宇宙在發生大霹靂爆炸後，一方面因為爆炸而膨脹，但另一方面，則受到重力吸引，因此目前宇宙膨脹，應是減速膨脹，即未來的膨脹速度應小於過去的膨脹速度，甚至將來有一天膨脹會停止而開始收縮，就好像簡諧振盪 (simple harmonic oscillation ，簡稱為 SHO) 一樣。然而目前種種觀測都不利於這種減速膨脹的模形，從 1998 年美國勞倫茲伯克萊國家實驗室 (Lawrence Berkeley National Laboratory) 的超新星 (supernova) 爆炸，到宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background radiation ，簡稱為 CMB 、 CMBR 、 CBR 或 MBR) ，種種證據都顯示宇宙正在作加速膨脹，因此暗物質的模型正式被提出。 除了上述的暴脹理論的宇宙能量密度，暗能量另一項有利的模型就是宇宙常數。所謂宇宙常數 (cosmological constant) 是愛因斯坦在 1917 年推導重力場的膨脹與收縮解時，為了維持靜態宇宙觀所引入的一個常數，然而在 1929 年哈伯提出宇宙膨脹理論以後，愛因斯坦非常懊惱提出宇宙常數這個概念，並宣稱這是他一輩子所犯下最大的錯誤。所謂宇宙常數是指如果宇宙中只存在一般物質，則宇宙膨脹加速度小於零，亦即宇宙應作減速膨脹，此時宇宙常數等於零，顯示宇宙因為重力吸引影響最大。反之，如果宇宙膨脹加速度大於零，意即宇宙作加速膨脹，此時宇宙常數大於零，顯示另外看不見的因子大於重力吸引的影響，因為這種能量與物質目前無法偵測，因此命名為暗能量與暗物質 (dark matter) 。 暗能量模型對於宇宙未來的影響最大，因為如果宇宙作減速膨脹，則宇宙未來有可能回到大霹靂的條件，但是如果宇宙是加速膨脹，則宇宙的未來，可能是因為星際間距離太過遙遠，而使得彼此相互作用過於微弱，而使宇宙未來變成沉寂而冰冷的世界。

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[转载]梅晓春文章证明爱因斯坦奇异性黑洞不存在

热度 4 yindazhong 2011-10-2 10:10

美国《国际天文与天体物理学杂志》和《宇宙学杂志》 发表梅晓春文章证明爱因斯坦奇异性黑洞不存在 福州原创物理研究所 美国《国际天文与天体物理学杂志》（ International Journal of Astronomy and Astrophysics ）和《宇宙学杂志》 ( Journal of Cosmology ) 近日发表福州原创物理研究所梅晓春先生两篇证明爱因斯坦奇异性黑洞不可能存在的文章。 这一组文章的发表意味着，目前宇宙学和天体物理学中流行的种种时髦怪诞理论行将退出历史舞台。霍金《时间简史》中描述的，宇宙诞生于时空奇点、黑洞内物质崩塌于奇点，以及所谓的白洞、虫洞和时间机器等被证明都是神马浮云，爱因斯坦引力理论的弯曲时空描述方式面临严峻的挑战。 国际主流物理学刊物发表这种从本底上质疑爱因斯坦引力理论的文章，这也是一件破天荒的事。梅晓春文章的发表意味着，在重大基础科学问题研究上，中国本土学者走向世界舞台迈出了重要的一步。让我们高举双手，迎接新一轮物理学革命的到来。欢迎任何尊重科学，真心探索真理的学者，加入到重建时空、引力和宇宙学的行列中来！ 梅晓春文章的要点如下： 1. 现有爱因斯坦广义相对论黑洞理论计算的边界条件有误。按照正确的计算方法，黑洞内物质不可能向中心崩塌。，黑洞中心点密度不可能无穷大。因此如果宇宙中存在黑洞，也只能是牛顿黑洞，不可能是爱因斯坦奇异性黑洞，宇宙从密度无穷大的奇点中诞生的论断也是不可能的。 2. 严格按照爱因斯坦引力场方程计算， 不论物体的质量和密度多少，即使日常生活中见到的细圆环，空心球，实心球和双球体等，其中心点上都会出现时空奇点。物体表面的空间也是高度弯曲的，这显然与实际情况完全不符。物质静态线状分布、平面分布和柱状分布的计算结果也与实际情况不符，也就是说对于物理上最简单的物质分布形式，爱因斯坦引力理论的计算结果都是不对的。 3. 因此爱因斯坦引力场方程不具有普遍的意义，它只是在静态球对称弱引力场条件下有效，在一般的情况下不成立。将爱因斯坦引力理论作为物质相互作用的基本理论是不合适的。 梅晓春文章的结果是现有物理学主流理论绕不过去的壁垒，物理学唯一的出路只能是放弃引力的弯曲时空描述方式，回到传统的平直时空动力学描述方式上来。 事实上梅晓春已经证明， 将爱因斯坦引力场方程球对称。施瓦西解变换到平直时空描述，可以得到的修正的牛顿引力公式， 同样能描述水星近日点进动等有质量的物体在引力场中的运动。用它来描述宇宙膨胀过程，得到的宇宙学运动方程比现有弗里德曼过程多出修正项，不需要暗能量的假设就能解释超新星的高红移。采用弯曲时空的方法描述引力既是不可能的，也是没有必要的，详细论证可见附件。更多的内容请见梅晓春新浪博客（ http://blog.sina.com.cn/mxc001 ）。 2011 年 10 月 1 日 梅晓春文章中文版见附件，英文版见以下链接： 1. http://www.scirp.org/Journal/Home.aspx?JournalID=490utm_source=fnewsletterkeywordsutm_medium=ijaa11070102utm_campaign=homepage ( Mei Xiaochun, The Precise Inner Solution of Gravity Field Equations of Hollow and Solid Spheres and The Theorem of Singularity, International Journal of Astronomy and Astrophysics, pp.109-116, Pub. Date: 2011-09-27, DOI: 10.4236/ijaa.2011.13016). 2. http://journalofcosmology.com/Contents13.html ( Mei Xiaochun, Singularities of the Gravitational Fields of Static Thin Loop and Double Spheres — Singularity black holes do not exist in nature, J ournal of Cosmology, Vol. 13 ). try{parent.JS.modules .content.setHeight();}catch(e){}

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同在地球上的双生子佯谬

wanglaow 2011-6-15 07:16

看霍金的《时间简史》，他给出了双生子佯谬的广义相对论例子 －－ 越强的引力场中时间流逝的越慢，因此同处地球表面的双生子，一个在高山顶，一个在山脚下，则两人的实际年龄会体现出差异。 可以把这个事儿推的更极端一些，将地球压缩成一个10厘米的小球，不过伸出一根6300km的刺，双生子分别居住在地球表面和刺的尖端，小球在遥远的观测者眼里，仍然以24小时为自转周期，以一年（365.25天）为公转周期。 那么，这两个双生子将如何观测外部世界呢 －－ 自转周期，公转周期，。。。 。。。 遥远恒星，背景辐射（假设是宇宙学因素的） 这道小题，要慢慢算算。 ^_^。。。。。。。。。。。。。。。。。

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意识有量子物理效应吗？---《宇宙学期刊》最新文章

热度 7 gaoshan1900 2011-5-30 19:57

去年年底收到《宇宙学期刊》（ Journal of Cosmology ）的一封邀请信，征稿关于“意识和宇宙”这一主题的文章，特约主编是Sir Roger Penrose and Dr. Stuart Hameroff。最近， 这一期 的文章已经在线了，有兴趣的朋友可以去看看。其中我知道的作者有：Roger Penrose, StuartHameroff，Brandon Carter，Paola Zizzi, GianCarlo Ghirardi，Don N. Page，Deepak Chopra等。值得指出的是，关于《宇宙学期刊》最近有些争议（的确，它的界面风格很特别）。 我的文章：意识的量子物理效应 The relationship between quantum measurement and consciousness has been studied since the founding of quantum mechanics (von Neumann 1932/1955; London and Bauer 1939; Wigner 1967; Stapp 1993, 2007; Penrose 1989, 1994; Hameroff and Penrose 1996; Hameroff 1998, 2007; Gao 2004, 2006b, 2008b). Quantum measurement problem is generally acknowledged as one of the hardest problems in modern physics, and the transition from quantum to classical is still a deep mystery. On the other hand, consciousness remains another deep mystery for both philosophy and science, and it is still unknown whether consciousness is emergent or fundamental. It has been conjectured that these two mysteries may have some intimate connections, and finding them may help to solve both problems (Chalmers 1996). There are two main viewpoints claiming that quantum measurement and consciousness are intimately connected. The first one holds that the consciousness of an observer causes the collapse of the wave function and helps to complete the quantum measurement or quantum-to-classical transition in general (von Neumann 1932/1955; London and Bauer 1939; Wigner 1967; Stapp 1993, 2007). This view seems understandable. Though what physics commonly studies are insensible objects, the consciousness of observer must take part in the last phase of measurement. The observer is introspectively aware of his perception of the measurement results, and consciousness is used to end the infinite chains of measurement here. The second view holds that consciousness arises from objective wavefunction collapse (Penrose 1989, 1994; Hameroff and Penrose 1996; Hameroff 1998, 2007). One argument is that consciousness is a process that cannot be described algorithmically, and the gravitation-induced wavefunction collapse seems non-computable as a fundamental physical process, and thus the elementary acts of consciousness must be realized as objective wavefunction collapse, e.g., collapse of coherent superposition states in brain microtubules. Though these two views are obviously contrary, they both insist that a conscious perception is always definite and classical, and there are no quantum superpositions of definite conscious perceptions. Different from these seemingly extreme views, it is widely thought that the quantum-to-classical transition and consciousness are essentially independent with each other (see, e.g. Nauenberg (2007) for a recent review). At first sight, this common-sense view seems too plain to be intriguing. However, it has been argued that, by permitting the existence of quantum superpositions of different conscious perceptions, this view will lead to an unexpected new result, a quantum physical effect of consciousness (Gao 2004, 2006b, 2008b). In this article, we will introduce this interesting result and discuss its possible implications.

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[转载]解析宇宙学

readnet 2011-5-17 17:47

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读《时间简史》感（二）——大尺度的宇宙

jddyxcn63 2011-1-27 16:43

“为什么存在实在之物，而非一无所有？ 我们为什么存在？ 为什么是这一族特殊的定律而非别的？”（霍金《大设计》） 霍金在《时间简史》中描述了宇宙的图像， 作为一般的读者读完这本书能够理解的图像如何呢？ 物理学的研究，朝着两个对立的极端前进， 一个是天文学和宇宙学的大尺度问题，一个是物质构成的微小粒子问题。 广义相对论是描述引力和宇宙的大尺度结构的，而量子力学处理极小尺度的现象， 霍金则期望发展量子引力论来作为描述宇宙中如何东西的完整统一理论。 哈勃告诉我们，宇宙来自一个叫做大爆炸的时刻， 当时，宇宙的尺度无穷小，密度无限大，无限热。 大爆炸的高温，产生了构成物质的基本粒子， 随着温度的不断降低，物质逐渐凝合，形成星系。 虽然宇宙从大爆炸那一刻至今起码有150亿年， “根据观察和论证，但它还在不断膨胀。宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。” 宇宙中速度最快的是什么？光速。 是罗麦首次发现了光以有限但非常高的速度传播， 后来人们才准确地知道，光速是186000英里/秒， 而且光具有波动性和粒子性这所谓的“波粒二象性”。 根据相对论，没有东西运动得不光还快， 这是现代物理中的重要定律。 相对论是爱因斯坦建立的，因此这个曾经的专利局的职员现在人人皆知。 相对论的基本假设是：不管观察者以任何速度作自由运动， 相对于他们而言，科学定律都应该是一样的。 除了光速最快的结论，相对论还引出 最著名的：质量和能量等价，即E=MC2， 同时改变了我们对空间和时间的观念，终结了绝对时空观念。 没有绝对空间和绝对时间，这很容易触怒绝对的上帝。 黑洞并不真的是一个黑咕隆咚的洞， 而是一个完美的球体，或是一个所谓裸奇点，它是恒星坍缩的结果。 1个太阳系质量的恒星引力坍缩成白矮星， 10个太阳系质量的恒星引力坍缩成中子星， 而30个以上的太阳系质量的恒星引力坍缩成黑洞。 任何物质都无法逃脱被黑洞吞噬的命运， 除非它黑洞的“事件视界”（黑洞的边界）之外。

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关于宇宙学课程的参考书和预习内容

热度 2 陈学雷 2010-9-9 05:58

这学期我在中科院研究生院讲授的宇宙学课程十一假期后才开始上课，有好几位同学向我询问本课程的参考书，以及开课前这段时间应该预习些什么内容，这里略述一二。 参考书：我讲课的内容并不按照单一的教材，这次讲课可能会随着课程进度写一些讲义供同学使用。我自己备课的参考书有十几本，其中主要的是下面几本： R. Kolb M. Turner: The Early Universe， 1986 或1994 D. Lyth A. Liddel: The Primordial Density Perturbation: Cosmology, Inflation and the Origin of Structure, 2009 S. Weinberg: Cosmology, 2008 V. Mukhanov: Physical Foundations of Cosmology, 2005 S. Dodelson: Modern Cosmology, 2003 J. Peacock: Cosmological Physics, 1998 H. Mo, F. van den Bosch, S. White, Galaxy Formation and Evolution, 2010 其中，［1，2］两本书的深度比较适中，［1］对于早期宇宙的物理介绍得较为明白流畅, 比较适合做教材且对现代的宇宙学研究介绍得更多，但内容着重点与本课程不完全相同。［3－5] 的内容比较深，不太适合初学者。 对现代的研究介绍得比较广泛。如果只读一本书的话，我觉得［1］或者［6］比较合适。当然，如果同学手头已经有其它的宇宙学书籍，也不妨先读手头已有的书，因为最基本的内容总是一样的。 广义相对论是宇宙学的基础，因此最好同时学习广义相对论的课程。本学期广义相对论课程开始较晚，因此我在开始讲宇宙学时也会简单介绍一些相对论的内容（明年会协调广义相对论课较早开始）。同学不妨预习一下广义相对论的内容，这方面的经典著作是 S. Weinberg: Gravitation and Cosmology: principles and applications of the general theory of relativity, 1972， 本书有科学出版社的中译本（引力论和宇宙论），且对宇宙学的介绍虽然有点过时，但基础的内容也讲得很好。当然，也可以读其它的广义相对论入门书籍，内容都差不多。就快速入门和满足本课程的学习要求而言，象温伯格这样用传统的张量分析观点介绍广义相对论的数学就足够了，可以暂不必学现代微分流型的抽象理论（如果感兴趣，可以以后再花较多时间学习这一数学理论）。 顺便说一句，去年我在讲授这一课程时发现，有的同学虽然大学本科是物理专业的，但竟然从没有学过狭义相对论。坦白地说，我真难以理解怎么会发生这样的事。相对论和量子力学作为现代物理学的两大基础，应该是所有物理专业的同学都必须掌握的基础知识，而且应该是多层次、多角度学习过的，例如，在低年级的普通物理的力学、电磁学和高年级的电动力学中都应有关于狭义相对论的内容，或者如果担心学生和教师程度低一些学不好、教不好，至少也应该在大学四年的培养过程中安排好好学上一次。如果一所大学的物理系在制订其本专业的教学计划时竟然没有把狭义相对论列为必须学习的内容，那我认为说它是误人子弟也不为过。我们的教育部前几年整天搞高校教学评估，折腾得人仰马翻，遭到舆论的普遍反对。但有些人还认为，这种强行要求各高校向同一标准看齐的作法对一流大学不合适，但对某些水平较低的学校还是有提高作用的。从这件事来看，我非常怀疑所谓的教学评估对任何学校有任何提高作用，因为培养方案上这么明显的缺陷也没有被教学评估所发现和改正。

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物质密度功率谱及原初非高斯性的测量（10000个科学难题）

陈学雷 2010-1-30 00:43

下面是我们为《10000个科学难题 天文卷》写的另一篇稿子。因为公式较多，以pdf文件上传。 PDF

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宇宙再电离

热度 1 陈学雷 2009-12-26 19:18

宇宙再电离 Cosmic Reionization 在宇宙大爆炸初期，物质处于一个高温高密的等离子体状态，随着宇宙的膨胀而不断冷却。质子和电子复合成氢原子，几乎完全中性的宇宙进入了相对平静的黑暗时期（见本卷中陈学雷撰写的关于黑暗时期的文章）。而在我们今天的宇宙中，星系际介质里的气体是高度电离的。这之间，宇宙经历了从中性到电离的一个非常重要的演化阶段再电离。宇宙再电离开始于第一代恒星形成并放出宇宙第一缕曙光的时候（大约在大爆炸后4亿年），这些恒星和星系发出的高能光子中有一部分透出，使星系周围比较稀薄的气体电离。随着星系的不断形成，电离区逐渐扩大并相互连结。当电离区覆盖整个宇宙中的星系际介质时，再电离完成。宇宙的再电离是星系形成与演化的关键阶段，也是至今人类所认知的宇宙演化历史中的一块重要空白，因此近年来已成为宇宙学与天体物理学中的一个极活跃的研究方向。 现在人们对宇宙再电离的了解主要来自两方面的观测。再电离时期的自由电子散射微波背景辐射光子，可以将其温度各向异性转化成偏振。根据对宇宙微波背景辐射偏振的观测，再电离发生的平均红移在11左右（Dunkley et al. 2009）。可是微波背景的数据给出的是一个积分的限制，对再电离发生时间的限制是粗略的。另一方面，人们在高红移类星体的光谱中看到了频率高于Ly端的完整吸收槽（Gunn-Peterson trough），从而估计氢的再电离在红移6左右完成（Fan et al. 2006）。 除了氢的再电离外，氦也发生再电离。氦原子被电离一个电子的电离能为24.6eV, 与氢原子13.6eV的电离能比较接近，可能是同时完成的。氦电离两个电子的电离能为54.4eV, 一般恒星产生的光子能量不足以使之电离，因此可能是较晚时期（红移～3）由类星体发出的高能光子电离的。 图1 再电离时期示意图(S.G.Djorgovski 等制作) 对宇宙再电离的研究，观测上存在很大困难，理论上目前也有很多不确定性。由于再电离所处的红移很高，而贡献主要电离光子的电离源又是质量相对小、光度相对低的矮星系，我们至今未能对他们进行直接探测。 但由于中性氢对Ly光子吸收的光学深度非常大，因此很难对中性度高于10 -２ 的区域做出任何限制。此外，高红移的星系巡天正在寻找越来越遥远的星系，并已找到红移7至8的星系候选者。但由于这些星系都是高亮度星系，并不能代表大部分再电离时期的星系，因此它们对宇宙再电离的限制也很弱。影响再电离的许多天体物理过程目前也没有解决，如第一代恒星和星系是如何形成的（参见本卷中岳斌、陈学雷撰写的相关问题），它们的质量是如何分布的，它们演化产生的金属元素能否有效地分布到星际介质中，哪些天体贡献了再电离的光子，每种电离源分别贡献了多少等等。因此，再电离的具体情形，如宇宙的电离度是如何演化的，电离区是什么形状，它们又是如何分布的，早期恒星形成对下一代恒星形成会有怎样的影响等等也是有待解决的问题。 图2 James-Webb 空间望远镜(JWST)， NASA。 下一步对宇宙再电离的观测计划主要集中在两个方面。首先，我们当然希望能够直接观测再电离时期的星系，尤其是贡献主要电离光子的矮星系，或者至少是其中比较亮的一些。未来的空间望远镜JWST（The James Webb Space Telescope）将在红外波段担负起这个重任。此外，目前国际上正在策划建造30米级的光学望远镜，包括美国的TMT,GMT,欧洲的ELT等，这些望远镜将具有很强的集光能力，通过挑选适当的大气透明窗口波段，将可以观测宇宙早期的星系。 中性氢的21cm谱线探测是对再电离时期各种中性结构的最直接而有效的观测手段。21cm线是中性氢原子基态的超精细结构谱线，直接与宇宙中的中性氢相联系。一方面，由于21cm线的自发跃迁概率极小（平均每个氢原子需要约1000万年才自发跃迁一次），在较大的中性度，甚至是完全中性的环境下都难以饱和，因此它非常适合于用来探测宇宙再电离时期的中性结构。另一方面，21cm线是一条确定频率的谱线，在不同的射电波段观测到的21cm谱线对应的是不同红移处的信号，从而我们可以得到宇宙结构演化及星系际介质电离过程的三维信息。利用21cm谱线探测宇宙再电离主要有两种方法。现在讨论较多的是21cm层析（tomography)方法，也就是以宇宙微波背景辐射为背景源，观测不同红移处的星际介质对背景辐射的吸收或发射21cm光子所产生的信号。氢原子的21cm谱线有一个特征温度自旋温度，根据自旋温度与宇宙微波背景辐射的亮温度的相对高低，星际介质中的氢原子会发射或吸收21cm光子，使微波背景的亮温度略有升高或降低，从而使宇宙微波背景的亮温度产生一定幅度的涨落。氢原子的自旋温度主要取决于气体热运动温度和电离源的辐射谱及其强度，另一方面，21cm吸收或发射的强弱还与各个地方中性氢原子的多少有关，从而与各处的电离度、密度有关，因此探测微波背景辐射各个地方亮温度的改变就反映了宇宙中该处星际介质的再电离状况，密度分布，温度信息和电离源的性质。第二种方法是21cm森林观测。这种观测是以非常高红移（红移6以上）的类星体或伽玛射线爆的余辉作为背景射电辐射源，探测视线方向上各种结构产生的21cm吸收线。不同红移上的结构在类星体或伽玛爆余辉光谱上的不同频率处产生吸收线，形成森林似的光谱结构。同样地，21cm吸收线的强弱反映了吸收体的温度、密度、电离度，以及电离源的辐射状况。不同于21cm层析方法的是，21 cm森林信号更加敏感于星际介质的温度，能够更有效地提取宇宙温度演化的信息。 图3. 21CMA 阵列 今天世界上已建造的或是正在建造中的大型射电天线阵中，以宇宙再电离的21cm探测为主要科学目标的有：21CMA（21 Centimeter Array），GMRT（Giant Meterwave Radio Telescope），MWA（Murchison Wide-Field Array），LOFAR（Low Frequency Array）和PAPER（Precision Array to Probe Epoch of Reionization）。这些射电天线阵都将可以用来对再电离时期的宇宙进行21cm层析观测和21cm森林观测。其中21CMA是我国用于宇宙第一缕曙光探测的大型低频射电望远镜阵列，已于2006年在新疆天山深处落成，成为世界上最早投入观测运行的21cm探测阵列，目前处于收集数据及数据处理阶段。此外还有处于仪器设计阶段的SKA （Square Kilometer Array），这是未来更为强大的低频射电天线阵，它不仅可以进行前两种观测，还将最终实现21cm的成像观测。 但是，宇宙再电离的21cm信号非常弱。再电离时期的21cm谱线红移到今天都到了米波波段，在如此低频的波段，银河系的射电辐射要比我们所要探测的21cm信号高5个数量级！此外还有银河系外的射电源（如河外星系的射电辐射），地球上电视、广播、手机等通信干扰，以及地球大气的电离层干扰。为了从一堆噪声中提取微弱的信号，我们必须首先对这些噪声的特征了解得一清二楚。目前最有效的方法是对银河系前景作模型拟合，认证出尽可能完备的河外射电点源，并利用不同成分的辐射谱的平滑性扣除包括地球电离层干扰、人为射电信号干扰以及偏振源在内的所有前景噪声，留下源于再电离时期的21cm扰动信号。为了观测宇宙深处暗弱的21cm信号需要巨大的有效接受面积以提高灵敏度， 因此，用于观测21cm信号的天线阵都十分庞大，对大量数据的相关运算、仪器的实时校准等也都提出了相当高的要求，不过现代数字电子技术也在飞快发展，因此有望解决这些数据处理问题。除此以外，对于21cm森林探测，它需要首先找到非常高红移的射电源（类星体或伽玛爆的余辉），这本身就是对现代观测技术的一个挑战。 在理论上，宇宙再电离的研究已远远走在了观测的前面。人们建立了各种宇宙再电离的模型。对于再电离是首先发生在高密度区还是低密度区，典型电离区的大小等都曾有过不同的看法。目前较流行的模型，是Furlanetto等人在借鉴了辐射转移数值模拟结果的基础上提出的泡泡模型（bubble model)。根据这一模型，在宇宙平均密度较大的区域，形成了较多的恒星和星系，这些星系产生的电离光子在高密度区形成较大的共同电离区（星系团尺度）。这些电离区最后互相连接而完成再电离。不过，这个模型比较适合再电离开始时期，当电离区密度较高时就难以使用了，而且目前此模型与数值模拟在定量结果上也有一些差异。基于这些模型，我们可以建立模型中的物理参数与可观测量之间的联系，利用未来的观测数据对模型做出限制，从而去理解宇宙的再电离。但是，宇宙再电离是一个相当复杂的物理过程，其中涉及到恒星及星系的形成，它们对周围介质及下一代恒星形成的各种反馈过程，以及辐射转移过程。这些复杂的过程难以用解析的形式都描述出来并整合进一个模型之中。因此，宇宙再电离的研究需要求助于数值模拟的方法，以求更真实地描述宇宙再电离的过程。数值模拟必须具有足够大的体积以包含足够多的电离区，从而合理的描述他们的统计性质与环境因素。同时，由于小尺度上的诸多反馈过程与辐射转移对再电离有着非常重要的影响，所以，宇宙再电离的数值模拟需要跨越10个数量级以上的动态范围。再考虑到结合了辐射转移的数值模拟非常复杂，这导致的一个直接结果就是非常庞大的计算量。这对计算机的运算能力和存储能力都是一个极大的挑战。在计算机技术不断进步的同时，科学家们也在研究新型的算法，再电离的数值模拟正在取得飞速的进展［4］。 当然，理论的研究最终还要与观测相结合。一方面，我们需要从理论上更真实地描述宇宙再电离的过程，努力建立物理过程与可观测量之间的联系；另一方面，我们期待着未来的观测技术会越来越成熟，为我们从观测上限制物理参量进而从根本上理解宇宙再电离的过程打下良好的基础。 参 考 文 献 Dunkley J et al., Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Likelihoods and Parameters from the WMAP data . Astrophysical Journal Supplements, 2009, 180: 306-329. Fan X, Carilli C, Keating B. Observational Constraints on Cosmic Reionization . Annual Review of Astronomy Aastrophysic, 2006, 44, 415-462. Furlanetto S R, Zaldarriaga M, Hernquist L. The Growth of H II Regions During Reionization . Astrophysical Journal, 2004, 613, 1-15. Trac H, Cen R, Loeb A. Imprint of Inhomogeneous Hydrogen Reionization on the Temperature Distribution of the Intergalactic Medium . Astrophysical Journal, 2008, 689, L81-L84. Iliev I T, Mellema G, Pen UL, Merz H, Shapiro PR, Alvarez MA, Simulating Cosmic Reionization at Large Scales I: the Geometry of Reionization, Mon.Not.Roy.Astron.Soc.369:1625-1638,2006 Xu Y, Chen X, Fan Z, Trac H, Cen R, The 21 cm Forest as a Probe of the Reionization and the Temperature of the Intergalactic Medium, Astrophysical Journal 704, 1396-1404(2009) Furlanetto S R et al., Astrophysics from the Highly-Redshifted 21 cm Line, science white paper submitted to the US Astro2010 Decadal Survey Galaxies across Cosmic Time Science Frontier Panel, arxiv:0902.3011 Furlanetto S R, Oh S P, Briggs F, Cosmology at Low Frequencies: The 21 cm Transition and the High-Redshift Universe, Physics Report 433 (2006) 181-301 撰稿人： 陈学雷、徐怡冬 中国科学院国家天文台、北京大学天文系

