最后的“宇宙暴胀理论”之战

THE END OF THE “INFLATION-WAR”

龚天任   李小坚

今年的宇宙学热闹了!从年初开始就开启了一场关于宇宙起源的大辩论。关于宇宙起源问题,主流物理有一个存在了几十年的宇宙暴胀理论(Inflation theory),说的是宇宙诞生之后,它立即经历了一场指数式的膨胀。

2017年2月,普林斯顿大学的物理学家 Anna Ijjas 和 Paul Steinhardt,以及哈佛大学天文系主任 Abraham Loeb 在《科学美国人》杂志发表的一篇文章认为,根据目前的天文观测结果显示,宇宙暴胀理论无法令人满意。相反,他们认为宇宙是从上一个宇宙的坍缩中反弹而生的,即所谓的“大反弹”理论。其中 Paul Steinhardt 还是这个宇宙暴胀理论的创始者之一,这人怎么中途就反水了呢?

第一组–攻击方:Anna Ijjas,Paul J. Steinhardt,Abraham Loeb

另外一些主流物理学、宇宙学大咖们不干了,于是出来保卫宇宙暴涨理论。从而就有了:

第二组–防守方:David Kaiser,Alan H. Guth,Andrei D. Linde和保教野村+,以及一行众人29人至33人(包括4位诺贝尔奖获得者)。

https://blogs.scientificamerican.com/observations/a-cosmic-controversy/。

2017年5月9日两组宇宙学家(物理学家)之间又正式开始“宇宙暴胀理论”大论战!他们都是物理学界的大咖,他们之间在网络上直接进行论战!请看:https://undark.org/2017/05/09/a-debate-over-cosmic-inflation-and-editing-at-scientific-american-gets-heated/

论战主题:第一组指责“暴胀宇宙学”不是科学。第二组是“宇宙暴胀理论”的保卫者。

一、什么是宇宙暴胀理论

首先,上世纪出现了著名的大爆炸理论:20世纪,发现了宇宙在不断膨胀的:随着时间的流逝,遥远的星系会逐渐的远离我们,这是因为这些星系和我们之间的空间不断的膨胀。这是宇宙学实验观测的一个伟大的科学成就。于是,科学家提出了一个大胆的想法,如果宇宙今天变得越来越大、越来越冷,那么它的过去就处于更小、更热以及更加致密的状态:宇宙大爆炸。宇宙大爆炸模型做出了许多的预言跟当时的观测相符,特别是得到微波背景辐射观测结果的支持,成为主流物理的宇宙学理论。

cmb1

 

然后,我们的宇宙就被描述成这样:

univers01

上图左端显示,在大爆炸后的早期,宇宙经历了一个快速暴涨过程。

暴胀模型做出了六个重要的预言:

1.宇宙应该具有完美的平坦性。

2.宇宙的起伏的能谱几乎是尺度不变的。

3.自大爆炸以来,在比光所传播的距离的更大尺度下也存在着起伏。

4.这些量子起伏应该是绝热的。

5.在遥远的过去,宇宙的最大的温度不是任意高的,而是有一个上限。

6.最后,我们应该会看到具有特别能谱的原初引力波。

关键是,以上六点预测除了引力波以外都基本予以了验证。

二、争论的焦点

目前的争论的问题:

反对方认为:宇宙暴涨并不科学!由于暴涨模型的行为参数具有任意性,因此暴胀理论无法成为标准的科学理论。

保卫方则认为:暴胀模型已经做出这些成功的预言,只要对参数的精确测量,就能筛选出最能够体现物理现实的那些模型参数。

三、如何判断对错

什么是科学理论?对于科学理论,可以有不同的表达形式。科学的目的是探寻真理。这两个组对宇宙过程有着不同的看法,不同的模型。但两者公说公有理,婆说婆有理。都是自说自话,没有统一的标准,更多的是争辩,而不是彼此交流。因此,这场论战是一个没有结果的争辩!

显然这场论战,还缺一个裁判!因此,龚先生当仁不让,我们试图来作出最后裁决!

首先,必须公正!为了公正,对任何科学理论必须要有客观的标准!