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对10000个科学难题?物理学卷中所关心的

zhulin 2009-8-12 19:05

宇宙学的黄金时代 李 淼 等效原理 物理学的基本原理 张元仲 罗 俊 牛顿反平方定律及其实验检验 罗 俊 星系的形成和演化 邹振隆 星系核心黑洞的形成和演化 王建民 物质自转与引力场的作用 张元仲 为什么时空是四维的？ 卢建新 杨焕雄 暗物质的性质 毕效军 暗能量的物理本质和反物质的丢失之谜 张新民 质量起源问题 朱守华 王 青 用基本物理常数建立国际单位制 SI 的基本单位 陆祖良 a 精细结构常数是否随时间变化 ? 徐信业 光子有静止质量吗？ 罗 俊 基本物理常数会不会变化 黄志洵 一个宇宙学的全息理论 李 淼 广义相对论中的等效原理的实验检验 张保成 詹明生

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爱因斯坦关于引力场能动张量的理解错在何处?

chenfap 2009-4-18 17:57

对 1 917-1918 年 关于能动张量守恒定律争论的重新评价 ( 二 ) Levi-Civita 与爱因斯坦关于能动张量守恒定律的争论及其 对宇宙学的深刻影响 (3) ( 宇宙演化中的逻辑关联ⅩⅢ ) 爱因斯坦关于引力场能动张量的理解错在何处？ 上次博文已指出爱因斯坦用来反对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律的理由似是而非，他的主要论点和看法或者是错误的、或者是不全面的；本篇博文将对此详细说明并进行评论。下面我们针对爱因斯坦所提出的三条主要论点和看法来逐条评论： 1 ），爱因斯坦为他的守恒定律辩护时提了一个问题 : 为什么只有这样一些具有张量分量的变换特性的量才可以赋予物理意义？这个问题并不能说明他的观点正确而且提的很片面。我们也可以提出：为什么这样一些不具有张量分量的变换特性的量（指爱因斯坦定义的引力场能动张量）可以认作引力场的能量、动量来赋予物理意义？而为什么把那一些具有张量分量的变换特性的量（指 Lorentz 与 Levi-Civita 定义的引力场能动张量）不认作引力场的能动张量、不赋予物理意义？事实上，爱因斯坦所定义的引力场能动膺张量同 Lorentz 与 Levi-Civita 所定义的引力场能动张量具有等价类 (equivalence class) 的关系 , 爱因斯坦守恒定律同 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律也是等价的。但由于 Lorentz 与 Levi-Civita 所定义的引力场能动张量以及 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律都具有协变性，而爱因斯坦所定义的引力场膺能动张量以及爱因斯坦守恒定律都不具有协变性，似乎 Lorentz 与 Levi-Civita 所定义的引力场能动张量更优于爱因斯坦所定义的引力场膺能动张量， Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律更优于爱因斯坦守恒定律。这些道理，在我已发表的几篇博文中，曾反复讲解过了。我还曾应用数学论证，反复讲解过，无论由 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，还是由爱因斯坦守恒定律，都可分别得出 : 所谓 PSR1913+16 双星公转周期变化之观测结果证实了引力波携带能量辐射的看法并不可信，宇宙起源于 大爆炸 的标准模型可能并不真实以及黑洞可能并不存在等等。很明显，除了由观 测、实验来判断 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律和爱因斯坦守恒定律谁优谁劣外，没有任何理由认为爱因斯坦所定义的引力场膺能动张量更优于 Lorentz 与 Levi-Civita 所定义的引力场能动张量，以及没有任何理由认为爱因斯坦守恒定律更优于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律。在 1 917-1918 年的学术争论中， 爱因斯坦的错误之一，就在于用些片面地理由只肯定爱因斯坦守恒定律而否定 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律。 2 ），爱因斯坦说， Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律 并不排除，例如，一个 物质体系完全消散为虚无，而不留下一点痕迹。 可是， 爱因斯坦的上述推论是 不正确的，其理由如下：在通常情况下，一个引力体系之微观状态数 N1 ，因 之由著名的 Boltzmann 公式 S=klnN 可知该体系之熵 S 0 。假若这个体系能够 自发消失 , 那么 N 将减少至 N=1; 这里我们把这个引力体系全部自发消失视为它的 一个特殊状态 , 显然对于这一特殊状态 , 其宏观情况同微观情况毫无区别 , 因之 N=1 。因此，当一个引力体系自发消失时，其熵将由 S 0 减少至 S =0 ；这是 违反热力学第二定律的，故这个自发过程不可能发生。也就是不可能出现爱因 斯坦所说的物质自发消失。这是在 1 917-1918 年的学术争论中， 爱因斯坦 在论点和看法上的错误之二。 这表明，就是应用 爱因斯坦守恒定律，引力波也不携带能量传播；式（ 4 ）不能说 明引力波携带能量传播。这是在 1 917-1918 年的学术争论中， 爱因斯坦在论点和看 法上的错误之三。 从以上的分析和评论中，很明显地看到，在 1917-1918 年的学术争论中，爱因斯坦为反对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律所提出的三条主要论点和看法全都错了。 1917-1918 年的那场学术争论之后， Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律遭到否定，以致销声匿迹，这种情况对学术发展有利还是不利？我认为对 1917-1918 年的那场学术争论重新评价是很有必要的。 爱因斯坦是伟大的科学家，他的狭义相对论和广义相对论是对科学和人类文化的巨大贡献。他所建立的狭义相对论和广义相对论的内容基本上是正确的。但爱因斯坦也是人、不是神，是人就有可能犯错误，他所建立的物理理论中也难免不会出错误。我们指出爱因斯坦的错误，并不是否定他的伟大和对科学和人类文化的巨大贡献。指出爱因斯坦在引力体系能动张量守恒定律方面的错误，也不是 否定相对论的全部内容。只有修正了爱因斯坦在学术上的某些的错误，才能使他 建立的理论更加发扬光大。

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对1917-1918年关于能动张量守恒定律争论的重新评价(一)

chenfap 2009-4-17 11:14

Levi-Civita 与爱因斯坦关于能动张量守恒定律的争论及其对 宇宙学的深刻影响 (3) ( 宇宙演化中的逻辑关联ⅩⅢ ) 对 1 917-1918 年 关于能动张量守恒定律争论的重新评价 ( 一 ) 爱因斯坦反对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律的主要论点和看法 爱因斯坦在《论引力波》那篇论文的最后一节（其标题为 对 Levi-Civita 先生提出的反对意见的答复 ）之中，认为他与 Levi-Civita 意见分歧并不是实质性的，而純粹是一个用词问题。并承认没有任何理由可以迫使人们采用爱因斯坦对引力场能动张量所下的定义，也承认对 Levi-Civita 所采用的引力场能动张量之定义不可能提出逻辑上的反对意见。但他为了坚持自己的观点去反对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律而提出了下述主要论点和看法： 1 ），虽然爱因斯坦承认 Levi-Civita 所采用的引力场能动张量之定义和 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律都具有协变性 , 而爱因斯坦自己所采用的引力场能动张量之定义和爱因斯坦守恒定律都不具有协变性 ; 但他提出了一个问题 : 为什么只有这样一些具有张量分量的变换特性的量才可以赋予物理意义？而他认为，只要方程成立，就可赋予物理意义。言外之意就是说，他所采用的引力场能动张量之定义和爱因斯坦守恒定律都是正确的。 2 ），爱因斯坦强调， Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律不能得出我们通常从守恒定律得出的结论；因为它并不排除，例如，一个物质体系完全消散为虚无，而不留下一点痕迹。由于人们习惯于物质不灭的看法，爱因斯坦为反对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律所提的这个论点影响很大。

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1917-1918年关于能动张量守恒定律争论的历史文献

chenfap 2009-4-12 17:33

Levi-Civita 与爱因斯坦关于能动张量守恒定律的争论及其对 宇宙学的深刻影响 (2)( 宇宙演化中的逻辑关联ⅩⅢ ) 1 917-1918 年 关于能动张量守恒定律争论的历史文献 本次博文将分别摘录几段 Levi-Civita 的论文与爱因斯坦的论文供大家参考。 Levi-Civita 的论文摘录选自 Earman 所主编的论文集《 The Attraction of Gravitation 》之中由 Cattani and De Maria 所写的论文 Conservation Laws and Gravitational Waves in General Relativity 。这篇论文对 1 917-1918 年 关于能动张量守恒定律的争论作了详细介绍，是研究那场学术争论必读的重要资料。我不知道在国内能否找到 Earman 所主编的论文集和 Cattani and De Maria 所写的这篇论文？我是托人从国外找来的。爱因斯坦的论文摘录选自范岱年、赵中立、许良英编译的《爱因斯坦文集第二卷》 381-383 页。这段摘录完整准确地表达了爱因斯坦对引力体系的 能动张量及其守恒定律之观点和看法；也是研究那场学术争论必读的重要资料。 本文作者相信，只要认真研究 1 917-1918 年 关于能动张量守恒定律争论和深入地比较 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律 与爱因斯坦 守恒定律，是不难发现这两个 守恒定律在数学上是等价的；无论由 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，还是由爱因斯坦守恒定律，都可分别得出 : 所谓 PSR1913+16 双星公转周期变化之观测结果证实了引力波携带能量辐射的看法并不可信，宇宙起源于 大爆炸 的标准模型可能并不真实以及黑洞可能并不存在等等。再考虑协变性，应当承认， Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律更优于 爱因斯坦 守恒定律。 由于在那场争论中，爱因斯坦始终坚持物质场的能量不可能同引力场的能量互相湮灭，便使得他既拒绝 Levi-Civita 等人的正确见解，也使得爱因斯坦守恒定律 没有得到充分的应用。他的这些观点一直流传至今。十几年来 本文作者虽然写了一些论文，企图作些澄清，但由于人微言轻，效果不大。另一方面也可能是后人不知 九十多年前的争论并未解决，而谜信权威，误以为已有了正确的科学结论。因此我在此特提供一些 关于 1 917-1918 年 能动张量守恒定律争论的历史文献 供大家参考。我特别希望研究引力理论、天体物理、宇宙学的年青学者能够更好的掌握 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律与 爱因斯坦 守恒定律，避免我这辈人所走过的弯路。

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介绍九十多年前的一场重要争论

chenfap 2009-4-11 12:09

Levi-Civita 与爱因斯坦关于能动张量守恒定律的争论及其对 宇宙学的深刻影响 (1)( 宇宙演化中的逻 辑关联Ⅹ Ⅲ ) 介绍九十多年前的一场重要争论 我在前次 博文中已经说明了 , 引力体系的 能动张量守恒定律对宇宙的演化的深刻影响。我还曾再三指出：在 主流宇宙学中，没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用 引力体系的能动张量守恒定律；特别是没有注意到爱因斯坦守恒定律也可类似于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律那样，既 有可能 阻止黑洞的 出现，又有可能 阻止 宇宙大爆炸出现。。为什么会出现这种情况呢？除了 在前次 博文中所分析的原因外，还有一个非常重要的历史渊源，这就是发生在 1917~1918 年的 Levi-Civita 等人同爱因斯坦关于能动张量守恒定律的一场争论。在这场争论中，爱因斯坦始终坚持物质场的能量不可能同引力场的能量互相湮灭，便使得他既拒绝 Levi-Civita 等人的正确见解，也使得爱因斯坦守恒定律 没有得到充分的应用。 由于当时的历史条件， 1917~1918 年的那场 争论，爱因斯坦获得了胜利，他的观点和看法成了当前物理理论中的主流。近十余年来，本文作者曾对 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律进行了全面和深入的研究 ; 作者发现 , 爱因斯坦守恒定律与 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律在数学上是等价的。无论由 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，还是由爱因斯坦守恒定律，都可分别得出 : 所谓 PSR1913+16 双星公转周期变化之观测结果证实了引力波携带能量辐射的看法并不可信，宇宙起源于 大爆炸 的标准模型可能并不真实以及黑洞可能并不存在等等。 已经过去九十多年了，为什么爱因斯坦关于引力体系的能动张量守恒定律的一些观点和看法仍是当前物理理论中的主流呢？本文作者认为，除了由于爱因斯坦的学术声望很高，追随他的学者较多之外，还在很大程度上是由于现在许多人不了解、甚至不知道九十多年前的 那场 争论。本文的目的就是在介绍历史事实的基础上，对 1 917~1918 年 关于能动张量守恒定律的那场争论重新评价。 本文分为四部分： 1 ），介绍九十多年前的一场重要争论 2 ）， 1 917~1918 年 关于能动张量守恒定律争论的历史文献 3 ），对 1 917~1918 年 关于能动张量守恒定律争论的重新评价 4 ），我研究引力体系能动张量守恒定律的经历 本次博文主要谈第 1 ）部分，其中大部分内容系摘自我于 2000 年发表在《河北师范大学学报》上的论文 引力场能动张量定义的历史争论及重新研究 ( 陈方培 .2000, 引力场的能动张量定义的历史争论及重新研究 . 河北师范大学学报 24, 326. ) 。

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能动张量守恒定律对宇宙学的深刻影响

chenfap 2009-4-7 17:19

能动张量守恒定律对宇宙学的深刻影响 ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论 基础（五） ) 我在《宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流 宇宙学的理论 基础（一）》那篇博文中曾指出 : 在 主流宇宙学中，没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用 引力体系的能动张量守恒定律；特别是没有注意到爱因斯坦守恒定律也可类似于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律那样，既 有可能 阻止黑洞的 出现，又有可能 阻止 宇宙大爆炸出现。（请参考我在早先发表的《 在爱因斯坦守恒定律的基础上也可建立 不存在大爆炸的宇宙模型》那篇博文）。现在我们来详细说明这个问题。 在上述讨论中，我们看到， 能动张量守恒定律对宇宙的演化是有深刻影响的。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . Chen F. P. 2009, Further study on the conservation laws of energy-momentum tensor density for a gravitational system. Int.J.Theor.Phys.48 ， 847. 陈方培 .2008, Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律对 黑洞形成的影响及其它 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 Ⅳ ). 中国科技论文在线 200809-272. Chen F. P. 2008, Field equations and conservation laws derived from the generalized Einsteins Lagrangian density for a gravitational system and their implications to cosmology. Int.J.Theor.Phys.47,421. 陈方培 .2008, Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律及推广的 爱因斯坦 场方程 对宇宙演化的影响 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用Ⅲ ). 中国科技论文在线 200804-452.

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暗能量、暗物质的一些特性同宇宙学理论的逻辑关联（2）

chenfap 2009-3-28 09:28

暗能量、暗物质的一些特性同 宇宙学理论的 逻辑关联（ 2 ） ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论 基础（三） )

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暗能量、暗物质的一些特性同宇宙学理论的逻辑关联（1）

chenfap 2009-3-27 10:38

暗能量、暗物质的一些特性同 宇宙学理论的 逻辑关联（ 1 ） ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论 基础（三） ) 宇宙学是根据 观测才断定暗能量和暗物质的存在，由观测并进行分析后 得出的结论主要有： 1 ），宇宙空间在加速膨胀； 2 ），在 宇宙的 总能量密度中， 普通物质 只占 4 ％，暗物质占了 23% ， 暗能量 占了 73% ； 3 ）， 通常 物质既可受到 引力相互作用，还可受到内部相互作用（即电磁作用、弱作用、强作用） ; 而 暗 能量、 非重子 暗物质 只能受到引力相互作用，不可能受到内部相互作用 , 这正是 表现为暗的原因； 4 ），暗 物质会影响星系的转动，但暗能量不影响。下面将 根据这几个结论并结合其它考虑来说明暗物质、暗能量的一些特性同 宇宙学理论 的逻辑关联。 （ 2 ），由于 通常 物质既可受到引力相互作用，还可受到内部相互作用，故 通常 物 质的拉氏函数中既包含引力场量，还包含内部相互作用的场量。而非重子 暗物质 只 能受到引力相互作用，不受到内部相互作用，故非重子 暗物质 的拉氏函数中包含引 力场量，但不包含内部相互作用的场量。若能具体找到 通常 物质的拉氏函数和 暗物 质 的拉氏函数，便可定量地比较它们的特性。 （ 3 ），暗 物质会影响星系的转动，这意味着， 暗 物质与 引力场的关系同 通常 物质 与 引力场的关系，基本上是相同的。这就是说，正如这部分 通常 物质 与那 部分 通常 物质之间存在万有引力一样，这部分暗物质 与那 部分 暗 物质之间也存在万有引力，并 且 通常 物质 与暗 物质之间也存在万有引力。进一步还可以假定， 通常 物质 与 非重子 暗 物质共同形成星系和星体。对于非重子 暗 物质，也如同 通常 物质，可以认为:

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为什么不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙?

chenfap 2009-3-23 09:03

为什么 不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙 ? ( 宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论 基础（二） ) 我在《宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释（一）》那篇博文中曾指出 , 牛顿引力理论和牛顿力学是不可能应用来研究整个宇宙的，现在来详细说明这个问题。 首先指出，牛顿引力理论和牛顿力学理论均可看作广义相对论的理论（引力场方程和粒子运动方程）在弱场和低速条件下的近似 。只有满足这两个条件时，才可以应用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究问题。在局部时空中的某些天体常可处于弱场和低速的情况下，故可用牛顿引力理论和牛顿力学理论来研究它们的运动。而对于整个宇宙，其中必包含强引力场（如黑洞刚要形成时之星体附近的引力场等）和高速物质粒子（如光子气、中微子辐射等，微波背景辐射便是光子气）；对这些情况只能应用广义相对论来进行研究，而不可能应用牛顿引力理论和牛顿力学来进行研究。 其次还要指出， 无限宇宙与牛顿理论二者之间存在着难以克服的内在矛盾。牛顿曾认为，为了避免宇宙坍缩，物质必须均匀分布在无限的空间之内。可是，把 牛顿引力理论和 牛顿力学 应用于 无限宇宙这一物理体系，仍然得出宇宙要坍缩，而根本得不到一个自洽的宇宙演化模型 。 以上两个方面就是为什么 不能用牛顿引力理论和牛顿力学来研究整个宇宙的主要理由。 若以 星系为单元并 把 宇宙中的物质看成 理想流体，对于这个理想流体的某些局部，可以认为 弱场和低速的条件近似地满足，因而也可以用牛顿引力理论和 牛顿力学对之研究，所得出的结果与 应用广义相对论 得到的结果相类 似，这就是牛顿宇宙学；详细讨论请参考文献 。在这里我们只是指出，牛顿宇宙学只是一种近似的方法，它不包含物理实质。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . 冯麟保 .1994, 宇宙学引论 . 科学出版社 , 北京 . 俞允强， 2003 ，热 大爆炸宇宙学，北京大学出版社，北京 .

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅻ 主流宇宙学的理论基础（一）

chenfap 2009-3-19 09:23

主流 宇宙学的理论 基础（一） 目前以宇宙大爆炸和宇宙大 暴胀作 为其形象特点的主流宇宙学 的理论基础为 ： 5 ），应用了基本粒子的标准理论，还采用了超对称和超引力理论、超弦理论的一些观点和看法来研究宇宙中的物质场。要知道，在基本粒子的标准理论中也还有一些问题尚未定论，如 Higgs 粒子是否存在？等等，而超对称和超引力理论以及超弦理论还不很成熟；用它们来研究宇宙中的物质场，虽可开拓眼界，也可能带来负面影响。 本专题将分别探讨和评论上述理论基础，我在前些时已详细论述过宇宙学原理，故下面几篇博文只讨论理论基础 1 ）、 2 ）、 4 ）、 5 ）。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . Plebanski J. , Krasinski A. 2006, A introduction to general relativity and cosmology ， Cambridge University Press, New York. 冯麟保 .1994, 宇宙学引论 . 科学出版社 , 北京 . Chen F. P. 2009, Further study on the conservation laws of energy-momentum tensor density for a gravitational system. Int.J.Theor.Phys.48 ， 847. 陈方培 .2008, Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律对 黑洞形成的影响及其它 ( 引力体系协变的能动张量密度及其守恒定律与某些应用 Ⅳ ). 中国科技论文在线 200809-272.

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（三）

chenfap 2009-3-15 11:31

现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释（三） 主要内容： * 对 宇宙中氦丰度 的两种解释 * 宇宙空间在加速膨胀的 观 测基础 * 宇宙膨胀、微波背景辐射、宇宙中的氦丰度都没有肯定宇宙大爆炸的存在 3 ），对 宇宙中氦丰度 的两种解释 大爆炸宇宙学认为 , 在宇宙最初期 , 物质粒子只有夸克、轻子，可能还有 Higgs 粒子；以后 随着宇宙膨胀降温，。在 大爆炸后大约 10 -5 秒，温度约 10 万亿度时， 质子 和 中子 开始形成；在大爆炸后大约 13.8 秒，温度约 30 亿度时， 氘 、 氦 类稳定原子核（ 化学元素 ）形成。 大爆炸宇宙学认为 , 宇宙中的氦主要是在宇宙最初期由 质子 和 中子 合成的， 根据当时的温度可计算出 宇宙中的氦丰度（即氦的质量所占通常物质质量的百分比），详细讨论和 计算请参阅 宇宙学教科书有关章节。大爆炸宇宙学对氦丰度的 计算 的结果基本上是符合观测数据的 ，故 主流宇宙学认为这也是存在宇宙大爆炸的另一重要证据。可是对宇宙中的氦丰度的来源，也有另外的解释 ：早在 1950 年代，有些宇宙学的学者曾主张，宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成的，然而详细的计算表明，宇宙中所观测到的氦丰度难以于 年之中在各恒星内部合成； 年是根据大爆炸宇宙模型所算出的宇宙目前的大致寿命。 可是，对修改的宇宙模型来说，宇宙至今已经历了 无穷长的时间， 氦在各恒星内部合成有着足够的时间。因此，主张宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成的观点也有可能是对的。于是，对宇宙中的氦丰度的形成，存在两种不同的解释，并对应于两种不同的宇宙演化理论。那一种正确？有待于今后的观测事实和理论分析来决定。 4 ）， 宇宙空间在加速膨胀的 观 测基础 Ia 型超新星是 超新星中的一种类型，它 具有相对均匀的光谱、光变曲线及峰值光度，是较好的相对距离指示器。 一旦它们的绝对光度得到标定，就可以定出它的 距离和 哈勃常数。 对一个 Ia 超新星，可分别 测 出它 的宇宙学红移 z 和相对于观 测 者的 距离 L1 ， 这也大约是该 Ia 超新星 所属的星系 的宇宙学红移 和 相对于观 测 者的 距离 。若 假定宇宙是匀速膨胀，用 z 也 可以算出 该 Ia 超新星 的距离 L2 ， 然后和测 出 的实际距离 L1 比较，如果 L1=L2 ，则宇宙是匀速膨胀，如果 L1L2 ，则宇宙是加速膨胀，如果 L1L2 ，则宇宙是减速膨胀。 结果得到的是 L1L2 ，这就是说，由 Ia 型超新星之光度 - 距离的分析，表明了 宇宙空间在加速膨胀。 宇宙膨胀、 微波背景辐射、 宇宙中的氦丰度都没有肯定宇宙大爆炸的存在 人们曾经认为宇宙膨胀、 微波背景辐射、 宇宙中的氦丰度这些 观测事实可以 肯定宇宙大爆炸的存在；通过以上的分析，我们看到，对这些观测结果可以有不同的解释，既可以用发生过宇宙大爆炸来解释，也可以不用宇宙大爆炸来解释。也就是说，宇宙膨胀、 微波背景辐射、 宇宙中的氦丰度这些 观测事实不是存在 宇宙大爆炸的充分条件，仅靠它们不可能肯定宇宙大爆炸的存在。 要判断是否存在宇宙大爆炸须要更多的观测和实验例如： a ），通过观测能否发现其年龄比根据大爆炸宇宙模型所算出的宇宙寿命还要长的星体。 b ），通过观测能否肯定黑洞存在或不存在，若能肯定黑洞不存在，这就意味着物质场能量密度不可能是无限大，因之宇宙大爆炸也就不可能存在。 c), 进行检定 Higgs 粒子是否存在的实验，暴涨理论须要 Higgs 粒子，如果 Higgs 粒子不存在，就可能意味着大爆炸不可能发生。 等等。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York .