为此,为了便于检验各自主张的物理学理论,我们做了一个质量控制表:这是原自于一个拼图游戏的规则(合格通过/不通过),相当于质量控制的标准模板,其功能就是用作判别理论的合适性与兼容性。

puzzle

简单地说:全部的已知物理学模块构成一个全景图画,但有缺失模块。一个新物理学理论(模块)是否能够被接受,取决于这个模块能否匹配上现有图画中缺失的空位,并且,天衣无缝。

(一),所有构件是已知的,但有个别模块丢失,有缺失空位。

(二),这些已知的模块可以分为两种方式。

首先,按比例尺度区分模块:

S1:量子尺度,{ QM,SM(标准模型粒子),ħ,氢原子,CKM矩阵,Cabibbo角、温伯格角,α}

S2:经典尺度,{ 牛顿,麦斯威尔(EM),SR,GR,}

S3:宇宙尺度,{ Planck CMB,C,暗质量,暗能量}

其二,按理论类型区分模块:

T1:定律或原则,{ QM、SR、GR、牛顿、麦斯威尔(EM),CKM矩阵}

T2:作为结构,{ SM(粒子),氢,暗质量,暗能量}

T3:为数字或常数:{ Cabibbo角、温伯格角、Alpha、ħ,普朗克 CMB 数据,C }。

其三,整个拼图谜题已经基本准备就绪,就缺待考察的那一个理论模块,进入我们的考查程序。

(三),拼图游戏有以下三个规则,用于判断这个待查理论模块是否是这个缺失的模块。

R1,一个有待检测的{X理论模块}是这个拼图谜题的一部分吗?如果是,它必须接触一些已知的片段。如果这个{X理论模块}没有与之接触的模块,那么,{X理论模块}不是这个拼图谜题一个模块。

R2,如果这个{X理论模块}不涉及任何一个已知模块,那么,{X理论模块}不是这个拼图谜题的一个模块。

R3,如果在尝试了所有的可能拼接方案,{X理论模块}仍然不是这个拼图谜题的一部分。那么,这个{X理论模块}有可能是另外一个拼图谜题的合适的模块。当然,{X理论模块} 可以是自成体系的“城里唯一的游戏”。

四、判别结果

有了以上拼图谜题的基本构件和基本规则,现在考察:{宇宙暴胀}理论这个模块,与整个宇宙世界物理拼图画面的关系!

R1,已知的任何一个物理模块,至少应有一块以上是由{宇宙暴胀}连接,可以精确推导的直接后果?R1答案:没有。也就是说,{宇宙暴胀}不是这个物理世界拼图谜题的缺失的那个模块。

R2,如果{宇宙暴胀}是物理学理论,它应该与以上所有的已知物理学中的任何一个模块有关联连接。但是,R2答案:根本没有。因此,{宇宙暴胀}不是这个物理世界拼图谜题的一部分,甚至说{宇宙暴胀}也就不属于这个拼图。

R3,当然,按照R3的规则{宇宙暴胀}还有一个救赎机会。如果这张拼图在有限的已知拼图画面上,{宇宙暴胀}不是其中的一部分,但仍然有可能是自成体系的拼图的一部分。也就是还存在一个无限的可能性,在多元宇宙的情况下,在无限可能的答案中,这个宇宙暴涨理论有可能成立。特别是,当还没有别的理论可以描述宇宙膨胀,那么,{宇宙暴胀}可以是仅此一家,别无分店,—-“城里唯一的游戏”。

但是,如果我们能找到一个符合以上前二个规则的理论来描述宇宙膨胀,而且,天衣无缝。那么,{宇宙暴胀}理论就死定了。

五、替代理论

自1980年代末开始,理论学家迸发出许多想法,发展了各种不同的暴胀模型。最简单的暴胀模型其实是基于一个势能曲线,宇宙进行了压缩和反弹暴涨。关键是他们的宇宙是一个固定质量的整体,压缩回去必然高密度及极高温度,最后又必然反弹。还有一些模型要多复杂就有多复杂,甚至还预言了多重宇宙的存在。我们考察这些理论也都基本上与主流宇宙暴涨模型相类似,无法成为已知物理学版图的一个模块。

那么,我们提出一个宇宙创生模型,看看是否能通过检验。

(一)从0、无穷 对称 开始,引入虚时空,给出宇宙粒子的创生于0–方程0.

DS =(i^n1,i^n2,i^n3)* C * DT =N * C * DT……(方程0)

N =(i^n1,i^n2,i^n3),N^ 2 = { + / – 1 ,+ / – 3 } …..(方程1)

n1,n2,n3 取值范围:{0,1,2,3}

由方程零和方程一的共同作用。产生空间和48个基本粒子物质,并且,在时空中创造出以下事物:

1、自旋

产生自然常数(普朗克常数)

产生三等分角:产生电荷,产生质量

产生前夸克G弦模型

2、产生卡比博角和温伯格角

3、产生三代夸克

4、产生空间

5、产生引力

还有新统一理论:统一力的形式、统一力作用强度和范围。

创新物理学的统一理论思路是公理化之路:我们在《物理世界之引力产生》一文推出了统一力方程。

F(统一力)= Kħ/(Δt×ΔS),………(方程2)

这是原理性的,机制性的,公理性的,同时也是数学一致性的,而且是确定性的,而不是随机的。

(二)、拼图谜团检验

随后,我们物理学拼图谜团来检验。

1,使用R1规则:我们必须表明,一个新模型必须能够得出一些已知的模块,如果不是全部已知模块,至少有一块。

我们将从{宇宙如何加速膨胀}的问题开始?