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（二）

chenfap 2009-3-13 11:17

现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释（二） 2 ）， 微波背景辐射的解释 主要内容： A ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释 B ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的 C ， 修改的宇宙学对微波背景辐射的解释 D ， 宇宙学进入了精确研究的时代吗？ A ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释 按照大爆炸宇宙学的推论，在大爆炸发生后 0.1 秒 1 秒，温度约为 300 亿度 100 亿度，此时 宇宙中的通常物质为一些 较轻的元素 ，它们 处于电离状态，由于 温度较高，尚不能形成中性原子 ； 这些处于电离状态的元素，自由电子和光子因频繁的碰撞而紧紧地结合在一起，它们构成了一种流体，致使光子不能自由地在宇宙空间传播。 随着宇宙膨胀，宇宙温度和光子能量进一步下降。在宇宙年龄约为 30 万年时，温度大约降为 3000 度，此时 光子的能量不足以克服原子核与电子间的电磁吸引力，结果，核与电子结合成中性原子；之后，光子的传播便不受中性原子的影响，这叫做光子退耦。 退耦后的光子气（即当时存在宇宙空间中的全部光子）继续随着宇宙膨胀而不断降温。现在宇宙年龄约为 137 亿年，光子气的温度已降至大约为 2.7k 度；光子气位于微波的范围，故被称为微波背景辐射。以上是大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释。 根据 1989 年 11 月升空的 宇宙背景探测者 （ COBE ）测量到的结果，宇宙微波背景辐射谱非常精确地符合其温度为 2.728K 的黑体辐射谱； 另外微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性，但各向异性 的幅度大约只有百万分之五的差异 。对 ＣＯＢＥ卫星测量结果进行分析计算 、 得出上述结果的两位 美国学者马瑟 (J.Mather) 和斯穆特 (G.Smoot), 因之获得 2006 年诺贝尔物理学奖。 他们的工作被誉为是使宇宙学进入了精确研究时代的标志。 对 微波背景辐射的观测，较好的证实了大爆炸宇宙学的推论；加以 COBE 的 测量 精确度很高， WMAP （ 威尔金森微波各向异性探测器） 的 测量 精确度更高，就使得人们更加相信 大爆炸宇宙学是正确的了，并误认为 宇宙学已进入了精确研究时代。其实， 大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的。 B ，大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释是有问题的 在大爆炸宇宙学对微波背景辐射的解释之中，默认了一个假设，就是假定：退耦后的光子气便自成一个孤立系统，其光子数不再增减，只随着宇宙膨胀而不断降温；这样才算出了现在的 微波背景辐射之 温度。但实际上的情况并不是这样。宇宙中的恒星在不断地辐射光子，这些光子将与退耦后的光子气混在一起，且互相碰撞，都随宇宙膨胀而不断降温，此外，退耦后的光子气中，也有些光子被星体吸收而消失；因此，退耦后的光子气决不会是一个孤立系统，其光子数必定会有所增减，而且会影响光子气的能量发生改变。这样，现在所测量到的微波背景辐射之温度，便不是那个退耦后的光子气因随着宇宙膨胀而降到的温度。怎么会是大爆炸的遗迹呢？这个遗迹的温度 2.728K 怎么能准确到小数点后第三位呢？反而，测量越 精确， 越说明有问题；因为退耦后的光子气决不会是一个孤立系统，怎么能不变呢？ C ， 修改的宇宙学对微波背景辐射的解释 我在前些时发表的博文中，已经讲过， 修改的宇宙学的特点是：时间无始无终，物质粒子可不断创生，恒星不断生灭也不断 地辐射出光子。天文观测表明， 恒星 辐射光谱接近于黑体辐射谱。 修改的宇宙学认为：宇宙空间充满着各个时刻从恒星 辐射 出的光子，那些极早时刻 辐射 出的光子已 随着宇宙膨胀 ，使其频率大大降低而 位于微波的范围 。恒星 辐射 光 谱 原就接近于 黑体辐射谱 ，不同时刻从恒星 辐射 出的光子再经过不断的碰撞，最后也将趋于热平衡状态，从而可形成其光 谱 为 黑体辐射谱 的 微波背景辐射 。这就是修改的宇宙学 对微波背景辐射的解释。 因此，不用大爆炸遗迹，而用另外的原因来解释微波辐射背景之可能性是存在的。 D ， 宇宙学进入了精确研究的时代吗？ 既然不用大爆炸遗迹，而用另外的原因来解释微波辐射背景之可能性是存在的，以 大爆炸为主要特征的标准宇宙学是否正确便是个问题 。加上在目前对 宇宙学中的许多问题还没有搞清楚，应当说， 目前 宇宙学的理论还不是很完美的，甚至可以说， 目前 宇宙学的理论还不是很可靠的。在这种情况下，虽然 测量技术很 精确，在 理论尚不完美甚至不很可靠时，是否能 认为 宇宙学 已 进入了精确研究时代？我觉得决不能这样 认为。这好比是，倘若仍采用玻尔理论来研究原子光 谱， 虽然 测量技术很先进、很 精确，决不能说，这样的 研究是 先进的和 精确的 研究。

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郑怡嘉先生,你为何要不断纠缠我?

chenfap 2009-3-5 16:33

郑怡嘉先生 , 你为何要不断纠缠我 ? 我于 3 月 2 日因摔跤受伤，这几天正在医治和休息，本打算暂停发表博文。可是，这两天郑怡嘉先生接连发表两篇博文，点名针对本人。我多次说过，我不愿意和他辩论，不知何故 ? 他总是对我纠缠不休。我从来没有得罪过他，在来科学网之前，我不认识他，来科学网之后，对他的博文，我一直没有留言批评过。我和他在学术上的观点是有所不同，但我不主张彼此点名辩论，因为科学网的多次经验，都说明这样做的效果不好，不久前郑怡嘉先生自己也在科学网经历过一次不成功的教训，为什么还要转而纠缠我呢？我主张，当两位博主的学术观点不同时，各人可以在自己的博克中介绍自己的观点，不对人，只对事，各谈各的，让网友们去评论。一段时间以来，我就是按照这个原则写作和发表我的博文的。 3 月 2 日我发表了一篇博文《 宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释（一）》，也是严格 按照上述原则写作的； 古庵 对该文留言说：客观公正。写这篇博文是为了阐述我的 学术观点，由于其中有些观点与郑怡嘉先生的观点相反，在写作时我还特别留意用词和问题的提法，怕引起误解。请网友们去检查一下（这篇博文的浏览数一直不多），看看这篇博文是否有伤害郑怡嘉先生之处？可是我的善意却未获得好报，那篇博文发表后，竟招来了点名批评。我曾打算不予理会，继续各谈各的；但仔细看过郑怡嘉先生的博文，发现他的博文对我的学术观点有所歪曲，很可能会误导别人对我产生不良的印象；因为郑怡嘉先生的博克很有一些影响，最近他的博文常受到推荐，好几次显现在《科研笔记》一栏中，最近他的博文的浏览数也超过我的。如果我保持沉默，可能使人误认为我理亏，并进而以为可能是郑的学术观点正确而 我的 学术观点错误。因此我必须作以下声明： （ 1 ），郑怡嘉先生在他的博文《 我对宇宙学的看法（ 17 ） 陈方培 教授 和标准宇宙学模型》中，强调我所提出的 修改的宇宙模型 本质上和 稳恒态宇宙学理论一样。 而在实际上它们是不一样的，主要有两方面的不同，一是我 的 修改的宇宙模型，像 标准宇宙学模型一样，用了 宇宙学原理 ，而稳恒态宇宙学理论用的是 完全宇宙学原理； 二是我 的 修改的宇宙模型中，物质粒子的创生是 由于 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律，能量仍是守恒的， 而在稳恒态宇宙学理论中， 物质粒子的创生是 由于 完全宇宙学原理， 能量是不守恒的。 显然这两种理论有着本质上的区别，决不能认为修改的宇宙模型 本质上和 稳恒态宇宙学理论一样。 关于这个问题我打算在以后的博文中专门讨论，现在只是让大家来看看 郑怡嘉先生歪曲我的学术观点会导致什么后果。大家知道， 稳恒态宇宙学早被 标准宇宙学打败；因此把我的 学术观点打成为在 本质上和 稳恒态宇宙学理论一样 ，就等于告诉大家，陈某人的 学术观点是 早被 打败的陈旧货色。 （ 2 ） 郑怡嘉先生在他的博文《 我对宇宙学的看法（ 16 ） 宇宙学的研 究对象是什么？ 》中，把我看成是对 宇宙学的研究对象还没有搞清楚的代表人物。其实，我对宇宙和宇宙学的看法，与现有宇宙学教科书上的看法大致是相同的，应当说我是向这些教科书学来的，我还不够资格成为这些教科书的代表。 郑怡嘉先生若要批评应当去批评那些 教科书和它们的作者。此外， 郑怡嘉先生对 宇宙学的研究对象提出了他的看法，他的看法对不对，我觉得也还是可以讨论的；不过本文也不去讨论。我 只是想搞清楚 郑怡嘉先生为什么要 把我看成是对 宇宙学的研究对象还没有搞清楚的代表人物。是否把我当成靶子，容易攻击，容易显现他的正确？

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅺ 现代宇宙学的天文观测基础及其解释（一）

chenfap 2009-3-2 14:53

现代 宇宙学的天文 观 测基础及其解释（一） 作为一门科学 , 宇宙学必须建立在天文 观 测基础之上。现代 宇宙学有着如下一些主要的天文 观 测基础 ： 1 ），河外 星系普遍存在宇宙红移，且大致遵从哈勃定律。这可解释为宇宙空间的膨胀。 2 ）， 微波背景辐射的观测结果。主流宇宙学解释为宇宙大爆炸后光子退耦的遗迹。 3 ），宇宙中氦丰度的实测。主流宇宙学解释为宇宙大爆炸后原初核合成的结果。 4 ）， 对哈勃望远镜 观测到的 Ia 型超新星之光度距离的分析。 这可解释为宇宙空间在加速膨胀。 随着 观 测仪器的技术性能提高， 观 测结果的精密度也愈来愈高；应当说，上述四方面的 观 测结果是可靠的，不会有错误的。可是对 观 测结果往往可以作出不相同的解释。例如在我的博文《 能否建立一个既符合观测事实又不存在大爆炸的宇宙模型 ? 》之中曾指出， Weinberg 在文献 举例说明过在稳恒态模型里和重子一起产生微波背景并非完全不可能 , 还提到过 早在 1950 年代，有些宇宙学的学者曾主张宇宙中的氦主要是在各恒星内部合成。 对 观 测结果的不同解释 , 有的正确 , 有的错误或不完全正确 , 也有的尚难以判断是否正确。对 观 测结果的不同解释，有的有利于这种 宇宙学， 有的有利于那种 宇宙学；也有的解释对几种不同的宇宙学都适用，即并不肯定某一种宇宙学更正确。例如，把微波背景辐射解释为光子退耦的遗迹， 有利于 大爆炸宇宙学，把宇宙中氦的丰度解释为原初核合成的结果，也 有利于 大爆炸宇宙学；而把 河外 星系普遍存在的宇宙红移解释为宇宙空间的膨胀，对大爆炸宇宙学和 我在博文《 能否建立一个既符合观测事实又不存在大爆炸的宇宙模型 ? 》中所建立的宇宙模型，都能 适用，这一解释并不肯定大爆炸宇宙学正确。本博文主要讨论上述四种天文 观 测与 宇宙学的关系，着重说明它们能不能肯定大爆炸宇宙学正确？在（一）中先谈宇宙红移，其它留在（二）中讨论。 1 ），河外 星系宇宙红移的解释 对 河外 星系普遍存在的宇宙红移也有一些各种各样的不同解释，它们的目的大都是为了否定把宇宙红移解释为宇宙空间的膨胀。那些不同的解释也许各有一些道理，但可以肯定它们是不全面的，它们否定不了宇宙红移能够反映宇宙空间的膨胀；虽然宇宙红移还可然有其它原因，但这些其它原因只能产生部分的红移， 决不能用来完全代替由于宇宙空间膨胀而出现的宇宙红移。本博文不打算评论那些对 河外 星系红移的各种各样的解释，只着重说明为何那些解释决不能用来完全代替由于宇宙空间膨胀的解释。为什么这样说呢？ 在前几次的博文中，我已经详细说明，要建立一个合理的宇宙学 模型， 宇宙学原理是不可少的；广义相对论加上宇宙学原理就必然意味着 宇宙空间要发生膨胀或收缩，结合宇宙红移的观测结果，便可以肯定宇宙空间目前在膨胀，但不能肯定发生过 宇宙 大爆炸。那么，不用广义相对论而用牛顿力学来研究 宇宙学， 是否宇宙空间就可以不发生膨胀或收缩呢？我的回答是：（ 1 ）， 牛顿力学是不可能应用来研究整个宇宙的，这个问题留在以后再详细讨论；（ 2 ），由于星系间的引力比较微弱，在 宇宙的局部可以应 用牛顿力学，再加上 宇宙学原理 , 就形成 牛顿 宇宙 学 , 它把 宇宙中的物质看成是可 胀缩的理想流体 , 在实质上仍是默认了宇宙空间可以发生膨胀或收缩。 最后还要说明一个问题，在离银河系较近的星系中，有些星系不出现红移，反而是紫移，还有些星系的红移大大偏离哈勃定律，这是否表明宇宙红移系空间的膨胀的解释及哈勃定律都不适用了呢？不能这样看待！ 在《宇宙演化中的逻辑关联 Ⅵ 对 宇宙学原理的再解释》那篇博文中，我曾指出， 把 宇宙中的物质看成 理想流体，有一个如何选择单元的问题。 现在有些 学者主张 以 空洞及其周围的 星系为单元，把 宇宙作为整体来考虑；这样考虑，宇宙学原理才有可能成立， 单元之间，除随着空间膨胀外，没有其它相对运动 。若仅以 星系为单元， 宇宙学原理不完全成立， 单元之间，除随着空间膨胀外，还可能有其它相对运动。结果空间膨胀与其它相对运动相叠加，就有可能使得某些星系出现紫移，还可能使得有些星系的红移大大偏离哈勃定律。 参考文献 Weinberg S. 1972, Gravitation and Cosmology, Wiley, New York . Schneider P. 2006, Extragalactic Astronomy and Cosmology, Springer Berlin Heidelberg, New York.

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅹ ‘大爆炸宇宙学’的缺点究竟是什么?（二）

热度 4 chenfap 2009-2-26 08:02

今后宇宙将如何发展？ 今后宇宙将如何发展呢？按照 大爆炸宇宙学的精神，有人作如下推 测： 随着宇宙的不断膨胀，星系也开始互相远离，星系中的恒星也彼此远离。之后一切恒星的能量都将用尽，有些恒星会变成白矮星或褐矮星，有些会塌缩成中子星或黑洞。大爆炸之后数千万亿年，就连黑洞也会消失。所有的物质都会分解成最基本的成分。原子也会分解。最后，连构成原子的质子也会发生衰变；一切都会陷入停顿，这就是宇宙的结局。宇宙最后将会死亡，剩下的，只有冰冷、黑暗、死气沉沉的虚空。这是我在网上看到的美国凯斯西储大学劳伦斯 克劳斯教授的说法，是他 按照 大爆炸宇宙学的精神，所作出的推论。 宇宙的结局 可怕吗？太可怕了，难道我们要相信得出这个推论的大爆炸宇宙学吗？这正确吗？不正确，我将说明，只要正确理解宇宙学的 观 测实验基础和理论基础，对 主流宇宙学进行适当的修改，得不出宇宙大爆炸和宇宙大 死亡 的结论。 宇宙大爆炸，宇宙大 暴胀， 宇宙大 死亡 这些说法胜过《天方夜谈》，比神话还更神话。它们真的是科学的结论吗？否！这些结论在科学性上是有问题、缺点和错误的。究竟是些什么问题、缺点和错误呢？下面谈谈我的看法。 大爆炸宇宙学在科学性上的问题、缺点和错误 （ 1 ），时间有起点而无终点 , 违背相对论的基本观点。 （ 2 ），在宇宙之初，就存在着能量密度几乎是无限大的物质场。这些物质场及其能量从何而来？只能认为它们原来就存在，何以原来就存在呢？无法解释。 （ 3 ），宇宙暴涨须假定存在希克斯场，而希克斯粒子一直没有发现，是否存在？还是个问题。 （ 4 ），万物都有生有死，且生死不是一次性的，为何只有宇宙演化是一次性的呢？ （ 5 ）,以存在宇宙大爆炸为特点的主流宇宙学没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用 引力体系的能动张量守恒定律；而 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律既可阻止 宇宙大爆炸出现，又可使物质场的能量与引力场的能量有可能同时从零创生。 这些 问题、缺点和错误是如何出现的？如何改正？后续博文将进行讨论。

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宇宙演化中的逻辑关联Ⅹ ‘大爆炸宇宙学’的缺点究竟是什么?（一）

chenfap 2009-2-25 17:49

大爆炸宇宙学的缺点究竟是什么 ? （一） 很多人不相信宇宙大爆炸的真实性，认为大爆炸宇宙学存在缺点、甚至错误。而在目前，更多人赞成大爆炸宇宙学，因之这个宇宙学仍是当前宇宙学中的主流。大爆炸宇宙学具有其 观 测实验基础和理论基础，要找出 大爆炸宇宙学的缺点、错误，并进一步改正这些缺点、错误来建立新的宇宙学，必须全面和深入地研究大爆炸宇宙学的 观 测实验基础和理论基础。本人也 不相信宇宙大爆炸的真实性，正在钻研大爆炸宇宙学的 观 测基础和理论基础并企图修改 大爆炸宇宙学的缺点。我在各类网上拜读过一些批评大爆炸宇宙学的文章，发现这些文章对大爆炸宇宙学存在之缺点、错误的见解，对大爆炸宇宙学之 观 测实验基础和理论基础的分析，各不相同，且存在很大的分歧。 这些文章中不乏真知卓见，给过我很多启发；但我也发现 ，有些文章似乎对 大爆炸宇宙学的 观 测实验基础和理论基础， 钻研得不够全面和深入。俗话说：打蛇要打在七寸，在批评大爆炸宇宙学时，也要抓准它的缺点、错误。为什 么大爆炸宇宙学在众多批评之下仍占据当前宇宙学中的主流？除了由于頑固的惯性等原因外，我觉得一些批评者对大爆炸宇宙学的 观 测实验基础和理论基础 钻研得不够全面和深入，因而对大爆炸宇宙学的缺点、错误抓得不准，也是重要的原因。 从本篇博文开始，我打算用几篇博文，就本人最近的一些钻研，比较系统地谈论大爆炸宇宙学的缺点，分析它的 观 测基础和理论基础，并进而提出我对如何修改 大爆炸宇宙学之缺点的一些看法。写作这些博文的目的，是抛砖引玉，希望能为建立更完善的宇宙学起到一些呼唤作用。 下面将列出大爆炸宇宙学的几个主要缺点，至于大爆炸宇宙学的 观 测基础和理论基础以及如何修改 大爆炸宇宙学缺点的看法，留待后续博文讨论。大家知道，宇宙空间可分为三种情况，即曲率常数 k0, k=0, k0, 我们只讨论 k=0 的情况，因为天文 观 测已认定 k=0 。 大爆炸宇宙学的主要特征是存在所谓宇宙大爆炸，具体地说，是指宇宙系从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始突然出现空间 膨胀的现象，更正确地说，是宇宙的空间度规突然开始增大。在大爆炸开始后大约 10 -35 秒 ，又因相变引起宇宙空间线度产生指数级增长，称为 暴胀 。之后暴胀停止，那时宇宙的物质形式是 夸克- 胶子等离子体 。以后宇宙继续在空间上膨胀，随着 温度降低， 宇宙中的 物质出现各种变化，以至形成目前所观察到的宇宙。现在 宇宙空间仍在继续膨胀，而且是作加速膨胀。这里要强调一下，宇宙空间的膨胀是宇宙的空间度规的增大，不是空间各点的位置在变动；空间各点的位置由座标确定，当宇宙空间膨胀时，空间各点的座标没有变化，故其位置没有变化，但由于空间度规增大了，故任何两点之间的距离也增大了；从效果来看，好像两点彼此远离了。但这种远离与因运动而远离，在性质上是不同的，在物理学上，谈到运动（相对于该座标系） 就意味着座标改变。（待 续）

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宇宙之网

eloa 2009-2-19 10:16

Shea 发表于 2009-02-16 10:52 Adrian Cho　文　Shea　译 融合了天文学、天体物理学以及宇宙学，科学家们正在探测我们所处的这张宇宙之网。 ：星系团暗示着其中有暗物质的存在。 　　整个宇宙就像一张复杂的网，所有的恒星和星系都附着在它之上。诗人们也许会因此吟唱，但是在这些华丽的诗篇中却保藏着科学家们对宇宙的认识。揭开这张宇宙之网将会是天文学家、天体物理学家和宇宙学家们的下一个巨大挑战。 　　宇宙之网是构筑宇宙的框架。它主要由占宇宙物质85%的暗物质构成，但是这些暗物质除了引力作用之外不存在其他任何的相互作用。在宇宙逐渐演化的过程中，出现了巨大的由物质聚集形成的纤维状结构。在其中落户的星系与恒星，它们发出的光芒打破了黑暗的寂静。更为神奇的暗能量则驱动着宇宙加速膨胀，影响着宇宙之网的演化。 　　这就是宇宙的宏观图像。现在科学家们正打算深入其中的细节。暗物质和暗能量的性质是什么？宇宙之网是如何精确组织的？宇宙之网张开的范围从单个星系一直延伸到了可观测宇宙的边界。它的演化描绘着我们今天看到的、一直可以追溯到大爆炸的复杂性。同时它也在简约的宇宙学理论和丰富多彩的星系、星系团天体物理学之间架起了桥梁。 　　对我来说，下个15年天文学和天体物理学中真正激动人心的事情就是认识我们看到的这张宇宙之网，2007年12月聚会商讨宇宙之网探测未来的106位科学家之一、加拿大多伦多大学的天文学家霍华德叶（Howard Yee）说，但我们目前还无法告诉你，在某个时刻这张网中的某个星系究竟有多大。 　　探测宇宙之网的过程正改变着天文学的面貌。美国芝加哥大学的天文学家迈克尔格莱德斯（Michael Gladders）说，科学家们正在用全新的眼光来看待星系。我们将看到经典天文学在光学和红外波段观测遥远的天体的复苏，唯一不同是我们现在一次能同时观测几百万个目标，格莱德斯说。 宇宙的组成 　　10年前，由于需要额外的引力来束缚星系，因此绝大多数的理论家都同意暗物质的存在。随后紧接着的三个观测帮助宇宙学家们明确了宇宙的精确组成。 　　1998年，两个小组使用Ia型超新星爆发来测量宇宙的膨胀。让他们惊讶的是，和预计的减速膨胀相反，他们发现宇宙正在加速膨胀。 　　与此同时，天文学家们也正在进行星系巡天。作为2度视场星系红移巡天的一部分，天文学家们使用澳大利亚新南威尔士的3.9米英澳望远镜测量了约22万个星系的三维空间位置。这个计划从1997年开始一直持续到了2002年。另一方面，1998年启动的斯隆数字巡天使用美国新墨西哥州的2.5米望远镜精确测量了80万个星系。这些巡天的结果会帮助科学家们了解把星系束缚到一起的暗物质和把它们拆散的暗能量之间的相互作用。 　　之后的2003年，美国宇航局（NASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）通过观测宇宙大爆炸的余辉微波背景辐射，为我们带来了婴儿宇宙的图像。宇宙被认为始于无穷大的密度和温度，随后瞬间膨胀增大了100倍。在这个被称为暴涨的阶段之后，宇宙便放缓了膨胀的速度。40万年后，宇宙进一步冷却，使得质子和电子形成了氢原子。这一转变释放出了被束缚的光子，随着宇宙的膨胀它就成了今天我们观测到的温度为2.725开的微波背景辐射。 　　微波背景辐射并不是完全均匀的。暴涨在新生的宇宙中放大的无穷小量子涨落最终成为了宇宙之网中纤维结构的种子。量子涨落同时还造成了微波背景辐射的温度在全天的跨度上出现0.001%的变化。通过分析这一温度起伏并且结合超新星和星系团的观测数据，WMAP的科学家惊奇地发现，宇宙由73%的暗能量、23%的暗物质和4%的普通物质组成，同时还得出宇宙的年龄为137亿年。 ：微波背景辐射和所对应的星系分布。 　　由于涨落足够大利于测量，同时它又很小利于研究，因此微波背景辐射真是天赐良机，NASA戈达德航天中心的宇宙学家盖瑞辛肖（Gary Hinshaw）说，你可以立刻从涨落的谱中得到有关参数。但是很多问题依然还不清楚，美国芝加哥大学的宇宙学家爱德华库伯（Edward Kolb）说。我们大致的图像是正确的，他解释道，但是对于星系如何形成、如何相互作用的细节以及星系并合的重要性等问题还有待进一步的研究。 身处玻璃鱼缸 　　科学家们希望可以由近到远、从现在到过去地追踪宇宙之网。尽管我们已经能观测到来自大爆炸之后40万年的辐射，但是我们也已经开始探测我们附近的宇宙之网。因此我们有一点像是鱼缸中的金鱼，既能看到污迹斑斑的玻璃又能看到身边的城堡。而两者之间的正是有待发现的。 　　科学家们正在绘制位于暗物质纤维结构上的星系。2005年，他们在星系的分布和微波背景辐射之间建立起了联系。在原子形成前物质进入原初涨落的时候，质子会撞击光子，形成海啸般扫过宇宙的声波。根据在微波背景辐射中留下的印记，这些波在原子形成前大约传播了10万个秒差距，相当于32.6万个光年。 　　随着宇宙膨胀了1000多倍，长度结构也会显现在星系中。美国宾夕法尼亚大学宇宙学家拉维沙斯（Ravi Sheth）说，根据斯隆巡天的结果，通过比较星系之间的距离，科学家们发现对于某一个给定的星系随着和它距离的增加发现另一个星系的概率也会增加。对这一重子声速振荡的更精确测量将会为科学家们提供另一条研究宇宙膨胀、揭示暗能量属性的途径。 　　同时科学家们也在通过对星系团的计数来探测宇宙之网，这些星系团是单个星系落入巨大暗物质团块而形成的。星系团的尺度和数量可以揭示出暗物质的分布。同时，暗能量的拉伸效应则会抑制大质量团块的形成。因此加拿大多伦多大学的叶说，统计不同红移、不同大小的星系团的数量有望揭示出这两者的性质。 　　此外他还说，使用光学和红外望远镜能较为容易的观测到星系团。这是因为星系团中的星系通常都较为年老，且其中充满了红巨星，它们会发出相同颜色的光。因此根据星系的颜色，天文学家们就能立刻区分出一个星系是否隶属于某个星系团以及这个星系团的红移。使用这一技术，叶及其红色序列星系团巡天计划的同事利用夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜已经观测了1000平方度的天空，发现了2万个星系团。 　　通过观测暗物质纤维结构的引力对遥远星系影像的扭曲，科学家们正在试图发现它们。美国宾夕法尼亚大学的宇宙学家盖瑞伯恩斯坦（Gary Bernstein）说，被称为弱引力透镜的这一技术使得科学家们可以直接探测暗物质团块，而不必去寻找位于这些暗物质团块中的恒星和星系。 　　由于弱引力透镜效应，星系因此会看上去倾向于整齐排列，就像是鱼群中的鱼。2000年科学家第一次观测到了这一现象，而2007年美国加州理工学院的天文学家理查德梅西（Richard Massey）及其同事则又往前迈了一大步。利用哈勃空间望远镜拍摄的50万个星系，他们把位于3个不同距离上的引力透镜星系和宇宙之网的大致三维结构进行了对比。伯恩斯坦说，科学家们希望能在更大的范围上进行类似的三维研究。 另眼看宇宙 　　使用光学和红外望远镜观测星系并不是研究宇宙之网的唯一途径。射电天文学家通过观测微波背景辐射中的斑点也能发现星系团的踪迹。这些宇宙微波背景辐射中的斑点是由苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应造成的。加拿大蒙特利尔麦克吉尔大学的天体物理学家马特道布斯（Matt Dobs）解释说，当背景辐射中的微波光子与星系团里高温电离气体中的电子发生碰撞的时候，会改变光子它的能量，暴露星系团的位置。他进一步说，由于这一效应并不依赖于星系团自身的亮度，这将有助于发现那些更暗弱、更遥远的星系团。 　　到目前为止，绝大多数的观测已经探测到了由已知星系团造成的这一效应。但是由8架3.5米射电望远镜组成的苏尼阿耶夫-泽尔多维奇阵正在6平方度的天区分全盲搜索新的星系团。同时，位于智利的6米阿塔卡马宇宙学望远镜和10米的南极望远镜也将分别扫描200和4000平方度的天空，它们将发现数千个星系团。 　　星系并不是科学家们的唯一选择。绝大多数的普通物质并不在恒星和星系中，而是位于巨大的中性或电离气体云中。天文学家通过观测天上的灯塔类星体来探测这些中性氢云。不管什么时候只要类星体发出的光穿过中性氢，其中的一部分就会被吸收，并且在光谱中体现出来。美国卡内基研究所天文台的天文学家迈克尔劳奇（Michael Rauch）说，吸收发生的波长可以反映出中性氢云的红移，吸收的宽度可以揭示出它的温度，吸收的深度则可以告诉我们星云中气体的含量。通过研究大量的类星体，科学家们希望借此能描绘出这些气体在宇宙之网中的分布。 　　科学家们也许还能更进一步。当原子中的质子翻转的时候，中性氢会在21厘米的波长上发射出射电辐射。天文学家们想通过它来探测宇宙年龄小于10亿年时中性氢的分布，那时第一代恒星正在形成。但是，为了做到这一点，他们将需要使用计划中的一平方千米阵（SKA），这个阵将由几百架射电望远镜组成，计划在下一个十年在澳大利亚或者南非建成。 我们成团的近邻 　　星系形成于宇宙之网的小型节点中，科学家们正在试图搞清楚它们是如何形成的。因为星系中暗物质占主导的图像很模糊，因此搞清楚这个问题十分重要。在大尺度上暗物质模型与观测符合得很好，美国哥伦比亚大学的天体物理学家凯瑟琳约翰斯顿（Kathryn Johnston）说，但是在小尺度上就存在一些问题了。例如，数值模拟预言银河系应该拥有比目前观测到的更多的小型卫星系。 　　目前天文学家们对星系的形成知之甚少，在他们的数值模拟中他们仅仅让暗物质在其中演化，只是到最后才把星系画到暗物质团块和节点中去。为了填补认识上的空白，天文学家们正在研究我们自身银河系。银河系是唯一一个我们能获得其中恒星位置和速度三维数据的星系，美国伦斯勒理工学院的天体物理学家海蒂纽伯格（Heidi Newberg）说。 ：星系碰撞。现在认为，类似银河系这样的大型星系都是通过小型星系并合而形成的。 　　银河系中的绝大部分恒星都位于银河系的薄盘中，而同时薄盘被暗物质晕所包围。科学家们曾经认为这个晕是平滑的，其中的恒星也是均匀分布的。在过去的十年中，正是由于斯隆巡天对恒星的研究才使我们逐渐转变了观点。当我们不断挖掘数据，我们就会看到越来越多的成团性，纽伯格说，它们到处都是，大小不一，有的甚至还能贯穿整个天空。 　　纽伯格说，因此晕看来只能是通过小型星系并合所产生的。当小型星系掉入银河系的时候，银河系的引力会它们身上拉出一条潮汐星流，例如人马座星流。通过测量恒星的位置和速度，科学家们可以从统计上确定哪些恒星属于星流。而通过比较这些恒星的化学组成，它们就可以被更清楚地区分开。 融会贯通 　　最终，宇宙之网会在宇宙学和天文学与天体物理学之间架起一座桥梁。宇宙学家们渴望简化宇宙，只留下最基本的成分和规律。天文学家和天体物理学家们则试图研究天体如何演化以及它们之间是否彼此关联。总体上讲，宇宙之网把这两者网罗到了一起。实际如何还需拭目以待。从现在起的10年或者20年后，我们也许可以回过头来看它的整合作用，库伯说，但是现在我们还有一步之遥。 　　然而，对宇宙之网的关注正在改变天文学的基本面貌，促成了越来越大规模的巡天。例如，虽然斯隆巡天仍在继续，但是暗能量巡天计划的科学家打算使用智利中美洲天文台的4米布兰科望远镜观测5000平方度的天区、精确测量2亿个星系。从2008年起，全景巡天望远镜与快速反应系统将开始对全天3/4的天区进行巡天。同时科学家们已经提议建造口径8.4米的大口径全天巡视望远镜，通过采用30亿像素的照相机同时可观测10平方度的天区。并计划从2014年起测定30亿个星系的位置和红移。 　　许多项目都打上了越大越好的标签。你身处这一大潮之中，美国国家射电天文台天文学家史蒂文迈耶斯（Steven Myers）说，大规模巡天的新时代即将到来。 　　随着巡天计划正在变得越来越大，一些学者开始讨论观测宇宙中所有可观测的1千亿个星系。美国密歇根大学的天体物理学家、同时也为斯隆巡天和暗能量巡天工作的蒂莫西麦克凯（Timothy McKay）说，虽然宇宙总会在你面前呈现出新的神秘，但是科学家们总有一天会搞清楚它的所用重要特征。我们应该放眼未来，到那时我们可观测的宇宙将变得历历在目，他说，现在潜藏在宇宙中的未知事物将会在我们的有生之年暴露在我们的眼前。 　　然而，天文学家们暂时不会把所有的星系都观测完。同时，为了更深入地了解我们所处的这张宇宙之网，科学家们还有很多事情要做。