原理如下:

eggcarton466

这个模型不仅预测宇宙膨胀,而且是加速膨胀,这两点均已经被宇宙学家观测验证。见下图。

Uexpend

有了这个宇宙膨胀力,它导出了量子原理(QM)。

eggcarton467

在这个模型中,ħ是基本行动量子单元,这个宇宙的历史被总计簿记为AC。我们就以此计算宇宙学常数,它是一个简单的比值:Cosmology constant (Λ) ={ħ/(总作用量子数AC)}。此比值也已被宇宙学家精确测量为CC,作为当今宇宙学常数的观测值。见:

eggcarton229

见:

Entropy: Quantum Gravity: Cosmology Constant

有了这个伟大的普朗克常数ħ,作为物理学的基本结构单元,这是整个物理学的基石。

这个普朗克常数ħ与物质世界的基本粒子紧密相连。

—-氢原子的结构与ħ关系:

eggcarton468

 

我们用R1规则,得出这个模型模块,至少与以上物理学量子范围、经典物理范围,宇宙学范围的已知模块紧密相连。满足R1规则判据,这个模块是已知物理学的一个合格模块。

2.我们更近一步,用最严格的R2规则来检验我们的这个理论模型模块,看看是否与全部已知的物理学版图的所有模块想关联。

这个模型能够推到出普朗克CMB Data 吗?是的!世界独创,举世无双。

Gongshow-TOE3

在以上计算中还预测了w=9%. 2016 年得到证实。

Darkflow

 

这个模型可以推导出{SM(标准模型粒子),Cabibbo角、温伯格角,α,等}物理学重要的自然常数吗?答案是:可以!

取 A (0) = {(360/2pi) * [(pi/64 + (pi/64) ^ 2 + (pi/64)^3 + … ] } /2}= 1.4788413 度.

于是Cabibbo角:A(1) = [360 – 24 * A(0)]/24 = 13.521159 度.

注: 实测Cabibbo 角 θc 大约 13 度。

于是:A(2) = (2 * [360 – A(1) – A(0)]/24) = 28.75 度。

注: 实测Weinberg 角 θW, 大约是 28 至 30 度。

Beta = 1/Alpha = = 64 {1 + 1/Cos A(2) + 2(1/48)[(1/64) + (1/2)(1/64)^2 + …+(1/n)(1/64)^n +…]}= 137.0359 …

注:实测Beta=137.0359。

Gongshow-TOE2

https://tienzengong.wordpress.com/2016/12/10/natures-manifesto-on-physics-2/

GM前夸克模型认定:以上18个夸克和6个轻子,形成24个亚原子粒子族,并由此而构成我们的物质世界的原子和分子。这24个的反向对称形成24个反亚原子粒子族,并由此而构成反物质世界。整个物质世界就是由以上48个亚原子粒子构成,另外有16个空间元素,共有64维度。这个模型在SM层是一致的[19]。

SM-ENTHAN11

关于我们的这个宇宙的历史演变过程,龚先生在33年前的著作中就已经展现:

C-univers

这个模型可以满足R2,导出所有已知的物理学拼图模块吗?答案是一个大大的肯定!,请看以上《大自然的宣言》一书。

龚先生评判:“有了我们的宇宙起源理论,我们不需要宇宙暴胀理论! 早在1993年我非常有礼貌地邀请Alan Guth参加在莫斯科举行的世界哲学大会的学术讨论会,我客气地告诉Alan Guth,{宇宙暴胀理论 }是没有必要的理论。他也很友好地鼓励我继续探讨。现在,24年后,我还将继续对Alan Guth的{宇宙暴胀理论 }加以评论。我100%肯定,{ 宇宙暴胀}仍然是不合情理的理论,必然会死翘翘,而且,必将进入历史的垃圾堆。

真是对不起Alan Guth教授,在真理面前我只能面向真理。我可以负责任地说:{宇宙暴胀}理论可以休矣!同时,我很高兴,还有第一组的三位宇宙学家赞同我的观点。”

我们认为,以上结论已经终结了{宇宙暴胀}理论!铁板钉钉,千百年也翻不了案!