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对物理关注的几个方面

ZHULIN 2009-2-1 14:51

2007年年末，多位科学家提出物理学应向ET（环境和能源科技）方向发展。2008年年末，在全球面临金融危机的威胁下，新能源、新材料被认为有可能取代IT成为继续推动经济及生产力发展的重要方向。 2008年8月，美国MIT的科学家宣布将一种磷酸钴盐作为催化剂溶解在电解水中，能使得水电解为氢气和氧气的效率达到几乎100％，这样就可以将电能以氢能的方式储存起来，甚至实现24小时不间断发电。这项研究成果可能会对太阳能、风能等大规模应用起重要推动作用。 暗物质和暗能量的本质以及它们的理论解释还有待进一步探明。今后几年，暗物质和暗能量的研究以及超越粒子物理和宇宙学标准模型的新物理将是热点。（转摘）

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黑夜中的畅想——夜空为什么是黑暗的？

eloa 2008-12-13 10:46

Shea 发表于2008-12-10 星期三 14:10 Ken Croswell 文 Shea 编译 版本信息：本文最初于2002年5月首次刊载于 火流星 网站，此版本为译者再编辑版。 有时，天文学中最简单的问题却是最难回答的 太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动，朱红与金黄又一次出现在地平线上。家里都点上了灯，餐桌上蜡烛隐隐作亮，在晚霞的映衬下，街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越暗，星星出现了，它们一如既往地出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢？ 这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题，父母对此也许会不屑一顾，但是宇宙学家爱德华哈里森（Edward Harrison）却花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣，在《夜的黑》（Darkness at Night）这本书中他写道，我常常思考宇宙为什么没有充满光，即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时，有时几天，我会重新思考这个问题，为大自然的力量和精妙所深深打动。 图片版权：Wojciech Gaczek。 夜空为什么是黑的，乍一看很明显，因为太阳下山了。但是还有恒星在闪耀啊。 如果宇宙是无限的，充满着无数颗恒星，那么夜晚将和白天一样的明亮。 这种理论和观测之间的矛盾被称为奥伯斯佯谬，奥伯斯是19世纪的医生和天文学家。 从彗星到宇宙学 海因里奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）每晚只睡4个小时。白天医治德国北部城市布莱梅（Bremen）的病人，为此他赢得了治愈霍乱的荣誉。晚上他观测天空寻找彗星，发现了前4颗小行星中的2颗。 ：海因里奥伯斯。 1823年，奥伯斯写了一篇宇宙学论文。他说，想象一下，如果恒星均匀的分布在宇宙空间里。离地球近的恒星，自然看起来就大，但远处的恒星数量多，因为在一个固定的视角下，距离越远空间就越大。奥伯斯证明数量巨大的远距离恒星弥补了它们较小的视尺寸，在给定半径的球壳中也能覆盖整个天空。如果宇宙是无限的，这样的球壳也将有无限多个，就意味着天空中将充满星星，夜空将会和白天一样明亮。 奥伯斯写道： 多幸运，大自然并没有这样安排事物。多幸运，地球并没有沉浸在耀眼的星光之中。否则，天文学仍将处于蒙昧的阶段。我们将无法看到星星，只有通过观测黑子来推断太阳的行踪，而月亮和行星仅仅是明亮背景上移动着的暗斑。 那时，奥伯斯的工作并没有引起注意，同样夜晚的黑暗之谜也无人问津。英国人托马斯迪格斯（Thomas Digges）赢得了这一荣誉。1576年，在其父所写的一本书（Prognostication Euerlastinge）的附录中，迪格斯提到了这个问题。这本书采用了以地球为中心的宇宙体系，但在附录中迪格斯却是哥白尼的支持者。而且他比哥白尼更进一步，他认为恒星散布于宇宙空间中。之后，他尝试解释为什么夜晚没有被星光照亮： 无穷天球上的恒星发出无限的光芒。但是它们互相遮挡，而且距离相当遥远，于是星光就越来越弱。所以我们就看到了现在的景象。 因此，迪格斯认为夜晚是黑的原因是遥远的恒星太暗弱以致于看不见了。尽管这个解释看起来是合理的，但它是错的。把所有看不见的恒星的光结合起来，可以达到能被看见的程度。事实上，肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女星系中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。 ：肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到。图片版权：Jerry Lodriguss。 迪格斯认为宇宙是无限的，但是伟大的德国天文学家约翰内斯开普勒（Johannes Kepler）却对此表示不满。开普勒认为无限的宇宙会使太阳迷失在茫茫的星海之中。他说，夜空之所以是黑的，是因为在我们居住的星际空间周围有一堵暗墙。 一百多年后，爱德华哈雷（Edward Halley）也思考了这一问题。1721年，在皇家科学院的一次演讲中，他提出了两个方法来调和无限而又充满恒星的宇宙，使它有一个黑暗的夜晚。第一，由于数学上的错误，他错误的认为远处大量恒星的光无法等效为近处少量恒星的光。第二，他重复了迪格斯的观点，看不见的恒星对于光没有贡献，它们的光线太弱，无法使我们感觉到。所以，哈雷也没有给出夜晚为什么是黑暗的的答案。 另一个思考这一问题的人是瑞士天文学家让-菲利普卢瓦斯德谢诺（Jean-Phillippe Loys de Cheseaux）。1744年，在有关当年一颗有着6条彗尾的彗星的书的附录里，他也讨论了这个问题。与迪格斯和哈雷不同，谢诺认识到远处看不见的恒星对于整个天空中的光是有贡献的。他说，夜空之所以是黑的，原因是宇宙空间并不是透明的。相反，它充满着物质，它们会吸收光线，产生一个黑暗的夜空。奥伯斯在1823年的论文中也提到了相同的观点。但是奇怪的是，奥伯斯有谢诺写的这本书，但是他却没有引用它，可是却提到了哈雷。 然而，谢诺和奥伯斯也都错了。空间中的消光物质无法使夜空变暗。不久，天文学家认识到，消光物质在遮挡光线的同时，也会被光线所加热，进而发光，它们将会和恒星一样的明亮。这就像大雨中的树。起先叶子还能保护地面不受雨淋，可是不久雨水便会从叶子上滴落下来，最终地面还是会湿透。 渡鸦的述说 令人惊讶的是，第一个给出奥伯斯佯谬正确解释的人不是来自欧洲装备齐全天文台的天文学家，而是一个美国诗人。在他短暂的一生中，爱伦坡（Edgar Allan Poe）以其带有恐怖和超自然色彩的小说、诗歌享誉世界。黑暗笼罩着爱伦坡的一生。在他两岁时，他的母亲死了。在大学时，因为赌博和酗酒而生活拮据，之后他便生活在贫困之中。他妻子二十几岁时便离开了人世。他40岁时，在一阵狂饮之后，结束了自己的生命。 ：爱伦坡。 黑暗也同样萦绕着爱伦坡的作品。在《渡鸦》（Raven）中他写道： Deep into that darkness peering, long I stood there wondering, fearing, Doubting, dreaming dreams no mortal ever dared to dream before; But the silence was unbroken, and the darkness gave no token 哈里森发现，爱伦坡在其死前一年所写的《我发现了》（Eureka）中正确揭示了奥伯斯佯谬。哈里森说：当我第一次读爱伦坡的作品时，我大吃一惊。一个诗人，不，一个最了不起的业余科学家在140年前就领悟到了问题的本质，而在我们的学校中仍旧在宣扬错误的观点。 1848年，爱伦坡出版了《我发现了》。他写道，当我写完〈我发现了〉之后，我便丧失了对生的渴望。我已无法再写作了。爱伦坡本希望他的出版商能出版5万本，结果只有5百本。评价也是各不相同，有人说它新颖、骇俗；另一些人则对此不屑一顾。在近代，当哈里森欢呼，认为它是人类思想的杰作时，英国天文学家爱丁顿（Eddington）爵士则认为它是怪人的理论。 对爱伦坡来说，上帝就是一个诗人，宇宙就是最卓越的诗。他这样解释奥伯斯佯谬： 星星无穷无尽，天空的背景就会呈现出明亮，就象是银河它们不会呈现点状，在背景中也不会出现一颗星星。因此，只有一种可能，由于恒星的距离实在是太远了，它们发出的光还没来得及到达地球。 简要地说，爱伦坡认为，之所以遥远恒星的光没有照亮星空是因为它们还没来得及到达地球；我们无法看到比宇宙更远的地方。 用现在的话来讲，我们无法看到137亿光年之外的东西。 所以，黑暗的夜空是宇宙诞生的证据。 但是，立刻爱伦坡又开始怀疑自己的解释。也许是这样的吧，有谁会冒险来质疑它呢？他写道，我相信它是正确的。 ：宇宙诞生和演化的时间线。图片版权：NASA。 在《我发现了》中，爱伦坡数次提到了德国天文学家约翰马德勒（Johann Madler），由于在他十几岁时出现的大彗星使他对天文学产生了兴趣。马德勒绘制月面图，并且出版了一本书《大众天文学》，这本书再版了6次。在早期的版本中，马德勒和奥伯斯一样，认为是星际物质吸收星光而使夜空变得黑暗。但在1858年的另一本书（《我发现了》出版后10年）以及畅销的1861年版的《大众天文学》中，他则给出了和爱伦坡相似的解释： 光速是有限的；它传播需要时间，因此，我们看到的光是经过有限的时间才到这我们这儿的。这样夜空黑暗之谜就可以得到合理而充分的解释，星际消光的限制就可以被排除了。更确切的讲，远处的星光还没有到达我们这里。 1901年，苏格兰数学家、物理学家开尔文（Kelvin）对这一解释进行了量化。开尔文的计算表明，若要夜空变得明亮，我们至少要能看到数百万亿光年远的范围。由于宇宙的年龄现在远小于1万亿年，所以夜空是黑的。 爱伦坡、马德勒和开尔文都认识到了天文学家所能看到的宇宙是过去的样子而不是现在的样子。看得越远，就越深入过去哈里森认为宗教的信条延缓了奥伯斯佯谬的解决。我们回顾历史，为什么人们对整件事无动于衷，这个问题有着文化背景，哈里森说，从一个层面上讲，人们已认识到了光速的重要性，但是真正的矛盾来自根深蒂固的宇宙观。这涉及到宇宙的年龄。如果你意识到这将与《圣经》相悖，你最好保持沉默。《圣经》是这样说的，宇宙将近有6000年的历史，也就是说天文学家仅能看到6000光年远的范围。 深入奥伯斯佯谬 尽管奥伯斯佯谬已有几个世纪的历史，但是直到20世纪50年代它才开始引人注目。的确，如果你在奥伯斯的年代，提起奥伯斯佯谬，人们根本不知道你在谈论什么。 1952年，亨曼邦迪（Hermann Bondi）的《宇宙学》（Cosmology）一书首次提到了奥伯斯佯谬。邦迪是稳恒态宇宙学的支持者。与大爆炸宇宙学不同，稳恒态宇宙学认为宇宙不是创生于150亿年前的大爆炸，相反宇宙永远存在着。在一个永存的宇宙中，爱伦坡对奥伯斯佯谬的解释遥远的星光还没有抵达地球就行不通了。如果宇宙的年龄是无限的，则天文学家能看到无限远处。 为此，稳恒态理论用宇宙膨胀来解决这个问题。膨胀的空间会使穿行其中光的波长变长，或者红化，因此光传播的越远，红移就越大。红光的光子能量比黄光或是蓝光来得低，红移会减弱来自遥远星系星光的能量，进而夜空是暗的。1955年，稳恒态宇宙学家福雷德霍伊尔（Fred Hoyle）在他的《天文学前沿》（Frontiers of Astronomy）一书中写道，因为宇宙膨胀，所以夜晚是黑的。这是一个意料之外的解释以致于19世纪的天文学从来没有想到过。 ：膨胀的宇宙就好像是不断往里吹气的气球，随着气球变大，波长也在增大。图片版权：Addison Wesley。 虽然，这是一种进步，但是红移无法解释奥伯斯佯谬。它仅仅在稳恒态宇宙学中适用，而这一宇宙学模型并没有被天文学家广为接受。在大爆炸宇宙学中，膨胀的空间对夜晚的黑暗不起什么作用，即使宇宙停止膨胀夜晚仍将是黑的。然而大多数的书中却不是这么写的。1987年的调查显示，只有30%的天文学书籍正确解释了为什么夜晚是黑的。 哈里森认为夜晚的黑暗和膨胀的宇宙之间的联系很清楚第一，微不足道；第二，过于深奥这得归咎于50年代的宇宙学普及。晚上走到户外，天文学家这样吸引他们的听众，抬头仰望繁星点点的夜空，他的《夜的黑》一书中写道，黑暗的夜空证明宇宙在膨胀。这就象是一本书的主题，扉页上则写着多普勒效应，以此来吸引大量的听众。 宇宙的能量危机 从爱伦坡开始，天文学家已对黑暗的夜空有了一个正确的解释：宇宙还太年轻。1964年，哈里森发现了另一个正确的解释：宇宙拥有的能量太少。 在邦迪的宇宙学书中，哈里森首次知道了奥伯斯佯谬。哈里森决定计算，若是夜空要被无数的星星照亮要多少能量。起先，我的计算结果简直我法令人相信，他写道，但之后，事情就清楚了，我们一直沿用错误的角度来看待整个问题。 ：射电波段的天空。 ：近红外波段的天空。 ：可见光波段的天空。 ：X射线波段的天空。 ：射线波段的天空。 在可观测的宇宙中，所有恒星所产生的能量是非常小的。哈里森的计算表明，若要照亮夜空，可观测宇宙需要的能量为现今的10万亿倍每颗恒星的发光度要上升10万亿倍，或者恒星的数目要增加10万亿倍。另外，恒星不可能永生，就算宇宙无限老，夜空仍旧是黑暗的，原因是恒星总是会死亡的。 就像太阳，恒星通过核反应将质量转化成能量。哈里森证明，就算宇宙中的所有质量都转化成能量，夜晚也不会比一个有月亮的晚上亮。因此，现在有了双保险宇宙还太年轻而且能量不足。点亮整个宇宙就像是用一根蜡烛花上一个小时来加热一幢房子：一个小时太短了，即使你能等更长的时间，可是在完成这项任务前，蜡烛也已燃尽了。 所以，天文学家终于能回答为什么夜空是黑暗的了。一百多年前科学家解释了为什么天空是蓝的，但是看起来更简单的问题夜空为什么是黑暗的，却直到20世纪才有了完整的答案。它印证了，被黑暗迷住的人才是第一个揭开它神秘面纱的人。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5711.html

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瓶中的宇宙：你厨房里的“黑洞”

eloa 2008-12-13 10:03

Shea 发表于2008-12-8 星期一 10:02 Geoff Brumfiel 文 Shea 译 物理学家们经常借鉴其他领域的技术。但是从这些技术中你能获得些什么呢？实验桌上的简单实验能为早期宇宙提供新的见解吗？ 信不信？你们家的厨房里就隐藏着司空见惯但却令人着迷的物理现象！当从龙头中流出的水打到洗碗池底部的时候，它会形成一个由水流组成的圆盘。水从上方缓缓地注入这个水盘，然后沿着径向流出。水流甚至还会形成一个波纹环，这个环中有着比水池中其他部分更多的湍流。在这个环以外，水池中充满了波动和漩涡；但是在这个环以内，由于水流过快使得外面的水波无法穿过，因此水池中这个环以外的其他信息无法进入这个环的内部。 天文学界长久以来的一个愿望就是重建黑洞周围的视界一个有去无回的面。理论物理学家已经花了几十年的时间在计算视界周围的物理现象上，而天文学家则花了更长的时间和几十亿的美元想一窥视界究竟是个什么样子。然而，其他一些物理学家认为，通过研究水池中的水流，他们也许至少能提供这个问题的部分答案。 水池中的水盘和黑洞还是存在一些差异的。例如，水池中的水是从波纹环内部向外流动的，而黑洞吸积物质的情况正好相反。但是按照加拿大不列颠哥伦比亚大学的理论物理学家比尔昂鲁（Bill Unruh）的说法，这两者要比你想象的还要接近。早在20世纪80年代早期，作为思想实验昂鲁就设想了一种类似的流体运动。他假想有一个瀑布，其中水流的速度超过了水中的声速。在这样的系统中，在水流达到声速的那个面就形成是了视界，水中的声波无法逃逸到视界之外。如果你能恰到好处地调节水流他说，你确实可以模拟出一个黑洞。 调节水流 从那时起，有一小批科学家便投身到模拟黑洞和早期宇宙等深奥现象中去了。但是在有人开始考虑聪明地采用厨房的水池之前，有一些事情值得提醒。昂鲁说的恰到好处地调节水流现在意味着使用温度仅仅高于绝对零度的超流液氦或者是更复杂的系统，例如在玻色-爱因斯坦凝聚中被束缚住的超低温原子另一种具有量子特性接近绝对零度的流体。目前绝大多数的实验设计还停留在图纸的阶段，仅有一小部分的实验才成功地进行了。 那么下一个问题就是这些模型究竟可以告诉你些什么？如果系统B可以在某些方面模拟系统A并且呈现出了一些迄今尚未观测到的现象，这是否就意味着系统A也是如此呢？或者是否干脆就说明了两者确实存在差异呢？ ：加拿大不列颠哥伦比亚大学的理论物理学家比尔昂鲁（Bill Unruh）。 虽然有这些忧虑，但为数不多却非常执著的物理学家在厨房的水池或者是桌面宇宙学中正不断地创造出新的惊喜。这些科学家绝大多数来自欧洲，那里为这些研究提供了少量但却稳定的资助。许多的研究要用到超流氦，这是一种研究相变不同物态之间的转变和量子效应的绝佳物质，而这两种现象在宇宙学中也极为重要。2008年1月底，这些对凝聚态物质和宇宙学感兴趣的科学家在英国伦敦皇家学会聚集一堂商讨他们的未来。既然你无法去黑洞周围或者早期宇宙现场做实验，美国华盛顿天主教大学的宇宙学家坦梅梵恰斯帕蒂（Tanmay Vachaspati）说，那么我们就在实验室里来实现它。 宇宙暴涨 按照美国普林斯顿大学宇宙学家保尔斯坦哈特（Paul Steinhardt）的说法，含盖从瀑布到半导体的凝聚态物理学总能为宇宙学家们提供灵感。20世纪80年代中期，他从事的工作是完善暴涨宇宙学。暴涨宇宙学提出，宇宙在大爆炸之后不久经历了一个极端高速膨胀的时期。斯坦哈特说，当时的问题是没有人知道怎样才能解释暴涨是如何转变成现在的慢速膨胀的。那时主流的观点是现在的宇宙形成于暴涨宇宙的一个时空泡中，但是按照计算，这样一个时空泡只能是真空的物质和能量无法在其中形成。 斯坦哈特自己也深陷其中很长时间，直到他看到了一篇关于混有氦同位素的奇特相变的报道。普通的流体会改变它们的相，例如从气态变成液态，类似于理论物理学家相信的宇宙暴涨停止转化的过程。但是混合的超流氦则会以完全平滑、均匀的方式来改变它们的属性。斯坦哈特说，把这一现象应用到宇宙学，超流相变就能使得整个宇宙从暴涨缓缓地滚落到目前的状态。 从此，超流氦成为了这些模拟实验的首选材料。尤其是氦的同位素氦-3（具有2个质子和1个中子），它具有极为不同寻常的特性，使得它成为了绝好的宇宙代言人。 除了奇特的相变之外，氦-3还会发生对称性破缺的现象。通常情况下，流体中原子对的自旋和轨道角动量的指向是随机排列的。但是随着温度的降低，氦原子们会一下子指向同一个方向。这个过程有点类似铁屑会沿着磁场分布，但是氦原子的自发排列制造的却是混乱。物理学家们相信宇宙早期的对称性破缺产生出了除了引力之外的其他力。 芬兰赫尔辛基技术大学理论凝聚态物理学家格里沙沃洛维克（Grisha Volovik）说，把这些都放到一起，氦-3的对称性破缺和相变赋予了量子流体以重要的宇宙学特性。他说：所有的成分都一应俱全。 那么这些相似性在多大程度上是可信赖的呢？而且如果要是宇宙学理论自身被证明是错误的呢？在斯坦哈特完善暴涨理论的同时，英国伦敦帝国大学的理论物理学家汤姆基伯（Tom Kibble）提出了另一个模型。基伯认为，早期宇宙由于膨胀而冷却会形成大质量的结构性缺陷被称为宇宙弦它们是今天我们所看到大尺度结构的种子。 基伯的理论和氦-3符合得很好。氦-3的快速冷却会导致量子涡旋的产生，这与他的理论一致。但是他说，不幸的是，他关于星系结构的宇宙弦理论无法解释大爆炸之后所残留的宇宙背景辐射的天文观测结果。在20世纪90年代早期用于研究宇宙背景辐射的卫星发回观测结果之后，基伯说：很显然，暴涨对观测的预言非常精准，而宇宙弦的预言则完全错了。 换句话说，实验室模型验证了理论家的方程式，但是绝对没有办法告诉我们这些方程式在宇宙学中是不是适用。 这一早期的失败使得许多实验和理论物理学家对实验室里的早期宇宙模型疑窦重生。坦率地讲，美国麻省理工学院凝聚态物理学家、诺贝尔奖得主沃尔夫冈凯特勒（Wolfgang Ketterle）说，我不认为未来的实验室实验能回答宇宙学的基本问题。 检验弦理论 这些关注并没有阻止英国兰开斯特大学的理查德哈雷（Richard Haley）把与基本物理理论中最难赴诸实验的弦理论有相似性的实验进行下去。弦理论之所以饱受争议就是因为在其发展的20多年中几乎就没有可供佐证的实验或者天文观测，难怪一些批评家认为弦理论更像是一个数学分支而不是物理。 一些弦理论认为，我们的宇宙是一张悬吊在高维空间中的三维膜，就好像是处于三维空间中的一片二维纸张。在这些模型中，弦理论提出我们身处的膜与其他膜的碰撞终止了暴涨过程。如果真是如此，那么膜理论便解释了暴涨为什么在那一时刻停止，这一在斯坦哈特早期工作中没有回答的问题。 为了在实验中制造出两个碰撞的膜，哈雷把两种处于不同相的氦-3放到了一起。他的小组使用磁场做出了一个氦-3三明治，其中A相的超流氦位于中间而B相的氦位于两侧。然后他们通过降低磁场强度来使得两层B相的氦碰撞。哈雷说，从数学上讲它和宇宙膜十分相似。 在哈雷的实验中，两层碰撞的氦并没有缓缓地合并成一层均匀的B相氦，相反地留下了结构性缺陷，其中绝大多数是与基伯预言相似的量子涡旋。如果这些涡旋在宇宙中有与之相似的对应物的话，它们就应该是可探测的宇宙弦。与基伯原始的想法不同，这些弦占宇宙质量的比例要小很多，但是通过使用地面和空间观测引力波的干涉仪应该可以探测到它们的存在。同时，哈雷说他和他的小组正在试图了解碰撞产生的不同种类的涡旋的性质。 检测不可测的事物 当然，宇宙学家们在解释这些实验室的结果的时候需要格外谨慎。斯坦哈特注意到，弦理论中的膜是平直的而且会相互吸引，但是实验室中的氦-3膜却是卷曲的而且彼此之间不具有吸引力。这个模型还远没有达到完美的地步。但是美国卡弗利理论物理研究所的弦理论学家乔坡钦斯基（Joe Polchinski）说，在弦理论这样一个极端数学化的领域，任何一个能产生可检验预言的实验都会具有重大的影响。你永远不会知道你会发现什么，他说。 从实验者的角度来看，即使是不成功的相似性在其他领域也能找到新的用途。按照芬兰赫尔辛基技术大学的马蒂克鲁修斯（Matti Krusius）的说法，由基伯及其同事美国拉斯阿拉莫斯国家实验室的量子物理学家沃奇克祖瑞克（Wojciech Zurek）首次预言的量子涡旋已经在其他实验中用于追踪氦-3的运动。这是一种很漂亮的现象，他说，我们用它来研究湍流。 德国德雷斯登技术大学的量子物理学家拉尔夫舒茨霍德（Ralf Schtzhold）说，宇宙学和凝聚态物理之间的交叉对双方而言具有普遍而长远的好处。由于自大爆炸之后宇宙一直在膨胀，宇宙学家们手中用于描述这一膨胀的方程也能很好的用来描述那些不断变化的系统。这使得它们特别适合用来研究相变和其他过程。根据来自宇宙学的这些方程，我们可以很好地用它们来描述一些凝聚态物理中的现象，他说。 舒茨霍德和他的小组正在致力于另一个不同的宇宙学相似物的研究，它将有助于解释宇宙中物质和能量的起源。在通常的环境下，原子会不停地运动。但是当单个原子被冷却到绝对零度附近时，它真实的运动就会转化成虚的量子涨落，这会暂时改变小范围空间内的能量。根据暴涨，宇宙学家们相信宇宙经历了正好相反的过程，真空中的虚量子涨落转变成了实实在在的物质和能量。舒茨霍德说，针对单个原子的实验可以告诉我们热噪音和其他真实世界的效应是如何改变量子涨落的。 量子振动 控制单个原子并不是一件轻而易举的事，但是舒茨霍德的合作者、德国马普量子光学研究所的图比亚斯沙兹（Tobias Schatz）说，他有理由相信他们能成功。他说，即使我们最终失败了，这一计划也会对他在量子计算领域的工作颇有帮助。不管怎样我们都会在这条路上走下去，沙兹说。 为了在实验中实现单个原子的量子振动，需要完美地控制用来冷却原子的激光系统。这真的需要要把目前所能达到的技术推向极至，凯特勒说。他说，把自己的职业生涯建筑在这些相似性上无异于科学上的自杀，特别是那些和实际宇宙相联系的实验。 根据昂鲁提出的模拟黑洞的实验境况不佳。使用氦-3制造一个瀑布的努力终因流体中的湍流而宣告失败。目前正在尝试一些其他的手段。一些小组正在使用玻色-爱因斯坦凝聚，它的流速较氦-3更小。另一些所采用的技术则是在特殊的光缆中输入一系列的光脉冲。 不管怎么样，最终需要一个实验能具有类似黑洞的量子行为。它可以使得我们观测到霍金辐射一种理论上预言的在黑洞视界周围所产生的量子力学辐射效应。一旦实验成功，它的报偿也是丰厚的。在这样的系统中观测到的霍金辐射有助于告诉我们黑洞是否以及是如何蒸发的。 因此尽管为此等待了近20年，昂鲁的热情依然不减当年。这是一个漂亮的想法，如果它能实现的话就更好了，他说，每次实验家们呈现在我面前的结果都能让我惊叹不已。 转载原创文章请注明，转载自： 科学松鼠会 本文链接: http://songshuhui.net/archives/5577.html