Guthletter

六、结果讨论

简而言之,物理学、宇宙学是一门研究宇宙世界中包含空间、时间和质量三个主要参数的科学。然而,为了方便测量这个宇宙世界,人类可以任意定义一些尺规。我们不知道宇宙世界的“绝对性”的设计原则,我们可以先任意选定最少量的自然常数,如普朗克常数,和光速C作为,宇宙世界的最基本的尺规。结果是这个答案很简单、很方便。随后,宇宙中的一切事物,都要以这两个尺规进行度量。

第一个要锁定的客观世界的视界:

一个事件视界EH(ħ,C),定义了因果关系的最大的空间。

第二个要度量锁定的对象就是电子:

e= – [(1 / 2)ħ ×C)]^(1 / 2)

这样,被测对象电子和尺规进行了捆绑和锁定!第二个锁定!

第三个要度量的是粒子精细结构常数:

α=1/beta *e^ 2 /( C*ħ)

因而,阿尔法将这些常量进一步锁定了。

第四个要锁定是质量! m(质量)= ħ/(λ×C) = ħ*f(频率)/ C ^ 2 = E(能量)/ C ^ 2 ,同时锁定了时间。

第五个要锁定的就是宇宙学常数:

AC = {1/ (ħ C) ^4} x T = 4.34/9.714 x 10^103 x 10^17

= 0.446 x 10 ^ 120

Cosmology constant (Λ) = ħ/(总作用量子数AC)

所有的自然常数就是宇宙世界的那些锁,都可以用于锁定一些事物。从而,宇宙世界的空间、时间、质量三个“自然”参数都被这些自然常数“锁定”了,宇宙这个大舞台已经被锁定了,所有参加表演的粒子物质也都锁定了。有了这些锁和锁定,于是,宇宙世界的一切事物就不能那样随意和任性了。但另外一方面,有了这些锁定的尺规和规则,宇宙世界可以自由地发展演化,成长进化!

物理学的任意性和绝对性、简单性与复杂性将在最终的宇宙世界动态演化中自然地、客观地、统一地体现出来!并且一一可以度量、可以计算,于是,有了万物理论TOE。

物理学家的“目标”是什么?寻求宇宙世界的“真理”?人类包括全部物理学家是否有能力认识到并公开揭示自然世界的秘密呢?可以是任意地想象,抽象地描述,或者,客观地、本质地、简洁地,获得一个简单的描述公式,如龚学物理方程0。我们以如此简单的方式,揭示宇宙的秘密!它会不会被人们将其粗暴的、简单地加以拒绝呢?

很有可能!或是因为它不符合数学家的“科学的复杂计算过程”,不如威藤、丘成桐等超弦物理的数学表达式漂亮,因为,我们的模型太简单、太简洁!2016年丘成桐教授的原话是:“Simply unbelievable!”, 我的回答是:”Are you real-ly?”

如果我们缺乏认识自然世界简单性原则的科学真理的能力,如果我们过份坚持科学创造的任意性或绝对性,执着于简单性与复杂性的纠纷之中,我们中的许多人会迷失,有着失败的人生!完全不知道相对性与绝对性、简单性与复杂性是统一的,都是自然世界的一种表象。自然的本质竟然如此简单,就如爱因斯坦临终感叹:自然的本质只能是简单的代数方程。我们完成了爱因斯坦所追寻的自然真理的目标!

谁是输家?谁是赢家?成功或失败,生与死,真是一个难题!

或许也是一个简单算术题!

正是:

宇宙爆炸一声响,随后暴涨尽幻想。

科学检验通不过,留待龚学来收场。

 

参考资料:

  1. https://tienzengong.wordpress.com/2017/05/13/the-end-of-the-inflation-war/
  2. ttps://tienzengong.wordpress.com/2016/12/10/natures-manifesto-on-physics-2/
  3. http://www.toutiao.com/group/6419601384614478082

一场关于宇宙起源的大辩论爆发2017-5-15 15:14

4.https://www.scientificamerican.com/article/cosmic-inflation-theory-faces-challenges/

5.https://blogs.scientificamerican.com/observations/a-cosmic-controversy/

6.http://physics.princeton.edu/~cosmo/sciam/index.html#faq

7.https://undark.org/2017/05/09/a-debate-over-cosmic-inflation-and-editing-at-scientific-american-gets-heated/

8.https://undark.org/2017/05/09/a-debate-over-cosmic-inflation-and-editing-at-scientific-american-gets-heated/

9.http://www.worldscienceu.com/courses/master_class/master-class-paul-steinhardt

10.https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/05/11/what-if-cosmic-inflation-is-wrong/#8e507928e507

  1. www.pptv1.com

Or: http://www.pptv1.com/?p=1188

 

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