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‘宇宙大爆炸’在理论上的缺点和问题

chenfap 2008-11-21 06:49

在 20 世纪 80 年代之前 , 所谓宇宙大爆炸原是用来形容宇宙从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始突然膨胀的现象。近 20 年来 , 由于量子宇宙学研究宇宙的起源 , 对宇宙大爆炸的理解与 20 世纪 80 年代之前的理解有所不同，但不少特点仍是相近的。量子宇宙学的版本很多，下面只简略介绍其中一个版本对宇宙大爆炸的看法。 这个量子宇宙学的版本认为，我们的宇宙是从宇宙量子真空中的一个宇宙泡'演化而来的。量子宇宙学认为宇宙量子真空具有零点能量，存在真空涨落，可形成宇宙泡。 宇宙泡的线度大约等于普朗克长度；当宇宙泡的能量非常非常大时，该宇宙泡经过暴涨阶段便演化成我们的宇宙。在这个版本中，从宇宙 泡 的出现到暴涨阶段就相当于宇宙大爆炸；因为它们有着相近的的特点： 1 ），在时间上有个起点， 2 ），宇宙泡与膨胀后的宇宙相比较，空间线度小到可看成趋近于零， 3 ），宇宙泡与膨胀后的宇宙相比较，能量密度非常之大，大到可看成趋近于无限大， 4), 都主张有个暴涨阶段， 5 ），都认为宇宙在空间上是均匀和各向同性的，其时空度规是 Robertson-Walker 度规。这些特点总起来看 , 都可以用宇宙大爆炸来形容。 宇宙大爆炸在理论上有如下的缺点和问题 : （一），时间有起点而无终点 , 违背相对论的基本观点。 （二），在宇宙之初，就存在着能量密度几乎是无限大的物质场（按照量子场论的解释，真空是其能量处于基态的物质场）。这些物质场及其能量从何而来？只能认为它们原来就存在，何以原来就存在呢？无法解释。 （三），宇宙暴涨历时极短极短，而正规的宇宙膨胀历时很长很长，何以如此？难以理解。有人用人择原理来解释，我认为是倒果为因。 （四），宇宙大爆炸之初，宇宙空间线度为零（或宇宙泡的空间线度趋近于零）；可是，当 Robertson-Walker 度规中的曲率指数 k=0 或 -1 时，所求得的宇宙空间体积为无限大；在 k=0 或 -1 的情况（对实际宇宙 ,k=0 ）下，宇宙一膨胀，其空间体积立即由零变成无限大。这怎么去理解呢？此外，量子宇宙学允许除我们的宇宙外，还可能存在许多其它的宇宙，也就是说，存在许多其它的宇宙大爆炸；这么多宇宙如何理解呢？愈研究只会感到愈来愈玄 , 例如虫洞、时间机器等。如果我们的宇宙大爆炸不存在，那末，其它的宇宙大爆炸；也就不存在。 （五），以存在宇宙大爆炸为特点的流行宇宙学没有考虑自由引力场的能量也没有充分应用 引力体系的能动张量守恒定律；而 Lorentz 与 Levi-Civita 守恒定律既可阻止 宇宙大爆炸出现，又可使物质场的能量与引力场的能量有可能同时从零创生。 适当修改流行的宇宙学的理论基础，可以克服上述缺点和问题，得出修改的宇宙标准模型，从而获得一些新的见解。这些将在后续博文中详细介绍。

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对《如何说明‘宇宙大爆炸’不可能存在?》一文的补充

chenfap 2008-11-16 12:58

昨日我发表了一篇博文 《如何说明宇宙大爆炸不可能存在 ? 》，受到了许多网友的关心和支持，谨在此表示感谢！ 宇宙大爆炸 是否存在？是宇宙学中的一个重大问题，也是广大 群众关心的问题。我写上述博文的用意就是提出问题，供大家共同研究讨论。 我的上述博文并没有驳倒 宇宙大爆炸 理论，持存在 宇宙大爆炸 观点的人士可以这样来回答我的问题： 如果采用式（ 2 ）为引力场方程，固然目前 宇宙在作加速膨胀；但推到过去，物质场的能量密度会大大增加，以致超过与尺度因子相联系的能量（即暗能量）密度，那时宇宙便要作减速膨胀，于是仍然可能存在 宇宙大爆炸 。 对此，我也可以反问，暗能量和暗物质的特性现在都还不大清楚，你如何能肯定过去宇宙一定是作减速膨胀呢？ 看来这个问题还需要进一步在天文观测上寻找依据和在理论上分析探讨了。 谨提出来供大家参考。

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如何说明‘宇宙大爆炸’不可能存在?

chenfap 2008-11-15 10:37

所谓宇宙大爆炸原是用来通俗地形容宇宙从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始膨胀的现象。这个名称很不好，不仅没有确切地反映它所要形容的现象，而且很容易引起错误的理解。但由于这个名称已被普遍接受，本文也就仍然采用这个名称。现在宇宙学中流行的宇宙模型是宇宙标准模型。宇宙大爆炸是宇宙标准模型初期所提出的一个假设，由于能够解释天文上观测到的一些现象曾获得过公认。但现在由于天文观测的进步和发展，一些新的天文现象意味着宇宙不可能从其物质密度、温度和时空曲率都处于无穷大时的状态开始膨胀；这也就是说，宇宙大爆炸不可能存在。如何来说明宇宙大爆炸不可能存在呢 ? 我们将在宇宙标准模型的理论框架中来加以说明。 目前作为宇宙学主流的宇宙模型是建立在爱因斯坦广义相对论和宇宙学原理基础上的宇宙标准模型 , 具体地说，这个模型的理论基础为：

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二傻西天取经记 (小游记@小小说@小探索)

热度 5 隔壁家的二傻子 2008-9-26 18:41

二傻西天取经记 . ( 小游记 @ 小小说 @ 小探索 ) 话说当年的二傻，在得到许多师傅的栽培之后，号称 上知天文，下知地理 、 东通易经，西贯逻辑 、 明察亘古，倾听未来 等等。。。还专门给 霍金 写过三封信，其中问了他三个问题： （ 1 ） . 如果您不知道真理在哪 您如何去逼近真理？ （ 2 ） . 如何正确理解爱因斯坦的这句话 : 没有科学的宗教是瞎子、没有宗教的科学是跛子？ （ 3 ） . 科学 到底是在带领人类加速进化 , 还是在加快人类灭亡的进程 ? （请参阅二傻的博文： 给霍金先生的一封信（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ） ） 结果，霍金给二傻来个王顾左右而言它，不予正面回答！并说这些问题太偏哲学，不是他的长项 二傻很生气，您不敢谈哲学？ OK ！那咱们就谈物理。。。于是，专门到霍大侠的宇宙黑洞武学馆踢场子，又下了三道战书如下： (1). 角动量的定义需要一个各向异性的空间背景 , 而角动量守恒却是空间各向同性的结果 ! --- 您 为何说 黑洞三毛定理 中有一毛是黑洞的角动量 ? 地球的角动量到底是多少? 如果地球的角动量无法定义 , 又如何定义黑洞的 ? . (2). 熵的定义是系统整体的概念,无法象局部物理量那样满足加减规则！ --- 黑洞的存在是否违反 热力学第二定律 ？一个完美的鸡蛋 ( 未受精 ) 、一个不完美的鸡蛋 ( 受精卵 ) 和一个刚出生的小鸡，这三者谁的熵更高 ? . (3). 科学崇尚 简单就是美 但是， 完美即意味死亡 ！ 因为 熵 极大了、没有发展了！宇宙热寂了 ... 死了 ! --- 阿罗不可能定理 和 哥德尔不完备定理 对人类到底是好事还是坏事？ . （请参阅二傻的博文： 宇宙学交响曲系列 ） 霍大侠看二傻不屈不挠的样子，心中暗喜，特邀请二傻到他在英国牛津的老巢，专门给他老人家一个人讲讲 宇宙万有智慧定律 ，有照片为证： 二傻兄弟在英国牛津的时候 结果，霍大侠听了大为感慨： 智慧从东方来 ！咱以后也不搞科研了，就写点科幻和科普吧 哪个什么能够让标准模型一劳永逸的 HIGGS 粒子 ，俺赌一百块大洋，绝对不可能被 LHC 发现！一些未知的东东（如 额外维 ）倒没准会出现！ 不过，霍大侠同时也告诉二傻，英国学术界向来以严谨著称，特别是牛津大学，特牛！前 英国首相布莱尔 仅仅因为想帮人走走后门上牛津未果，不高兴发了几句牢骚，就被剥夺了其本来会有的 牛津大学名誉博士学位 ！ 不过，布莱尔自己也牛 , 这不 ? 他今年 9 月份将到美国的 耶鲁大学 任教 , 专门讲授 宗教与全球化 课程。。。 看来美国比英国思想开放一些？于是二傻专门飞到美国，找到其最牛的大学 哈佛大学 ，想找几个高手切磋宇宙万有智慧，结果发现人家最牛的其实是 哈佛商学院 的 经济学导论 ，专门为 华尔街 培养百万富豪的。。。唉！俺对股市向来不感兴趣，而且师傅说过： 什么时候你隔壁家的二傻子也开始炒股了，股市就要崩盘了！ 。。。所以俺牺牲自己发财的机会，一直不炒股，其实不就是 博弈论 加上 厚黑学 吗？纯属歪门邪道，师傅不让学！。。。而且，师傅说那些所谓经济学全是骗人的把戏， 房丽美 和 房地美 都不美了吧？ 雷曼兄弟 倒下了吧？ AIG 破产了吧？ 后来，听说哈佛大学去年新开了一门选修课，叫什么 幸福课 ，据说比其王牌课 经济学导论 还受欢迎！ 听听大家的评论 : 它的奇妙之处在于 , 当学生们离开教室的时候 , 都迈着春天一样的步子 ! 。。。二傻一激动，赶紧去旁听了一把，果然不错！有点 宇宙万有智慧的味道了。。。看看俺的这些傻同学，是不是个个都春风满面，全然不知当下 美国已经陷入自二战以来最危险的经济危机 ？ 幸福的哈佛学生 不过 , 二傻对哈佛确实已经有点失望，于是想找个思想更深刻而且开放的地方 于是问了上图中右下角那个穿白色运动鞋的漂亮妹妹，去那里找思想开放的高手切磋？（因为俺觉得她好象有点同性恋倾向？思想应该比较开放？）。。。她说：要不您去 布朗大学 看看？它号称是全美最自由的名牌大学，而且学生的 幸福指数 也是全美第二高的！ 吔！高手原来不在哈佛。。。二傻兴冲冲赶到布朗大学，在 洛克菲勒图书馆 对面的草坪上赫然发现一堆稻草！与环境极不协调，而且有很大的火灾隐患！...赶紧找到布朗大学校长，指出其违反 NFPA 防火标准 之处...没想到该校长大笑说：这才是自由的真蒂啊！ 自由是没有规则和标准的，必然也一定要与危险相伴的...定义了规则和标准的所谓自由已经不是自由了! 你想要 规则? 去 MIT; 你想要 博弈? 去哈佛; 你想要 自由? 来布朗！ 布朗大学的自由鸟巢雕塑 . 高！实在是高！ 守着家里的一亩三分地没有危险...... 跨过没有人爬过的高山则很危险...... 但是， 山的那边是什么？ --- 房龙的大作 宽容 里的那个年轻人真的很想知道！您不想知道吗? . ... 。。。。。。。。。 于是，二傻告诉布郎大学校长，说自己走南闯北几十年，就是要找高手切磋宇宙万有智慧。。。目前在中国找到了几个： 呆、傻、疯、痴、癫 ，不知美国有没有类似的高手？ . 没想到他在草坪上大喊一声：有谁想听听中国来的二傻子讲宇宙大智慧？ . 您猜怎么着？就一眨眼工夫，自由鸟巢周围已经聚集了一堆老少，个个衣冠不整，却仙风道骨、神光内敛... . 二傻喜出望外，拿出中国带来的二锅头，连喝三口...咳咳咳！好酒！ . 可从哪里开始跟他们讲起呢？对了，就从多年前的那个梦讲起吧（请参阅科学网李亚辉的打打基础系列和杨玲的考磐笔记系列）： 天狼梦 那天二傻喝高了，连作了好几个梦，如黄粱梦、蝴蝶梦等，可惜都是发生在地球上的，不过瘾！在梦中暗自一使劲，便又做了个外星梦，至今记忆犹新。。。 曾几何时，因开采无度，地球能源枯竭、环境恶化，已经不适合人类生存！地球人都想移民天狼星。。。可天狼星人要求贼高！要面试！还要按指印。。。 BULL SHIT ！ 天狼星人面试地球人的两个基本题目就是 : . (1). 如何将一个圆球里的水一滴不剩地全部装到并装满一个立方体中 ? (2). 如何再将这个立方体中的水全部装到并装满一个长方体中 ? 一般地球人如是回答 : 答问题 (1): --- 与 圆周率 PAI 有关 ... 但是我们无法准确知道 PAI... 所以总会差那末一 点点 .... 无法准确做到 ! 答问题 (2): --- 与 黄金分割 PHAI 有关 ... 但是我们无法准确知道 PHAI... 所以总会差那末一 点点 .... 无法准确做到 ! 天狼星移民官对此类回答的评价是 : --- 如果这末简单的两件事都做不到 , 如何知道宇宙的秘密 ? --- 如果总是这里差 一点点 , 哪里差 一点点 ... 最后搞出的东东会差多少 ? --- 而你们的 微积分 还就靠差的这 一点点 来推动世界了 ! --- 哈哈 ! 回去吧 ! 本次拒签 ... 下次再来！ ...... ...... 后来 , 二傻面试的时候 , 二傻的师傅 赤脚大仙 在一旁自言自语道 : --- 俺以前也穿过很多鞋 , 有皮鞋 , 有草鞋 ... 皮鞋不能登山 , 草鞋不能跳舞 ... 没有一双是可以穿上就不用换的了 ... 于是再也不穿鞋了 !(偷偷地: 其实俺穿的是真皮 ! 嘿嘿...) 于是俺醍醐贯顶 , 对天狼星移民官说 : --- 您的第一道题出错了 ! 球形处处光滑可导 , 而立方体存在许多不可导的 奇线 和 奇点 ! 它们是属于 不同层次 的东东 , 原则上没有 可比性 ! 天狼星移民官使劲瞪了俺师傅一眼 , 说 : ---SHIT! 那第二道题呢 ? 它们都有一样多的 奇点 ... 该有 可比价性 了吧 ? 俺正想听听师傅 赤脚大仙 又 会如何自言自语 , 却见他已经被几个异形架到门外去了 ... 完蛋了 ! ...正 左顾右盼 , 却猛然见 一锅粥 在一旁与几个异形讨论作粥的诀窍 ... 只听他问道 : . 你们熬粥时都见过滚粥冒泡 ... 你们见过方形的泡泡吗 ? . 二傻何等聪明 ! 立即又大彻大悟 ... 于是如是回答移民官 : --- 你们熬粥时都见过滚粥冒泡 ... 你们见过方形的泡泡吗 ? --- 没有吧 ? 为何没有 ? 方形皆有 奇点 ... 而形成 奇点 所需要的能量是无限大 ! 比整个宇宙加起来的总能量还大 !... 可能吗 ? --- 所以 , 自然界根本不可能存在 奇点 !... 也不存在包含 奇点 的任何图形如 方形 ( 和 三角形 等 )! --- 您先造一个真正的 正方形 或 长方形 给我 , 我就能回答您的第二问题 ! 移民官又一声 SHIT! 让几个异形又把 一锅粥 赶出去了 ... 俺回头看移民官 , 他的表情已经有点和缓了 ... 他看俺半天 , 笑问道 : --- 你到底有几个师傅 ? 阿凡提 也是你师傅 ? 您对第二个问题的回答怎么那末象阿凡提回答财主问他 脑袋有多重 ? 的问题 ... . 看来这个大脑袋可以保住了...俺也放松了 ...于是 说 : --- 阿凡提也是俺师傅 无道子 的徒弟吔 ! . 移民官又问 : --- 无道子 是诡辩分子的祖师爷 ? . 俺不高兴地说 : --- 无道子 不信上帝 ! 上帝是人造的 ... 就象奇点 ! --- 反过来说 , 包含奇点的理论体系是人造的 ... 就象上帝 ! --- 俺智商已经到 250 了吧？可以给俺天狼星签证了吗？ 移民官笑笑： --- 没那末容易！您的智商虽然已经达到天狼星幼儿水平了...不会被无理（自欺欺人）的问题骗倒了。但这还远远不够！我们需要真正能干活的，所以您还要回答以下两个没有奇点的真实的问题： . （ 3 ） 如何将两个小圆的东东全部装到并装满一个大圆 ? （ 4 ） 如何将两个小球的东东全部装到并装满一个大球 ? . 我靠!虽然到处都是圆和球,二傻已经知道答案其实与圆周率 PAI 完全无关！ 以下是回答的思路线索： 问题（ 3 ）的解决方程为 : A2=B2+C2 ， 即： A2=B2+C2 。 --- 整个就是 毕德哥拉斯定理 嘛！（ 勾股定理 只是其 3/4/5 的特例） --- 其整数解 ( 丢番图方程 ) 存在性问题涉及到 HILBERT 第十猜想 和 哥德尔不完备定理及蔡汀定理的证明 。。。存在无法证明的解！！！ 问题 (4) 的解决方程为： A3=B3+C3 ，即： A3=B3+C3 。 --- 其整数解存在性问题 ... 其实就是 费马大定理 ... 无解！！！ 为什么 整数解 如此重要？ 因为 整数 极其重要 ! (1). 所有的数理逻辑问题最后都可以化为对整数 ( 自然数 ) 的研究 ! --- 参阅哥德尔定理的证明过程 ... 特别是集合论部分 ... (2). 所有的数理逻辑问题最后都可以化为对图灵机的研究 ! --- 参阅图灵机停机定理 ... (3). 已经证明哥德尔定理和图灵机停机定理是等价的 ... (4). 图灵机就是 0/1 信息处理器 , 是离散的 , 也就是只涉及整数 ! (5). 人类所有知识都可以化为 0/1, 以 1 比特为最小信息单位 ... 信息量本身就只有整数 ! （注：反对集合论最激烈的克洛耐克认为只有他研究的数论及代数才最可靠。他有一句著名的话： 上帝创造了正整数，其余的是人的工作 。他认为除了由数经过有限多步推出的事实，其他一概无效。他甚至认为圆周率 都不存在，证明 是超越数也毫无意义。） 。。。。。。。。。。。。 听了二傻一通胡吹之后，移民官有点高兴了 : --- 不错！不仅不要奇点了，连非自然数也想抛弃了！。。。 --- 问题是，如果只要整数，那末多无解的问题和不可证明（或证伪）的问题怎么办？ . 二傻有点幻晕, 便给他来个厚黑学回答: ---该咋办咋办! . 这老哥直摇头, 说: --- 唉! 当然其中许多定理的证明和意义你们地球人可能还不太清楚，如四色定理、庞伽莱定理和哥德巴赫猜想等等...但至少你已经能够摘下有色眼镜，开始直面真实而惨淡的现实了！... . 突然想起师傅 一锅粥 最爱唱的那首歌谣 （他至今还十分痛苦地呆在地球上）： 那无边无际的苦难啊， 像一口鼎沸的大锅， 不惮辛苦不惮烦， 要把一切都化成羹汤。 莎士比亚《麦克佩斯》 . 参考资料 : 百度 - 哲学吧 - 第三次数学危机 --- http://tieba.baidu.com/f?kz=37018031

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[原创]两重宇宙大循环理论将借助CERN质子对撞试验提供有力证据

lixie6110532 2008-9-21 14:11

按照两重宇宙大循环的时空原理和太极宇宙模型，从物质宇宙进入光子宇宙的临界速度是0.94281C（光速的三分之二倍根号二），该速度人类目前的科技水平难以突破。 如果CERN质子对撞试验的设计速度小于0.94281C，任何物质都完全属于物质宇宙，其速度特性完全符合物质宇宙的速度矢量规律，物质的空间位置、速度大小和方向都可以利用现代科技实现人为控制。当速度大于0.94281C以后，物质的宇宙属性将处于物质宇宙和光子宇宙的临界状态，即物质可能处于物质宇宙中，也可能处于光子宇宙中，这种状态出现的几率是随机的，其现象和原理与核外电子的描述一样。 如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞将很难发生。因为当质子速度加速到大于0.94281C以后，质子属性已经发生变化，它可能仍然属于物质宇宙，也可能进入光子宇宙而在物质宇宙中消失。当质子从光子宇宙中返回，再次出现在物质宇宙中，其空间位置有二种情况：一种情况是在原位置附近出现，于是试验会发现质子就象核外电子一样，呈现出消失、再现的现象，准确的描述就只能借助电子云的概念；另一种情况就是根本就不在加速器可控范围内出现，于是试验发现质子永远消失了。也就是说，当速度大于0.94281C以后，质子的速度大小和方向、空间位置、存在时间都将变得不可预测和控制。就好比在沸腾的水中控制二个水分子相撞一样难，二个水分子的状态可能在沸水中，可能在升腾的蒸汽中，也可能在盖子上的凝水中，随机而且难以控制。 按照上述研究结论，CERN质子对撞试验的设计速度在0.94281C以下，成功率应该为100%；如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞试验的成功率几乎为零。 两重宇宙大循环的理论体系是否正确，借助CERN质子对撞试验，将提供最有力的证据，我拭目以待！ 成都飞机设计研究所 李燮 2008年9月21日

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同时性测量的问题

iwesun 2008-9-12 11:10

同时性测量的问题 　　记得科网有位大侠,举过一个例子： 　　一个小轿车的车库，原本只能装下一辆小轿车，根本装不下一辆大公共，但大公共以接近光速的速度，冲进去，由于相对论，接近光速的物体，长度收缩，在大公共装到墙的一瞬间，关上车库门，在这一时刻，大公共装到小轿车的车库里了。 　　但相对论的长度缩短是相对的,公共汽车上的人看,车库更小了,根本装不进去! 　　但结果只能有一个,不可能又装进去,又装不进去。 　　其实这个问题，涉及到同时性以及测不准，不单纯是个相对论的问题，我不做详细分析，想听听大家的意见。 　　 同时性的问题，其实很关键， 宇宙是一架超大型的计算机，不可能存在统一的时钟节拍驱动全宇宙的运行，现在人们想的，t=0，宇宙如何，t=1，宇宙如何，t=2，宇宙如何，如果不是建立在测量基础上的同时性，其实是毫无意义的。 　　宇宙的信息系统是异步模式，同步仅仅在局部有效。 　　同时性必须建立在信号（信息）传递的基础上才有意义，没有信号传递的同时性是主观臆断的，毫无意义的，那么有一个问题，存不存在单向的同时性的信号传递？解释一下，在宇宙中，我们作为观测者，只能使用被动雷达（只接收不发射）进行测量，根本无法实现同时性的双向标定，和时钟的本地校准，这样条件下，同时性到底应该如何定义？ 　　既然我们坚持 测量即真实，没有比测量更真实的真实了 ，就应该坚持得彻底点，别坚持一段时间，就潜移默化的放弃了。 　　狭义相对论中有同时性的讨论，但这个意义经常被人们忽略，宇宙的大尺度的等时线，应该如何绘制？

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转载:宇宙的基因

iwesun 2008-9-11 23:43

宇宙的基因 吴其文著 　　 IWESUN序： 吴其文大侠的《宇宙的基因》内容很广泛，俺还没细看，但先指出一个错误， 原子振荡一次约为九十亿分之一秒，而大型计算机运算一次只需几千亿分之一秒。， 计算机的速度，是等效法计算出来的，并不是主频，目前计算机的主频在GHz范围。 　　其他方面，我大致感觉，希望用能量、物质、时间和空间四大元素，解释一些我们常见的自然现象，有可能更合理，也有可能还太简单，未必能够替代现有理论。 　　 对待一个陌生的理论，我不一定能全面理解，但总发现一些闪光点。希望大家也来发掘、发掘。 吴其文著 第一章宇宙的基因及其特征 第二章能量场的构成、特征及其势力范围 第三章能量的方向 第四章力、温度、速度、密度的由来 第五章物质的本质 第六章空间与时间 第七章太空与黑洞 第八章漫谈地球物理现象 第九章生命规则 第十章宇宙基因论与力的物理学交流 第十一章物理学和其它学科的联系与应用 第十二章主观和客观 二00七年 　　点击下载： 宇宙的基因.doc

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[原创]CERN质子对撞试验成功几率：小速度100% 近光速几乎为0

lixie6110532 2008-9-11 13:17

按照两重宇宙大循环的时空原理和太极宇宙模型，物质宇宙和光子宇宙之间的临界速度是0.94281C（光速的三分之二倍根号二）。 速度小于0.94281C的任何物质都完全属于物质宇宙，其速度特性完全符合物质宇宙的速度矢量规律，物质的空间位置和速度大小都是可以有效控制的。因此，CERN质子对撞试验如果是在0.94281C以下的速度进行，成功率为100%。 当速度大于0.94281C，物质的宇宙属性将处于物质宇宙和光子宇宙之间的临界状态，即物质可能处于物质宇宙中，也可能处于光子宇宙中，这种状态出现的几率是随机的，其现象和原理与核外电子的描述一样。因此，如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞将很难发生。因为当质子速度加速到大于0.94281C以后，质子属性已经发生变化，它可能仍然属于物质宇宙，也可能在物质宇宙中消失而进入光子宇宙。当质子从光子宇宙中返回，再次出现在物质宇宙中，其空间位置有二种情况：一种情况是在原位置附近出现，于是试验会发现质子就象核外电子一样，呈现出消失、再现的现象，准确的描述就只能借助电子云的概念；另一种情况就是根本就不在加速器可控范围内出现，于是试验发现质子永远消失了。也就是说，当速度大于0.94281C以后，质子的速度大小和方向、空间位置、存在时间都将变得不可预测和控制。据此推断，0.94281C的速度人类科技难以突破。综上所述，大于0.94281C以后，质子对撞就好比在沸腾的水中控制二个水分子相撞一样难，二个水分子的状态是可能在沸水中，可能在升腾的蒸汽中，也可能在盖子上的凝水中，随机而且难以控制。所以我认为：如果CERN质子对撞试验的设计速度大于0.94281C，那么对撞试验的成功率几乎为零。

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无限时空－－后记

陈学雷 2008-9-11 02:04

以上基本是我所写的一篇科普文章的连载。这里所针对的误解，是根据我长期以来与公众接触所经常遇到的一些情况而写的。当然，它不可能回答所有人的所有疑问。使我感到欣慰的是，从网友的评论看，至少有些网友理解了本文的一些主要观点，比如鲍德海网友，虽然其对科学的观点与我有很多不同之处，但他基本理解了我的文章， 还替我就若干问题回答了一些网友，谨此表示感谢。 还有一些疑问本文没有涉及，但并不难回答，比如李亚辉网友曾问到，我们观测的星系的光是若干时间以前发出的而并非当前的光，因此我们观测到的不同红移的星系并非同一时刻，那么哈勃的膨胀公式如何能运用呢？这一疑问是合理的，严格地说只有在宇宙膨胀速度不变的情况下才可以用单一哈勃速率。对较小的红移我们可以做这一近似， 但对较高红移需要考虑膨胀速度的改变，就好比在很短的时间内可以把一辆汽车的速度近似为常数。但较大时间内要考虑加速减速。实际上，这一效应宇宙学家们一般称之为光锥效应，是会考虑到的，只是本文没有提及而已。这里我举了李亚辉网友的一个疑问为例，当然还有一些其他网友提出了一些合理的问题，限于时间我未能一一回答，也许以后有时间可能会再写一些文章科普一下。 有些网友在看了我的这篇文章后还是抱有一些怀疑的态度，这也是可以理解的。一个人对自己不了解的学问总是会多少有些疑虑。我去医院看病，对于医生给我的诊断和治疗，总是抱着点怀疑的态度。这里先不说具体医生的水平，就算是水平最高的医生，还有一个问题，就是不知道医学科学对我的病症究竟研究到了什么程度，其基本理论是否正确、完备？由于我自己不懂医学，因此很难做到在心理上完全信赖医学。同样的，很多人在心理上难以完全相信现代宇宙学，因为宇宙学里有很多与人们的日常直觉不同的说法，尽管这些都有它们的理论和观测证据，一个不抱偏见的普通人可以接受或者说相信专家的说法，但每一种说法其依据是什么，可信度有多少，这是外行所无法判断的，因此他也永远难以完全消除他的怀疑。通过科普，可以让感兴趣的公众了解一些有关的证据，但其程度仍然是有限的。对于自己不了解的东西保持一点怀疑也是健康的。现代宇宙学是发展中的科学而非宗教信条，它的一些基本理论有充分的证据，有一些部分则是合理的理论模型但还有待进一步的检验，也还有许多未解之谜。不过，我个人觉得，也许由于科普的不足，当前大多数公众可能心理上过分夸大了宇宙学中的不确定性。 有一些人，尽管并不理解现代宇宙学，却根本反对它。比如，吴中祥教授就是一例。根据我阅读吴先生的博文，我感到他对广义相对论和宇宙学存在根本错误的理解，其中有一些，比如关于奇点的问题，关于运动超光速的问题，关于宇宙大爆炸不同于普通的爆炸（他把大爆炸理解为由于核反应造成的冲击波推动物质向外跑）我在本系列中已经解说过了。吴先生对宇宙学很关注，经常引用一些有关的新闻报道，但他对这些报道的理解则几乎没有一篇是完全准确的。也许我的这篇谈种种误解的文章对吴先生有一些参考价值，但我不奢望吴先生能改变他的观点。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（11）

陈学雷 2008-9-11 02:02

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 11。关于宇宙学科普的一些思考 宇宙学是近年来研究最为活跃也是最吸引公众兴趣的科学之一，尽管我们已经取得了许多重大的进展，对宇宙的演化获得了初步的认识，但还是有很多未知的领域在等待着我们的探索。例如，我们已经知道的普通物质，仅占宇宙总密度的百分之四点五左右，宇宙中的其余部分则是未知的暗物质和暗能量，它们究竟是什么还是没有答案。人类对宇宙的探索还要不断深入下去。 随着宇宙学的发展，对于宇宙学的科普也有必要不断改进。我认为，尤其应该注意这样几点： （1）对于宇宙学的科普应该与时俱进，逐步深化。现在，宇宙学的研究已进入精密宇宙学（precision cosmology)时代，对于宇宙中的演化，现在都有高度发达的定量化模型系统地予以描述。但是在我国，很多公众甚至一些科学家还把宇宙学研究当作画鬼，把宇宙大爆炸当作天方夜谭，这既是由于科普不够，没有能够向公众全面地反映当前宇宙学理论和观测的广泛内容，也是由于一些科普信息过于陈旧，把许多早已解决的问题当作未知的问题。科普工作者和教科书的编写者应该注意加强与前沿科学工作者的联系，及时更新科普作品和教科书的内容。当然，科研工作者也应该积极主动地介绍新的研究进展。 （2）应该注意澄清一些容易引起误解的说法，例如像前面谈到的气球比喻，以及关于宇宙起源于奇点的说法，常常引起公众的误解。在使用这些说法的时候，应该做必要的解释。 （3）科研工作者在介绍自己的工作时应该尽量做到准确，不能为了追求新闻轰动效应而片面夸大自己某项工作的重要性。而且介绍应该全面，避免引起误解。前不久（2008年5月初）有一则来自国外的新闻，声称找到了部分失踪的神秘物质，并称这些物质是以低密度气体形式存在。这则新闻被国内很多公众和一部分科学家误读，以为暗物质被发现了，有的朋友还来问我，说我不是一直告诉他们，暗物质不可能是普通的气体吗？何以现在又说是气体？其实，这些被找到的是失踪的普通物质，而非暗物质的主要成分。原来，普通物质也有一大部分没有被找到，因此这项发现本身也是很有价值的，但这篇报道却没能说清这一点，反而引起了思想混乱，不知是科学家未解释清楚，还是记者的失误，实在是件憾事。 （4）像暴胀理论、暗物质、暗能量、星系形成等宇宙学的重要内容，本身不太容易理解，需要经常地、多角度多层次地向公众科普，使公众了解科学的这些前沿问题和研究方法。 （5）在宣传重要的科学发现和进展时，应该注意对其背景做适当的介绍。特别是，当前关于宇宙学的重要发现的新闻报道往往来自翻译国外的报道，但国外公众的知识结构、文化背景等与我国有较大差异，如不加以适当解释，公众往往不易理解甚至产生误解。而国内的新闻机构在翻译报道时，很少咨询国内的有关专家，有时甚至翻译地驴唇不对马嘴。建议从事科技新闻采编报道的新闻工作者，应该尽可能多向国内的有关专家咨询一下，进行适当的补充。 我认为，对公众普及宇宙学的知识是非常重要的。尽管宇宙学表面上看与日常生活并没有太直接的关系，但对宇宙的科学认识应是现代人世界观的重要组成部分，对于公众的人生观有重要的影响。 全文完

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（10）

陈学雷 2008-9-9 23:15

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 10。暴胀宇宙 什么是暴胀呢？这是宇宙膨胀的一种特殊状态，这时宇宙的膨胀不减速而是加速，宇宙早期在仅仅10 -34 秒内，宇宙的大小就增加了至少10 20 倍。在暴胀结束后，宇宙继续膨胀，但膨胀速度逐渐降低，看上去就象标准的大爆炸。古思最初提出暴胀理论是为了解决所谓磁单极问题，后来他又发现暴胀还可以解决传统大爆炸宇宙学中的所谓视界问题和平坦问题。这里限于篇幅，只简单介绍一下平坦问题。 所谓平坦问题，又涉及我们刚才提到的宇宙临界密度问题。如果宇宙的物质密度不是正好等于临界密度的话，随着宇宙的膨胀它会离临界密度越来越远。在古思提出暴胀理论的时候，人们对宇宙平均密度的测量还不太准确，但已经知道与临界密度最多差几倍，那么在更早期的时候这个密度应该非常接近临界密度。为什么早期的时候宇宙密度应该非常接近临界密度？在传统大爆炸理论中这是无法回答的。 在暴胀理论中这个问题迎刃而解。由于宇宙早期发生过暴胀，暴胀期间把弯曲的时空抻平了。比方说，也许宇宙的空间几何本来是封闭的、有限的，但是发生暴胀后整个宇宙体积增大了如此多倍，以至于我们今天能够观测到的部分（也就是粒子视界以内的部分）只是整个宇宙的一小部分，宇宙的真正空间曲率半径远远大于粒子视界，因此我们就感到宇宙似乎是平坦的。这就好像我们在地球上，如果看到的部分远远小于地球半径的话，我们就感觉大地好像是平的一样。反之，对开放宇宙也是一样，只要曲率半径远远大于粒子视界，我们就感觉宇宙似乎是平直的。 暴胀理论也为我们理解宇宙的几何和有限无限问题提供了新的视角。俄国宇宙学家林迪（Linde)提出了混沌暴胀(chaotic inflation)理论，按照这种理论，我们可观测的宇宙只是整个不断成长中的多重宇宙的一部分。暴胀的发生是由于早期宇宙一种标量场的能量，这里就不详细介绍什么是标量场等技术细节了，但不同点的标量场可能是不同的，这导致不同点暴胀的速度和持续的时间也不一样，暴胀快、暴胀时间长的地方空间膨胀的倍率远远多于其它地方，形成一个个大泡泡，整个宇宙中有许多这样的大泡泡，整个空间的结构则是分形的，但这些大泡泡的尺度都远远大于其中的粒子视界的尺度，因此对生活在其中的人类来说，并不能直接观察到这些分形，而只能看到一个平直的空间。不仅如此，由于量子效应，在宇宙中可能会不断形成新的具备发生暴胀条件的地方，因此会不断形成新的大泡泡。这样，整个宇宙不仅是无限的，而且和传统理解的无限均匀的宇宙也是根本不同的。 当然，由于混沌暴胀理论讨论的宇宙远远大于可以被观测的宇宙，要证实这样的理论是相当困难的，甚至也许是不可能的。另外，混沌暴胀理论并非唯一的宇宙起源理论，实际上近来WMAP卫星的观测结果倾向于否定林德最初用来演示混沌暴胀的所谓 4 标量场模型。此外，现在也有一些其它的宇宙早期模型，如Steinhardt和Turok等人所建议的循环宇宙模型等等，究竟哪一种宇宙模型是正确的，还有赖于观测的检验。

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九问黑洞

iwesun 2008-9-9 15:38

九问黑洞 　　黑洞目前很流行很流行， 啥奇迹都喜欢和黑洞挂钩了 ，欧洲强子对撞机，人们担心是不是能造出个黑洞来？ 　　 投靠魔鬼(力学) ，不如投靠上帝(热二或信息熵)！ 俺反问反问黑洞。 　　 1.电子就是黑洞 　　现在已知的3种力，有没有一种力可以抵抗电子自身引力的坍塌？如果没有， 电子本身就是个黑洞 ，哪黑洞算个鸟呀，大家都是黑洞组成的。 　　 2.四之五－－魅力 　　电子如果不是黑洞，那么，一定存在 老鲍发明的第5种力－魅力 。 　　 原本的博格 （共产主义社会，只有集体，没有个体，顶级强大，口号我们是博格，你们将被同化，抵抗是无效的！，在银河系已经同化掉了几万个种族） 的编号是定好的，从四之一到四之四 ， 谁叫老鲍是比博格还牛的Ｑ （ 宇宙导演级别的种族，隶属于连续体） ， 于是四之五，就诞生了 。 （博格和Ｑ详见老美最长寿的科幻集剧《星际旅行-下一代》和《星际旅行-航海家》，值得一看） 　　作为宇宙导演Ｑ的老鲍，魅力无限，魅力指数：五星！ 　　 老鲍的Ｑ魅力理论： 　　 西方古人云:世界四大素:风,火,水,土...就差第五元素爱； 　　中国今人云:宇宙四大力:引,电,弱,强...就差第五大力魅； 　　---爱元素可以产生魅力...是阻挡宇宙黑暗势力的最重要因素!!! 　　3.引力的失效半径 　　 如果Q魅力是民科，那么，引力存在失效的半径 ，这个引力失效的半径，俺个人觉得，在电子半径，和质子半径之间， 也就是说根本没有黑洞，最多是中子星。 　　 4.黑洞不可怕 　　如果太阳变成黑洞，很多人以为，地球就会被太阳黑洞吃掉，其实恰恰相反，太阳变成黑洞前，要爆炸，爆炸的一部分物质，永远回不来了， 这样太阳黑洞对地球的引力减小了，而不是增大了。 　　 ５.类星体黑洞 　　类星体黑洞一年要吞1000个太阳，在一千万年内，要有100亿个太阳等着黑洞吞， 这100亿个太阳，能老老实实等着黑洞吞么？ 是个啥东东，为什么不炸散了？ 　　6.宇宙大黑洞爆炸？ 　　大爆炸之初，宇宙的物质都堆在一块，按黑洞理论，类星体只不过是星系级的黑洞， 大爆炸之初，是个超级宇宙级别大黑洞，还爆炸个鸟啊爆炸？吸住了。 　　７.黑洞是个基本粒子 　　黑洞里面到底是啥？谁也说不清，一锅粥，干脆说黑洞就是一个基本粒子吧，宏量子， 烤盘说:黑洞（宇宙）是个大波波。 　　８.光子黑洞 　　 正物质黑洞遇到反物质黑洞，会不会合并成一个光子黑洞？ 正负物质湮灭的时候，能量能不能跑出来？根据霍金辐射,这样的黑洞合并会蒸发掉了，引力又把大家骗了。　 　　９.投靠上帝 　　前几天和烤盘聊天，天文学家可能对大众隐瞒了啥东东， 估计科学家找着上帝了，就是不说。 　　还是投靠上帝吧, 质量的本质就是信息熵 ,热二才是决定性的,引力是个幻象,不能在所有层面起作用的。　 　　 看来黑洞也不仅仅是出轨，简直就是脱轨。 （和松鼠会的高手学的）

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（9）

陈学雷 2008-9-8 23:52

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 9。宇宙的几何：尘埃已落定 我们前面说到，对于均匀的、各向同性的宇宙，其几何有可能是封闭的，也可能是平直的或双曲的。那么实际的宇宙究竟是哪一种情况呢？根据爱因斯坦的广义相对论方程，可以定义一个称为临界密度的概念。如果宇宙空间中物质的平均密度等于临界密度，那么空间就是平直的，如果大于临界密度，空间就是封闭的，如果小于临界密度，空间就应该是双曲的。这个临界密度大约是每立方米0.9x10 -23 克，大约相当于每立方米空间中只有一个质子。 在很长一段时间内，天文学家通过各种观测得到的宇宙平均物质密度都小于临界密度，因此许多观测天文学家倾向于认为宇宙可能是双曲的，双曲空间是无限的。一些从事理论研究的人曾经倾向于认为宇宙是封闭的，封闭宇宙不但如爱因斯坦所希望的那样避免了数学上的一些困难，而且，当时认为封闭宇宙膨胀到一定程度后会在引力作用下由膨胀转为收缩，最终回到类似大爆炸时期的那种高温高密状态。如果有某种机制可以使宇宙在广义相对论失效的奇点附近使宇宙由收缩转为膨胀，那么大爆炸就会循环往复地发生,从而避免宇宙只存在有限时间的尴尬。 说到这里，我们先停一下，顺便说说所谓宇宙的大小。有些书或文章里，提到宇宙的大小是10 28 厘米左右，还给出宇宙里的星系有多少，原子有多少等，这让人有些困惑。我们知道，在封闭宇宙中，空间是有限的，其大小可以说是宇宙空间的大小。对于平直和开放空间来说，显然空间的大小是无限的，因此也无所谓宇宙空间的大小，那么这个数是怎么来的呢？实际上，在这些书中，往往把哈勃尺度(光速与哈勃常数的比值)作为宇宙的大小，这个尺度大约是10 28 厘米。这种说法也有一点道理，因为这基本是宇宙的时空曲率倒数的大小。另外，这也差不多是我们今天所能观测到的宇宙的大小，因为我们现在看到的光子最早也是在大爆炸之后发出的，由于光速有限，其传播的距离也是有限的，一般把今天所能看到的最大时空范围叫做粒子视界。粒子视界的大小大致等于宇宙年龄（大爆炸距今的时间）乘以光速，而宇宙的年龄与哈勃常数的倒数差不多。为什么说是大致等于呢？因为严格地说距离这个概念在宇宙尺度上没有唯一的定义，而是有不同的定义方式，这些不同定义给出的值是不同的。 那么，宇宙的几何到底是封闭还是开放的呢？1980年，美国宇宙学家古思提出了暴胀宇宙学，这一宇宙学理论预言我们可观测的宇宙其空间几何应该是几乎平直的，也就是说，平均密度应该等于临界密度。2000年，Boomerang和Maxima两个气球实验小组分别发表了他们的宇宙微波背景辐射观测数据，这些数据证明，宇宙的确几乎是平直的。在他们之后，WMAP卫星小组也于2003年发表了观测数据，进一步证实了这个结论，这可以说是宇宙中发生过暴胀的重要证据，确认了宇宙几何的平直性。可以说，暴胀理论使我们对宇宙起源问题的看法大大深入了。对于一些最基本的问题，例如宇宙是否有限这样的问题，暴胀理论也给予我们一种新的视角和解答。

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最简洁的宇宙观

iwesun 2008-9-8 18:53

　 最简洁的宇宙观 　　引：听别人要求陈老师用最简洁的几句话，概括一下他的宇宙观，俺也心痒痒。 空间之球 　 时间之箭 　 一锅稀饭 　 　 几只苍蝇

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类星体之谜

iwesun 2008-9-8 16:55

类星体之谜 　　很久不关心天文学进展了，最近看到陈大侠的文章，才想起这个东东。 　　这个东东，超级牛，红移很大，根据哈勃常数推算，应该在100亿光年的距离左右，直径在几个光天（和太阳系相当），但能量（功率）极大，几乎和银河系相当，到底是个啥东东，很久以前大家都迷惑。 　　最新的研究成果，说类星体是个星系核心级（比如银河系核心）的超级黑洞的吸积，产生巨大能量辐射。 　　俺对这个说法，还是有疑问，据说类星体是个超牛的黑洞，每年要吸收相当于1000个太阳的质量，这个吸积效应能够维持1千万年，也就是说总共要吸积100亿个太阳，这许多的太阳，放在太阳系里，其本身是个啥东东？俺还是迷惑。 　　黑洞不算啥，能量效率只有10%，就是正负物质湮灭，能量效率也就是100%，俺都感觉类星体的能量还是不好解释，黑洞这一魔鬼，还是太弱小。 　　 另外，超级黑洞吸积，这个普通的原理，为何在比较近的地方不出现，比如银河系，或者较近的邻居没有这个妖怪？为什么要出现在宇宙的边缘，也就是创世初期的宇宙？ 　　俺自己的感觉，既然大爆炸了，何必向传统哲学妥协，非得依据大家习惯的时空，习惯的物质，习惯的星体等等。 　　 投靠魔鬼，不如投靠上帝！ 　　平直时空膨胀是不可测的，没必要继承宇宙无边无际的想法，类星体能量如此之大，撒旦是不够的,干脆请出创世神来帮忙吧。 　　俺有个想法是，时空膨胀本身就是不均匀的，宇宙膨胀和引力是同源的，大爆炸的原始景象在时空膨胀过程中，必然破碎，类星体就是宇宙大爆炸的景象的碎片。 　　 大爆炸的原始景象，根据频率不同，破碎的程度不同，微波背景辐射基本是连续的膨胀，但短波（X射线以及可见光）不可能连续膨胀，会破碎成了一小块一小块的镜片，我们看到的类星体就是，宇宙大爆炸的原始的景象的碎片。 　　谁能把类星体像拼图一样拼起来，就可以得到大爆炸的原始短波景象，一定很壮观。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（8）

热度 1 陈学雷 2008-9-8 00:05

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 8大爆炸理论与稳恒态理论 既然宇宙是膨胀的，星系在离我们远去，那么我们沿时间上溯，就会发现这些星系在过去都离我们更近。在过去的某个时刻，一个现在远处的星系会和我们紧挨在一起。这个时刻是什么时间呢？如果宇宙的膨胀率一直不变的话，根据现代测量的哈勃常数估计，大约是140亿年前（实际的宇宙膨胀速率不是完全不变的，因此数值与此略有差别，但数量级是相同的）。在这个时刻，我们今天所能看到的整个宇宙，都会缩小到几乎一个点上，因此那时宇宙的密度必然是非常高的。压缩气体会使它变热，而使气体膨胀则会使之降温，因此在宇宙早期物质的密度和温度都应该很高。所谓宇宙大爆炸理论，指的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，因此，大爆炸理论的主要对手霍伊尔在一次BBC的科普广播讲座中把它称之为大爆炸理论（big bang theory）。 应该指出的是，宇宙大爆炸和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。但在宇宙大爆炸中，是整个空间在膨胀，而不是物质从一点飞向周围。我们上面说过，空间有可能是封闭的，也可能是平直的或开放的。平直和开放的空间当然都是无限的，但这两种情形也可以发生宇宙大爆炸，这时其无限空间中的每一小块空间都膨胀长大，形成我们今天所能观测到的宇宙。 按照宇宙大爆炸的理论，我们今天的宇宙仅存在了有限长的时间大约140亿年（使用更精确的数据，是137.3亿年）。人们自然会感到很困惑，在这之前难道宇宙就不存在吗？英国天文学家霍伊尔(Hoyle)、邦迪(Bondi)、戈尔德(Gold)等人对宇宙只存在有限的时间感到很不舒服。受电影《死亡之夜》（Dead of night）中循环发生的场景启发，他们提出了稳恒态宇宙理论。根据这一理论，星系间的相互距离随着宇宙膨胀越来越大，但会有新的物质出现，来填补由于膨胀所增加的空间。因而宇宙在整体上是稳恒的，任何一个时刻看上去都差不多。尽管霍伊尔无法解释清楚新的物质如何被产生出来，而且这也违反了物理学中的能量守恒原理，但是在他看来，这比整个宇宙被一下子创生出来还是容易理解得多。而且，当时大爆炸理论还有一个困难，如上所述当时测得的哈勃常数比今天大7倍，导致大爆炸模型里宇宙的年龄只有20亿年，比已知的地球年龄还短，而霍伊尔的稳恒态理论没有这个困难。 稳恒态宇宙模型由于预言任一时刻的宇宙都差不多，是比较容易证伪的。当时（上世纪50年代），人们观测宇宙距离天体最好的办法是观测射电源，这基本上是一些类星体。如果射电源的密度和强度分布像稳恒态宇宙模型预言的那样在任一时刻都相同，那么人们所能观测到的源的数量应该反比于源强度的3/2次方。对于大爆炸宇宙理论，星系存在形成和演化的过程，因此未必满足这个关系式。与霍伊尔同在剑桥的射电天文学家赖尔(Ryle)等人的观测表明，射电源的分布的确不满足这个关系。不过，赖尔等人与霍伊尔存在严重的个人矛盾，他们的早期工作也存在许多错误，因此在一段时间内，双方唇枪舌剑，问题没有完全解决。1959年，一家杂志曾在当时最著名的天文学家中做过民意测验，结果11位专家支持大爆炸理论，8位专家支持稳恒态理论，剩下的14位则或者不确定，或者两者都不支持。但是，到60年代中期，观测技术已经得到改进，有充分的观测证据可以排除稳恒态理论了，即使是霍伊尔等人，虽然此时仍拒绝接受大爆炸理论，但也不得不承认他们原来的模型无法成立。 我们上面说，宇宙大爆炸是根据观测到的宇宙膨胀的事实，向过去追溯推出的结论，那么追溯上去到大爆炸那一刻，宇宙究竟是什么样子呢？勒梅特认为，最早的时候所有的物质都凝聚成一个超级原子，这个原子是不稳定的，衰变时发生大爆炸，分裂成我们今天所知道的物质，这只是他的一个猜想，还不是一个完整的科学理论。伽莫夫和他的学生阿尔弗（Alpher）、赫尔曼(Herman)则认识到，尽管宇宙开始的最初时刻听上去很玄，但其实这时宇宙的状态完全可以用当时刚刚发展起来的核物理理论加以研究。我们知道，原子中大部分质量集中在原子核中，因此当密度非常高的时候，原子核将密切接触。另一方面，由于温度也很高，因此这些原子核也将被打碎。因此，在宇宙早期，物质应该以中子、质子等基本核子的形式存在。伽莫夫等人意识到，利用核物理理论和统计热力学，可以很自然的解释氢和氦的来源。在很早的时候宇宙温度很高，原子核也会分成亚原子粒子，随着宇宙的膨胀，温度降低，就可以形成基本的核子：质子和中子，其它的原子核都是由它们组成的。最轻的原子核氢核其实就是一个质子。在大爆炸时核子间相互反应，就会形成一些复合的原子核，比如氢的同位素氘，以及氦核等等。根据这个理论算出来的氢和氦应该分别占3/4和1/4，与天文观测符合得很好。 不仅如此，阿尔弗等人在利用统计物理学理论研究时还发现，宇宙早期的高温应该产生大量的光子，这些光子在大爆炸之后应该在宇宙中自由传播，今天将以微波波段的黑体辐射形式存在，各个方向温度都基本相同（差异约为十万分之一），这是大爆炸理论所独有的重要预言。果然，1964年贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，证实了这个理论的预言，大爆炸理论从此被绝大多数天文学家所接受。 那么，在核合成时期之前，如果我们再向上追溯，宇宙又是什么样呢？遗憾的是，这涉及到极高能量的物理，而对于这样的物理规律，我们了解还比较少，虽有一些猜测，但还远非确定，因此这里尚有许多未解决的问题。有的书中描述宇宙大爆炸时谈到大爆炸那一点是个奇点，这个说法也造成了一些人的误解，觉得很难理解宇宙如何突然从一个点冒出来。实际上，所谓奇点不过是说广义相对论失效的点，这本身只表明广义相对论不是一个完备的理论，而只是某种更深层次理论的近似。我们知道广义相对论与量子力学理论难以统一，因此它肯定不会是最终的理论。当宇宙的特征尺度达到所谓普朗克长度的时候（约10－33厘米），引力的量子力学效应将非常明显，我们现在基于广义相对论作出的推论肯定要失效。更基本的理论必须能描述量子引力。在这样的量子引力理论中（现在的超弦理论和圈量子引力等是构建量子引力理论的不同尝试），也许可以克服这个困难而不出现奇点。另一方面，如下面所述，也可能在达到这个尺度之前，某些新物理就改变了宇宙演化的方式，例如宇宙发生暴胀等。因此，现在说到大爆炸理论一般只是指宇宙早期经历过高温高密的阶段，而并不是指宇宙一定从一个奇点产生。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（7）

热度 1 陈学雷 2008-9-7 09:22

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 7。类星体红移不再是谜 在上世纪六十年代，发现了一种叫做类星体的天体。对于星系来说，我们能看到它的大小，而类星体看上去只是一个点，其体积很小大约只有太阳系大小，红移却颇高，如果这个红移是宇宙学红移，那就意味着类星体非常远，它要被我们看到就一定非常亮，释放的能量大于整个星系（几百亿颗恒星）的能量，这在当时看来很神秘。因此，阿尔普（Arp）、伯比奇夫妇、霍伊尔等几名天文学家主张，与星系红移不同，类星体的红移未必是宇宙学红移。阿普找到了一些例子，比如几个红移相差很远的类星体排成一条直线，或者某个红移很高的类星体与一个星系间似乎有物质桥相连，以此证明类星体可能是被星系高速抛射出去的，它们的红移不是真正的宇宙学红移。但是，绝大多数天文学家则认为，这种排列只是巧合，而所谓物质桥可能并不存在，只是该次观测时望远镜光学上的一些问题所致。而且，如果类星体真是物质抛射造成的，我们应该也能看到蓝移的类星体，而实际上并未发现，因此这种假说是站不住脚的。 阿尔普等人都是著名的天文学家，他们的学说作为标准宇宙学理论的对立面在当时引起过广泛的关注，很多新闻报道和科普文章都介绍过他们的这些观点。而且，我国的天文学家也曾与他们中的几位有很好的合作关系。可能部分由于这些原因，在我国的很多科普书籍和文章中直到今天也还常常把类星体的红移作为一个谜来介绍。其实，他们的理论从一提出来就不被大多数天文学家所接受，而且高红移类星体的巨大亮度也有很合理的解释。一般认为，在星系的中心存在着大质量的黑洞，物质在坠入这些黑洞的过程中会释放大量的能量，完全足以解释类星体的巨大光度。这个理论模型在上世纪六十年代就已被提出了，但当时的观测比较少，证据不多，比如当时还没有看到类星体处在星系的中心由于类星体很亮，加上大气折射造成的影像模糊，很难观测到类星体所处的比较暗淡的星系。但是，现在利用空间望远镜可以看到一些类星体所处的宿主星系（host galaxy）。另外，赛弗特星系（Seyfert galaxy）的很多性质与类星体相似，只是亮度小一些，但从形态上看这也只是普通的旋涡星系，这都为类星体的标准解释提供了证据。对于类星体吸收线的研究也给出了星系际介质演化的图象，这个图象也与标准理论给出的图象一致。因此，除了阿尔普等个别人（因为是四个人，有时被戏称为天文界的四人帮）坚持自己的观点不改，继续反对标准解释外，几乎所有天文学家都同意类星体的红移就是宇宙学红移。 我觉得，如果是专门介绍类星体研究的历史过程，当然可以把阿普等人的观点作为一个学派加以介绍。但在一般介绍宇宙学或类星体的科普中，不宜再把类星体的红移作为一个谜来介绍，特别是在篇幅不大的介绍中一般也没有必要去专门介绍阿普等人的理论。对类星体的介绍应该与时俱进，转向今天的研究前沿。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（6）

陈学雷 2008-9-6 00:15

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 6．膨胀宇宙的证据：红移 天体（包括恒星和星系）光谱中有一些谱线，我们知道它们是一些不同原子或分子产生的，有固定的波长。但是，观测到的天体谱线的波长与实验室里测到的又不完全相同，而是每一个都增长或减少了一个固定的百分比，但这个百分比每个天体又各不相同。这被称为谱线的红移（如果波长增大）或蓝移（如果波长减小）。物理学家已经知道，物体的运动会导致谱线的红移和蓝移：如果物体背离我们运动，谱线发生红移，朝向我们运动，谱线发生蓝移，这就是所谓多普勒效应。对恒星的观测表明，恒星的谱线有的发生红移，有的发生蓝移。 1912年～1917年，美国天文学家斯利弗（Slipher）观测了25个河外星系（当时称为星云，因为那时还不完全清楚这些是河外星系）,发现4个有蓝移，其余21个有红移。这在当时看来是件奇怪的事,因为如果我们的银河系是一个普通的星系，而各个星系的运动是随机的，那么平均说来应该有一半接近我们，一半远离我们。现在大部分都发生红移，那怎样解释呢？实际上，勒梅特等理论家所主张的宇宙膨胀可以很自然地解释这一现象：由于宇宙膨胀，大多数星系随着空间膨胀而离我们远去，因此其光谱红移。但是，最接近银河系的几个星系，与银河系共同构成了一个称为本星系群的结构，它们不再随宇宙膨胀，而是在引力相互作用下互相围绕、旋转（最终会互相碰撞后合并为一个星系），因此相对运动有可能互相接近而产生蓝移。 美国天文学家哈勃(Hubble)的观测进一步证明了上述图景的正确。他和助手赫马森（Humason）使用天文上的一些经验方法测量了一些星系与我们的距离，发现这些星系的红移和与我们的距离成正比，这种比例关系称为哈勃定律。由于当初距离定标上的错误，哈勃测量的比例系数（称为哈勃常数）比今天的测量值大7倍，但是星系的红移和与星系距离成正比本身是可靠的，不受这一错误的影响。如果我们考虑红移是由于空间整体膨胀形成的，那么简单的计算表明恰好有这种关系，而如果红移是其它原因造成的，则哈勃关系就不是那么自然了。 星系的红移可以用多普勒效应来解释，哈勃原始论文图中画的不是红移而是所谓退行速度。但既然退行速度是正比于距离的，那么当距离足够远的时候退行速度岂不是超过了光速？这个问题在一些人中引起了混乱。但是，实际上这个速度超过光速并没有什么关系。首先，我们要知道在相对论中不能超过光速的是信息传播的速度。如果某个速度并非信息传播的速度，那它超过光速也没有关系。比如，学过大学物理的人都知道波传播的速度有群速度和相速度之分，相速度超过光速是司空见惯的。即使是群速度，也不等于信息传播速度，在一些具有反常色散的介质中也已经实现了波群速度超过光速。不过，在狭义相对论中，在任何一个惯性参照系中一个物体的速度总是小于光速的，因为一个实际物体的运动速度当然是一种信息传播速度。但在广义相对论中，一般说来不存在包括整个时空的惯性参照系，人们只能在时空的一个点附近定义局域惯性系，在这种局域惯性系里物体的运动速度是不能超过光速的，但这种局域惯性系覆盖的范围很小。只有在一些非常特别的时空里才允许定义全局惯性系，但这不具有普遍性。对于宇宙远处的物体来说，它们的速度这时只是一种坐标速度，这种速度无法用来传递信息。严格地说，只在局域惯性系内红移可以完全用运动多普勒效应解释，在宇宙尺度上，最好把红移解释为光波随着空间膨胀而变长。 除了宇宙的膨胀造成的红移(以下简称宇宙学红移)以外，引力也可以造成红移，因此，也有过不少人尝试用引力效应解释星系的红移，最早的是著名天文学家兹威基（Zwicky）。但是，星系本身的质量也可以通过其中恒星的运动速度以及其产生的引力透镜效应等方法估算出来。使用这些方法，人们发现了星系的质量大于其中的发光物质，即星系中存在暗物质。尽管如此，这些物质产生的引力红移还是太小，难以用引力红移解释观测到的高红移天体。还有人假定光在传播中可以自己损失能量，或在与其它物质相互作用时损失能量。这些学说很早以前就有人提出了，但这些假设都和已知的物理理论相矛盾，既没有其它证据支持，也无法对丰富的天文观测给出完整的解释，因此，现在星系红移的宇宙学起源已经被天文学界普遍接受，不再是有争议的问题。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（5）

热度 1 陈学雷 2008-9-5 01:29

无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（5） 我这个系列的前几篇，颇引起了一些网友的讨论，我没有予以答复。这主要是因为，我这篇文章早已写好，只是依次发到博客上而已（文章很长，分多次发可让有兴趣的读者慢慢思考），很多最常见的误解造成的疑问（基本上所有评论中出现的对大爆炸理论的质疑都属此类），后面自然会谈到，大家看下去就明白了。 本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 5。膨胀，常见的误导模式 爱因斯坦提出他的静止宇宙模型后，有几位研究者考虑了其他的可能性。比如，德西特(de Sitter)研究了只有宇宙学常数而没有普通物质的宇宙模型，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，勒梅特(Lemaitre)研究了宇宙学常数和物质不是正好象爱因斯坦模型里那样达到平衡的情况。他们都发现，在这些情况下，宇宙不会是静止的，而是处在膨胀或收缩中。 怎样理解宇宙的膨胀或收缩呢？这应该理解为空间的整体膨胀或收缩。这还是比较抽象。在科普书籍中最常见的形象解释，是沿用上面介绍爱因斯坦宇宙理论的办法，用一个二维的球面代表宇宙的三维空间。然后这个球面象气球一样膨胀。如果在气球上用笔点几个点代表星系，就会看到随着气球的膨胀，这几个点彼此的距离会增大，代表星系彼此远离。反之，收缩的时候这些点的距离会减小。这个类比还可以说明一个问题：在球面上并没有哪个点是特殊的（在地球表面有两个点是特殊的，即南极和北极，那是地球旋转的中心，如果地球不旋转，就无所谓哪里是南极，哪里是北极了，每个点都是平等的）。以每个点为中心看去，别的点都在离之远去，因此可以说每个点都是中心。 这个类比很生动、形象，被几乎所有的科普书所采用，但它也有缺点，那就是它给人一种印象，似乎宇宙一定是有限的，宇宙的膨胀是由于宇宙有限，而且它也给人们一种印象，即如果一直向上追溯，整个宇宙就一定会缩成一个点。这其实是一种误解。 实际上，并不是只有封闭空间可以膨胀，开放和平直空间同样可以膨胀，但这当然不是很直观，需要人们有一点想象力。假定我们面前的电脑屏幕上显示了一幅画面，如果我们想看清画面的细节，我们可以用键盘或鼠标选择放大，这时画面就放大了，这种放大就有点类似宇宙膨胀。当然这样一来，原来有些在电脑屏幕上显示的部分就无法显示了，但我们可以想象它们在可见屏幕之外。如果我们把不同的放大率的图像连起来成为动画，就有点类似看到的空间的膨胀。因此，在前不久我参与制作的中央电视台科普纪录片《宇宙大爆炸》中，我特意要求制作了平直空间膨胀的图象。在这种膨胀中，同样每个点都是中心。 实际上，如后文所述，近年来的观测表明可观测宇宙的几何是平直的。但是由于上述气球例子给人造成的误解，这个消息对不少人来说是大吃一惊，下面是我的一位朋友的风趣表白： 我怀着强烈的愤慨，对天文学家们不负责任的忽悠行为进行最严厉的血泪控诉。想当年，像广大劳动人民一样，本人根据朴素的阶级直觉，认为宇宙是平直的，无限的。但是天文学家们说宇宙在时间上和空间上是有限的，起源于一次大爆炸，膨胀到现在的大小就是宇宙的大小。至于边缘是什么，天文学家们搬出二维球面这个例子，来说明什么是有限无界，让我们这样的劳动人民不但觉得自己渺小可怜得像被限制在二维球面的二维蚂蚁，还对能站在比我们高一维时空观察和思考的天文学家们崇拜到了极点。在自己觉得深刻领会了天文学家们的高深观点之后，为了提高广大劳动人民的理论认识，每次酒足饭饱之后，还义务当了好几回普及员。当讲到三维有限无界这一概念，看到大家惊讶的样子，心中充满了三维蚂蚁对二维蚂蚁的优越感，俨然觉得自己已经成为了一只三维半蚂蚁。当然还要装得很体谅二维蚂蚁的样子，心里想着这些可怜的二维动物哟，甚至都不知道自己是扁的（心里爆笑），然后很满意地摸摸自己三维球面的肚子。可是到了今天，天文学家们放了好多卫星，量了一下宇宙，说，宇宙是平直的。这这这这这。。。 关于宇宙膨胀还有一个常见的误解，就是以为一切东西，比如太阳系甚至地球，也跟着宇宙膨胀。实际上，宇宙膨胀是就宇宙整体而言。但是宇宙不是完全均匀的，在其中密度较高的地方，引力较强，膨胀会减速，密度越高，减速越快，最终膨胀会停止并转为收缩，物质会塌缩成一团，经过冷却收缩后形成我们今天看到的星系。在星系内，又会形成恒星和行星等。所以，现在我们生活的地球以及太阳系、银河系等并不跟着宇宙膨胀. 如前面所述，在上世纪二十年代， 由于未能摆脱千百年的思维习惯，爱因斯坦仍以为宇宙是静态的, 但多位理论家已经认识到膨胀宇宙的可能性。同时，推翻静态宇宙的观测证据也出现了。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（4）

陈学雷 2008-9-4 00:08

意外的发现，我的这几篇文章的评论竟成了论坛一样，其中的（2）竟然有多达七十多个评论，尽管大多数回复未免离题太远，成了几个人之间斗嘴了，本来想一删了之，但这么热闹也不常见，我还是留着吧。有些人整天在这叫嚣他那点误解，不要急，后面还有好几篇呢，会说到那些的。吴中祥先生问我为什么说不答民科的质疑，因为民科的特点就是答了，他也既听不懂又听不进去，所以我就不浪费那功夫了。 4。爱因斯坦第一个宇宙模型，其实不是大爆炸 本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 上世纪八十年代初我上中学的时候，尽管意识形态上的坚冰还没有完全打破，但已经可以读到一些讲爱因斯坦和相对论的科普书。这些书里讲的许多东西当时我都不太懂，却让我感到非常有意思。这些书里也介绍了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。 在古代，当然也有宇宙有限论，但其实那在很大程度上只是由于某种神话、传说或信仰对宇宙的描述到某个地方就结束了。在这个宇宙外边是什么呢？在时间出现以前是什么呢？其实这些都没有答案，或者只能是上帝、造物主这一类的答案，这类答案对于喜爱思考的人来说显然是不能满足的。所以牛顿无限时空观相对于这些观点来说，确实是一种进步。而如果宇宙是无限永恒的，当然也就谈不上有一个上帝去创造宇宙，这也是为什么当时恩格斯、列宁等主张唯物主义哲学的人主张宇宙无限的原因之一。出于同样的理由，一些西方宗教人士则偏爱那些宇宙有限的理论，因为这和上帝创造世界的教条好像比较一致。不过，也有人持相反的态度，比如德国哲学家康德认为，宇宙如果是有限的，那么上帝的能力未免太有限了，因此宇宙应该是无限的。 但是爱因斯坦的有限宇宙模型与以前的这些有限宇宙不同，他的理论是基于非欧几何，这与我们在日常生活中形成的对空间的直觉很不相同，难以直观想象，因此只好做个类比。比如想象一种扁平的二维生物，没有三维概念。它们生活在曲面上，但曲面的曲率半径很大，那么它们感觉自己是生活在平面上，正如我们生活在地球上，自己却感觉大地是平的。地球是有限的，但大地并没有边缘，这就是有限无边宇宙的概念。当然，从三维的角度看，地球是有边的：这就是我们所生活的地球表面。但是，二维生物无法体验到这一点。同样，在爱因斯坦的这个宇宙模型里，你可以说从更高的维度看它是有边的，但三维的我们无法看到这个边，尽管我们正在其中生活。 非欧几何是爱因斯坦之前就已被数学家发现的。但是，在提出广义相对论之前，没有什么理由认为我们所处的空间应该符合非欧几何。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。至于其中三维空间部分，则既可能满足欧氏几何，也可能满足非欧几何。一般的弯曲时空是很复杂的。爱因斯坦在研究宇宙学的时候引入了一个假定，即所谓宇宙学原理，使问题得到简化。假定宇宙处处都没有什么不同，向各个方向看去都是一样的（均匀、各向同性）。使用这个假定以后，数学计算就大大简化，这时空间曲率等于一个常数，弯曲空间的几何有三种可能性：曲率大于0（称为封闭空间或球形空间）、曲率等于0（称为平直空间或欧几里德空间），曲率小于0（开放空间或双曲空间）。如果考虑二维的类比，则我们可以用球面、平面、双曲面（马鞍面）来类比。值得注意的一点是，一个弯曲的时空，它的空间部分不一定是弯曲的，也可以是平直的－所谓平直是指空间曲率为0，这时空间部分可以用欧几里德几何学描述，弯曲体现在时间流逝的不均匀上。 那么宇宙的几何到底是哪一种呢？这需要用实验观测来决定。在平直空间中，三角形的三个内角之和是180度，但在弯曲空间中则并非如此。比如，对于地球表面（二维球面）来说，我们从北极出发，沿着0度经线向南走，走的是球面上的短程线对于球面上任何一点的人来说，这看上去就象直线。走到赤道后，我们再沿赤道向东，走到东经90度，然后再沿着经线北上回到北极。这个三角形中的任何一段都是球面上的短程线（注意，除了赤道外，其它的纬线并不是短程线），但三角形之和却是270度。这是一个二维的例子。在三维中，也可以通过三角测量来判断几何的性质。最早做这种测量的是高斯，他测量了德国三座小山锋顶构成的三角形之和（注意不是在二维球面上的三角形而是三维空间中的三角形），并未发现偏离平直空间的迹象。当然在爱因斯坦的时代，观测还无法确定宇宙的几何，因为即使空间是非平直的，只要空间曲率半径足够大，那么当你测量的三角形边长远远小于曲率半径的时候，你仍然无法从观测上区分这种时空和平直空间。2000年通过对微波背景辐射的观测，这个问题才得以基本解决，观测发现可观测的宇宙空间部分基本是平直的。 爱因斯坦时代并没有宇宙空间是平直或非平直的证据，他提出有限宇宙理论的时候给出的动机是为了解释牛顿宇宙中的另一个数学困难：牛顿引力势发散问题，这个问题在此我就不多介绍了。爱因斯坦宇宙模型尽管是有限的，但其实无法解决奥伯斯夜黑佯谬，因为在爱因斯坦宇宙模型里，你如果一直朝一个方向走，你会最终回到出发点，正如在地球上，如果你一直向西走却会回到东方。由于这个宇宙也存在无限长的时间，而光在这个宇宙里可以不断绕圈无限传播下去，因此天空亮度还是会发散。 爱因斯坦构建这个理论还遇到了一个问题，因为物质间万有引力的缘故，他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。或者，用广义相对论的说法，物质造成时空弯曲，而时间部分的弯曲使宇宙无法保持静止。为了克服这个困难，他又在引力场方程中加入了一个常数项，称为宇宙学常数。这一项现在科普的时候常常称之为万有斥力或反重力。其实有必要说明一下，它和我们一般理解的引力或斥力是不同的，因为它并不是物质彼此之间有斥力，而是说在有这一项的情况下造成的时空弯曲与普通物质造成的弯曲相反。这样爱因斯坦就构造了有限静止宇宙模型。但是爱因斯坦的这个理论后来被天文观测否定了，观测表明宇宙是膨胀的而不是如爱因斯坦所假设的那样静止的。 遗憾的是，很多人在读了科普书后产生了误解，以为爱因斯坦宇宙模型仍然正确，或者把爱因斯坦模型与大爆炸宇宙模型混为一谈。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（3）

陈学雷 2008-9-3 00:09

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 发了前两篇后，发现已经有不少人急了，哼哼，别着急，这个系列有十来篇，你们的误解多半后面会提到的。另外，各位如果自认不是民科，就请不用急着来对号入座。如果自认是民科（也就是不懂却自以为懂，听不进我的话的），恕我就不奉陪了。本文后列出的相关文章，是由科学网的软件根据发表文章时填的标签自动选择的，并非我有意要加某人或不加某人的某篇文章，列出的文章也并非说明我对之表示认可。对于本文来说，我填的关键词是宇宙学，如果想让自己的文章在这些相关文章里出现也不难，照样在自己文章里填上就是了，请不要还没弄懂就乱猜一通我的想法，还说什么列入的哪几篇属于哪一类云云。 3．广为人知的奥伯斯佯谬和获得意外青睐的层级宇宙 还是回到牛顿宇宙上来：它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，并且其中均匀分布着恒星（这看上去也是很合理的假定），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，但问题究竟出在哪里呢？在现代宇宙学建立之前，人们很难给出确切的答案。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，但也应该是亮如白昼的。 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。但是，在牛顿宇宙学的框架里，很难使用这种办法解释奥伯斯佯谬，因为既然宇宙一直存在，那么为什么直到某一刻恒星才开始形成？除非借助上帝的第一次推动，否则这不太容易理解。 一种在传统牛顿时空框架内解释这个佯谬的办法是所谓层级宇宙：恒星组成星系，星系则组成更高一级的某种结构，如此一层层上去。瑞典天文学家沙利尔(Carl Ludwig Charlier,1862年～1934年)曾提出了这样一种宇宙模型在此之前，德国数学家朗伯特（Johann Heinrich Lambert,1728年～1777年)也有过类似的思想，用现代的数学语言来说，他们认为宇宙里的物质分布是一种分形(fractal)结构。由于这些结构是一层层形成的，因此当我们考虑越来越大的尺度时，恒星的密度也越来越低，这样当计算夜空中星光的时候，就不会无限亮了。这个理论提出的时候，缺乏相应的数学工具（分形理论），观测上也没有什么证据，因此并不太受重视，研究上也没有取得多大进展。后来曼德尔布罗特(Benoit Mandelbrot)提出了分形数学理论，证明可以用这种方法在传统时空的框架内解释奥伯斯佯谬，不过那时大爆炸宇宙学理论已经有其它证据支持了，因此这只是作为一种数学模型，而并不反映真实宇宙，曼德尔布罗特本人也并不反对大爆炸理论。现在的宇宙学理论认为，在一定的尺度上，星系的分布可以视为分形结构，但在更大的尺度上（大约十亿光年以上）星系的分布基本是均匀的，不构成分形结构。关于这个转变尺度的具体值，学术界目前也还有不同看法，也有一些学者认为这个转变尺度远远大于十亿光年，但这个分形大尺度结构的形成过程可以用现在的标准宇宙学理论解释清楚。不过，在比可观测的宇宙更大的尺度上，宇宙又有可能是分形的（见后面讨论混沌暴胀的部分），但这与沙利尔原来的想法已经大不相同了。 尽管沙利尔的理论在西方并未受到太大的重视，但因为这种层级宇宙的思想与我国哲学教科书中的某些观点似乎比较一致，因此一度在我国的各种天文教科书以及天文馆的展览中都常常提到它

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（2）

陈学雷 2008-9-2 05:32

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载 2。牛顿宇宙顽强的生命力 记得上世纪七十年代我第一次参观了北京天文馆，给那时幼小的我留下了极其深刻的印象。比如，从地球到月球的距离火车要走一年（当时的火车开得没有今天快,但那时习惯了北京公共汽车速度的我还是觉得火车快的不得了），但这还仅仅是离我们最近的天体。地球到太阳的距离坐飞机要飞20年。从银河系的中心到我们这里即使是光也要经过大约3万年的时间，而在银河系的外面，还有数不清的同样的星系。在天象放映厅里，望着天象仪（那时还是老蔡斯天象仪，不是现在的数字化天象仪）投射出的浩瀚的星空，我感到一种心灵的震撼。 宇宙是无限的，天文馆的展览如是说。那时的小学自然常识课本、中学地理课本和哲学课本，谈到宇宙的时候也都说宇宙是无限的。无限是什么？虽然这些课本里说的并不详细，但我的理解是无边无际，无始无终。我那时觉得宇宙是无限的这个说法很优美也很自然：是啊，如果空间是有限的，那么空间的外边是什么？如果时间有开始或者结束，那么开始之前、结束之后又是什么？相对于无限的宇宙，人类是如此渺小，无论我们再怎么探索，我们永远也不可能穷尽这宇宙，而且这宇宙也将一直存在而不会消失。这一图象让人感到很自然。 但是后来我发现，当时我心目中建立起来的这个宇宙图象其实就是早已被科学界所摒弃的所谓牛顿宇宙。为什么到了上世纪七八十年代，爱因斯坦提出广义相对论已经五六十年了，天文馆的科普和中小学教科书还给人传递牛顿宇宙的图象呢？当然，牛顿宇宙比较符合一般人日常的朴素直觉，而要给中小学生讲清现代宇宙学的观点是有很大困难的。但是，当时这种误传主要并不是因为当时的教材没有讲清楚，可能也不是怕讲不清楚而有意回避，而是这些教材根本反映的就是现代宇宙学出现以前的观念。 在那个时代，我国一般公众所了解的关于宇宙的说法，主要来自马列主义哲学教科书。马克思关于自然科学的论述不多,恩格斯生活在相对论发现以前的年代，列宁虽然是相对论提出之后才去世的，但他关于时间空间的主要论述发表在1909年出版的《唯物主义和经验批判主义》以及稍后的《哲学笔记》中，并没有提到过相对论或爱因斯坦。尽管作为哲学家他们对时空和宇宙也有自己的一些独特思考，但他们的时空观念还是基本反映了相对论提出以前的认识。但遗憾的是，他们当时的一些观点却一度在苏联和中国被奉为教条。苏联的哲学家上世纪五十年代以后才开始按照现代宇宙学的观点修改其哲学理论。而在我国，直到八十年代以前，关于科学的哲学理论仍主要来自五十年代以前的苏联教科书，与之不符合的观念往往被斥为唯心主义。在六七十年代，相对论和爱因斯坦都曾经受到批判，更不用说在科普中介绍宇宙大爆炸理论了。其实，当时我国的专业物理学家和天文学家中了解现代宇宙学的也非常少。不过，具有讽刺意味的是，七十年代为了批判相对论成立了批判组，其中许多青年成员反而第一次有机会系统地学习广义相对论和宇宙学理论，成为后来我国的第一批宇宙学研究人员。 上世纪七十年代，我国的天体物理学家开始研究现代宇宙学理论。当时一些学者在为大爆炸宇宙学观点做辩护的时候，提出了一种说法，说宇宙学研究的是可观测的宇宙，与哲学上的更为普遍的宇宙、时空是不同的概念，这样现代宇宙学才被合法化，避开了意识形态上的批判。但是，在八十年代，关于宇宙学的哲学争论还持续着。关于宇宙学以及一些其它自然科学的争论，反映了我国学术界在改革开放时期逐步实现思想解放的历程。现代宇宙学概念的引入，冲击了过去的教条，引起了人们的反思，本身也在一定程度上起了促进思想解放的作用。到我进入大学时（八十年代中后期），哲学课教材上也开始提到宇宙大爆炸理论，尽管语焉不详。但是，九十年代，甚至迟至2000年，我在我国的报纸、杂志上还都经常看到有人撰写文章，根据哲学上的无限时空观批判现代的大爆炸宇宙学。

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无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（1）

陈学雷 2008-9-1 08:01

本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载。这里我将在博客上分几天发表此文。正式发表版本经编辑修改与此版文字略有差异并配有精美图片（此处省略）。 1．缘起 上下四方曰宇，古往今来曰宙，宇宙就是我们生活在其中的空间和时间，以及时空中的万事万物。宇宙到底有多大，它的起源是什么，有没有终结？这些是几乎每个人在生命中的某个阶段都会很自然地想要了解的问题。在古代，很多哲人都思考过这类问题，但是难以给出令人满意的答案。如今，建立在科学方法之上的现代宇宙学理论使我们可以在一定程度上回答这些问题，并提出一些更深入的新问题。 但对于没有接受过系统的理论物理训练并专门学习过宇宙学理论的人来说，要想弄清现代宇宙学关于这些问题的观点是有点困难的。当然，这些问题本身就很抽象、复杂，需要了解相当多的基础知识。但是，除此之外，宇宙学发展迅速，出版的很多教科书都过时了，宇宙学的科普本身也比较混乱，也是主要因素。在我国尤其如此。你也许经常会在电视、广播、报纸、杂志以及网络新闻上遇到一些关于宇宙学新发现的新闻报道，但这些报道往往是译自国外的报道，原来针对的是西方公众，对知识背景不同的我国公众来说，往往并不容易理解，而且这些报道本身也往往互相矛盾。不用说普通公众，甚至许多不从事宇宙学研究的物理学家、天文学家也往往对宇宙学的基本概念有一些错误的印象。 所以我想写这篇文章，既介绍一下现代宇宙学对时空认识的发展历程，也谈谈我们过去对宇宙学科普的一些问题，讲讲一些不同时期出现的不同说法的来龙去脉，帮助对此感兴趣的公众澄清对宇宙学的认识。当然，这里只能谈谈一些常见的问题，我不可能澄清全部的误解。本文是为那些希望弄明白一些自己不懂的问题的读者而做的，至于有些民科（包括某些挂着教授头衔的），自以为比专家更懂宇宙学，或者干脆不相信整个宇宙学的，恕我对你们的所谓质疑不予理睬。

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[原创]太极图隐含狭义相对论

lixie6110532 2008-7-4 23:31

太极图隐含狭义相对论 成都飞机设计研究所 李 燮 我在科学网论坛个人学术展示和博客上发表的 《两重宇宙大循环》中提出了物质宇宙和光子宇宙相互循环的宇宙模型。在这个循环模型中，物质宇宙通过光子向光子宇宙循环，光子宇宙又通过引力子向物质宇宙循环，循环的规律严格遵循狭义相对论的时空原理。随着相对速度逐渐提高，空间尺度会逐渐缩短，直到相对速度提高到光速，空间尺度为零，化着一个数学奇点，也就是宇宙的终点。更有意思的是，一个宇宙的终点，却是另一个宇宙的起点。 这样的循环方式让我联想到中华文明宝库中的精髓之一太极图。太极图形象的动态视觉和神秘的循环原理，引导我对它进行了开创性的潜心研究。工夫不负有心人，我终于发现：太极图隐含狭义相对论！ 中国人对太极图都很熟悉，如下图所示。在一个大圆中，取大圆半径为直径作二段在大圆的圆心处相切的小半圆，就画出了承载五千年文明之道的太极图。 太极图 在太极图中， O 点为大圆的圆心，也是二段小半圆的切点； A 点和 B 点分别是二段小半圆与大圆的切点，显然线段 AB 通过 O 点； A 点是圆周上任意一点；连接 A 点和 B 点， 将线段 A B 与小半圆的交点定义为 O 点；过圆心 O 作线段 AA 的垂线，垂足为 D 。 上述定义看似平常，不过是平面几何中的圆与三角形而已。但是在太极图中，上述圆与三角形之间看似平常的几何关系，却隐含着狭义相对论的时空原理。 在太极图中，如果阴阳二象分别代表光子宇宙和物质宇宙，那么只要我们分别对上述线段和点赋予相应的物理定义， 隐含的狭义相对论时空原理就将一目了然 。 首先我们赋予相应的速度定义： A 点代表物质宇宙的速度零点； A 点代表物质宇宙的任意速度点， A 只能沿着圆弧 AA B 从 A 点变化到 B 点，线段 AA 的长度就是 A 点的速度大小，过 A 点指向 B 点的方向代表 A 点的速度方向。 根据速度定义，很容易推导出， B 点就是物质宇宙的速度极限点，也是光子宇宙的速度零点。也就是说线段 AB 的长度就是光速 C 的大小。 然后我们赋予相应的尺度定义：线段 AO 的长度代表物质宇宙实体的初始尺度，线段 A O 的长度代表物质宇宙实体在运动速度下的相对尺度。 通过简单的几何运算，可得 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ OD ＝ AO 1- （ AA / 2 AO ） 2 因为 A O ＝ OD ， 2AO ＝ AB ，所以 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ A O ＝ AO 1- （ AA / AB ） 2 按照速度、尺度定义： A O ＝ L AO ＝ L AA ＝ V AB ＝ C ，可得 ＿＿＿＿＿＿ L ＝ L 1- （ V/C ） 2 式中， L 代表物质宇宙实体的相对尺度 L 代表 物质宇宙实体的初始尺度 V 代表物质宇宙 实体 的运动速度 C 是光波在真空中的传播速度 显然，上述关系式就是狭义相对论的时空原理。既然我们在太极图中发现了狭义相对论的时空原理，而狭义相对论的时空原理又是两重宇宙大循环的原理，那么，我们完全可以得出以下结论：第一，太极图隐含狭义相对论；第二，太极图就是两重宇宙大循环的宇宙模型图；第三，本文在太极图中关于速度和尺度的定义，揭开了宇宙中速度和尺度本质的神秘面纱。 下一篇将针对速度作进一步探讨，并对太阳所处的演化阶段进行计算。 业余研究，水平有限，本着百花齐放，百家争鸣的原则，不管太极图隐含狭义相对论的发现是对是错，我都恭敬地欢迎各位老师指教，恭敬地期待各位老师点评。 成都飞机设计研究所 李 燮 1998 年 2 月 23 日 第 1 稿 2008 年 7 月 4 日 第 2 稿

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[原创]两重宇宙大循环

lixie6110532 2008-6-29 10:00

两重宇宙大循环 成都飞机设计研究所 李 燮 人类生息、繁衍的物质宇宙中，尽管物质状态和能量状态千差万别，但是按照现代的宇宙演化理论，它们最后都要转化成不同波长的电磁辐射波，也就是光波。虽然光波的能量强度和传播方向可以各不相同，但是光学实验告诉我们，所有光波在真空中的传播速度都是相同的， 大约 300000km /s ；而且真空中恒定的光速并不遵循物质宇宙中的速度矢量规律。针对光波这种特殊现象，经过 18 年研究和思考后发现，爱因斯坦狭义相对论已经预示：光波产生于物质宇宙，却不属于物质宇宙。 本文设定一个特殊的坐标系。将狭义相对论观察宇宙的惯性坐标系原点设在某个光子的中心，坐标系的运动速度和运动方向与该光子在真空中的传播速度和传播方向都相同，本文把该坐标系称为光子坐标系。光子坐标系的建立，实际上是完成了观察宇宙的坐标转换。由于光波在真空中的传播速度恒定不变，光子坐标系显然是惯性坐标系，因此这样的坐标转换是向惯性坐标系的转换。根据狭义相对论的相对性原理，所有的惯性系对自然的描述都是等效的。那么按照狭义相对论的时空原理，光子坐标系中物质宇宙及其所有物质实体沿光波传播方向上的几何尺寸为 ＿＿＿＿＿＿ L ＝ L 1- （ V/C ） 2 式中， L 是坐标转换后在光子坐标系中度量的物质实体尺寸 L 是在物质宇宙中度量的物质实体尺寸 V 是光子坐标系相对物质宇宙的运动速度 C 是光波在真空中的传播速度 显然，对于光子坐标系的观察者来说，当 V ＝ C时 ，不管 L 的值是大到宏观宇宙的尺度，还是小到微观粒子的尺度，都只有一个结果，即 L ＝ 0 。 我们知道，在狭义相对论的学习过程中，所有的老师都会告诉学生， 当V ＝ C 时，讨论狭义相对论是没有意义的。广义相对论也告诉我们：物质实体的速度只可能不断地接近光速，却永远不可能达到光速，因为达到光速所需的能量是无穷大。 对于上述经典理论，我认为混淆了二个概念。第一，从数学角度上讲，我们无意中把矢量和标量混为一谈；第二，从物理学角度上讲，我们无意中把矢量转化为标量的途径规定为提供能量，简单地认为速度提高只可能符合动量守恒定律。有谁能证明通过能量转换的途径可以将矢量转化为标量？尽管广义相对论告诉我们，物质实体的速度达到光速所需的能量是无穷大，但是现实存在的事实却暗示我们，这条思路和结论似乎出错了。现实中司空见惯的电阻发热、普通氧化反应以及热核反应和电子跃迁都可以产生光波，而只需要一点点能量。 为理清二个被混淆的概念，我认为 V ＝ C 时，狭义相对论 L ＝ 0 是有意义的。其意义就是：在光波传播方向上，物质宇宙包括其中的所有物质实体的尺度为 0 。我们知道，无论是物质宇宙还是物质实体，只要有一个方向上的尺度为 0 ，从物理学角度上讲，它就是不存在。换句话说，物质宇宙包括其中的所有物质实体相对于光子坐标的观察者来说不存在了。 这就表明，当我们的速度达到光波在真空中的传播速度时，物质宇宙包括其中的所有物质实体都将隐没在天空中。这意味着在光子坐标系中，根本见不到物质宇宙的踪影，它完全消失了。 上诉推论虽然是在光子坐标系中，却是严格遵循狭义相对论的时空原理。因此，我们可以得出如下结论：物质宇宙消失得无影无踪时，光子却是存在的，也就是说光波独立存在于物质宇宙之外。这就证明 ：光波产生于物质宇宙，却不属于物质宇宙。这对于光速不遵循物质宇宙中速度矢量规律的特殊性质，也就从理论上找到了答案。 既然光波独立于物质宇宙之外，那就说明在我们的物质宇宙之外，还有一个宇宙，而且这个宇宙一定与光波有关。 基于上述研究结论和太极的相对性宇宙原理，我建立了物质宇宙和光子宇宙无限循环的宇宙模型，即本文标题所述两重宇宙大循环。现将两重宇宙大循环模型原理介绍如下： 前面谈到在光子坐标系中，物质宇宙已经消失得无影无踪。那么在光子坐标系中又有什么呢？显然光子坐标系中并非虚无，至少有光子存在。在光子坐标系中，光波在物质宇宙中的极限传播速度被转换为零速度。这意味着光子坐标系中不存在极速传播的光波，而只有静态光子。静态光子组成的宇宙本文定义为光子宇宙。 在物质宇宙中，不同地点和传播方向的光波，虽然相距很大的空间尺度，但是在光子坐标系中观察，由于物质宇宙的尺度已经为零，因此物质宇宙相对于光子坐标系的任何观察者来说，都只能是一个数学奇点。所以光子坐标系中的所有观察者都会发现同一种现象，即静态光子全部都来自一个数学奇点，形成静态光子持续的宛如射流般的奇点大爆炸。在这种大爆炸的背景下，一幅光子宇宙的生成、演化景象无始无终地、永恒地展现在我们面前。 依据太极的相对性宇宙原理（见本人相关原创论文），按照物质宇宙的现代物理学理论，我认为光子宇宙的运行模式与物质宇宙是对称的。 物质宇宙中的光波在光子宇宙中是静态光子，静态光子的集合体就是光子场。光子场中的光子之间也存在万有引力。在万有引力作用下，光子由静而动，并聚合旋转，不同尺寸和密度的光子（见本人相关原创论文）形成光子宇宙中的各种基本粒子，这些基本粒子相互结合生成原子、分子、实体，乃至星球及其庞大无边的星球体系。这些大大小小的光子宇宙实体严格遵循与物质宇宙对称的规律，并在宇宙空间永不停息地运动、演化，同时释放出光子宇宙的辐射能。 光子宇宙的辐射能又是什么呢？我认为就是我们历代科学家呕心沥血要捕捉，却又不见踪影的引力波。 引力波就是光子宇宙中极速传播的引力子。引力子在光子宇宙中的特性与光子在物质宇宙中的特性完全类似，传播速度也是 大约 300000km /s 。按照狭义相对论的时空原理，与光波转换到光子宇宙一样，引力波只可能在光子宇宙中存在，在物质宇宙中的初始存在形式只能是静态的引力子。正是引力子之间的万有引力推动物质宇宙的生成和演化。所以历代科学家尽管呕心沥血，虽然能够感受并监测到万有引力，就像光子宇宙中的观察者永远也无法捕捉到光波一样，至今却始终无法捕捉到引力波。 基于同样的原理，在光子宇宙中，不同地点和传播方向的引力波，虽然相距很大的空间尺度，但是在引力子坐标系中观察，由于光子宇宙的尺度已经为零，因此光子宇宙相对于引力子坐标系的任何观察者来说，都只能是一个数学奇点。所以引力子坐标系中的所有观察者都会发现同一种现象，即静态引力子全部都来自一个数学奇点，形成静态引力子持续的宛如射流般的奇点大爆炸，在这种持续永恒的大爆炸的背景下，物质宇宙展现出生成、演化的玄妙万象。 这不就是现代流行的宇宙大爆炸吗？所不同的是，现代流行的宇宙大爆炸理论认为爆炸只产生在创世之初的一瞬间，而两重宇宙大循环所揭示的是持续的永恒的奇点大爆炸。 综上所述，我越过经典理论的误区，透过 光速的特性， 基于狭义相对论的时空理论， 通过近 18 年（1980年，大学二年级的我就在思考光速为什么如此特殊）的研究和思考，在光波和引力波的牵引下，开创性地建立了 两重宇宙大循环的宇宙模型。 业余研究，水平有限，本着百花齐放，百家争鸣的原则，不管两重宇宙大循环的宇宙模型是对是错，我都恭敬地欢迎各位老师指教，恭敬地期待各位老师点评。 成都飞机设计研究所 李 燮 1998 年 7 月 8 日 第 5 稿 2008 年 6 月 28 日 第6稿

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[原创]物质运动与能量辐射—光子尺寸计算

热度 1 lixie6110532 2008-6-29 09:57

物质运动与能量辐射光子尺寸计算 成都飞机设计研究所 李 燮 宇宙中存在着物质，一切物质都在永恒地运动，运动的物质又在不断地辐射能量。物质、运动、能量辐射隐含着千变万化、玄妙莫测的宇宙机理。 在物质宇宙中，任何物质实体在任何温度下都在发射各种波长的光子波（电磁波连续波谱）。由于物质宇宙中任何物质实体的尺度比起浩瀚无边的空间尺度来说都是可以忽略不计的，因此物质宇宙中的辐射能可以处理成在绝对真空中传播。按照两重宇宙大循环原理，真空中传播的光子全部都属于光子宇宙，光子所具有的能量不属于物质宇宙。那么假如物质宇宙的辐射总功率为 N ，就意味着单位时间内物质宇宙失去能量 N 。按照能量守恒定律，失去的能量必然以能量－ N 的形式作用于物质宇宙。比照现代物理学的动量守恒定律，我研究发现其作用规律就是：物质宇宙的辐射总功率等于辐射体的绝对运动总动量。或者说任何物体的辐射功率等于该物体的绝对运动动量。这条规律本文称为宇宙动量定律，它揭示出能量辐射是物质运动的真正动力。 这里所说的绝对运动是指辐射体相对于引力子坐标系的运动，关于绝对速度的论述请见后续论文。 按照本文的宇宙动量定律，物质绝对运动速度加快，其辐射功率必然加大；物质绝对运动速度减慢，其辐射功率必然减小；物质绝对运动速度保持匀速，其辐射功率必然保持恒定。反之亦然，物质辐射功率加大，其绝对运动速度必然加快；物质辐射功率减小，其绝对运动速度必然减慢；物质辐射功率保持恒定，其绝对运动速度必然保持匀速。 宇宙动量定律如何以数学形式表达呢？假设辐射体的辐射功率为 N ，质量为 M ，相对于引力子坐标系的绝对运动速度为 V ，那么宇宙动量定律的数学表达式为 N ＝ M V 又假设辐射体的法向辐射面积为 S ，辐射强度在 S 上均匀分布，按照描述黑体辐射的斯忒蕃玻尔兹曼定律，辐射体的辐射功率为 N ＝ S T 4 即 M V ＝ S T 4 式中，是斯忒蕃恒量，＝ 5.71 10 － 8 瓦 / （米 2 开 4 ） T 是绝对温度值，代表辐射体的表面温度，单位：开 M 是辐射体的质量，单位：千克 V 是辐射体的绝对运动速度，单位：米 / 秒 单位统一后得 M V ＝ S T 4 /g ------------ (1) 式中， g 是重力加速度，地球上 g ＝ 9.8 米 / 秒 2 。再把描述黑体辐射的维恩位移定律 m T ＝ b 代入（ 1 ）式，得 M V ＝ S b 4 /( g m 4 ) ------------ (2) 式中， b ＝ 2.897 10 － 3 米开 m 是辐射体最大单色发射本领所对应的波长，单位：米 式（ 1 ）、（ 2 ）揭示出引力子坐标系中辐射体的绝对运动与能量辐射之间的内在关系，本文称为物质运动方程。物质运动方程对于物质宇宙中大到任何天体、小到任何粒子都是适用的。 下面就运用物质运动方程，对光波进行计算。同时也是检验物质运动方程是否正确。 光波的速度是物质宇宙的极限速度，而且永恒不变。按照本文的宇宙动量定律，光子是物质宇宙中唯一的恒定功率辐射体，本文称为理想辐射体。 对于波长为的光波来说，方程（ 2 ）中的速度 V ＝ C （也只有光速是可以确定的绝对运动速度），峰值波长 m ＝，假设光子的质量为 M ，即得光子的运动方程为 M C ＝ S b 4 /( g 4 ) 式中， C 是真空中的光速， C ＝ 3 10 8 米 / 秒。 根据爱因斯坦的光量子理论，光子的动量与其波长之间的关系为 M C ＝ h/ 式中， h 为普朗克恒量， h ＝ 6.626 10 － 34 焦耳秒。 再假设光子是半径为 R 米，质量密度为千克 / 米 3 的球体，求解上述两式，并代入所有常数项，计算得 M ＝ 2.21 10 － 42 － 1 ---------- (3) R ＝ 1.134 10 － 8 3/2 ---------- (4) ＝ 3.64 10 － 19 － 11/2 --------- (5) 式（ 3 ）、（ 4 ）、（ 5 ）即是光子质量、半径和质量密度三项物理参数的计算公式。 式（ 3 ）源于爱因斯坦的光子理论，其正确性不用怀疑，式（ 4 ）、（ 5 ）的正确性如何呢？只能通过进一步计算后再作分析。 我们知道，可见光的波长为 4000 埃到 7000 埃，根据公式（ 3 ）、（ 4 ）、（ 5 ）计算后，得出可见光的三项物理参数取值范围是 M ＝（ 2.908 ～ 5.525 ） 10 － 36 （千克） R ＝（ 2.869 ～ 7.513 ） 10 － 18 （米） ＝（ 0.165 ～ 5.620 ） 10 16 （千克 / 米 3 ） 计算结果表明，单个可见光的质量很小很小，量级是 10 － 33 克，光子半径也很小很小，量级是10 － 3 飞米；可质量密度却大的惊人，达到每立方厘米几千万吨的量级。 光子这样的几何尺寸和质量密度计算结果是否正确呢？虽然人类目前还不能测量光子的几何尺寸和质量密度，但是只要将光子的几何尺寸和质量密度计算结果与氢原子的对应参数进行比较分析，不难发现，尽管光子的质量密度大得惊人，却只有氢原子核质量密度的百分之一。也就是说，光子打在氢原子核上，相当于松软的棉花打在铅球上，这个比较结果正好解决了我的疑问如果光子的质量密度太大，原子、分子及其构成的整个物质宇宙势必被光子砸得粉碎。正是由于光子的质量密度只有氢原子核质量密度的百分之一，才使得物质宇宙不至于遭到极速光子的破坏。因此，客观存在的物质宇宙，就是光子的质量密度计算结果正确的定性佐证。光子物理参数计算结果的正确性又间接佐证物质运动方程的正确性。 业余研究，水平有限，本着百花齐放，百家争鸣的原则，不管两重宇宙大循环的宇宙模型是对是错，我都恭敬地欢迎各位老师指教，恭敬地期待各位老师点评。 成都飞机设计研究所 李 燮 1998 年 7 月 26 日 第 3 稿 2008 年 6 月 29 日 第 4 稿

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